網電鉆井在冀東油田的應用

霍志偉 許文博 丁海玲

(1.中國石油冀東油田公司勘探開發建設工程事業部；2.中國石油集團安全環保技術研究院有限公司)

0 引 言

傳統石油鉆井作業一般采用柴油機為動力，不僅能耗較高，其運轉產生的煙氣和噪聲亦引起當地民眾的不滿。網電鉆井技術作為一種節能環保鉆井技術，具有減排降噪、操作簡便、可靠性高等特點，在華北油田、勝利油田、大港油田均有應用，卻未廣泛推廣。冀東油田經過多年的摸索，通過改造網電設備、完善管理制度、優化網電工藝等手段，大力推廣網電鉆井技術，現已實現網電鉆井占比率近50%，收獲了良好的經濟和社會效益。

1 柴油機、發電機使用情況及網電鉆井優點

冀東油田位于渤海灣北部沿海，油田勘探開發范圍覆蓋唐山、秦皇島兩市七縣。礦區內稻田、蝦池密布，井架旁灘涂水域縱橫，周邊鄉民經常以“噪聲擾民、影響養殖”等理由與油田發生糾紛；冀東油田所有開發區塊均在“京津冀大氣污染防治行動計劃”管控范圍內，對廢氣排放管控十分嚴格。柴油機、發電機作為老式鉆機設備，能耗高，噪聲強度大，施工現場存在廢氣排放。在這種情況下，網電鉆井技術得到了廣泛推廣。網電鉆井技術的應用，不僅可以節約柴油成本，大大降低能耗，而且對于降低噪聲污染，減少廢氣排放，減少井隊人員配置，提升本質化安全水平亦產生深遠影響[1]。

1.1 柴油機、發電機施工現場基本情況

以某70D電動鉆機為例，動力系統配備3臺CAT 3512B柴油發電機組(1 340 kW)，3臺SR4B柴油發電機(1 200 kW)。柴油發電機組為現場最強噪聲源，實測排氣管噪聲為118～120 dB(A)。70D鉆機柴油定額約為150 t/臺月，平均消耗柴油約5 t/d，排放二氧化硫62.5 kg/d、煙塵9 kg/d、氮氧化物42.85 kg/d、溫室氣體16 t/d。

1.2 網電鉆井技術特點及優勢分析

網電鉆井技術是將電網的電力輸送到鉆井隊施工現場，經變壓后輸送給電動機，用網電替代傳統的柴油機為鉆井系統提供動力，實現“油改電”的轉換[2]。在鉆井隊實施動力設備“電代油”工程，使用網電設備替代柴油機，最強噪聲源消失，次強噪聲源固控設備噪聲強度為85～90 dB(A)，同時現場廢氣污染源消失。除環保優點外，網電鉆井技術還具有設備操作簡單、體積較小、移動方便、設備性能可靠等優點，完全可以滿足鉆井隊正常生產的需求。

2 網電鉆井改造及應用

2.1 網電鉆井設備改造及技術參數

網電設備采用撬裝一體式設計，吊裝和運輸十分方便，內部分為高壓室、變壓室和低壓室，設備結構及外觀如圖1、圖2所示。高壓室和變壓室將市電10 kV高壓變換為井隊用600 V電壓，主要設備包括高壓進線及出線、低壓出線、兩臺油浸式有載調壓變壓器(高壓10 kV，低壓600 V)以及高壓開關和安全保障裝置。低壓室提供功率因數補償及電源濾波功能，主要設備包括5次、7次和11次濾波補償柜、交流無源電力濾波器、斷路器、濾波保護器、控制器等[3]。

圖1 設備結構

圖2 設備外觀

2.2 網電鉆井實際應用情況

冀東油田自2013年第一臺網電設備投運以來，先后解決了“大負荷條件下低壓室冷卻循環系統運行狀態不佳”“配電設備斷路器控制電源設計不合理”等問題，同時經過多年的摸索實踐，形成了一套以網電技術為指導，以網電安全管理為基礎，以應急處置為保障的管理模式，逐步完成了網電鉆井的推廣工作，目前每年網電鉆井數量平均70井次左右。

3 網電鉆井應用效益分析

3.1 降低能耗，節約施工成本

油田50D鉆機柴油定額約為130 t/臺月，70D鉆機約為150 t/臺月，按每噸柴油低谷期價格7 000元/t計算(內部含稅價格)，動力費分別為50D鉆機91萬元/月，70D鉆機105萬元/月。設備改造完成后，50D鉆機耗電量為45萬kW·h/月，70D鉆機為55萬kW·h/月，依據河北省工業用電電價不分時0.76元/(kW·h)計算，電費分別為50D鉆機34.2萬元/月，70D鉆機41.8萬元/月。除去網電設備施工維護費10萬元/月，采用網電鉆井凈利潤為50D鉆機46.8萬元/月，70D鉆機53.2萬元/月。平均4個月即可收回設備改造成本。

按照單井周期20 d計算，單井平均節約投資30萬元，年節約投資2 000萬元以上。

3.2 減少排放，改善施工環境

采用網電鉆井技術后，不再使用柴油發電機，現場最強噪聲源消失，噪聲源強度從原來的120 dB(A)降低至90 dB(A)，降噪達到25%；廢氣排放方面，減少二氧化硫排放79.625 t/a，減少氮氧化物排放54.6 t/a，減少煙塵排放11.47 t/a，減少溫室氣體排放10.19萬t/a，減排效果明顯。

3.3 簡化操作，提升工作效率

網電鉆井技術和柴油機、發電機鉆井相比較，在啟動、維護、關閉操作程序上均有所簡化，不易產生誤操作，減輕了工人的勞動強度[4]；電驅設備操作平穩度和靈敏度均有所提高，有利于提高設備使用效率，同時提高了泥漿泵排放控制范圍，為預防和處理井下復雜情況提供了便利條件[5]。

4 結束語

網電鉆井技術作為一種鉆井發展趨勢，具有節能降耗、減排降噪、操作簡便、可靠性高等特點。經過多年的研究和推廣應用，冀東油田完善了網電鉆井技術，形成了適用于冀東油田的網電鉆井工藝，制定了網電管理制度，取得了良好的經濟和社會效益。

建議優化現有電網運行，適時改造現有電網線路，增大電網運行負載能力，為網電鉆井推廣提供必要條件。