抽油機潤滑油凈化工程車在油田中的應用

鮑旭

（大慶油田裝備制造集團石油專用設備有限公司，黑龍江 大慶 163000）

抽油機、抽油桿、抽油泵是油桿泵采油系統(tǒng)中的重要組成部分，減速箱在電動機的帶動下，實現(xiàn)連桿機構的連續(xù)工作，地層中的原油被抽汲到地面上。通常情況下，抽油機都是在野外進行工作，減速箱內的潤滑液性能、黏度、減摩性等都隨著使用時間的增加而逐漸地下降，尤其是在抽油機工作3 ～5 年，故障發(fā)生率增加。經過我們實際的調查研究發(fā)現(xiàn)，要想保障抽油機變速箱運行的安全、穩(wěn)定，就要保障減速箱內潤滑油質量。隨著外界溫差的不斷變化，變速箱底部會出現(xiàn)一些鐵屑、油泥等雜質，影響減速箱的使用壽命，加劇了齒輪磨損程度，給企業(yè)經濟帶來了一定的經濟損失。

1 抽油機潤滑油凈化工程車原理

抽油機潤滑油凈化工程車的重要原理就是對抽油機變速箱潤滑油進行更換、凈化、添加，底盤我們主要選擇四驅越野底盤，可以適應一些井場的特殊路況。電源設計雙動力來源，一方面可以使用車載發(fā)電機，另一方面可以使用井場電源。油泵設計為高黏度大功率油泵，可以將減速箱底部的一些鐵屑、油污等雜質吸附干凈，減速箱內壁可能會附著一些雜質，我們可以利用高壓噴射進行沖洗，直到滿足使用需求。我們通過電控系統(tǒng)對新油的加注量進行控制，同時還能顯示出添加油量、添加壓力等數(shù)據信息，方便以后的記錄。通過控制面板對潤滑油的凈化、添加、更換進行操作，簡單方便，操作快捷。

2 抽油機潤滑油凈化工程車結構特點

抽油機潤滑油凈化工程車是保障抽油機減速箱設備維護、服務的重要設備之一，主要的組成為底盤、車廂、電控系統(tǒng)、計量系統(tǒng)、泵送系統(tǒng)、儲油箱、油管卷盤、電源系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等，詳情見圖1 所示。

2.1 底盤

我們選用解放CA2080P40K1L2T5E5A84 型二類底盤，柴油發(fā)動機型號為CA4DD1-15E5，發(fā)動機功率為110kW。

2.2 車廂

車廂主體結構為鋼骨架方艙，充分地利用車廂的有限空間，將泵送系統(tǒng)、油箱、卷盤、電控系統(tǒng)等安裝在內，車廂前側兩端設置1200mm 寬卷簾門，實現(xiàn)輸油管線作業(yè)方便，車廂后側駕駛室端設置500×500mm側開門，內部對應電控系統(tǒng)，方便人員進行操作，車廂后板設置1800×750mm 進戶門，方便人員從車廂后側進入車廂內進行維修和操作。車廂內所有設施布局合理，方便對車廂內進行清潔。車廂內頂部安裝LED 光源，車廂外部后側安裝照明燈、示廓燈、尾燈，所有燈類選擇要符合國家相應的標準，外觀美觀。

2.3 電控系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)為PCL 控制系統(tǒng)，針對傳統(tǒng)的機械式換油可能存在的問題，現(xiàn)代傳感器技術有效的保障了換油操作的更加科學合理，系統(tǒng)結構得到簡化，自動化、智能化水平得到提升。電控系統(tǒng)操作過程中，我們充分的利用液位傳感器、流量傳感器、壓力傳感器等實時監(jiān)控換油過程，同時配備了無線傳輸模塊，保障對實時加油量的記錄，每次換油量都會通過GSM 網絡傳輸?shù)娇刂浦行摹?/p>

抽油機潤滑油凈化工程車的電控系統(tǒng)只要是針對減速箱野外換油進行設計，傳感器將環(huán)境溫度、流量、壓力值等通過轉換模塊轉換為數(shù)字量，傳輸?shù)絇LC 的CPU中，內齒泵在壓力和流量的調節(jié)下，同時配合PLC 數(shù)據處理，潤滑油輸送到減速箱中。想要加油管路的正常工作，就要科學合理的控制壓力值，潤滑油凈化工程車內油量過低時，傳感器會啟動報警。準確地計算和控制加注油量，控制管路壓力，控制油箱液面，最終完成數(shù)據的遠程傳輸。

2.4 計量系統(tǒng)

潤滑油凈化工程車工作過程中，想要保障計量的準確性，就要應用相應的數(shù)字濾波及通訊程序，在采樣過程中采樣數(shù)值很可能會受到器件噪聲及隨機噪聲的干擾，造成測量數(shù)值出現(xiàn)誤差。經過實際的研究發(fā)現(xiàn)我們在應用數(shù)字濾波方法以后，可以實現(xiàn)數(shù)據采集可靠性的提升、準確度的提升，干擾被削弱，硬件電路不受限制，靈活可靠。去極值平均濾波法在眾多的數(shù)字濾波方法中屬于一種復合濾波法，是將中值濾波算法和平均濾波算法相結合，在多次連續(xù)采樣過程中，去除一部分最大值和最小值，對比較明顯的脈沖干擾進行去除，對剩余采樣值進行平均，降低數(shù)值誤差、減小隨機干擾中斷技術設置為250ms，每秒實現(xiàn)四次樣品采集。數(shù)據采集程序流程圖如圖2 所示。計VFM4070 是Modbus 通訊地從機，觸摸屏是Modbus 通信的主機，在MCGS 與VFM4070 之間需要遵守工業(yè)領域中的Modbus 協(xié)議，使用應答/請求模式。目前工業(yè)領域中應用比較廣泛的Modbus 協(xié)議在VFM4070 與MCGS 觸摸屏之間也同樣比較適用，屏幕為觸屏，Modbus 通訊機使用的為VFM4070 型號。命令主要是從主機開始發(fā)送，從機接受主機發(fā)出的指令，再將指令轉成相應的功能碼反饋給主機。如果從機不能識別出主機發(fā)出的指令，就會出現(xiàn)差錯相應，轉成異常碼反饋給主機。

圖2 數(shù)據采集程序流程圖

2.5 泵送系統(tǒng)

泵送系統(tǒng)的組成主要分為三個部分，分別為有高壓沖洗裝置、新油加注裝置、費油回收裝置，每個裝置的組成有油管卷盤、高黏度內齒泵、防爆電機、儲油箱等。新油和回收油一定要分開存儲，專罐專儲，避免造成新油被回收油污染。高黏度齒輪泵具有較強的吸油能力，滿足大黏度齒輪油的輸送能力。

2.6 電源系統(tǒng)

電源的來源主要有兩種，一種為電網供電，一種為柴油發(fā)電機供電，可以根據現(xiàn)場的實際情況進行選擇。

3 凈化效果對比

我們對某采油廠三個抽油機減速箱內的潤滑油進行分別取樣，取樣總量為120L，我們對潤滑油進行分析發(fā)現(xiàn)，其中水分含量高于5000mg/kg，標志著抽油機減速箱內存在磨損風險；總酸值高于4mgKOH/g，標志著抽油機減速箱內潤滑油發(fā)生嚴重的氧化現(xiàn)象；氧化度高于7Abs/cm，標志著抽油機減速箱潤滑油酸性增加、黏度增加。我們使用潤滑油凈化工程車對舊潤滑油進行凈化處理1 小時后，再對潤滑油進行分析可以發(fā)現(xiàn)，相關數(shù)據指標都有所好轉，具體結果如表1。

表1 潤滑油凈化前后指標對比

4 經濟效益分析

我們對抽油機減速箱傳統(tǒng)的換油方式為人工換油，通過減速箱底部放油孔放油，舊油放空后再注入新油，這種工作方式的缺點就是工作量比較大、工作效率較低，減速箱內的雜質、鐵屑等殘留在減速箱底部，增加了新油中雜質含量，造成新油的性能指標下降。一旦遇到惡劣環(huán)境，人工作業(yè)便無法進行，直接影響工作進度。

潤滑油凈化工程車只需要作業(yè)人員兩名（含司機），預計每天可以對四臺10 型抽油機減速箱完成潤滑油凈化或者更換工作，按照每人每月工資3500 元，每月22個工作日計算，平均每日工資大約為318.2 元；設備折舊期為五年，使用平均年限法，設備折舊每天550 元；更換濾芯等相關材料費用每天約600 元，消耗燃油費用每天150 元；人員、車輛保險費用每天50 元，每天平均支出約為1668.2 元，單井417.05 元。如果不使用潤滑油凈化工程車，每個單井需要更換潤滑油100KG，加上每次單井的換油作業(yè)費一共約為2000 元，每年按照可以對600 臺抽油機減速箱更換潤滑油來計算，每年大約可以節(jié)約費用90 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，節(jié)約效益可達到100 萬元。

5 結語

經過以上研究和分析發(fā)現(xiàn)，抽油機潤滑油凈化工程車通過廠內試制及工業(yè)現(xiàn)場試驗主要呈現(xiàn)以下幾種特點：（1）新油與回收油一定要分開存儲，單獨管線輸送，避免回收油對新油造成污染，保障換油質量；（2）換油過程要保障管線密閉，避免管線出現(xiàn)泄漏對周邊環(huán)境產生污染；（3）回收油的黏度較大，盡量選擇吸油能力較強的高黏度齒輪泵；（4）車輛帶有自清潔設備，及時對箱體內的雜質進行沖洗，去除雜質；（5）新油輸送、回收油輸送都需要使用PLC 集中控制，有效地控制流量、流速、壓力等數(shù)據參數(shù)，同時帶有數(shù)據的顯示、打印功能；（6）潤滑油凈化工程車安裝遠程控制系統(tǒng)，可以無線遠程遙控操作；（7）變頻器的監(jiān)視、控制、故障診斷等都需要依靠PROFIBUS 總線控制技術；（8）動力來源為2 種模式，一種為井場變壓器接電方式，一種為車載柴油發(fā)電機組供電，2 種供電方式可以根據現(xiàn)場實際情況隨時切換，保障潤滑油凈化工程車的正常運行。綜上所述，抽油機潤滑油凈化工程車滿足設計需求，是油田抽油機潤滑油維修和保養(yǎng)過程中的重要設備。