潤滑油凈化工程車在G1油田中的應用

熊小偉 鄭玉倩 李兵 崔雪琳 崔文喆

（1.中國石油長慶油田分公司第三采油廠；2.中國石油長慶油田分公司第三采氣廠；3.中國石油長慶油田分公司第八采油廠）

有桿泵采油系統主要由抽油機、抽油桿、抽油泵等設備組成。電動機帶動減速箱，再通過連桿機構帶動抽油泵連續(xù)工作，最終將地層原油抽汲至地面。由于抽油機長時間暴露在野外工作，變速箱在運行3～5年后會因箱內潤滑液黏度、潤滑性和減摩性等性質發(fā)生變化，導致其故障率高發(fā)。實踐證明，純凈且符合行業(yè)標準的潤滑油是變速箱平穩(wěn)且安全運行的重要保證。

因外界溫度變化大，且抽油機在上下沖程時負荷變化大，變速箱底部會出現油泥、鐵屑等顆粒雜質，加上水分含量變高而導致齒輪磨損加劇，降低了減速箱的使用壽命；所以，至少每3～4年就要全部更換一次減速箱齒輪潤滑油[1]。

目前G1油田油井總數達3 000余口，給減速箱換油都是人工操作，導致更換工作量大。另外，現場工作環(huán)境惡劣，操作員工數量少，導致抽油機維護與保養(yǎng)落實難度大。

隨著現場設備管理不斷細化及安全環(huán)保要求的提高，通過理順設備潤滑保養(yǎng)制度，引進潤滑油凈化工程車及專業(yè)隊伍進行現場服務，改善設備潤滑現狀，延長設備使用壽命，提高經濟效益，為G1油田的穩(wěn)健發(fā)展打下良好的設備基礎。

1 潤滑油更換方式對比

1.1 傳統人工

對于傳統換油方式，采用人工在減速箱底部放油。這種工作方式不僅更換工作量大、工作效率低，而且在放油時，底部的舊油、鐵屑和內壁上的雜質無法排凈，致使減速箱內新換的油品中雜質含量高。據相關測試，新油中如含有5%的舊油，新油的性能會下降75%。減速箱即使更換了新油，其大修與故障頻次仍未明顯減少。如遇大風、下雨等異常天氣時，人工作業(yè)根本無法進行[2]。

1.2 潤滑油凈化工程車

潤滑油凈化工程車是為滿足減速箱潤滑、抽油機維護保養(yǎng)而設計的專用工程車。工程車配備液壓泵、過濾器等設備，可有效清除變速箱內的油泥、鐵屑等雜質，還能對舊潤滑油在現場進行凈化處理再利用，能滿足油田對環(huán)保的要求。工程車施工時可按標準化程序執(zhí)行，作業(yè)時更加高效、安全[3]。

2 工程車結構及工作流程

應用潤滑油凈化工程車可實現對油品進行專罐專儲，專泵專管專輸，密閉輸送，現場化驗、按質換油和舊油現場凈化處理再利用[4]。

2.1 設備組成

潤滑油工程車由底盤、操作間、組合油罐和尾部設備艙等四部分組成。底盤采用二類載重汽車底盤，對處于陜北黃土塬地貌的井場路況適應性強，可以承受所有車載設備及潤滑油滿載情況下的載重量。操作間內裝有油品凈化機組和化驗儀器，可用于凈化后油品的油質快速檢測[5]。為提高在操作間內工作的舒適度，還針對野外作業(yè)炎熱與寒冷的環(huán)境，在操作間外加裝了5 cm厚保溫層，并配備有雙制式空調。組合油罐由舊油箱、凈化油箱、廢油箱、新油箱、清洗油箱及輸油管、配電盤和電纜等組成；其功能主要用于各種類別潤滑油品的儲存。尾部設備艙內配套換油設備機組及新油加注機組、廢（舊）油吸油機組、清洗機組等，并配有自動溫控電加熱裝置。

2.2 動力系統

在工程車方向盤上配有電控按鈕，在工程車變速箱取力口配套取力器。在取力器上安裝了電磁閥，在取力器軸上水平安裝了1臺齒輪泵。電控按鈕可以控制電磁閥開關。電磁閥進口與剎車氣包相連接，其出口與取力器進口連接；取力器軸與齒輪泵軸水平連接；齒輪泵進口與液壓油箱連接，其出口與三位四通組合控制閥連接。三位四通組合控制閥與3 臺雙向液壓電動機進出口連接。3 臺雙向液壓電動機的軸分別與3臺液壓泵的軸水平連接。

工程車在工作時，首先啟動汽車發(fā)動機。再按電控按鈕，電磁閥打開，剎車氣包的氣進入取力器，推動取力器活塞前進，使取力器軸與工程車變速箱取力軸嚙合，取力器帶動齒輪泵旋轉，齒輪泵將液壓油箱的液壓油打入液壓管路，經手動三位四通組合控制閥控制進入3 臺液壓電動機，3 臺液壓電動機帶動3臺液壓泵旋轉，還可分別控制每臺泵單獨旋轉。

2.3 主要工作流程

潤滑油工程車主要有備用油品加注、廢油凈化回收、減速箱清洗、設備注入新油四個工作過程。

備用油品加注：去現場施工前，先通過電控系統分別啟動新油油泵或清洗油油泵，將準備好的新油及清洗油直接泵入至對應油箱，完成油品加注。

廢油凈化回收：將回收油泵的入口膠管與減速箱相連，啟動電控系統，利用回收液壓泵將減速箱內的廢油經過濾、凈化后打入回收油箱內。

減速箱清洗：在廢油回收完畢后，啟動電控系統，通過清洗油泵出口管線沖洗變速箱內壁和油底，再回收廢油，再次沖洗內壁和油底，反復沖洗直至底部不再有雜質及碎屑。

設備注入新油：變速箱清洗干凈后，將加油槍插入減速箱內，啟動電控系統將新油油箱內的新油注入，完成新油加注[6]。

2.4 凈化處理工藝

凈化原理為采用物理凈化的方法，即自動控制加熱降黏、兩級加壓式過濾、膜處理技術及兩級真空塔油氣水分離技術，以清除污染油中的機械雜質、水分和各種氣體，經凈化后的潤滑油能恢復其原有的使用性能。

凈化工藝流程：減速箱內污染廢舊油經過Ⅰ級真空塔、加熱器、初濾器、Ⅱ級真空分離器、特制發(fā)散裝置以及精濾器轉化為凈化油，完成一個凈化過程。具體流程如下：凈化機組工作時，廢舊油在外界大氣壓、真空泵吸進的作用下，經入口進入Ⅰ級真空塔，然后經加熱器加熱進入初濾器，大顆粒雜質被濾除；接著進入Ⅱ級真空分離器，從而清除油中的水、空氣和氣體；蒸發(fā)的水蒸氣、氣體所形成的混合氣體通過水箱和冷卻器冷凝成液體，一同進入儲水器，剩余的氣體被真空抽出；除去粗粒雜質、水分、氣體的油液被排油泵輸入精濾器除去微粒雜質，污油被凈化，完成一個凈化過程。根據油的污染程度，多次循環(huán)，直至完全除去水分、雜質和氣體。經循環(huán)凈化達到標準的油，由輸入泵和輸出閥輸送到凈化油箱。潤滑油凈化工藝流程如圖1所示。

圖1 潤滑油凈化工藝流程

2.5 油品質量檢測

紅外光譜分析技術在油液檢測行業(yè)應用廣泛，主要用于潤滑油液老化及污染狀態(tài)的定性及定量分析，還用于潤滑油生產過程中的質量管控。在現場主要通過基于直讀紅外光譜分析的便攜手持式油液狀態(tài)分析儀，直接定量分析潤滑油液的各種關鍵狀態(tài)指標，直接測定合成油或礦物質油的老化程度以及污染程度。直接定量檢測結果包括總酸值、總堿值、氧化度、混油污染、微水、油液匹配度等。

3 現場應用

利用便攜手持式油液狀態(tài)分析儀對以前投產的抽油機減速箱內潤滑油進行逐臺檢測，快速測定潤滑油中污染物是否超標或者降解過度，是否存在乳化變質，從而決定是否需要凈化或更換潤滑油。

對于減速箱內潤滑液黏度、潤滑性和減摩性等性質發(fā)生變化的，及時凈化舊油，清洗減速箱。主要作業(yè)過程如下：穿戴好勞保用品，準備絕緣手套、活動扳手、平口起子、廢油桶、毛氈等工具物品；按抽油機“停止”按鈕，將抽油機驢頭停到接近上死點位置（曲柄下死點），拉緊剎車，戴絕緣手套側身切斷電源，掛好鎖塊；打開減速箱加油蓋板，連通廢油回收流程，啟動電控按鍵，將舊機油全部凈化回收；使用高壓油槍沖洗減速箱齒輪、內壁和箱體底部積聚的雜物（砂子、金屬顆粒等），直至箱體底部積聚的雜物清洗干凈[7]；加入凈化后的潤滑油，直至潤滑油面到達中間視油孔與上部視油孔之間時停止加油，蓋上加油口蓋板，上緊螺絲；取鎖塊，松剎車，戴絕緣手套側身合閘送電，利用慣性啟動抽油機。再收拾工具，清理施工過程中所產生的垃圾，待油井生產正常后離開。

4 凈化效果對比

在需要凈化3 個減速箱內抽取120 L 潤滑油油樣進行了分析。從3個樣品實測數據可以看出：水分含量均超過5 000 mg/kg，說明抽油機減速箱中存在較大的磨損風險，由現場情況可知，減速箱磨損較嚴重；總酸值均超過4 mgKOH/g，說明油品已發(fā)生嚴重氧化；氧化度均超過7 Abs/cm，說明油品出現了顏色變暗、黏度增加、酸性增大的現象。

對3 個舊潤滑油樣進行凈化處理50 min 后，再進行現場分析化驗。凈化后潤滑油樣中水分、機械雜質、氧化值、酸堿值等指標達到使用標準要求，可回注繼續(xù)使用。具體結果見表1。

5 經濟效益分析

以更換抽油機減速箱潤滑油為例，現場需凈化工程車1 輛，作業(yè)人員2 名（含司機），每天可為4 臺10型抽油機減速箱更換或凈化潤滑油。每人每月工資3 000 元，每月22 個工作日，共2 人，平均每日工資約272.73 元；設備折舊期5年，采用平均年限法，設備折舊每天544元；更換濾芯等耗材及日常維護每天600 元，燃油消耗每天150 元；人員、車輛保險費每天40 元；總費用支出為每天1 606.73元；平均每井次401.68元。

如直接更換減速箱齒輪油，每井次需100 kg，加上單次換油作業(yè)費，共計2 000 元。按每年為600 臺抽油機進行現場服務計算，可節(jié)約費用約100 萬元。若加上因提高換油效率減少的油井停機時間而增加的原油產量，則效益更為可觀。

6 結論

潤滑油凈化工程車實際上是一個移動的潤滑站，油品加注、廢油凈化回收、減速箱清洗、注入新油全部通過管線進行。根據現場應用情況來看，它還能把已污染的潤滑油凈化，恢復了其使用性能，再增加潤滑油品2～3年的使用壽命。按質注油保證了注入油品的質量，節(jié)約了潤滑油使用量，降低設備故障率。

1）全部管線化密閉操作。全部過程在管線中密閉進行，保證了新油的質量不被污染，又保證換舊油不污染周圍環(huán)境。即使在風沙大、黃土飛揚的野外環(huán)境，也能正常開展工作[8]。

2）按質換油。利用隨車攜帶的油品質量快速化驗儀能及時檢測油品質量，做到按質量換油。改變了靠肉眼判斷或定期換油的傳統，既節(jié)約了潤滑油，又降低了設備故障發(fā)生率[9]。

3）節(jié)約潤滑油。車載潤滑油凈化過濾系統，可在現場對油品進行凈化后再利用，可節(jié)省60%以上的潤滑油。

表1 潤滑油凈化前后指標對比

4）徹底清除雜質。如采用人工傳統換油難以徹底清除變速箱底部或內壁殘留雜質，而采用工程車可有效地對變速箱進行清洗和沖洗，充分清除變速箱內的殘油和雜質。

5）操作方便，節(jié)省人力。潤滑油凈化工程車可停放在井場上，采用快速接頭將工程車的油管與變速箱連接，無需人員提倒，而回收舊油、清洗、加注新油等過程都是通過工程車內的高壓油泵來執(zhí)行。各個過程僅需按下啟動按鈕即可，操作可靠方便。

6）縮短停機時間。僅需2人每天可為4臺抽油機減速箱更換或凈化潤滑油，大大提高了作業(yè)效率和減少停機時間。

7）適應性強。即使在冬季、刮風、下雨等異常天氣也能全天候進行換油。

8）預計每年可節(jié)約生產成本100萬元左右。