GNR油料光谱仪在油气开采行业的应用

背景介绍

中原油田分公司是中石化下属分公司，主要从事石油天然气勘探开发。

采油一厂气采队有11套大型天然气压缩机组，其中天然气发动机驱动的机组5套，电动机驱动的机组6套。11套压缩机组日采油量700多吨，占采油一厂采油量的25%以上。

压缩机组是国外引进设备，加上结构复杂，累计运行时间长，所以维修率，维修费用和作业成本都较高。因此，装备监测总站决定采用油料光谱仪检测润滑油，用来分析天然气发动机状态。

实验方法

取样部位：曲轴箱润滑油；

取样周期：15天/次；

检测方法：每次从相同的部位取一定量样品，采用同样的条件使用油料光谱仪进行检测。通过监测油样中特定元素的含量变化，判断曲轴箱内部磨损状况，及时排除生产隐患。

案例一

由上表可以看出，从10号油样开始，Cu元素浓度值逐渐升高，到12号为警告值，13号时超出了警告值达到了严重磨损值范围，Al、Si、Fe元素浓度值也有不同程度的增大。说明1号机曲轴箱内部存在严重磨损，应立即停机检修，可疑部位应为连杆上端(小头)的黄铜衬套，曲柄销轴承瓦，活塞环与缸套。

Cu元素含量变化趋势图

采油一厂检修时发现，1号机的连杆上端(小头)的黄铜衬套已经严重磨损，活塞与缸套也有不同程度磨损。大修换油后，磨损元素浓度值开始恢复正常，从源头上解除了潜在的事故风险。

案例二

由1，2号油样可以看出，Fe、Cu浓度值均已超出正常范围，Cu含量已达到严重磨损范围，应立即停机检修换油，重点部位是主轴瓦、连杆轴瓦、活塞销衬套。

对2号压缩机停机检修时发现，主轴瓦、连杆轴瓦磨损面积已超过20%，活塞销衬套也有不同程度磨损，更换轴瓦、换油后，Fe、Cu含量恢复正常，避免了一次大的机械事故。

利用油料光谱仪，不仅可以监测设备磨损状况，还可以帮助用户建立相对完整的润滑油管理规范。

磨合期

经过大修换油后，通过取样监测发现，压缩机运行80min后，Fe、Cu的含量趋于稳定；发动机运行120min后，Pb、Cu的含量趋于稳定。

通过两年多的监测得出，压缩机的磨合期为80-90min，发动机的磨合期为115~130min。

合理换油期

以往，气采队主要根据设备运转时间和润滑油颜色确定压缩机组的换油期，经常会造成两种不良后果：

该换油时不换，加速机械零件的磨损，发生故障；不该换时换油，造成不必要的浪费。

两年来，采用光谱重点监测和理化分析结合得出结论，换油期应定为在润滑油中出现异常磨损微粒，或重要添加剂元素衰减达到30%时进行。

延长大修期

采用油料光谱仪对11套压缩机组监测，使平均大修周期由原来的1.2万h延长至现在的1.9万h，仅此一项全年可创直接经济效益700多万元。

同时经过两年多的光谱检测分析，总结制定了分为5个级别检测值：正常值、界限值、异常值、警告值、严重磨损值。使天然气压缩机组由过去的事后维修转向了预测维修。