88当前，我国石油钻探设备主要包括机械驱动和电驱
动钻机两种类型，虽然两者的动力设备不同，但是其主要动力源都是柴油燃料。“电代油”技术的主要动力来源是市电。“电代油”技术不仅能够减缓环境污染，而且具有一定经济效益，在社会不断发展的情况下，该技术将会成为未来行业发展的主要方向。本文以河南油田为例，对相关配套技术展开探讨。 一、市电、石油钻井钻机评估
本文以河南油田为例，针对“电代油”技术展开探讨和分析。通常情况下非电动钻机需要2台柴油发电机组进行功能，此外为进一步确保系统的稳定性，还需要对一些钻机配备柴油机并车驱动节能发电机组。通常情况下机械钻机的用电负荷约为600KW，在用电高峰时段，钻机的用电负荷仅为6KV，不会出现过载等不良现象。通常情况下电动钻机配置四台1200KW的发电机组，在日常运行的过程中使用一到两台，在二开大井眼使用3台，钻机的运行负荷始终能够保持低于2500KW。 二、市电应用方案
对于南阳魏岗油区而言，在给钻机进行供电时使用的是现有的6KV电网，下二门油区使用的是10KV或国家电网10KV，同时使用变压器，为钻机电器供电，以此省去钻机上的柴油发电机组。在实际供电的过程
中，需要通过箱变3150KVA高压房将6或者10KV的高压电转变为600V对钻机进行供电。
三、应用“电代油”技术相关配套设施
1.高压房配置
在应用“电代油”技术的过程中，需要使用高压房将10KV的高压电转变为600V，才能够为钻机直接进行供电，同时高压房还具有提高电能质量的作用，确保电能供给能够符合钻机和电网的要求。高压房主要由以下几个部分构成。
（1）房体。根据“电代油”技术应用的实际需求，整个房体尺寸设置为7000×3000×2960mm，选用碳钢作为房体建设材料，房体中需要包含整个“电代油”技术应用过程中高压房的配套设施。
（2）高压开关柜。高压开关柜中一共包括两个进线柜。其一，PT进线柜，想要应用10KV的工业电网，就需要先将10KV高压电源接入到PT柜当中，PT进线柜能够检测和显示电网电压，整个PT进线柜的主要包括以下结构，上部母线隔间、仪表室、PT手车以及下部控制变压器。其二，是变压器进线柜，变压器进线柜中包括真空断路器和综合保护装置，整个变压器进线柜的结构包括上部母线隔间、仪表室、真空断路器和下部高压出线隔间。
（3）动态无功补偿柜。无功补偿柜的主要作用在于帮助系统解决无功补偿问题，跟踪和补偿系统的无
功量，进一步提高系统电能的利用率。在系统实际运行的过程中，实际上无功补偿是通过晶闸管快速投切实现的，借助晶闸管能够对功率因数进行自动补偿，以此确保在系统运行过程中的任何时刻，电功率因素都能够维持在0.9以上。
（4）有源滤波柜。有源电力滤波柜的主要功能在于能够实时对系统产生的谐波电流进行补偿，提高系统的电能利用效率，有源滤波柜能够生成与电网谐波幅值相等极性相反的补偿电流，将补偿电流引入到电网当中能够有效消除谐波电流。
2.电控房配置。从高压房传出的600V电能需要通过电控房才能够给钻机系统进行供电，因此电控房的主要作用在于接受高压房传输出来的电能，然后借助传动和控制系统实现对于钻机系统的供电。从高压房传输出来的电能规格为AC600V、50Hz，经由电控房变压器的处理，电能转变为AC400V、50Hz。为确保电控房功能的有效发挥，其中不仅包含变压器和传动系统，还有MCC系统、PLC系统、空调系统以及其他辅助设备。
石油钻井机械“电代油”配套技术分析
仁青万玛 中国石化华北石油工程有限公司西部分公司
【摘 要】随着我国节能环保意识的逐渐提升，为进一步提升石油钻井的经济性和环保型，确保其社
油田专用设备
会效益的最大化，“电代油”技术逐渐得以应用。在此基础之上，本文针对石油钻井机械“电代油”配套技术的应用
展开探讨，从市电、石油钻井的评估、市电应用方案到应用“电代油”配套设备，再到该技术的经济效
益进行逐一介绍和分析。
【关键词】石油钻井；“电代油”；配套技术
【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2021.05.043
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电控房工作的过程中，会由于系统和设备运转散发热量，为确保电控房的安全稳定运行，还需要在电控房内部安置空调系统。空调系统主要是通过强制吹风对电控房进行温度调节和控制的，以此确保电控房能够在温度适宜的环境下运转。最后，电控房中的辅助设备主要指的是插座、荧光灯以及湿度传感器和烟雾报警器，确保电控房中某系统在运行时出现故障问题或者安全问题情况下，能够及时发出警报，并采取相应的处理措施，进一步确保电控房运行的可靠性以及安全性。
3.司钻房操作箱及脚踏开关。司钻房的主要作用在于对电机转速的控制。因此司钻房的操作箱面板上不仅设置有诸多控制按钮、选择开关，还有各种指示灯、模拟现实表、手轮以及脚踏开关接口。在实际运行的过程中，司钻操作箱内的从站在总线网络的帮助之下，需要与电控房中的PLC主站进行连接，实现通讯，同时还需要在便于操作的位置上安置一个脚踏开关，确保操作的可行性以及便利性。
4.变频电机及撬座。根据油田钻井的实际情况，为符合钻机作业需求，需要在整个“电代油”系统当中需要配置两台1000KW的变频电机，并将其安置在原柴油机的位置上，在万向轴的帮助下，将变频电机的输出端连接到减速箱上，同时维持并车装置中各个设备和位置不变，在实际进行钻井作业的过程中，由这两台变频电机为钻机提供电源，实现“电代油”技术的应用。在实际应用的过程中原1号柴油机可当做应急功能设备，在特殊情况下予以启用。
变频电机作为整个“电代油”系统当中的重要环节，在实际进行设计和安装的过程中对其功能是有一定要求的：第一，变频电机的选择并不是随意的，而是需要选用“电代油”专用设备，同时结合石油钻井的实际工作情况和需求，仔细核对和挑选设备参数。第二，为确保整个系统运行的可靠性，需要对电机采取适当防护措施，保障防护等级符合要求，在本案例中电机主体选用的型号为IP44，接线盒型号为IP55，出线电缆选用的是密封格兰。第三，电机的主接线箱小使用不锈钢材质，与此同时还需要选用同材质的隔板对接线箱进行分隔，将主动力和信号线接线端子进行分离；此外，还需要明确电机定子动力的引出方式，要使用铜排方式进行引出。
5.现场网电应用改造。在使用“电代油”技术时，需要对传统机械钻机进行改造。由于传统机械钻机在使用过程中，只有少部分能够使用电网作为动力来源，另
外并车传动装置部分的动力来源仍然是柴油机。因此，需要对机械钻机进行适当改造，使其成为全电动供能钻机。具体改造措施如下：传统的并车传动装置中有三台柴油机运作为设备进行功能，在实际改造时需要使用两台1000KW的变频电动机取代其中两台柴油机，留一台柴油机作为备用供能设备，以确保整个系统的稳定运行，以此实现设备的全电动改造。经监测分析发现，在使用变频电机之后，钻机的用电负荷约为1800KW，网电用量提高了200%左右。
四、经济效益
针对河南油田的实际情况和应用“电代油”技术后的成本展开分析，以某50型电动钻机为例，探讨应用新技术后的经济效益。南阳魏岗油区每一万度用电量的成本费用在8180元到8980元左右，下二门油区每一万度用电量成本为11000元。经过对设备进行改造，全动能钻机的应用能够节约大量的燃料费用，在使用高压市电的情况下，平均每一万度电能能够帮助南阳魏岗油区减少10136.2元到9336.2元的燃料费，为下二门油区减少7316.2元的燃料费。
除了燃料费用之外，在石油钻井的过程中，还需要定期、不定期地对相关设备进行养护和维修，维修费用在设备运行过程中的成本支出中也占有较大比例。结合实际情况进行计算使用超有发电机成本为6
23.74万元，而网电运行费用为229.56万元，网点安装成本24万元，因此使用“电代油”技术能够节约623.74-229.56-24=370.18万元成本。
结束语
综上所述，在应用“电代油”技术的过程中，由于电网使用手续的办理较为复杂，因此需要提前做好准备工作，做好相关成本的核算，以此确保经济效益，此外，为确保该技术作用的有效发挥，还需要做好相关配套设施的配置和应用改造工作。相信随着“电代油”技术的不断完善，我国石油钻井技术水平将会得到进一步提升。
参考文献：
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