潛油電泵常見故障原因分析及處理對策

王莉

【摘 要】潛油電泵系統在原油開采方面因為舉升揚程高、采液排量大而得到廣泛應用，但其在井下工作環境比較惡劣，且故障影響因素較多，在生產過程城中任何一個部件發生故障都可能導致油井停機、停產，降低生產時效，提高開發成本。本文分析了造成潛油電泵組異常的因素，并對常見故障提出改進方案，可以有效的減少故障導致的停產和維修損失，提高潛油電泵的工作壽命和延長檢泵周期，為企業節約采油成本。

【關鍵詞】潛油電泵井；常見故障；原因分析；處理對策

潛油電泵因為舉升揚程高、采液排量大在油田的利用率很高，因其設備簡單，安裝方便，排量大，是保持穩產的一種高效采油方式，也日益成為油田開采的重要手段之一。但是由于潛油電泵面臨的井下工作環境復雜惡劣，一旦發生損壞，就要投入高昂的維修費用，給企業也帶來巨大的經濟損失。如何最大限度減少機組損壞，延長潛油電泵的使用時間，提高潛油電泵井的利用率，是油田企業節約成本，增加經濟效益的首要解決問題。

一、潛油電泵故障分析方法

潛油電泵系統由多個既相互獨立，又相互影響的子系統組成，我們可以從系統的角度，對各子系統進行故障分析，抓住重點故障部位進行觀察檢測。采用故障分析法，把整個潛油電泵系統中最不希望發生的故障作為首要分析目標，模擬故障狀態并查找相關因素，可以用圖形演繹的方法建立故障模型，定量的計算出故障發生概率，得出潛油電泵系統的危險程度，為系統的安全性提供一定的依據。

二、潛油電泵井常見故障原因分析

（一）地面管理因素

（1）開停井次數過多，根據生產實踐中的經驗可以肯定發生在電系統的損壞是最主要的原因，電泵井的電機燒是最普遍的。頻繁開機極大的影響了機組壽命，主要后果是加速了電機保護器的失效。每啟動電泵一次，啟機時的瞬間電流要高出額定電流的3-5倍，頻繁啟停機都對電機、電纜的絕緣性能造成損壞導致絕緣被擊穿。開機后電機全速運行，電機扭矩突然增大時，對泵的機械沖擊較大，在沖擊扭矩作用下，極有可能使機組的泵軸或連接螺栓剪斷，電機泵軸斷造成不出液，電泵連接螺栓斷使機組落井。

（2）停井時間長，開機時易過載停機

油田生產過程中，油井出砂，井液腐蝕而形成碎屑和結垢物。這些物質的比重相對油水要大，在電泵井正常生產，大排量舉升液體時，雜物隨井液排出井筒，但當電泵井停井時間較長時，單流閥上沉積大量雜物，由于比重大于油水，在開井瞬間，雜物落入離心泵內，另外，停井后，離心泵導殼中也沉積部分砂粒和碎屑，上部油管結蠟油套環空也容易形成死油。在開井泵的砂卡、結垢使潛油電機載荷劇增，極易造成過載，運行電流偏高，最終導致電纜擊穿或潛油電機溫度升高、燒壞。

（二）井下機組因素

機組在多次重復使用一段時期后，機組電纜老化嚴重，沒有合理更新（包括零部件）。修理過程中產生質檢不規范，執行標準不細，執行不嚴。機組絕緣性就會相對較低，可靠性也相對變差。特別是在頻繁開井時，由于開井時的瞬間電流是正常生產時的3-5倍，高電流對電器部分的絕緣性要求較高，因此容易造成電纜擊穿、機組燒的事故發生。部分井井下條件日益惡劣，進一步縮短了機組電纜的使用壽命。

（三）地質因素

（1）地層出砂、結垢影響，電泵井的大排量生產，容易造成生產過程中地層出砂，井液中含砂量過多，直接導致泵卡停井，井液含砂量較少則對電泵機組的離心泵葉輪和導葉、泵殼造成磨損，與井液腐蝕共同導致葉輪磨損或泵體刺穿。井液含砂也會導致分離器殼體斷裂，由于分離器葉輪驅動井液高速旋轉，井液攜砂導致分離器襯筒逐漸腐蝕穿，分離器襯筒腐蝕穿后，井液作用于分離器外殼，最后造成分離器斷裂。而結垢可導致電動機載荷增大，溫度升高、甚至燒毀。

（2）地層供液不足的影響，油井供液能力不足，生產過程中導致大量熱量無法散失，造成電機燒毀。地層供液不足也會導致機組無液體冷卻和泵的磨損加劇，造成產液量低。高溫、高壓的地質條件下，井下的液體和氣體的腐蝕能力進一步增加，加劇了電纜絕緣層的腐蝕和老化，導致電纜絕緣材料損壞、失效。

（四）下井工具影響

主要表現在油管漏失及單流閥損壞，有絲扣損傷的油管下井由于生產壓差的作用形成滲漏通道，由于水激作用使通道不斷增大，最后導致油管漏，油管漏失電泵機組可以正常運行，但是泵不出液或者液量低，嚴重的油漏失，造成油管強度降低，可以造成機組落井的井下故障。

（五）修井施工影響

因修井施工質量不規范導致躺井，主要表現為洗井不徹底井筒臟、機組安裝操作不規范。由于電泵機組的電纜與油管同步下井，井口的磕碰造成電纜損傷，雖然未直接造成停井，但不僅增加了電纜的故障點易發生擊穿，而且造成電纜的浪費和修理難度的增大。尤其是電纜老化嚴重，損傷更易造成電纜擊穿。

（六）電網電壓波動

電網電壓的瞬間波動，使井下電機工作電壓不穩定，從而導致電機磁場遭到破壞，產生部分反向磁場，使電機正轉矩降低、電機轉速減少，導致離心泵泵效降低。另外，電泵機組長時間在井下運轉，電纜和機組的絕緣性是隨著時間的延長而降低的，絕緣性降低后，電網電壓波動，會直接造成電纜擊穿或者機組燒。

三、潛油電泵常見故障處理對策

（一）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。

（二）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。

（三）優化設計

開展優化設計，以降低離心泵軸功率和電機功率、延長電泵井生產周期，優化離心泵揚程、沉沒度，嚴格控制電泵井沉沒度。通過與地質、注水結合，掌握地層能量變化，嚴格控制電泵井沉沒度在400m，減輕沉沒壓力過大對電泵機組的影響。最終實現排量、揚程、效率達到最佳匹配，保障機組低耗電、長周期運行。

（四）加強電泵井日常維護管理

平時管理中減少停井次數和停井時間。在線路改造和管線維修時，加強組織，盡量縮短電泵井的停井時間。停井時間在1-2小時以內的油井采取打回流的措施，減少停井次數。當單井穿孔時，嚴格執行帶壓打卡子的規定，或者采取罐車拉油的辦法，減少停井次數。對過載停機、和故障停機時，崗上人員不允許擅自開機，必須經過關技術人員查明原因后方可開機。對所有電泵井安裝井口單流閥。防止停井時地面管線內的液體攜帶雜物倒灌，導致開井時過載停機。盡量避免同時啟動負荷大的、注水泵、電器設備。

四、結語

潛油電泵系統構成復雜，任何一個環節出現問題都可能導致油井失效。與此同時，潛油電泵系統所處的地質環境異常復雜，泥沙、雜質等等不斷地侵蝕、沖刷著潛油電泵、分離器和保護器等部件導致其失效。要通過分析造成潛油電泵組異常的因素，并對常見故障提出改進方案，可以有效的減少故障導致的停產和維修損失，提高潛油電泵的工作壽命和延長檢泵周期。

【參考文獻】

[1] 孫粵華，賈星蘭.潛油電泵系統的安全評價方法研究.石油礦場機械，2003，32（5）：15-17.

[2] 張玉斌，于海春.潛油電泵機組可靠性研究.石油學報，2003，24（4）：102-107.