Q_SY 09580-2023 石油钻井设备节能技术措施 效果测试与计算方法.docx

O/SY中瓯油翔崛艮辎瞬Q/SY095802023代替Q/SY095802019石油钻井设备节能技术措施效果测试与计算方法Testandcalculationmethodofenergyconservationeffectforoildrillingequipmenttechnicalmeasures2023-10-19发布2023-12-01实施中国石油天然气集团有限公司发布目次前言II1范围12规范性引用文件13术语和定义14节能技术措施分类25一般要求26测试要求27计算方法38测试与计算说明7附录A（资料性）气代油皮电代油折算系数（参考值）8附录B（资料性）技术措施节能率计算的参考方法9参考文献"10-J1.jU刖三本文件按照GB/T1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件代替Q/SY09580-2019石油钻井设备节能技术措施效果测试与计算方法，与Q/SY095802019相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：a）更改了“规范性引用文件”（见第2章，2019年版的第2章）；b）增加了“节能技术措施”“燃料消耗率”术语和定义（见第3章），删除了“节能量”“技术措施节能量”“技术措施节能率”“能源节约类技术措施”“能源替代类技术措施”“燃油消耗率”“天然气发动机热耗率”“替代效率”“单位钻井进尺生产能耗”的术语和定义（见第3章，2019年版的第3章）;c）增加了“节能技术措施分类”章（见第4章）d）更改了“基本原则”的一些要求（见第5章，2019年版的第4章）；e）更改了“测试要求”的一些规定，并将“测试准备”内容经修改后并入“测试要求”（见第6章，2019年版的第5章）；f）删除了“测试项目及测试方法”（见2019年版的第1章）g）删除了“计算说明”一章（见2019年版的第9章）；h）增加了“测试与计算说明一章（见第8章）；i）删除了技术措施节能量和节能率推荐计算方法（见2019年版的附录A）;j）增加了“气代油及电代油折算系数参考值”（见附录A）;k）增加了“技术措施节能率计算的参考方法”（见附录B）。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国石油天然气集团有限公司标准化委员会能源和水资源节约利用专业标准化技术委员会提出并归口。本文件起草单位：中国石油集团川庆钻探工程有限公司、中国石油集团油田技术服务有限公司、中国石油集团西部钻探工程有限公司、中国石油集团长城钻探工程有限公司、中国石油集团渤海钻探工程有限公司、中国石油集团海洋工程有限公司、大庆油田有限责任公司。本文件主要起草人：周小靖、下增年、贺吉安、王敦威、田成、杨历、张晋、湛峰、张健、曾鑫、吴彤、魏忠华、陶永才、龙啸、李辉、段艺、金雪梅、程玲。本文件审查专家：李武斌、吕正林、李德鸿、余绩庆、刘博、倪昌、孙保春、谯国军、李克强、陈雪。本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：2013年首次发布为Q/SY15802013;一一2019年将文件编号更改为Q/SY09580-2019,内容没有修订；本次为第一次修订。石油钻井设备节能技术措施效果测试与计算方法1范围本文件规定了石油钻井设备的节能技术措施分类，节能技术措施效果测试与计算的一般要求、测试要求、计算方法、测试与计算说明的要求。本文件适用于石油钻井设备及附属设施的节能测试与计算。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件：不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T10322012三相异步电动机试验方法GB/T3216回转动力泵水力性能验收试验1级、2级和3级GB/T3853容积式压缩机验收试验GB/T6422用能设备能量测试导则GB/T7680液力变矩器性能试验方法GB/T13462电力变压器经济运行GB/T16665空气压缩机组及供气系统节能监测GB/T16666泵类液体输送系统节能监测GB19153容积式空气压缩机能效限定值及能效等级GB/T23507.3石油钻机用电气设备规范第3部分：电动钻机用柴油发电机组SY/T5030石油天然气钻采设备柴油机SY/T5268油气田电网线损率测试和计算方法SY/T5641石油天然气工业天然气发动机SY/T6422石油企业用节能产品节能效果测定SY/T6728石油天然气工业柴油+天然气双燃料发动机SY/T6767石油企业余热资源量测试与计算规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1节能技术措施energyconservationtechnicalmeasures为提高能源利用效率、降低能源消耗或改进能源使用，采取的技术方法或行动。来源：GB/T132342018,3.3,有修改3.2燃料消耗率specificfuelconsumption发动机每单位功率和单位时间内所消耗的燃料量。来源：GB/T214042008,3.4.1.14节能技术措施分类4.1 能源节约类技术措施能源节约类技术措施指在不改变使用能源种类的情况下，以降低能源消耗，提高运行效率为主要目的的节能技术措施。主要包括以下几类：a）提高设备效率类：通过更新改造设备/系统，或使用添加剂、净化装置等提高设备或系统能源利用效率，从而降低使用过程中能源消耗的技术措施。如提高电动机、发动机、发电机、泵/泵机组、压缩机、变压器等设备系统效率。b）减少损耗类：通过某类技术手段减少能量损失，达到节能目的的技术措施。如安装谐波抑制和无功补偿装置，通过提高功率因素，降低线路损耗。c）间接辅助类：在使用过程中，自身不消耗能源或少耗能源，但能减少或合理控制能源消耗，且关闭该技术措施对正常生产无影响的技术措施。如余热/余能回收装置、各类能源监测及优化控制装置或系统等。4.2 能源替代类技术措施能源替代类技术措施指在完成相同功能的条件下，用新能源或另一种能源替代原本使用的能源，以实现降低等效能源消耗的鼓术措施。如太阳能、风能、氢能等新能源利用及钻机电代油、气代油等能源替代。5一般要求5.1节能技术措施节能效果的测试与计算应符合GB/T6422的规定。应在可比的使用条件下，对所采用节能技术措施前后的能耗值或效率进行测定，用节能率表示其节课。5.2 节能技术措施节能效果的测试，宜在标准测试装置上进行；对于无法在标准测试装置上进行测试的节能技术措施，可选择在钻井作业现场进行测试，但应在可比的条件下进行，并满足6.4测试要求。5.3 测试应符合设备技术说明书要求；参照国家、行业有关标准和本文件规定的内容进行节能效果的测试和计算。5.4 对不同的节能技术措施可采敢不同的方法计算节能效果，但对相同节能技术措施的计算方法应统一。5.5 与钻井进尺直接相关的节能技术措施（不包括现场试油测试、清洁生产等流程中的节能技术措施），应考虑该技术措施在不同工况下的节能效果。6测试要求6.1 测试准备6.1.1 若在钻井现场进行测试，应根据设备运行状况、地质条件、钻井工艺、仪表配备等情况，明确测试的钻井工况、测点布置、人员配备、仪器准备等工作。6.1.2 检瓷测试仪器，测试仪器应满足6.2的要求。6.1.3 应按照测试方案中测点布置的要求配置和安装测试仪器。6.1.4 测试前应熟悉测试操作程序和设备、系统运行情况。6.2 测试仪器要求6.2.1 测试仪器应经过具有相应资质的计量部门检定，并在检定的有效期内。6.2.2 测试仪器的量程选取应与现场工况相匹配。6.2.3 测试仪器的准确度等级应符合相关测试标准的要求。6.3 钻井现场测试要求6.3.1 现场与钻井进尺直接相关的设备/系统，宜考虑正常钻进和起下钻等典型工况。6.3.2 3.2所选取的试验井(技术措施实施后)和对比井(技术措施实施前)应在同一区块，其地质条件、设计深度、井身结构设计、钻机型号及其配套设备性能等应基本相同。6.3.3 采取了多种节能技术措施的钻井队应进行单项节能技术措施测试。6.3.4 负荷稳定的设备/系统，选定正常运行工况进行测试；变负荷运行的设备/系统，选定具有代表性的典型工况进行测试。6.3.5 3.5同一工况下，各被测参数应同时读数，每次测试时间宜不少于Ih,一般每种被测量参数应读取3组及以上的测量值，测试结果取其算术平均值。6.4 测试过程数据要求测试过程中相关参数应优先采用实测值。当无法获得实测值时，能源相关折标准煤系数可采用国家或当地公布的最新的数据；设备相关参数可参考技术资料，但应结合工况和统计数据进行适当修正；在钻井现场进行测试时，可取现场仪器仪表或录井数据，但应保证其准确度等级满足要求。7计算方法7.1 节能率计算】。一(1)式中：e某项技术措施节能率，用百分数表示；E节能技术措施实施后的能耗量，单位为吨标准煤(tee);E-节能技术措施实施前的能耗量，该能耗量是根据节能技术措施实施前能源消耗状况及实施后的条件推算得到，技术措施项目边界内不采用该节能技术措施时的能源消耗量，单位为吨标准煤(tee)o7.1.2当能源消耗与产量(工作量)成正比例关系时，可按公式计算。£11一'卜100%式中：a节能技术措施实施后的单位产量(工作量)能耗量，单位为吨标准煤(tee);e节能技术措施实施前的单位产量(工作量)能耗量，单位为吨标准煤(tee)o7.1.3通过测量损失能量计算节能率时，可按公式(3)计算。式中：S节能技术措施实施后的损失能量，单位为吨标准煤(tee);7.1.4以效率提高值表达的技术措施节能率按公式计算:式中:地一节能技术措施实施前的效率，用百分数标。7.1.5对于变负荷运行的设备/系统，宜利用加权平均综合效率计算节能率，加权平均综合效率按公式(5)计算。式中：ne设备/系统加权平均效率，用百分数表示;ne在负载/下的平均效率，用百分数表示，t在负载i下的运行时间；n负载的变化次数。7.2相关参数计算7.2.1钻井生产能源消耗量计算钻井生产能源消耗量计算按公式(6)计算。(6)式中：E钻井生产能源消耗量，综合能耗单位为吨标准煤(tee);n消耗能源的品种数；e钻井生产中消耗的第i种能源实物量，单位为吨(t)或其他能源实物量单位;P一一第i种能源的折标系数。7.2.2能源替代类技术措施柴油消耗量计算7.2.2.1对于气代油钻机，所消耗的天然气折算为柴油时，按公式(7)计算。Q=Wfit式中：Q钻井时间内柴油消耗量，单位为千克(kg);Qs钻井时间内燃料气消耗量，单位为立方米(Ji?);H天然气低位发热量，单位为千焦每立方米(kjm3);S一柴油发动机燃油消耗率按公式(计算，或查阅柴油发动机技术资料,单位为克每千瓦时g(kW-h);令r(18)式中：厂T代油折算系数，单位为千克每立方米2);在获徼和g比较困难时，系数丫的取值可参考附录A。7.22.2对于电代油钻机，所消耗的电力折算为柴油时，按公式计算。O=OaBkSXIA(9)式中：Q钻井时间内电力消耗量，单位为千瓦时(kW-h);一效率系数，与设备效率及传动效率有关；修正系数，根据柴油机实际油耗的差别进行修正。令a=-kgo×IO-3,得到公式(10):Q=。(10)式中：a电代油折算系数，单位为千克每千瓦时kg(kW-h);在获得s、B和k比较困难时，系数的取值可参考附录A。7.2.3发动机运行效率计算发动机运行效率按公式(11)计算：=378xT"(IDa%式中：Ng发动机运行效率，用百分数表示；M发动机输出扭矩，单位为牛顿米(Nm);发动机转速，单位为转每分(rmin),Q3单位时间内柴油或天然气消耗量，单位为千克每小时或立方米每小时(kgh或11Wh);I9柴油或天然气低位发热量，单位为千焦每千克或干焦每立方米（kjkg或kJ/"）。7. 2.4发电机组运行效率计算发电机组运行效率按公式（12）计算：3600/（12：式中：Ya_发电机组运行效率，用百分数表示；7. 2.5传动效率计算传动效率按公式（13）计算：（13）A小马式中：7.2.6燃料消耗率计算7.2.6.1柴油发动机燃油消耗率按公式（14）计算:726.2柴油发电槌且燃油消耗率按公式（15）计算:7.263对于天然气发动机，燃料消耗率又称气耗率，是指天然气发动机每单位功率和单位时间内所g=9.549X×10*.Mln式中：S天然气发动机气耗率，单位为立方米每千瓦时DnV&V）;Q单位时间内天然气消耗量，单位为立方米每小时（Jtf。7.2.7发动机热耗率计算7.2.7.1天然气发动机的热耗率按公式（17）或公式（18）计算:QHkgl-9549×:(17)Myn或B=ggH3(18)7.2.7.2双燃料发动机的热耗率按公式(19)计算:Qd+Q/-=9”9x±-;*E(19)式中:7.2.8变压器效率计算变压器效率按公式(20)计算：卜=Pfz55(20)式中：h-变压器效率，用百分数表示；Kfl无功经济当量，单位为千瓦每千乏(kWkvar)o变压器有功功率损耗、无功功率损耗的计算应符合SYT5268的规定。8测试与计算说明8.3 对于间接辅助类节能技术措施，可直接在标准测试装置或钻井现场测试各典型工况下技术措施实施前后的能耗量，禾佣公式计算节能率；若技术措施本身消耗能源，应加上该部分能耗。8.4 对于在钻井现场测试，与钻井进尺直接相关的技术措施，可利用公式计算节能率；通过建量数据计算对比井节能技术措施实施前的能耗量。8.5 对于能源替代类技术措施，优先考虑用试验井与对比井的实际统计数据确定两种能源之前的折算系数，再换算成标准煤量计算节能率。对于气代油、电代油技术措施，在难以找到合适对比井的情况下，可分别利用公式(7)、公式(9)进行能源折算系数的测试与计算。8.6 对于变负荷运行的设备/系统，应通过加权平均综合效率公式来计算节能率。8.7 不同的技术措施的节能率计算方法可参考附录B。附录A（规范性）气代油及电代油折算系数（参考值）气代油及电代油折算系数（参考值）见表A.1。Ml气代油及电代油折算系数（参考值）系数名称气代油折算系数电代油折算系数参考值区间0.54kgmj'1.08kgm30.20kg(kWh)'0.33kg(kWh)注：节能技术措施实施前设备机组效率越高，折算系数取值越小。在相关参数获取较困难时，气代油折算系数参考取值0.776kgm'电代油折算系数参考取值0.25kg（kWh）o附录B（资料性）技术措施节能率计算的参考方法表B.1给出了技术措施节能率的计算的参考方法。表Rl节能率计算方法技术措施类型技术措施基本公式测试要求计算方法提高设备效率类电动机提效(4)应符合GB/T1032的规定效率按GB/T10322012第11章计算柴油（天然气发动机提效(4)应符合SY/T5030（柴油发动机）、SY/T5641（天然气发动机）、SY/T6728（双燃料发动机）的规定效率按公式（11）计算发电机组提效(4)应符合GB/T23507.3的规定效率按公式（12）计算泵/泵机组提效(4)应符合GB/T16666、GB/T3216的规定乘/泵机组效率按GB/T16666计算液力变矩常提效(4)应符合GB/T7680的规定效率按公式（13）计算能源节约类变压器提效(4)应符合SY/T5268、SY/T6422的规定效率按公式（20）计算空气压缩机组提效(2)应符合GB/T16665、GB19153、GB/T3853的规定输入比功率（单位产量能耗量）按GB/T166652017公式（8）计算减少损耗类钻机专用谐波抑制和无功补偿装置(3)应符合SY/T5268、SY/T6422的规定损失能量为线路损耗电量，线路损耗电量计算应符合SY/T5268的规定间接辅助类柴油机烟气余热利用装置(1)应符合SY/T6767的规定以技术措施实施前后耗能量计算能源替代类钻机电代油(1)选用统计数据确定折算系数，试验井与对比井选择符合6.3.2的要求换算成标准煤量计算节能率利用公式（9）计算折葬系数，测试应符合相应设备测试要求参考文献1 GB/T25892020综合能耗计算通则2 GB/T132342018用能单位节能量计算方法3 GB/T21404-2022内燃机发动机功率的确定和测量方法一般要求4 GB/T5 GB/T6GBT287502012节能量测量和验证技术通则320452015j节能量测量和验证实施指南7 SY/T