鉆探企業節能減排措施綜述

葛蘇鞍譙國軍吳彤李克強

（1.中國石油西北油田節能監測中心；2.中國石油工程技術節能監測中心；3.川慶鉆探工程公司質量安全環保處）

鉆探企業節能減排措施綜述

葛蘇鞍1譙國軍2吳彤3李克強2

（1.中國石油西北油田節能監測中心；2.中國石油工程技術節能監測中心；3.川慶鉆探工程公司質量安全環保處）

鉆探企業能源消耗總量占集團公司總能耗量的比例雖然很小，但是由于其能源以柴油為主，能耗成本卻相對較高，節能減排工作不容小覷。為了有效促進鉆探企業節能減排工作，應從機制節能、管理節能、技術節能和理念節能等四個方面著手，以確保節能減排工作健康有序發展。

鉆探 企業 節能減排 措施

1 能源消耗現狀分析

1.1 鉆探企業能源消耗現狀

鉆探企業能源消耗量相對較低，僅占集團公司總能耗量的2.3%。但是，由于其主要能源為柴油，柴油消耗量占集團公司柴油消耗總量的45.6%，位居集團公司各板塊之首，而其中80%以上的柴油用于鉆井生產，這就導致了其能耗成本相對較高，且隨著柴油價格的進一步上漲，將對企業的市場競爭帶來更大壓力。因此，鉆探企業加強節能工作，將有利于降低經營成本，提高競爭能力，獲得較大的經濟效益。

1.2 鉆井設備能源消耗分析

柴油機作為鉆探企業的主要耗能設備和能源轉換設備，其管理、使用的好壞將決定著企業節能減排目標的完成情況。正常情況下，柴油機燃油充分燃燒后，能量的40%轉變為機械功，其余60%的全部損失了。但由于我國柴油機存在設計、制造、使用水平落后，其燃油消耗率與國外先進水平比較相差8%左右[1]。因此，柴油機節能減排將是鉆探企業工作的重點。

1.3 鉆井作業排放情況分析

2011年12月20日，國家環境保護部受國務院的委托，與各省級人民政府和8大中央企業集團簽署了“十二五”主要污染物總量減排目標責任書，要求集團公司到2015年化學需氧量和二氧化硫排放量分別減少12%，氨氮和氮氧化物排放總量分別減少10%。而鉆探企業主要使用的耗能設備為柴油機，其氮氧化物和顆粒物的排放遠遠高于《非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法》（GB20891-2007）。各鉆探企業二氧化硫、氮氧化物和顆粒物的排放量占集團公司排放總量的比例也很大，減排任務也十分艱巨。

2 節能減排措施

2.1 機制節能

2.1.1 強化責任、完善制度、加強監管，建立健全激勵和約束機制

各單位應根據自身的實際情況，健全節能節水管理制度，建立節能減排問責制，完善節能減排指標體系、計量體系、監測體系、統計體系和目標分解考核體系，將節能減排業績納入各級人員的生產經營考核指標，并加強過程管理，層層開展監督檢查，使各項制度、措施落到實處，嚴格考核兌現，才能充分調動各級人員工作的積極性和主動性，才能激勵先進、鞭策后進，使節能節水工作由“少數人管”轉為“全員參與”，才能實現企業節能降耗工作的良性發展。

2.1.2 領導主導、部門負責、機構健全，形成全員參與的工作機制

節能減排既是一項現實緊迫的工作，又是一項長期艱巨的任務，如果沒有企業領導者的堅強領導和積極參與，再完善的制度也是一紙空文，再明確的目標也難以實現。領導重視不是空泛的要求，而是要落到行動上，要將節能減排工作放在重要的位置，要在人力、物力、財力等方面提供強力支持，才能為企業節能減排工作的持續推進提供有力保障。

此外，如果企業沒有設置健全的機構、沒有配備足夠的人員，節能節水日常工作將無人來抓、技術改造將無人來管、監督檢查將無人來做，從而導致各項工作流于形式。從近幾年來的現場考核情況來看：機構設置健全、人員配備充分的企業，其各項工作有人來抓，節能減排得到了持續的改進和提高；對于設置有專職節能節水管理人員的企業，管理人員有一定的時間和精力從事管理，各項工作得到基本保障；在一些節能節水管理人員兼職較多的企業，其管理人員對節能節水工作投入精力有限，工作難于深入，難以保障企業節能節水工作全面、有效、持續發展。

2.2 管理節能

2.2.1 合理調整柴油機的功率和參數

目前石油鉆機類型各異，配套功率大小不一，地質條件千差萬別，操作水平參差不齊。因此，做好從設備配置到使用的全過程管理，才能有效降低能耗。應根據鉆井工藝需要和現有裝備水平，通過理論計算和實際檢測結果，制定一套根據各項鉆井作業工序所需功率大小和鉆井參數，確定柴油機開啟臺次和運行時間的方案，盡量使柴油機在高效經濟區運行，避免因盲目增加柴油機運行臺數而加大柴油消耗的現象。

2.2.2 正確對設備進行維護保養

柴油機在使用一段時間以后，由于磨損其某些技術指標將發生變化。因此，應根據不同設備的維護保養要求和實際使用情況，對設備進行正確的維護保養。如通過合理調整柴油機的氣門間隙、供油提前角、校噴油器等工作，使柴油機工作在最佳狀態，以提高柴油的燃燒效率。

此外，由于鉆井作業環境條件比較惡劣，風沙、粉塵較大，這就必須要加強對三濾的維護保養，以減少風沙、粉塵對柴油機燃燒和潤滑效果的影響，保持設備處于良好的運行狀況。

2.2.3 加強設備的預防性維修

隨著檢測技術的發展和計量水平的提高，設備的維修方式也由原來的故障維修或計劃維修向預防性維修轉變，做到防患于未然，將故障消除在萌芽狀態。預防性維修能夠根據設備的運轉狀況，通過耳聽、鼻聞、眼觀、手感和設備檢測等手段，及時發現設備的異常情況，在設備故障發生前，對設備進行維修，顯著提高設備的可靠性和安全性，及時恢復設備的技術性能，確保設備在最佳技術狀態下運行，以減少維修成本和停機時間，降低燃油消耗，提高作業效率。

2.2.4 加強對柴油、潤滑油、冷卻液的維護管理

1）柴油的質量直接影響到柴油機的燃燒性。因此，首先要從源頭上控制好柴油質量，對購買的柴油進行質量檢驗，確保其符合國家標準。其次是加強柴油的運輸和儲存過程污染控制，防止水、顆粒的污染，保持柴油的清潔度。

2）大量的監測數據和案例表明，柴油機70%的故障都與潤滑有關[2]。所以合理的選用潤滑油并加強對潤滑油的維護管理是提高柴油機可靠性的重要保障。為此，在選用潤滑油時應在保證設備潤滑的前提下，盡量采用高性能低黏度潤滑油或黏度指數高的多級油。另外，在潤滑油的儲存過程中，要防止污染物的進入；在潤滑油的使用過程中，要加強取樣分析工作，確保在用潤滑油在《柴油機油換油指標》（GBT7607-2010）的控制范圍內。

3）研究表明，超過40%的發動機的問題起因于冷卻液[3]。良好的冷卻系統可以降低柴油機的熱負荷，但冷卻溫度必須是適度的，柴油機冷卻液溫度最佳范圍是85～90℃。對于水冷柴油機，冷卻水要加足并在水中加入一定濃度的防腐、防銹、防結垢的添加劑，在保證冷卻液質量要求的同時，也要加強對冷卻液的日常維護。

2.2.5 加大節能降耗的監督管理力度

一是各級節能管理部門要執行國家《固定資產投資項目節能評估和審查暫行辦法》規定，嚴格源頭監督管理，實行工程項目節能專項審查制度。二是要加大對重點耗能用水設備的監測、評價力度，尋找設備在運行、管理方面存在的問題，發掘節能潛力，提高能源利用效率。三是要完善和落實節能產品市場準入管理，加強監測和評價，嚴格執行市場準入條款，將假冒節能產品和投資大、效益差的產品拒之門外。四是加強能源審計工作，對于納入萬家節能低碳行動的企業和企業內重點耗能單位，要按照國家要求認真開展能源審計，將能源審計工作常態化、制度化。

2.3 技術節能

2.3.1 持續推進鉆井提速工程

推廣優快鉆井技術減少動力消耗，是鉆井作業實現節能降耗的關鍵。針對不同區域、不同井型，做到一井一策，通過應用鉆井、井下作業新技術、新工藝，優化單井鉆井工藝，有針對性地采用高壓噴射、優選鉆頭水力參數、應用PDC鉆頭、欠平衡鉆井、螺桿復合鉆進、有機鹽仿油基鉆井液等技術努力提高鉆井速度，縮短鉆井周期，實現鉆井施工全過程的節能增效。

2.3.2 推廣應用“油改電”技術

由于高壓電動機的運行效率一般在95%左右，遠高于柴油機百分之三十幾的效率，對企業而言，實施鉆機“油改電”后理論上可實現節能60%左右。由此可見，推廣應用鉆機“油改電”技術，不僅有著很大的節能效果，同時也有著明顯經濟效益和環保效益，真正實現了節能、減排、降耗、增效和改善作業環境的目的。因此，在供電條件許可和鉆井作業周期較長的區域，通過對實施“油改電”經濟效益進行評估，在確保良好效益的情況下應積極使用工業電力作為能源為鉆機提供動力。

2.3.3 使用無功補償和諧波抑制技術

電動鉆機的平均功率因數一般在0.6左右，而且電流、電壓諧波含量遠遠高于國家用電質量標準要求，這不僅增加了無功損耗，降低了供電設備的帶負荷能力，而且由于諧波的存在，增加了發電、輸電、供（配）電和用電設備的附加損耗，使設備過熱，降低設備運行效率，縮短設備使用壽命；使儀表畫面圖形畸變、亮度波動，數據處理錯誤；對電控設備產生誤動作，進而造成生產或運行中斷，導致較大的經濟損失和安全隱患。在使用無功補償和諧波抑制技術后，功率因數可提高至0.90以上，諧波含量明顯下降，可有效提高設備帶負荷能力，減少設備的運行臺數，實現節能減排和安全生產的目的。

2.3.4 使用高效率的傳動設備

由于鏈條鉆機存在著傳動效率太低，燃油消耗過大、以及不可調速等問題，因此，在保留鏈條鉆機總體結構不作大的改動的前提下，將傳動效率在80%左右的液力變矩器替換為傳動效率在95%左右的液力偶合器，以此實現提高傳動效率，降低能源消耗的目的。此外，采用液力偶合器后，在柴油機輸出轉速不變的情況下，可以根據工作要求實現遠程或就近控制調節泥漿泵、絞車、轉盤轉速，更好地滿足各種鉆井工藝要求。

2.3.5 機械鉆機使用節能發電機

機械鉆機存在著動力匹配不合理現象。一方面，鉆機工作負荷不足70%，處在低負荷、高耗能工況；另一方面，井隊配有2臺300～400kW柴油發電機組為井場提供電能。根據柴油機特性曲線知道，其經濟工況時轉速在1300r/min附近，負荷率大于75%。因此，提高柴油機的負荷率是節能降耗有效途徑。可以利用鉆機富余動力拖帶一臺300 kW的節能發電機，這樣不僅柴油機的負荷率將提高到90%以上，達到其經濟工作狀態，燃油消耗率會明顯降低，同時也因為減少使用了一臺柴油發電機，減少了發電燃油消耗，節能效果非常明顯。

2.3.6 油料遠程自動計量技術

通過采用鉆井隊油料遠程自動計量技術，實時監控柴油機的運行狀況和油料消耗情況，以及井隊來油質量，能較有效地控制鉆井隊在油料的出入庫和使用的各個環節，堵塞管理漏洞，提高管理效率，將非生產耗油降至最低。同時可以根據各個柴油機的油料消耗情況，合理優化設備運行配置，及時對設備進行維護保養，以有效提高設備能源利用效率，降低鉆井成本。

2.3.7 煙氣余熱利用技術

柴油機的運行效率一般在30%～40%之間，其余60%以上的能量被煙氣、冷卻液等帶走。實驗表明，柴油機的輸入能量有30%左右隨煙氣排走，27%左右被冷卻液帶走，5%左右通過機體散發到環境中。因此，對煙氣和冷卻液中余熱的充分利用則是柴油機節能的關鍵所在。為此，可以利用換熱器將煙氣和冷卻液中的熱能置換出來，冬季用于對油罐和設備進行加熱保溫，以及生產蒸汽用于設備解凍等，這樣不但可以省掉以往使用的鍋爐供熱保溫或電加熱保溫，實現節能降耗的目的，而且可以將低標號柴油改為高標號柴油，實現節約燃料費用的目的。此外，由于將冷卻液中的熱量進行了置換，因此可以關掉風扇，進而達到了減少電能消耗、降低環境噪聲的目的。

2.3.8 柴油機專用節油裝置

柴油機專用節油裝置是將燃油進入發動機前使燃油分子團充分解體，大幅提高燃油分子與氧分子接觸的密度，促進燃油充分燃燒，提高燃油利用效率。該裝置經過鉆井隊現場試驗和臺架實驗，其節油率都在4.8%以上，節能效果非常明顯，有較好的經濟效益。

2.3.9 照明節能改造技術

鉆井隊目前生產區照明普遍采用高壓鈉燈、高壓汞燈、金鹵燈和熒光燈，總照明功率在18kW左右。這四種照明燈具功率因數都不高，大多在0.3～0.7之間，使用壽命在3000～14000h之間，且頻閃效應明顯，這將對發電機的帶負載能力和能源利用效率，以及照明系統的維護保養和現場安全帶來不利影響。在此，可以利用LED燈進行改造。LED燈具有綠色環保、高效節能、使用壽命長、功率因數高等特點，改造后可實現節電率75%以上，而且根據鉆井隊人員反映，還具有防止蚊蟲聚集，光線柔和不刺眼，霧天光線穿透能力強，抗震能力高，使用壽命長，重量輕，安裝方便等特點，由此減少了現場作業和更換燈具時帶來的安全隱患。

2.3.10 電動機軟啟動裝置

該裝置采用三相反并聯晶閘管作為調壓器，將其接入電源和電動機定子之間。使用軟啟動器啟動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，實現平滑啟動，降低啟動電流，減小起動電流對電網的沖擊，而且節約電能。待電動機達到額定轉速時，啟動過程結束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，為電動機正常運轉提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動裝置的使用壽命，提高其工作效率，又使電網避免了諧波污染。軟啟動裝置同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉速逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉矩沖擊。

2.3.11 選用電噴柴油機

電噴技術即內燃機燃料系統的電控燃油噴射技術，它使用電信號來控制噴油時刻、噴射壓力，完全取消了燃油系統中的機械控制結構。因此，電噴柴油機具有轉速控制更加精確，燃燒更加充分，冷啟動性能更好，排煙熱損失更少，維護工作量更低等特點。

2.4 理念節能

2.4.1 加強宣傳培訓工作

通過廣泛宣傳，營造全員參與的氛圍和渠道，讓全體員工充分認識到，建立資源節約型企業，是每個人應盡的社會責任，也是企業內在發展的需要，同時把節能目標和每個人的切身利益聯系起來，使每名員工逐漸養成自覺節約資源的良好習慣。在宣傳培訓方面，不僅要注重節能知識、理念的宣傳培訓，還要注重操作技能和維護保養知識的培訓。

2.4.2 加強精細化管理

隨著節能減排工作的不斷發展，全員節能節水意識也得到了明顯提高，推行精細化管理，從點滴抓起，形成了“重基礎、重過程、重具體、重細節、重落實、重質量、重效果”的管理制度，從各個層面實施節能降耗。

3 結束語

隨著全球對氣候變化的高度關注，我國在國際上所面臨的節能減排壓力日益加大。為緩解壓力，國家把節約資源作為基本國策，要求“加快建設資源節約型、環境友好型社會”，切實走節約發展、清潔發展的新型工業化道路。《國務院關于加強節能工作的決定》進一步要求必須把節能擺在更加突出的戰略位置，以實現國民經濟的又好又快發展。

自1993年我國成為石油凈進口國以來，石油進口量逐年攀升。到2011年，我國石油消費量已經超過了4.5×108t，其中進口2.5×108t，石油的對外依存度已經超過56%，預計到2015年對外依存度將超過60%，這是一個巨大的風險。

在減排方面，2009年國務院公布了我國控制溫室氣體排放的行動目標，到2020年我國單位GDP二氧化碳排放比2005年要下降40%～45%，并作為約束性指標納入國民經濟和社會發展中長期規劃。2012年2月29日，國家頒布了新的《環境空氣質量標準》（GB3095-2012），增加了細顆粒物（PM2.5）的監測，各企業的減排壓力也日益加大。

綜上所述，節能減排工作不是某個人、某個部門、某個企業、某個地區的私事，而是全民的共同責任，需要各個部門、各個企業的相互協調、互相溝通、共同參與。在節能減排行動中只有從點滴抓起，各企業的節能減排工作才能得到持續有效地發展。

[1]姜武杰,劉偉.提高柴油機燃油經濟性的措施[J].工程機械與維修,2007(2):138-139.

[2]關子杰.內燃機潤滑油應用原理［M］.北京：中國石化出版社,2001.

[3]童斌.淺析影響柴油機油耗因素及采取的節能措施[J].科技資訊,2011(34):74.節能效果對比，自9月11~11月8日共錄取60組數據，平均數據對比見表7、表8。

表7 后期中216注入站15kW電動機數據對比表

經計算：13#泵伺服系統相對變頻系統的平均節電率為62.7%，7#泵伺服系統相對變頻系統的平均節電率為67.4%。

表8 后期中216注入站18.55kW電動機數據對比表

經計算：16#泵伺服系統相對變頻系統的平均節電率為48.7%，8#泵伺服系統相對變頻系統的平均節電率為46.3%。

前兩個階段的試驗雖然排除了儀表故障的因素，但卻不能排除由于不同注入泵的泵況及整個注入系統的不同，對機泵運行的影響。最后階段錄取的數據是進行同臺泵安裝伺服電動機前后數據對比，從數據分析可知，節能效果仍較為明顯。

3 經濟性對比

對于系統的經濟性，首先要對比其初期建設投資，見表9。

表9 伺服電動機與變頻器投資對比表

從投資情況分析可知，伺服電動機的初期投資與變頻器加異步電動機基本相當，但伺服電動機節能效果顯著，無疑具有更好的經濟性。

4 結論

注聚泵的工作參數要根據每口井的實際情況隨時調整，有時會在較大的范圍內變化，因此，對驅動系統提出較高的技術要求。經過伺服電動機在注入系統的現場試驗，得出以下幾點結論：

1）伺服電動機的技術特性具有響應速度快、定位準確等特點，能夠滿足配注量經常調整要求；

2）普通電動機在低轉速時輸出扭矩特性不理想，最大扭矩不足，電動機容易發熱。伺服電動機在額定轉速范圍內，扭矩恒定，無低速發熱現象，可以在大范圍內調速。

3）在本次試驗條件下的兩種功率伺服電動機節能效果明顯，應進一步擴大試驗范圍，全面驗證該技術的適用性、節能性和耐用性。

參考文獻：

[1]寇寶泉,交流伺服電動機及控制[M].機械工業出版社2008.

[2]吳峻,趙葵銀機床與液壓[J].基于DSP的全數字交流位置伺服控制系統的研究,2003(5).

（收稿日期：2012-07-11）

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.09.015

2012-06-15）

葛蘇鞍，工程師，1987年畢業于承德石油學校，現在中國石油天然氣集團公司西北油田節能監測中心從事油田節能監測工作，E-mail：gsa-kl@163.com，地址：新疆克拉瑪依市準格爾路29號。