中速机油DCB4030H在海洋钻井平台上的应用研究

冯涛,刘军,赵伟成,马浩腾,姜斯崎,韩旭,付代良

(1.中国石油上海润滑油分公司，上海 200122;2.中国海油天津分公司，天津 300450；3.中国石油大连润滑油研究开发中心，辽宁 大连 116032)

0 引言

海洋钻井油田设施，由于运行环境的特殊性及油田开采成本因素，对设备的可靠性要求极高，为避免设备故障造成油田停产，钻井油田管理单位通常对设备保养、维护、备件、润滑油等因素要求极其严格。海洋采油环境由于湿度大，盐分高，季节性台风、雷电等恶劣天气，对平台的安全管理提出了更高要求[1]。

位于渤海区的中国海洋石油天津分公司秦皇岛32-6作业公司(以下简称QHD 32-6)，最早成立于1999年，是由中海石油与美国雪佛龙公司合作开发运行，已经累计安全运行长达20年。目前该作业公司由于油田长时间运行，成本也逐年增加，特别是经历油价低迷，其成本压力日益巨大。该公司目前正在着力进行国产化工作，因此润滑油的国产化也是平台目前的重点工作之一[2]。

中国石油上海润滑油分公司所生产的中速机油产品DCB4030H油品，经过长达6000 h的试验，已于2017年4月成功获得MAN公司产品认证[3-4]。该油品经过在MAN 32/44CR机型上长达6500 h的运行，证明其能够有效保护发动机各磨损部件，油品具备优异的清净分散性能及抗氧化性能[4]。

为切合QHD32-6公司钻井平台润滑油国产化需求，中国石油上海润滑油分公司结合平台实际情况，将中速机油DCB4030H成功应用于钻井平台，并经过将近4000 h的运行及折机检测，证明油品完全可以满足钻井平台原油发电机MAN 16V 32/40的用油需求。

1 DCB4030H油品介绍

近年来，由于船舶发动机技术的发展，对船用四冲程发动机所使用的中速机油也提出了更高的要求[5]。正是基于此，中国石油大连润滑油研究开发中心对船用四冲程发动机油进行了产品升级，并研制出新一代的烷基水杨酸盐体系中速机油产品系列。该产品能够有效分散沥青质，并可应用于现代高单缸功率、高爆发压力、高爆发温度发动机使用。

其中DCB4030H的技术指标见表1。

表1 DCB4030H技术指标及与原用油指标对比

从表1中可以看出，DCB4030H油品满足Q/SY RH2014-2018标准中对TBN30的指标要求。同时对比原用油发现，两者理化指标相当，同样为SAE 40油品，油品碱值同样是30 mgKOH/g。

2 现场情况

作为中国石油大连润滑油研究开发中心新开发的船用油产品，DCB4030H目前已经成功应用于现代大功率四冲程船用柴油机。目前该油品在国内外大船东的油轮、集装箱船、散货船、疏浚船等工程作业船上广泛应用。

虽然DCB4030H在船舶及海工领域应用较多，但在中国海油天津分公司海洋钻井平台却少有应用。此次进行应用试验的QHD32-6作业公司，隶属于中国海洋石油天津分公司，由一艘16万t FPSO(渤海世纪号)及其余8个分平台组成。本次试验的地点为渤海世纪号，试验机型为MAN B&W 16V32/40，具体参数见表2。

表2 渤海世纪号发动机参数

表2(续)

该FPSO上发动机的燃料为从海底抽上来的原油，经简单处理后供给发动机使用。对该平台原油进行了持续的监测，相关结果见图1～图4。

图1 硫含量及灰分结果

图2 水分含量结果

图3 总酸值结果

图4 元素分析结果

从图1中可以看出，该原油硫含量较为稳定，基本位于0.2%～0.3%之间；同时燃料灰分较低，可保证燃料充分燃烧。同时图2及图3表明，燃料油水分含量较为稳定，总酸值位于1.5～2.0 mgKOH/g之间。图4的元素分析表明，在燃料油中金属元素含量水平较低，基本均小于20 mg/kg。

总体上讲，平台上使用的燃料油品质较好，硫含量稳定，酸值及水分处于较低水平。同时金属元素含量低，燃料总体符合GB 17411-2015中RMA、RMB类型[6]。

该发动机为渤海世纪号上原油发电机，开机时间较长。在试验初期对发动机进行大修，之后更换昆仑DCB4030H油品，试验约4000 h后，进行拆机检测。该发动机配备湿式油底壳，大约装油6 m3，自初次装油后，至试验结束，不换油，依消耗情况补充添加新油。并在特定时间进行取样分析，每次取分油机后油样2瓶(每瓶500 mL)，分别检测100 ℃运动黏度、水分、闪点、碱值。同时进行光谱分析，测定常规磨损元素Fe、Cu、Cr、Pb。

3 结果与讨论

3.1 发动机拆机检测

由于在进试验之前，已经对发动机进行了吊缸检测，并同时对A3、B3缸进行了更换缸套、活塞环及对应上下轴瓦，因此在经过长达4065 h运行后，同样对发动机A3、B3缸进行了拆机检测，并对缸套部位进行了测量，见表3。

表3 缸套磨损结果

从表3中可以看出，A3及B3缸的最大磨损值均远低于极限值，且磨损率也远未达到磨损率极限值。油品抗磨损性能良好。同时缸套表面的观测表明，缸套表面网纹清晰可见，表面未见异常磨损及擦伤，见图5。

图5 A3缸缸套表面情况

同时对活塞环进行了测量，相关结果见表4。

表4 活塞环磨损情况

从表4数据可以看出，活塞环在整个运行期间磨损量较少。其中A3缸活塞环只有1环稍有磨损，而B3缸则只有1环最大磨损率稍高，B3缸其余环基本无磨损。

另外，从活塞环槽及活塞冷却腔，并未观察到油泥及其他沉积物，证明油品整体清净分散性非常优异，而从连杆上下瓦结果来看，油品整体抗磨损性能较好，见图6。

图6 发动机拆解其他部位

3.2 油品检测结果

在更换润滑油后，分别采取了不同时间间隔的油品，并对其进行了分析检测，其中运动黏度、闪点、水分、碱值的相关结果见图7～图10，磨损元素分析结果见图11。

图7 黏度检测结果

图8 碱值检测结果

图9 闪点检测结果

图10 水分检测结果

图11 磨损元素分析

从图7运动黏度检测结果可以看出，经过长时间运行，运动黏度稍有上升，但均处于正常合理范围内。从图8碱值测定结果可以看出，油品碱值在初期有所下降，之后便一直稳定在26 mgKOH/g左右，油品碱值保持性较好。

从图10水分检测结果可以看出，在约1000 h时，可能出现油品进水，导致水分升高，但之后水分便持续在0.1%以下，处于正常合理范围。

同时对油品的磨损元素进行了分析，在整个测定周期内，Fe元素含量均小于15 mg/kg，其余磨损元素Cu、Pb、Cr磨损量均低于5 mg/kg，证明油品磨损控制较好。

4 结论

中国石油上海分公司所生产的DCB4030H，经过将近4000 h的运行，在钻井平台原油发电机 MAN B&W 16V 32/40上表现良好，通过对润滑油的定期检测结果显示，油品具备较好的碱值保持性，水分及黏度控制较好。同时对发动机缸套及活塞环部位的吊缸检测表面，油品抗磨损性能优异，清净分散性良好，油品完全可以替代平台原用国外品牌，经过测算，换用昆仑品牌后，与原用进口油品牌相比，平台润滑油采购成本、物流成本、库存成本均大幅降低。