呂正林(中國石油天然氣集團(tuán)公司安全環(huán)保與節(jié)能部)
鉆機(jī)油改電項目試驗應(yīng)用
呂正林(中國石油天然氣集團(tuán)公司安全環(huán)保與節(jié)能部)
網(wǎng)電鉆機(jī)的油改電技術(shù)是用電能替代柴油發(fā)電機(jī)組向鉆機(jī)提供電能,可降低諧波對電網(wǎng)的污染,提高鉆機(jī)用電功率因數(shù)。2011年川西鉆探公司在岳101-20-X 2井組織實施了鉆機(jī)油改電項目先導(dǎo)試驗,取得了顯著的節(jié)能、減排和降噪效果:功率因數(shù)由原來的0.8提高至0.98;噪音污染降低40%;污染排放為零。網(wǎng)電鉆機(jī)與普通鉆機(jī)相比,月節(jié)約鉆井成本12.22×104元。網(wǎng)電鉆機(jī)作為一種新概念鉆機(jī),符合當(dāng)今倡導(dǎo)的“低碳生活”理念,具有廣闊的應(yīng)用前景。
網(wǎng)電鉆機(jī) 技術(shù)原理 試驗應(yīng)用 效益分析
根據(jù)集團(tuán)公司《關(guān)于推動油改電項目的要求》和川慶鉆探公司年度裝備、節(jié)能環(huán)保重點(diǎn)工作的安排,川西鉆探公司在生產(chǎn)一線積極推行節(jié)能減排,2011年在岳101-20-X2井(鉆40518隊)組織實施油改電先導(dǎo)試驗,取得了預(yù)期效果。
網(wǎng)電鉆機(jī)油改電技術(shù)即用國家電網(wǎng)電能替代柴油發(fā)電機(jī)組向鉆機(jī)提供電能,再利用電動機(jī)替代柴油機(jī)向鉆機(jī)提供動能,并配置電源濾波和電容補(bǔ)償裝置,可降低用電負(fù)載所造成的諧波對電網(wǎng)的污染和提高鉆機(jī)用電功率因數(shù),從而使鉆機(jī)達(dá)到節(jié)能、減排、降噪的顯著效果。
網(wǎng)電鉆機(jī)的首要技術(shù)是向電網(wǎng)索取電能的橇裝箱式變配電站,其主要功能是:連接電網(wǎng)、降壓、配電,并通過低壓電纜與鉆機(jī)電控房和備用發(fā)電機(jī)進(jìn)行連接,確保向鉆機(jī)提供電能。
網(wǎng)電鉆機(jī)的次要技術(shù)是配置橇裝箱式電源濾波和電容補(bǔ)償裝置,其主要功能是:電源濾波器可降低因使用大功率電子元件所產(chǎn)生諧波對電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的污染,如交變直的整流器、變頻器等;電容補(bǔ)償器可根據(jù)負(fù)載的使用情況進(jìn)行自動補(bǔ)償,始終將網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)值保持在0.95以上,從而降低負(fù)載向電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)索取無功功率的需求,進(jìn)而達(dá)到提高發(fā)電機(jī)效能的作用。
大功率變頻器的主要功能是控制變頻電機(jī)啟動、停止和轉(zhuǎn)速。大功率變頻電機(jī)的主要功能是替代柴油機(jī)向鉆機(jī)提供動能。
鉆40518隊機(jī)械鉆機(jī)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)電鉆機(jī)的主要設(shè)備情況是:新架設(shè)地方變電站至鉆井井場的10k V供電線路5.2k m;配置箱式變電站一棟,功率為2630k VA;配置箱式低壓房一棟,為變頻電機(jī)提供控制與補(bǔ)償;配置大功率變頻電動機(jī)2臺,各800 k W,用于替換柴油機(jī)工作。
網(wǎng)電鉆機(jī)改造2011年在岳101-20-X2井的實施過程如下:
◇外供電10k V線路于9月3日施工完畢,并通過驗收;
◇9月7日,網(wǎng)電設(shè)備到達(dá)井場;
◇9月9日,網(wǎng)電設(shè)備通過地方電力驗收;
◇9月10日,網(wǎng)電設(shè)備通電調(diào)試合格;
◇9月11—12日,系統(tǒng)安裝調(diào)試;
◇9月13日,停鉆安裝調(diào)試;
◇9月14日,現(xiàn)場操作培訓(xùn);
◇9月15日,試運(yùn)行鉆進(jìn),完成鉆進(jìn)1200m。
4 k m機(jī)械鉆機(jī)月平均油耗折合人民幣為46.5×104元。
VOLVO-400k W柴油發(fā)電機(jī)組年運(yùn)行維護(hù)成本按原值的8%計(因該設(shè)備屬于鉆機(jī)標(biāo)配機(jī),故未考慮折舊費(fèi)),則每月費(fèi)用為0.6×104元。
濟(jì)柴12V190柴油機(jī)組年運(yùn)行維護(hù)成本按原值的8%計(因該設(shè)備屬于鉆機(jī)標(biāo)配機(jī),故未考慮折舊費(fèi)),則每月費(fèi)用為0.9×104元。
年人工成本按8人(機(jī)房、發(fā)電房各小班3人,大班2人),現(xiàn)減為4人(小班2人,大班2人)倒班工作,則每月費(fèi)用為10×104元。
以上費(fèi)用合計58×104元。
網(wǎng)電鉆機(jī)從2011年9月10日開始用電,至10月12日抄表讀數(shù),計算每天耗電量為1.1×104k W h,每月平均耗電量折價為25.08×104元。
鉆機(jī)網(wǎng)電設(shè)施購置和年成本折舊費(fèi)用:
1)鉆機(jī)網(wǎng)電設(shè)施購置費(fèi)用:820×104元;
2)鉆機(jī)網(wǎng)電設(shè)施購置年成本折舊費(fèi)用,每月成本折舊費(fèi)為:15.7×104元;
3)節(jié)約設(shè)備運(yùn)行和人工成本費(fèi)用:年支出年人工成本按4人(小班2人,大班2人)倒班工作,則每月費(fèi)用為5×104元。
網(wǎng)電鉆機(jī)月運(yùn)行總費(fèi)用為45.78×104元。
網(wǎng)電鉆機(jī)與普通鉆機(jī)相比,每月鉆井成本節(jié)約額為12.22×104元,節(jié)約率21.1%。
◇功率因數(shù)由原來的0.8提高至0.98;
◇噪音污染降低40%;
◇污染排放為零。
根據(jù)4000M鉆機(jī)網(wǎng)電裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)與節(jié)能統(tǒng)計,在架空線路投入和電價不變的情況下,推測出5000M和7000M鉆機(jī)使用網(wǎng)電裝置情況,見表1。
表1 不同型號鉆機(jī)使用網(wǎng)電裝置數(shù)據(jù)統(tǒng)計
網(wǎng)電鉆機(jī)采用替換機(jī)房柴油機(jī)的方法,所以網(wǎng)電鉆機(jī)適用于以柴油機(jī)為動力的機(jī)械鉆機(jī)或復(fù)合鉆機(jī),如ZJ40-70L、40D BS-J、70-ZPD鉆機(jī)。
10k V架空線外供電條件應(yīng)在3k m左右,投資50×104元以內(nèi),鉆井周期應(yīng)在180d內(nèi),這樣才能更好地體現(xiàn)節(jié)能減排的效果。
網(wǎng)電鉆機(jī)的優(yōu)勢在于節(jié)能降耗、減排,節(jié)能降耗率可達(dá)20%~30%,柴油機(jī)的尾氣排放污染可降為零,噪音污染降低40%。
網(wǎng)電鉆機(jī)也存在不足,鉆井位置距國家電網(wǎng)的距離遠(yuǎn)近不同,前期架設(shè)供電線路的投資較大,但從鉆井作業(yè)的全程來看,所架設(shè)的供電線路除用于鉆井外,還可以用于試油作業(yè)、建站作業(yè)以及為最后的采油、采氣站供電,所以應(yīng)綜合考慮前期的投入,達(dá)到節(jié)能減排的目的。
網(wǎng)電鉆機(jī)作為一種新概念鉆機(jī),還在不斷地積累經(jīng)驗,在供電網(wǎng)絡(luò)許可的條件下與普通鉆機(jī)相比具有很大的潛在優(yōu)勢,符合當(dāng)今世界提倡的“低碳生活”的理念,因地制宜地利用好這項技術(shù)將為油田節(jié)能減排做出更大的貢獻(xiàn)。
10.3969/j.issn.2095-1493.2012.03.002
呂正林,2005年畢業(yè)于中國石油大學(xué),管理科學(xué)與工程專業(yè),研究生,高級工程師,從事節(jié)能節(jié)水管理工作,E-m a i l:l u z h e n g l i n@c n p c.com.cn,地址:北京市東城區(qū)東直門北大街9號,安全環(huán)保與節(jié)能部節(jié)能節(jié)水處,100007。
2012-03-08)