FieldLab在海上钻井平台的应用

钻井平台油液分析现状

油液分析是钻井平台日常设备维护的常用方法。设备故障不仅会延误生产计划还可能危及员工的人身安全。同时，由于海上钻井平台的位置偏远，其日常维护费用高昂。大多数情况下，只能通过船舶或直升机向钻井平台运送技术人员和维护物资。油液分析可以对设备故障做早期预警，提醒设备维护人员做预测性维护。高效的油液分析可以使维护人员根据设备状况而不是时间间隔来实施维护计划，这大大提高了资源的利用率。目前，大多数海上平台是通过直升机将油样运送到陆地上的实验室进行分析，分析结果出来后，再被发送回海上平台。

海上钻井平台的运营成本：

海上平台的生命周期通常为10-20年，期间总的运行成本超10亿美元，平均每天的成本为 10到30万美元。海上平台的机械设备价值高达数百万美元，这些设备的运转情况对工作人员的安全至关重要，而且一旦出现故障将导致平台停机。油样分析通过确定油中各种磨损金属的含量，可快速判断设备的磨损情况。还可以通过测量氧化副产物和油样粘度来确定油的状况。监测润滑油状况可以降低故障风险，也可以降低换油和废油处理成本。

面临的挑战

将油样送到陆上实验室，样本可能需要一个星期才能运送到实验室，实验室还需要一个星期来进行检测、另一个星期用于处理结果。平台需要等待很长时间才能得到检测数据，技术人员可能还需要一个星期才能查看结果并采取行动。当采取行动时，设备可能已经发生了故障。除了上述延迟问题，陆地实验室的分析报告可能会缺乏具体的诊断结果，无法指导技术人员做出决策。在取样的四周之后，被告知要重新取样会让平台维护人员非常沮丧。这种情况下，油液分析的作用会大打折扣。

海上平台进行油液分析的价值

最近，墨西哥湾的一个海上钻井平台请了一家可靠性服务供应商，以寻求油液分析项目的改善。改平台长期受陆地实验室检测周期长的困扰。

需要解决的问题：

1. 频繁采样

从平台上各种旋转设备采集的样品被错误标记，导致实验室结果出现错误，需要频繁重新采样。 并且按规定，对“CAUTION”或“ALERT”状态的样本要采取行动，而长时间的延迟经常导致检测结果被遗弃。

2. 故障发现时机容易被错过

设备出现故障一个月后，平台才收到分析结果。维修费用高昂，更换一个关键部件，单是加急运费和安装费，就需要25万美元。

3. 现场分析资源有限

该钻井平台运营商已经为油液分析提供了充足的预算。但是油液负责人只负责取样，无法在平台上进行任何测试。

解决方案

钻井平台要求可靠性服务提供商携带便携式油液分析仪前往其平台，要求该分析仪能够实现即时的油液全面分析，并在轮班之前生成一份带有操作建议的完整报告。服务提供商提议派遣一名III级振动分析师/摩擦学专家工程师，该工程师拥有所有必要的证书，并熟悉钻机上的旋转设备和维护方法。该方案需要选择一种无需溶剂的便携式油样检测设备，可以检测异常金属、粘度、化学性质和颗粒情况，并能生成检测报告。所选择的方案是FieldLab系统。

该系统由四个模块组成：

▪ 带翻转式样品池的红外光谱仪，用于测定总酸值/总碱值、水分、烟炱、氧化物和验证新油。

▪ 无需溶剂的运动粘度计，仅需少量油样。

▪ 滤膜压差计数（FPQ）器，可测定大于4 μm的颗粒数，同样无需溶剂。

▪  X射线荧光（XRF）元素分析模块，进行磨损金属和污染物分析，可以识别是否有异常磨损和污染物进入。

这套系统，只需要一名技术人员携带仪器前往海上钻井平台即可。这种便携式系统检测精度与实验室仪器相当，同时体积小，方便携带，很容易在小型直升机上运输。集成式检测系统可现场进行全面的油液分析，并提供实时的检测数据。如果出现异常结果，平台工作人员可以立即针对所出现的问题采取相应行动。便携式分析仪的另一个突出优势在于能够对异常结果立即进行重新检测，以确保初始测试结果的准确性。重复测试可以防止误报，进而避免不必要的维修，节省成本。

既往案例

已经有一些案例表明，现场油液分析可有效帮助用户节省维护成本。现场油液分析帮助钻井平台避免发动机故障和火灾隐患。技术人员在测样时，发现油样粘度为70 cSt，而正常的粘度应为120 cSt。通过进一步检测，发现润滑油中混入了柴油。于是，机械师在加注燃料时做了特别注意，结果发现喷油管破裂导致了柴油的泄漏。柴油泄漏有可能损坏发动机，甚至引起火灾。更换喷油器管线即可避免发动机故障和火灾隐患。

在另一个例子中，一台大型燃气轮机压缩机的油样分析结果显示油中金属颗粒量异常高。技术人员询问了该平台的维护团队，发现他们近期更换了润滑油系统的一个阀门。技术人员想确定颗粒数是否因为阀门更换而增加，所以冲洗了润滑油系统，并重新做了测试。这一次，测试显示的颗粒数要低得多，但仍然高于正常值。在与维护人员讨论后，决定目前不采取维修措施，并计划下个月重新对设备进行检测。当该设备被重新检测时，粒子数已经恢复到了正常水平。根据维修团队负责人员的说法，如果油样是通过陆上实验室进行测试的，就无法立即进行后续研究。平台将至少还会进行振动测试，并可能采取更昂贵的维修措施。

数据管理和报告

海上油样分析的结果可上传到TruVu 360软件。不仅平台上的维护团队，陆地上的经理和分析师也可以得到数据，他们可以进行趋势分析，并就是否投资某一设备提供建议。

总结

目前大多数海上钻井平台采用的油样分析流程需要花费一个月的时间。而现场油样分析可以直接在钻井平台上进行，并为维护团队提供即时的结果，创造更高的价值。即时的检测结果可以防止故障，避免不必要的维修，延长海上钻井平台的运转时间。