摘要：在海洋石油工程开采的水域不断加深，在石油钻井过程中需要更多的动力能源，为降低能源的消耗需要通过节能技术，本文就海洋石油工程电气节能技术的应用进行阐述。
关键词：海洋石油工程；电气节能技术；应用
1.前言
随着人们对能源重视程度的不断提升，在海洋石油开采的过程中需要通过相关的措施，减少能源的。
2.海洋石油工程电气系统的特殊性
海洋石油工程电气系统是指为海洋石油工程发展提供电能的系统，随着大中型油田的不断开发和建设，油田工程电气系统也在不断发展，既具有常规电力系统的普遍特征，也具有一定的自身特殊性。对于一个大型油田来说，其电气系统是集发、输、变、配、用为一体的大型电力网络。多以 220 k V或110 k V 为送电电源，很多大型油田都具有自己的自备电厂和变电所，具有 MW 级的装机容量，还通过其它220 k V 线路与更高级别的电网互联，确保电力供应。同时，海洋石油工程电气系统也具有自身的特殊性。首先，由于为海上石油开采供电，电气系统必然要考虑陆地向海洋钻井平台供电的问题，海上石油工程的电源通常位于船体，使用海底电缆来进行电气联系，向船体上各个用电设备供电。海底电缆多分支且线路短，使得海洋石油工程电气系统相对复杂。其次，在海洋石油工程中，变频器、电动机、电力电子器件众多，可能在系统中产生较多的高次谐波，通过海底电缆传播，波形畸变可能引起变压器过热、仪表测量不准，进而影响电能质量，并有可能给系统中其它电气设备造成损害。大量的非线性设备也不利于系统节能，尤其是在小容量电力系统中，可能造成很大的资源浪费。此外，海洋石油工程的海上平台供电系统对电能质量要求尤其高，因为海上供电依靠发电机，缺少无穷大系统作为支撑，且供电线路短，系统的动态负载多，所以要求系统电压稳定，来保障设备运行。作为关系国计民生的支柱性产业，海洋石油工程用电量巨大，有效的改善技术细节，可能给工程节省大量资金。可见，积极发展海洋石油工程的电气系统节能技术，有利于保障正常生产和油气当量任务的完成，确保海上电能的可靠性、安全性和经济性，大力发展节能技术具有重要的意义。
3海洋平台节能措施
3.1应用节能技术
3.1.1实施优快钻井技术
海洋平台节能降耗的基本措施应该是以钻井施工节能为重点，依靠技术进步，提高钻井速度，缩短钻井周期，杜绝井下事故，降低燃油、润滑油、配件、泥浆药品等生产物质的消耗，从而达到降低钻井成本及节能降耗的目的。近年来，海洋平台开展了优快钻井技术科技攻关，并得到了广泛的应用，取得了明显的节能效果。
（1）导向钻井技术。改变传统的钻井方式，钻进作业中采用PDC钻头+动力钻具+MWD钻具组合，实现仅用一趟钻完成定向段、增斜段、降斜段和稳斜段等施工，不仅缩短了钻井周期，而且使井眼轨迹控制平滑、井径规则，达到了优质、快速钻井的目的。
（2）优选钻头技术。在实施复合导向钻井技术中，优选的高效PDC钻头适应转速变化范围大，有利于复合钻井方式钻进。一只PDC钻头可连续钻完一个6口井的丛式井组，累计进尺达6000m左右，降低了钻头费用，减少了起下钻换钻头次数。
（3）优质泥浆技术。优选应用了正电胶和两性离
子聚合物钻井液，试验表明，这两种钻井液体系的岩心渗透率恢复值均达75%以上，因此，它们具有较大的推广应用价值。
（4）无候凝固井技术。
为减少固井候凝时间，隔水管和表层套管固井时，在水泥浆中混掺一定比例的早强剂，使水泥浆的候凝时间大大缩短。
（5）三高钻井技术。在海洋平台设备满足要求的前提下，实施高排量、高转速、高钻压钻井技术，充分发挥喷射钻井效率，以提高机械钻速。通过研究、推广及应用优快钻井技术，海洋平台在探井、定向井、水平井、大位移井等高难度井大量增多的情况下，钻井速度逐年提高，建井周期缩短17.34%，取得了显著的节能降耗和经济效益。
3.1.2采用高新机电技术随着科技的发展，越来越成熟的机电技术在海洋平台上得到了推广，这些技术的共同特征就是安全可靠、高效节能。
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（1）顶部驱动技术。
顶驱钻井系统是20世纪80年代以来钻井设备发展的新技术之一，相比传统转盘驱动，它具有的突出优点是：①可节省钻井时间20%~25%；②可大大减少卡钻事故；③可控制井涌，避免井喷；④顶驱系统以28m立根钻水平井、丛式井、斜井时，不仅减少了钻柱连接时间，还减少了测量次数，容易控制井底马达的造斜方位，节省了定向钻井时间，提高了钻井效率。
（2）柴油机电喷技术。降低成本一直是钻井承包商追求的目标，而燃油费用约占柴油机总运行费用的60％~90％。由于具有性能可靠、燃油消耗及排放气体中有害物少等优点，电喷柴油机在海洋平台得到广泛应用。在电喷柴油机的电子式单体喷油器（EUI）系统中，燃油喷射压力仍然由凸轮轴通过推杆、挺杆和摇臂驱动喷油器产生，但燃油喷油定时及喷油持续时间却是由发送到喷油器上的电子信息精确控制的，其喷射时间起点和终点都可以调整。
（3）交流变频技术。海洋平台电传动系统按其驱动电机类型分为SCR直流电传动系统和交流变频传动系统。两者相比，交流变频传动系统具有的优点是：①交流变频电传动钻机可简化掉绞车、转盘内变速系统，实现无级调速，传动效率高；②交流电机没有碳刷换向器，使用安全可靠，易于操作管理，具有安全保护功能，可实现电机的免维护运行，维护费用低；③交流变频电传动系统负载功率因数高，能耗低。因此，目前新建平台大部分采用交流变频传动系统。
（4）滤波与功率补偿技术。目前，老龄海洋平台大都由SCR装置驱动钻井设备，然而大功率SCR装置会导致平台电网功率因数极低，并且含有大量高次谐波和寄生脉冲，这对平台电网产生了严重污染，导致的问题有：①发电机组效率及稳定性下降；②电缆、电动机和变压器出现异常过热；③用电设备之间相互干扰，损坏敏感的设备，引发断路器误动作，造成电容器过载或因故障而损毁，提高平台设备运行可靠性、减少钻井设备故障率、降低生产成本的目的。
3.1.3推广光谱分析及信息技术
随着光谱分析技术及信息技术的应用，海洋平台的节能降耗工作也取得了一定的成果。
（1）光谱分析技术。润滑油是设备的血液，钻井设备的使用寿命很大程度取决于润滑油的科学维护，同时，钻井设备的润滑油等级一般要求较高，以CAT3516柴油机为例，其机油质量等级为CG，实际维护费用也很高。通过不断探索，在使用高品质润滑油的前提下，海洋平台加强与技术监督部门的合作，采取了定期取样化验的方法，实施油质监测，做到按质换油，实现了科学润滑与节约能源的统一。
（2）信息技术。信息技术的应用是全方位的，既有动态物资管理和网上办公，又有生产在线调度，运用现代信息技术提升海洋平台管理，可带来较好的节能效果。首先，物资是设备保养、修理的重要物质基础，同时，又是设备寿命周期费用的组成部分。储备少了，由于海上交通不便，一旦设备出现故障，修理工作就无法保证，甚至会影响生产及平台安全；储备多了，势必会占用大量资金，影响经济效益。应用计算机及网路可以实现库存在线监控，随时掌握物资库存状况，避免物资积压浪费。
3.2实施技术改造
3.2.1采用可调风扇
散热器风扇消耗的功率约占发动机总功率的1.5%～6%，并且随着发动机负荷的降低，风扇消耗的功率所占的百分比就越高。考虑到大多数情况下平台发动机处于中低负荷下运行，故可采用具有两档变速的可调风扇。当大负荷运行时，发动机冷却水温度较高，可调风扇就以高速连续运转，满足散热要求；当不钻井或负荷较小时，发动机的散热量就小，这时控制信号就驱动风扇低速转动，从而可以有效地降低风扇的功率消耗。
3.2.2雨水回收及海水淡水
海洋平台淡水主要用于人员饮用、卫生清洁及固井作业等方面，其中，卫生清洁及固井作业用水量约占总用水量的70%。由于远离陆地，海洋平台淡水主要通过船舶运输途径补给，因此非常珍贵。近年来，为降低成本，海洋平台通过技术改造，实现了多途径获取淡水。①通过管路改造，实现飞机平台及甲板雨水回收利用；②通过安装海水淡化装置，可将海水转换为淡水，淡水产量可达50t/d。
4.结束语
综上所述，在海洋石油工程中要不断加大电气的节能技术，减少能源的消耗。
参考文献：
[1]李文年.谐波对海洋电气系统的影响与对策[J].中国石油和化工标准于质量，2015，（10）
[2]颜红，探海洋石油工程的现状与发展[J]海洋工程，2015（15）：20
论文作者:卜华伟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/29
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