胡 辛 羅永慶 于國起 賀曉津 周新華 范 勇 彭明昌

（中油大港油田井下作業(yè)公司 中國 天津 300283）

0 引言

6135AK-6發(fā)動機是上海柴油機廠自主研發(fā)的為工程機械提供動力配套的重要柴油機之一，從20世紀80年代開始裝配在XT-12通井機上使用，一直是首選動力機配置，XT-12通井機是目前各油田修井作業(yè)最常用的一種動力設備，它的作用是起下油管、鉆桿（抽油桿），以及井下打撈、抽汲等施工作業(yè)，是一種履帶自行式拖拉機型（一般不帶井架）的修井動力設備。其越野性能好，適宜于低洼狹小井場，它的缺點是行走速度慢，井場之間搬家需要大板移運，不適應快速轉移施工的要求。隨著技術進步和環(huán)保要求的逐步提高，通井機和6135AK-6發(fā)動機漸漸被修井機和電控柴油機所替代，大港油田作為一個勘探開發(fā)進入中后期的中小油田，由于歷史、地理條件的原因，XT-12通井機還是維護性作業(yè)的主要設備，日開啟臺數在七十臺以上。目前我公司有一半以上是20世紀80年代末，90年代初投入使用的報廢延期使用設備，該通井機全部裝配上柴6135AK-6發(fā)動機，現在該發(fā)動機磨損嚴重、功率下降、后繼修理配件短缺，排放也大大超標；如果全部報廢更新修井機，但投入資金無法解決，且折舊成本過大，為了滿足老油田的開發(fā)并解決設備修理難題，我們嘗試對6135AK-6發(fā)動機進行LNG改造，用LNG替代柴油燃燒，既改善發(fā)動機性能（解決修理難題），又達到清潔排放的要求。

1 6135AK-6柴油發(fā)動機基本狀況

XT-12通井機原柴油機為上柴生產的6135AK-6柴油機。根據原柴油機使用說明書主要技術參數如表1：

主要技術參數

表1

2 LNG發(fā)動機工作原理

LNG從儲液瓶通過管路進入氣化器加熱氣化,經過穩(wěn)壓罐穩(wěn)壓后進入燃氣濾清器，之后經過熱交換器加熱后通過節(jié)溫器進入FMV，由FMV控制噴射入混合器中與增壓后的空氣混合。電子節(jié)氣門控制混合氣進入發(fā)動機氣缸內，由點火線圈點火燃燒做功。發(fā)動機運行時，LNG儲液瓶內的天然氣液態(tài)與氣態(tài)并存，正常工作壓力不低于0.2MPa。當瓶內壓力低于0.2MPa時，壓力控制閥開啟，自增壓器工作。將一部分氣態(tài)天然氣充入儲液瓶，而使瓶內壓力升高到工作壓力?？梢酝ㄟ^調節(jié)控制閥來改變自增壓器的工作點。發(fā)動機處于停機狀態(tài)時，隨著熱量的不斷吸入，LNG會不斷氣化。當LNG儲液瓶中的壓力高于0.6MPa時，安全閥自動打開，迅速放出部分氣態(tài)天然氣。

3 6135AK-6發(fā)動機主要改造的幾個方面

表2

3.1 改造后的主要技術參數

發(fā)動機的主要調整技術參數

火花塞電極間隙:0.5mm；

火花塞擰緊力矩：20N.m～40N.m；

點火信號傳感器與傳感器磁盤間隙：0.5～1.5mm。

6135AK-6發(fā)動機LNG供氣系統(tǒng)的安裝。

車載LNG鋼瓶系統(tǒng)是鋼瓶廠家嚴格按國家安全標準設計配置的，有效容積為400L，一次充液滿足壹井次作業(yè)，發(fā)動機連續(xù)運轉時間為5.46小時（圖3）。

表3 LNG氣瓶技術參數

為保證氣化能力，采用空溫式氣化器和水浴氣化器串聯(lián)的方案，氣化器整體氣化能力為80 Nm3/h，滿足工作需要。

圖1 LNG發(fā)動機系統(tǒng)原理圖

根據整車底梁尺寸，在框架底部焊接與之對應的安裝方管（如圖2所示），通過U型螺栓將框架固定在整車底梁上（圖3）。

圖2 供氣系統(tǒng)流程圖

圖3 LNG氣瓶安裝示意圖

3.2 6135 AK-6發(fā)動機改裝后位置示意圖（圖4）

圖4 發(fā)動機改裝布置示意圖

3.3 6135 AK-6發(fā)動機改裝后控制面板（圖5）

圖5 顯示儀表盤及安裝示意圖

控制柜的制作應根據作業(yè)裝備的現場作業(yè)條件和操作人員的使用條件，做到簡易耐用,并能夠對系統(tǒng)的一些參數進行監(jiān)測（包括LNG泄露報警裝置）。

3.4 主要改造零部件清單（單臺）（見表4）

表4

整車布置的改造金屬穿線管 1 米非金屬穿線管 1 米輔料 1 電焊、螺栓、螺母等

3.5 6135 AK-6發(fā)動機LNG改造后的試驗數據及特性曲線

3.5.11800r/min時負載特性（見圖6、圖7）

圖6

圖7

3.5.2 速度特性（見圖8、圖9）

圖8

圖9

4 現場使用及效益分析

改裝后的LNG發(fā)動機除具備原柴油機優(yōu)點外，增加了以下特點：

4.1 采用電子節(jié)氣門技術，改善了發(fā)動機的操作性能；

4.2 燃料供給系統(tǒng)采用電控單點噴射技術保證任何工況下發(fā)動機良好的動力性、經濟性和排放特性；

4.3 采用電控高能點火系統(tǒng)，根據發(fā)動機轉速、進氣壓力、進氣溫度等信號提供最佳點火時刻，在加速和減速工況時ECM也可以對點火提前角進行調整，來保證整機綜合性能；

4.4 設計了滿足氣體燃料特性的燃氣混合系統(tǒng)，可有效組織稀薄穩(wěn)定燃燒，提高熱效率；

4.5 最高轉速控制功能，確保行車安全。

另一方面改裝后的LNG發(fā)動機的操作、維護與柴油機基本相同,啟動電源仍為24V直流。我們使用改造后的純LNG通井機連續(xù)在中4-62、紅20-36、港6-16-1井小修作業(yè)，均取得圓滿成功。

6135AK-6發(fā)動機12小時連續(xù)功率為110kW，按照連續(xù)運轉的方式，XT-12通井機一年大約工作3000小時，則一年的柴油成本為：

110kW×0.23kg/kW.h×7.76RMB/kg×3000h=588984RMB改成LNG燃料系統(tǒng)后，天然氣成本：

110kW×0.23m3/kW.h×4.65RMB/m3×3000h=352935RMB

節(jié)約：236049RMB

一臺XT-12通井機6135AK-6發(fā)動機LNG改造成本大概95000RMB左右，大約半年即可收回改造成本。

5 結論

5.1 6135 AK-6柴油機LNG應用改造后能滿足XT-12通井機性能要求；

5.2 6135 AK-6柴油機改造成天然氣發(fā)動機后燃料經濟性顯著提升，排放明顯改善；

5.3 適當推廣LNG改造，可以提升大港油田小修作業(yè)裝備現場表現水平。

［1］北京生寶力源科技有限公司 6135AK-6型LNG發(fā)動機使用說明書[S].