钻井工程的节电潜能及具体措施研究

赵海延 （大庆钻探国际事业部蒙古项目部）

钻井工程的节电潜能及具体措施研究

赵海延 （大庆钻探国际事业部蒙古项目部）

降低能源消耗，提升资源的使用效率，实现消耗式生产向高效环保能源利用的经济增长在我国能源利用中变得越来越重要，在持续贯彻科学发展观的政策方针下，节电技术在石油钻井企业的生产中意义重大。当前石油企业在节能的概念认知和管理方面存在着缺陷，在石油生产中，尤其石油钻井设备电能耗量大，因此，石油钻井工程上的节电潜能及具体措施变得十分重要。

石油钻井；节电潜能；节能措施

电力消耗在陆上石油工业中的能量消耗比例为1/3，不断挖掘石油企业的节电潜能，做好有效的节电工作是石油企业提升自身经济效益的重要措施。近年来，我国石油企业在节约电能上提出了各种科学管理策略，实现了节电技术的长足进步，且获得了十分有效的节电效果。采用节能抽油机，同时使用节电箱和节能电动机等，取得了显著效益；但和先进水平比较仍旧存在着较大的差异，对此还需要针对企业的节能潜能以及具体措施展开相应研究。

1 钻井设备能耗情况

根据能源能量的转化，石油钻井设备基本上分为原动机和驱动机。原动机发挥的主要功能是将能源在原动机中实现燃烧，并将能源的化学能进行释放，在释放过程中将化学能转化为机械能，或者向电能转化并实现电能的储备；驱动机的主要功能是在吸收或对原动机产生出的机械能实行重新分配进而做功，在钻井生产中发挥一定的功能[1]。钻井机械设备的原动机主要使用柴油机、发电机以及燃气机，且对柴油发电机和燃气发电机进行了包含。原动机之外的各种运转机械设备都在驱动机范围内,如联动机、转盘、偶合机等。

2 钻井设备节能技术

2.1新节能技术应用

在选择钻井设备的配型中，优先选择耗能低、效率高的机械设备，利用新技术实现节能效果，提升原动机和传送机的效率，达到节能效果。

2.1.1 电喷式柴油机

电控调速器在柴油机旋转飞重装置中的利用，实现原来机械调速器的电喷模式，精确化控制转速。发动机ECM的控制模式要以相应的程序为依据，在柴油机运转中达到最佳喷油状态，同时与柴油的压力、温度等信息进行相应的结合，精确化控制喷油时间和数量，增大燃油机在燃烧中释放的能量，达到最佳能量释放效果，实现经济效益的提升，保证柴油机在瞬间能力释放和稳定工作前提下实现烟度在EPA限制以内的排放，进而达到节能和环保的效果[2]。

2.1.2 无功补偿和谐波抑制技术

平均功率因素为0.5的直流电动钻机，在5次谐波中的最大效率为44%。但是该装置在利用了无功补偿和谐波抑制技术以后，直流电动钻机的功率因素可以提升至0.93，在5次谐波下可以实现能耗降低至6%[3]。依据现场统计结果，上述技术的应用每天可节油0.5 t，节能效果十分显著。

2.1.3 节能发电机

机械钻机设备中最常出现的情况就是动力匹配不协调。钻机符合通常情况下不到70%，但是钻井队通常会配备2台功率约为400 kW的柴油发电机设备。钻机的年消耗柴油量在整个钻井过程中的可控成本约为30%，但发电上的柴油消耗量占总体消耗比重的1/4[4]。因此，增加钻机的负荷，可以对钻机的富余动力进行利用，用来对另1台发动机运作的拖动，既可以减少1台发电机的能量消耗，实现成本、能源的节约，又能增加生产效益。利用300kW节能发电机，可以对其富余动力进行充分利用，借助其带动另外1台发动机，实现节能减排。而12V190系列钻机，其工作状态长期为低负荷、高耗能状态，观察其特征曲线可以得出：转速在1300 r/min时，负荷率将会大于75%。因此，节约能源，降低消耗也就意味着要将柴油机负荷率进行提升。通过以上方法，利用钻机的富余功率进行发电，它的供电能力就会满足钻井队的需求。12V190柴油机具有最佳的工作状态，且经济效益显著，负荷率提高90%以上，可以显著降低能源消耗，同时达到良好的节能效果。

2.2合理使用钻井设备

目前，石油企业钻井中应用的设备种类和数量都比较多，而且不同施工井自身情况和类型也各不相同，相互之间存在较大差异。因此，要做好设备的使用和管理工作，合理利用钻井设备即能达到良好的节能效果[5]。

2.2.1 对原动机参数与功率进行调整

在钻井过程中需要对不同工艺需求进行结合，对各个工序中需要的功率进行详细计算，优化参数设置，随后再确定需要多少台原动机，保证原动机处于最佳的经济性工作状态，不能盲目增加原动机的数量，要避免不必要的浪费现象，提升原动机的利用效率，进而达到节能目的[6]。

2.2.2 正确保养并定期维护设备

设备的保养和维护措施，要与不同设备的具体情况以及实际使用情况进行结合。为了保证柴油机可以达到最佳工作状态，可适当调整柴油机气门间隙、对喷油器进行校正、设置最佳供油提前角等多种措施，有效提升柴油的使用效率，并且实现柴油机转化效率的提高。

2.2.3 故障预防检修手段

石油钻井行业的不断发展，石油钻井设备的检测技术也实现了不断的更新和进步，设备的维修方式也从过去的出现故障后再检修转变为故障预防性检修。故障预防性检修主要是依据设备的运作状况，在事故发生前兆出现时就实行预防性检修，对设备进行有效的保养和维护，实现设备正常性能的恢复，提升其运行的可靠性，实现事故发生概率的有效降低，减少维修费用，避免设备出现停机运行引起不必要的经济损失[7]。故障预防检修手段不但可以降低能源的消耗，同时具有提升经济效益的作用。

3 钻井设备节能措施

钻井设备的节能工作具有长期性和系统性特征，除了需要对技术进步的依靠，还要实现企业中各个成员的积极参与，各项规章制度的建立与落实也十分重要。

3.1加强企业员工的考核，健全节能制度

石油钻井工作要同节能降耗工作紧密结合，结合自身情况设定相应的节能降耗管理组织或机构，明确各个机构或组织的责任目标，建立自上而下全面配套节能制度，并且要实现目标的逐级分解，落实各个阶层的目标，最终形成责任目标十分明确的体系，将公司的生产经营考核体系落实于节能目标内，有效兑现严格考核制度。

3.2做好宣传工作，带动企业全员参与的积极性

广泛宣传节能降耗理念，引导并带动企业全员参与的积极性，认识到个人利益与实现节能降耗目标之间的重要联系。

3.3调整产业结构，优化生产力

要想实现对产业结构的调整，并对生产力进行健康优化，首先，要对节能技术实行改造，淘汰高耗能、重污染生产工艺，将企业的过重结构转化为轻结构。其次，大力发展循环经济模式，增置一些新的配套设施或引进全新的生产节能技术，大力支持循环经济模式，在生产中树立节能环保理念[8]。最后要实现钻井过程中污水、泥浆和岩屑的回收利用，减少污染和浪费。

4 结束语

当前，我国的发展模式已经得到了积极的调整，经济发展逐渐从过去的粗放型转变为集约型。石油钻井行业一直是我国的高耗能产业，必须要采取节能措施实现可持续发展。在将来的一段时间内，我国的石油钻井技术会得到快速的发展，石油钻井设备会持续进行更新，各项高耗能技术会得到改良。

[1]卢琦.浅析石油化工生产中加热炉的节能环保措施[J].商情,2011（47）:146.

[2]王玉祥.石油化工装置的节能减排潜力分析及节能措施[c]//第二届中国石油和化学工业节能技术交流及投融资大会暨中国化工节能技术协会四届三次理事会论文集.北京：中国化工节能技术协会，2011:324-325.

[3]赵瑛.浅析“电气节能措施”在石油化工企业的应用[J].电气应用，2006，25（11）:I0044-I0046.

[4]高荣甲.浅析石油化工生产中节能管理[J].化工管理，2015（23）:212.

[5]赵纯禹.浅谈石油化工企业电气的主要节能方法[J].石油和化工节能,2007（4）:8-12.

[6]唐满红.我国石油化工系统节能分析及节能潜力分析[J].石化技术，2015，22（9）:245.

[7]张春生.石油企业热电厂系统优化与节能效果分析[J].节能技术，2015，33（5）:460-463.

[8]王子曼，黄渭文，刘聪.石油企业节能减排的现状分析及对策分析[J].山东工业技术，2016（6）:65.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.10.011

2016-04-01

（编辑 李珊梅）

赵海延，工程师，2007年毕业于大庆石油学院（石油工程专业），从事生产作业工作，E-mail：zhaohaiyan_6666@163. com，地址：黑龙江省大庆市大庆钻探国际事业部蒙古项目部，163000。