淺談海洋平臺節能措施

陳學輝

中國石化集團勝利石油管理局 海洋鉆井公司 （山東 東營 257055）

淺談海洋平臺節能措施

陳學輝

中國石化集團勝利石油管理局 海洋鉆井公司 （山東 東營 257055）

針對影響海洋平臺節能降耗的因素進行了分析，提出了應用節能技術,實施技術改造以及加強節能管理的海洋平臺節能措施。

節能措施 海洋平臺 石油裝備

海洋平臺是海洋石油勘探開發的重要裝備，隨著海洋油氣田開發的快速發展，越來越多的海洋平臺投產使用。與陸地鉆井相比，海洋平臺具有裝機功率大、用電設備多、鉆井成本高等特點，節能潛力很大。因此,在鉆井市場競爭日益激烈的背景下，如何把節能與生產相結合，廣泛采用節能措施提高經濟效益，已成為海洋平臺所面臨的嚴峻課題。

1 影響海洋平臺節能的因素

1.1 設計及技術因素

鑒于建造時期的設計及技術水平限制，對某些海洋平臺特別是老齡海洋平臺，其系統設計及設備配置一般相對落后，耗能較大，從客觀上增加了開展節能降耗工作的難度。

1.2 費用及工期因素

隨著鉆井裝備配套技術的發展，一批節能技術及設備已在新建海洋平臺得到應用，并取得良好的經濟效益。但對大部分老齡平臺，這些技術及設備的應用需要進行技術和設備改造，其費用約在幾百萬元左右，改造工期需要數月。費用高，工期長限制了節能技術及設備在海洋平臺上的廣泛應用。

1.3 機制及人員因素

由于受計劃經濟及傳統鉆井企業管理方式影響，海洋平臺能源管理機制上還存在吃大鍋飯現象,耗能設備的定額不合理或考核兌現不認真,造成崗位工人節能積極性不高,使能耗指標形同虛設,未使節能制度和措施達到激勵作用。另外，一些平臺管理層重生產輕節能，這也是導致平臺節能經濟運行低的因素。

2 海洋平臺節能措施

2.1 應用節能技術

2.1.1 實施優快鉆井技術

海洋平臺節能降耗的基本措施應該是以鉆井施工節能為重點,依靠技術進步,提高鉆井速度，縮短鉆井周期，杜絕井下事故，降低燃油、潤滑油、配件、泥漿藥品等生產物質的消耗，從而達到降低鉆井成本及節能降耗的目的。近年來，海洋平臺開展了優快鉆井技術科技攻關，并得到了廣泛的應用，取得了明顯的節能效果。

（1）導向鉆井技術。改變傳統的鉆井方式,鉆進作業中采用PDC鉆頭+動力鉆具+MWD鉆具組合,實現僅用一趟鉆完成定向段、增斜段、降斜段和穩斜段等施工,不僅縮短了鉆井周期,而且使井眼軌跡控制平滑、井徑規則,達到了優質、快速鉆井的目的。

（2）優選鉆頭技術。在實施復合導向鉆井技術中,優選的高效PDC鉆頭適應轉速變化范圍大,有利于復合鉆井方式鉆進。一只PDC鉆頭可連續鉆完一個6口井的叢式井組,累計進尺達6 000m左右,降低了鉆頭費用,減少了起下鉆換鉆頭次數。

（3）優質泥漿技術。優選應用了正電膠和兩性離子聚合物鉆井液,試驗表明,這兩種鉆井液體系的巖心滲透率恢復值均達75%以上,因此,它們具有較大的推廣應用價值。

（4）無候凝固井技術。為減少固井候凝時間,隔水管和表層套管固井時，在水泥漿中混摻一定比例的早強劑,使水泥漿的候凝時間大大縮短。

（5）三高鉆井技術。在海洋平臺設備滿足要求的前提下,實施高排量、高轉速、高鉆壓鉆井技術，充分發揮噴射鉆井效率,以提高機械鉆速。

通過研究、推廣及應用優快鉆井技術,海洋平臺在探井、定向井、水平井、大位移井等高難度井大量增多的情況下,鉆井速度逐年提高，建井周期縮短17.34%,取得了顯著的節能降耗和經濟效益。

2.1.2 采用高新機電技術

隨著科技的發展，越來越成熟的機電技術在海洋平臺上得到了推廣，這些技術的共同特征就是安全可靠、高效節能。

（1）頂部驅動技術。頂驅鉆井系統是20世紀80年代以來鉆井設備發展的新技術之一，相比傳統轉盤驅動，它具有的突出優點是：①可節省鉆井時間20%～25%；②可大大減少卡鉆事故；③可控制井涌，避免井噴；④頂驅系統以28m立根鉆水平井、叢式井、斜井時，不僅減少了鉆柱連接時間，還減少了測量次數，容易控制井底馬達的造斜方位，節省了定向鉆井時間，提高了鉆井效率。

（2）柴油機電噴技術。降低成本一直是鉆井承包商追求的目標，而燃油費用約占柴油機總運行費用的60%～90%。由于具有性能可靠、燃油消耗及排放氣體中有害物少等優點，電噴柴油機在海洋平臺得到廣泛應用。在電噴柴油機的電子式單體噴油器（EUI）系統中，燃油噴射壓力仍然由凸輪軸通過推桿、挺桿和搖臂驅動噴油器產生，但燃油噴油定時及噴油持續時間卻是由發送到噴油器上的電子信息精確控制的，其噴射時間起點和終點都可以調整。這種靈活性是十分重要的，因為最佳的噴射時間不是一個“常數”，它是根據柴油機的中冷器水溫、負載及轉速等狀況而調整，燃油噴射過程在柴油機的整個工況變化范圍內都得到了優化，因此，電噴柴油機燃油消耗率較低,具有較好的經濟性。表1為CAT 3512B電噴柴油機與其他幾種常用石油柴油機在額定載荷時燃油消耗率對照表。由表1可以看出，電噴柴油機具有良好的燃油經濟性。

表1 燃油消耗率對照

（3）交流變頻技術。海洋平臺電傳動系統按其驅動電機類型分為SCR直流電傳動系統和交流變頻傳動系統。兩者相比，交流變頻傳動系統具有的優點是：①交流變頻電傳動鉆機可簡化掉絞車、轉盤內變速系統，實現無級調速，傳動效率高；②交流電機沒有碳刷換向器，使用安全可靠，易于操作管理，具有安全保護功能，可實現電機的免維護運行，維護費用低；③交流變頻電傳動系統負載功率因數高，能耗低。因此，目前新建平臺大部分采用交流變頻傳動系統。

（4）濾波與功率補償技術。目前，老齡海洋平臺大都由SCR裝置驅動鉆井設備，然而大功率SCR裝置會導致平臺電網功率因數極低，并且含有大量高次諧波和寄生脈沖，這對平臺電網產生了嚴重污染，導致的問題有：①發電機組效率及穩定性下降；②電纜、電動機和變壓器出現異常過熱；③用電設備之間相互干擾，損壞敏感的設備，引發斷路器誤動作，造成電容器過載或因故障而損毀；④高次諧波誘發電網諧振，損壞可控硅等元器件，嚴重時造成電氣設備失控影響平臺設備的正常運行。鑒于這些情況，平臺電網有必要加裝濾波與功率補償裝置，以達到改善用電電能質量、提高功率因數、降低損耗、提高平臺設備運行可靠性、減少鉆井設備故障率、降低生產成本的目的。

2.1.3 推廣光譜分析及信息技術

隨著光譜分析技術及信息技術的應用，海洋平臺的節能降耗工作也取得了一定的成果。

（1）光譜分析技術。潤滑油是設備的血液，鉆井設備的使用壽命很大程度取決于潤滑油的科學維護，同時，鉆井設備的潤滑油等級一般要求較高，以CAT 3516柴油機為例，其機油質量等級為CG，實際維護費用也很高。通過不斷探索，在使用高品質潤滑油的前提下，海洋平臺加強與技術監督部門的合作，采取了定期取樣化驗的方法，實施油質監測，做到按質換油，實現了科學潤滑與節約能源的統一。

（2）信息技術。信息技術的應用是全方位的，既有動態物資管理和網上辦公，又有生產在線調度，運用現代信息技術提升海洋平臺管理，可帶來較好的節能效果。首先，物資是設備保養、修理的重要物質基礎，同時，又是設備壽命周期費用的組成部分。儲備少了，由于海上交通不便，一旦設備出現故障，修理工作就無法保證，甚至會影響生產及平臺安全；儲備多了，勢必會占用大量資金，影響經濟效益。應用計算機及網路可以實現庫存在線監控，隨時掌握物資庫存狀況，避免物資積壓浪費。其次，實行網上辦公系統，不僅提高辦公效率，而且可節省大量的辦公用品。 再者，信息技術應用在生產管理中，實現了在線生產調度，為科學高效組織生產奠定了基礎。

2.2 實施技術改造

2.2.1 采用可調風扇

散熱器風扇消耗的功率約占發動機總功率的1.5%～6%，并且隨著發動機負荷的降低，風扇消耗的功率所占的百分比就越高。考慮到大多數情況下平臺發動機處于中低負荷下運行，故可采用具有兩檔變速的可調風扇。當大負荷運行時，發動機冷卻水溫度較高，可調風扇就以高速連續運轉，滿足散熱要求；當不鉆井或負荷較小時，發動機的散熱量就小，這時控制信號就驅動風扇低速轉動，從而可以有效地降低風扇的功率消耗。

2.2.2 雨水回收及海水淡水

海洋平臺淡水主要用于人員飲用、衛生清潔及固井作業等方面，其中，衛生清潔及固井作業用水量約占總用水量的70%。由于遠離陸地，海洋平臺淡水主要通過船舶運輸途徑補給，因此非常珍貴。近年來，為降低成本，海洋平臺通過技術改造，實現了多途徑獲取淡水。①通過管路改造，實現飛機平臺及甲板雨水回收利用；②通過安裝海水淡化裝置，可將海水轉換為淡水，淡水產量可達50t/d。

2.3 加強節能管理

2.3.1 增強意識，全員參與

認真宣傳貫徹 《中華人民共和國節約能源法》，把節能工作貫穿于海洋平臺生產的各個環節，不斷增強全體員工的節能意識，把節能目標和員工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。

2.3.2 強化管理，合理操作、保養及維護設備

海洋平臺設備多，耗能工況各不相同，因此，強化設備管理也是有效的節能措施。根據鉆井負荷及鉆井工況，確定使用發動機的臺數。同時，崗位人員應平穩操作設備，禁止野蠻操作，避免發動機負荷突加突卸；及時保養維護設備，使其得到良好潤滑；合理調整設備參數，減少振動及噪音的產生。

3 結束語

海洋平臺節能工作始于20世紀80年代,經過多年的探索與實踐,已形成了初步完善的節能體系。節能措施的推廣實施，提高了海洋平臺的經濟效益，隨著科技的發展，必將會有更多的節能措施被發現和應用。

Some factors that affect the energy conservation and consumption reduction of offshore platform are analyzed,followed by the presentation about some energy-saving measures of offshore platform like applying energy conservation technology,implementing technological reform and strengthening energy-saving management.

energy conservation measures;offshore platform;petroleum equipment

陳學輝(1970-),男,一直從事海洋鉆井設備的管理與維修工作。.

路萍

2012-02-27