浅谈电气设备在石油钻井生产中的节能方法

2020-11-28袁剑英

装备维修技术 2020年15期

关键词：石油钻井节能降耗电气设备

摘要：石油钻井生产事业中，节能为重要发展方向，文章从电气设备节能的必要性切入，分析具体的问题，探讨相适应的解决对策，以期提高电气设备在石油钻井生产领域的节能应用水平。

关键词：石油钻井;电气设备;节能降耗

电气设备是石油钻井生产作业的重要硬件支持，其能源需求量较大，节能成为践行可持续发展理念的重要举措。对此，有必要提高电气设备的节能水平，改善工作效率低、能源消耗量大的局面，帮助相关企业创造更丰厚的经济效益。

1.电气设备节能在石油钻井生产中的必要性

1.1 推动经济转型

社会经济迅猛发展，对能源的品质和产量提出更高的要求，石油企业面临更多的挑战。对此，践行节能降耗的理念极具必要性，作为能源消耗量较大的电气设备，需通过行之有效的手段切实提高其节能水平。相比于多数发达国家而言，我国在石油钻井生产领域的能源浪费问题较为明显，因此必须实施电气设备节能化策略，此举也是顺应时代发展的必行之举。

1.2 缓解能源供需矛盾

随着社会经济的持续发展，能源资源需求量持续增加，而反观能源生产供应端，则长期处于相对被动的发展局面，在供应能力方面未取得实质性的进步。具体至石油钻井生产工作中，若能够合理应用节能电气设备，则能够有效缓解能源供需矛盾，缩小能源供给与需求的差距。

2.石油钻井生产中电气设备的主要应用问题

2.1效率低，耗能高

石油钻井生产领域的电气设备普遍存在工作效率低、能耗高的特点，严重影响正常生产作业，导致工作效能难以得到本质上的提升。石油钻井生产中的部分电气设备过于老旧，存在极为明显的老化问题，更新速度与生产需求不匹配，长期处于低效率的工作状态。石油钻井生产的作业条件苛刻，外界环境易对电气设备的正常使用造成影响，导致其出现润滑性不足、齿轮啮合过松等问题。

2.2 技术方法落后

钻井生产是石油勘探生产全流程中不可或缺的环节，其需要得到先进技术和节能型电气设备的支持，从而提高勘探效率，减少能耗。石油钻井生產期间的不确定因素较多，若技术方法过于滞后或是与实际生产需求不匹配，均会阻碍石油钻井生产作业的顺利开展，伴有难度高、能耗多等问题。工程实践表明，若石油钻井生产领域所应用的方法较为滞后，将在不同程度上对钻井生产效果造成影响，电气设备也将处于高能耗运行的局面，工作效率偏低，难以创造可观的经济效益。因此，技术层面的问题必须得到相关企业的高度重视。

2.3管理措施不到位，节能意识淡薄

石油钻井生产中，立足于现阶段的电气设备管理现状可知，管理制度不完善、节能意识淡薄等问题均普遍存在，且在部分情况下甚至无任何制度可循，严重影响电气设备的正常使用;此外，参与维修管理的工作人员综合素质有待提升，其在专业技能水平、职业道德素养方面均存在局限之处，具体表现在电气设备维护方式不当、管理意识不强等方面。

3 石油钻井生产中电气设备的节能方法

3.1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。

3.1.1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。

3.1.2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。

3.1.3使用高效率的传动设备

机械钻机经过更新改造，现多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%。

3.1.4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。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。

3.2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。

3.2.1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。

3.2.2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。使柴油机工作在最佳状态，提高柴油的使用和转化为效率。

3.2.3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。

3.3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。

3.4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