浅谈石油钻机节能技术

摘 要:介绍了油田电网、柴油机余功发电、液力偶合器、空气热泵热水系统等技术在钻机上的应用。这些技术成功地在钻井生产中的应用,减低了生产成本,减少了对环境的污染,值得大力推广。

关键词:石油钻机 节能 减排

中图分类号:TE22 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)09(a)-0114-01

为了进一步提高钻井生产效益,降低钻井生产成本,最大限度节约能源,降低设备在运转中的无功消耗,近几年在石油钻井中陆续开发、研制了不少节能降耗设备。这些设备在石油钻井生产上的应用,不仅降低了钻井成本,还减少了有害物质的排放,实现了节能环保的目的。

1油田电网在钻机上的应用技术

现在我国各油田使用的钻机绝大部分是采用3～4台12V190柴油机并车驱动,钻机供电也由两台500kW柴油发电机组提供。柴油机结构复杂、可靠性差、故障率高、无自保功能,需24h监护,特别是大修过的柴油机,可靠性差,而且油耗高、噪音大,跑冒滴漏现象严重,对环境污染大,经济性差,技术性能落后。

为提高钻机工作的可靠性、先进性和经济性,降低钻井成本和工人的劳动强度,降低噪音、减少污染,应该对其进行技术改造和升级。因此在油田电网丰富有条件的地区,推广利用工业电网代替井队发电机组及将柴油机驱动改为高压网电电动机驱动,实现绿色环保钻井是可行的[1]。

2利用柴油机余功发电技术[2]

目前国内部分机械驱动钻机各部件之间的配置不够合理。如4000m～7000m机械钻机均配装了3台794kW的柴油机。而美国国民油井公司1320M钻机(相当于ZJ70L)也只配备了三台D399(单台功率760kW),由于动力配置不合理造成燃油消耗过大而导致运行成本高。以油田在用主力钻机ZJ50J为例,钻机工作负荷不足总负荷的70％,然而ZJ50J钻机却配备了2台300kW柴油发电机组,据统计每部ZJ50J钻机消耗的柴油约占钻井可控成本的30%左右,现ZJ50J钻机每年井队用于发电的柴油约占钻井总耗油量的25%,因此提高钻机动力利用率,利用钻机富余动力驱动一台发电机,只留一台300kW发电机作备用,达到节能降耗的目的,而且还降低了定期维护保养所需的三滤等材料消耗及中小修及大修费用。通过近年来在ZJ40J、ZJ50J钻机实验并推广IFC6404/400kW节能发电机,很好的满足钻井生产,降低投资成本和生产运行成本。

3液力偶合器技术

为了解决链条钻机传动效率太低,燃油消耗过大、以及不可调速的问题,在保留链条钻机总体结构不作大的改动的前提下,将液力变矩器替换为液力偶合器(偶合器机组或液力无级调速传动装置)。

液力偶合器可用于链传动钻机和单机泵组配套用,采用调速型液力偶合器,可调节泥浆泵、绞车、转盘转速,能够更好的满足现代钻井工艺要求,尤其在特殊钻井工况下,如解卡、做地破压力试验、固井替浆等。选用液力偶合器,其主要优点如下。

(1)液力偶合器传动装置最高传动效率94％左右,且空载时不吸收功率,与变矩器传动相比,满载传动效率高17％左右,大大地提高了传动效率、节油降耗效果显著,实际使用节油率在7%～15%之间,每部钻机每个工作台月可节省柴油10t～15t左右。(2)在柴油机输出转速不变的情况下,可以根据工作要求实现远程或就近控制调节泥浆泵、绞车、转盘转速,更好地满足了各种钻井工艺要求和地层试压及固井替浆等特殊工艺要求。(3)可吸收启动动载荷,减少因启动载荷大而产生的压低柴油机转速的现象。提升遇卡时,具有过载保护功能,防止对设备的损害。

4空气热泵热水系统

空气源热泵技术,是近几年发展起来的新能源技术,热能来源广泛,包括阳光、雨水和空气。无论白天、黑夜;不管晴天阴天、刮风下雨都能照常工作。可放在你指定的任何地方,只需很少空间,无需直接光照。可露天摆放,也可放置在不显眼的角落,并可实现无人操作,全自动控制温度供水。

热泵的基本原理热泵是一反向使用的制冷机,与制冷机所不同的只是工作的温度范围。蒸发器吸热后,其工质的高温低压过热气体在压缩机中经过绝热压缩变为高温高压的气体后,经冷凝器定压冷凝为低温高压的液体(放出工质的气化热等,与冷凝水进行热交换,使冷凝水被加热为热水供用户使用),液态工质再经降压阀绝热节流后变为低温低压液体,进入蒸发器定压吸收热源热量,并蒸发变为过热蒸气完成一个循环过程。如此循环往复,不断地将热源的热能传递给冷凝水。

热泵是一种高效节能装置,也是制冷空调领域内实施建筑节能的重要途径,对于节约常规能源、缓解大气污染和温室效应起到积极的作用。

根据钻井野外实际,设计了一套空气源热泵热水系统替换目前野外队基地职工洗澡用的燃油锅炉供热水系统。通过使用,该机组制热水速度快、效果好,满足井队24h用热水的需要。充分利用生产热水时产生的冷气(原本是废弃的)在夏季引入来降低通道内的温度,达到了最高限度利用能源的目的。

5结语

石油钻井生产中,有待于我们开发的节能项目还很多,只要我们积极探索,尊重科学,结合实际,将会有更多更好的的节能些项目为钻井服务。

参考文献

[1] 税理中.江苏油田钻机网电拖动技术改造[J].石油矿场机械,2011,40(6):94～97.

[2] 陈如恒.破除旧观念 创造新钻机[J].石油矿场机械,2008,37(10):1～7.