石油鉆井設(shè)備的節(jié)能措施及其相關(guān)建議

1、    石油鉆井設(shè)備的節(jié)能措施及其相關(guān)建議    閆園園摘要：經(jīng)濟(jì)在發(fā)展，社會在進(jìn)步，各行各業(yè)的發(fā)展也取得了顯著的成效。在石油行業(yè)的發(fā)展中，石油鉆井設(shè)備也有了較大的發(fā)展，鉆井設(shè)備得到了更新，具有高性能的設(shè)備應(yīng)用在其中，另外石油鉆井發(fā)展中節(jié)能也越來越引起了行業(yè)的重視，取得的成效也是非常顯著。由于石油鉆井工作是高消耗的工作，而消耗的主要來源是鉆井設(shè)備的能量消耗，所以首要任務(wù)應(yīng)該考慮鉆井設(shè)備的節(jié)能。abstract： the economy is developing， the society is improving， and the development

2、 of all walks of life has achieved remarkable results. in the development of the petroleum industry， oil drilling equipment has also been greatly developed， drilling equipment has been updated， and high-performance equipment has been applied in it. in addition， energy conservation in oil drilling de

3、velopment has increasingly attracted the attention of the industry and the results are also very significant. since oil drilling is a high-consumption work and the main source of consumption is the energy consumption of the drilling equipment， the primary task should be to consider the energy-saving

4、s of the drilling equipment.關(guān)鍵詞：鉆井設(shè)備;節(jié)能設(shè)備;建議key words： drilling equipment;energy-saving equipment;suggestion：te92                                        ：a             &#

5、160;                    ：1006-4311（2019）20-0200-030  引言我國石油行業(yè)毋庸置疑具有高消耗、高浪費(fèi)的特征，而在能源的消耗和浪費(fèi)中，大部分來源于鉆井設(shè)備，鉆井設(shè)備在實(shí)際的鉆井作業(yè)中，由于各方面的因素導(dǎo)致能源的消耗，做好設(shè)備節(jié)能工作勢在必行，同時也是響應(yīng)國家節(jié)能減排的有效手段。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，我國整個社會的能源消費(fèi)與國民生產(chǎn)總值增長率程正相關(guān)，這意味著不僅我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長，同時對石油能源等資源的需求量大大增加。因此，鉆井行業(yè)的能源如何節(jié)

6、約，怎么降低消耗，是鉆井行業(yè)的一項(xiàng)重要課題。所以文章中通過分析我國目前石油鉆井設(shè)備能源消耗的現(xiàn)狀與存在問題，大力提倡技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能創(chuàng)新，充分發(fā)揮節(jié)能創(chuàng)新技術(shù)在鉆井工作中的作用，加強(qiáng)鉆井設(shè)備的使用管理，使得不斷節(jié)省能源，減少成本，加強(qiáng)資源能源使用效率。1  當(dāng)前我國石油鉆井設(shè)備能源消耗現(xiàn)狀分析現(xiàn)階段，鉆井設(shè)備分為兩種：驅(qū)動機(jī)、原動機(jī)，這是按照能量的轉(zhuǎn)化規(guī)律來進(jìn)行的分類，其一，驅(qū)動機(jī)工作原理，它是對原動機(jī)產(chǎn)生的電能或機(jī)械能進(jìn)行重新分配，它的作用非常顯著;其二，原動機(jī)工作原理，它是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的工作過程（發(fā)電機(jī)、柴油機(jī)都為原動機(jī)）。原動機(jī)中除了柴油發(fā)電機(jī)外，其余的各類運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備就屬

7、于驅(qū)動機(jī)一類。由此可見，現(xiàn)階段我們國家的鉆井設(shè)備種類繁多，數(shù)量較大，性能各有特點(diǎn)，所以在石油鉆井的工作中，造成的浪費(fèi)和損失也是巨大的，我國石油鉆井機(jī)械設(shè)備的能源消耗最終歸根于驅(qū)動機(jī)的傳遞效率和原動機(jī)的能源消耗兩個方面。因此做好鉆井機(jī)械設(shè)備的配備或者石油鉆井設(shè)備的管理等全流程，大量減少能源消耗，為企業(yè)爭取更多的經(jīng)濟(jì)和社會利益，也為二十一世紀(jì)要求的“生態(tài)文明建設(shè)”增磚添瓦。2  石油鉆井節(jié)能中存在的問題2.1 鉆井設(shè)備低效率高耗能目前我國鉆井現(xiàn)場所使用的鉆井設(shè)備相對國外先進(jìn)設(shè)備來說老化程度高，在鉆進(jìn)過程中效率低耗能高?，F(xiàn)場對鉆井設(shè)備的使用沒有一個確切的期限，絕大多數(shù)是以安全生產(chǎn)為限，即只

8、要鉆井設(shè)備不影響安全鉆進(jìn)及作業(yè)人員的人生安全，為了節(jié)約成本就不對鉆井設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和更新?lián)Q代。雖然利用這些老舊的鉆井設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)正常鉆進(jìn)，但是在燃料的燃燒和能量的傳遞上效率都非常低，同時低效率又使得鉆井需要更長的作業(yè)時間從而耗費(fèi)更多的能量。在鉆井作業(yè)過程中，設(shè)備工作環(huán)境惡劣、軸承潤滑性不好、齒輪嚙合過緊或過送、設(shè)備上粘上的泥漿、油污、巖屑等雜物，這些因素都將影響原動機(jī)的內(nèi)燃效率和驅(qū)動機(jī)的能量傳遞效率。2.2 技術(shù)落后導(dǎo)致高耗能作為油氣田勘探開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和主要手段，鉆井技術(shù)的優(yōu)劣、恰當(dāng)與否不僅直接影響油氣田勘探開發(fā)的效益，并且直接關(guān)系著鉆井現(xiàn)場的能耗情況。由于地質(zhì)勘探的不確定性，倘若選擇了不恰當(dāng)

9、的鉆井技術(shù)不僅妨礙了油氣田的正常勘探開發(fā)流程，破壞儲層，并且增加了鉆進(jìn)時間和鉆進(jìn)的困難程度，增加了鉆機(jī)的耗能。先進(jìn)的鉆井技術(shù)不僅能夠合理保護(hù)油氣田，而且有助于縮短鉆進(jìn)時間、減小鉆進(jìn)難度，在安全順利鉆井的同時達(dá)到節(jié)能的效果。此外，鉆井作業(yè)現(xiàn)場的供電系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)，不僅增大現(xiàn)場的能量符合，而且效率低能耗高，不利于鉆井作業(yè)隊(duì)節(jié)能降耗。在偏遠(yuǎn)寒冷地區(qū)實(shí)施鉆井作業(yè)，這種低效率的供電供暖技術(shù)更是加劇了作業(yè)現(xiàn)場的能耗情況。2.3 缺乏有效的管理和節(jié)能意識由于節(jié)能降耗并不能直接明顯地給作業(yè)人員個人帶來經(jīng)濟(jì)效益，很多作業(yè)人員的節(jié)能減耗意識嚴(yán)重不足，致使鉆井現(xiàn)場上利用作業(yè)照明進(jìn)行日常照明和取暖的現(xiàn)象時有

10、發(fā)生，并且在生產(chǎn)過程中僅僅是為了完成鉆井作業(yè)而進(jìn)行鉆井，并不考慮鉆井過程中的能耗問題，思考節(jié)能方案，整個現(xiàn)場缺少節(jié)能降耗的意識。在管理監(jiān)督上，很多鉆井作業(yè)公司關(guān)注的更多的是按時按質(zhì)完成鉆井作業(yè)，而很少對鉆井過程中的節(jié)能降耗問題進(jìn)行研究探討。在鉆井作業(yè)的監(jiān)督管理上也沒有做到對節(jié)能降耗進(jìn)行監(jiān)督管理，很少將作業(yè)隊(duì)的能耗情況考慮到經(jīng)濟(jì)效益當(dāng)中。這些薄弱的管理監(jiān)督環(huán)節(jié)和落后的節(jié)能降耗意識都導(dǎo)致了鉆井作業(yè)過程中的高能耗。3  石油鉆井設(shè)備節(jié)能的措施3.1 使用節(jié)能新技術(shù)3.1.1 選用電噴柴油機(jī)。首先要選擇電噴柴油機(jī)，此柴油機(jī)的調(diào)速器發(fā)生了變化，原來的機(jī)械式被電控式所替代，這樣在工作期間的轉(zhuǎn)速較

11、為準(zhǔn)確。根據(jù)相關(guān)的程序，發(fā)動機(jī)的控制模塊在運(yùn)轉(zhuǎn)中能夠合理的控制噴油量和時間，提高了燃油的燃燒效果，且柴油機(jī)的煙度也符合相應(yīng)的排放規(guī)則，這樣從根本上提高了設(shè)備的節(jié)能性。3.1.2 使用無功補(bǔ)償和諧波抑制技術(shù)。直流電動鉆機(jī)和使用無功補(bǔ)償和諧波抑制技術(shù)的平均功率因素分別為0.5、0.92，5次諧波后分別為44%、6%，這兩組數(shù)據(jù)表明了，節(jié)省的油量非常顯著，固節(jié)能效率顯而易見，所以使用無功補(bǔ)償和諧波抑制技術(shù)可以從根本上提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。3.1.3 使用高效率的傳動設(shè)備。機(jī)械鉆井在不斷的發(fā)展過程中，也在進(jìn)行著不斷的升級，鉆機(jī)為鏈條并車驅(qū)動，柴油機(jī)的變速箱也升級為液力偶合器。液力偶合器的使用

12、對設(shè)備的使用壽命有一定的延長作用，它在工作期間能夠降低對原動機(jī)的沖擊力，減少原動機(jī)的周期性扭震，能夠?qū)Χ嗯_原動機(jī)進(jìn)行功率上的分配，從根本上提高工作過程中的工作效率，保證設(shè)備的高效率運(yùn)轉(zhuǎn)，最終提高設(shè)備的節(jié)能性。3.1.4 機(jī)械鉆機(jī)使用節(jié)能發(fā)電機(jī)。現(xiàn)階段，機(jī)械鉆機(jī)在工作中，動力匹配不合理的現(xiàn)象比比皆是，具體原因表現(xiàn)在，其一，工作負(fù)荷不夠;其二，鉆井隊(duì)有柴油發(fā)電機(jī)組。在鉆井作業(yè)中，機(jī)械鉆機(jī)年消耗柴油約占總成本的三分之一，鉆井隊(duì)年發(fā)電的柴油占總耗油量的四分之一，所以，如何提高鉆井的工作效率，要能夠減少柴油發(fā)電機(jī)的使用，固可以利用鉆機(jī)的多余動力帶動發(fā)電機(jī)，以此來降低成本，節(jié)省燃料的使用，從而達(dá)到節(jié)能的目

13、的。近些年相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，300kw的節(jié)能發(fā)電機(jī)，完全滿足鉆井隊(duì)的需要，提高了工作效率，提高了經(jīng)濟(jì)效益。3.2 加強(qiáng)鉆井設(shè)備的使用管理在鉆井設(shè)備使用過程中，由于設(shè)備的功能不同、型號不同、種類不同等，所以要根據(jù)各自的特性在日常的工作中加強(qiáng)對鉆井設(shè)備的使用管理，也是節(jié)能的一種有效的方式。3.2.1 合理調(diào)整原動機(jī)的功率和參數(shù)。要根據(jù)鉆井作業(yè)的相關(guān)要求，合理的開動原動機(jī)的數(shù)量，有效的控制臺數(shù)，才能從根本上降低能耗，提高工作效率，合理的利用原動機(jī)，最終達(dá)到節(jié)能的目的。鉆井作業(yè)中需要的功率，要根據(jù)鉆井工藝需要，對每道作業(yè)工序進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，之后確定臺數(shù)。3.2.2 正確維護(hù)保養(yǎng)。鉆井設(shè)備的使用過程中，要根

14、據(jù)相關(guān)的設(shè)備保養(yǎng)要求，對鉆井設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)，以保證設(shè)備能夠正常持續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)。如在柴油機(jī)的工作過程中，要對氣門間隙、校噴油器等進(jìn)行檢查和調(diào)整，保證其工作的連續(xù)性。3.2.3 預(yù)防性維修。預(yù)防性維修，顧名思義是在設(shè)備使用了一段時間后，對設(shè)備的使用情況進(jìn)行檢查，做到防患于未然，將事故的發(fā)生扼殺在搖籃里，預(yù)防性維修可以提高設(shè)備的穩(wěn)定性和持續(xù)性，使設(shè)備的性能始終保持高效，降低了因停機(jī)而造成的不良影響。對設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維修，不僅提高了設(shè)備的性能，而且達(dá)到了技能的目的。3.3 加大對現(xiàn)有石油鉆井設(shè)備的技術(shù)改進(jìn)對石油鉆井設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新需要一定的成本，也需要一定周期的限制，對已有的石油鉆井設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)可以

15、彌補(bǔ)這個缺陷，因此如何對已有的石油鉆井設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)應(yīng)更加予以重視。3.3.1 使原動機(jī)參數(shù)和功率趨于合理化。我國現(xiàn)在的石油鉆井機(jī)械設(shè)備能源消耗其中一個原因是原動機(jī)的能源消耗，因此在鉆井工作中，首先重視工藝要求和設(shè)備作業(yè)環(huán)境，科學(xué)的理論應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中，通過精密的計(jì)算得出整個流程所要求的功率大小，從而優(yōu)化作業(yè)參數(shù)，以提高原動機(jī)的利用率達(dá)到避免能源過度消耗和浪費(fèi)，節(jié)能的目標(biāo)。3.3.2 石油鉆井人員還應(yīng)具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠把握不同環(huán)境下不同石油鉆井設(shè)備的運(yùn)作狀況，及時發(fā)現(xiàn)故障或者問題，結(jié)合豐富的理論經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐技術(shù)，及時予以調(diào)整，以達(dá)到優(yōu)化設(shè)備，減少能源浪費(fèi)的目的。3.3.3 應(yīng)注意我國現(xiàn)有石

16、油鉆井設(shè)備之間配置上能否協(xié)作和互補(bǔ)。例如包括一些地面設(shè)備和專業(yè)的鉆井工具儀器配置的協(xié)調(diào)配合，能夠起到降低石油企業(yè)在鉆井工作中的能源消耗的重要作用。3.4 重視對石油鉆井設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新在選擇設(shè)備選型配置時應(yīng)當(dāng)以高效能、低能耗為原則，保證原動機(jī)和驅(qū)動機(jī)傳遞效率的節(jié)能減排。3.4.1 可以采用油改電的方式，這是目前我國石油鉆井應(yīng)用的最廣泛的技術(shù)節(jié)能方式。它的工作原理是用工業(yè)電網(wǎng)來為鉆井工作提供所需的電能，原有的柴油機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)組被工業(yè)電網(wǎng)所取代。與柴油機(jī)或柴油發(fā)電機(jī)相比，工業(yè)電網(wǎng)更具有降低能源消耗，減少有害物質(zhì)排放的作用。柴油機(jī)的高能耗、高污染的兩大缺陷，越來越被人們所關(guān)注，因此，電改油的技術(shù)節(jié)能

17、方式成為油田鉆井工作的必然趨勢。3.4.2 利用電噴式柴油機(jī)、節(jié)能發(fā)電機(jī)、無功補(bǔ)償和諧波抑制技術(shù)等，也是石油企業(yè)鉆井工作中節(jié)能的重要方式。這些新技術(shù)不斷協(xié)調(diào)互補(bǔ)整合，越來越廣泛的被應(yīng)用于石油鉆井工作中，其作用也日益凸顯。利用電噴式柴油機(jī)可依據(jù)柴油機(jī)的溫度、壓力等數(shù)值，精確控制噴油的數(shù)量和時間，使燃油充分燃燒，提升利用效率。利用節(jié)能發(fā)電機(jī)，加大鉆機(jī)負(fù)荷利，產(chǎn)生的多余動力帶動發(fā)電機(jī)，由此來節(jié)省發(fā)電機(jī)的運(yùn)行成本，降低了能源的消耗，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能目的，另外使用無功補(bǔ)償和諧波抑制技術(shù)，提高電動鉆機(jī)的功率，以此來節(jié)省油量，每天平均節(jié)油量高達(dá)0.5噸，節(jié)能減耗的作用十分顯著。4  “油改電”在鉆井

18、隊(duì)節(jié)能應(yīng)用分析渤海鉆探第三鉆井公司50202鉆井隊(duì)在2012年7月施工的柳109井二開中完期間進(jìn)行了“油改電”工程，公司所屬的50204鉆井隊(duì)使用柴油機(jī)動力設(shè)備施工的青1-12井。兩個鉆井隊(duì)使用的都是zj50鉆機(jī)。圖1、圖2為改造前后的動力設(shè)備。4.1 耗油和用電情況對比50204隊(duì)使用的主力型鉆機(jī)，是上個世紀(jì)八九十年代引進(jìn)的，設(shè)備存在著性能差，工作效率不高等問題，每部鉆機(jī)年均消耗柴油130噸，機(jī)油7.5噸。油改電后，直接減少因油價上漲導(dǎo)致的運(yùn)行成本增加，設(shè)備噪音低，每個月油耗在130噸左右，用電每個月在30萬度左右，具體對比情況見表1。4.2 應(yīng)用效果評價油改電在石油鉆井節(jié)能中取得的效果十分

19、的顯著，它能夠最大限度的減少排放量，保護(hù)環(huán)境，提高了作業(yè)的效率，使成本得到了很好的控制，以下從四個方面簡要概述：第一，節(jié)約能源降低成本。傳統(tǒng)的柴油機(jī)驅(qū)動，在作業(yè)過程中消耗了大量的能源，而用網(wǎng)電后，由之前的發(fā)電機(jī)發(fā)一度電需要2.12元左右，變?yōu)榫W(wǎng)點(diǎn)一度電僅需0.699元左右，這個數(shù)字的對比，體現(xiàn)了用網(wǎng)電節(jié)省的能源不止一倍。由表1的對比可以看出，油改電后，能源日成本能節(jié)省2-3萬元之間，由此得出月節(jié)省能源成本，長此以往，能源的節(jié)省量非常高，不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)能目的，同時提高了經(jīng)濟(jì)效益。第二，減少排放。電力驅(qū)動設(shè)備的排放量很低，而柴油機(jī)在使用中，各種有害氣體的排放和煙氣的排放，都對環(huán)境和工作人員有一定的危害，所以油改電減少了排放量的同時，也提供了優(yōu)良的作業(yè)環(huán)境。第三，改善環(huán)境。電力驅(qū)動設(shè)備在噪音上較柴油機(jī)驅(qū)動設(shè)備的噪音小很多，噪音的減小，不僅為工作人員提供了良好的工作環(huán)境，同