浅谈钻井用柴油机的高效匹配与使用

朱亚峰

摘要：目前，石油钻探公司通过对柴油机多种额定点功率以及多种转速台架试验发现，可以减少石油开采过程中所消耗成本以及能源，进而对使用的柴油机钻井配套设备进行设计，最终确定柴油机额定功率以及额定转速机型。另外，结合实际使用情况确定柴油机正确的使用方法，可以为石油钻探公司创造巨大的经济效益。

关键词：柴油机;匹配;使用

引言：

在石油行业发展过程中，使用柴油机进行钻井已经成为较为成熟的技术。为更好的降低生产成本以及能源消耗，本文围繞钻井用柴油机的高效匹配与使用展开讨论，在石油开采中选择配套的钻井柴油机以及传动方法，可以降低燃油的消耗以及运行成本。在下文中，对当前普遍使用的钻井配套柴油机的机型和使用方法进行分析。

1钻机配套动力的选择

1.1功率的选择

目前，许多钻井动力配置的功率都出现偏大的情况，如Z140L钻机，配置810kW的柴油机共3台，美国1320M钻机机型配置功率为760kWD399型柴油机3台。由于配置柴油机的功率需要一次性投资，并且会花费巨大的成，如果柴油机没有在额定的状态下进行石油开采，通常会造成较高的燃油消耗问题，使钻井的成本不断增加。为解决由于额定功率不同导致的成本上升问题，在钻井动力配套设计中，将工作机械功率为110%的机型作为选择功率，而且还应根据特殊的环境、湿度等条件综合考虑，减少客观因素对柴油机功率消耗的影响。

1.2转速选择

石油钻探企业在以往的钻机转速选择时，常会使用转速为1500r/min的额定转速柴油机。但是，在柴油机实际运行中发现，柴油机的工作转速会保持在1300r/min左右，这时的转速低于额定转速。在对柴油机的转速设计时，为保证设计参数符合额定标准，会将供油提前角、配气相位以及涡轮转速等条件进行合理化调整。如果柴油机处在低转速工作状态，供油提前角等会增加，柴油无法充分燃烧，致使最大爆发压力和燃油消耗率超过正常水平。所以，在柴油机转速选择时，保证柴油机的运行稳定以及获得较好的经济性，许多公司都会选择G12V190Z型柴油机，该柴油机额定转速为1500r/min和1300r/min。根据试验对比发现，选择1300r/min机型可以获得柴油机较好的运行可靠性和经济性。

1.3大修机不能无限期使用

油田使用的柴油机中，有部分为多次大修柴油机机型，根据《石油天然气工业用柴油机》规定，针对报废的柴油机应停止使用。但是，许多企业都将大修后的柴油机大修后反复的使用，这样的柴油机不仅无法提供有效的工作效率，无法获得应有的经济效益，而且还使柴油机处在危险的状态下运行。

例如，将JCLEt新柴油机在寿命内进行大修发现，在单位时间内消耗的柴油为198000kg，机油为39600kg，按市场价格柴油3.5元/kg和机油7.2元/kg推算，对一台柴油机进行维修消耗的油料费要多出新柴油机9.78万元。假设石油钻探公司年报废的柴油机为200台，总共会节省1.95亿元人民币。

2柴油机的科学、正确使用

2.1怠速运转时间不要过长

在柴油机处在怠速运转状态时，柴油机会按照最低空载速度进行工作，许多新型机型通过怠速的方式进行磨合，或者柴油机没有工作时也会进行怠速运转，这对于柴油机的使用寿命是有影响的。具体表现为：一，柴油机持续的处在怠速工作状态，由于热负荷一直处在较低的水平，会增加活塞与缸套的间歇距离，机油会从间隙中窜出，使机油的消耗不断增加;二，在长时间的怠速运行时，柴油机的水温较低，会增加缸套的磨损情况;三，一直处在怠速状态下的柴油机，喷油泵以及各缸的供油量会出现无法平衡的情况，各缸无法充分的完成作功需求，尤其是在柴油燃烧不充分的条件下，产生的废气中HC与CO含量会升高，严重的污染环境;四，柴油机处在怠速运行时，会出现严重的窜机油问题，造成柴油机结碳问题严重，致使气阀与活塞和缸套间的间隙增大，柴油机无法正常的运转;五，将12V190型柴油机研究对象，长期处在怠速运行时，燃油消耗量在8-109kW·h，同样会出现较大的能耗问题。

2.2冷却水温的合理控制

控制好柴油机运行状态下的冷水温度，可以控制好柴油机的工作，同时减少燃油消耗问题以及延长使用时间。在正常的运行状态下，柴油机12V190的水温应控制在75℃-85℃范围内。一旦温度处在60℃以下，柴油机气缸内温度会降低，增加热损耗的同时，还会延长火滞的时间。如果柴油机冷水温由85℃降至60℃过程中，柴油机的油耗每小时会增加69kW，同时还会增加气阀结碳以及磨损的情况，而且活塞的缸套会出现严重的振动情况，导致缸套出现不同程度的穴蚀。而柴油机水温在40℃-60℃范围内时，除了在缸套内出现穴蚀的情况，同时在冬季低温的环境中会出现结冰的情况。另外，如果柴油机处在空载的运行下，每台柴油机多消耗柴油为57800kg，而机油为300kg，直接损失的经济效益为20万元。因此，在冬季为柴油机增加使用防冻液，或者安装自动加热保温装置。

2.3加速加载及停车不要太快

在使用柴油机CLJJ机型时，应控制好n速加载，防止由于太快的加速过程，导致柴油机机械负荷与热负荷变化过快，使采油机振动过大造成零件损毁的情况发生。根据12V190柴油机机型加速加载试验可知，加速加载过快，会使柴油机出现较大的振动，而应控制好加载加速。另外，在停车时应先卸载柴油机，使柴油机处在一定时间内的怠速状态下，并根据水温40℃条件，才能完成停车操作。

结论：

综上所述，为减少柴油机的能耗消耗以及控制运行成本，合理的选择柴油机功率、转速以及正确的操作，可以延长柴油机使用寿命的同时，还能增加经济效益。

参考文献：

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