壓裂設備潤滑管理及應用

徐向林

（大慶油田有限責任公司井下作業分公司，黑龍江大慶 163000）

對于壓裂設備而言，其施工環境相對比較復雜，而且工作條件十分艱苦，因此對相關設備和作業人員也提出了較高要求。為了能夠有效維持壓裂設備的正常運行，需要相關工作人員做好潤滑管理工作。具體來說，通過強化壓裂設備的潤滑管理，可以使設備具有良好的潤滑性能，從而使故障的發生概率得到有效降低。與此同時，潤滑管理工作的有效開展，還可以使壓裂設備能耗得到減少，因此需要將該項工作納入設備的維護和保養中，并作為一項重點工作內容，有效進行落實，從而充分維持壓裂設備的穩定運行，促進我國油氣勘探開發工作的順利開展。

1 壓裂設備和潤滑油

1.1 壓裂設備潤滑需求

在壓裂設備的實際運行過程當中，其摩擦、負荷以及運行速度等相關參數對設備的潤滑需求具有決定性影響。通常來說，壓裂設備表現出負荷高、運行速度快等特點，利用傳動箱來進行傳動，其支撐點主要為傳動軸，并采取集中循環潤滑的運行方式。在對此類壓裂設備開始潤滑管理工作時，需要做好設備的抗氧化性、抗污性以及防銹性的管理，并要利用潤滑油脂來進一步保障壓裂設備的正常運行。在對壓裂設備的潤滑需求進行滿足時，需要防止油路出現阻塞情況，而且在設備運行過程中還需要定期檢查設備潤滑油，結合壓裂設備的潤滑需求，采取有效的潤滑措施。在具體開展潤滑管理工作時，需要嚴格按照五定原則，分別為定點、定量、定質、定時以及定人，從而使壓裂設備的潤滑質量得到有效提高[1]。

1.2 常用潤滑油品及其性能要求

1.2.1 發動機機油

潤滑油可以有效發揮清潔、密封以及潤滑等功能，使設備的使用壽命得到延長，并使生產能耗得到降低。在實際應用發動機機油時，需要確保具有適宜的氧化穩定性、黏度、耐腐蝕性以及熱穩定性等相關性能要求。

1.2.2 齒輪油

對于齒輪油，其主要在設備齒輪裝置的潤滑工作當中進行使用，可以使齒輪裝置的磨損減少，降低由于磨損而造成的能量損耗，減少運行過程當中的系統散熱，防止某些部件出現銹蝕問題，使系統噪聲得到有效降低。針對齒輪油進行分析，其具有許多種類，其中應用最為廣泛的一類為車用齒輪油，主要在變速裝置和軸承等部位的潤滑工作中使用，可以起到相應的減噪、防銹以及潤滑效果。在實際應用過程當中，其性能要求主要為較好的熱氧化穩定性、耐磨性，同時還需要具有理想的黏附性和耐腐蝕性，確保黏度適宜[2]。

1.2.3 液力傳動油

針對液力傳動進行分析，其主要利用離心泵運轉來使液體發生旋轉，再通過高速液體使渦輪機能夠有效轉動，從而完成能量的傳遞過程。在這一過程當中，液力傳動油是十分重要的潤滑介質，不僅能夠有效傳遞運動和壓力，而且還能夠操作各換擋部件，使系統熱量向冷卻媒介有效傳送潤滑齒輪裝置，對運動器件進行清潔，起到良好的密封效果。

1.2.4 液壓油

在液壓系統的實際運行過程當中，液壓油具有重要作用，可以有效傳輸和控制能量，同時還能夠起到相應的防銹和潤滑效果。對液壓油的性能要求主要包括運動穩定性和抗氧化性，同時還應具有較強的抗乳化能力和適宜的運動黏度[3]。

1.3 壓裂設備潤滑油的選擇

1.3.1 內燃機油的選擇

現如今，在壓裂設備潤滑油的實際選用過程當中，所存在的問題主要表現為選油質量較低和黏度偏大，這會導致發動機機油和燃料的消耗有所增加，并使其功率降低，增大了發動機的磨損。所以，需要對合適黏度以及質量等級的潤滑油進行選擇，具體需要參考以下原則。

（1）應結合內燃機油以及壓裂設備特點，以轉速、負荷等作為具體的選擇依據。對于負荷高而轉速低的設備，通常應選擇具有較大黏度的潤滑油，而對于轉速高負荷輕的設備，則通常應使用較小黏度等級的潤滑油。

（2）應結合內燃機實際工作時的苛刻程度來作為具體的選擇依據。例如，對于柴油機活塞一環區的溫度通常在230～250℃，其強化系數也超過5，因此渦輪增壓的柴油機應選用CF級以上的油。

（3）選擇依據應包括機油容量和功率比值，其中機油容量大，可以降低對油品的質量要求，而當機油容量小時則對油品質量具有較高要求。

（4）需要結合地區氣溫和季節等條件來合理選油。對于冬季較為寒冷的地區，需要選用傾點低以及黏度小的油或者多級油。

（5）相關工作人員還應結合發動機的磨損情況以及實際使用時間來進行選優，對于新發動機需要使用黏度相對較小的機油，而如果發動機的磨損較大，而且使用時間較長，則需要選用黏度較大油品。

1.3.2 液壓油的選擇

在液壓系統中，作為傳遞能量的重要介質，通過正確合理的選用液壓油，可以進一步保證液壓系統對各種工作條件與環境條件的充分適應，并使液壓系統以及各元件的使用壽命得到有效延長，保證社會運行的可靠性，對故障發生進行有效預防。相關工作人員在選擇液壓油時，除了需要參考設備說明書以外，還需要對以下因素進行充分考慮。

（1）油泵類型和液壓系統特點。通常來說，油泵主要為齒輪泵、柱塞泵等，在選擇液壓油時，一般以抗磨液壓油為主。

（2）需要參考油泵和液壓系統的最高工作壓力。液壓系統的工作壓力標志，通常為主油泵的額定或者最大壓力。當其壓力相對較大時，對摩擦、磨損也提出了更為苛刻的條件，需要有效保證液壓油的潤滑性能，確保其具有較強的抗磨性。

（3）需要充分考慮液壓油的工作溫度。對于液壓系統的工作溫度而言，其主要是指系統在加油工作時的實際溫度，具體需要對液壓油的氧化安定性以及黏溫性能提出較高要求。

（4）在選擇液壓油時，需要確保其抗燃性能夠滿足相關工作要求[5]。

2 壓裂設備管理現狀和潤滑要求

2.1 壓裂設備近況

目前，在我國油氣開發作業中，野外作業所占的比重相對較大，其不僅工作環境比較惡劣，而且生活條件也十分艱苦，如風沙侵害嚴重、晝夜溫差較大以及地質地形復雜等，這對壓裂設備的正常運行也產生了嚴重影響。與此同時，伴隨著我國對油氣的勘探開發程度進一步加深，壓裂設備的運行負荷也明顯增加。當相關壓裂設備長期維持超負荷工作狀態后，則可能會導致其出現相關的故障問題。因此，對壓裂設備的潤滑管理工作也提出了全新要求，需要有效創新潤滑管理方式。如果仍采取傳統的潤滑管理模式，則無法滿足壓裂設備工作的潤滑需求，會導致相關設備在運行時出現油溫高、磨損加快以及油品氧化變質等情況。如果有上述情況出現，則會嚴重影響壓裂設備的正常運轉，使設備的工作效率有所下降。所以，需要對壓裂設備加強潤滑管理工作，并對其潤滑管理方式進行有效創新，這樣不僅能夠使設備發生故障的概率有效降低，而且還能夠使設備運行效率得到顯著提升。

2.2 壓裂設備的潤滑條件

針對壓裂設備的潤滑要求進行分析，其需要充分參考壓裂設備的負荷大小和運行速度。對于相關進口設備，其往往負荷較大，而且具有較快的運行速度，通常需要采用傳動箱的傳動方式，并以滾動軸承來進行組成，通過傳動軸提供支撐。在設備潤滑方面，通常采用集中循環潤滑或齒輪箱式潤滑，這也對相關潤滑油的防銹、防污染以及抗氧化性能等提出了嚴格要求。通常情況下，進口設備會由制造商具體標注潤滑油的性能與成分，并按照相關使用方法加以管理，以此來維持設備的正常運行。在具體潤滑時需要加大注意，避免油路出現堵塞問題，并要標號使用過的潤滑油。除此之外，還需要定期檢查潤滑油的油位，一旦發現油位較低需要及時補充，防止由于缺油而損壞設備。在潤滑油的日常管理過程當中，需要根據相關使用要求制定詳細的計劃方案，并按照具體規定落實管理工作，使潤滑工作質量得到有效提高。

3 壓裂設備潤滑管理對策

3.1 提升潤滑管理人員的觀念認識

在具體落實壓裂設備潤滑管理工作時，相關管理人員是主要執行者，因此管理人員自身的觀念意識，對潤滑管理工作開展具有直接影響，但目前多數潤滑管理人員的觀念意識還相對缺乏，因此無法使潤滑管理需求得到有效滿足，相關企業需要對潤滑管理人員的觀念意識進行有效轉變，具體可從以下幾個方面進行入手。

（1）企業需要針對潤滑管理人員落實相關培訓活動，使管理人員能夠正確認識壓裂設備潤滑管理工作的重要性。

（2）在培訓工作當中還需要引進國際先進的潤滑管理觀念，從而使管理人員自身的觀念意識得到有效提高，通過提高潤滑管理人員的管理觀念，可以保障壓裂設備的穩定運行，還可以使設備使用壽命得到延長，降低設備運行能耗，使企業自身的經濟效益得到有效提高。

3.2 加強對潤滑環境的管理

由于相關壓裂設備在實際運行過程中的工作環境比較惡劣，因此容易導致其出現機械磨損情況，特別是磨粒磨損現象十分嚴重，該問題在磨損損壞當中所占的比例相對較大。對此現象進行分析，其典型表現主要包括以下幾種。

（1）在對壓裂設備進行潤滑管理時，沒有嚴格按照相關要求開展操作，導致設備受到了污染，進而出現磨損問題。

（2）由于密封嚴實度不夠，導致粉塵入侵到壓裂設備當中，最終出現磨損問題。

（3）壓裂設備潤滑系統當中具有過濾裝置，該裝置一旦出現問題，同樣會造成磨損。

（4）在磨合的過程當中容易有金屬粉末產生，其會導致壓裂設備被污染和損壞。

（5）在壓裂設備當中，邊界潤滑油膜通常會小于0.1μm的厚度，而流體潤滑油膜的厚度平均值則為11μm左右。在正常使用潤滑油時，油膜厚度一般維持在0.05～1μm，這也導致塵埃厚度超過油膜厚度，最終給壓裂設備造成了嚴重的磨粒磨損問題。對此，相關管理人員需要針對壓裂設備和潤滑油采取有效地管理對策。一旦壓裂設備的工作環境十分惡劣，管理人員需要經常更換潤滑油。而在壓裂設備發動機當中有空氣濾清器，需要時常更換此裝置。在對壓裂設備進行按質換油操作時，要縮短每次檢測的間隔時間，保證檢測范圍的全面性。

3.3 采取正確的潤滑操作方法

相關管理人員需要按照正確的管理方式來開展各項操作。在實際放置壓裂設備潤滑油時，應該充分保證密封性，對裝置上部進行加蓋，保證密封嚴實，而且還應對密封蓋加大保護力度，避免由于密封蓋被破壞而對密封效果產生影響。在更換壓裂設備當中的一些部件時應在換新后對其部件增加潤滑油，并保證該位置的干凈度和整潔度。在具體維修時，需要擦拭壓裂設備，并清洗干凈擦拭布，避免在使用時有纖維落入。對于壓裂設備的潤滑油，其往往含有一些雜質，主要由塵埃、雜質以及水分等構成，容易導致設備磨損加劇。因此，在加潤滑油時需要對其使用量加大注意，一旦加入過量則會對設備產生磨損影響。除此之外，還需要定期更換壓裂設備軸承，在換新時應對軸承等密封進行觀察，如為密封軸承一般已加入潤滑脂，則不需要再進行此項操作。

4 結束語

綜上所述，隨著我國經濟的快速發展，對石油的需求量也在不斷增大，在油氣田的開采過程當中，需要有效保證壓裂設備的正常運行。而由于油氣開采環境相對特殊，存在許多影響因素，因此要高度重視壓裂設備的潤滑管理工作，對潤滑系統污染進行有效控制，并采取有效的潤滑管理措施，使潤滑工作質量得到提高，使壓裂設備能夠維持安全穩定運行。