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摘 要：针对电动钻机及机械钻机改造后的两种类型石油钻机，通过不同的供电方案实现了网电供电，使钻机作业直接从电网获得动力，提高了作业效率，同时节约了柴油消耗，降低了噪音污染，减少了大气污染物的排放，实现节约、绿色、清洁和高效生产。
关键词：石油钻机 电网供电 效益分析
目前油田开发过程中新上钻机大多为电动钻机。电動钻机主要电将过去柴油机驱动的钻机设备改为电动机驱动。一套典型的70D（70指7000米钻机最大钻井深度，D指电动钻机）钻机主要有以下负荷构成：泥浆泵3×1200Kw，绞车2×1000Kw，转盘1×600Kw，其它负荷240Kw，合计装机容量约为6000Kw。
1网电钻机用电特征
一是用电负荷高，考虑到电机备用及负荷率，实际钻机期间最大负荷为2000Kw左右；二是负荷波动大，波动周期短，在提钻和下钻过程中负荷变化范围约为200-2000Kw，周期不到1小时；三是供电电压为两个等级，6台主设备电动机供电电压为交流600V，全部采用变频驱动控制，其它辅助负荷供电电压为400V；四是在无电网的区域由柴油发电机组发电驱动电机钻井。
2网电钻机供电方式
网电钻机供电高压设备房应具备以下条件：一是高压房主变容量不小于3150KVA，且具备600V和400V两种电压输出功能；二是高压房高低压侧应具备完整的保护功能，确保发生故障时不对电网造成冲击；三是电机启动必须全部采用变频软启，以减轻对电网的冲击；四是低压侧应具备无功补偿和谐波抑制设备，以提高功率因数和减小谐波污染。
典型供电方案如下图：
2应用网电钻机注意事项
适用范围：一是装置适用于在电网覆盖范围内作业的电动钻机；二是电网电压在6-66kv之间；三是适用于电动钻机或进行电动改造后的柴油钻机。
供电形式根据上述不同的钻机类型可分为两种供电方式：
一是电动钻机采用一套完整的10kV钻机供电系统（箱式变配电）网电经10kV/660V特种变压器接入井场自带660V配电系统，为钻机6台直流电机提供动力。柴油发电机组原接入方式不变仍保留原660V配电系统接入，做为电网停电时的备用电源接口单元，两个单元可互为备用，也可并列运行，箱变配置有相应的继电器保护装置、无功补偿设施及谐波抑制装置。
二是机械钻机经过改造后的钻机，采用一套箱式开闭所配电设备，则仅由10kV断路器及其继电器保护装置、并联补偿电容组成。给2台800KW的10KV高压电机所带的泥浆泵供电。
3钻机供电技术要求
3.1电网及钻机供电变电所内变压容量能否满足负荷要求，当地电网可发（变）电备用容量在10MW以上，所联接上级变电站容量在5-10MVA以上。
3.2钻机供电线路压降是否合格，要求线路主导线截面积大于70mm2，支线截面积大于50mm2，供电线路长度在7-10KM以内。
3.3钻机负荷重，无功需求容量大，变电站应配置补偿电容。
3.4钻机电动机分别有直流调速电机和高压交流电动机，前者启动电流小，后者启动电流大，对电网有一定的冲击，应采用降压启动，启动电流限制为2.5倍额定电流，启动时间控制在3-4秒。
4经济效益及节能减排分析
4.1直接经济效益
通过在多台钻机的作业现场数据采集，得出如下结果：
70D（70D-70指7000米钻机，D指电动钻机）电动钻机采用柴油发电机供电，平均油耗为155吨/台月，改用钻机供电装置供电，电能消耗43万度/台月。
70J（70J-70指7000米钻机，J指机械钻机）机械钻机电动改造钻机采用柴油发电机供电，由于泥浆泵采用网电供电，每月可减少柴油消耗为100吨/台月，电能消耗28万度/台月。
表1 采用网电供电的钻机每月节约成本表
钻机型号 柴油机供电 电网供电
70D 消耗
柴油 单价
金额 消耗
电能 单价
金额
155吨 5000元 43万度 0.5元
77.5万元 21.5万元
月节约成本=155吨×5000元-43万度×0.5元=56万元
钻机型号 柴油机供电 电网供电
70J 消耗
柴油 单价
金额 消耗
电能 单价
金额
100吨 5000元 28万度 0.5元
50万元 14万元
月节约成本=100吨×5000元-28万度×0.5元=36万元
4.2间接经济效益
一是柴油发电机组作为备用电源，正常运行时不需开启，可延长发电机组运行寿命，延长了三滤和机油的更换周期，节约柴油发电机组维护成本；二是可减少钻井设备及油料运输费用，提高技术装备能力和竞争力；三是不需专人维护柴油发电机组，人力资源将得到充分利用；
4.3节能减排分析：
根据《石油石化工业环境统计方法汇编》（废气部分）提供的柴油机燃烧柴油所产生的废气量的计算方法得出：
70D型钻机（平均油耗为155吨/台月）改为网电供电，每月可减排SO2：0.62吨；NOx：9.74吨；烟尘：232.5千克；柴油机排气：61.21×104m3。
70D型钻机（平均油耗为100吨/台月）改为网电供电，每月可减排SO2：0.4吨；NOx：6.28吨；烟尘：150.0千克；柴油机排气：3.95×104m3。
5结束语
随着我国近几年经济发展对节能环保的要求越来越高，钻机采用电网供电节能效果非常显著，同时最大程度上保护了环境。实施网电钻机改造，直接从电网获得动力，提高了能源的利用率，降低了钻井过程中的噪音污染，减少了大气污染物的排放，实现节约、绿色、清洁和高效生产，使“绿色钻井”变为现实。
参考文献
[1]SY/T5089-1999《石油钻机型式与基本参数》（S）
[2]盛拥军，徐建辉，丁晓鹏.ZJ30型钻机网电改造[M].甘肃科技，2008，24（13）：16-17
关键词：石油钻机 电网供电 效益分析
目前油田开发过程中新上钻机大多为电动钻机。电動钻机主要电将过去柴油机驱动的钻机设备改为电动机驱动。一套典型的70D（70指7000米钻机最大钻井深度，D指电动钻机）钻机主要有以下负荷构成：泥浆泵3×1200Kw，绞车2×1000Kw，转盘1×600Kw，其它负荷240Kw，合计装机容量约为6000Kw。
1网电钻机用电特征
一是用电负荷高，考虑到电机备用及负荷率，实际钻机期间最大负荷为2000Kw左右；二是负荷波动大，波动周期短，在提钻和下钻过程中负荷变化范围约为200-2000Kw，周期不到1小时；三是供电电压为两个等级，6台主设备电动机供电电压为交流600V，全部采用变频驱动控制，其它辅助负荷供电电压为400V；四是在无电网的区域由柴油发电机组发电驱动电机钻井。
2网电钻机供电方式
网电钻机供电高压设备房应具备以下条件：一是高压房主变容量不小于3150KVA，且具备600V和400V两种电压输出功能；二是高压房高低压侧应具备完整的保护功能，确保发生故障时不对电网造成冲击；三是电机启动必须全部采用变频软启，以减轻对电网的冲击；四是低压侧应具备无功补偿和谐波抑制设备，以提高功率因数和减小谐波污染。
典型供电方案如下图：
2应用网电钻机注意事项
适用范围：一是装置适用于在电网覆盖范围内作业的电动钻机；二是电网电压在6-66kv之间；三是适用于电动钻机或进行电动改造后的柴油钻机。
供电形式根据上述不同的钻机类型可分为两种供电方式：
一是电动钻机采用一套完整的10kV钻机供电系统（箱式变配电）网电经10kV/660V特种变压器接入井场自带660V配电系统，为钻机6台直流电机提供动力。柴油发电机组原接入方式不变仍保留原660V配电系统接入，做为电网停电时的备用电源接口单元，两个单元可互为备用，也可并列运行，箱变配置有相应的继电器保护装置、无功补偿设施及谐波抑制装置。
二是机械钻机经过改造后的钻机，采用一套箱式开闭所配电设备，则仅由10kV断路器及其继电器保护装置、并联补偿电容组成。给2台800KW的10KV高压电机所带的泥浆泵供电。
3钻机供电技术要求
3.1电网及钻机供电变电所内变压容量能否满足负荷要求，当地电网可发（变）电备用容量在10MW以上，所联接上级变电站容量在5-10MVA以上。
3.2钻机供电线路压降是否合格，要求线路主导线截面积大于70mm2，支线截面积大于50mm2，供电线路长度在7-10KM以内。
3.3钻机负荷重，无功需求容量大，变电站应配置补偿电容。
3.4钻机电动机分别有直流调速电机和高压交流电动机，前者启动电流小，后者启动电流大，对电网有一定的冲击，应采用降压启动，启动电流限制为2.5倍额定电流，启动时间控制在3-4秒。
4经济效益及节能减排分析
4.1直接经济效益
通过在多台钻机的作业现场数据采集，得出如下结果：
70D（70D-70指7000米钻机，D指电动钻机）电动钻机采用柴油发电机供电，平均油耗为155吨/台月，改用钻机供电装置供电，电能消耗43万度/台月。
70J（70J-70指7000米钻机，J指机械钻机）机械钻机电动改造钻机采用柴油发电机供电，由于泥浆泵采用网电供电，每月可减少柴油消耗为100吨/台月，电能消耗28万度/台月。
表1 采用网电供电的钻机每月节约成本表
钻机型号 柴油机供电 电网供电
70D 消耗
柴油 单价
金额 消耗
电能 单价
金额
155吨 5000元 43万度 0.5元
77.5万元 21.5万元
月节约成本=155吨×5000元-43万度×0.5元=56万元
钻机型号 柴油机供电 电网供电
70J 消耗
柴油 单价
金额 消耗
电能 单价
金额
100吨 5000元 28万度 0.5元
50万元 14万元
月节约成本=100吨×5000元-28万度×0.5元=36万元
4.2间接经济效益
一是柴油发电机组作为备用电源，正常运行时不需开启，可延长发电机组运行寿命，延长了三滤和机油的更换周期，节约柴油发电机组维护成本；二是可减少钻井设备及油料运输费用，提高技术装备能力和竞争力；三是不需专人维护柴油发电机组，人力资源将得到充分利用；
4.3节能减排分析：
根据《石油石化工业环境统计方法汇编》（废气部分）提供的柴油机燃烧柴油所产生的废气量的计算方法得出：
70D型钻机（平均油耗为155吨/台月）改为网电供电，每月可减排SO2：0.62吨；NOx：9.74吨；烟尘：232.5千克；柴油机排气：61.21×104m3。
70D型钻机（平均油耗为100吨/台月）改为网电供电，每月可减排SO2：0.4吨；NOx：6.28吨；烟尘：150.0千克；柴油机排气：3.95×104m3。
5结束语
随着我国近几年经济发展对节能环保的要求越来越高，钻机采用电网供电节能效果非常显著，同时最大程度上保护了环境。实施网电钻机改造，直接从电网获得动力，提高了能源的利用率，降低了钻井过程中的噪音污染，减少了大气污染物的排放，实现节约、绿色、清洁和高效生产，使“绿色钻井”变为现实。
参考文献
[1]SY/T5089-1999《石油钻机型式与基本参数》（S）
[2]盛拥军，徐建辉，丁晓鹏.ZJ30型钻机网电改造[M].甘肃科技，2008，24（13）：16-17