油田电动钻机引入网电的经济分析

董春华

（中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院 四川德阳）

一、电动钻机在石油钻井业的快速发展

电动钻机在石油钻井业的快速发展是当今石油业大规模开发的需要，也是科技发展的产物。现在的石油钻井业需需要集成化精密控制。从20世纪后期，随着我国油气资源的大规模开发，石油设备制造业也得以快速发展；特别以电气控制为发展方向的电动钻机，以其绝对的优势惭成为石油钻井业装备和建造的主体；这不仅代表我国油田大型设备的制造能力的提高，也代表国内制造业在往国际倡导的节能环保方向发展。

西南工程公司的钻机购置，起初是传统机械钻机，然后是直流电动钻机，现在配套多为日惭成熟的变频电动钻机。原来机械钻机及电动钻机的动力全部是由传统的柴油发动机来提供。在一段时期，传统的机械钻机和电动钻机为石油行业的油气开发带来了便利。但燃油发动机组日常生产油料消耗大，需要专门的车队运送燃油保证生产；日常维护成本也高：柴油发电机组生产运行中难免会出现各种故障，需要大量人员维护，也需要大量的配件物资来供应；燃油的存储和运输过程中存在各种风险。另外燃油消耗还存在不环保因素，因为石油钻井消耗的大量化石燃料，产生大量废气，存在环境污染问题。

二、目前电动钻机主要型号

随着国内电力行业的快速发展，特别西部地区提供充沛的电力资源，电网输送容量也大大提升，使石油钻井行业使用网电成为可能。渐渐在一些便利地区，油气田开发中，部分石油钻机逐惭使用网电替代化石燃料作为一种新能源。特别是中石化元坝气田的中后期开发中，所有钻机都采用网电作生产能源；以至川西及新疆部分油气开发区块，也试行接入网电作能源来生产。现在川内和新疆工区改用网电钻机型号有：ZJ90DB，ZJ70D，ZJ70DB，ZJ70LDB，ZJ50D，ZJ40D，（前 4 位代表多少千米钻机，D：电动；B：变频；L：表示传动类型为链条）。

三、电动钻机使用网电的节能表现

一方面不用燃烧常规的化石燃料作动力，化石燃料作动力产生单位kW·h的电能，所需费用1.848～2.1元（以柴油价格在7.14元/L 比重0.83～0.85计算），当然油价不同费用也不同。相比全国电网的电价来看，虽然全国各地工业用电价格不同，但其费用平均kW·h不超过0.75元。以单位kW·h费用来对比，使用网电能大大节省成本费用。

以70D钻机的现场生产实际用电量来分析，钻机型号ZJ70D，2010～2011年在四川某生产井的用电施工实例。网电接入费用45万元，网电接入高压控制房投入费用200万元，按中石化采用的行业折旧期限8年算，每年实摊折旧费25万元。2010年9月开钻，2011年08月该井完工，施工井深 6673 m，全井合计用电750万千瓦，每度电费计价0.73元/kW·h，合计电费547.5万元。在不考虑其它额外因素增加柴油消耗的条件下，参考进口发电机组全负荷下的柴油消耗201～220 g/kW·h（取210 g/kW·h作为计算值），把用电量折合成燃油消耗量，柴油1149.75 t。以柴油8000元/t折算货币价格是919.8万元。除去45万元的网电投入，及网电接入高压控制房年折旧分摊25万元/年，（919.8-547.5-45-25=302.3万元）。

通过计算，保守估计这口井节约燃料费用有几百万。这其中还没算柴油机的保养材料及维修费用，使用网后的保养及维修费用极低。在石油钻井中燃油消耗占日常材料的消耗主要部分。目前，在国家大力提倡节能的形式下，和国家化石燃料相比其他国家相对短缺的情况下，以单口井施工能做到节省这么多的燃料和资金，其数目非常可观。

四、网电接入后的优点

网电接入后，不需要大量的人力和物力来了搞燃料转运和装卸，减少生产运输储存的费用，同时减少了运输存储过程中的风险。接入网电作为能源，减少了碳化物和硫化物等有毒有害气体的排放，减少了环境的污染。减少和基本消除大功率柴油机产生的噪声污染，消除了长期存在钻井生产扰民的矛盾，保证了生产场所周围工作人员和居民的身心健康。

网电接入减少了大型柴油机及发电机机组的采购数量，减少了设备配置成本，减少了我国油田企业对国外大型柴油机的依赖程度，近而减少了柴油机保养材料及配件的购置，从备件方面也大大节省了日常维护费用。大量电气传动系统的应用，减少了原来机械钻机的机械传动部分。机械钻机存在的固有问题是传系统故障率高，维修成本高，机械功率损失大，工人劳动强度大，电动钻机的使用即节省费用，又减少了工人的劳动强度。

网电接入后不需要特殊的维护措施，钻井施工单位原来的电气工作人员就能从事日常维护和数据记录工作，而且还可以解放一部分柴油机维护人员来从事其他工作，与维护柴油机相比其劳动强度及工作量更少。网电接入后，只要注意日常巡视定期维护，电气元件在不超负荷的情况下故障率低、使用寿命长。网电的接入使电动钻机的优势得以最大发挥，更能体现其节能，环保的本质性能。网电在石油钻井业得以广泛使用，体现石油生产节能环保的目标。因此，以网电为主能源的钻井生产是今后石油钻井生产的趋势，以网电作能源将成为钻井生产的主体也是响应国家对企业生产要低碳环保要求。

从以上情况看，除去网电接入所需的一大笔费用外（根据条件不同网电接入费用在45万～80万）。网电的使用，比用化石燃料存在优势，如果能减少网电接入费用，经济效益会更可观。特别是四川的元坝区块，元坝采气厂有自己的电力维护人员，如果能逐步完善内部高压电网，钻井单位在油田企业内部协商网电接入费用，能从采气厂内部电网接入，今后在电网接入方面可以节省部分费用。

五、使用网电后应注意的问题

使用网电的电动钻机，具有很多优势和好的发展前景。但是网电接入后，新设计制造出厂的电动钻机，在动力配置（燃油发电机组）方面，依然按照原发电机组配置。使用网电后，原电动钻机的发电机组没做好调配。这就造成了很多电动钻机的发电机组实际使用率非常低，大量发电机组闲置，这样造成购置资金的浪费。因此，在新钻机购置时，可以考虑把旧钻机的发电机组进行很好调配利用，避免发电机组的大量闲置。

新配置电动钻机确定在网电丰富的地区使用或保证有良好的网电供应。电动钻机发电机电控房及发电控制柜的配置，可以只设计一个备用应急发电机柜和一个备用生活发电机柜，以备网电故障时应急使用。在保证生产安全的同时，也可避免重复设计建造，造成设备闲置的浪费。另外，与其配套的网电控制房也应一同设计制造，以便合理优化资源配置，达到统一设计，统一施工的目的。电控系统的其他配置此处不具体介绍，都应按标准和生产需要对应配置。

偏远地区的网电接入，主要考虑干线的铺设费用要高些，现在国内电网已经很发达了，很少没有高压电网的区域，况且四川的石油钻井也是在偏僻的大山深处。2015年初在广西新区的一口探井，接入费用比其他地方高100多万，但公司通过总体论证，该井的生产周期在1年以上，引入网电还是要比直接使用化石燃料经济环保。最后公司还是决定花小钱来节省大钱，和地方电力公司沟通顺利接入高压网电。

电动钻机接入网电后，节能效果明显。最近，油田企业看到了网电接入的优势，以致很多钻井生产单位开始改造机械钻机也使用网电，虽然不如电动钻机使用网电效果明显，但也能减少燃油使用，维护上也方便很多。具体简单实用的做法是在原系统不变的情况下，把原来的动力部分（柴油机组）用电机替换，增加网电接入控制房及电动控制箱，只留1台柴油机作突然停电后的生产应急。

六、结论

油气钻井单位如今广泛使用网电的实例说明了网电接入的可行性及经济性，也为国家及油田企业往节能环保的目标发展指出方向。以电能取代化石燃料作能源在当今很长一段时间内，将会是石油钻井及其他产业生产的主能源，也因其环保价廉的优势在其他行业担当重要的角色。这也是国外分析我国石油消耗需求增速放慢的一个方面，电力的广泛应用起到至关重要作用。

油田钻井设备是石油行业钻井勘探生产中所必须的设备，随着新的科技和电气技术的发展而逐步改进和完善并持续不断发展升级，本着油田生产要注重环保和可持续发展的理念，保护环境厉行节约石油行业义不容辞。改造和使用好石油钻井设备，让其发挥最大的效益是石油企业的责任。石油行业生产企业采用清洁环保的电能做生产能源是社会的需要，是科技发展的必然，也是人类文明可持续发展的期盼。