抽油机减速器专用润滑油的研制

文章编号:1002-3119(2019)04-0018-05抽油机减速器专用润滑油的研制姚文钊1 ,卢会利I ,周世德2,贾品元'(1.西安石油大佳润实业有限公司，陕西西安710065 ；2,中国石油长庆油田公司采油一厂，陕西延安716000；3.中国石油长庆油田公司采油五厂，陕西榆林710020)摘要：以精制矿物油、专用齿轮油复合剂为原料开发研制的J320C抽油机减速器齿轮油产品，具有良好的贮存稳定性、极压抗 磨性、抗氧化安定性能。通过对油品使用过程进行跟踪检测发现，产品可满足抽油机减速器齿轮长期在野外复杂环境条件下 的使用要求。关键词:抽油机减速器;润滑油；工业应用中图分类号:TE626.3 文献标识码：ADevelopment of Special Lubricating Oil for Pumping Unit ReducerYAO Wen - zhao1, LU Hui -li', ZHOU Shi - de2, JIA Pin - yuan3(1. Xi'an University of Petroleum JARN Industrial Co. , Ltd. , Xi'an 710065, China； 2. PetroChina Changqing Oil field Oil Mining Plant 1, Yan'an 716000, China； 3. PetroChina Changqing Oil field Oil Mining Plant 5, Yudin 710020,China)Abstract: The J320C pumpi ng unit reducer gear oil was developed by using refined minera I oil and special gear oil composite

additives as raw materials, which has good performances in storage stability, extreme pressure wear resista nee, and an- tioxidant stability. By tracking the application process of the oil, it was found that the product can be satisfied with the lubri-

cation requirements of pumping unit reducer gear under complex environment over a long period of time.Key words: pumpi ng unit reducer； lubricati ng oil； industrial application0引言于-9 高倾点的产品在低温下会失去流动性，不 抽油机是采油作业中的主力设备，其核心部件 能满足低温下的润滑需要⑶。尤其是对于在野外作

减速器的润滑效果对抽油机的正常工作起着至关重 业的设备来说低温流动性至关重要。因此开发研制

要的作用。由于抽油机基本上在野外露天作业、日

低温性能良好、具有一定极压抗磨、抗氧化安定性能 晒雨淋、环境温度变化很大、风沙侵蚀严重、导致设 的抽油机减速器专用齿轮油，对于油田企业降本增

备损毁严重。长期以来，抽油机减速器齿轮的润滑 效、安全生产具有一定现实意义。多选用中负荷工业齿轮油，而普通工业齿轮油进水 1主要原材料与试验方法后会导致油品乳化变质、加速油品氧化、甚至引起添 1.1主要原材料理化性质加剂水解失效，从而降低油膜强度、加剧设备部件磨

试验所用基础油及添加剂主要理化性质见表

损、引起腐蚀和锈蚀；同时工业齿轮油倾点不高

1、表 2。表1基础油主要理化性质项目A1A2A3A4试验方法外观透明清亮透明清亮透明清亮透明清亮目测运动黏度（40r）/mm2 • s'1106.5144.3887.92105.9GB/T 265黏度指数909199105GB/T 1995油品研究与应用OIL RESEARCH & APPLICATION第4期姚文钊等•抽油机减速器专用润滑油的研制19表2项目B极压抗磨剂及齿轮油复合剂主要理化性质C1C2246< -25C3试验方法闪点（开口）/%227-13白色粉末熔点51 -232-15265< -15棕黄色透明液体GB/T 3536GB/T510目测GB/T 3536凝点/弋外观闪点（开口）/弋棕黄色液体透明油状液体981.526. 135.81267.9.682. 1硫（质量分数）/%磷（质量分数）/%氮（质量分数）/%9.69. 1SH/T 0303SH/T 02961.050.45GB/T 176741.2主要试验方法GB/T 260石油产品水分测定法；GB/T 265石油产品运动黏度测定法和动力黏

度计算法；防锈防腐性、抗泡性和抗乳化等性能。研究中结合

使用工况等条件，确定目标产物的40乜运动黏度为

150 mm2/s 左右。2.2基础油的选择润滑油是由基础油和添加剂调合而成，一般

GB/T 1995石油产品倾点测定法；GB/T511 石油产品和添加剂机械杂质测定

法；工业齿轮油中基础油用量达到90%以上，因此基 础油质量的好坏对润滑油产品起着至关重要的 影响。氧化安定性是润滑油产品的最主要的性 能之一，根据研制目标40七运动黏度的要求，考

GB/T 3535石油产品黏度指数计算法；GB/T 3536石油产品闪点和燃点测定法（克

利夫兰开口杯法）；察了 4种黏度适宜的基础油的抗氧化安定性能

GB/T 5096石油产品铜片腐蚀测定法；GB/T 7305石油和合成液抗乳化性能测定法；（基础油中加入0.5%的抗氧剂后进行评价），结 果见图1。结果表明，不同油品的氧化诱导期有

SH/T0193润滑油氧化安定性测定法（旋转氧

弹法）；着较大的差距，A3、A4基础油明显优于A2、A1 基础油。因此初步确定A3、A4基础油并进行低 温性能考察。研究中采用车用流体润滑剂低温

GB/T3142 润滑油承载能力测定法（四球

法）；黏度测定法⑷（勃罗克费尔特黏度计法）考察低

SH/T01润滑油抗磨损性能测定法（四球机

法）。温性能，试验温度-26 °C，结果见表3。2试验结果与讨论2.1目标产品的确定减速器是抽油机的关键部件，一般为简单三轴 （主动轴、中间轴、输出轴）平行二级减速结构。减

速器内的齿轮均采用油浴飞溅润滑，箱体结合面涂 密封胶防止油液渗漏，左右齿轮与箱体之间装有油

槽盒（带刮油器），箱体结合面开有油槽，可向各轴 承供给润滑油，一般采用L-CKC150中负荷工业齿 轮油。油品需要具有优异的抗氧化性、极压抗磨性、

图1不同基础油抗氧化安定性能比较表3编号种类基础油低温性能考察结果运动黏度(40¾ )/mm2 - s\"表观黏度（- 26七）/mPa • sJ-01J-02J-03A3 + A4 +黏指剂+降凝剂A3+A4+增黏降凝复合剂A4+黏指剂（小于5%）145.8158.478358278583

151.153900OIL RESEARCH & APPLICATION油品研究与应用20润渭油从低温考察结果可以看出，A3和A4复配使用,

表5抗乳化性能考察结果试样编号J-07201拜第34卷并补加一定量的黏指剂和较大量的降凝剂（一般用量

破乳化剂种类抗乳化性/min0.3%左右），低温表观黏度较大;A3和A4复配，并补

加较大量的增黏降凝复合剂，低温表观黏度依然较 大;而在保证产品黏度达到要求的情况下，单独使用

加＞/pLg - g\"1（油-水-乳化层/讥）30(5 -15 -60)J-08J-09T100230020030(0 -34 -46)A4,并补加一定量的黏指剂后,产品的低温表观黏度

最小（表观黏度小于150 Pa • s时，就能很好地满足抽

DL32LZ59578(40 -37 -3)15(40 -37 -3)J-10600油机减速器齿轮和轴承的润滑要求㈤）O2.3添加剂的选择众所周知,要提高油品的抗氧抗磨损等综合性

结果表明，采用复合剂C1调制的油品氧化安定 性非常差，且铜片腐蚀较重;采用复合剂C2调制的 油品氧化安定性较好，铜片腐蚀合格;而采用复合剂

能,仅靠基础油是不够的，而需要选择具有不同附加 功能的添加剂来改善并提高其特殊要求。研究中通 过对进口齿轮油复合剂C1、国内同类剂C2、自主研 发的复合剂C3的氧化安定性能、防腐蚀性能、极压

C3调制的油品，铜片腐蚀合格且氧化安定性优异。

极压抗磨性能方面，在复合剂C2、C3基础上，通过

补加极压抗磨剂B,可显著提高产品的极压抗磨能 力，尤其是在复合剂C3基础上补加一定量的极压抗

抗磨性等的考察，来确定极压抗磨剂等的类型及用

量，结果见表4、图2；同时工业齿轮油在使用过程中 难免会因呼吸等作用而接触到水分，水分的进入会

磨剂B,油品的P^PD值显著增大，可分别达到1117

N、196O N,完全可以满足抽油机减速器齿轮的特殊

工况要求。引起油品乳化变质，造成设备异常磨损，对常用破乳

剂T1002.DL32及LZ5957的破乳化性能考察结果 见表5。在确定的基础油和添加剂条件下，选用不同的 破乳剂，油品的抗乳化能力有明显差异，其中以

表4氧化安定性和铜片腐蚀考察结果试样编号添加剂J-04J-05DL32使用效果最佳，在较低剂量下8 min内即可得

到较好的分离效果，可满足抽油机减速器野外使用 需求。氧化安定性铜片腐蚀（旋转氧弹法）/min36209（ioor ,3h）/级2bC12.4同类产品的性能比较研究中将J320C与同类产品中负荷工业齿轮油

C2C3lblbJ-061020CKC150进行性能比较，见表6。结果表明J320C的

低温性能、抗乳化性能、抗氧化性能、极压抗磨性能 明显优于中负荷工业齿轮油。尤其是低温性能方

面.CKC150的倾点仅有-10 T ,而J320C可以达到

-30 以下，即使在比较严寒的北方地区，冬季仍

然可以正常使用;J320C的氧化诱导期长达1000

min,远远大于CKC150,说明产品具有更长的使用寿

命,换油周期更长，可以有效地节约油品使用成本和 设备维护费用。表6 J320C与CKC150的性能比较结果项目J320C151. 1CKC150试验方法GB/T 265运动黏度（40T： ）/mm2 - s_】153. 1216闪点（开口）/*260-338GB/T 3536GB/T 3535倾点/七抗乳化(82T： )(40 -37 -3mL)/min泡沫性（泡沫倾向/泡沫稳定性）mL/mL前24七-10不分离GB/T 7305GB/T 125790/015/0油品研究与应用OIL RESEARCH & APPLICATION第4期姚文钊等•抽油机减速器专用润滑油的研制21表6（续）项目J320C0/0CKC150试验方法93.5弋后24七10/00/00/0铜片腐蚀（ioor,3h）/级lblb232598GB/T 5096SH/T0193GB/T3142SH/T01氧化安定性（旋转氧弹150弋）/min10261117最大无卡咬负荷Pj/N磨斑直径(196N,60min,T： ,1200r/min)/mm0.30.292.5产品贮存稳定性考察针对润滑油产品经过长期放置可能会出现沉

淀，给用户造成一定的不便。因此对研制的油品进行了贮存稳定性考察，结果见表7。表7 J320C产品贮存稳定性考察油样第一个月室温无沉淀无沉淀第二个月低温（-4弋）无沉淀无沉淀第三个月室温无沉淀无沉淀第四个月低温（-4七）无沉淀油样1油样2无沉淀结果可见,研制的J320C抽油机减速箱齿轮油 产品常温与低温（-4七）交替放置四个月后油品清

2.6 J320C现场应用结果分析J320C工业化产品在多个油田作业区开展了广

泛的应用研究，取得了较好的使用效果，对使用后的 油品从上、中、下部分别采样分析，结果见表8。澈透明无沉淀，产品稳定性良好，长期放置不影响使 用性能。表8工业产品分析评价结果检测项目外观酸值/mgKOH • g7新油清澈透亮使用一年后清澈0. 153工业齿轮油换油指标试验方法外观异常MlGB/T 7304GB/T 2650. 145运动黏度(401C)/mn>2 - s'1铜片腐蚀（ioor ,3h）/级153.5139.9la中上部无水，下部2%±15%la痕迹M3b>0.5GB/T 5096GB/T 260GB/T 17476水分（质量分数）/%元素分析/憾• g_1Fe（上/中/下）0034/35/373200Cu（上/中/下）6/7/7从分析结果可以看出，油品正常使用一年后，

铁含量不大于200 jig/g的要求，表明产品的极压 抗磨性能良好，能够很好地保护设备，把设备的

各项理化指标基本正常。新旧油品对比，酸值及 黏度变化小，反映了油品的抗氧化安定性能良

摩擦磨损降到最低；同时发现旧油中、上部样品

好，可有效延长换油周期；铜片腐蚀基本无变化， 无水分，而下部样品水分含量较大，一方面反映

反映了油品的抗腐蚀能力强，对设备部件尤其是 铜材无腐蚀作用；使用后的油品，上、中、下部铁、 铜含量基本稳定，且明显小于齿轮油换油指标中

了设备使用过程中可能由于呼吸等作用而吸入 水分，水分的超标会造成设备的腐蚀、添加剂降

解等，影响设备正常使用，另一方面也表明产品

OIL RESEARCH & APPLICATION油品研究与应用22润渭油201眸第34卷的水分离性较好，在减速器齿轮缓慢的转动过程

Gear OEMs[ A]. The 11 annual fuels & lubes Asia confer­中，能够在较短的时间内使进入油箱的水分沉积 ence. 2005.到油箱底部，而中、上部不含水分的油品可有效

[4] GB/T 11145 -(2004)车用流体润滑剂低温黏度测定

进行润滑，以保证设备正常使用。法[S].3结论[5]

高纯，诸承浩.用半导体冷浴测定齿轮油低温表观黏度 以精制矿物油为基础油，齿轮油复合剂为主剂，

及影响因素[J].润滑油,1987( Zl. )：52 -57.并补加一定量的极压抗磨剂，开发研制的J320C抽

油机减速器齿轮油产品，经过一年的现场使用试验 表明，产品具有良好的极压抗磨性、抗氧化安定性、

抗乳化性及贮存稳定性,长期放置不产生沉淀，可以 满足长期处于野外作业的抽油机减速器齿轮在复杂

环境下的使用要求。参考文献：收稿日期：2019 -02 -25作者简介:姚文钊，高级工程师，硕导，1994年毕业于四川大学

[1 ]李开连.油气田设备润滑管理及油液检测技术[M].北

化学系有机化学专业，2006年获中国科学院兰州化学物理研 京:石油工业出版社,2014：1 -4.究所理学硕士学位,长期从事润滑油及其添加剂研究开发及生

[2]杨俊杰，周洪満.设备润滑技术与管理[M].北京：中国

产管理等技术工作，先后申报国家发明专利二十五项，其中十 计划出版社,2008:62 -65.四项已获授权，在国内外会议及期刊上发表论文六十余篇。E [3 ] Helen T ryen. Identification of Industrial Gear Additive

-mail: wenzhao. yao@ sohu. comTechnology Meeting The New Specifications from Industry

润滑油添加剂需求增长乏力根据IHS Markit最新报告,2018年全球润滑油添加剂(LOA)市场达到420万t,市值约150亿美元。'

| IHS Markit表示，由于消费需求一直在放缓，预计2018 -2023年市场年均增速仅为1.3%,2023年总需!

♦求将达到440万t。未来5年，中国、印度和亚洲其他地区的润滑油添加剂增长率将维持最高水平，j ! 2018 -2023年的平均增长率为3.3% ~3.7%。据2018年统计数据，北美拥有润滑油添加剂最大市场，；

■占世界总量的29% ,其次是中国占16.6% ,西欧占12% 0当前LOA市场仍由4家生产商主导，即雅富顿(Afton)、雪佛龙奥伦耐(Chevron Oronite)、埃克森美♦

♦孚与壳牌石油合资的润英联(Infineum),路博润(Lubrizol)。据IHS Markit统计数据称，这4家公司合计；

■占全球LOA市场的85% -90% 0♦根据报告，LOA市场的增长机会主要由强制性法规(如提高燃油效率或排放控制相关的法规)驱动♦i { 添加剂规格配方更新。中国等新兴经济体的环境问题也在加速汽车润滑油升级，这为市场增长提供了 ♦Ii ;更多机会。美国和欧盟在燃料排放，特别是温室气体排放和燃料经济性方面的强制性规定，也对润■ !滑油的配方有重大影响。

♦油品研究与应用OIL RESEARCH & APPLICATION