中速機(jī)油DCB4030H在海洋鉆井平臺(tái)上的應(yīng)用研究

馮濤,劉軍,趙偉成,馬浩騰,姜斯崎,韓旭,付代良

(1.中國(guó)石油上海潤(rùn)滑油分公司，上海 200122;2.中國(guó)海油天津分公司，天津 300450；3.中國(guó)石油大連潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心，遼寧 大連 116032)

0 引言

海洋鉆井油田設(shè)施，由于運(yùn)行環(huán)境的特殊性及油田開采成本因素，對(duì)設(shè)備的可靠性要求極高，為避免設(shè)備故障造成油田停產(chǎn)，鉆井油田管理單位通常對(duì)設(shè)備保養(yǎng)、維護(hù)、備件、潤(rùn)滑油等因素要求極其嚴(yán)格。海洋采油環(huán)境由于濕度大，鹽分高，季節(jié)性臺(tái)風(fēng)、雷電等惡劣天氣，對(duì)平臺(tái)的安全管理提出了更高要求[1]。

位于渤海區(qū)的中國(guó)海洋石油天津分公司秦皇島32-6作業(yè)公司(以下簡(jiǎn)稱QHD 32-6)，最早成立于1999年，是由中海石油與美國(guó)雪佛龍公司合作開發(fā)運(yùn)行，已經(jīng)累計(jì)安全運(yùn)行長(zhǎng)達(dá)20年。目前該作業(yè)公司由于油田長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，成本也逐年增加，特別是經(jīng)歷油價(jià)低迷，其成本壓力日益巨大。該公司目前正在著力進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化工作，因此潤(rùn)滑油的國(guó)產(chǎn)化也是平臺(tái)目前的重點(diǎn)工作之一[2]。

中國(guó)石油上海潤(rùn)滑油分公司所生產(chǎn)的中速機(jī)油產(chǎn)品DCB4030H油品，經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)6000 h的試驗(yàn)，已于2017年4月成功獲得MAN公司產(chǎn)品認(rèn)證[3-4]。該油品經(jīng)過在MAN 32/44CR機(jī)型上長(zhǎng)達(dá)6500 h的運(yùn)行，證明其能夠有效保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)各磨損部件，油品具備優(yōu)異的清凈分散性能及抗氧化性能[4]。

為切合QHD32-6公司鉆井平臺(tái)潤(rùn)滑油國(guó)產(chǎn)化需求，中國(guó)石油上海潤(rùn)滑油分公司結(jié)合平臺(tái)實(shí)際情況，將中速機(jī)油DCB4030H成功應(yīng)用于鉆井平臺(tái)，并經(jīng)過將近4000 h的運(yùn)行及折機(jī)檢測(cè)，證明油品完全可以滿足鉆井平臺(tái)原油發(fā)電機(jī)MAN 16V 32/40的用油需求。

1 DCB4030H油品介紹

近年來，由于船舶發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)船用四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的中速機(jī)油也提出了更高的要求[5]。正是基于此，中國(guó)石油大連潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心對(duì)船用四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)油進(jìn)行了產(chǎn)品升級(jí)，并研制出新一代的烷基水楊酸鹽體系中速機(jī)油產(chǎn)品系列。該產(chǎn)品能夠有效分散瀝青質(zhì)，并可應(yīng)用于現(xiàn)代高單缸功率、高爆發(fā)壓力、高爆發(fā)溫度發(fā)動(dòng)機(jī)使用。

其中DCB4030H的技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 DCB4030H技術(shù)指標(biāo)及與原用油指標(biāo)對(duì)比

從表1中可以看出，DCB4030H油品滿足Q/SY RH2014-2018標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)TBN30的指標(biāo)要求。同時(shí)對(duì)比原用油發(fā)現(xiàn)，兩者理化指標(biāo)相當(dāng)，同樣為SAE 40油品，油品堿值同樣是30 mgKOH/g。

2 現(xiàn)場(chǎng)情況

作為中國(guó)石油大連潤(rùn)滑油研究開發(fā)中心新開發(fā)的船用油產(chǎn)品，DCB4030H目前已經(jīng)成功應(yīng)用于現(xiàn)代大功率四沖程船用柴油機(jī)。目前該油品在國(guó)內(nèi)外大船東的油輪、集裝箱船、散貨船、疏浚船等工程作業(yè)船上廣泛應(yīng)用。

雖然DCB4030H在船舶及海工領(lǐng)域應(yīng)用較多，但在中國(guó)海油天津分公司海洋鉆井平臺(tái)卻少有應(yīng)用。此次進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)的QHD32-6作業(yè)公司，隸屬于中國(guó)海洋石油天津分公司，由一艘16萬t FPSO(渤海世紀(jì)號(hào))及其余8個(gè)分平臺(tái)組成。本次試驗(yàn)的地點(diǎn)為渤海世紀(jì)號(hào)，試驗(yàn)機(jī)型為MAN B&W 16V32/40，具體參數(shù)見表2。

表2 渤海世紀(jì)號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)

表2(續(xù))

該FPSO上發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料為從海底抽上來的原油，經(jīng)簡(jiǎn)單處理后供給發(fā)動(dòng)機(jī)使用。對(duì)該平臺(tái)原油進(jìn)行了持續(xù)的監(jiān)測(cè)，相關(guān)結(jié)果見圖1～圖4。

圖1 硫含量及灰分結(jié)果

圖2 水分含量結(jié)果

圖3 總酸值結(jié)果

圖4 元素分析結(jié)果

從圖1中可以看出，該原油硫含量較為穩(wěn)定，基本位于0.2%～0.3%之間；同時(shí)燃料灰分較低，可保證燃料充分燃燒。同時(shí)圖2及圖3表明，燃料油水分含量較為穩(wěn)定，總酸值位于1.5～2.0 mgKOH/g之間。圖4的元素分析表明，在燃料油中金屬元素含量水平較低，基本均小于20 mg/kg。

總體上講，平臺(tái)上使用的燃料油品質(zhì)較好，硫含量穩(wěn)定，酸值及水分處于較低水平。同時(shí)金屬元素含量低，燃料總體符合GB 17411-2015中RMA、RMB類型[6]。

該發(fā)動(dòng)機(jī)為渤海世紀(jì)號(hào)上原油發(fā)電機(jī)，開機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)。在試驗(yàn)初期對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行大修，之后更換昆侖DCB4030H油品，試驗(yàn)約4000 h后，進(jìn)行拆機(jī)檢測(cè)。該發(fā)動(dòng)機(jī)配備濕式油底殼，大約裝油6 m3，自初次裝油后，至試驗(yàn)結(jié)束，不換油，依消耗情況補(bǔ)充添加新油。并在特定時(shí)間進(jìn)行取樣分析，每次取分油機(jī)后油樣2瓶(每瓶500 mL)，分別檢測(cè)100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度、水分、閃點(diǎn)、堿值。同時(shí)進(jìn)行光譜分析，測(cè)定常規(guī)磨損元素Fe、Cu、Cr、Pb。

3 結(jié)果與討論

3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)拆機(jī)檢測(cè)

由于在進(jìn)試驗(yàn)之前，已經(jīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了吊缸檢測(cè)，并同時(shí)對(duì)A3、B3缸進(jìn)行了更換缸套、活塞環(huán)及對(duì)應(yīng)上下軸瓦，因此在經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)4065 h運(yùn)行后，同樣對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)A3、B3缸進(jìn)行了拆機(jī)檢測(cè)，并對(duì)缸套部位進(jìn)行了測(cè)量，見表3。

表3 缸套磨損結(jié)果

從表3中可以看出，A3及B3缸的最大磨損值均遠(yuǎn)低于極限值，且磨損率也遠(yuǎn)未達(dá)到磨損率極限值。油品抗磨損性能良好。同時(shí)缸套表面的觀測(cè)表明，缸套表面網(wǎng)紋清晰可見，表面未見異常磨損及擦傷，見圖5。

圖5 A3缸缸套表面情況

同時(shí)對(duì)活塞環(huán)進(jìn)行了測(cè)量，相關(guān)結(jié)果見表4。

表4 活塞環(huán)磨損情況

從表4數(shù)據(jù)可以看出，活塞環(huán)在整個(gè)運(yùn)行期間磨損量較少。其中A3缸活塞環(huán)只有1環(huán)稍有磨損，而B3缸則只有1環(huán)最大磨損率稍高，B3缸其余環(huán)基本無磨損。

另外，從活塞環(huán)槽及活塞冷卻腔，并未觀察到油泥及其他沉積物，證明油品整體清凈分散性非常優(yōu)異，而從連桿上下瓦結(jié)果來看，油品整體抗磨損性能較好，見圖6。

圖6 發(fā)動(dòng)機(jī)拆解其他部位

3.2 油品檢測(cè)結(jié)果

在更換潤(rùn)滑油后，分別采取了不同時(shí)間間隔的油品，并對(duì)其進(jìn)行了分析檢測(cè)，其中運(yùn)動(dòng)黏度、閃點(diǎn)、水分、堿值的相關(guān)結(jié)果見圖7～圖10，磨損元素分析結(jié)果見圖11。

圖7 黏度檢測(cè)結(jié)果

圖8 堿值檢測(cè)結(jié)果

圖9 閃點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果

圖10 水分檢測(cè)結(jié)果

圖11 磨損元素分析

從圖7運(yùn)動(dòng)黏度檢測(cè)結(jié)果可以看出，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，運(yùn)動(dòng)黏度稍有上升，但均處于正常合理范圍內(nèi)。從圖8堿值測(cè)定結(jié)果可以看出，油品堿值在初期有所下降，之后便一直穩(wěn)定在26 mgKOH/g左右，油品堿值保持性較好。

從圖10水分檢測(cè)結(jié)果可以看出，在約1000 h時(shí)，可能出現(xiàn)油品進(jìn)水，導(dǎo)致水分升高，但之后水分便持續(xù)在0.1%以下，處于正常合理范圍。

同時(shí)對(duì)油品的磨損元素進(jìn)行了分析，在整個(gè)測(cè)定周期內(nèi)，F(xiàn)e元素含量均小于15 mg/kg，其余磨損元素Cu、Pb、Cr磨損量均低于5 mg/kg，證明油品磨損控制較好。

4 結(jié)論

中國(guó)石油上海分公司所生產(chǎn)的DCB4030H，經(jīng)過將近4000 h的運(yùn)行，在鉆井平臺(tái)原油發(fā)電機(jī) MAN B&W 16V 32/40上表現(xiàn)良好，通過對(duì)潤(rùn)滑油的定期檢測(cè)結(jié)果顯示，油品具備較好的堿值保持性，水分及黏度控制較好。同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸套及活塞環(huán)部位的吊缸檢測(cè)表面，油品抗磨損性能優(yōu)異，清凈分散性良好，油品完全可以替代平臺(tái)原用國(guó)外品牌，經(jīng)過測(cè)算，換用昆侖品牌后，與原用進(jìn)口油品牌相比，平臺(tái)潤(rùn)滑油采購(gòu)成本、物流成本、庫(kù)存成本均大幅降低。