淺談鉆井用柴油機的高效匹配與使用

朱亞峰

摘要：目前，石油鉆探公司通過對柴油機多種額定點功率以及多種轉速臺架試驗發現，可以減少石油開采過程中所消耗成本以及能源，進而對使用的柴油機鉆井配套設備進行設計，最終確定柴油機額定功率以及額定轉速機型。另外，結合實際使用情況確定柴油機正確的使用方法，可以為石油鉆探公司創造巨大的經濟效益。

關鍵詞：柴油機;匹配;使用

引言：

在石油行業發展過程中，使用柴油機進行鉆井已經成為較為成熟的技術。為更好的降低生產成本以及能源消耗，本文圍繞鉆井用柴油機的高效匹配與使用展開討論，在石油開采中選擇配套的鉆井柴油機以及傳動方法，可以降低燃油的消耗以及運行成本。在下文中，對當前普遍使用的鉆井配套柴油機的機型和使用方法進行分析。

1鉆機配套動力的選擇

1.1功率的選擇

目前，許多鉆井動力配置的功率都出現偏大的情況，如Z140L鉆機，配置810kW的柴油機共3臺，美國1320M鉆機機型配置功率為760kWD399型柴油機3臺。由于配置柴油機的功率需要一次性投資，并且會花費巨大的成，如果柴油機沒有在額定的狀態下進行石油開采，通常會造成較高的燃油消耗問題，使鉆井的成本不斷增加。為解決由于額定功率不同導致的成本上升問題，在鉆井動力配套設計中，將工作機械功率為110%的機型作為選擇功率，而且還應根據特殊的環境、濕度等條件綜合考慮，減少客觀因素對柴油機功率消耗的影響。

1.2轉速選擇

石油鉆探企業在以往的鉆機轉速選擇時，常會使用轉速為1500r/min的額定轉速柴油機。但是，在柴油機實際運行中發現，柴油機的工作轉速會保持在1300r/min左右，這時的轉速低于額定轉速。在對柴油機的轉速設計時，為保證設計參數符合額定標準，會將供油提前角、配氣相位以及渦輪轉速等條件進行合理化調整。如果柴油機處在低轉速工作狀態，供油提前角等會增加，柴油無法充分燃燒，致使最大爆發壓力和燃油消耗率超過正常水平。所以，在柴油機轉速選擇時，保證柴油機的運行穩定以及獲得較好的經濟性，許多公司都會選擇G12V190Z型柴油機，該柴油機額定轉速為1500r/min和1300r/min。根據試驗對比發現，選擇1300r/min機型可以獲得柴油機較好的運行可靠性和經濟性。

1.3大修機不能無限期使用

油田使用的柴油機中，有部分為多次大修柴油機機型，根據《石油天然氣工業用柴油機》規定，針對報廢的柴油機應停止使用。但是，許多企業都將大修后的柴油機大修后反復的使用，這樣的柴油機不僅無法提供有效的工作效率，無法獲得應有的經濟效益，而且還使柴油機處在危險的狀態下運行。

例如，將JCLEt新柴油機在壽命內進行大修發現，在單位時間內消耗的柴油為198000kg，機油為39600kg，按市場價格柴油3.5元/kg和機油7.2元/kg推算，對一臺柴油機進行維修消耗的油料費要多出新柴油機9.78萬元。假設石油鉆探公司年報廢的柴油機為200臺，總共會節省1.95億元人民幣。

2柴油機的科學、正確使用

2.1怠速運轉時間不要過長

在柴油機處在怠速運轉狀態時，柴油機會按照最低空載速度進行工作，許多新型機型通過怠速的方式進行磨合，或者柴油機沒有工作時也會進行怠速運轉，這對于柴油機的使用壽命是有影響的。具體表現為：一，柴油機持續的處在怠速工作狀態，由于熱負荷一直處在較低的水平，會增加活塞與缸套的間歇距離，機油會從間隙中竄出，使機油的消耗不斷增加;二，在長時間的怠速運行時，柴油機的水溫較低，會增加缸套的磨損情況;三，一直處在怠速狀態下的柴油機，噴油泵以及各缸的供油量會出現無法平衡的情況，各缸無法充分的完成作功需求，尤其是在柴油燃燒不充分的條件下，產生的廢氣中HC與CO含量會升高，嚴重的污染環境;四，柴油機處在怠速運行時，會出現嚴重的竄機油問題，造成柴油機結碳問題嚴重，致使氣閥與活塞和缸套間的間隙增大，柴油機無法正常的運轉;五，將12V190型柴油機研究對象，長期處在怠速運行時，燃油消耗量在8-109kW·h，同樣會出現較大的能耗問題。

2.2冷卻水溫的合理控制

控制好柴油機運行狀態下的冷水溫度，可以控制好柴油機的工作，同時減少燃油消耗問題以及延長使用時間。在正常的運行狀態下，柴油機12V190的水溫應控制在75℃-85℃范圍內。一旦溫度處在60℃以下，柴油機氣缸內溫度會降低，增加熱損耗的同時，還會延長火滯的時間。如果柴油機冷水溫由85℃降至60℃過程中，柴油機的油耗每小時會增加69kW，同時還會增加氣閥結碳以及磨損的情況，而且活塞的缸套會出現嚴重的振動情況，導致缸套出現不同程度的穴蝕。而柴油機水溫在40℃-60℃范圍內時，除了在缸套內出現穴蝕的情況，同時在冬季低溫的環境中會出現結冰的情況。另外，如果柴油機處在空載的運行下，每臺柴油機多消耗柴油為57800kg，而機油為300kg，直接損失的經濟效益為20萬元。因此，在冬季為柴油機增加使用防凍液，或者安裝自動加熱保溫裝置。

2.3加速加載及停車不要太快

在使用柴油機CLJJ機型時，應控制好n速加載，防止由于太快的加速過程，導致柴油機機械負荷與熱負荷變化過快，使采油機振動過大造成零件損毀的情況發生。根據12V190柴油機機型加速加載試驗可知，加速加載過快，會使柴油機出現較大的振動，而應控制好加載加速。另外，在停車時應先卸載柴油機，使柴油機處在一定時間內的怠速狀態下，并根據水溫40℃條件，才能完成停車操作。

結論：

綜上所述，為減少柴油機的能耗消耗以及控制運行成本，合理的選擇柴油機功率、轉速以及正確的操作，可以延長柴油機使用壽命的同時，還能增加經濟效益。

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