潜油电泵井故障分析

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[摘 要]随着油田采油进入高含水期，针对潜油电泵越来越广泛的应用以及减少其故障导致的停产和维修等经济损失的需要，全面地分析了历年来潜油电泵的发展及研究现状，着重从目前研究所未涉及的系统模糊故障树分析方面入手。其次，对潜油电泵系统故障的原因进行了详细分类及分析，可以更好的掌握导致系统故障的主要因素，并为今后技术改进和加强管理提供科学依据；以加强安全防范措施，并使潜油电泵的安全评价在采油生产方面有普遍性的意义。

[关键词]高含水期；潜油电泵井；安全评价；节能

中图分类号：TE933.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0126-01

1 潜油电泵井现状及分析评价方法

1.1 潜油电泵研究的现状以及本课题研究的意义

随着油田开采进入高含水期，潜油电泵系统的综合故障率并没有随着技术的进步而大幅下降。对于地处千米以下的潜油电泵的故障，目前还是不能很好的进行观测和检查。

经过对潜油电泵研究现状的分析，我们可以发现，目前潜油电泵系统的故障分析大都没有从系统的角度进行考虑，也没有详细的潜油电泵各子系统故障分析；对故障分析时也没有考虑各部分互相影响的作用，使得故障树的各部分都相互独立、互不相干，使故障树分析法从一开始就缺乏实际联系性；而且对于潜油电泵的分析都集中在寿命分析、可靠性评定上。

1.2 我厂电泵井投产情况概况

自1981年大庆油田开始大规模应用潜油电泵技术，现在全油田共有潜油电泵井2444口，占机采井总数的6. 45%；年举升液量1.53 X 108t，占总举升液量的34.79% ；年耗电约7.27 X 108kW /h，占油田采油用电的21.38% ，能耗较高。

目前，我厂共有电泵井总数61口、平均单井日产液145t，含水94。97%，泵挂深度870.33m，动液面558.93m沉没度311.40m排量效率107.90%，2007年检泵周期1835天，平均年检泵周期1273天，免修期1212天。

1.3 故障树分析法

故障树分析，简单地讲就是把系统最不希望发生的故障作为故障分析的目标，把选定的系统故障状态称为顶事件，然后找出引起顶事件的底层因素。故障树分析是一种图形演绎方法，具有很大的灵活性，其建树的过程就是一个对系统更深入认识的过程，通过建立故障树模型可以定量计算复杂系统发生事故的概率，为改善和评价系统安全性提供定量依据。

1.4 系统安全评价

安全评价也称危险性评价或风险评价，是以实现系统安全为目的，应用安全系统工程原理和工程技术方法，对系统中固有或潜在的危险进行定性和定量分析，得出系统发生危险的可能性及其后果严重程度的评价，通过与评价标准的比较得出系统的危险程度，以达到社会所要求的安全标准的一种科学方法。

2 潜油电泵系统的故障统计及分析

2.1 潜油电泵机组的组成

潜油电泵是井下工作的多级离心泵，同油管一起下入井内，地面电源通过变压器、控制屏和潜油电缆将电能输送给井下潜油电机，使电机带动多级离心泵旋转，将电能转化为机械能，把油井中的井液举升到地面，由以上这些部分共同构成了潜油电泵机组。

2.2 一级故障分析

2.2.1 潜油泵故障

潜油泵是一种多级离心泵，外型细长，结构比较特殊，位于潜油电泵系统的最上端，是支撑整套电泵系统重量的主要设备，也是整个潜油电泵系统的核心部件。

故障原因一般为：①油井出砂、结蜡或结垢等会使泵头和油管内腔堵塞，导致泵排量下降②叶轮与导壳的过流表面长期在含有砂粒的液体冲刷下，过早的产生严重的磨损，造成砂卡泵开机失效；④大曲率斜井段，将会引起机组弯曲变形，造成潜油泵轴卡死；⑤由于地层供液不足，不仅会造成机组不能正常运转，而且会导致泵的磨损加剧和机组无液体冷却，出现局部高温 。

2.2.2 分离器故障

油气分离器位于保护器和多级离心泵之间，其主要作用是将混合气液进行气、液两相分离，而后使分离出的气体进入油管和套管的环形空间，分离出的液体则进入离心泵。这样就可以避免气体对泵产生气蚀，减少气体对泵工作性能的影响，从而提高泵效和延长泵的使用寿命。

导致分离器故障的原因有：

⑴地质原因地质原因中主要是含砂量影响较大，导致的故障模式主要是磨损和堵塞。

⑵自身质量除了含砂量较大所引起的故障，分离器自身的质量问题也是其故障的主要原因。

2.2.3 保护器故障

电机保护器是用来保护潜油电机在油井内正常工作的关键部件，所起的作用是通过隔离井液和为电机提供电机油来保护潜油电机。保护器作为保护电机的重要部件，电机无故障连续工作的时间就取决于保护器工作的可靠性[35]，电机的许多故障都是直接或间接由保护器故障引起的。

保护器故障的原因有：

⑴磨损磨损是保护器内部故障的原因

⑵地质原因由于井内工作条件苛刻，所以保护器最容易出现故障。

⑶使用管理问题使用管理不当（主要是经常启、停泵）也非常容易引起保护器失效。

⑷质量问题保护器自身的质量问题，如保护器结构不合理、装配方法和组装程序不当等，都易使其产生保护器内进水、保护器弯曲和保护器隔离室的止推轴承损坏等故障。

2.2.4 电机故障

电机故障的主要表现为绝缘材料的老化和击穿。其原因可归结为：

⑴地质原因地质原因较多，但都会加速电机的正常损耗，严重时会烧毁电机，造成电泵井停产。

⑵选择原因电机的选择应针对油井的状态客观选取，而目前常会发生因为电机选择有误（电机功率过小）而导致电机故障。

3.2.5 电缆等线路故障

潜油电缆作为潜油电泵机组输送电能的通路部分，长期工作在高温、高压和具有腐蚀性气体的环境中，较易发生故障。

引起电缆故障的地质原因有地层温度、压力、机械损伤等

2.2.6 油管故障

油管起着悬挂电潜泵井下机组的重要作用，故障占总故障数的 6.06%，可见其故障非常频繁，且检查故障需要将油管一根根的提起检查，非常复杂。油管的故障主要是油管漏，这主要是由环境的影响和材料本身的原因所引起的。

3 潜油电泵系统的故障分类与多发实际故障结合

前面关于潜油电泵系统所作的故障树分类：通过对实际上的故障定性分析，其中发生概率最大的主要是电机烧毁、电缆损伤、频繁启停泵、潜油泵轴断裂、运输施工损伤等；我们发现在众多底事件当中，环境影响、含砂量过大、泵振动过大和运输施工损伤是故障的主要因素。

4 本文总结

⑴由详细的故障分析可知，目前潜油电泵机组主要的故障部位仍是电机和电缆部分；且随着近年来开采条件的转化，高含水、高含砂等地质原因是导致系统故障较为重要的原因。对此提出的改进措施或可行性方案可以减少设计不完善、操作失误、管理使用不当等因素导致的故障。

⑵建立了潜油电泵系统故障分类，比较符合电泵井故障的各个类型，因此，该故障分类具有较好的应用价值 。

⑶由故障分析可知，泵卡、频繁启停泵、电缆损伤等都是导致潜油电泵故障的主要原因；而环境影响、泵振动过大和运输施工损伤是故障的主要因素。

⑷潜油电泵是否达到正常生产所能接受的水平，以便进行更好地评价 。

作者简介

王景庆 ，男，籍贯黑龙江大庆人，现大庆油田第五采油厂作业大队调度室工作。