潛油電泵常見故障原因及改進措施分析

鄭德吉

摘 要：在二次和三次采油過程中，潛油電泵機組是應用十分廣泛的一種機械采油設備。潛油電泵機組由于其具有舉升揚程高及采液排量大等優點，具有其他舉升裝備所無法比擬的優勢。為了潛油電泵機組在采油過程中能夠正常的運行，則需要對其進行周期性檢修，確保生產過程中任何一個部件都能夠處于正常的性能狀態下，避免由于故障而導致油井停機事件的發生。

關鍵詞：潛油電泵 故障 分析 改進措施

中圖分類號：TE355.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（a）-0076-01

1 故障原因分析

1.1 潛油電泵故障

1.1.1 磨損問題

鉆井過程中井液中含有大量的雜質，但潛油電泵則需要浸入到井液中，并需要做高速旋轉的動作，這就不可避免的會對潛油電泵帶來較大的磨損，在磨損過程中潛油電泵存在著局部磨穿、磨薄及磨沒的情況，同時泵頭和泵座處的扶正軸承、葉輪和導殼配合處及泵軸等也會存在著不同程度的磨損，從而導致潛油電泵故障發生。在磨損過程中導致潛油電泵發生故障的原因大致有兩個方面。其一，在潛油電泵運行過程中，葉輪和導殼接觸面本身就存在著接觸摩擦力，而在這二者之間還存在著配合間隙，這樣當潛油電泵潛入到井液中旋轉時，井液中的雜質不可避免的會進入到配合間隙之中，從而導致摩擦加大，使葉輪和導殼之間的磨損加劇。其二，葉輪需要隨著泵軸做高速旋轉運行，這樣葉輪和導殼之間會相互接觸，從而導致摩擦的產生。

1.1.2 地質因素

在鉆進過程中，由于地質條件的影響，在井液中會含有大量的砂粒，同時還有結垢的現象存在。這樣就極易趣賣到砂卡故障發生，一旦出現砂卡，則會導致管柱堵塞、過載停機、斷軸及機組落井的故障發生，而結垢的存在則會導致電動機載荷增大，溫度升高，嚴重時電動機甚至會燒毀。這主要是由于葉輪和導殼的過流表面會長時間在暴露在含有砂粒的液體當中，在液體的不斷沖刷及摩擦下導致磨損的發生。另外當層供液不足或是機組冷卻液得不到及時補充時，則會導致泵發生磨損或是局部出現高溫的情況。

1.2 分離器故障

在潛油電泵運行過程中，如果有氣體進入到泵內，則會對泵產生氣蝕或是氣鎖的情況，導致電泵正常的工作性能受到較磊的影響。所以在保護器與離心泵之間安裝有油氣分離器，其主要發揮著對混合氣流進行氣、液分離的作用，通過油氣分離器可以使分離出來的液體進入到離心泵內，而氣則會進入到油管和套管的環形空間內排出，這樣就降低了氣體可能對泵正常運行所帶來的影響，有效的提高了泵的生產效率，確保了泵使用壽命的延長。在正常運行過程中，分離器不易發生故障，但由于分離器作為重要的井下部件，其一旦有故障發生時，則會導致電機或是保護器無效或是落至井下，無法打撈出來。在分離器故障中多以軸斷、殼體斷裂、防倒塊倒扣、吸入口堵塞及內部磨損等。因為在分離器運行過程中，一時其內部混有砂、垢等，則會導致各部件之間的磨損加劇，同時還會對分離泵的入口造成堵塞，而井液中存在有雜質，在葉輪高速旋轉時，雜質會對外殼帶來磨損和腐蝕。這些問題的存在都會導致分離器故障的發生，甚至造成分離器發生斷裂。

1.3 保護器故障

電機保護器具體的作用是隔離井液并為電機提供電機潤滑油。如果保護器的可靠性很差的話將會使潛油電機的故障率大大增加。保護器的失效模式主要是保護器密封失效、保護器盤軸晃動大、扶正軸承磨損、保護器軸斷、上保護器倒扣、呼吸到極限保護器失效等。

1.4 潛油電機故障

潛油電泵運行過程中，其動力主要是由潛油電機來提供，這樣潛沒離心泵才能下動井液中進行工作。而一旦潛油電機發生故障，則會導致潛油電泵失去動力源，無法正常運行。通常情況下潛油電機故障多以短路、斷路及對地絕緣為零，而故障形式也基本上以電機內部和連接處兩種形式為主。當電機內部發生故障時，多是短路和燒毀，而電機連接處故障則通常表現為電機頭和電纜頭聯接處燒毀或是電機線包燒毀。導致這些故障發生的原因有地質原因和施工管理使用原因兩種。

1.4.1 地質原因

當潛油電機供液不足、高溫、高壓、泵砂卡及結垢、在大曲率斜井內機組出現彎曲時都會導致故障的發生。因為一旦不能及時供液，則會導致大量的熱量不能有效的散發出去，同時在高溫和高壓下，會導致絕緣層出現腐蝕和老化的情況。而在砂出現砂卡和結后時，會導致潛油電機的荷載增加，致使潛油電機溫度升高，甚至燒壞。而當機組抗彎能力較差時，則會導致電氣出現燒毀等情況發生。

1.4.2 施工管理使用原因

由于施工管理不當，也極易導致電機出現損壞或是燒毀。在供電系統出現電壓不穩定時，會給電機帶來較大的損傷。同時在運輸、儲存或是在施工過程中會有機械損傷存在，從而導致電機強度下降。當井下單閥失效時，由于液體會出現倒流的情況，電機高速反轉，從而導致電機受到損毀。泵出現故障或是其他部件出現故障時，另外在潛油電機頻繁進行開啟和停止過程中也會導致保護器失去作用，從而燒毀潛油電機。

2 潛油電泵故障改進措施

2.1 潛油泵的改進

一是施工時一定要按照規章制度進行，要將施工產生的砂、垢清除干凈；二是根據實際情況，客觀的選擇泵的類型型；三是潛油電泵零件材料的選擇也很重要。潛油電泵的軸、葉輪、導殼和墊片等應該多采用一些抗磨損、不易受腐蝕的材料，最好再加強其表面質量；四是防砂和抗磨損是今后潛油泵改進的主要方向。

2.2 潛油電機故障的改進

一是油井要有足夠的液量來冷卻電機，以減小因高溫燒毀電機的概率；二是要防止電網波動，保護、維持電機的正常工作；三是選擇電機的功率一定要與泵相配合；四是電機安裝時，要確保其密封可靠、安裝準確到位；五是加強電機自身絕緣材料的性能；六是修復機組要在各項性能檢測完好后才能下井，并應注意使用工況和年限長短。

2.3 分離器的改進

對于分離器，需要對其施工過程中產生的砂和垢進行有效控制，同時可以利用防砂罩將其安置在分離器吸入口處。另外就是要對分離器殼體的質量進行有效的控制，確保其材質的強度，降低分離器出現斷裂的可能性。

3 結語

潛油電泵作為鉆井中的重要機械設備，其構造較為復雜，任何一個部件出現故障則會導致無法正常工作。同時潛油電泵工作過程中所處環境較為復雜，而且受到大量泥沙和雜質的侵蝕和沖刷，潛油電泵、分離器和保護器等部件極易失效，所以在潛油電泵運行過程中需要對容易導致其失效的原因進一步進行研究和分析，確保潛油電泵各項性能的正常，確保其工作效率能夠提升。

參考文獻

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