小排量潜油电泵机组故障原因和改进措施探究

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1、小排量潜油电泵机组故障原因和改进措施探究　　【摘要】通过调研大庆油田50m3/d及以下小排量潜油电泵机组的应用情况，从机组本身及井况等方面详细地分析了故障原因，并提出了改善机组质量、运行寿命的相应措施，从根本上解决目前油田生产中存在的故障多、运行寿命短等问题，从而提高油田内小排量电泵井的数量。【关键词】潜油电泵；小排量；故障原因；改进措施引言油井的产液量对于机械采油方式的选择至关重要，潜油电泵可用于产液量在15m3/d以上的油井，在中高产液量的油井中应用具有较大的优越性，可取得良好的抽油效果，而在低产液量的油井中应用则具有一定的局限性[1]。然而，随着油田不断开采，油井产液量

2、也在逐年下降。为了维持油田内电泵井的数量，潜油电泵目前也常用于产液量较低的油井，并逐渐向小排量方向发展。本文通过调研大庆油田50m3/d及以下小排量潜油电泵机组的应用情况，从机组本身及井况等方面详细地分析了故障原因，并提出了改善机组质量、运行寿命的相应措施，从根本上克服小排量潜油电泵机组应用的局限性，从而提高油田内电泵井的数量。71、应用情况根据2005年到2012年大庆油田机采设备分类统计数据，绘制50m3/d及以下小排量潜油电泵机组的数量趋势图。从图1中可以明显看出，小排量潜油电泵机组的数量从63套下降到19套，呈逐年递减趋势。油田开采中后期，油井产液量下降，对小排量潜油

3、电泵机组的需求量从理论上来说会逐渐增加，然而实际应用情况却恰恰相反。从油井现场质量反馈单中发现，一些低产井直接改用抽油机、螺杆泵等其他机械采油设备。究其原因，主要是小排量潜油电泵机组容易损坏，机组停机会造成油井生产损失，而潜油电泵设备又较昂贵，作业维护费用高，检泵周期短、作业频繁将使采油成本上升，从而影响经济效益。因此，只有改善小排量潜油电泵机组的质量，延长使用寿命，才能使低产井应用潜油电泵获得较大的经济效益，从而提高小排量潜油电泵机组的使用数量。2、故障原因分析查阅近几年大庆油田50m3/d及以下小排量潜油电泵机组的保修期内返厂拆检记录共34份，分类统计机组损坏原因。7由表

4、1可以看出，除各种装配问题及施工问题造成的机组损坏外，电机绕组烧、转子扫膛占较大比例，而保护器失效以及油井出砂、结蜡、结垢导致流道堵塞、泵磨损等也是重要原因。根据采油厂反馈的信息及机组的返厂拆检记录，总结出小排量潜油电泵机组的主要故障原因有以下几个方面：（1）油井产液量低，机组表面井液流速过低，导致电机散热性能变差，电机内部温升增加，可造成绝缘耐击穿强度降低，电机易烧毁，还可能引起保护器过热失效，如胶囊破裂、波纹管碳化、机械密封失效等，极易造成电机进水烧毁。潜油电机运行时产生损耗，转化为热能引起电机发热和温升，热量通过电机壳体向井液传递。API标准及《GB/T16750-20

5、08潜油电泵机组》中均规定，潜油电泵在油井内运行时，流经电机表面的井液流速必须大于或等于0.3m/s，以保证电机运行时有效散热。低于这一指标，电机散热不好，流速越低，散热效果越差[2]。由表2可以看出，对于套管尺寸为51/2in的50m3/d潜油电泵机组，电机表面井液流速低于0.3m/s的标准参考值，因此小排量潜油电泵机组散热效果较差。（2）电机转子扫膛，导致局部过热、负荷过大，甚至造成电机损坏或保护器等其他部件过早失效。7由于电机转子扶正轴承钢套、铜套配合间隙过小，机组温度升高后金属体积膨胀导致钢套、铜套抱死，钢套随转子一同旋转，或由于定、转子直线度、同轴度不好，均会造成T

6、环损坏、转子扫膛，导致电机局部过热、负荷过大而烧毁，或导致保护器过热失效引起电机进水烧毁。（3）砂卡、结垢、结蜡等井况导致叶导轮磨损、流道堵塞，泵的排量和效率降低，油井产液量减少，机组温升过高甚至烧毁。若井液含砂量过高，导致叶导轮、轴套等磨损，造成径向间隙逐渐增大，使泵的容积效率下降，排量降低。若较多砂粒进入叶导轮配合间隙，会导致局部卡死，造成负荷增大、电流升高，引起机组过载停机。一方面排量下降使电机散热条件变差，另一方面负荷增加又使电机发热量增大，必然导致电机温升过高，影响使用寿命。小排量潜油泵叶轮的叶片数较多，流道窄而长，结垢、结蜡等井况以及杂草等异物导致叶导轮流道易堵塞

7、，造成过流面积变小，泵的排量和效率降低，电机散热性能变差，井液流动阻力增大，电机载荷增加，导致温度过高、甚至烧毁。（4）频繁的欠载、过载停机、启动，影响泵的工作特性，造成电机过热甚至烧毁，或保护器过早失效引起电机进水烧毁。欠载情况是由于供液不足造成泵排量过低，加速泵叶轮下止推垫及下裙部的磨损，不但会影响泵的工作特性，也可能引起泵轴下窜。过载情况可由多种原因造成，如产液量过高、电机转子扫膛、泵砂卡、结垢、结蜡等。7频繁的欠载、过载停机、启动，电机启动电流为正常运行电流的5～7倍，对电机、电缆绝缘造成的伤害