潜油电泵振动故障原因及分析

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【摘要】潜油电泵是重要采油设备中的一种，随着油田进入高含水期，越来越被广泛的应用，出现的故障类型也越来越多，比较常见的有过载停机、欠载停机等故障，本文主要重点分析了引起潜油电泵振动故障的主要原因，并指出了引起振动的主要振动源及预防措施。

【关键词】潜油电泵 振动故障 分析

潜油电泵采油技术由于其具有排量大、功率高、地面设备和井下传递能量方式简单等优点而得到广泛应用。近年来，随着各油田开发过程中含水的不断升高，潜油电泵已成为国内外人工举升采油的第二大设备。由于潜油电泵的结构较为复杂，工作环境恶劣，在使用过程中综合故障率较高，严重时会出现整个机组落井的重大事故，造成重大经济损失。对现场监控设备采集来的数据和实际检泵情况分析表明，振动过大往往是引发潜油电泵其他故障的根源之一，它会使潜油电泵使用寿命大幅度降低。

1 潜油电泵的基本结构

为适应经济有效地开采地下石油而逐渐发展起来日趋成熟的一种人工采油方式。它具有排量扬程范围大、功率大、生产压差大、适应性强、地面工艺流程简单、机组工作寿命长、管理方便、经济效益显著的特点。 潜油电泵采油原理是潜油电泵机组下入油井内一定深度，在一定的沉没压力下，电动机带动离心泵高速旋转；与此同时，井内油流经过分离器分离出部分游离的气体后，进入多级离心泵，油流在多级离心泵多级增压形成足够的压头，并被举升至地面。

潜油电泵系统由三部分组成：潜油电泵机组、地面电气设备和动力电缆，如图1所示。人们习惯上所说的潜油电泵其实是指潜油电泵系统的核心部分，即井下潜油电泵机组。 潜油电泵的全称为沉没式潜油电动离心泵，它是一种无杆式抽油泵，主要由电动机、保护器、分离器和离心泵四个部件组成。

2 振动对潜油电泵产生的危害

从实际工作的资料上看，潜油电泵井停机的常见原因是泵的损坏，造成泵损坏的主要原因是机组的振动。潜油电泵的振动容易造成机组各部件壳体之间的联接螺栓变形与断裂，也致使泵内各零件的磨损，例如泵轴磨损、导轮及叶轮磨损和积垢，严重时会导致卡泵和零件损坏，还会导致保护器失效，井液进入电机内，烧毁电机。导致机组产生振动有必然因素，也有人为因素。各种的人为因素引起的振动导致了动载荷，也加剧了零部件的磨损，磨损和变形也加剧了振动，而振动必然导致了机组上各零部件的早起破坏和整机事故的发生。

3 潜油电泵振动原因分析

潜油电泵为一细长的离心泵，其级数高达几百级，每级都由一个“浮套”在轴上的叶轮组成，叶轮与导轮配对用于级与级之间的导流。叶轮导轮总成装在一个直径很小的泵壳内。电泵主轴上下两瑞由扶正套扶正，扶正套与轴的间隙远比导轮和叶轮的间隙小。工作时，主轴带动叶轮在导轮所形成的环形空间内转动。

当潜油电泵的压力、排量出现波动时；电泵主轴弯曲产生交变载荷时； 叶轮旋转不平衡时； 井口管线回压出现波动时； 泵壳弯曲时； 当电机起动时转子在电磁力作用下与定子对形成冲击力或由于装配不当时，都会引起电泵主轴产生振动。事实上，潜油电泵在工作过程中运行情况更复杂。由于叶轮与主轴一起在导轮形成的很小的环形空间内转动，当激发力施加在主轴上引起振动时，主轴横向振幅即最大挠度不可能超出叶轮与导轮间的最大间隙。随着振动的加剧，振幅受导轮内壁限制，形成叶轮外圆面与导轮内孔面的带冲击的强烈摩擦，从而形成电泵机组的振动，导致各级泵的不平衡和电泵主轴的微小弯曲，并通过金属金属接触面传给保护器、电机，加速了电泵机组的损坏，引起电泵机组的失效。以上分析是机组下到垂直井里的情况。实际上很少有真正垂直的井筒，每口井都有一定的偏斜度，电泵在泵挂深度处也可能有少许弯曲，这些都会对电泵机组的振动造成较大影响。

4 预防潜油电泵振动的主要措施

4.1 提高油井状况分析的准确性

如果对井况的分析不准确，容易导致选泵匹配不合理或使用管理不当，在潜油电泵使用过程中容易产生机组振动，所以必须通过加强设计管理，从源头上避免出现选泵偏差较大，机组选型不合理造成机组振动。同时要加强潜油电泵井的管理，减少由于使用管理上的疏忽，造成机组损坏。

4.2 提高制造和安装质量

制造和安装质量容易造成泵系统本身的不平衡，所以应该提高产品制造和安装时的工艺技术，加强技术管理，提高产品质量，在潜油电泵系统中，从结构和工作条件分析，分离器和保护器的尺寸小，刚性好，运动主要是轴，运转比较平稳，而电动机是一个封闭的而系统，内部零件不受井液侵蚀和冲击，无垢现象，并且零件少，刚性好，制造中经过了严格的平衡试验，因此运转也较平稳。

5 结语

潜油电泵的振动与设计、制造和应用方法有很大关系。实际上潜油电泵系统内所具有的挠曲性对输送产出液和提高系统在油井内的适应能力都是非常有利的。但同时要求它所具有的抗振能力比其他工业设备要大。潜油电泵失效的多数原因应归咎于密封总成和推力腔的失效。而产生失效的主要原因与泵的振动以及泵的密封总成和轴承无力承受强烈的径向振动密切相关。提高潜油电泵系统工作寿命的方法是，改进设计推力腔以便安装径向轴承，这种轴承比常用的常规轴承更为抗振； 选用耐磨和低脆性的密封材料。

参考文献

[1] 李洪周，朱法银，邹积举.潜油电泵振动故障分析及振动模型[J]. 石油机械，1997（12）

[2] 彭惠芬，刘巨保.潜油电泵轴断裂失效分析[J].油气田地面工程，2006（02）

[3] 吴瑞坤，刘启智，张鸣宇.潜油电泵优化设计及功效分析[J]. 中外能源， 2006（02）