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经济论文

钻机电代油技术及相关经济效益

来源:职称阁分类:经济论文 时间:2019-04-10 17:45热度:

  这篇论文主要介绍的是钻机电代油技术及相关经济效益的内容,本文作者就是通过对钻机代油技术的内容做出详细的阐述与介绍,特推荐这篇优秀的文章供相关人士参考。

钻机电代油技术及相关经济效益

  关键词:钻机;电代油;方案

  引言

  随着油田工业电网的进一步普及和完善,在中石油集团公司节能减排的政策支持下,近几年公司进一步加大了钻机技术改造工作。改造后的钻机利用电网电能替代原来的柴油发电机组为钻机提供动力(以下简称“电代油”)。在大庆长垣地区成功应用的基础上,大庆外围油田、吉林油田进行推广应用。

  1实施钻机电代油的目的

  降低钻机能耗及设备维修、维护成本,提高钻机运行效率,进一步降低钻井运行成本;降低噪声、减少环境污染,提高社会效益。

  2实施钻机电代油的条件

  2.1钻机的施工作业环境适合电代油

  大庆油田内部钻井井深多数在(1000~2000)m,所用钻机主要是ZJ15和ZJ30型钻机。因为钻井施工周期短、平台井较多,所以尽量减少钻机的搬迁时间才能真正提高施工效率。电代油项目恰恰能减少钻机配备设备数量,可减少钻机搬迁车次,同时适合钻机的近距离整拖搬迁,提高搬迁效率。

  2.2工业电网覆盖程度满足电代油条件

  工业电网覆盖到一定程度是电代油项目实施的先决条件。

  3钻机电代油改造方案

  电代油项目是利用工业电网提供电能替代柴油发电机组为电机提供动力,实施钻井作业。以ZJ30钻机为例,电代油项目需配置移动变电站、高压保护柜、高压电缆分接箱、配电变压器等。将35kV网电经2组刀闸,1组多油断路器连接到移动变电站6300kV•A的主变压器,经降压到6kV后至进线开关柜。出线柜输出2条6kV电网,组成钻井专线,每条长度在5km,供网电钻机使用,35kV变6kV移动变电站见图1。

  3.1电代油改造项目需解决

  2方面的问题(1)钻机用电与电网的接口技术。(2)复合驱动钻机的动力模块替代,即将原柴油机驱动钻井泵替换为电机驱动。

  3.2电代油改造方案

  (1)ZJ30/1700DB钻机电代油。原钻机为柴油发电机提供电能,通过VFD(VariableFrequencyDrive,变频控制房)变频器控制单元和干式变压器,驱动绞车电机、转盘电机、钻井泵电机,提供MCC(MotorControlCenter,电机控制中心)单元及井场用电。改造后,撤掉柴油发电机组,由工业电网提供电能,降压后的6kV网电经分相搭火连接到高压保护柜,经高压保护柜输出进入高压电缆分接箱后,输入到配电变压器,降压后输出600V接入VFD房进线铜排,VFD房内有绞车、转盘、钻井泵和自动送钻4个变频控制单元,分别驱动相应电机,房内500kV•A干式变压器提供MCC单元和井场使用400V电源。电代油方案1见图2。高压保护柜用于当钻机用电出现电气故障时切除故障回路,避免移动变电站跳闸,影响同线路及其他用电设备的正常运行,并具有用电计量功能。配电变压器将6kV电压降为600V后接入VFD控制房。电缆分接箱主要用于调节电缆长度。(2)ZJ30/1700DBF钻机电代油。原钻机是柴油发电机提供电能,通过VFD房变频控制单元,驱动绞车电机、转盘电机,并提供MCC单元及井场用电,钻井泵由柴油机独立驱动。改造后,撤掉柴油发电机组,由工业电网提供电能,钻井泵组由原柴油机驱动改为高压电机驱动。6kV网电经分相搭火连接到高压保护柜,经高压保护柜输出进入高压电缆分接箱,高压电缆分接箱输出分成2路,一路到井场1600kV•A配电变压器,经变压器降压后输出600V接入VFD房,给绞车、转盘、MCC供电。另一路直接到井场高压配电柜给高压电机供电,为液力偶合器钻井泵机组提供动力。电代油方案2见图3,液力偶合器钻井泵机组见图4。

  4钻机电代油的生产组织运行

  为了保证电代油项目顺利实施,大庆油田配备了足够数量的移动变电站。目前,大庆油田电力集团有65台移动变电站(“一次变”)可供钻井及其他供电线路使用,大庆钻探配备了90台配电变压器(“二次变”)。为了切实推进电代油工作,公司钻井公司对围绕网电利用过程实施了对口分工,针对用电的不同时期与工作内容,分别由钻井公司生产运行科、电讯队、钻井队负责相应的管理工作。

  4.1用电前

  (1)生产运行科接到新井钻井任务后,安排电力管理人员根据井位坐标,到现场进行确认是否有供电线路及供电单位属地,确定本井是否可以搭接网电。如具备搭接网电的条件,生产运行科电力管理人员同供电单位人员一起到现场根据情况确定供电线路及变压器类型。在外围油田施工需要搭用地方电网时,还要事先和地方电力管理部门做好沟通、交流工作,详细了解电网的负载能力、电压波动情况等。在确认满足搭建条件后,详细测算搭建费用及用电费用等,如果这部分费用不超过柴油消耗费用,我们坚决使用网电。(2)生产运行科根据现场供电情况、线路远近及费用情况制定施工方案。(3)“一次变”安装由油田电力集团或地方供电公司负责施工并控制作业程序,钻井公司电讯队负责“二次变”的安装、线路的铺设,生产运行科派人员负责现场监督。(4)安装结束后,供电方和生产运行科、电讯队三方联合验收,确认符合相关标准后开始供电。

  4.2用电中

  (1)钻井队负责变电设备以及线路的监管。(2)钻井公司电讯队负责“二次变”及其线路的维修工作。(3)生产运行科负责定期抄表,统计用电量。

  4.3用电后

  (1)电讯队负责“二次变”及其线路的拆除及转运工作。(2)生产运行科负责与供电部门办理结算手续。

  5实施电代油过程中遇到的问题及解决方案

  5.1谐波治理

  由于钻机在运行过程中负载变化幅度较大,容易产生谐波,使电网电压、电流波形产生畸变。大量谐波使电能传输和利用效率降低,容易使电气设备过热、产生震动和噪音,并使绝缘老化、使用寿命降低。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作,使电能计量出现混乱。对于电力系统外部,谐波对通信设备会产生严重干扰。针对上述问题,公司在近几年开始进行了谐波治理工作。一是在应用网电时,增加无功补偿及谐波治理装置,来改善电网供电质量。二是针对驱泵高压电机,在钻机电控房内增加高压软启柜,来减少电网电压的大幅度波动,保证高压电机的顺利启动。

  5.2动力装换

  公司在大庆油田边远地区使用网电进行施工的钻机大部分是ZJ50,ZJ70钻机,搭用的多是地方电网。这部分地区供电条件相对较差,因此在使用网电时,柴油发电机组仍然需要安装到位。由于部分钻机配电系统中没有设计网电与发电机组供电之间的转换装置,一旦电网发生故障,通过人工拆装、倒换电源、启动发电机组供电,所涉及的工作量大、耗时长,易引起井下事故,对钻井生产安全造成了较大的隐患。为了解决这一问题,一方面通过在新购钻机内设计电源转换装置,实现多种电源的快速、安全切换,另一方面通过技术改造,为现有的钻机配电系统或移动变电站加装电源转换装置,提高设备可操作性,减轻工人的劳动强度,消除安全隐患。

  6实施规模与经济效益分析

  自20世纪80年代以ZJ15JD钻机为代表的机械电动钻机在油田应用以来,公司在主要产油区的钻井施工中开始应用网电。随着交流变频技术在石油钻机上的大规模应用,“网电”钻机在大庆油田的钻井施工中有了更为广阔的施展空间。尤其是近几年,由于柴油价格不断上涨,为进一步降低钻井成本,公司进一步加大了钻机电代油技术改造的工作力度。截止目前,在大庆油田、吉林油田施工的150部钻机中,有90部钻机采用了电代油。

  6.1经济效益

  (1)降低能耗。柴油发电机组每输出1kW•h的电能,需要消耗柴油约0.2kg,以柴油平均价格每吨8700元人民币计算,则每发出1kW•h的电能,需要柴油费用1.74元人民币。使用油田工业电网,每千瓦时可以节省1.14元人民币;使用地方电网,每千瓦时可以节省0.96元人民币。(2)节省润滑油费用。以ZJ70DB钻机配备的CAT3512型柴油发电机组为例,每台发电机组年均运行4000h,参照卡特发电机组维修保养规程,每500h需更换1次润滑油,每年需要更换8次润滑油。每次更换润滑油量约为250L,折合人民币为6400元人民币。4台CAT3512柴油机每年需更换的润滑油价值约为20万元人民币,这里还没有考虑平时需补充加注的润滑油。使用移动变电站,变压器油的消耗是微乎其微的。(3)节省修理费用。以1台CAT3512型发电机组为例,每运行30000h需进行1次大修,每次大修费用约100万元人民币。ZJ70DB钻机配备4台CAT3512型发电机组,按单机年运转4000h计算,8年内4台发电机组都要经过1次大修,总大修费用在400万元人民币。而ZJ70DB钻机所配套的移动变电站等网电设备总价值还不到300万元人民币,8年内的总维修费用也不到60万元人民币。(4)将低人工成本。综合可减少柴油机工2人。(5)减少钻机搬迁费用。在油田内部使用油田电网的钻机不需要配置柴油发电机组、柴油罐,可减少钻机搬迁车次,减少钻机搬迁费用。根据公司近几年网电钻机的实际应用情况,使用网电钻机每年节省资金达2亿元人民币。

  6.2社会效益

  (1)降低油料消耗、减少了油料对环境的污染、降低了对大气污染物的排放。(2)减少了现场作业噪声。在大庆油田老区,许多井位布置在居民区内,使用网电钻井减少了噪声对居民的影响,符合HSE(HealthSafetyEnvironment,健康、安全、环境)管理体系对作业环境的要求。

  作者:马伟东 单位:大庆钻探工程公司设备管理处

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文章名称:钻机电代油技术及相关经济效益

文章地址:http://www.zhichengg.com/jjlw/12531.html

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