潛油電泵常見(jiàn)故障分析與提高采收率方式探究

王云龍

（大慶油田裝備制造集團(tuán)力神泵業(yè)公司，黑龍江 大慶 163000）

國(guó)內(nèi)的油田建設(shè)事業(yè)及其開(kāi)采在近年步入了行業(yè)周期后半段，其技術(shù)開(kāi)采難度增加，自然采收率下降，需要油田企業(yè)加大技術(shù)應(yīng)用水平，提高開(kāi)采效率。潛油電泵作為能有效提高油井采收率的設(shè)備被廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)主要油田開(kāi)采企業(yè)中。針對(duì)潛油電泵設(shè)備，國(guó)內(nèi)已形成較為有規(guī)模的設(shè)備應(yīng)用和維修體系，有力地支撐了該設(shè)備的研發(fā)投入與技術(shù)革新。對(duì)潛油電泵的故障進(jìn)行解析和對(duì)其采收率效果進(jìn)行研究改進(jìn)，是目前行業(yè)研發(fā)的重要工作之一。

1 潛油電泵構(gòu)成及特征

潛油電泵不是單一設(shè)備，而是系統(tǒng)集成。其由軟件部分與硬件部分共同組成。潛油電泵的核心部件包括離心設(shè)備、閥組、電機(jī)已經(jīng)其他部件。軟件構(gòu)成包含系統(tǒng)程序、分析程序等。其運(yùn)行效果受到自身設(shè)備運(yùn)行參數(shù)與環(huán)境運(yùn)行參數(shù)等的限制。

潛油電泵的使用有較明顯的特征。積極特征方面，其首要特點(diǎn)就是對(duì)井下溶液的大容量處理功能。但是，該特定的主要應(yīng)用場(chǎng)地是經(jīng)濟(jì)效益較低的油田設(shè)施。其次，潛油電泵的使用可以分離井下空間的石油與水分，使上層水溶液融入井下空間下端含水層中，提高油液凝聚程度，加強(qiáng)油田開(kāi)采效果。再次，潛油電泵具有空間占據(jù)較小的特征。這一特征為油井設(shè)施的美觀度加強(qiáng)提供幫助，可以將其電機(jī)和電泵設(shè)備深藏地下，減少噪音污染，有利于該設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用。最后，潛油電泵的應(yīng)用途徑多元化。油井設(shè)施的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式有水平形態(tài)、傾斜形態(tài)以及海底形態(tài)等，潛油電泵能適用于多種形態(tài)油井中。消極特征方面，其功能性受到電動(dòng)機(jī)功率數(shù)值的限制。潛油電泵在進(jìn)入油液層后起到了主要作用，但是，其進(jìn)入深度由電機(jī)功率所決定。潛油電泵的套管規(guī)格與油田井下熱量環(huán)境對(duì)其下潛深度由重要影響。如果其下潛過(guò)程沒(méi)有輔助冷卻設(shè)備的幫助，潛油電泵的使用壽命會(huì)遭受削弱，不利于油田的長(zhǎng)期開(kāi)采。其次，潛油電泵的功率因應(yīng)油田規(guī)模不斷擴(kuò)大的現(xiàn)實(shí)而不斷增高，對(duì)其前期的資金投入比較大，需要油田企業(yè)有較強(qiáng)資金實(shí)力。潛油電泵的主要易磨損部件如電纜等，需要定期維護(hù)與更換，會(huì)對(duì)企業(yè)的現(xiàn)金流造成威脅。再次，因?yàn)闈撚碗姳玫陌惭b一般局限于地下空間，在降低油田企業(yè)噪聲污染同時(shí)，提升對(duì)潛油電泵維修的難度。最后，井下環(huán)境的特殊性需要潛油電泵良好散熱性能和耐熱性能，否則，其使用故障會(huì)頻發(fā)，影響其使用效果。

2 潛油電泵故障及改進(jìn)

2.1 潛油泵故障及改進(jìn)

在潛油電泵的基本構(gòu)成中，潛油泵位于整個(gè)部件的最上方，其是潛油電泵的最核心部件之一，起到為潛油電泵提供功能性的主要作用。潛油泵的構(gòu)成比較復(fù)雜，其部件長(zhǎng)期被使用在高溫的井下環(huán)境中，容易出現(xiàn)器質(zhì)性病變。潛油泵在被長(zhǎng)期使用中，較常出現(xiàn)的是葉輪故障和卡泵故障。這些故障的主要發(fā)生原因均是惡劣被使用環(huán)境中的部件過(guò)度磨損。具體而言，葉輪被長(zhǎng)期應(yīng)用在油液中，其高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)潛油電泵工作，其與導(dǎo)殼之間的摩擦作業(yè)引起其物理構(gòu)成的被破壞，進(jìn)而導(dǎo)致其被磨損。油液中的雜質(zhì)成分對(duì)葉輪的使用也造成消極影響，提高其被磨損率。卡泵故障多發(fā)于潛油電泵長(zhǎng)期處于使用過(guò)載的情況下。在潛油電泵被過(guò)量使用情況下，其軸承部件的磨損程度會(huì)增強(qiáng)，導(dǎo)致潛油電泵的整體部件之間的間隔加大，進(jìn)而造成潛油電泵的功能性遭到削弱，降低采油效果。在正常的使用環(huán)境中，可以保證潛油電泵的預(yù)期可使用壽命，但是油液環(huán)境比較復(fù)雜，其含沙量不一定滿足潛油電泵正常被使用環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)，影響潛油電泵使用效果，造成其故障發(fā)生。

當(dāng)潛油電泵被使用在設(shè)施環(huán)境不好的油液中，相關(guān)單位應(yīng)該根據(jù)環(huán)境的壓力、溫度等數(shù)值做出精確測(cè)量并對(duì)環(huán)境變化進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，在此基礎(chǔ)上選擇潛油電泵的功能數(shù)值，使其動(dòng)力提供與使用環(huán)境極其變化相適應(yīng)。在使用潛油電泵之前，相關(guān)單位應(yīng)該對(duì)其做全面的功能性檢查。相關(guān)單位還應(yīng)根據(jù)設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素等條件選擇適當(dāng)?shù)牧悴考?yīng)方式和規(guī)格，協(xié)調(diào)好對(duì)潛油電泵的長(zhǎng)期使用與維修保養(yǎng)工作，嚴(yán)格把握相關(guān)部件的質(zhì)量。

2.2 電機(jī)故障及其改進(jìn)

潛油電泵的主要?jiǎng)恿?lái)源是其電機(jī)設(shè)備。電機(jī)設(shè)備的故障多發(fā)于電路問(wèn)題。電路故障通常以短路和部件因高溫毀損為主。部件毀損的主要原因在于潛油電泵被長(zhǎng)期應(yīng)用在高溫的油液環(huán)境中。其部件容易發(fā)生老化與磨損的問(wèn)題，又因?yàn)槠渚S修、保養(yǎng)不容易的特征，所以其容易發(fā)生在使用中的過(guò)熱現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致其損毀。電動(dòng)機(jī)的功率大小如果與使用環(huán)境和使用效果不相適應(yīng)，也會(huì)引發(fā)短路或者部件損毀問(wèn)題。

就改進(jìn)而言，首先相關(guān)單位可以在使用電機(jī)之前對(duì)其進(jìn)行預(yù)先降溫工作，避免在電機(jī)的使用過(guò)程中因?yàn)檫^(guò)熱現(xiàn)象而導(dǎo)致其使用效果的降低。其次，相關(guān)單位可以盡量在使用電機(jī)過(guò)程盡量保證電流相對(duì)恒定，進(jìn)而維持電機(jī)較為良好使用環(huán)境和狀態(tài)的持續(xù)，延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命。再次，相關(guān)單位應(yīng)該根據(jù)使用環(huán)境的變化及時(shí)調(diào)整電機(jī)輸出功率，保證電機(jī)的安裝過(guò)程與井下溶液環(huán)境相一致，避免絕緣效果發(fā)生變動(dòng)。最后，相關(guān)單位在首次安裝與使用電機(jī)設(shè)備時(shí)，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行全面檢測(cè)，檢測(cè)合格后記入設(shè)備檔案，再對(duì)其進(jìn)行使用。

3 提高潛油電泵采收率

3.1 保證電泵套管部件壓力數(shù)值合理

相關(guān)單位著力提高油井采收率，應(yīng)該保證潛油電泵始終處于較好的使用狀態(tài)，其運(yùn)行數(shù)值處于較好區(qū)間。相關(guān)單位應(yīng)該時(shí)刻注意相關(guān)指標(biāo)的具體滿足情況，根據(jù)參數(shù)及時(shí)調(diào)整潛油電泵部件功率。油田企業(yè)在使用潛油電泵采油作業(yè)時(shí)，其所設(shè)定之套管壓力會(huì)顯著影響油液采收效果。套管壓力的變動(dòng)應(yīng)該對(duì)應(yīng)采油環(huán)境的變化。采油環(huán)境的變化跟隨地質(zhì)條件而動(dòng)。不同油液層處于不同地質(zhì)條件下，油液處于流動(dòng)形態(tài)，隨其流動(dòng)，油液層所處環(huán)境數(shù)值不斷變化。因此，油田企業(yè)無(wú)法統(tǒng)一設(shè)定套管壓力數(shù)值，而應(yīng)該根據(jù)井下采收環(huán)境的含水率、油液比例等調(diào)整數(shù)值變化，使?jié)撚碗姳檬冀K滿足環(huán)境生產(chǎn)條件，提高采收率。油田企業(yè)在設(shè)定套壓值時(shí)，應(yīng)該將其環(huán)境數(shù)值變化記錄下來(lái)，根據(jù)環(huán)境數(shù)值記錄情況調(diào)整氣閥狀態(tài)，變更套壓值，反復(fù)試驗(yàn)將套壓值與井下環(huán)境盡可能契合。油田企業(yè)可以搜集整理套壓值變化與環(huán)境變化的函數(shù)關(guān)系并總結(jié)成表，根據(jù)函數(shù)曲線確定合理的壓力數(shù)值。

3.2 科學(xué)記錄潛油電泵電流數(shù)值變化

潛油電泵在被使用過(guò)程中需要特定工作人員對(duì)其進(jìn)行每一次運(yùn)轉(zhuǎn)的詳細(xì)記錄。包括對(duì)其型號(hào)、工作時(shí)間、工作強(qiáng)度、電流等的認(rèn)定等。工作人員應(yīng)該在明確不同潛油電泵的使用參數(shù)基礎(chǔ)上設(shè)定不同使用環(huán)境下的潛油電泵工作數(shù)值，保證潛油電泵的工作輸出滿足采油企業(yè)對(duì)采收率的要求。根據(jù)電流數(shù)值變化，工作人員可以確定潛油電泵的輸出功率是否接近其設(shè)定功率，通過(guò)檢測(cè)電流的變化，工作人員也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛油電泵的問(wèn)題。電流監(jiān)測(cè)行為主要通過(guò)自動(dòng)化電流監(jiān)測(cè)卡來(lái)進(jìn)行，工作人員只負(fù)責(zé)解讀工作。當(dāng)電流數(shù)值超出安全閾值時(shí)，潛油電泵會(huì)自動(dòng)停止工作，方便工作人員對(duì)其檢修，找到故障所在并解決。

3.3 根據(jù)使用性能曲線確定電泵功率

在潛油電泵被使用于額定功率中，其物理性能參數(shù)的變化可以形成電泵功率性能曲線。根據(jù)性能曲線，不同的電流數(shù)值之下，相關(guān)單位都可以確定適合的潛油電泵設(shè)定參數(shù)。這些參數(shù)組合在潛油電泵使用中被稱為工況。當(dāng)潛油電泵的使用效果數(shù)值位于性能曲線的最佳位置時(shí)，其工況就是潛油電泵最高效率工況。相關(guān)人員應(yīng)該盡量選擇最佳工況條件運(yùn)行潛油電泵，以提高其采收率。

4 結(jié)語(yǔ)

潛油電泵是目前國(guó)內(nèi)油田開(kāi)采事業(yè)的重要組成設(shè)備，其內(nèi)部構(gòu)成較為復(fù)雜，會(huì)因?yàn)槎嘀卦蚨鴮?dǎo)致出現(xiàn)故障。相關(guān)單位加大對(duì)其故障問(wèn)題的研發(fā)投入，有利于維護(hù)潛油電泵的良好使用狀態(tài)，服務(wù)于油田開(kāi)采事業(yè)。采收率高低是評(píng)價(jià)潛油電泵功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)之一。提升潛油電泵的采收率，有利于進(jìn)一步擴(kuò)大潛油電泵的應(yīng)用范圍，并促進(jìn)我國(guó)油田開(kāi)采事業(yè)的進(jìn)步。