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钻机传动方式哪种更节能?

发布时间:2019-09-25


现在有很多地勘单位选择进行钻机动力机组柴改电,那么钻机传动方面,哪种结构更加节能、环保呢?从下面文章中我们可以找出答案,同时,也为大家选择购置钻机设备时提供结构选型方面的参考。我们以ZJ40/2250型石油页岩气钻机为例:

一、理论计算

1.1传动效率比对表

      说明:柴油发电机组和网电电动机组省去了万向轴及并车箱等传动环节,因此比机械传动机构的钻机效率较高。

1.2能耗比对表

    

 说明:

     1、为增加可比性,全按单台机组测算;

     2、开孔、一开、二开及孔深时负荷不一样,螺杆钻进时负荷会更高;为增加可比性,这些因素都未考虑,统一按单台机组50%负荷率测算;

     3、因各方案传动效率不同,同样负荷时所需功率也有区别;

     4、钻进负荷按空载或轻载占20%时间,20%负荷占30%时间,50%负荷占40%时间,100%负荷占10%时间测算;

     5、空载损耗按相应负载时损耗,乘以权重综合测算;

       6、0#柴油比重按0.85,单价按6.84元/升计算,各地柴油价格可能有所不同;电费按0.70元/度测算,未考虑谷峰电价。

1.3能耗节约比对表

序号

机组类型

标准月费用

费用支出比  例

节约比例

备  注

1

柴油机动力机组

819112.23 

100.00%

0.00%


2

柴油发电机组

648204.46 

79.14%

20.87%

相对于柴油动力

3

网电电动机组

203266.79 

24.82%

75.18%

相对于柴油动力

     说明:

     1、能耗比例以柴油机组为基准计算;

     2、标准月费用为理论平均值,实际负荷不同,实际消耗会有所差距;但节约比例是比较准确的。



    1.4柴油机组性能曲线



        

     二、现场实际数据及文献

    2.1石油油改电费用比对数据(资料来源:网络数据)

    结论:ZJ40/2250型钻机油改电能源消耗费用节省59.58%,考虑改电后润滑油使用减少,综合费用节省更多

     2.2 中原油田油改电案例(资料来源:中国石化报)



    湖北省地质局第八地质大队使用河北永明研制的DB-30型多功能电动钻机,动力配备康明斯250kW发电机钻井,基本是空负荷运行,现场实测的数据是:3.5小时消耗48升,合计13.7升/小时,计11.65公斤。总运行时间  115小时 ,油耗1300- 1400 升, 平均油耗 11.3--12.17升/小时。

     按油耗200克/KW计算,实际空载功率为58.25KW,占额定负荷的23.3%。800KW柴油机空载损耗按30%的额定功率计算是基本准确的。

     柴油机空载损耗是比较高的,发电型柴油机比动力型柴油机会节能一些,但空载油耗也不容忽略。

     2.4湖北省地质局第七地质大队神农架地热现场电耗数据(资料来源:对方统计)

     湖北省地质局第七地质队使用河北永明研制DBS35型新能源电动钻机,在神农架施工地热井,设计井深1954米,实际施工井深2348米。泥浆泵为永磁同步直驱电机,功率为400KW,未使用螺杆钻进;绞车功率250KW,转盘为110KW,转盘和绞车均为独立的变频驱动。

     现场采用一台630KVA变压器,至终孔,变压器负荷一直在额定范围之内。正常钻进时变压器输出电流只有270A,不到额定负荷的三分之一,能耗是非常低的,配电容量要求也低。

     正常施工两个多月,月均用电25500度,平均每天用电850度,按每度电0.70元计算,每月电费不超过两万元。

     2.5中国煤炭地质总局第三水文地质队注浆现场电耗数据(资料来源:对方统计数据)

   

     该队采用河北永明研制ZJ50/3150型石油页岩气钻机,动力上用一台800KW电机直接替换下来一台柴油机组,采用原并车机构传动。用一台1250KVA箱变为现场供电。

     目前该钻机在峰峰矿区施工孙庄矿施工注浆孔,垂直井深600米,水平井深在1400m左右,用螺杆再打水平分支孔,截止到统计时间正常施工三个月以上。

     按现场统计,包含生活和注浆使用,及变压器损耗等,月均电费10万元,按25天施工计算,日均电费4000元,计5700度电。

     若使用柴油机,一台柴油机按每天2吨油计算,2000/0.85*6.84=16094元,用电是柴油机费用的25%,也就是1/4的费用。

     三、结论

     发电机组发电方案,比直接柴油传动节约费用20%左右,具体节约费用率与发电机组效率和传动效率有关。用网电钻井,比柴油机组直接传动钻井节约费用70%左右,轻负荷时节约更为明显。


注:以上数据统计在2018年6月份,以上文章属于小编个人总结,如有不妥之处请告诉小编。





来源:建井研究院



责编:龙志阳        | 编辑:龙志阳



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