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生變化，導致其故障率高發。實踐證明，純凈且符合行業標準的潤滑油是變速箱平穩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，現場工作環境惡劣，操作員工數量少，導致抽油機維護與保養落實難度大。

隨著現場設備管理不斷細化及安全環保要求的提高，通過理順設備潤滑保養制度，引進潤滑油凈化工程車及專業隊伍進行現場服務，改善設備潤滑現狀，延長設備使用壽命，提高經濟效益，為G1油田的穩健發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，能滿足油田對環保的要求。工程車施工時可按標準化程序執行，作業時更加高效、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，還針對野外作業炎熱與寒冷的環境，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，直至完全除去水分、雜質和氣體。經循環凈化達到標準的油，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應用廣泛，主要用于潤滑油液老化及污染狀態的定性及定量分析，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分析儀，直接定量分析潤滑油液的各種關鍵狀態指標，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生變化的，及時凈化舊油，清洗減速箱。主要作業過程如下：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境。即使在風沙大、黃土飛揚的野外環境，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，既節約了潤滑油，又降低了設備故障發生率[9]。

3）節約潤滑油。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）預計每年可節約生產成本100萬元左右。