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摘要：本文通过对网电钻机的配套、改造，以公司网电钻机使用情况为例进行了详细的经济效益和社会效益分析，指出网电钻机优缺点，探讨了网电钻机今后的发展方向，为钻井设备的更新换代提供参考。
关键词：网电钻机 效益分析 发展方向
多年来，陆上石油钻机基本都是以柴油机作为动力源，这种动力方式的能源利用率较低，而且会产生大量的有害气体排放和较大的噪音，对环境造成污染。因此对钻机实行网电改造，直接从工业电网上获得动力，提高能源的利用率就成为一个关键点；近年来，国内网电钻机已经有一定的发展，大庆油田、青海油田、吐哈油田、胜利油田均已有成功应用网电钻井的初步实践。本文主要针对胜利油田黄河钻井总公司的网电钻机使用情况进行分析。
一、钻机网电改造的背景介绍
胜利油田钻井系统目前各型陆上钻机主要是以柴油燃烧提供动力，存在一系列问题，与国家发展节能环保型企业的要求不符，影响油田的经济效益和周边社会环境。存在的问题主要有：
1、柴油机钻井过程中普遍存在负载率低、余功浪费现象，工作效率较低。
2、柴油消耗造成钻井成本居高不下。随着国内石油资源供需矛盾的逐渐加大，成品油价格不断提高，将直接造成总成本的升高。
3、柴油在燃烧过程中会产生大量的碳烟微粒和氮氧化合物等气体污染物，对环境造成污染；柴油机在运转过程中还会产生高分贝的噪声污染，影响周边人群的生活。
4、柴油发电机组自身尺寸较大，每次搬家不但增加了多个车次，还增加了不少搬迁时间。
5、柴油发电机组需要配备多名专业的操作和维修人员。增加了工人的劳动强度。
随着全球经济增长方式向“低碳” 迈进，我国对各行业节能减排的要求越来越高，在当前国家大力推行清洁能源生产方式，实施环境影响评价的大环境下，高能耗、高污染的传统石油钻机已经不能适应时代发展的要求；在柴油价格不断飙升的情况下，通过网电钻机改造，利用网电代替柴油，可以降低钻井生产成本，增强钻井企业抵御市场价格风险的能力，增加核心竞争力，提升钻井企业的经济效益，因此非常有必要对钻井的动力系统能源的综合利用进行优化，研制“节能、环保、高效”的新型石油钻机，使钻井生产过程更符合经济发展和创建和谐社会的要求。
二、胜利油田网电钻机改造方案
根据胜利油田实际情况，网电钻机改造分两种类型：
1、电动钻机改造：
基本结构是：油田高压网电经变压器和无功功率补偿柜、滤波装置等输出交流电经原配的VFD（SCR）电控系统分别驱动电机带动绞车、转盘和泥浆泵等设备工作。此结构可由网电变压器装置替换下原有的进口柴油发电机组，VFD（SCR）控制系统调控电机的转速，以适应钻井工况对绞车、泥浆泵及转盘的不同转速要求。充分利用原有的钻机主体、悬吊系统、泥浆泵及泥浆净化系统等。钻机结构基本没有大的变化。因此，具有改造内容简单，投资少，改造速度快，见效快的特点。
30DB钻机改造方案电气连接示意图如下：
2、链传动机械钻机改造方案
基本结构是：利用原有的井架、底座、绞车、转盘、并车箱等机械传动系统、悬吊系统、泥浆泵及泥浆净化系统等。采用网电供电系统带动钻机工作的方式为：取消1-2台原有柴油机，增加与柴油机功率相匹配的交流电机，加装10（6）kV/600（400）V的干式变压器、高低压开关、谐波抑制和功率补偿装置、软启动、液力偶合器等设备，电动机通过可调速液力减速偶合器与原有的并车装置直接连接，其余部分基本不变。如果不满足网电条件，则可以恢复到使用原来的柴油机。
在网电钻机改造后，因为电网供电的可靠性不能达到100%，为保障钻井生产的安全，网电改造时，将保留一台备用柴油机提供应急动力。
30L改造方案电气连接示意图如下：
三、网电钻机与常规钻机耗能及效益对比
3.1使用效益分析
网电动力消耗主要包括电费、网电改造折旧、线损、容量费、打火费等几个方面，下面以黄河钻井某网电钻机口井消耗和柴油机动力定额柴油消耗量情况进行对比，真实反映效能节超情况。网电钻机施工井耗用网电合计190.44万元，如果按照柴油消耗定额测算，需消耗柴油277.63万元，对比可知运用网电钻机后可节约能耗80.19万元，有效的实现了节能降耗的目的。
3.2其他方面效益
1、HSE方面：网电钻井彻底清除了柴油机这个最大的噪声污染源，极大改善了现场施工人员的作业环境，改善了作业环境，扩大了井队的作业范围。据川庆钻探公司实施的钻机“油改电”科研项目经过不同区域多口井、多个钻机机型的工业性试验，环保效果显著：噪声降低25%（低于92分贝），月碳烟排放和氮氧化物排放分别由12吨和3吨变成零排放。
2、节约了大量的柴油消耗，在石油能源日益紧缺的情况下，其社会效益明显。
3、与常规柴油发电机组相比，钻机网电供电系统技术先进，整机可靠性高，工业电网的电压更加稳定可靠，从而提高了钻机的可靠性和安全性。
4、能进一步利用电网的剩余容量，提高电网的利用率，使油田电网更加优化。
5、与普通钻机相比，减小了设备的维护量，节省了大量设备维护费用（如易损件、润滑油、人工费等）和燃油运输及管理费用，明显减小工人们的劳动强度。提高了工人的工作效率。
四、网电钻机今后的发展前景
1、目前大庆、吐哈、青海、胜利都已经进行了网电钻机的初步试验，取得了许多宝贵的经验，为进一步发展网电钻机奠定了一定的技术基础。
2、各油田电网现在已经逐步升级改造完成，遍布油区的工业配电网络，为使用网电钻机提供了保障。
3、随着钻井技术水平的不断发展，电驱动钻机的数量正在逐渐增多，这为网电钻机的使用提供了基础保障。
关键词：网电钻机 效益分析 发展方向
多年来，陆上石油钻机基本都是以柴油机作为动力源，这种动力方式的能源利用率较低，而且会产生大量的有害气体排放和较大的噪音，对环境造成污染。因此对钻机实行网电改造，直接从工业电网上获得动力，提高能源的利用率就成为一个关键点；近年来，国内网电钻机已经有一定的发展，大庆油田、青海油田、吐哈油田、胜利油田均已有成功应用网电钻井的初步实践。本文主要针对胜利油田黄河钻井总公司的网电钻机使用情况进行分析。
一、钻机网电改造的背景介绍
胜利油田钻井系统目前各型陆上钻机主要是以柴油燃烧提供动力，存在一系列问题，与国家发展节能环保型企业的要求不符，影响油田的经济效益和周边社会环境。存在的问题主要有：
1、柴油机钻井过程中普遍存在负载率低、余功浪费现象，工作效率较低。
2、柴油消耗造成钻井成本居高不下。随着国内石油资源供需矛盾的逐渐加大，成品油价格不断提高，将直接造成总成本的升高。
3、柴油在燃烧过程中会产生大量的碳烟微粒和氮氧化合物等气体污染物，对环境造成污染；柴油机在运转过程中还会产生高分贝的噪声污染，影响周边人群的生活。
4、柴油发电机组自身尺寸较大，每次搬家不但增加了多个车次，还增加了不少搬迁时间。
5、柴油发电机组需要配备多名专业的操作和维修人员。增加了工人的劳动强度。
随着全球经济增长方式向“低碳” 迈进，我国对各行业节能减排的要求越来越高，在当前国家大力推行清洁能源生产方式，实施环境影响评价的大环境下，高能耗、高污染的传统石油钻机已经不能适应时代发展的要求；在柴油价格不断飙升的情况下，通过网电钻机改造，利用网电代替柴油，可以降低钻井生产成本，增强钻井企业抵御市场价格风险的能力，增加核心竞争力，提升钻井企业的经济效益，因此非常有必要对钻井的动力系统能源的综合利用进行优化，研制“节能、环保、高效”的新型石油钻机，使钻井生产过程更符合经济发展和创建和谐社会的要求。
二、胜利油田网电钻机改造方案
根据胜利油田实际情况，网电钻机改造分两种类型：
1、电动钻机改造：
基本结构是：油田高压网电经变压器和无功功率补偿柜、滤波装置等输出交流电经原配的VFD（SCR）电控系统分别驱动电机带动绞车、转盘和泥浆泵等设备工作。此结构可由网电变压器装置替换下原有的进口柴油发电机组，VFD（SCR）控制系统调控电机的转速，以适应钻井工况对绞车、泥浆泵及转盘的不同转速要求。充分利用原有的钻机主体、悬吊系统、泥浆泵及泥浆净化系统等。钻机结构基本没有大的变化。因此，具有改造内容简单，投资少，改造速度快，见效快的特点。
30DB钻机改造方案电气连接示意图如下：
2、链传动机械钻机改造方案
基本结构是：利用原有的井架、底座、绞车、转盘、并车箱等机械传动系统、悬吊系统、泥浆泵及泥浆净化系统等。采用网电供电系统带动钻机工作的方式为：取消1-2台原有柴油机，增加与柴油机功率相匹配的交流电机，加装10（6）kV/600（400）V的干式变压器、高低压开关、谐波抑制和功率补偿装置、软启动、液力偶合器等设备，电动机通过可调速液力减速偶合器与原有的并车装置直接连接，其余部分基本不变。如果不满足网电条件，则可以恢复到使用原来的柴油机。
在网电钻机改造后，因为电网供电的可靠性不能达到100%，为保障钻井生产的安全，网电改造时，将保留一台备用柴油机提供应急动力。
30L改造方案电气连接示意图如下：
三、网电钻机与常规钻机耗能及效益对比
3.1使用效益分析
网电动力消耗主要包括电费、网电改造折旧、线损、容量费、打火费等几个方面，下面以黄河钻井某网电钻机口井消耗和柴油机动力定额柴油消耗量情况进行对比，真实反映效能节超情况。网电钻机施工井耗用网电合计190.44万元，如果按照柴油消耗定额测算，需消耗柴油277.63万元，对比可知运用网电钻机后可节约能耗80.19万元，有效的实现了节能降耗的目的。
3.2其他方面效益
1、HSE方面：网电钻井彻底清除了柴油机这个最大的噪声污染源，极大改善了现场施工人员的作业环境，改善了作业环境，扩大了井队的作业范围。据川庆钻探公司实施的钻机“油改电”科研项目经过不同区域多口井、多个钻机机型的工业性试验，环保效果显著：噪声降低25%（低于92分贝），月碳烟排放和氮氧化物排放分别由12吨和3吨变成零排放。
2、节约了大量的柴油消耗，在石油能源日益紧缺的情况下，其社会效益明显。
3、与常规柴油发电机组相比，钻机网电供电系统技术先进，整机可靠性高，工业电网的电压更加稳定可靠，从而提高了钻机的可靠性和安全性。
4、能进一步利用电网的剩余容量，提高电网的利用率，使油田电网更加优化。
5、与普通钻机相比，减小了设备的维护量，节省了大量设备维护费用（如易损件、润滑油、人工费等）和燃油运输及管理费用，明显减小工人们的劳动强度。提高了工人的工作效率。
四、网电钻机今后的发展前景
1、目前大庆、吐哈、青海、胜利都已经进行了网电钻机的初步试验，取得了许多宝贵的经验，为进一步发展网电钻机奠定了一定的技术基础。
2、各油田电网现在已经逐步升级改造完成，遍布油区的工业配电网络，为使用网电钻机提供了保障。
3、随着钻井技术水平的不断发展，电驱动钻机的数量正在逐渐增多，这为网电钻机的使用提供了基础保障。