中石化江汉石油工程有限公司湖北省潜江市433124
摘要：涪陵页岩气田是我国首个大型页岩气田，同时也是全球除北美之外最大的页岩气田，2017年产量已经突破60亿立方米。在2013年会战之初，江汉油田就倡导清洁开发的理念，最终为千万家庭送上了清洁的天然气。江汉石油工程公司作为涪陵页岩气田开发建设的主力军，一直都在石油工程技术服务领域践行和探索着低碳、清洁、环保、高效的开发方式，譬如“井工厂”钻井和压裂、旋转地质导向、爬行器测井、油基岩屑处理、水基泥浆试验、网电钻机、撬装式电驱压裂设备等等，本文主要分析网电钻机在涪陵页岩气田建设中的应用。
关键词：网电；钻机；涪陵；页岩气；价值；分析
一、网电钻机的意义：
1.经济效益：节约大量的柴油消耗，在石油能源日益紧缺的情况下，其社会效益明显；
工业电网电压稳定可靠，提高钻机的可靠性和安全性，降低钻机的故障率；减少设备的维护量，节省设备维护费用（如易损件、润滑油、人工费等），节约燃油运输及管理费用；明显减少工人的劳动强度，提高了工人的工作效率；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；减少对井场周围老百姓的噪音费用赔偿。
2.清洁环保：不使用柴油节约石油资源，减少温室气体排放；减少钻井作业现场柴油污
染，提高清洁生产水平，改善工作环境，减少对井场周边自然环境影响。
3.降噪益身：网电钻机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，扩大了井队的作业范围，噪声降低25%（低于92分贝），碳烟排放和氮氧化物排放变成零排放；降低对井场周围老百姓的噪声干扰，促进企地和谐。
二、网电钻机的模式：
1.购置设备、架设线路：该模式需要购置网电设备，架设线路，钻机才能使用上网电。
一台网电设备少则200余万元，多则400～500万元，架设线路少则10余万元，多则30～40万元，具有投资大、回报周期长的特点，属于重资产模式。
2.租赁设备、架设线路：该模式只需要租赁网电设备，架设线路，钻机就可以使用上网
电。网电设备租赁按月租进行结算，长期停等就可以退租，具有投资较小、回报周期短的特点，属于轻资产模式。
3.合同能源管理：该模式只需要与第三方节能服务公司签订合同，由节能服务公司提供
设备并负责将线路架设到井场，井队需要支付比市场电价高约1元的电费，具有零投资、零风险、零资产的特点，类似于大学生公寓“拎包入住”。
涪陵页岩气田在早期开发时，已建设了1万千伏容量的电网，因此江汉石油工程公司可以使用该电网，但随着后期队伍规模壮大，该电网已不能满足网电钻机使用负荷，为了提高网电钻机使用率，江汉石油工程公司与地方电网公司及兄弟单位合作，通过“共建共用”的模式，确保网电钻机使用率维持在60%以上。江汉石油工程公司在涪陵页岩气田会战之初已经拥有几套网电设备，后期以租代购模式又新增几套网电设备，因此网电钻机模式是介于模式1和模式2之间。
三、网电钻机在涪陵页岩气田建设中的价值分析：
1.节能方面：
自2013年初涪陵页岩气田会战至2017年底，江汉石油工程公司网电钻机规模由会战之
初的7部扩大到22部，共完成钻井进尺987505m，其中网电进尺650323m，占比65.86%。耗电量由1595万度增加到5996万度，合计消耗电量16151万度、耗标准煤19850吨、替代柴油量50729吨、替代标准煤73918吨、节能量54068吨标煤。具体如下表所示：
备注：上表中电力排放因子取自历年公布的中国区域电网基准线排放因子的下限值，2017年因未公布，所以取2016年的相同值。如果将江汉石油工程公司在涪陵页岩气田会战中的网电钻机使用申请CDM项目，按每吨20元进行测算，该项目可获得近200余万元的碳汇费。
四、网电钻机的应用瓶颈：
1.受钻机设备限制：江汉石油工程公司在涪陵页岩气田会战中共投入26部钻机，其中：纯电动钻机只有11部，占比42%；机电复合钻机有10部，占比39%；链条传动机械钻机有5部，占比19%。
电动钻机改造的基本结构是：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，电控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。
链条传动机械钻机改造的基本结构是：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。
2.受周边电网限制：一期涪陵页岩气田在焦石主战场已经建设1万千伏容量的电网，
网电钻机可以使用该电网，二期涪陵页岩气田在水江、平桥等主力区块，未建设电网，需要跟地方电网公司洽谈合作，或者与兄弟单位共建电网，才能使用网电钻机。
3.受钻井周期限制：涪陵页岩气田大部分都为平台井，且平均单井钻完井周期都大于
60天，比较适合推广使用网电钻机，其经济效益和减排效果比较明显。相反在江汉油田的江汉、清河、坪北油区，因单井钻完井周期较短（江汉油区平均钻完井周期约20天，清河、坪北油区平均钻完井周期约7天），且井位比较分散，平台井较少，不适合推广使用网电钻机。
五、网电钻机的应用前景：
1.近年来，国家对大气环境污染比较重视，大力倡导清洁生产，企业也践行低碳环保的理念，因此网电钻机使用越来越普遍。
2.中石油、中石化、中国地质调查局等在全国各地加大页岩气勘探开发力度，其中：中
国地质调查局在湖北宜昌部署的几口井使用了网电钻机，浙江油田在宜昌部署的几口井也使用了网电钻机。
3.涪陵页岩气田和顺北油田作为中石化的两大主力区块，网电钻机使用率很高，涪陵页岩气田的网电钻机使用是网电设备购置或租赁+线路架设模式，顺北油田的网电钻机使用是合同能源管理模式。
4.东北油田作为中石化的小型油田，网电钻机的使用率较高，主要也是合同能源管理模式。
5.随着可燃冰、干热岩等新能源的发现，以及开发技术的不断突破，相信在可燃冰、干热岩等新能源的开发领域中也将使用网电钻机。
6.各油田电网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。
7.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。
参考文献：
[1]国家发展和改革委员会.中国区域电网基准线排放因子.2013-2016.
[2]韩平.网电钻机供电方案及效益分析[J].中国化工贸易,2014(11).
[3]苏华.钻机的网电改造和发展前景[J].中国化工贸易,2013(5).