胜动集团天然气钻井动力装备推广及应用项目书

胜利油田胜利动力机械集团有限公司天然气钻井动力装备油改气项目PAGE钻井动力油改气项目推广方案单位：胜利油田胜利动力机械集团有限公司地址：山东省东营市东营区北一路1060号电话真编：257032时间：2015年8月油田传统的钻井方式是以柴油发动机提供主动力，柴油机动力通过输送装置驱动钻杆、钻头、泥浆泵等设备进行钻井。随着社会进步，柴油动力钻井方式逐步暴露出一些问题，比如柴油燃烧造成的环境污染，燃料成本、人工成本以及其他不可控成本逐年攀升，给钻井业务的经济性和环保性带来很大的压力。为缓解并彻底解决这些问题，国家陆续出台关于节能减排等方面的政策法规进行引导，国务院办公厅2013年2月6日下发《国务院办公厅关于加强内燃机工业节能减排的意见》提出:到2015年，节能型内燃机产品要占全社会内燃机产品保有量的60%；石油系统决定将钻井业务中由柴油机提供动力部分的业务进行外包，并大力推进以天然气和网电为动力进行钻井。综合各种有利因素，给长期从事钻井动力生产和燃气内燃机产品开发的胜动集团带来又一个发展机遇。胜动集团通过技术创新研发了全新的钻井天然气发动机及发电机组，通过大量的现场试验证明，用天然气替代柴油提供钻井动力的方案可行，其在动力性、经济性和减排等方面都有较大优势。一、天然气钻井动力产品简介1、钻井用天然气发动机主要参数TP12V190ZLDPO-3型天然气发动机是一种使用纯天然气为燃料的发动机，发动机功率最高可达900kW（1300r/min），发动机与井场设备连接口与现有的柴油发动机机保持一致，可通过耦合器或正车箱直接驱动井场设备运行。型号TP12V190ZLDPO-3（带偶合器或正车箱）CP12V190ZLO-3（柴油机）型式四冲程、水冷、增压中冷四冲程、水冷、增压中冷气缸排列V型60°夹角V型60°夹角总排量（L）71.4571.45标定转速（r/min）13001300标定功率（kW）900882标定工况下热效率（%）≧40≧38标定工况下机油消耗（g/kWh）≤0.8≤1.2最低空载稳定转速（r/min）600600最低工作稳定转速（r/min）700700冷却方式强制循环水冷强制循环水冷起动方式气马达启动气马达启动旋转方向逆时针（面向输出端）逆时针（面向输出端）输出方式飞轮输出飞轮输出外形尺寸，长×高×宽(mm)5720×1980×26785500×1560×2070净质量(kg)11500110002、技术优势针对天然气钻井动力装备，钻井用天然气发动机替代柴油机解决了以下关键技术：（1）、独创的进气技术——预混+微电喷复合供气方式突破原燃气机扭矩输出偏软的特点，能应对钻井工况频繁的、大负荷的冲击。综合预混式技术进气混合效果好、控制结构简单、可靠性高、经济性好以及电喷式进气技术响应速度快、动力性能强的特点，胜动集团对这两种进气技术进行技术融合，开发了预混+微电喷复合供气方式。当发动机工作于稳定工况时，以预混方式进气，可靠性及经济性较好；当发动机工作于负荷突加工况时，以预混+微电喷复合方式进气，弥补了传统预混进气式燃气发动机动力性和响应速度的不足。电控混合技术实现了发动机全工况的燃料混合比一致，使得燃料燃烧更加充分，提升了运行效率。电控喷射技术解决了负荷突变时的动力响应慢问题，喷射时能量补充大，可有效地实现动力曲线的支持，动力恢复时间小于6s。（2）、缩短负荷冲击时的响应恢复时间——基于大数据自主研发TEM2自动化控制系统胜动集团基于30年研发燃气燃烧控制技术积累的大数据库，研发出先进的TEM2自动化控制系统。该系统功能强大，具有突出的空燃比控制功能，可实现发动机的各项参数监测、多项控制功能以及完善的安全保护。大型ECU可兼容调速系统、电喷系统、点火系统，在实际运行工况中，能充分结合钻井的下钻、钻进、起钻等不同工况，对其不断优化完善，定速控制，能够在无需人为干预的情况下将发动机各工况自动调整至最佳运行状态。（3）、技术经济指标优良的燃料经济性：燃料消耗率1.3m3天然气=1kg柴油良好的动力性响应：动力响应时间6s，动力性能与柴油基本一致，每口井的钻井时间与柴油井相当。易用可靠性：燃烧监控系统可以保障发动机运行时不出现重大故障，可靠性高，动力特性好，可以实现与现有柴油机无缝并车运行，操作习惯与原有柴油机操作基本一致。3、合作模式1、动力服务总包模式：胜动提供全套设备并派驻人员进行全程服务。2、设备租赁+技术服务模式：胜动提供全套设备租赁，并派驻技术人员进行服务。3、合同能源管理模式：胜动与客户方进行节能评估并按合同能源管理方式进行合同，合同期满资产转移给客户。4、设备销售模式：胜动提供全套设备的销售并提供培训及后续技术服务、设备中大修等服务。根据目前国内中石油和中石化的装备采购需求计划，未来主要推进装备租赁和整体服务模式，不再采购装备类物资，现阶段主要采用第“1”、“2”两种模式与中石油和中石化的工程公司进行合作。二、服务案例钻井天然气动力机目前在胜利油田、内蒙古苏格里气田、大牛地气田、新疆轮台等地区进行了推广，目前已经装备了18个钻机队，打井超过了30口。部分钻井用气情况见下表：1、动力服务燃气钻井情况表动力服务燃气钻井情况表序号队号井号井深耗气量替代柴油t包含辅发备注140539史6-斜4534306458149.7否完井250781牛20-斜12632156979453.7否完井340706史3-15斜12134549683174.5否完井440536牛6-斜933437148855否完井540536河135-斜5434649308771.6否完井650841DPS-1154158.76133196.8102.5是完井740503苏10-43-5834576429749.5否完井850407DPH-1204050173806133.7否完井950569靖34-27H24920345226265.5是完井1040566苏11-31-3836056684351.4否钻至35961160819DPH-8639809580473.7是钻至30001250705J58P10H4243.946141447.2否钻11-30-3835604468335.9否钻至34701440503苏11-34-2235507211655.4否完井典型案例：中石化华北局大牛地区块DPH120井，两台天然气钻井动力，带辅助天然气发电机组，实际井深4037米，完井周期40天，钻井过程全部用天然气作为主辅动力，共使用天然气173806m³，替代柴油133.7吨，如果配套使用辅发机组，按照平均每小时150kw计算，共消耗气量48000m3，可替代柴油36.9吨。三、钻井动力成本分析1、燃气成本：每个地区的燃气价格不一致，如使用净化后的天然气价格较高，根据CNG/LNG需要提供减压撬或气化撬。在延安地区气价为2.8元/方（100Km内价格），在克拉玛依为2.9元/方,轮台地区为2元/方。燃气减压撬或气化撬采取购买或者租赁的方式，如采用合格的井口伴生气，则燃气成本将会大幅的下降。随着国家对鼓励使用天然气的政策来看，天然气价格会逐步下降。2、动力服务成本：采用钻井动力总包的方案，按照2元/方收取。（1）包含钻井天然气机组的全套主动力设备及辅助发电机组（2）、包含发动机及发电机动力设备的日常维护、维修及配件消耗（3）、包含发动机运行人员工资、福利等成本费用，动力设备折旧费用。3、纯柴油成本钻井动力分析按照目前的价格，柴油价格约为6400元/吨，实际井队用油多少与地质结构、钻进速度等均有关系，按照实际使用量为准。日常保运维护及机油、维护成本：按照柴油机每月消耗机油2桶，维护保养滤芯等，费用约为8000元/月。人工成本：按照每口井4人计算，每月支出5000元/人，合计为2万元。4、使用纯气体机按照现有的价格，柴油为6400元/吨，燃气价格2.8元（不同的区域气价不同）计算；燃料消耗：1m3天然气=1kg柴油。按此计算，每使用1吨柴油需要价格为：6400元，而对应的天然气价格为1.33*2.8*1000=3724元。按照燃气成本+服务费计算，按照现有的柴