淺談鉆井用柴油機的高效匹配與使用

朱亞峰

摘要：目前，石油鉆探公司通過對柴油機多種額定點功率以及多種轉(zhuǎn)速臺架試驗發(fā)現(xiàn)，可以減少石油開采過程中所消耗成本以及能源，進(jìn)而對使用的柴油機鉆井配套設(shè)備進(jìn)行設(shè)計，最終確定柴油機額定功率以及額定轉(zhuǎn)速機型。另外，結(jié)合實際使用情況確定柴油機正確的使用方法，可以為石油鉆探公司創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：柴油機;匹配;使用

引言：

在石油行業(yè)發(fā)展過程中，使用柴油機進(jìn)行鉆井已經(jīng)成為較為成熟的技術(shù)。為更好的降低生產(chǎn)成本以及能源消耗，本文圍繞鉆井用柴油機的高效匹配與使用展開討論，在石油開采中選擇配套的鉆井柴油機以及傳動方法，可以降低燃油的消耗以及運行成本。在下文中，對當(dāng)前普遍使用的鉆井配套柴油機的機型和使用方法進(jìn)行分析。

1鉆機配套動力的選擇

1.1功率的選擇

目前，許多鉆井動力配置的功率都出現(xiàn)偏大的情況，如Z140L鉆機，配置810kW的柴油機共3臺，美國1320M鉆機機型配置功率為760kWD399型柴油機3臺。由于配置柴油機的功率需要一次性投資，并且會花費巨大的成，如果柴油機沒有在額定的狀態(tài)下進(jìn)行石油開采，通常會造成較高的燃油消耗問題，使鉆井的成本不斷增加。為解決由于額定功率不同導(dǎo)致的成本上升問題，在鉆井動力配套設(shè)計中，將工作機械功率為110%的機型作為選擇功率，而且還應(yīng)根據(jù)特殊的環(huán)境、濕度等條件綜合考慮，減少客觀因素對柴油機功率消耗的影響。

1.2轉(zhuǎn)速選擇

石油鉆探企業(yè)在以往的鉆機轉(zhuǎn)速選擇時，常會使用轉(zhuǎn)速為1500r/min的額定轉(zhuǎn)速柴油機。但是，在柴油機實際運行中發(fā)現(xiàn)，柴油機的工作轉(zhuǎn)速會保持在1300r/min左右，這時的轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速。在對柴油機的轉(zhuǎn)速設(shè)計時，為保證設(shè)計參數(shù)符合額定標(biāo)準(zhǔn)，會將供油提前角、配氣相位以及渦輪轉(zhuǎn)速等條件進(jìn)行合理化調(diào)整。如果柴油機處在低轉(zhuǎn)速工作狀態(tài)，供油提前角等會增加，柴油無法充分燃燒，致使最大爆發(fā)壓力和燃油消耗率超過正常水平。所以，在柴油機轉(zhuǎn)速選擇時，保證柴油機的運行穩(wěn)定以及獲得較好的經(jīng)濟性，許多公司都會選擇G12V190Z型柴油機，該柴油機額定轉(zhuǎn)速為1500r/min和1300r/min。根據(jù)試驗對比發(fā)現(xiàn)，選擇1300r/min機型可以獲得柴油機較好的運行可靠性和經(jīng)濟性。

1.3大修機不能無限期使用

油田使用的柴油機中，有部分為多次大修柴油機機型，根據(jù)《石油天然氣工業(yè)用柴油機》規(guī)定，針對報廢的柴油機應(yīng)停止使用。但是，許多企業(yè)都將大修后的柴油機大修后反復(fù)的使用，這樣的柴油機不僅無法提供有效的工作效率，無法獲得應(yīng)有的經(jīng)濟效益，而且還使柴油機處在危險的狀態(tài)下運行。

例如，將JCLEt新柴油機在壽命內(nèi)進(jìn)行大修發(fā)現(xiàn)，在單位時間內(nèi)消耗的柴油為198000kg，機油為39600kg，按市場價格柴油3.5元/kg和機油7.2元/kg推算，對一臺柴油機進(jìn)行維修消耗的油料費要多出新柴油機9.78萬元。假設(shè)石油鉆探公司年報廢的柴油機為200臺，總共會節(jié)省1.95億元人民幣。

2柴油機的科學(xué)、正確使用

2.1怠速運轉(zhuǎn)時間不要過長

在柴油機處在怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，柴油機會按照最低空載速度進(jìn)行工作，許多新型機型通過怠速的方式進(jìn)行磨合，或者柴油機沒有工作時也會進(jìn)行怠速運轉(zhuǎn)，這對于柴油機的使用壽命是有影響的。具體表現(xiàn)為：一，柴油機持續(xù)的處在怠速工作狀態(tài)，由于熱負(fù)荷一直處在較低的水平，會增加活塞與缸套的間歇距離，機油會從間隙中竄出，使機油的消耗不斷增加;二，在長時間的怠速運行時，柴油機的水溫較低，會增加缸套的磨損情況;三，一直處在怠速狀態(tài)下的柴油機，噴油泵以及各缸的供油量會出現(xiàn)無法平衡的情況，各缸無法充分的完成作功需求，尤其是在柴油燃燒不充分的條件下，產(chǎn)生的廢氣中HC與CO含量會升高，嚴(yán)重的污染環(huán)境;四，柴油機處在怠速運行時，會出現(xiàn)嚴(yán)重的竄機油問題，造成柴油機結(jié)碳問題嚴(yán)重，致使氣閥與活塞和缸套間的間隙增大，柴油機無法正常的運轉(zhuǎn);五，將12V190型柴油機研究對象，長期處在怠速運行時，燃油消耗量在8-109kW·h，同樣會出現(xiàn)較大的能耗問題。

2.2冷卻水溫的合理控制

控制好柴油機運行狀態(tài)下的冷水溫度，可以控制好柴油機的工作，同時減少燃油消耗問題以及延長使用時間。在正常的運行狀態(tài)下，柴油機12V190的水溫應(yīng)控制在75℃-85℃范圍內(nèi)。一旦溫度處在60℃以下，柴油機氣缸內(nèi)溫度會降低，增加熱損耗的同時，還會延長火滯的時間。如果柴油機冷水溫由85℃降至60℃過程中，柴油機的油耗每小時會增加69kW，同時還會增加氣閥結(jié)碳以及磨損的情況，而且活塞的缸套會出現(xiàn)嚴(yán)重的振動情況，導(dǎo)致缸套出現(xiàn)不同程度的穴蝕。而柴油機水溫在40℃-60℃范圍內(nèi)時，除了在缸套內(nèi)出現(xiàn)穴蝕的情況，同時在冬季低溫的環(huán)境中會出現(xiàn)結(jié)冰的情況。另外，如果柴油機處在空載的運行下，每臺柴油機多消耗柴油為57800kg，而機油為300kg，直接損失的經(jīng)濟效益為20萬元。因此，在冬季為柴油機增加使用防凍液，或者安裝自動加熱保溫裝置。

2.3加速加載及停車不要太快

在使用柴油機CLJJ機型時，應(yīng)控制好n速加載，防止由于太快的加速過程，導(dǎo)致柴油機機械負(fù)荷與熱負(fù)荷變化過快，使采油機振動過大造成零件損毀的情況發(fā)生。根據(jù)12V190柴油機機型加速加載試驗可知，加速加載過快，會使柴油機出現(xiàn)較大的振動，而應(yīng)控制好加載加速。另外，在停車時應(yīng)先卸載柴油機，使柴油機處在一定時間內(nèi)的怠速狀態(tài)下，并根據(jù)水溫40℃條件，才能完成停車操作。

結(jié)論：

綜上所述，為減少柴油機的能耗消耗以及控制運行成本，合理的選擇柴油機功率、轉(zhuǎn)速以及正確的操作，可以延長柴油機使用壽命的同時，還能增加經(jīng)濟效益。

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