浅谈海洋石油固定平台模块钻机的电力负荷计算

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工 业 技 术
目前,模块钻机在我国海洋石油中应用日益广泛,它可完成丛式钻井、完井、修井,造价较移动钻井平台低廉,且有搬迁的功能,可以从一个固定平台搬到另外一个固定平台上作业。

海洋石油固定平台模块钻机是安装在海上固定平台上,安装石油钻机的功能进行模块化的集成系统,它具有搬迁的功能,可以从一个固定平台搬到另外一个固定平台上。

模块钻机一般包括钻井设备模块、钻井支持模块、动力模块、生活模块、散装材料模块等,如果按照其工作型式划分,则可分为独立系统模块钻机和联合系统模块钻机。

在独立系统模块钻机中,淡水、海水、动力供应、广播通讯、火气控制、危险排放、生活支持系统均由模块钻机集成;而在联合系统模块钻机中,这些系统则由固定平台的平台组块提供。

以下就模块钻机的电力
负荷计算方式及其差别做一些说明。

1 计算方法
1.1电气负荷分析的目的
(1)确定在正常运行模块钻机的最大用电负荷。

(2)为发电机组、变压器、配电盘、电缆等设备的选型提供必须的技术参数支持1.2海洋石油固定平台模块钻机的负荷组成
在我国的模块钻机中,用电设备的电压一般为600(690)V和480(400)V两类,所以电力负荷计算主要为这两类设备。

600(690)V主要供给钻井绞车(以下简称绞车)、钻井泵、顶部驱动装置(以下简称顶驱)、转盘运转,而在配置了顶驱的钻机中,转盘使用频率较低,且与绞车或钻井泵共用驱动单元;480(400)V则供给其它辅助设备运转。

在联合系统模块钻机中,辅助设备负
荷通常有:压缩空气系统设备、钻井液固控设备、风机及空调设备、锅炉、钻井泵及绞车辅助设备、BO P控制系统设备、火灾气体探测系统、内部通讯系统、照明设备、固井、录井及测井单元等设备的用电负荷。

而独立系统模块钻机的辅助设备负荷除上述设备外,还包括海水提升设备、海水淡化设备、生活楼设备的用电负荷。

1.3国内相关规范中的计算公式
一般钻完井作业功率负荷组合至少应包括正常钻井、高压大排量钻井和倒滑眼三种工况,分别计算所需功率。

平台钻机动力系统的电力负荷最小应取三种工况下所需功率中的最大值。

P =P 钻井泵×U 钻井泵+P 顶驱×U 顶驱+P 绞车×U 绞车+P 辅助设备×U 辅助设备 (1)
式中:
P 正常钻井为钻机正常钻井工况下总功率,单位为千瓦(kW);
P 高排为钻机高压大排量钻井工况下总功率,单位为千瓦(kW);
P 倒滑眼为钻机倒滑眼工况下总功率,单位为千瓦(kW);
P 钻井泵为钻机配置的钻井泵总额定功率,单位为千瓦(kW);
P 顶驱为顶驱额定功率,单位为千瓦(kW);
P 辅助设备为除绞车、
顶驱、钻井泵以外,钻机所有用电设备的额定功率之和;单位为千瓦(kW);
U 钻井泵为钻井泵使用系数;
U 顶驱为顶部驱动装置使用系数;U 绞车为钻井绞车使用系数;U 辅助设备为辅助设备使用系数。

按标准要求,模块的负荷计算时各系数取值见表1。

1.4实际设计中工况系统的取值
在实际的一些模块钻机的负荷计算中,公式基本沿用上述的公式,而对其中所取用到的工况及其系数取值则稍有变化,见表2。

2 实例分析
根据前文所述,笔者选取一套名义井深7000m的联合系统模块钻机简要的电力负荷计算为例。

浅谈海洋石油固定平台模块钻机的电力负荷计算①
吴新胜 蔡卫明
(中海油田服务股份有限公司 河北三河 065201)
摘 要:为了确定海洋石油固定平台模块钻机在钻井过程的所需的最大用电负荷,从标准规范要求和实际工况的角度出发分别进行计算与说明,结果表明,两者得出是数值差距较小,可以为模块钻机的发电机组、变压器、配电盘、电缆等设备的选型提供必要的技术参数支持。

关键词:模块钻机 用电负荷 工况中图分类号:TE 5文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)01(b)-0070-02
表2 各工况下设备使用系数取值
表1 各工况下设备使用系数取值
①作者简介:吴新胜(1976-),工程师,1997年毕业与承德石油高等专科学校,现从事海上油田装备项目管理工作。

表3 各工况下有功功率 单位:K W
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表6 各工况下视在功率 单位:K V A
2.1基本参数取值
在钻井设计中,根据地层性质、井眼尺寸的不同对钻井泵、顶驱等的能力要求有些差异,但在一般名义井深7000m的联合系统模块钻机配备的钻井设备性能均能满足钻井要求,其标配的额定功率如下。

(1)钻井泵:1180KW/台,功率因素取值
0.7,数量为2台,P 钻井泵=1180×2=2360KW。

(2)顶驱:600K W /台,功率因素取值0.8,数量为1台,P 钻井泵=600×1=600KW。

(3)绞车:1470KW /台,功率因素取值0.8,数量为1台,P 绞车=1470×1=1470KW。

(4)辅助设备:为变量工况,需要详细计算,在此取值为1457KW,即P 辅助设备=1457KW。

且各设备的功率因数不尽相同,在此取值为0.85。

(5)在计算时因设备及线损等原因,应考虑约5%的电网损失,即实际电力负荷较计算值多5%。

2.2有功功率和视在功率的计算
(1)按标准要求计算时,模块的负荷计算得出的数值见表3。

(2)实际计算中,模块的负荷计算得出的数值见表4。

(3)按标准要求计算时,模块钻机所需的视在功率负荷见表5。

(4)实际计算时,模块钻机所需的视在功率负荷见表6。

2.3计算结果分析
在表5中电力负荷一栏中选取最大值4508.3KVA,在表6中电力负荷一栏中选取最大值4331KVA,差值为(4508.3-4331)/4508.3=0.039,即误差为3.9%,在可接受范围内。

3 结语
(1)两种计算方法误差较小,均可采用。

(2)在实际计算中应考虑模块钻机系统的电网损失。

(3)模块钻机的辅助设备的功率取值应经过计算得出。

参考文献
[1]车永刚,郑光洪,蔡卫明,等.Q /H S
9002.1-2009.海洋石油模块钻机 第1部分:设备配置和技术要求.
[2]郭华,何保生.Q/HS 2037.6-2009 海
洋石油平台钻机[J].第6部分:动力系统.
表4 各工况下有功功率 单位:K W
表5 各工况下视在功率 单位:K V A
置喷嘴3个,单个喷头的流量为4.1m 3/h。

③喷水除鳞方式确定。

采用周期性间断式喷水除鳞可以节约新水,避免沉淀池回水过多造成浪费。

因此本次设计在2#泵单独设计回水管,回水管安装卸荷阀,在RE2处安装喷射阀,实现钢坯经过时除鳞,只要检测到有热刚除鳞阀就打开,对钢坯进行除鳞。

钢坯除鳞过程如下:当钢坯到RE2时,热金属检测仪检测到有热刚通过,水泵卸荷阀关闭,RE2除鳞阀打开除鳞,
设计除鳞工艺流程图如图1。

(2)高压除磷改造方案。

在现在的高压泵房新上一台同型号的高压泵,在FE1后增加一道高压除磷,是泵站的3台高压泵形成2用1备的模式。

1)水的工艺流程。

(图2)
2)工作步骤如下。

浊环水进入自动反冲过滤器过滤,经
电动球阀进入水箱(水箱过滤器),经管道泵(前置泵)将水加压至0.02MPa,再经过精过滤器过滤送至高压泵增压至20MPa。

3)除鳞运行状态。

当H M D 热金属检测仪检测到红钢时,信号通过PL C所控制的除鳞阀关闭,高压泵排出的高压水送入喷嘴喷射除鳞。

4)不除鳞时运行状态。

当H MD 热金属检测仪无信号时,除鳞阀打开,大部分高压泵打出来的水经过除鳞阀回到水箱,实现卸压。

待下一次除鳞开始,除鳞阀关闭,周而复始的进行高压水除鳞工作。

改造后带钢轧机及除鳞点分布图:RE0 R0 RE1 R1 R2 RE2 R3 R4FE1 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 ○
○ ○
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3 预期效果
中压除鳞改造完成后,RE2的除鳞压力
为2MPa改善了后道工序的除鳞效果,提高了带钢表面质量。

RE2增加除鳞点后,在很小的侧压量情况下,仍然能保证除鳞效果,对于工艺的稳定顺行将发挥重要作用。

减少卷曲粉尘,改善环境,有利于职工的身心健康。

高压水除鳞增加备用管道后,高压除鳞设备形成一用一备,杜绝了高压水系统的停机率。

效益分析:
产品质量提高增加的效益:
除鳞系统优化完成后,可大大改善带钢材的表面质量,满足用户生产高附加值产品的需求,减少质量异议损失,提高产品档次与市场竞争力。

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