以电代油

以电代油（共4篇）

以电代油 篇1

1 修井机能耗现状

修井机是保证油田油 (气) 、水井正常生产和维护不可缺少的施工设备[1], 目前青海油田采用的XJ-350修井机主要为卡特皮勒柴油机带艾力逊变矩器工作, 可以满足现有井下作业需求, 但存在驱动效率低, 调速范围小, 起动力矩低、需要加一级变矩器输出, 能耗高、排放高、维修成本高, 且需经常加油等问题。

2010年, 青海油田每台XJ-350修井机平均年井下作业耗柴油为30.2 t, 每作业1口井平均耗柴油费用为4 150元。每台修井机年平均耗柴油费用249 027元 (XJ-350修井机平均年作业60井次, 柴油按2010年青海市场价7.09元/L计算) , 见表1。

同时, 青海油田修井机卡特引擎每年需日常维护、维修配件, 每作业8～10口井就需要更换发动机润滑油及空滤、柴滤、机滤1次。

根据青海油田井下作业公司统计, CAT3406发动机一年的维护保养费用高达7×104元, 见表2。

按2010年青海油田XJ-350修井机油耗计算, 平均单井作业碳排放量为1 580.57 kg。按照每年每台修井机作业60井次, 则每台修井机每年碳排放量为94 834.11 kg, 见表3。

说明:统计时间为2010年。

说明:按年作业60井次统计。

2 修井机“以电代油”改造情况

为了进一步提高修井机的机械效率以及半自动化、自动化控制水平, 增宽修井机的转速调节范围, 增大启动扭矩, 2009年青海油田开展了“XJ-350全电驱修井机改造应用”试验, 对1台报废的XJ-350型修井机进行“以电代油”研究改造。将原柴油机更换为高扭矩电动机, 对柴油机的控制改为对电动机的控制, 加装电动机与变速箱及分动箱总成之间的新型联接头, 去掉液力变矩器, 加装高效蓄电池组, 安装电动打气泵, 其余部件采用原修井机的部件改造成的新型修井机。作业和行走动力由柴油机动力完全改为电动力。

通过现场试用, 从已改造完成的XJ-350修井机的试验效果来看, “以电代油”作为修井机的动力驱动, 不仅可以实现修井机全电驱化, 井下作业、实际行走能满足实际要求, 可实现连续减速的电气软刹车, 降低碳排放和噪音, 而且维护保养简单, 运行可靠, 故障率降低, 转速调节范围宽, 启动扭矩大于柴油机的1 200 N·m。

3 修井机“以电代油”改造节能效果

改造后的XJ-350电驱修井机从2010年2—10月运行以来, 累计完成了9口井的试验, 试用过程中各项性能指标满足修井机现场作业要求, 实用性强。通过对作业过的7口井对比试验分析, 其单机能耗费用降低80%以上, 单机平均能耗节约3350.8元/a, 见表4。

说明:柴油按2010年青海市场价7.09元/L计算;电费按油田0.975元/kWh计算。

按XJ-350电驱修井机1年作业60井次统计, XJ-350电驱修井机相对XJ-350柴油修井机一年节约柴油为35 123.74 L。改造后节约能耗费用20×104元/a。CAT3406发动机改为电驱后一年减少维护保养费用7×104元。

XJ-350电驱修井机拆除了原CAT3406发动机, 修井作业搬迁到位后, 一次接电, 无需加油, 无需指定专人 (柴司) 对发动机做日常维护保养, XJ-350电驱修井机可减少定额1人, 达到了减员增效的目的, XJ-350电驱修井机可减少人工成本15×104元/a。

与柴油机相比, XJ-350电驱修井机相对X-J350柴油修井机能节省能耗近80%, 无尾气排放, 符合环保要求, 每台修井机每年可节约生产成本42×104元。

4 结论

1) 目前青海油田井场供电已实现全部联网, 为柴油机动力改为电控驱动动力提供了极为便利的用电条件。根据同功率替换的原则, 用同功率的电动机代替同功率的柴油机作为修井机的驱动动力是完全可行的。

2) 青海油田XJ-350修井机“以电代油”改造是成功的。试用过程中各项性能指标满足修井机现场作业要求, 实用性强, 提高了XJ-350修井机的半自动化、自动化控制水平。达到了良好的节能效果, 具有显著的经济效益。

3) XJ-350电驱修井机实现了作业和行走全电驱, 相比柴油类修井机减少了大量的柴油燃烧, 减少了大量的二氧化碳及各类温室气体排放, 碳排放得到有效控制, 符合国家低碳、绿色经济的发展要求。

参考文献

[1]冯学军.电动修井机技术简析[J].油气田地面工程, 2010 (12) :6-7.

石油钻机“电代油”的实践 篇2

油田开发初期, 大庆油田使用的主力钻机主要是大庆130型、BY40型钻机, 全部为机械钻机, 采用柴油机并车+机械传动装置来驱动绞车、转盘及钻井泵等动力机组。

随着油田初期开发的完成, 工业电网也不断普及与完善, 钻井公司开始尝试采用工业电网作为能源, 用电动机驱动工作机组。典型的钻机为ZJ-15JD型钻机, 其电力系统适用于6k V、50Hz的电网, 最大容量为1 000k VA, 能对6k V、380V的多台电动机进行配电、控制和保护。

一、实施“电代油”的条件

1. 钻机的施工作业特点

大庆油田内部钻井市场井深多数在1 000~2 000m之间, 动用钻机主要是1 500m和3 000m的钻机。平均钻井周期为2.8d, 平均建井周期为5.9d。平台井多, 单平台最多井数达到13口井。因此尽量减少钻机的搬迁时间是提高施工效率的关键。而“电代油”项目的实现, 可减少钻机搬迁车次, 同时适合钻机的近距离、整拖搬迁, 搬迁效率高。最初的ZJ-15JD钻机实现了一次整拖机组的最大重量为82t。

2. 大庆油田工业电网覆盖情况

工业电网是“电代油”项目实施的先决条件。大庆油田35k V的工业电网, 在油田各区块都有分布, 其电网距钻井施工井场最远距离约8km, 绝大部分在4km之内, 便于组建钻井电网。钻井线路接入油田35k V高压电网后, 经由移动变电站主变降压输出两条6k V供电回路, 能够满足6~7个1 000k W负荷的电动化钻机使用。

3. 移动变电站的配备情况

足够数量的移动变电站是“电代油”项目实施的重要条件。大庆油田拥有近65台移动变电站确保满足钻井供电需求。

4. 燃油与用电的价格情况

采用柴油机做动力, 其燃油成本约占钻井成本的20%, 目前柴油价格上涨幅度为45.2%, 而工业用电价格上涨幅度仅为4%。推广“电代油”项目可降低钻井成本。

二、“电代油”的改造方案

针对公司井深和钻机的特点, “电代油”项目需配置移动变电站、高压保护柜、高压电缆分接箱、配电变压器、VFD控制房 (VFD控制房+高压配电柜) 、1 000k W大功率电机偶合器机泵组、无功补偿装置等。

将35k V网电经刀闸、多油断路器连接到移动变电站的6 300k VA主变, 再降压至6k V后由进线开关柜、出线柜输出两条6k V电源线, 每条长5km, 供钻机使用。

项目需解决2个问题:钻机用电与电网的接口技术;原柴油机驱动钻井泵替换为电动机驱动。以ZJ30/1700DB钻机“电代油”为例, 解决方案如下。

1. 方案一

撤掉柴油电机组, 由工业电网提供电能。6k V网电经分相搭火连接到高压保护柜, 经高压保护柜进入高压电缆分接箱, 再到配电变压器, 降压后输出600V交流电接入VFD房进线铜排, VFD房内有绞车、转盘、钻井泵、自动送钻四个变频控制单元, 分别驱动相应电机, 房内500k VA干式变压器提供MCC单元和井场使用400V电源。

2. 方案二

撤掉柴油发电机组, 由工业电网提供电能。6k V网电经分相搭火连接到高压保护柜, 经高压保护柜进入高压电缆分接箱后分成两路输出, 一路到井场1 600k VA配电变压器, 经变压器降压后输出600V交流电接入VFD房, 给绞车、转盘、MCC供电。另一路到高压配电柜驱动高压防爆电动机, 为液力偶合器钻井泵机组提供动力。

三、实施“电代油”教训及建议

1. 存在问题

2009年油改电初期, 因资金问题, 未应用无功补偿谐波和高压电动机软启动技术。当电网所带变频钻机达到4部以上时, 6k V电网电压畸变率达12%以上 (国标为5%) , 大量谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低, 使电气设备过热、产生振动和噪声, 并使绝缘老化, 使用寿命缩短, 甚至发生故障或烧毁。在实际使用中公司30127队曾出现过PLC烧坏、变频器烧毁、继电保护误动作等事故。谐波还会对通信设备和电子设备产生严重干扰。

另外带泵柴油机改高压电动机后, 单个钻机的用电负荷增加近2倍, 使移动变电站负荷过大, 为此需对大电机启动电流进行控制, 因为高压电机启动时对电网的影响比较大, 尤其是当6k V电网中所带高压电动机的数量较多时, 对电网供电质量影响较大。

2. 改进措施

(1) 在箱式变电站中同时投入无功补偿及谐波治理装置, 改善电网供电质量。经实际测量6k V网电功率因数达到0.9, 电压畸变率小于5%, 5次、7次、11次、13次谐波电流, 低于国家标准。

(2) 针对高压电动机启动问题, 在30DB钻机电控房, 增加高压软启柜, 来减小启动电流对电网的冲击, 经检测启动电流为200A左右。

四、经济效益

公司在油田内部施工的39部钻机中, 除原有的19部用电网供电外, 到目前为止, 完成了“电代油”钻机12部, 取得了良好的效益。

1. 经济效益

(1) 节约能耗。经测算一部钻机单井电耗3.12万元, 改前单井油耗8.56万元, 可节约成本5.44万元。

(2) 节约人工成本。改后减少工人2人。

(3) 节约动力设备修理费用。柴油机的修理费用远高于电机修理费用, 因此可节约动力设备修理费用。

(4) 节约钻机搬迁费用。电动化钻机设备少, 可减少钻机搬迁车次, 节约钻机搬迁费用。

2. 社会效益

(1) 实现了大气污染物的零排放。

(2) 减少作业现场噪声, 减少了作业的扰民现象。

摘要：将石油钻机动力驱动由柴油发动机组改为电机, 大幅度降低了石油能源消耗及钻井成本。

电代油技术在电动钻机上的应用 篇3

柴油消耗是钻井生产成本中的一项重要支出,随着原油及成品油价格的上涨,最大限度地降低柴油发电消耗用量,充分利用油田电力资源优势,降低钻井成本就显得尤为重要。当钻机在电网覆盖范围内作业时,采用电代油技术即由电网代替柴油发电机组供电是实现以上理想的最有效的方法。

电代油技术主要由智能电站控制模块和电网治理控制模块构成。

智能电站控制模块:用于将电网电压,例如10k V高压电网,变换为适合钻机系统用的600V电压,为SCR系统提供电力;兼有各种系统保护功能,以确保电控系统故障情况下能快速准确地与电网隔离,以保证电网的安全。

电网治理控制模块:用于提高功率因数、消除SCR或VFD电控系统产生的5、7、11次高谐波对用电设备的损害,保证用电点符合电网要求。

1.1 电站容量确定

电动钻机配置的电站容量对ZJ50D一般为3×1500k VA,对ZJ70D为4×1500k VA,额定电压均为600V,功率因数均为0.7。一般情况下两到三台发电机并列运行。改造前两型钻机简单供电如图1所示。

采用电代油技术后所配置的电站容量如表1所示。

1.2 无功补偿和谐波治理

众所周知,直流钻机对电站要求很高,在运行时功率因数低(无功大),谐波高。改为电网供电后,很大的无功将导致电网电压降低,高次谐波将影响电网上其他用户的正常用电,为保证电网的安全运行,根据电动钻机负载特点,需对电站进行集中无功补偿和谐波治理。

由于钻机负荷变化频繁,而且往往是剧增或剧减,因此必须要求治理装置响应速度快。常规的无功补偿装置是通过投切一定容量的电容器组来实现,但该方式不但存在有过补偿或欠补偿现象,致使补偿装置在短时间内频繁动作,而且响应速度慢,跟不上负荷的快速变化,容易引起电网振荡。

应用TSF技术的无功快速平滑补偿兼滤波装置,通过控制晶闸管导通角控制电感电流来调整无功,提高功率因数,消除SCR所产生的5、7、11等高次谐波,基本上可以达到钻机的正常运行和电网要求。

1.3 改造注意事项

为保证钻机既能用于电网,又能用于自备电站,并且保持电控系统原貌,因此供电接口最好使用原来的600V接口,但一定要对断路器的控制进行适当的改造,同时要校核发电柜断路器的短路能力。

2 现场工业试验

2.1 改造概述

2012年对某钻井队进行了电代油改造,ZJ50D钻机改造后的电控系统单线接线图如图2所示,电代油工业性试验的钻井现场如图3所示。

2.2 试验测试数据及结果

2012年7月26日,对项目供电情况进行了测试,以检验电网、供电设备的可靠性及测试检验各项供电参数。

2.2.1 电能质量检测

(1)测试工况

HUKJ5井、三开;用电基本情况:泥浆泵、转盘、绞车、井场循环系统、生活全部供电;最大功率约为2500k VA。

(2)测试方法及说明

如表2所示,测试依据3197电能质量分析仪的操作规程。输入测点选在进线柜的二次计量信号端,输出测点选在低压开关柜输出端。电能质量评价依据GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》。

(3)数据及结论

如表3所示为数据及结论。从测试结果可以看出:装置输入端电压谐波畸变率为4.2%,输出端为4.6%,符合GB/T 14549-1993的要求。

2.2.2 谐波检测数据

测试设备:HIOKI 3169电能质量测试仪;测试时间:2012年8月1日18:12至8月2日19:12,历时25小时;工况:钻进、起钻、下钻。

(1)电压趋势,如图4所示。

(2)电流趋势,如图5所示。

(3)谐波电压总畸变率趋势,如图6所示。

(4)功率因数,如图7所示。

2.2.3 测试结果

通过实测,钻机运行可靠、正常;电网的电压、功率因数、谐波等各项供电参数合格。

3 可行性分析

通过在某钻井队HUKJ5井场为期两个半月的试验应用,电代油技术完全可以满足钻井现场的应用,其优势表现在以下几个方面。

(1)可以确保系统600V电压稳定在±5%以内;

(2)可以确保电压总畸变率达到GB/T14549-93要求;

(3)能够将功率因数由原来的0.3~0.7提高至0.90以上;

(4)显著降低了维修和运行的成本,并且节能环保,同样工况下比使用传统的柴油发电机组供电,单个钻机台月可产生直接经济效益20万元以上。

4 结论

冲天炉改造:以电代煤的共赢典范 篇4

1 节能环保倒逼产业升级

嘉禾县铸造和锻造已有几百年历史, 被誉为“江南铸都”。 由于冲天炉设备简单、投资少、燃料成本低, 目前仍被中小型铸造企业广泛应用。 但这种设备和生产工艺对环境污染较严重, 地方政府也发文并督促对冲天炉进行节能减排改造。 随着电磁感应中频熔炼炉制造技术的进步, 这种直接以电为能源的产品其优势在于没有废气排放、利于保护环境, 能耗成本相对较低, 且温控精度高、可提高产品质量。 嘉禾现有铸、锻造企业近300 家, 已经完成冲天炉改中频炉的企业有97 家, 还有近200 家企业需要改造。 同时, 将旧型并联可控硅型中频炉改造为可控硅或者IGBT串联型中频炉, 能耗还能降低15%以上。 通过测算, 第一批10 家企业改造完成后, 每年可新增用电量3729 万千瓦时, 替代标煤13051.5 吨, 综合减少二氧化碳排放36193.2 吨、二氧化硫182.8 吨、氮氧化物124.3 吨。

2 合同能源管理解决用户资金与技术难题

以嘉禾县亚新铸造公司为例, 在将原来3 吨的冲天炉改为了1.2 吨的中频炉后, 设备维护费用每年减少4 万元;司炉工人从6 人减少到3 人, 每年可节约人工成本20万元;产品的合格率从原来的75%提升95%, 产品市场销售价格提高20%~30%。 但由于缺乏资金和技术, 很多企业一时无法进行改造。 国网湖南节能公司与郴州供电公司、嘉禾县供电公司经过摸底调查, 积极向湖南省电力公司汇报, 省公司营销部领导和专家多次深入企业调研, 按照“政府政策支持到位、供电公司宣传服务到位、用能企业自主选择、市场化运作”的原则, 积极达成通过国网湖南节能公司利用合同能源管理模式实施节能改造。 预计到2016 年年底, 嘉禾工业园将成为没有烟囱的百分之百的电能替代现代工业园。 为支持冲天炉改造, 国网郴州供电公司提前规划和跟进服务, 完成了220 千伏马托变电站的增容, 相应建成6 回10 千伏送电线路架设到工业园区, 确保了供电能力、供电可靠性和电压质量。

合同能源管理是在市场经济条件下的一种节能新机制、新模式, 合同能源管理可以帮助企业解决节能项目改造缺乏资金、技术、人员、管理经验等问题, 实现节能零投资、零风险、持久受益。

国网湖南节能公司为用户提供资金和技术, 减少用户风险投资, 铸造企业可以把有限的资金投资到新产品开发和市场开拓。 在实施冲天炉节能减排改造后, 可降低企业的生产成本, 并可提升企业的产品附加值和市场竞争力。

3 主动积极参与, 促多方合作共赢