网电钻井在冀东油田的应用

霍志伟 许文博 丁海玲

(1.中国石油冀东油田公司勘探开发建设工程事业部；2.中国石油集团安全环保技术研究院有限公司)

0 引 言

传统石油钻井作业一般采用柴油机为动力，不仅能耗较高，其运转产生的烟气和噪声亦引起当地民众的不满。网电钻井技术作为一种节能环保钻井技术，具有减排降噪、操作简便、可靠性高等特点，在华北油田、胜利油田、大港油田均有应用，却未广泛推广。冀东油田经过多年的摸索，通过改造网电设备、完善管理制度、优化网电工艺等手段，大力推广网电钻井技术，现已实现网电钻井占比率近50%，收获了良好的经济和社会效益。

1 柴油机、发电机使用情况及网电钻井优点

冀东油田位于渤海湾北部沿海，油田勘探开发范围覆盖唐山、秦皇岛两市七县。矿区内稻田、虾池密布，井架旁滩涂水域纵横，周边乡民经常以“噪声扰民、影响养殖”等理由与油田发生纠纷；冀东油田所有开发区块均在“京津冀大气污染防治行动计划”管控范围内，对废气排放管控十分严格。柴油机、发电机作为老式钻机设备，能耗高，噪声强度大，施工现场存在废气排放。在这种情况下，网电钻井技术得到了广泛推广。网电钻井技术的应用，不仅可以节约柴油成本，大大降低能耗，而且对于降低噪声污染，减少废气排放，减少井队人员配置，提升本质化安全水平亦产生深远影响[1]。

1.1 柴油机、发电机施工现场基本情况

以某70D电动钻机为例，动力系统配备3台CAT 3512B柴油发电机组(1 340 kW)，3台SR4B柴油发电机(1 200 kW)。柴油发电机组为现场最强噪声源，实测排气管噪声为118～120 dB(A)。70D钻机柴油定额约为150 t/台月，平均消耗柴油约5 t/d，排放二氧化硫62.5 kg/d、烟尘9 kg/d、氮氧化物42.85 kg/d、温室气体16 t/d。

1.2 网电钻井技术特点及优势分析

网电钻井技术是将电网的电力输送到钻井队施工现场，经变压后输送给电动机，用网电替代传统的柴油机为钻井系统提供动力，实现“油改电”的转换[2]。在钻井队实施动力设备“电代油”工程，使用网电设备替代柴油机，最强噪声源消失，次强噪声源固控设备噪声强度为85～90 dB(A)，同时现场废气污染源消失。除环保优点外，网电钻井技术还具有设备操作简单、体积较小、移动方便、设备性能可靠等优点，完全可以满足钻井队正常生产的需求。

2 网电钻井改造及应用

2.1 网电钻井设备改造及技术参数

网电设备采用撬装一体式设计，吊装和运输十分方便，内部分为高压室、变压室和低压室，设备结构及外观如图1、图2所示。高压室和变压室将市电10 kV高压变换为井队用600 V电压，主要设备包括高压进线及出线、低压出线、两台油浸式有载调压变压器(高压10 kV，低压600 V)以及高压开关和安全保障装置。低压室提供功率因数补偿及电源滤波功能，主要设备包括5次、7次和11次滤波补偿柜、交流无源电力滤波器、断路器、滤波保护器、控制器等[3]。

图1 设备结构

图2 设备外观

2.2 网电钻井实际应用情况

冀东油田自2013年第一台网电设备投运以来，先后解决了“大负荷条件下低压室冷却循环系统运行状态不佳”“配电设备断路器控制电源设计不合理”等问题，同时经过多年的摸索实践，形成了一套以网电技术为指导，以网电安全管理为基础，以应急处置为保障的管理模式，逐步完成了网电钻井的推广工作，目前每年网电钻井数量平均70井次左右。

3 网电钻井应用效益分析

3.1 降低能耗，节约施工成本

油田50D钻机柴油定额约为130 t/台月，70D钻机约为150 t/台月，按每吨柴油低谷期价格7 000元/t计算(内部含税价格)，动力费分别为50D钻机91万元/月，70D钻机105万元/月。设备改造完成后，50D钻机耗电量为45万kW·h/月，70D钻机为55万kW·h/月，依据河北省工业用电电价不分时0.76元/(kW·h)计算，电费分别为50D钻机34.2万元/月，70D钻机41.8万元/月。除去网电设备施工维护费10万元/月，采用网电钻井净利润为50D钻机46.8万元/月，70D钻机53.2万元/月。平均4个月即可收回设备改造成本。

按照单井周期20 d计算，单井平均节约投资30万元，年节约投资2 000万元以上。

3.2 减少排放，改善施工环境

采用网电钻井技术后，不再使用柴油发电机，现场最强噪声源消失，噪声源强度从原来的120 dB(A)降低至90 dB(A)，降噪达到25%；废气排放方面，减少二氧化硫排放79.625 t/a，减少氮氧化物排放54.6 t/a，减少烟尘排放11.47 t/a，减少温室气体排放10.19万t/a，减排效果明显。

3.3 简化操作，提升工作效率

网电钻井技术和柴油机、发电机钻井相比较，在启动、维护、关闭操作程序上均有所简化，不易产生误操作，减轻了工人的劳动强度[4]；电驱设备操作平稳度和灵敏度均有所提高，有利于提高设备使用效率，同时提高了泥浆泵排放控制范围，为预防和处理井下复杂情况提供了便利条件[5]。

4 结束语

网电钻井技术作为一种钻井发展趋势，具有节能降耗、减排降噪、操作简便、可靠性高等特点。经过多年的研究和推广应用，冀东油田完善了网电钻井技术，形成了适用于冀东油田的网电钻井工艺，制定了网电管理制度，取得了良好的经济和社会效益。

建议优化现有电网运行，适时改造现有电网线路，增大电网运行负载能力，为网电钻井推广提供必要条件。