石油钻井生产中电气设备的节能方法

摘要：节能减排越来越受到人们的重视，已经被列入我国基本国策之一。石油钻井行业是高耗能行业，其能源消耗主要用于钻井设备的运转，做好节能减排这项工作不仅是能源环境对于石油钻井行业的需要，也是石油行业应尽的责任和义务。本文重点主要是论述石油钻机的设备配置以及运行使用中采用的节能方法。

关键词：石油、钻井设备、节能、方法

中图分类号： TE08 文献标识码： A

一、前言

石油钻井设备按照能量转化可以简单的分为原动机和驱动机，原动机是指的把燃料蕴含的化学能转化成机械能或电能的设备，驱动机是指将吸收或重新分配原动机产生的机械能或电能，做功，实现钻井生产。在钻机设备中，原动机一般就是柴油机（也可能是燃气机）和发电机（柴油机发电机或燃气发电机），驱动机就是指除原动机外的各类运转设备，如联动机、并车箱、偶合器，变矩器、绞车、转盘、泥浆泵机械设备以及电动机等。石油钻机按照驱动方式来分，主要分为机械钻机(原动机产生机械能再分配做功)和电动钻机(原动机产生的电能再分配做功)，从上面简单的分类可以看出，石油钻机设备的能耗主要体现在原动机的能耗和驱动机的传递效率上。

目前我国石油钻机数量众多，类型各异，配套的功率也从2000KW到8000KW不等，因此做好从钻井设备配置到使用管理的全过程，能够有效降低能耗，促进企业经济效益和社会效益的提升。

二、节能的重要意义

1、节能是缓解能源供需矛盾的根本出路

国民经济的发展和国防、科技的现代化必然要求增加对能源的需求，人民生活质量的提高和生活方式的改变也要求提高人均能耗量。然而从供给方面看，由于资源量及其结构、分布的限制以及管理体制、价格体制等原因，主要能源产品的供给能力在短期内不会有大度幅增加，而新能源的开发利用又会受到资金、技术等因素的制约，短期内不可能规模利用。

2、节能降耗过程是推进我国技术进步、缩小与发达国家差距的必由之路

目前我国已成熟的节能和能源综合利用技术的推广面还比较小，技术水平也不够高。如果不大力推进节能及其综合利用的技术进步，就不可能提高社会的生产技术水平，也就不可能缩小与发达国家的差距。

3、节能是实现经挤转型的必要措施

我国经济发展的根本出路除建立适应的经济体制外，还要从粗放型经济向集约型经济的转化，而降低能耗可以降低成本，从而提高经济效益。我国的能源捎费强度是世界上最大的国家之一，主要工业产品单耗和国民经济综合能耗水平均高于世界水平。在工业成本中，能耗高达10%，加上原材料消耗就达到70%以上，若以国外先进水平为标准，能源及原材料消费量至少可以节约30%。

三、石油钻井设备节能措施

1、使用节能新技术

在设备选型配置时采用高效节能新技术，优先选用效率高、能耗小的设备，实现原动机和传递效率的节能。

（1）选用电喷柴油机。柴油机电喷技术由电控调速器取代了机械调速器的旋转飞重等装置,使转速控制更加精确。发动机控制模块ECM按程序对柴油机的运转工况选择最佳的喷油，根据机油温度和增压压力精确控制喷油定时和喷油量，改善燃油经济性和燃烧效果，并且使柴油机在稳态及瞬态工况下的烟度能够满足EPA排放法规的限制。

（2）使用无功补偿和谐波抑制技术。直流电动钻机的平均功率因素仅为0.5左右，5次谐波最高达到了44%，使用无功补偿和谐波抑制技术后功率因素提高至 0.92，5次谐波降低到6%。通过现场实用的统计数据，日均节油0.5－0.6吨，节能效果十分明显，经济效益显著。

（3）使用高效率的传动设备。机械钻机经过更新改造，逐渐淘汰了原来的大庆II型和ZJ45J钻机，使用链条并车驱动钻机，柴油机减速箱也由原来的机器减速箱、液力变矩器更新为液力偶合器。液力偶合器能够减少原动机的的周期性扭震，同时减轻负载的突然变化对原动机的冲击，从而延长整个设备的使用寿命。并且均匀多台动力机之间的功率分配，当多台动力机转速稍有不同时，能均匀他们之间的功率分配。整个钻井施工过程效率能够达到0.95以上，而液力变矩器的平均效率最高只有80%。

（4）机械钻机使用节能发电机。机械钻机存在着动力匹配不合理现象，一方面，钻机工作负荷不足70%，另一方面，井队配有2台300-400kW柴油发电机组。机械钻机年消耗的柴油约占钻井可控成本的30%左右，而每年井队用于发电的柴油约占钻井总耗油量的25%，因此提高钻机工作负荷，利用钻机富余动力拖带一台发电机，可以减少使用一台柴油发电机，节约燃料，降低成本，增强效益。近几年来，各油田相继开展了这项工作，应用300kW节能发电机，较好达到了利用钻机柴油机富余动力,节能降耗的目的。机械钻机多使用12V190系列柴油机，实际的负荷率均不足71%，处在低负荷率，高耗能工况，根据其特性曲线，经济工况为：转速在1300r/min 附近，负荷率大于75%。因此，提高柴油机的负荷率是节能降耗有效途径。应用300kW左右的钻机富余功率发电，其供电能力完全能够满足井队的需要。这样，12V190柴油机的负荷率将提高到90%以上，达到其经济工作状态，燃油消耗率就会明显降低，节能效果非常明显。

2、加强钻井设备的使用管理

钻井设备类型、数量众多，所施工井的类型千差万别，抓好钻井设备的日常管理，也是行之有效的节能手段。

（1）合理调整原动机的功率和参数。根据钻井工艺需要，精细计算钻井各道作业工序所需要的功率，优化钻井参数，再确定原动机的开动台数，尽量使用原动机在经济工作状态下运转，避免盲目增加台数、降低了动力的利用率，造成浪费，以达到节能目的。

（2）正确维护保养。根据不同设备的维护保养要求和实际使用情况，对设备进行正确的维护保养。例如通过调整柴油机的气门间隙、供油提前角、校喷油器等工作，使柴油机工作在最佳状态，提高柴油的使用和转化为效率。

（3）预防性维修。石油行业经过多年的发展，特别是设备监测技术的发展，设备维修方式也由原来的故障维修或计划维修向现在的预防性维修转变。预防性维修能够根据设备的运转状况，在设备事故发生前，对设备进行维修，显著提高设备的可靠性，恢复设备的性能，同时降低维修费用，降低故障停机对生产的影响。从而达到节能降耗、提高经济效益。

四、石油钻井设备节能建议

石油钻井设备节能是一项长期的系统性工作，不但依赖于技术进步和推广，而且取决于全员的参与程度以及各项规章制度的建立和落实，建议从以下几点做工作：

1、建立健全节能制度，加强目标考核。各石油钻井公司可根据自身的实际情况，自上而下的建立宣传节能、管理节能的机构，明确责任目标，建立健全配套的管理制度，并将目标逐级分解，落实到基层单位，形成明晰目标责任体系，并将节能目标纳入生产经营考核体系，严格考核兑现。

2、广泛宣传、全员参与。通过广泛宣传，营造全员参与的氛围和渠道，让全体员工充分认识到，建立资源节约型企业，是每个人应尽的社会责任，也是公司内在发展的需要，同时把节能目标和每个人的切身利益联系起来，使每名员工逐渐养成自觉节约资源的良好习惯

五、结束语

综上所述，通过钻井设备技术的发展、节能新技术的推广应用，以及各钻井单位节能措施的落实，石油钻井设备的节能工作能够取得可观的经济效益，并且为国家的节能工作做出自己的贡献。

参考文献：

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