冯贵通，桑峰军，董　波

（中原石油钻井二公司装备科，河南濮阳457001）

三种网电钻机的节能对比分析

冯贵通，桑峰军，董波

（中原石油钻井二公司装备科，河南濮阳457001）

摘要：通过对三种网电钻机的结构、技术特点、性能及节能等方面进行对比分析，指出了异步机型、变频机型和直流机型各自的特点，以及今后的发展方向，为设备选配提供参考。

关键词：网电钻机；三型特点；降本增效；效果对比

1　引言

在油田的勘探开发中，油气钻井勘探是能源消耗的主要方面。近几年，为了落实国家节能减排的能源政策，做到降低钻井成本、提高经济效益，各油田对部分机械钻机进行网电改造，主要有三种类型的配置被行业认可，本文对这三种类型的设备所采用的技术、性能和节能方面的特点经行对比分析。

2　网电钻机

网电钻机由钻机主体和网电设备组合而成。其中网电设备用来将6/10kV高电压变成600V或690V供给电控系统，用2台1000kW－1200kW的电动机代替原来的柴油机作为主动力。电动机的输出动力通过链条并车箱或联动机驱动泥浆泵、绞车、转盘等设备。结构示意图如图1所示。

按其使用电动机类型分为异步机型、变频机型和直流机型3种网电钻机。

图1　网电钻机动力结构图

3　各机型特点

3.1异步机型

异步机型电动机的启、停采用软起动装置，恒速运行，调速采用液力偶合器装置。电机启动时冲击电流较小，运行平稳，有一定的过载保护能力，转速在550r/min－650r/min范围内。其特点是造价低、控制简单、维修方便。

3.2变频机型

变频机型电动机的启、停及运行由变频装置控制，速度根据工艺要求可调。既可单独运行也可并机运行。通过PLC实现主从运行以保证功率均衡，具有过载、过流和短路保护等功能。其特点是调度调节范围大、运行平稳，易于配合钻井工艺参数。其特点是控制最复杂、造价最高、维修要求高。

3.3直流机型

直流机型与变频机型类似，只是电动机及其控制系统为直流电机和直流供电。其特点也与变频型相似。控制较简单、造价稍高、维修要求不高。

4　降本预期

对使用柴油的钻机，按每天平均耗油为7吨计算，柴油的市场价格约为7500元/吨，折算到每千瓦时约为2.3元－2.5元，30天的费用为157.5万元。对网电钻机，平均每天耗电约为14000kW·h，按照市场电价1.7元/kW·h计算，30天费用为71.4万元。可见使用网电比使用柴油降本预期显著，可降低成本约86万元/月。

此外，用电动机代替柴油机作为主动力还能够节约柴油机组的维修成本，减少油料的运输费用，节省人力资源。如计算减少人工成本及柴油机组的维护保养、检修、耗材等综合管理成本，每个井队的月费用可节省约18万元。因此，使用网电钻机施工，对降低钻井成本具有非常好的效果，下面对3种网电钻机的节能效果进行对比。

5　效果对比

柴油机对柴油的利用率约为35%，大部分能量是以热的形式散发掉了。电动机对电能的利用率约在92%－95%，节能效果非常显著，这也是研究钻机网电改造的重要原因。

通过对近三年3种网电钻机的使用效果进行对比，发现它们的节能效果相差较大。在相同工况和相同单井分别对3种网电钻机测试耗电量情况，如图2所示。测试工况为：二开大负荷钻进、12-1/4″钻头、双泵泵压值17MPa－19MPa、双电机并车运行；第三、十天为电机起、下钻，井深约为1500m。

对井深约为3500m，其井型、井身结构相同，在30天的时间完井的工况条件下，3种网电钻机耗电量分别为变频机型38.6万度，能耗成本65.62万元；直流机型40.8万度，能耗成本69.36万元；异步机型46.2万度，能耗成本78.54万元。因此，异步机型比直流机型的耗电量高约12%，比变频机型的高约18%。

图2　每天耗电量

6　结论

以电能替代柴油改造钻机，从源头解决了降本增效、减排环保的问题。3种网电钻机有各自的优、缺点。变频机型效果最好，操控好，技术先进、但维修复杂、价格高；直流机型效果较好，技术成熟，操控好、维修稍复杂、价格适中；异步机型效果偏低，操作简单、价格最低，适用钻机类型少。综合来看，变频型网电钻机具有广阔的推广前景。

参考文献：

［1］董云飞.ZJ70L型钻机全网电拖动技术改造方案［J］.石油矿场机械，2008，（6）.

［2］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，（6）.

［3］王孝亮.浅谈油田“以电代油”在钻井系统的应用［J］.石油和化工设备，2007（03）.

Comparison and analysis of the energy saving of three kinds of electric drilling rigs

FENG Gui－tong，SANG Feng－jun，Dong Bo

（The No.2 Oil Drilling Co.，Zhongyuan Petroleum Exploration Bureau，Puyang 457001，China）

Abstract：The structure，technology，performance and energy saving of the three kinds of electric drilling rigs are compared and analyzed.Their characteristics and developing directions in future are also given，which provides reference for equipment selection.

Key words：electric drilling rig；types and characteristics；cost decrease and efficiency increase；effect comparison

中图分类号：TE922

文献标识码：A

文章编号：1005—7277（2015）05—0055—02

作者简介：

冯贵通（1968－），男，电气工程师，就职于中原石油勘探局钻井二公司装备科。

桑峰军（1980－），男，电气工程师，就职于中原石油勘探局钻井二公司西南项目部。

收稿日期：2015－04－30