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(tǒng)在原油開采方面因?yàn)榕e升揚(yáng)程高、采液排量大而得到廣泛應(yīng)用，但其在井下工作環(huán)境比較惡劣，且故障影響因素較多，在生產(chǎn)過程城中任何一個(gè)部件發(fā)生故障都可能導(dǎo)致油井停機(jī)、停產(chǎn)，降低生產(chǎn)時(shí)效，提高開發(fā)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(jìn)方案，可以有效的減少故障導(dǎo)致的停產(chǎn)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(yè)節(jié)約采油成本。

【關(guān)鍵詞】潛油電泵井；常見故障；原因分析；處理對策

潛油電泵因?yàn)榕e升揚(yáng)程高、采液排量大在油田的利用率很高，因其設(shè)備簡單，安裝方便，排量大，是保持穩(wěn)產(chǎn)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(huán)境復(fù)雜惡劣，一旦發(fā)生損壞，就要投入高昂的維修費(fèi)用，給企業(yè)也帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。如何最大限度減少機(jī)組損壞，延長潛油電泵的使用時(shí)間，提高潛油電泵井的利用率，是油田企業(yè)節(jié)約成本，增加經(jīng)濟(jì)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(tǒng)由多個(gè)既相互獨(dú)立，又相互影響的子系統(tǒng)組成，我們可以從系統(tǒng)的角度，對各子系統(tǒng)進(jìn)行故障分析，抓住重點(diǎn)故障部位進(jìn)行觀察檢測。采用故障分析法，把整個(gè)潛油電泵系統(tǒng)中最不希望發(fā)生的故障作為首要分析目標(biāo)，模擬故障狀態(tài)并查找相關(guān)因素，可以用圖形演繹的方法建立故障模型，定量的計(jì)算出故障發(fā)生概率，得出潛油電泵系統(tǒng)的危險(xiǎn)程度，為系統(tǒng)的安全性提供一定的依據(jù)。

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(shù)過多，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)可以肯定發(fā)生在電系統(tǒng)的損壞是最主要的原因，電泵井的電機(jī)燒是最普遍的。頻繁開機(jī)極大的影響了機(jī)組壽命，主要后果是加速了電機(jī)保護(hù)器的失效。每啟動(dòng)電泵一次，啟機(jī)時(shí)的瞬間電流要高出額定電流的3-5倍，頻繁啟停機(jī)都對電機(jī)、電纜的絕緣性能造成損壞導(dǎo)致絕緣被擊穿。開機(jī)后電機(jī)全速運(yùn)行，電機(jī)扭矩突然增大時(shí)，對泵的機(jī)械沖擊較大，在沖擊扭矩作用下，極有可能使機(jī)組的泵軸或連接螺栓剪斷，電機(jī)泵軸斷造成不出液，電泵連接螺栓斷使機(jī)組落井。

（2）停井時(shí)間長，開機(jī)時(shí)易過載停機(jī)

油田生產(chǎn)過程中，油井出砂，井液腐蝕而形成碎屑和結(jié)垢物。這些物質(zhì)的比重相對油水要大，在電泵井正常生產(chǎn)，大排量舉升液體時(shí)，雜物隨井液排出井筒，但當(dāng)電泵井停井時(shí)間較長時(shí)，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(nèi)，另外，停井后，離心泵導(dǎo)殼中也沉積部分砂粒和碎屑，上部油管結(jié)蠟油套環(huán)空也容易形成死油。在開井泵的砂卡、結(jié)垢使?jié)撚碗姍C(jī)載荷劇增，極易造成過載，運(yùn)行電流偏高，最終導(dǎo)致電纜擊穿或潛油電機(jī)溫度升高、燒壞。

（二）井下機(jī)組因素

機(jī)組在多次重復(fù)使用一段時(shí)期后，機(jī)組電纜老化嚴(yán)重，沒有合理更新（包括零部件）。修理過程中產(chǎn)生質(zhì)檢不規(guī)范，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不細(xì)，執(zhí)行不嚴(yán)。機(jī)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(shí)，由于開井時(shí)的瞬間電流是正常生產(chǎn)時(shí)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(jī)組燒的事故發(fā)生。部分井井下條件日益惡劣，進(jìn)一步縮短了機(jī)組電纜的使用壽命。

（三）地質(zhì)因素

（1）地層出砂、結(jié)垢影響，電泵井的大排量生產(chǎn)，容易造成生產(chǎn)過程中地層出砂，井液中含砂量過多，直接導(dǎo)致泵卡停井，井液含砂量較少則對電泵機(jī)組的離心泵葉輪和導(dǎo)葉、泵殼造成磨損，與井液腐蝕共同導(dǎo)致葉輪磨損或泵體刺穿。井液含砂也會導(dǎo)致分離器殼體斷裂，由于分離器葉輪驅(qū)動(dòng)井液高速旋轉(zhuǎn)，井液攜砂導(dǎo)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(jié)垢可導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)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(chǎn)過程中導(dǎo)致大量熱量無法散失，造成電機(jī)燒毀。地層供液不足也會導(dǎo)致機(jī)組無液體冷卻和泵的磨損加劇，造成產(chǎn)液量低。高溫、高壓的地質(zhì)條件下，井下的液體和氣體的腐蝕能力進(jìn)一步增加，加劇了電纜絕緣層的腐蝕和老化，導(dǎo)致電纜絕緣材料損壞、失效。

（四）下井工具影響

主要表現(xiàn)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(chǎn)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(dǎo)致油管漏，油管漏失電泵機(jī)組可以正常運(yùn)行，但是泵不出液或者液量低，嚴(yán)重的油漏失，造成油管強(qiáng)度降低，可以造成機(jī)組落井的井下故障。

（五）修井施工影響

因修井施工質(zhì)量不規(guī)范導(dǎo)致躺井，主要表現(xiàn)為洗井不徹底井筒臟、機(jī)組安裝操作不規(guī)范。由于電泵機(jī)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(diǎn)易發(fā)生擊穿，而且造成電纜的浪費(fèi)和修理難度的增大。尤其是電纜老化嚴(yán)重，損傷更易造成電纜擊穿。

（六）電網(wǎng)電壓波動(dòng)

電網(wǎng)電壓的瞬間波動(dòng)，使井下電機(jī)工作電壓不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致電機(jī)磁場遭到破壞，產(chǎn)生部分反向磁場，使電機(jī)正轉(zhuǎn)矩降低、電機(jī)轉(zhuǎn)速減少，導(dǎo)致離心泵泵效降低。另外，電泵機(jī)組長時(shí)間在井下運(yùn)轉(zhuǎn)，電纜和機(jī)組的絕緣性是隨著時(shí)間的延長而降低的，絕緣性降低后，電網(wǎng)電壓波動(dòng)，會直接造成電纜擊穿或者機(jī)組燒。

三、潛油電泵常見故障處理對策

（一）潛油泵的改進(jìn)

一是施工時(shí)一定要按照規(guī)章制度進(jìn)行，要將施工產(chǎn)生的砂、垢清除干凈；二是根據(jù)實(shí)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(dǎo)殼和墊片等應(yīng)該多采用一些抗磨損、不易受腐蝕的材料，最好再加強(qiáng)其表面質(zhì)量；四是防砂和抗磨損是今后潛油泵改進(jìn)的主要方向。

（二）潛油電機(jī)故障的改進(jìn)

一是油井要有足夠的液量來冷卻電機(jī)，以減小因高溫?zé)龤щ姍C(jī)的概率；二是要防止電網(wǎng)波動(dòng)，保護(hù)、維持電機(jī)的正常工作；三是選擇電機(jī)的功率一定要與泵相配合；四是電機(jī)安裝時(shí)，要確保其密封可靠、安裝準(zhǔn)確到位；五是加強(qiáng)電機(jī)自身絕緣材料的性能；六是修復(fù)機(jī)組要在各項(xiàng)性能檢測完好后才能下井，并應(yīng)注意使用工況和年限長短。

（三）優(yōu)化設(shè)計(jì)

開展優(yōu)化設(shè)計(jì)，以降低離心泵軸功率和電機(jī)功率、延長電泵井生產(chǎn)周期，優(yōu)化離心泵揚(yáng)程、沉沒度，嚴(yán)格控制電泵井沉沒度。通過與地質(zhì)、注水結(jié)合，掌握地層能量變化，嚴(yán)格控制電泵井沉沒度在400m，減輕沉沒壓力過大對電泵機(jī)組的影響。最終實(shí)現(xiàn)排量、揚(yáng)程、效率達(dá)到最佳匹配，保障機(jī)組低耗電、長周期運(yùn)行。

（四）加強(qiáng)電泵井日常維護(hù)管理

平時(shí)管理中減少停井次數(shù)和停井時(shí)間。在線路改造和管線維修時(shí)，加強(qiáng)組織，盡量縮短電泵井的停井時(shí)間。停井時(shí)間在1-2小時(shí)以內(nèi)的油井采取打回流的措施，減少停井次數(shù)。當(dāng)單井穿孔時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行帶壓打卡子的規(guī)定，或者采取罐車?yán)偷霓k法，減少停井次數(shù)。對過載停機(jī)、和故障停機(jī)時(shí)，崗上人員不允許擅自開機(jī)，必須經(jīng)過關(guān)技術(shù)人員查明原因后方可開機(jī)。對所有電泵井安裝井口單流閥。防止停井時(shí)地面管線內(nèi)的液體攜帶雜物倒灌，導(dǎo)致開井時(shí)過載停機(jī)。盡量避免同時(shí)啟動(dòng)負(fù)荷大的、注水泵、電器設(shè)備。

四、結(jié)語

潛油電泵系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可能導(dǎo)致油井失效。與此同時(shí)，潛油電泵系統(tǒng)所處的地質(zhì)環(huán)境異常復(fù)雜，泥沙、雜質(zhì)等等不斷地侵蝕、沖刷著潛油電泵、分離器和保護(hù)器等部件導(dǎo)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(jìn)方案，可以有效的減少故障導(dǎo)致的停產(chǎn)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(xiàn)】

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

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