潜油电泵常见故障原因及改进措施分析

郑德吉

摘 要：在二次和三次采油过程中，潜油电泵机组是应用十分广泛的一种机械采油设备。潜油电泵机组由于其具有举升扬程高及采液排量大等优点，具有其他举升装备所无法比拟的优势。为了潜油电泵机组在采油过程中能够正常的运行，则需要对其进行周期性检修，确保生产过程中任何一个部件都能够处于正常的性能状态下，避免由于故障而导致油井停机事件的发生。

关键词：潜油电泵 故障 分析 改进措施

中图分类号：TE355.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（a）-0076-01

1 故障原因分析

1.1 潜油电泵故障

1.1.1 磨损问题

钻井过程中井液中含有大量的杂质，但潜油电泵则需要浸入到井液中，并需要做高速旋转的动作，这就不可避免的会对潜油电泵带来较大的磨损，在磨损过程中潜油电泵存在着局部磨穿、磨薄及磨没的情况，同时泵头和泵座处的扶正轴承、叶轮和导壳配合处及泵轴等也会存在着不同程度的磨损，从而导致潜油电泵故障发生。在磨损过程中导致潜油电泵发生故障的原因大致有两个方面。其一，在潜油电泵运行过程中，叶轮和导壳接触面本身就存在着接触摩擦力，而在这二者之间还存在着配合间隙，这样当潜油电泵潜入到井液中旋转时，井液中的杂质不可避免的会进入到配合间隙之中，从而导致摩擦加大，使叶轮和导壳之间的磨损加剧。其二，叶轮需要随着泵轴做高速旋转运行，这样叶轮和导壳之间会相互接触，从而导致摩擦的产生。

1.1.2 地质因素

在钻进过程中，由于地质条件的影响，在井液中会含有大量的砂粒，同时还有结垢的现象存在。这样就极易趣卖到砂卡故障发生，一旦出现砂卡，则会导致管柱堵塞、过载停机、断轴及机组落井的故障发生，而结垢的存在则会导致电动机载荷增大，温度升高，严重时电动机甚至会烧毁。这主要是由于叶轮和导壳的过流表面会长时间在暴露在含有砂粒的液体当中，在液体的不断冲刷及摩擦下导致磨损的发生。另外当层供液不足或是机组冷却液得不到及时补充时，则会导致泵发生磨损或是局部出现高温的情况。

1.2 分离器故障

在潜油电泵运行过程中，如果有气体进入到泵内，则会对泵产生气蚀或是气锁的情况，导致电泵正常的工作性能受到较磊的影响。所以在保护器与离心泵之间安装有油气分离器，其主要发挥着对混合气流进行气、液分离的作用，通过油气分离器可以使分离出来的液体进入到离心泵内，而气则会进入到油管和套管的环形空间内排出，这样就降低了气体可能对泵正常运行所带来的影响，有效的提高了泵的生产效率，确保了泵使用寿命的延长。在正常运行过程中，分离器不易发生故障，但由于分离器作为重要的井下部件，其一旦有故障发生时，则会导致电机或是保护器无效或是落至井下，无法打捞出来。在分离器故障中多以轴断、壳体断裂、防倒块倒扣、吸入口堵塞及内部磨损等。因为在分离器运行过程中，一时其内部混有砂、垢等，则会导致各部件之间的磨损加剧，同时还会对分离泵的入口造成堵塞，而井液中存在有杂质，在叶轮高速旋转时，杂质会对外壳带来磨损和腐蚀。这些问题的存在都会导致分离器故障的发生，甚至造成分离器发生断裂。

1.3 保护器故障

电机保护器具体的作用是隔离井液并为电机提供电机润滑油。如果保护器的可靠性很差的话将会使潜油电机的故障率大大增加。保护器的失效模式主要是保护器密封失效、保護器盘轴晃动大、扶正轴承磨损、保护器轴断、上保护器倒扣、呼吸到极限保护器失效等。

1.4 潜油电机故障

潜油电泵运行过程中，其动力主要是由潜油电机来提供，这样潜没离心泵才能下动井液中进行工作。而一旦潜油电机发生故障，则会导致潜油电泵失去动力源，无法正常运行。通常情况下潜油电机故障多以短路、断路及对地绝缘为零，而故障形式也基本上以电机内部和连接处两种形式为主。当电机内部发生故障时，多是短路和烧毁，而电机连接处故障则通常表现为电机头和电缆头联接处烧毁或是电机线包烧毁。导致这些故障发生的原因有地质原因和施工管理使用原因两种。

1.4.1 地质原因

当潜油电机供液不足、高温、高压、泵砂卡及结垢、在大曲率斜井内机组出现弯曲时都会导致故障的发生。因为一旦不能及时供液，则会导致大量的热量不能有效的散发出去，同时在高温和高压下，会导致绝缘层出现腐蚀和老化的情况。而在砂出现砂卡和结后时，会导致潜油电机的荷载增加，致使潜油电机温度升高，甚至烧坏。而当机组抗弯能力较差时，则会导致电气出现烧毁等情况发生。

1.4.2 施工管理使用原因

由于施工管理不当，也极易导致电机出现损坏或是烧毁。在供电系统出现电压不稳定时，会给电机带来较大的损伤。同时在运输、储存或是在施工过程中会有机械损伤存在，从而导致电机强度下降。当井下单阀失效时，由于液体会出现倒流的情况，电机高速反转，从而导致电机受到损毁。泵出现故障或是其他部件出现故障时，另外在潜油电机频繁进行开启和停止过程中也会导致保护器失去作用，从而烧毁潜油电机。

2 潜油电泵故障改进措施

2.1 潜油泵的改进

一是施工时一定要按照规章制度进行，要将施工产生的砂、垢清除干净；二是根据实际情况，客观的选择泵的类型型；三是潜油电泵零件材料的选择也很重要。潜油电泵的轴、叶轮、导壳和垫片等应该多采用一些抗磨损、不易受腐蚀的材料，最好再加强其表面质量；四是防砂和抗磨损是今后潜油泵改进的主要方向。

2.2 潜油电机故障的改进

一是油井要有足够的液量来冷却电机，以减小因高温烧毁电机的概率；二是要防止电网波动，保护、维持电机的正常工作；三是选择电机的功率一定要与泵相配合；四是电机安装时，要确保其密封可靠、安装准确到位；五是加强电机自身绝缘材料的性能；六是修复机组要在各项性能检测完好后才能下井，并应注意使用工况和年限长短。

2.3 分离器的改进

对于分离器，需要对其施工过程中产生的砂和垢进行有效控制，同时可以利用防砂罩将其安置在分离器吸入口处。另外就是要对分离器壳体的质量进行有效的控制，确保其材质的强度，降低分离器出现断裂的可能性。

3 结语

潜油电泵作为钻井中的重要机械设备，其构造较为复杂，任何一个部件出现故障则会导致无法正常工作。同时潜油电泵工作过程中所处环境较为复杂，而且受到大量泥沙和杂质的侵蚀和冲刷，潜油电泵、分离器和保护器等部件极易失效，所以在潜油电泵运行过程中需要对容易导致其失效的原因进一步进行研究和分析，确保潜油电泵各项性能的正常，确保其工作效率能够提升。

参考文献

[1] 孙粤华，贾星兰.潜油电泵系统的安全评价方法研究.石油矿场机械，2003，32（5）：15-17.

[2] 张玉斌，于海春.潜油电泵机组可靠性研究.石油学报，2003，24（4）：102-107.

[3] 姚诚，刘广孚，李忠国，等.基于小波系数功率谱的潜油电泵偏磨故障诊断[J].仪器仪表学报，2011（11）.