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【摘要】潜油电泵机组作为一种重要的机械采油设备，在油田内部应用较为广泛，主要用于二次和三次采油中，其举升扬程高、采液排量大，是其他人工举升装备无法替代的。潜油电泵机组的检修周期是油井生产中重要的技术经济指标之一，在生产过程城中任何一个部件发生故障都可能导致油井停机。本文主要分析了潜油电泵在使用中常见的故障及故障的改进措施。
【关键词】潜油电泵 故障 措施
1 故障原因分析
1.1 潜油电泵故障
1.1.1磨损问题
潜油电泵所处的井液含有大量杂质，而潜油电泵工作时要完全浸入井液并作高速的旋转。因此，潜油电泵肯定会因为发生磨损而发生故障。磨损的形式有磨薄、局部磨穿、磨没等。泵头、泵座处的扶正轴承、叶轮和导壳配合处、泵轴也常会产生严重的磨损。 具体故障的原因有：①叶轮与导壳接触面存在接触摩擦力，同时叶轮与导壳之间又存在配合间隙，井液中的杂质会混进配合间隙中，使摩擦力进一步增大，加剧了叶轮和导壳的磨损。更糟的是，磨损后叶轮与导壳间隙又变大，其结果又会进一步加速叶轮的磨损和失效；②由于叶轮随泵轴做高速旋转运动，叶轮与导壳相接触会发生磨擦损伤；
1.1.2地质因素
地质原因最主要的就是井液中含砂量过多，并且伴随着结垢。含沙量过大会导致砂卡。砂卡就是沙埋管柱，造成管柱堵塞的实效现象。砂卡可使机组过载停机、断轴、机组落井。而结垢可导致电动机载荷增大，温度升高、甚至烧毁。具体故障原因有：①由于叶轮与导壳的过流表面长期暴漏在在含有砂粒的液体中，并被不断地冲刷、摩擦，过早的产生严重的磨损。②如果地层供液不足，不仅会造成机组不能正常运转，甚至还会导致泵磨损加剧和机组的冷却液得不到补充，造成局部高温现象。
1.2 分离器故障
油气分离器位于保护器和离心泵之间，其主要作用是将混合气液进行气、液两相分离，而后使分离出的液体进入离心泵，使分离出的气体进入油管和套管的环形空间排出。这样就可以避免气体对泵产生气蚀或者发生气锁，减少气体对泵工作性能的影响，提高了泵的生产效率并延长泵的使用寿命。分离器的故障率虽然不高，但是一旦分离器发生故障常常会导致电机和保护器等部分失效甚至落井，无法打捞，因此分离器是很重要的井下部件。分离器故障主要有分离器轴断和分离器壳体断裂两种形式，其他还包括分离器防倒块倒扣、吸入口堵塞和内部磨损等形式。 具体故障的原因为：①分离器中混有砂、垢，造成各部件的加速磨损，最终导致分离器发生故障；②井液中大量的杂质，如砂、垢、水泥块堵塞了分离泵的入口，致使其故障； ③由于分离器中的叶轮驱动井液作高速旋转，井液中的杂质被高速的带动起来，对外壳造成磨损、腐蚀，分离。最后造成分离器断裂。
1.3 保护器故障
电机保护器针对潜油电机设计的，保护潜油电机在油井下正常工作的关键部件，具体的作用是隔离井液并为电机提供电机润滑油。保护器是保护电机的重要部件，保护器的可靠性强会大大延长电机无故障连续工作的时间。相反，如果保护器的可靠性很差的话将会使潜油电机的故障率大大增加。保护器的失效模式主要是保护器密封失效、保护器盘轴晃动大、扶正轴承磨损、保护器轴断、上保护器倒扣、呼吸到极限保护器失效等。具体故障的原因有：①保护器上轴头处磨损；②保护器与电机之间的花键套磨损；③如果潜油电泵发生磨损，就会产生振动使保护器的密封件磨损，使密封失效；④结垢严重，使得保护器失效； ⑤保护器进水，造成电机油变质，从而引起的故障。
1.4 潜油电机故障
潜油电机是潜油电泵的动力源，它给潜油离心泵提供动力去地下的井液。电机故障大部分是由于电机内部短路、断路或对地绝缘为零而引起的。故障形式分为电机内部和连接处两种。电机内部故障多以短路和烧毁为主，如引线烧毁、定子烧毁、壳体蚀穿、电机壳体击穿、壳体倒扣等。电机连接处故障有电机头和电缆头联接处烧，电机线包烧等。 具体故障原因有：
1.4.1地质原因
①因供液能力不足，导致大量热量无法散失，造成电机烧毁；②高温、高压使井下的液体和气体的腐蚀能力进一步增加，加剧了绝缘层的腐蚀和老化；③泵的砂卡、结垢使潜油电机载荷剧增，最终导致潜油电机温度升高、烧坏；④在大曲率斜井内，机组会不可避免地出现弯曲，但是机组的抗弯能力差，容易引起电动机烧毁等故障。
1.4.2施工管理使用原因
①电压过低或电压波动等供电系统故障等也会引起电机损坏； ②由于运输、储存及施工过程中的机械损伤造成击穿强度降低；③井下单流阀失效，一旦停机，会造成液体倒流，使电动机高速反转，导致电动机损伤；④泵及其他部位的故障，使电机负荷增大，甚至烧毁电机；⑤频繁的开启和停止潜油电机致使保护器失效，潜油电机烧毁。
2 潜油电泵故障改进措施
2.1 潜油泵的改进
①施工时一定要按照规章制度进行，为了减少人为因素导致的泵堵塞或磨损，要将施工产生的砂、垢清除干净；②潜油泵的选择特别重要，要根据实际情况，客观的选择泵的类型型，以免在使用过程中产生不必要的故障；③潜油电泵零件材料的选择也很重要。潜油电泵的轴、叶轮、导壳和垫片等应该多采用一些抗磨损、不易受腐蚀的材料，最好再加强其表面质量；④泵磨损所产生的剧烈振动、甚至泵卡是导致潜油电泵其他部分故障的主要原因，因此，防砂和抗磨损是今后潜油泵改进的主要方向。
2.2 潜油电机故障的改进
①油井要有足够的液量来冷却电机，以减小因高温烧毁电机的概率；②要防止电网波动，保护、维持电机的正常工作；③选择电机的功率一定要与泵相配合；④电机安装时，要确保其密封可靠、安装准确到位，其中冬季施工时要注意电机油要适应的温度等因素；⑤加强电机自身绝缘材料的性能，主要在防腐蚀、抗老化和耐击穿性方面需要提高；⑥修复机组要在各项性能检测完好后才能下井，并应注意使用工况和年限长短。
2.3 分离器的改进
①除了减少施工时产生的砂、垢外，可以考虑在分离器吸入口处再多添加一个小滤网的防砂罩；②加强分离器壳体的材料质量，减少分离器断裂。
2.4 保护器的改进
①加强分离器壳体的材料质量； ②与分离器的改进一样，除了减少施工时产生的砂、垢外，可以考虑在分离器吸入口处再多添加一个小滤网的防砂罩。
3 结语
潜油电泵系统构成复杂，任何一个环节出现问题都可能导致油井失效。与此同时，潜油电泵系统所处的地质环境异常复杂，泥沙、杂质等等不断地侵蚀、冲刷着潜油电泵、分离器和保护器等部件导致其失效。但是值得注意的是，除了以上导致失效的原因外，人为因素也是导致潜油电泵系统失效的重要原因。
参考文献
[1] 孙粤华，贾星兰.潜油电泵系统的安全评价方法研究.石油矿场机械，2003，32（5）：15-17
[2] 张玉斌，于海春.潜油电泵机组可靠性研究.石油学报，2003，24（4）：102-107
【关键词】潜油电泵 故障 措施
1 故障原因分析
1.1 潜油电泵故障
1.1.1磨损问题
潜油电泵所处的井液含有大量杂质，而潜油电泵工作时要完全浸入井液并作高速的旋转。因此，潜油电泵肯定会因为发生磨损而发生故障。磨损的形式有磨薄、局部磨穿、磨没等。泵头、泵座处的扶正轴承、叶轮和导壳配合处、泵轴也常会产生严重的磨损。 具体故障的原因有：①叶轮与导壳接触面存在接触摩擦力，同时叶轮与导壳之间又存在配合间隙，井液中的杂质会混进配合间隙中，使摩擦力进一步增大，加剧了叶轮和导壳的磨损。更糟的是，磨损后叶轮与导壳间隙又变大，其结果又会进一步加速叶轮的磨损和失效；②由于叶轮随泵轴做高速旋转运动，叶轮与导壳相接触会发生磨擦损伤；
1.1.2地质因素
地质原因最主要的就是井液中含砂量过多，并且伴随着结垢。含沙量过大会导致砂卡。砂卡就是沙埋管柱，造成管柱堵塞的实效现象。砂卡可使机组过载停机、断轴、机组落井。而结垢可导致电动机载荷增大，温度升高、甚至烧毁。具体故障原因有：①由于叶轮与导壳的过流表面长期暴漏在在含有砂粒的液体中，并被不断地冲刷、摩擦，过早的产生严重的磨损。②如果地层供液不足，不仅会造成机组不能正常运转，甚至还会导致泵磨损加剧和机组的冷却液得不到补充，造成局部高温现象。
1.2 分离器故障
油气分离器位于保护器和离心泵之间，其主要作用是将混合气液进行气、液两相分离，而后使分离出的液体进入离心泵，使分离出的气体进入油管和套管的环形空间排出。这样就可以避免气体对泵产生气蚀或者发生气锁，减少气体对泵工作性能的影响，提高了泵的生产效率并延长泵的使用寿命。分离器的故障率虽然不高，但是一旦分离器发生故障常常会导致电机和保护器等部分失效甚至落井，无法打捞，因此分离器是很重要的井下部件。分离器故障主要有分离器轴断和分离器壳体断裂两种形式，其他还包括分离器防倒块倒扣、吸入口堵塞和内部磨损等形式。 具体故障的原因为：①分离器中混有砂、垢，造成各部件的加速磨损，最终导致分离器发生故障；②井液中大量的杂质，如砂、垢、水泥块堵塞了分离泵的入口，致使其故障； ③由于分离器中的叶轮驱动井液作高速旋转，井液中的杂质被高速的带动起来，对外壳造成磨损、腐蚀，分离。最后造成分离器断裂。
1.3 保护器故障
电机保护器针对潜油电机设计的，保护潜油电机在油井下正常工作的关键部件，具体的作用是隔离井液并为电机提供电机润滑油。保护器是保护电机的重要部件，保护器的可靠性强会大大延长电机无故障连续工作的时间。相反，如果保护器的可靠性很差的话将会使潜油电机的故障率大大增加。保护器的失效模式主要是保护器密封失效、保护器盘轴晃动大、扶正轴承磨损、保护器轴断、上保护器倒扣、呼吸到极限保护器失效等。具体故障的原因有：①保护器上轴头处磨损；②保护器与电机之间的花键套磨损；③如果潜油电泵发生磨损，就会产生振动使保护器的密封件磨损，使密封失效；④结垢严重，使得保护器失效； ⑤保护器进水，造成电机油变质，从而引起的故障。
1.4 潜油电机故障
潜油电机是潜油电泵的动力源，它给潜油离心泵提供动力去地下的井液。电机故障大部分是由于电机内部短路、断路或对地绝缘为零而引起的。故障形式分为电机内部和连接处两种。电机内部故障多以短路和烧毁为主，如引线烧毁、定子烧毁、壳体蚀穿、电机壳体击穿、壳体倒扣等。电机连接处故障有电机头和电缆头联接处烧，电机线包烧等。 具体故障原因有：
1.4.1地质原因
①因供液能力不足，导致大量热量无法散失，造成电机烧毁；②高温、高压使井下的液体和气体的腐蚀能力进一步增加，加剧了绝缘层的腐蚀和老化；③泵的砂卡、结垢使潜油电机载荷剧增，最终导致潜油电机温度升高、烧坏；④在大曲率斜井内，机组会不可避免地出现弯曲，但是机组的抗弯能力差，容易引起电动机烧毁等故障。
1.4.2施工管理使用原因
①电压过低或电压波动等供电系统故障等也会引起电机损坏； ②由于运输、储存及施工过程中的机械损伤造成击穿强度降低；③井下单流阀失效，一旦停机，会造成液体倒流，使电动机高速反转，导致电动机损伤；④泵及其他部位的故障，使电机负荷增大，甚至烧毁电机；⑤频繁的开启和停止潜油电机致使保护器失效，潜油电机烧毁。
2 潜油电泵故障改进措施
2.1 潜油泵的改进
①施工时一定要按照规章制度进行，为了减少人为因素导致的泵堵塞或磨损，要将施工产生的砂、垢清除干净；②潜油泵的选择特别重要，要根据实际情况，客观的选择泵的类型型，以免在使用过程中产生不必要的故障；③潜油电泵零件材料的选择也很重要。潜油电泵的轴、叶轮、导壳和垫片等应该多采用一些抗磨损、不易受腐蚀的材料，最好再加强其表面质量；④泵磨损所产生的剧烈振动、甚至泵卡是导致潜油电泵其他部分故障的主要原因，因此，防砂和抗磨损是今后潜油泵改进的主要方向。
2.2 潜油电机故障的改进
①油井要有足够的液量来冷却电机，以减小因高温烧毁电机的概率；②要防止电网波动，保护、维持电机的正常工作；③选择电机的功率一定要与泵相配合；④电机安装时，要确保其密封可靠、安装准确到位，其中冬季施工时要注意电机油要适应的温度等因素；⑤加强电机自身绝缘材料的性能，主要在防腐蚀、抗老化和耐击穿性方面需要提高；⑥修复机组要在各项性能检测完好后才能下井，并应注意使用工况和年限长短。
2.3 分离器的改进
①除了减少施工时产生的砂、垢外，可以考虑在分离器吸入口处再多添加一个小滤网的防砂罩；②加强分离器壳体的材料质量，减少分离器断裂。
2.4 保护器的改进
①加强分离器壳体的材料质量； ②与分离器的改进一样，除了减少施工时产生的砂、垢外，可以考虑在分离器吸入口处再多添加一个小滤网的防砂罩。
3 结语
潜油电泵系统构成复杂，任何一个环节出现问题都可能导致油井失效。与此同时，潜油电泵系统所处的地质环境异常复杂，泥沙、杂质等等不断地侵蚀、冲刷着潜油电泵、分离器和保护器等部件导致其失效。但是值得注意的是，除了以上导致失效的原因外，人为因素也是导致潜油电泵系统失效的重要原因。
参考文献
[1] 孙粤华，贾星兰.潜油电泵系统的安全评价方法研究.石油矿场机械，2003，32（5）：15-17
[2] 张玉斌，于海春.潜油电泵机组可靠性研究.石油学报，2003，24（4）：102-107