新能源修井设备创新：

---网电与电动修井机全面超越传统燃油机型

在“双碳”目标驱动下，石油装备行业正经历从燃油动力向清洁能源的深刻转型。以网电修井机、电动修井机为代表的新能源设备，凭借其经济性、环保性、智能化等综合优势，正在重构修井作业的技术标准与产业生态。本文将从动力系统、作业效率、环境效益、运维成本四大维度，系统对比新能源修井机与传统燃油修井机的性能差异。

一、石油行业推广新能源石油装备是时代的需要

石油行业推广新能源石油装备是时代的需要，这一趋势由全球能源转型、碳中和目标、技术突破及产业升级共同驱动，是保障能源安全、推动绿色低碳发展的必然选择。

1、中央顶层设计明确方向

1）国家立法推广新能源设备：2024年《中华人民共和国能源法》提出“推进非化石能源安全可靠有序替代化石能源”，明确将新能源列为油气企业战略接替领域。中央财政通过专项补贴（如油气田光伏发电项目每千瓦时0.1元电价补贴）、税收优惠等工具降低企业投资风险，推动新能源项目规模化落地。

2）地方实践差异化支持：

① 西部地区：新疆、青海等地通过“风光氢储”一体化项目，推动新能源与化工、冶金等产业融合。例如，青海油田格尔木燃机电站重启及配套新能源项目，2025年发电量突破6.4亿千瓦时，相当于节约标准煤7.8万吨，减少二氧化碳排放33.8万吨。

② 东部地区：山东、浙江等地利用油气管道网络布局氢能输送，推动交通领域能源替代。例如，中石化在济南建设氢能加注站，服务氢燃料电池公交车，构建“制—储—运—加”一体化链条。

③ 特殊区域：四川、重庆等地通过提取油气田采出水中的锂、铀等元素，延伸产业链。例如，中原油田从东濮老区采出水中获得纯度99.4%的工业级碳酸锂，为新能源电池产业提供原料。

④ 东北地区 大庆油田已经出台全面推广使用网电、电储能、全电驱、油电双驱修井设备政策，自2024年10月份以来大庆修井市场已经开始淘汰纯油修井机，禁止新的纯油修井机井入市场。

2、目前市场上新能源修井机主要分类

1）网电修井机：以电网供电为核心，通过高压电缆直接连接油田电网，实现零排放作业。例如，石化机械研发的网电修井机在胜利油田应用中，单井次能耗较传统柴油机降低50%，年减少碳排放约1560吨二氧化碳当量。其优势在于成本低、稳定性强，但依赖电网覆盖。

生产厂家代表：中石化四机厂、中石化二机厂、东方先科。

2）网电储能修井机：集成电池储能系统（如锂电池），可在无电网区域通过储能单元供电，或作为电网供电的补充。2022年10份祥龙石油推出了全国第一部网电储能的XJ650DB电池储能修井机，在新疆油田修井作业中其生产时效、成本控制、环境保护等方面甲方的高度认可 ，同时解决偏远井场供电难题，现在甲方正在做全面推广工作。

生产厂家代表：中石化二机厂、东方先科、祥龙石油。

3）纯电驱修井机：完全摒弃燃油发动机，采用永磁电机直驱技术，通过变频控制实现无级变速。祥龙石油推出的全电驱修井机650修井机，在吉林油田的油井大修作业应用中实现“静音作业”，噪音较传统机型降低30分贝，且操作维护费用下降80%。

生产厂家代表：中石化二机厂、东方先科、祥龙石油。

4）油、电双驱修井机：结合燃油发动机与电机，形成“双动力”模式。在有电区域优先使用网电，无电时切换至柴油机，兼顾灵活性与经济性。例如，某型号油电双驱修井机在沙漠油田应用中，全生命周期节省成本超过200万元。

生产厂家代表：中石化四机厂、中石化二机厂、东方先科、祥龙石油。

二、新能源修井机动力系统：从机械传动到电驱直控的革命性突破

传统燃油修井机依赖柴油发动机驱动，其动力传输需经过离合器、变速箱、传动轴等多级机械结构，导致能量损耗率高达35%-40%。

新能源修井机采用“交流变频电机+减速箱”直驱模式，彻底消除中间传动环节。以网电修井机为例，其180kW永磁同步电机通过变频器直接驱动绞车，能量转换效率达92%，较传统机型提升1.5倍。在塔里木油田的实测数据显示，同等作业强度下，电动修井机耗电量仅180kWh/井次，而柴油机型油耗达120L/井次，按当前电价与油价计算，单井次能源成本降低62%。

新能源修井机（网电/电动）在作业效率上全面超越传统燃油修井机，施工现场具体体现在动力响应、作业连续性、智能化控制及环境适应性四大维度，其技术优势直接转化为单井作业时间缩短、故障率降低、年作业时长增加等量化效益。

1、动力响应效率：电机直驱 vs 机械传动损耗

1）传统燃油修井机：依赖柴油发动机通过离合器、变速箱、传动轴等多级机械结构传递动力，能量损耗率高达35%-40%。例如，C-80型通井机额定功率220kW，但实际作业中仅140kW能传递至绞车，动力传输效率低导致起升速度波动大，管柱起升稳定性差。

2）新能源修井机：采用“交流变频电机+减速箱”直驱模式，彻底消除中间传动环节。以中石化二机厂、四机厂、东方先科网电修井机为例，180kW永磁同步电机通过变频器直接驱动绞车，能量转换效率达92%，动力响应速度较传统机型提升1.5倍。在起下钻作业中，电动修井机可实现0-1500转/分钟无级变速，管柱起升速度稳定性提升至±5%，单井作业时间缩短20%-30%。

2、作业连续性：待机模式 vs 怠速能耗

1）传统燃油修井机：为维持作业连续性，需保持发动机怠速运转（约占额定功率的20%-30%），导致无效能耗高。以单井修井周期15天计算，柴油修井机怠速能耗累计达数百升柴油，且发动机长时间低负荷运行易引发积碳、机油劣化等问题，增加故障风险。

2）新能源修井机：在暂停作业时可切换至待机模式，能耗降至额定功率的5%以下。例如，电动修井机在管柱对接、工具更换等间歇期，通过变频器自动降低电机功率，单井周期内可减少近800千瓦时的无效能耗。此外，网电修井机采用“边充边用”技术，在供电稳定区域可实现24小时连续作业，年作业时长较传统机型增加15%以上。

3、智能化控制：精准作业 vs 人工操作误差

1）传统燃油修井机：操作依赖机械杠杆与油门控制，司钻需同时协调离合器、刹车、变速箱三个维度，对操作经验要求极高。新手操作时，管柱起升速度波动达±30%，易因操作不当导致设备过载或管柱损坏，单井故障率较熟练工高40%。

2）新能源修井机：通过集成化电控操作台与智能化功能实现精准作业：

变频调速技术：电机转速实时匹配负载需求，避免“大马拉小车”的空载能耗。例如，在起升作业中，系统根据管柱重量自动调节扭矩输出，作业稳定性提升60%。

3）自动对位功能：通过传感器识别管柱位置，操控电机对位误差≤5mm，减少人工反复调整时间。

4）负载保护系统：当负载超过额定值10%时，系统0.2秒内切断动力输出，防止设备损坏。中原油田作业现场应用数据显示，该功能使设备故障率下降73%。

5）远程监控与故障诊断：通过物联网模块实时传输设备数据，维修人员可提前预判故障，现场维修时间缩短50%以上。

三、作业效率：新能源修井机可智能化控制重构作业流程

传统燃油修井机的操作依赖机械杠杆与油门控制，司钻需同时协调离合器、刹车、变速箱三个维度，对操作经验要求极高。某油田统计显示，新手操作传统修井机时，管柱起升速度波动达±30%，导致作业效率损失达25%。

新能源修井机通过集成化电控系统在施工中实现精准作业：

1、变频调速技术：电动修井机可实现0-1500转/分钟无级变速，在起下钻作业中，系统根据负载自动调节扭矩输出，管柱起升速度稳定性提升至±5%。

2、智能负载保护：当井下工具遇卡时，系统在0.2秒内切断动力输出，避免设备过载损坏。中原油田应用案例显示，该功能使设备故障率下降73%。

3、自动化作业模块：网电储能修井机配备旋转司钻房、自动液压钳等装置，实现井口无人化操作。在长庆油田的测试中，单班次作业人员由5人减至2人，人均劳动强度降低65%。

4、量化效益对比：单井作业效率提升效果显著，具体表现如下：

1）时间效率：在中原油田实测数据显示，电动修井机单井修井时间从传统机型的48小时缩短至36小时，作业效率提升25%。

2）故障率：中原工程公司井下特种作业处跟踪数据显示，电动修井机年均维修费用较传统机型降低68%，故障停机时间减少75%。

3） 能耗成本：以年均运行2000小时计算，电动修井机每年可节省能源成本14-24万元（按电价0.6元/度、油价8元/升计算）。

四、环境效益：新能源修井机是从污染排放到零碳作业的跨越

1、传统燃油修井机存在三大环境痛点：

1）尾气排放：单台设备每小时排放CO₂ 48kg、NOx 0.6kg，在居民区作业常引发投诉。

2）噪音污染：柴油机运行时噪音达95-110分贝，超过工业场所噪音限值10-25分贝。

3）油液泄漏：机械传动部件每年泄漏润滑油约200L，对土壤造成持久污染。

2、新能源修井机实现环境效益质的飞跃：

1）零排放作业：电动系统无燃烧过程，彻底消除尾气排放。以60吨网电储能修井机为例，年作业量按300井次计算，相当于减少CO₂排放1440吨。

2）超低噪音运行：通过电机电磁降噪、传动链优化、隔音罩三重技术，作业噪音控制在65-75分贝之间。在大庆油田夜间作业测试中，井场边界噪音值符合居民区夜间标准（≤55分贝）。

3）无油液污染：采用封闭式齿轮箱与干式刹车系统，消除油液泄漏风险。胜利油田的应用实践表明，新能源设备使土壤污染修复成本降低90%。

3、环境适应性：全域覆盖 vs 极端工况限制

1）传统燃油修井机存在不足：在低温、沙漠等极端环境面临启动困难、动力输出不稳定等问题。例如，在-15℃以下环境，柴油机需预热30-60分钟才能启动，且燃油雾化不良导致动力下降20%-30%。

2）新能源修井机通过技术改进实现全域适配：超低温启动：电动机在-30℃以下仍可正常启动，无需预热，开机后5分钟即进入作业状态，特别适合东北、新疆等寒冷油田冬季作业。

3）沙漠双动力模式：祥龙石油的XJ650DB型设备配备“永磁电机+底盘燃油机”双动力系统，在无电网的沙漠井场可切换燃油模式，保障24小时连续作业。

4）防爆型设计：针对海上平台等易燃易爆环境，开发本质安全型电动修井机，通过ATEX认证，满足Ⅲ类防爆要求。

四、运维成本：全生命周期经济性优势

1、传统燃油修井机的维护存在三大痛点：

1）发动机维护：每500小时需更换机油、滤芯，单次成本8000-12000元。

2）传动系统维修：链条、齿轮等部件年更换费用达3-5万元。

3）尾气处理：柴油颗粒捕集器（DPF）每2000小时需再生处理，费用约2万元。

2、新能源修井机构建低成本运维体系：

1）电机系统维护：每1000小时仅需检查轴承润滑，单次成本2000-3000元。中原特种车辆公司的跟踪数据显示，电动修井机年均维修费用较传统机型降低68%。

2）模块化设计：采用标准化功能模块，故障部件可快速更换。如中石化二机厂、四机厂系列网电修井机的变频器模块，更换时间由传统机型的8小时缩短至0.5小时。

3）预测性维护：通过物联网传感器实时监测电机温度、电流等参数，提前30天预警潜在故障。塔里木油田的应用表明，该技术使设备停机时间减少75%。

五、应用场景拓展：从常规井场到极端环境的突破

传统燃油修井机在低温、沙漠等极端环境面临启动困难、散热失效等问题。而新能源设备通过技术创新实现全域适配：

1、超低温启动：电动修井机采用预热系统与低温润滑油，在-30℃环境下5分钟内可正常作业，解决东北油田冬季作业难题。

2、沙漠双动力模式：祥龙石油XJ650DB型设备配备“永磁电机+底盘燃油机”双动力系统，在无电网的沙漠井场可切换燃油模式，保障24小时连续作业。

3、防爆型设计：针对海上平台等易燃易爆环境，开发本质安全型电动修井机，通过ATEX认证，满足Ⅲ类防爆要求。

六、结论：新能源修井机的产业变革价值

推广新能源修井机的核心目的在于通过技术创新实现修井作业的绿色化、智能化与高效化转型，具体可从环保效益、经济效益、技术革新、行业引领四个维度展开分析：

1、新能源修井机以电力或储能装置为动力源，实现零排放、低噪音，实现了环境保护的高

标准要求，达到了“绿水青山就是金山银山”的环境保护原则精神。新能源修井机的推广应用彻底转变为“保护环境就是保护生产力，改善环境就是发展生产力”的新理念。

1）中原油田实测数据显示，纯电动修井机噪音降低20分贝以上，夜间可连续作业；

2）年减少碳排放约1560吨二氧化碳当量（20台设备规模），相当于种植8.6万棵树；

3）燃料费用节约率达70%-80%，单台设备年省燃料费超20万元。

2、新能源修井机通过技术优化直接降低运营成本，增加了施工企业的利润空间

1）节约施工企业能源成本：电力驱动较柴油机节能50%-80%，中原油田使用20台新能源修井设备年省标准煤970吨。

2）降底了施工企业维护成本：电动系统结构简单，保养费用下降80%，故障率降低60%。

3）提高了施工企业作业效率：全电驱设计实现无级调速，修井周期缩短20%，油井停产时间减少。祥龙石油推出的XJ650DB储能电动修井机可实现“边充边用”功能，支持24小时连续作业，特别适应偏远井场需求。

3、中国的新能源修井机设备装备技术处在国际石油装备技术前沿，推动国际修井机装备升级换代，新能源修井机的推广具有战略意义：

1）提升国际竞争力：国产装备技术达国际领先，出口30余个国家，打破国外垄断；中国国产新能源修井机已经成为行业的领导者。

2）新能源修井机的企业标准制定：相关新能源企业正在制定、形成《新能源修井机检测规范》等企业标准，引领行业规范化、标准化。

3）修井作业产业转型需要：修井作业企业助力油气田绿色发展，符合国家能源安全与碳中和政策导向。

通过系统对比可见，网电修井机、电动修井机、混电修井机在动力效率、作业精度、环境友好性、运维成本等核心指标上全面超越传统燃油机型。据中国石油和石油化工设备工业协会统计，2024年新能源修井机市场占有率已达43%，预计到2026年将突破70%。这场由新能源驱动的技术革命，不仅推动着石油装备行业向绿色、智能方向转型，更为全球能源结构的低碳化转型提供了关键装备支撑。

                                 二零二五年十月十日