中速機油DCB4030H在海洋鉆井平臺上的應用研究

馮濤,劉軍,趙偉成,馬浩騰,姜斯崎,韓旭,付代良

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

0 引言

海洋鉆井油田設施，由于運行環境的特殊性及油田開采成本因素，對設備的可靠性要求極高，為避免設備故障造成油田停產，鉆井油田管理單位通常對設備保養、維護、備件、潤滑油等因素要求極其嚴格。海洋采油環境由于濕度大，鹽分高，季節性臺風、雷電等惡劣天氣，對平臺的安全管理提出了更高要求[1]。

位于渤海區的中國海洋石油天津分公司秦皇島32-6作業公司(以下簡稱QHD 32-6)，最早成立于1999年，是由中海石油與美國雪佛龍公司合作開發運行，已經累計安全運行長達20年。目前該作業公司由于油田長時間運行，成本也逐年增加，特別是經歷油價低迷，其成本壓力日益巨大。該公司目前正在著力進行國產化工作，因此潤滑油的國產化也是平臺目前的重點工作之一[2]。

中國石油上海潤滑油分公司所生產的中速機油產品DCB4030H油品，經過長達6000 h的試驗，已于2017年4月成功獲得MAN公司產品認證[3-4]。該油品經過在MAN 32/44CR機型上長達6500 h的運行，證明其能夠有效保護發動機各磨損部件，油品具備優異的清凈分散性能及抗氧化性能[4]。

為切合QHD32-6公司鉆井平臺潤滑油國產化需求，中國石油上海潤滑油分公司結合平臺實際情況，將中速機油DCB4030H成功應用于鉆井平臺，并經過將近4000 h的運行及折機檢測，證明油品完全可以滿足鉆井平臺原油發電機MAN 16V 32/40的用油需求。

1 DCB4030H油品介紹

近年來，由于船舶發動機技術的發展，對船用四沖程發動機所使用的中速機油也提出了更高的要求[5]。正是基于此，中國石油大連潤滑油研究開發中心對船用四沖程發動機油進行了產品升級，并研制出新一代的烷基水楊酸鹽體系中速機油產品系列。該產品能夠有效分散瀝青質，并可應用于現代高單缸功率、高爆發壓力、高爆發溫度發動機使用。

其中DCB4030H的技術指標見表1。

表1 DCB4030H技術指標及與原用油指標對比

從表1中可以看出，DCB4030H油品滿足Q/SY RH2014-2018標準中對TBN30的指標要求。同時對比原用油發現，兩者理化指標相當，同樣為SAE 40油品，油品堿值同樣是30 mgKOH/g。

2 現場情況

作為中國石油大連潤滑油研究開發中心新開發的船用油產品，DCB4030H目前已經成功應用于現代大功率四沖程船用柴油機。目前該油品在國內外大船東的油輪、集裝箱船、散貨船、疏浚船等工程作業船上廣泛應用。

雖然DCB4030H在船舶及海工領域應用較多，但在中國海油天津分公司海洋鉆井平臺卻少有應用。此次進行應用試驗的QHD32-6作業公司，隸屬于中國海洋石油天津分公司，由一艘16萬t FPSO(渤海世紀號)及其余8個分平臺組成。本次試驗的地點為渤海世紀號，試驗機型為MAN B&W 16V32/40，具體參數見表2。

表2 渤海世紀號發動機參數

表2(續)

該FPSO上發動機的燃料為從海底抽上來的原油，經簡單處理后供給發動機使用。對該平臺原油進行了持續的監測，相關結果見圖1～圖4。

圖1 硫含量及灰分結果

圖2 水分含量結果

圖3 總酸值結果

圖4 元素分析結果

從圖1中可以看出，該原油硫含量較為穩定，基本位于0.2%～0.3%之間；同時燃料灰分較低，可保證燃料充分燃燒。同時圖2及圖3表明，燃料油水分含量較為穩定，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，平臺上使用的燃料油品質較好，硫含量穩定，酸值及水分處于較低水平。同時金屬元素含量低，燃料總體符合GB 17411-2015中RMA、RMB類型[6]。

該發動機為渤海世紀號上原油發電機，開機時間較長。在試驗初期對發動機進行大修，之后更換昆侖DCB4030H油品，試驗約4000 h后，進行拆機檢測。該發動機配備濕式油底殼，大約裝油6 m3，自初次裝油后，至試驗結束，不換油，依消耗情況補充添加新油。并在特定時間進行取樣分析，每次取分油機后油樣2瓶(每瓶500 mL)，分別檢測100 ℃運動黏度、水分、閃點、堿值。同時進行光譜分析，測定常規磨損元素Fe、Cu、Cr、Pb。

3 結果與討論

3.1 發動機拆機檢測

由于在進試驗之前，已經對發動機進行了吊缸檢測，并同時對A3、B3缸進行了更換缸套、活塞環及對應上下軸瓦，因此在經過長達4065 h運行后，同樣對發動機A3、B3缸進行了拆機檢測，并對缸套部位進行了測量，見表3。

表3 缸套磨損結果

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

圖5 A3缸缸套表面情況

同時對活塞環進行了測量，相關結果見表4。

表4 活塞環磨損情況

從表4數據可以看出，活塞環在整個運行期間磨損量較少。其中A3缸活塞環只有1環稍有磨損，而B3缸則只有1環最大磨損率稍高，B3缸其余環基本無磨損。

另外，從活塞環槽及活塞冷卻腔，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異，而從連桿上下瓦結果來看，油品整體抗磨損性能較好，見圖6。

圖6 發動機拆解其他部位

3.2 油品檢測結果

在更換潤滑油后，分別采取了不同時間間隔的油品，并對其進行了分析檢測，其中運動黏度、閃點、水分、堿值的相關結果見圖7～圖10，磨損元素分析結果見圖11。

圖7 黏度檢測結果

圖8 堿值檢測結果

圖9 閃點檢測結果

圖10 水分檢測結果

圖11 磨損元素分析

從圖7運動黏度檢測結果可以看出，經過長時間運行，運動黏度稍有上升，但均處于正常合理范圍內。從圖8堿值測定結果可以看出，油品堿值在初期有所下降，之后便一直穩定在26 mgKOH/g左右，油品堿值保持性較好。

從圖10水分檢測結果可以看出，在約1000 h時，可能出現油品進水，導致水分升高，但之后水分便持續在0.1%以下，處于正常合理范圍。

同時對油品的磨損元素進行了分析，在整個測定周期內，Fe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 結論

中國石油上海分公司所生產的DCB4030H，經過將近4000 h的運行，在鉆井平臺原油發電機 MAN B&W 16V 32/40上表現良好，通過對潤滑油的定期檢測結果顯示，油品具備較好的堿值保持性，水分及黏度控制較好。同時對發動機缸套及活塞環部位的吊缸檢測表面，油品抗磨損性能優異，清凈分散性良好，油品完全可以替代平臺原用國外品牌，經過測算，換用昆侖品牌后，與原用進口油品牌相比，平臺潤滑油采購成本、物流成本、庫存成本均大幅降低。