潛油電泵偏磨失效機理及對策探討

曲唯眾

（大慶油田力神泵業公司銷售公司，黑龍江大慶 163000）

0 引言

在我國石油開采工藝中，目前潛油電泵是應用最為普遍的采油設備之一，大量的實踐證明，該設備對于提高油田產量具有積極作用，同時產能穩定、生產效率較高。但是受自身結構以及使用環境影響，潛油電泵在工作中容易出現機組振動的問題，長時間得不到有效解決后機組將出現發生偏磨失效的問題，導致產能和生產效率下降，嚴重時還會造成電泵機組的損壞。導致該現象的直接原因是，受不良振動影響，離心泵的固定部件與轉動部件之間產生不均勻的磨損。

1 潛油電泵偏磨現象及種類

潛油電泵型號種類較多，適用于不同的使用環境，但主體結構基本相同：一般由潛油電機機組部分作為主體結構，根據相應的使用需求，安裝對應功能的保護器、分離器和離心泵等組成部件，整體運行實現各項功能，其中離心泵分為固定和轉動兩個結構。

不良振動或其他環境影響因素下產生的摩擦不均勻現象，是導致潛油電泵偏磨的直接原因。根據潛油電泵偏磨位置和產生原因，可以分為固定部分磨損和轉動部分磨損兩類。

（1）固定部分磨損。從磨損發生原因和類型角度，固定部門磨損可以定義為被動類型磨損。這類磨損發生的位置較為集中，一般發生在泵頭、泵座位置以及泵殼的位置。目前我國油田使用的潛油電泵泵頭的鑄造材料多為青銅，硬度與耐磨性不夠理想，在受到較大應力的作用下會產生變形、變脆磨損情況加劇，最終會出現泵頭磨損消失、僅剩支柱的現象。泵殼部分磨損是因為葉輪輪轂配合的泵殼孔容易出現磨損不均勻的現象，導致孔徑變大，泵殼逐漸變形。

（2）轉動部分磨損。轉動部分磨損是因為旋轉部件在工作中，因為自身運行環境出現問題，導致旋轉位置出現阻力和摩擦最終造成的磨損現象。葉輪、泵軸、花套等結構容易出現上述磨損現象。其中，葉輪位置磨損最大，當泵殼發生形變時葉輪旋轉過程中會直接與泵殼接觸造成磨損，磨損到達一定程度后葉輪輪轂一側會徹底被磨損丟失，泵殼和葉輪在摩擦中逐漸變為橢圓形，嚴重時會導致葉輪、泵殼的徹底損壞。葉輪輪轂遭到破壞后，泵殼孔會與泵軸發生摩擦，導致泵軸表面出現鋸齒狀破損，最終造成斷裂。

2 潛油電泵出現偏磨失效問題的原因

潛油電泵離心泵發生偏磨現象的原因主要有3種：①離心泵旋轉結構不同軸，不同軸會造成一系列磨損現象的發生；②潛油電泵一般處于地下環境，在運行過程中其密封性受到環境因素的影響存在失效的可能，密封失效后泵體內部進入的含砂物質會磨損葉輪推墊片，機組不適應井礦時會振動問題，使泵內各部件的磨損加劇，出現偏磨現象；③潛油電泵在生產以及安裝過程中，因生流程不符合管理規定導致的吊裝不合理、運輸不當、安裝不同軸等問題，均會造成潛油電泵偏磨的現象。

潛油電泵出現偏磨現象進而失效的原因主要有4個；①偏磨現象發生后，潛油電泵的揚程出現變化，出現大幅波動，導致墊片磨損加劇，最終導致泵失效；②泵體偏磨會加大泵體進砂程度，大量含砂介質進入泵體會造成泵卡造成失效；③揚程出現大幅波動時，潛油電泵在運行中會出現矩形波的現象，使潛油電泵的振動加劇，這在含水量高的井中體現的尤為明顯，當振動達到一定振幅時會造成泵頭和泵座因磨損過度斷裂，導致電潛泵失效；④現有的電潛泵中，小排量多葉輪的潛油電泵更容易出現偏磨現象，其泵體一般較小、散熱能力較弱，內部空間決定井液流動阻力很大，導致供液不足的方式頻繁發生，加上入泵葉輪下止推墊及下裙的影響，更容易造成泵失效。

3 潛油電泵振動與偏磨的關系

潛油電泵在工作中，動力端通過主動軸帶動葉輪旋轉，形成環形吸力，完成原油的舉升做功。潛油電泵結構復雜，組成部件繁多，許多零件剛性差抗腐蝕能力弱，如果出現形變或腐蝕會造成潛油電泵不同軸問題，這會讓葉輪失去原有平衡結構，在偏心慣力的作用下使潛油電泵運轉失去平衡和穩定性，在高速旋轉的過程中造成電泵的壓力、排量、井口管線回壓等參數波動，泵殼形狀會受應力作用，發生改變，造成泵振動加劇，進而導致葉輪、主軸磨損。

電泵運行穩定性的喪失以及振動的出現，會加劇葉輪在旋轉過程中與主軸體接觸面的磨損情況，軸體表面產生凹陷，其間的法向壓力會促進微凸體的粘著、產生碎屑，造成軸體的麻點或蟲型條紋損傷。痕跡和損傷出現后，這些損傷會更容易出現磨損，導致徑向間隙會加大。

4 防止潛油電泵偏磨失效的對策

4.1 采用優質硬質合金軸承，優化位置分布

從上文的分析可以看出，潛油電泵出現偏磨現象最終導致泵失效是一個逐漸發生的過程，該過程因部分易損部件的損壞或功能缺失，發生連鎖反應導致其他部件逐漸磨損失效。其中最為重要的原因是重要部件的鑄造材料存在缺失，因此應替換易出現磨損軸體的部分材料，采用硬度更高、抗腐蝕能力更高的合成材料，并充分優化軸體間距，縮短分布位置的間距，確保其扶正的效果。

4.2 加設硬質合金扶正軸

潛油電泵偏磨失效的問題中，花鍵套是主要的失效點。根據相關數據統計，在六成以上出現偏磨現象的潛油電泵中，花鍵套都存在嚴重的磨損現象。泵頭、泵座位置磨損現象也較為嚴重，導致上述部件磨損的根本原因是扶正器的失效，因此改善扶正器性能和效果是解決潛油電泵偏磨現象的有效方法。扶正器所用材料對其性能有很大影響，可以采用高硬度的合金材料，實現對泵頭以及泵座的強力扶正。

4.3 采用先進的安裝、扶正技術

潛油電泵在生產、運輸、安裝過程中會出現的各種問題，也是造成潛油電泵投入使用后磨損過巨的重要原因。在安裝潛油電泵的過程中，泵頭和泵座安裝應采用全新的安裝技術，使用合金扶正套進行安裝，完成對其強而有效的扶正。潛油電泵上岸后還要對其進行詳細檢查，及時采取相應的技術手段返現磨損位置和部件，避免磨損進一步加劇。