潜油电泵井常见故障和改进方法分析

田帅

【摘要】潜油电泵系统在石油开采方面应用广泛，但是在井下工作环境恶劣，容易对潜油电泵机组造成损坏，本文分析了造成潜油电泵组异常的因素，并对常见故障提出改进方案，可以有效的减少故障导致的停产和维修损失，提高潜油电泵的工作寿命和延长检泵周期，为企业节约采油成本。

【关键词】潜油电泵井；故障分析；改进

潜油电泵在油田的利用率很高，因其设备简单，安装方便，排量大，是保持稳产的一种有效采油方式，也日益成为油田开采的重要手段之一。但是由于潜油电泵面临的井下工作环境复杂恶劣，一旦发生损坏，就要投入高昂的维修费用，给企业也带来巨大的经济损失。如何最大限度减少机组损坏，延长潜油电泵的使用时间，提高潜油电泵井的利用率，是油田企业节约成本，增加经济效益的首要解决问题。

1、潜油电泵故障分析方法

潜油电泵系统由多个既相互独立，又相互影响的子系统组成，我们可以从系统的角度，对各子系统进行故障分析，抓住重点故障部位进行观察检测。采用故障分析法，把整个潜油电泵系统中最不希望发生的故障作为首要分析目标，模拟故障状态并查找相关因素，可以用图形演绎的方法建立故障模型，定量的计算出故障发生概率，得出潜油电泵系统的危险程度，为系统的安全性提供一定的依据。

2、潜油电泵井出现的常见故障

潜油电泵机组由多级离心泵组成，同油管一起放入井内工作，通过变压器、控制屏、电源、电缆等连接多级离心泵、油气分离器、潜油电机和保护器等部件，通过将电能输送给潜油电机来带动多级离心泵旋转，将电能转化为机械能，将井内的井液举升到地面。潜油电泵机组具有扬程高、排量范围大的特点，速度和频率还可以根据开采需要进行调整变化，地面设备占地面积小，在海上平台也方便使用，便于管理，在斜井和水平井上使用较多。根据日常使用经验，总结出潜油电泵井常见的故障，具体分析如下。

2.1 潜油泵故障分析

潜油泵是由多级叶轮组成，连接成多级离心泵，外形细长，结构特殊，位于潜油电泵系统的最顶端，是整个潜油电泵系统的核心部件，支撑了整套电泵系统的重量。工作原理与普通离心泵相同，电机带动叶轮高速旋转，将叶轮内的液体通过叶片间的流道甩向叶轮四周，液体受到的压力和速度不断增加，逐级流经所有的叶轮和导轮，液体压能逐次增加，最终获得一定扬程，完成将井液输送至地面的过程。

导致潜油泵出现故障的原因通常为：①油井内出砂或结蜡、结垢使泵头和油管官腔堵塞，导致泵排量下降。砂粒还有可能被传送到电泵的各配合部位，造成卡泵，加速泵的磨损，严重时会烧毁电机或者泵轴被卡死。②叶轮和导壳的过流通道表面被含杂质或砂粒的液体长期冲刷，磨损严重导致泵损坏。③单流阀失效的情况下，停机后管柱内的砂沉积在叶轮中容易出现卡泵或启机无反应。④地层供液不足时会导致潜油泵机组无法冷却，局部温度过高加速部件磨损。⑤大曲率斜井段易发生机组弯曲变形导致泵轴卡死。

2.2 保护器常见故障分析

电机保护器是通过隔离井液为电机提供润滑油来保护潜油电机，它的作用非常关键，电机可以长时间无故障的工作完全取决于保护器是否可靠。保护器通常出现的故障有：①磨损。保护器与电机之间的花键套、保护器的上轴头位置还有保护器的密封件都是易磨损位置。②井内苛刻的环境使保护器易发生故障。如受气体影响会使保护器进水，导致电机油变质引发故障。结垢严重时也会使保护器失效。严重的腐蚀环境下会蚀穿保护器壳体。③使用不当或管理不善容易引起保护器失效，如频繁开启、停泵，会使电机润滑油被大量损耗，井液进入电机，引起电机失效或烧毁。

2.3 分离器常见故障分析

油气分离器位于保护器和多级离心泵之间，主要将混合气液进行两相分离，使分离出的液体进入离心泵，气体进入到油管和套管的环形空间，这样就可以避免氣体对泵产生气蚀，有效提高泵效延长了泵的使用寿命。分离器故障通常有：①地质原因，由于地质含砂量较大导致磨损和堵塞。②分离器自身质量问题或加工缺陷都容易导致分离器磨损、轴断或壳体断裂。

2.4 电机常见故障分析

电机故障主要为电线绝缘材料老化甚至被击穿，究其原因主要有以下几点：①油层温度高导致绝缘材料老化快，耐击穿能力下降。②供液不足会影响散热，易造成电机烧毁。③井下气体的侵蚀会加速绝缘材料老化。④卡泵时启动扭矩变大会使启动电流过大，易烧毁电机。⑤泵内被砂子卡住或结垢时都会使电机温度升高，易烧毁。⑥机组通过大曲率斜井段时易造成机组弯曲，从而引发电机故障。⑦电机选择不当，电压低或者电压不稳时都会造成电机过载而损坏。

2.5 线路常见故障分析

线路电缆部分长期在高温、高压和腐蚀气体环境作用下，加上地质原因，很容易发生故障。首先在运输途中也容易损伤电缆保护层，其次施工过程中违规操作易使电缆打扭、刮伤或拉伸，另外电缆头与电机头连接不当也会造成电缆损坏。

3、常见故障的改进方法

3.1 潜油泵的改进方法

①根据需要客观选择潜油泵的机型。②清除施工时产生的砂、垢，减少人为因素导致的泵堵和磨损。③提高潜油泵的轴、叶轮、导壳和垫片等位置的耐磨性，加强表面质量。④改进设计，提高潜油泵的防砂和抗磨损性能。

3.2 保护器的改进方法

①避免频繁启停泵，防止井液进入保护器。②加强壳体表面质量，减少蚀穿现象发生。③安装保护器时要保证轴转动灵活。

3.3 分离器的改进方法

施工时尽可能减少砂、垢，在分离器外可增加滤网防砂罩。分离器壳体材料选择上改进，减少分离器断裂。

3.4 电机的改进方法

①选择电机时按需求选择与泵配置合理的电机功率。②要保证冷却液充足，减少高温烧毁电机的概率。③防止电网波动，加强电机绝缘性能，提高其防腐蚀、抗老化和耐击穿性能。④安装电机时，安装准确到位，确保密封可靠。

3.5 油管部位的改进方法

①加强油管材料的耐腐蚀性能，做好油管内、外壁的防腐工作。②施工时仔细检查油管的质量，下油管时要注意保持油管与电缆检测距离，防止对电缆造成不必要的机械损伤。③油管安装时做好油管与泄油器间的丝扣配合，防止漏失。

3.6 线路故障的改进方法

在电缆线的施工运输和安装管理上严格要求，按照规范流程操作，尽可能减少人为原因对电缆的损害。现场安装时，连接电缆头与电机头部位时，做好密封工作，增强电缆抗振性。

4、结论

通过分析造成潜油电泵组异常的因素，并对常见故障提出改进方案，可以有效的减少故障导致的停产和维修损失，提高潜油电泵的工作寿命和延长检泵周期，为企业节约采油成本。

参考文献

[1]张辉.高温油井中潜油电泵机组的故障原因分析[J].装备制造技术，2009.11.

[2]王力霞，马春阳，刘巨保，王权鑫.潜油电泵易损零部件失效分析方法[J].石油矿场机械. 2006.6.