轮南油田某井潜油电泵叶轮破碎原因分析

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1、轮南油田某井潜油电泵叶轮破碎原因分沈建新单全生周怀光孙玉国黄贺肖峰邙献任中国石油塔里木油田分公司开发事业部中国石油集团石油管工程技术研究院摘要：通过宏观检验、化学成分分析、力学性能检验、金相检验、腐蚀产物分析等手段对轮南油田某井潜油电泵叶轮破碎的原因进行了分析，结果表明，化学成分、力学性能符合技术要求，腐蚀产物分析为均匀腐蚀;金相组织检验发现叶轮片基体屮存在大块片状石墨是导致叶轮片失效的主要原因；叶轮片屮心孔与屮心轴间的摩擦大是导致叶轮片失效的的诱因。关键词：潜油电泵;叶轮破碎;原因分析;作者简介：沈建新（1970-）,高级工

2、程师，博士研究生，2012年毕业于中国石油大学（北京），在塔里木油［□开发事业部主要从事采油工程技术管理工作。地址：041000）新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州库尔勒市塔指小区开发事业部采油工程部；电话:13909968172;099-62176277,E-mail:sjianxin-tlm@petrochina.com收稿日期：2016-12-16Received：2016-12-16轮南油田某井于2011年5月12日开钻，2013年8月18日钻至设计井深完钻，完钻井深4737.00m,2013年7月13H下潜油电泵采油

3、管柱完井，累计运行110d后潜油电泵频繁卡泵，需要检泵作业。2013年11月7日检查电泵作业，起甩原井电泵发现上节泵盘轴卡死，拆开叶导轮，叶导轮破碎严重。该井作业前日产液400t,口产油5t,含水率高达98%。潜油电泵叶导轮破碎失效导致电泵机组发生故障［1-2］,进行检查更换电泵作业，造成较大经济损失。分析叶导轮破碎原因，对于防止或减少类似失效事故的发生具有重要意义，为此通过理化检验等手段对该井叶导轮破碎的原因进行了分析。一.理化检验1.宏观检验破碎失效叶轮片宏观形貌如图1所示，叶轮片表面整体呈锈黄色，叶轮片外圆（大圆）四周均

4、有磨损、磕碰痕迹，小圆内有6处开裂口；仔细观察叶轮片中心孔边缘，可见叶该区域呈碎裂状，变形、磨损严重。叶轮片中心孔图1破碎失效叶轮片宏观形貌下载原图2.化学成分分析根据订货技术协议，叶轮片材质为银铸铁材料。取失效叶轮片，用砂轮机对叶轮片表面打磨，使用酒精和超声波对样品进行清洗，采用X射线能谱仪对试样进行化学成分分析，结果符合技术要求，见表1。试样元素CSiCrMnFe叶轮片技术要求7.40%1.86%2.47%1.5%〜2.5%1.58%67.26%1.力学性能试验在失效叶轮片上取硬度试块，对其进行洛氏硬度试验，结果见表1。表

5、1失效叶轮片硬度试验结果分析下载原表试样硬侵叶轮片45.1、尘4.金相组织分析在破碎叶轮片开裂口附近取样，对叶轮片金相组织进行分析，结果表明。试样石墨呈E型，表面局部石墨形态异常;基体组织为F+少量P,且组织呈枝晶偏析；断口附近组织与基体组织相同（图2~图3）o入1*X2•图3叶轮片试样断口边缘组织下载原图5.腐蚀产物形貌及成分分析取叶轮片开裂断口，应用超声波和丙酮等有机溶剂进行清洗后，采用扫描电子显微镜及X射线能谱分析仪对样品进行腐蚀成分分析及腐蚀形貌观察，结果可以看出，在叶轮片开裂口表面，低倍下可见较多孔洞，如图4,高倍下

6、观察，可见断裂表面石墨形貌，如图5。通过X射线能谱仪对断口表面分析，可见其主要成分为C、0、Fe、Ni等元素。图4低倍下叶轮片开裂表面孔洞形貌下载原图图5高倍下叶轮片开裂表面片状石墨形貌下载原图二、分析与讨论从破碎叶轮片宏观形貌看，该叶轮片整体呈锈黄色，说明该叶轮片整体受到腐蚀，但未见明显腐蚀坑，基本属于均匀腐蚀，对叶轮片使用性能影响不大。但从叶轮片外圆磕碰痕迹以及开裂口形貌可以看出，该叶轮片在服役过程屮，与周边壳体发生了严重摩擦或碰撞［3］才使得叶轮片失效。从叶轮片金相组织分析及开裂口电子显微分析可以看出，该叶轮片表面局部存

7、在大块石墨，这些分布在叶轮片基体中的大块石墨对叶轮片服役性能将产牛较大影响。由于大块石墨存在基体中，既会降低材料的塑韧性，同时也会降低其强度111。此外，从叶轮片中心孔开裂痕迹看，叶轮片在服役过程中，叶轮片中心孔边缘与中心轴摩擦严重，导致在该部位产生大量的热量而使得中心孔边缘发生了严重变形，从而使得中心轴与叶轮片中心孔的间隙不断扩尢造成叶轮片服役时产生过大的震动而导致其边缘与売体发生碰撞，叶轮片随Z破碎失效［5-6］。综上所述，该失效叶轮片失效的主要原因是由于叶轮片基体中存在大块片状石墨，即片状石墨，导致其强度和塑、韧性下降，

8、在中心轴与叶轮片中心孔边缘发生摩擦吋，叶轮片中心孔发生变形，造成中心轴与间隙不断加大，导致叶轮片发生较强震动而与壳体发生碰撞，最终叶轮片破碎。三、结论仃)叶轮片基体中存在大块片状石墨是导致叶轮片失效的主要原因。[2]叶轮片中心孔与中心轴间的摩擦大是导致叶轮片失效的诱因。参考文