石油钻井设备的节能降耗措施研究

0 前言

随着我国能源结构的调整与双碳战略的深入实施，石油天然气行业在保障国家能源安全的同时，也面临着绿色低碳发展的紧迫要求，石油钻井作为油气勘探开发的重要环节，其设备运行环节普遍存在能耗高和效率低的现象。特别是在超深层和复杂地层钻井日益增多的背景下，钻井设备功率需求不断增加，导致燃料和电力等能源消耗持续上升，既加重了企业的生产成本，也带来了较大的环境压力[1]。针对该问题，本次研究将对石油钻井设备节能降耗的措施进行深入研究及分析，为推动能源清洁高效利用和企业可持续发展奠定基础。

1 石油钻井设备的能耗问题原因分析

（1）节能降耗意识缺位

管理层与操作人员的节能意识不足是导致钻井设备能耗偏高的重要原因之一，在多数油气田的钻井施工实践中，生产效率与作业进度常常被放在首位，而节能降耗被视为次要目标。这种片面追求速度和产量的观念，使得企业缺乏系统性的节能管理机制。设备在非作业阶段往往处于空转状态，动力系统长时间运行却没有发挥有效作用，造成能源的无谓浪费[2]。部分企业在设备采购和调度环节中，对能效指标关注不足，在采购环节中更重视设备的价格与产能，而忽视其能效水平与长期使用成本。在运维环节中，缺乏定期能效检测与评估机制，设备效率下降得不到及时纠正。在调度环节中，缺少科学的能源利用规划，导致功率配置与实际工况不匹配。这些管理与意识层面的不足，直接造成了能耗居高不下的局面。

（2）钻井技术的间接作用

钻井技术自身的发展与应用也对能耗水平产生间接影响，随着油气资源勘探的不断深入，钻井作业逐渐向超深层及复杂地层延伸，对钻井工艺提出了更高要求。在这种背景下，采用高强度钻压以及高压冲洗液已成为常态，而这些措施无形中提高了钻机动力系统的负荷，导致能耗显著增加。钻井过程中存在一定的技术制约，井眼轨迹设计与施工参数选择不合理，可能导致井壁失稳或钻头磨损加剧，从而增加机械钻速下降和重复作业的可能性，延长施工周期，间接放大了能源消耗[3]。在井下动力钻具与地面设备匹配不佳的情况下，可能出现功率浪费和能量传递效率低下等问题，使得钻井效率降低而能耗增加。因此，钻井技术不仅直接影响施工效率，也通过作业条件和设备匹配性间接作用于能源消耗水平。

（3）钻井设备负载端的波动工况

钻井设备负载端的波动性是能耗问题的直接诱因之一，钻井过程本身具有复杂性和不确定性，不同地层条件和作业方式都会导致负载端出现频繁波动。在钻进过程中遇到硬层或断层时，钻具所需的扭矩和功率会急剧上升，造成设备动力系统短时间内大幅提升输出功率，能耗随之增加。而在穿越软层或井眼清洁度不足的情况下，动力系统可能出现频繁启停和功率波动，导致能量利用率下降。钻井液循环系统以及井口设备启停过程也会对负载端造成不稳定影响，特别是在井下复杂工况下，设备功率需求经常性超出额定水平，导致动力系统长时间处于高耗能状态。由于缺乏实时监测与智能调节手段，设备无法根据负载变化动态调整运行参数，从而加剧了能耗的不合理性。

2 石油钻井设备的节能降耗措施研究（1）转变观念增强意识

节能降耗必须从观念转变和意识提升入手，长期以来，石油钻井企业普遍将生产进度和作业效率置于首位，而忽视了能源利用效率与节能管理。这种单一的效率导向导致设备在非作业阶段仍保持高负荷运行，甚至出现长时间空转的现象，从而造成了大量能源浪费。针对此问题，应当在全行业范围内强化节能意识的宣传和教育，企业管理层需要将节能降耗纳入发展战略，建立明确的能效管理目标，将其与产量和安全同等对待。在生产一线，应通过定期培训与考核，提高操作人员对能耗管理的认知，使其在日常操作中形成自觉的节能习惯。企业还应建立科学的能效考核与激励机制，通过设立能效指标与责任追溯制度，使各级管理人员和操作人员明确自身在节能降耗中的责任。

（2）积极采用新技术和新设备

在意识转变的基础上，技术和设备的更新是实现节能降耗的核心环节，传统钻井设备在能效设计上普遍存在不足，而新型技术与设备能够通过多种方式显著提高能源利用效率。首先，应推动动力系统的技术改造与升级。采用高效柴油机及燃气轮机替代传统低效动力装置，可以显著降低能量损耗。同时，引入变频调速技术，使电机能够根据负载情况自动调整运行功率，避免因负载波动造成的过度消耗。对于钻机循环系统，可以通过优化泵送装置和改进液力系统效率来减少流体输送过程中的能量损失。应加快智能化与信息化技术的应用，通过实时监测设备运行状态和能耗水平，结合大数据分析与智能控制系统，实现设备功率与工况的动态匹配。基于人工智能的参数优化技术，可以根据井下情况自动调整钻压和泵排量，从而降低无效能耗并提升机械钻速。分布式监测和远程控制平台的建设，还能实现多井场和多设备的集中调度与统一管理，避免资源浪费。

（3）利用新型清洁能源

除了管理和技术手段外，能源结构的调整是节能降耗的长远之策，传统石油钻井设备以柴油和电力为主要能源，其中柴油消耗带来大量碳排放，电力在部分地区仍以煤电为主，同样存在间接排放问题。因此，引入新型清洁能源是推动钻井设备绿色升级的重要路径。因此，可以积极利用天然气作为替代燃料，天然气燃烧效率高和污染物排放少，使用天然气发电机组替代柴油机，不仅可以降低油耗成本，还能减少氮氧化物和颗粒物等有害排放。对于靠近天然气管网的钻井场地，可通过管道供气直接满足动力需求，实现能源清洁化。同时，应探索可再生能源与钻井作业的结合，太阳能和风能可用于井场辅助供能，如为监控系统和生活区供电，降低对化石燃料的依赖。在偏远地区，可建设分布式光伏系统与储能装置，作为主电网的补充电源，提高能源供应的灵活性与可持续性。

3 结论

综上所述，石油钻井设备能耗问题的产生，既源于节能意识的缺位，也与钻井技术间接作用及负载端波动工况密切相关，这些因素共同导致设备运行效率偏低和能源浪费严重。因此，需要转变观念，强化管理与全员节能意识，建立健全能效考核与激励机制，积极采用新技术和新设备，依托高效动力系统与信息化手段提高能效水平，优化能源结构，逐步引入天然气和风能等清洁能源，减少化石燃料依赖。通过技术与能源的协同提升，实现石油钻井设备能耗的系统性改善，推动企业降本增效与绿色发展目标的实现。

参考文献

[1]张富坤,曹培.石油钻井设备的节能降耗的有效措施研究[J].石化技术,2025,32(08):374-376.

[2]邢宝海.石油钻井设备的节能降耗措施与建议[J].化工管理,2019,(36):155.

[3]孟庆飞.石油钻井过程中的节能降耗措施[J].石化技术,2016,23(06):295.