宋懷玉，張超，黃東升，陳冬梅，劉秀臣

(1.中國石油大連潤滑油研究開發(fā)中心，遼寧 大連 116031；2.中國石油北京潤滑油銷售分公司，天津 300171)

0 引言

中國是世界主要產(chǎn)油國之一，2020年世界經(jīng)濟(jì)形勢惡化造成原油需求降低，國內(nèi)油氣田企業(yè)降本增效壓力進(jìn)一步增大。油氣田設(shè)備潤滑油品種多、用量大，包括柴油機(jī)油、液力傳動(dòng)油、工業(yè)齒輪油、車輛齒輪油和液壓油等，潤滑油是油氣田生產(chǎn)主要耗材之一。潤滑油的合理使用與外界環(huán)境、設(shè)備工況和換油方式密切相關(guān)。2020年國際原油價(jià)格從75美元/桶一度降至20美元/桶，造成國內(nèi)油氣田企業(yè)經(jīng)營環(huán)境急劇惡化，油氣田企業(yè)降本增效壓力陡增[1]。在這種情況下，合理使用潤滑油，可以有效提高油田機(jī)械設(shè)備的使用效率，降低生產(chǎn)成本。

1 中國原油產(chǎn)量排名情況

2016-2018年世界十大產(chǎn)油國的產(chǎn)油量統(tǒng)計(jì)[2]顯示中國是世界主要產(chǎn)油國之一，總體排在世界第八位，見圖1。

圖1 2016-2018年世界十大產(chǎn)油國注：包括原油、頁巖油、油砂、凝析油與天然氣凝液，不包括其他來源的液體燃料，例如生物質(zhì)油，其他煤制或天然氣制油。

由圖1可知，2016-2018年世界十大產(chǎn)油國包括美國、沙特阿拉伯、俄羅斯、加拿大、伊朗、伊拉克、阿聯(lián)酋、中國、科威特和尼日利亞等國，中國2016-2018年的產(chǎn)油量分別為3999千桶/日、3846千桶/日、3798千桶/日。

2020年國際原油價(jià)格波動(dòng)巨大，造成國內(nèi)油氣田企業(yè)經(jīng)營環(huán)境急劇惡化，油氣田企業(yè)降本增效壓力陡增。

2 中國油氣田分布情況

中國具有豐富的油氣資源，分布于黑龍江、新疆、遼寧、陜西、山東、渤海、南海和東海等省份和海域[3-4],見圖2。

圖2 2019年中國十大油氣田產(chǎn)量

由圖2可知，中國十大油氣田分別隸屬于中國石油、中國海油、中國石化和延長石油等公司，2019年十大油氣田總產(chǎn)量約為25552萬t。

3 中國油氣田地域溫度分布特點(diǎn)

在中國十大油氣田中，冬季夏季溫度變化最大的是大慶油氣田和新疆油氣田，二者的歷史全年平均溫度統(tǒng)計(jì)見圖3。

圖3 黑龍江和新疆全年歷史平均溫度范圍

由圖3可知，新疆的夏季歷史平均溫度最高超過40 ℃，黑龍江的冬季歷史平均溫度最低低于-30 ℃。環(huán)境溫度對潤滑油規(guī)格中質(zhì)量等級(jí)和黏度牌號(hào)的合理選用有重要影響，油氣田設(shè)備大多在野外持續(xù)作業(yè)，嚴(yán)苛的環(huán)境溫度變化情況要求潤滑油的選用必須充分考慮油品的黏溫性、低溫啟動(dòng)性和氧化安定性等性能。

4 陸地油氣田開采工藝和設(shè)備類型

陸地油氣田地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，開采過程要充分考慮采收率、維護(hù)、環(huán)境保護(hù)等因素，見圖4。

圖4 油氣田開采流程

由圖4可知，陸地油氣田開采流程包括地質(zhì)勘探、物探、鉆井、錄井、測井、固井、完井等環(huán)節(jié)，需要使用多種工程機(jī)械和固定式設(shè)備[5]，見表1。

表1 油氣田開采設(shè)備

由表1可知，油氣田開采設(shè)備包括通用車輛、工程機(jī)械鉆技設(shè)備和鉆采特車等特種車輛。各型設(shè)備所用潤滑油品種包括柴油機(jī)油、液力傳動(dòng)油、液壓油和車輛齒輪油等潤滑油。

5 油氣田設(shè)備潤滑油規(guī)格的質(zhì)量等級(jí)

柴油機(jī)油、液壓油、車輛齒輪油和工業(yè)齒輪油是主要的油氣田設(shè)備潤滑油品種，其規(guī)格依次為GB 11122-2006、GB 11118.1-2011、GB 13895-2018、GB 5903-2011，見表2。

表2 油氣田設(shè)備潤滑油規(guī)格和質(zhì)量等級(jí)

由表2可知，柴油機(jī)油質(zhì)量等級(jí)包括CC、CD、CF、CF-4、CH-4和CI-4，液壓油質(zhì)量等級(jí)包括L-HL、L-HM、L-HV、L-HS，工業(yè)齒輪油包括L-CKB、L-CKC和L-CKD，車輛齒輪油質(zhì)量等級(jí)包括GL-5。

油氣田設(shè)備工作場所環(huán)境苛刻，部分設(shè)備工作強(qiáng)度較大，因此對油品的抗磨性和黏溫性等技術(shù)要求較高，油氣田企業(yè)應(yīng)靈活選用柴油機(jī)油、液壓油、工業(yè)齒輪油和車輛齒輪油的質(zhì)量等級(jí)[6]。

6 油氣田設(shè)備潤滑油的黏度等級(jí)

油氣田設(shè)備潤滑油黏度等級(jí)的分類與油品的潤滑性、啟動(dòng)性抗磨性和效率密切相關(guān)。本節(jié)對柴油機(jī)油、液壓油、工業(yè)齒輪油和車輛齒輪油的黏度等級(jí)分類方法和關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行總結(jié)，梳理反映黏度等級(jí)的關(guān)鍵指標(biāo)項(xiàng)目和技術(shù)要求，依次見表3～表7。

表3 柴油機(jī)油黏度等級(jí)(GB 11122-2006)(CF/CF-4/CH-4/CI-4)

由表3可知，低溫動(dòng)力黏度、低溫泵送黏度、運(yùn)動(dòng)黏度、高溫高剪切黏度、黏度指數(shù)和傾點(diǎn)是柴油機(jī)油黏度等級(jí)分類的依據(jù)。

表4 L-HM(高壓)/L-HV/L-HS液壓油黏度等級(jí)(GB 11118.1-2011)

由表4可知，40 ℃運(yùn)動(dòng)黏度、運(yùn)動(dòng)黏度達(dá)到1500 mm2/s時(shí)的溫度、黏度指數(shù)、傾點(diǎn)是L-HM(高壓)/L-HV/L-HS液壓油黏度等級(jí)分類的主要依據(jù)。

表5 L-CKD工業(yè)齒輪油黏度等級(jí)(GB 5903-2011)

由表5可知，40 ℃運(yùn)動(dòng)黏度、黏度指數(shù)和傾點(diǎn)是L-CKD工業(yè)齒輪油黏度等級(jí)分類的主要依據(jù)。

表6 汽車齒輪潤滑劑黏度等級(jí)(GB/T 17477-2012)

由表6可知，黏度達(dá)到150000 mPa·s的溫度和100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度是工業(yè)潤滑油黏度等級(jí)分類的主要依據(jù)，車輛齒輪油黏度等級(jí)的表述方式類似于柴油機(jī)油，例如80W-90。

表7 GL-5重負(fù)荷車輛齒輪油黏度等級(jí)(GB 13895-2018)

表7(續(xù))

由表7可知， 100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度、表觀黏度和傾點(diǎn)是GL-5重負(fù)荷車輛齒輪油黏度等級(jí)分類的主要依據(jù)，油氣田設(shè)備大多在野外工作，所選用潤滑油黏度等級(jí)應(yīng)具有優(yōu)異的黏溫性和低溫啟動(dòng)性，冬季時(shí)應(yīng)大多選用5W和10W的柴油機(jī)油，HV和HS的液壓油，75W-90和80W-90的車輛齒輪油。

7 油氣田設(shè)備潤滑油的換油標(biāo)準(zhǔn)

油氣田設(shè)備維護(hù)時(shí)普遍采取按期換油方式更換潤滑油，容易出現(xiàn)潤滑油可以繼續(xù)使用卻被提早更換的情況，造成油品的浪費(fèi)。如果采取按質(zhì)換油的方法，可有效減少潤滑油消耗量，為企業(yè)降本增效提供幫助[6]。

按質(zhì)換油要求準(zhǔn)確掌握潤滑油的性能變化情況，本文對不同潤滑油換油標(biāo)準(zhǔn)中的分析項(xiàng)目和指標(biāo)意義進(jìn)行梳理，總結(jié)通用的油液監(jiān)測項(xiàng)目，為便捷開展按質(zhì)換油工作提供可行建議。柴油機(jī)油、液壓油、工業(yè)齒輪油和車輛齒輪油的換油標(biāo)準(zhǔn)依次見表8～表11。

表8 柴油機(jī)油換油指標(biāo)(GB/T 7607-2010)

由表8可知柴油機(jī)油的分析項(xiàng)目包括100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度、閃點(diǎn)、堿值、和元素含量等，其中與CC、CD、SF/CD和CF-4、CH-4的100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度和元素指標(biāo)的規(guī)定略有不同，其余項(xiàng)目完全一致。

表9 液壓油換油指標(biāo)(NB/SH/T 5099-2013)

表9(續(xù))

由表9可知，NB/SH/T 5099-2013規(guī)定L-HM液壓油的分析項(xiàng)目包括40 ℃運(yùn)動(dòng)黏度、水分、色度、酸值、正戊烷不溶物、銅片腐蝕、泡沫特性和清潔度，其中如果設(shè)備情況和采樣條件不允許或不適合，清潔度可不作為換油指標(biāo)項(xiàng)目。

表10 工業(yè)齒輪油換油指標(biāo)(NB/SH/T 0586-2010)

由表10可知， NB/SH/T 0586-2010規(guī)定L-CKD工業(yè)齒輪油的分析項(xiàng)目包括外觀、40 ℃運(yùn)動(dòng)黏度、水分、機(jī)械雜質(zhì)、銅片腐蝕、梯姆肯OK值、酸值、元素含量。

表11 GL-5重負(fù)荷車輛齒輪油換油指標(biāo)(GB/T 30034-2013)

由表11可知， GB/T 30034-2013規(guī)定GL-5重負(fù)荷車輛齒輪油的分析項(xiàng)目包括100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度、酸值、正戊烷不溶物、水分、色度和元素含量。

柴油機(jī)油、液壓油、工業(yè)齒輪油和車輛齒輪油的換油指標(biāo)反應(yīng)了油品在使用過程中的性能變化趨勢，每個(gè)換油指標(biāo)均反應(yīng)了油品的某種性能，潤滑油換油指標(biāo)直接反映油品對設(shè)備的潤滑保護(hù)和受污染程度，間接反映油品的內(nèi)在變化，包括添加劑降解和氧化程度[7-11]。潤滑油換油指標(biāo)與性能關(guān)系的梳理見表12。

表12 油氣田設(shè)備潤滑油換油指標(biāo)與性能關(guān)系梳理

由表12可知，換油指標(biāo)可從油品的潤滑性、氧化程度和污染程度角度，反映油品的性能變化趨勢[12-15]。

油氣田設(shè)備工作地點(diǎn)通常比較偏遠(yuǎn)，如按照換油指標(biāo)對在用油進(jìn)行全套項(xiàng)目分析，將無法及時(shí)得到分析結(jié)果，不利于油氣田企業(yè)推廣按質(zhì)換油。因此有必要對油氣田設(shè)備潤滑油換油指標(biāo)進(jìn)一步梳理，簡化分析項(xiàng)目，為企業(yè)全面推廣按質(zhì)換油提供幫助，換油指標(biāo)項(xiàng)目的梳理見表13。

表13 油氣田設(shè)備潤滑油換油指標(biāo)匯總

表13(續(xù))

由表13可知，運(yùn)動(dòng)黏度、酸值和水分是柴油機(jī)油、液壓油、工業(yè)齒輪油和車輛齒輪油共有的項(xiàng)目，這三個(gè)指標(biāo)可以反應(yīng)油品的潤滑性、氧化程度和污染程度，并且操作簡單，有利于在現(xiàn)場開展在用油性能變化趨勢檢測，在此基礎(chǔ)上結(jié)合設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)記錄，可進(jìn)一步分析其他換油指標(biāo)項(xiàng)目，為按質(zhì)換油提供技術(shù)支持[10，15]。

8 結(jié)語

本文首先對柴油機(jī)油、液壓油、工業(yè)齒輪油和車輛齒輪油等潤滑油的規(guī)格進(jìn)行梳理，為油氣田企業(yè)設(shè)備潤滑油質(zhì)量等級(jí)和黏度等級(jí)的選擇提供幫助，然后對不同油品的換油標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行梳理，闡明了換油指標(biāo)與油品性能變化趨勢的關(guān)系，為油氣田企業(yè)通過按質(zhì)換油方式開展降本增效工作提供幫助[15]。