曲唯眾

（大慶油田力神泵業(yè)公司銷售公司，黑龍江大慶 163000）

0 引言

在我國石油開采工藝中，目前潛油電泵是應(yīng)用最為普遍的采油設(shè)備之一，大量的實(shí)踐證明，該設(shè)備對(duì)于提高油田產(chǎn)量具有積極作用，同時(shí)產(chǎn)能穩(wěn)定、生產(chǎn)效率較高。但是受自身結(jié)構(gòu)以及使用環(huán)境影響，潛油電泵在工作中容易出現(xiàn)機(jī)組振動(dòng)的問題，長時(shí)間得不到有效解決后機(jī)組將出現(xiàn)發(fā)生偏磨失效的問題，導(dǎo)致產(chǎn)能和生產(chǎn)效率下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成電泵機(jī)組的損壞。導(dǎo)致該現(xiàn)象的直接原因是，受不良振動(dòng)影響，離心泵的固定部件與轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間產(chǎn)生不均勻的磨損。

1 潛油電泵偏磨現(xiàn)象及種類

潛油電泵型號(hào)種類較多，適用于不同的使用環(huán)境，但主體結(jié)構(gòu)基本相同：一般由潛油電機(jī)機(jī)組部分作為主體結(jié)構(gòu)，根據(jù)相應(yīng)的使用需求，安裝對(duì)應(yīng)功能的保護(hù)器、分離器和離心泵等組成部件，整體運(yùn)行實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能，其中離心泵分為固定和轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)結(jié)構(gòu)。

不良振動(dòng)或其他環(huán)境影響因素下產(chǎn)生的摩擦不均勻現(xiàn)象，是導(dǎo)致潛油電泵偏磨的直接原因。根據(jù)潛油電泵偏磨位置和產(chǎn)生原因，可以分為固定部分磨損和轉(zhuǎn)動(dòng)部分磨損兩類。

（1）固定部分磨損。從磨損發(fā)生原因和類型角度，固定部門磨損可以定義為被動(dòng)類型磨損。這類磨損發(fā)生的位置較為集中，一般發(fā)生在泵頭、泵座位置以及泵殼的位置。目前我國油田使用的潛油電泵泵頭的鑄造材料多為青銅，硬度與耐磨性不夠理想，在受到較大應(yīng)力的作用下會(huì)產(chǎn)生變形、變脆磨損情況加劇，最終會(huì)出現(xiàn)泵頭磨損消失、僅剩支柱的現(xiàn)象。泵殼部分磨損是因?yàn)槿~輪輪轂配合的泵殼孔容易出現(xiàn)磨損不均勻的現(xiàn)象，導(dǎo)致孔徑變大，泵殼逐漸變形。

（2）轉(zhuǎn)動(dòng)部分磨損。轉(zhuǎn)動(dòng)部分磨損是因?yàn)樾D(zhuǎn)部件在工作中，因?yàn)樽陨磉\(yùn)行環(huán)境出現(xiàn)問題，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)位置出現(xiàn)阻力和摩擦最終造成的磨損現(xiàn)象。葉輪、泵軸、花套等結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)上述磨損現(xiàn)象。其中，葉輪位置磨損最大，當(dāng)泵殼發(fā)生形變時(shí)葉輪旋轉(zhuǎn)過程中會(huì)直接與泵殼接觸造成磨損，磨損到達(dá)一定程度后葉輪輪轂一側(cè)會(huì)徹底被磨損丟失，泵殼和葉輪在摩擦中逐漸變?yōu)闄E圓形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致葉輪、泵殼的徹底損壞。葉輪輪轂遭到破壞后，泵殼孔會(huì)與泵軸發(fā)生摩擦，導(dǎo)致泵軸表面出現(xiàn)鋸齒狀破損，最終造成斷裂。

2 潛油電泵出現(xiàn)偏磨失效問題的原因

潛油電泵離心泵發(fā)生偏磨現(xiàn)象的原因主要有3種：①離心泵旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)不同軸，不同軸會(huì)造成一系列磨損現(xiàn)象的發(fā)生；②潛油電泵一般處于地下環(huán)境，在運(yùn)行過程中其密封性受到環(huán)境因素的影響存在失效的可能，密封失效后泵體內(nèi)部進(jìn)入的含砂物質(zhì)會(huì)磨損葉輪推墊片，機(jī)組不適應(yīng)井礦時(shí)會(huì)振動(dòng)問題，使泵內(nèi)各部件的磨損加劇，出現(xiàn)偏磨現(xiàn)象；③潛油電泵在生產(chǎn)以及安裝過程中，因生流程不符合管理規(guī)定導(dǎo)致的吊裝不合理、運(yùn)輸不當(dāng)、安裝不同軸等問題，均會(huì)造成潛油電泵偏磨的現(xiàn)象。

潛油電泵出現(xiàn)偏磨現(xiàn)象進(jìn)而失效的原因主要有4個(gè)；①偏磨現(xiàn)象發(fā)生后，潛油電泵的揚(yáng)程出現(xiàn)變化，出現(xiàn)大幅波動(dòng)，導(dǎo)致墊片磨損加劇，最終導(dǎo)致泵失效；②泵體偏磨會(huì)加大泵體進(jìn)砂程度，大量含砂介質(zhì)進(jìn)入泵體會(huì)造成泵卡造成失效；③揚(yáng)程出現(xiàn)大幅波動(dòng)時(shí)，潛油電泵在運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)矩形波的現(xiàn)象，使?jié)撚碗姳玫恼駝?dòng)加劇，這在含水量高的井中體現(xiàn)的尤為明顯，當(dāng)振動(dòng)達(dá)到一定振幅時(shí)會(huì)造成泵頭和泵座因磨損過度斷裂，導(dǎo)致電潛泵失效；④現(xiàn)有的電潛泵中，小排量多葉輪的潛油電泵更容易出現(xiàn)偏磨現(xiàn)象，其泵體一般較小、散熱能力較弱，內(nèi)部空間決定井液流動(dòng)阻力很大，導(dǎo)致供液不足的方式頻繁發(fā)生，加上入泵葉輪下止推墊及下裙的影響，更容易造成泵失效。

3 潛油電泵振動(dòng)與偏磨的關(guān)系

潛油電泵在工作中，動(dòng)力端通過主動(dòng)軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，形成環(huán)形吸力，完成原油的舉升做功。潛油電泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成部件繁多，許多零件剛性差抗腐蝕能力弱，如果出現(xiàn)形變或腐蝕會(huì)造成潛油電泵不同軸問題，這會(huì)讓葉輪失去原有平衡結(jié)構(gòu)，在偏心慣力的作用下使?jié)撚碗姳眠\(yùn)轉(zhuǎn)失去平衡和穩(wěn)定性，在高速旋轉(zhuǎn)的過程中造成電泵的壓力、排量、井口管線回壓等參數(shù)波動(dòng)，泵殼形狀會(huì)受應(yīng)力作用，發(fā)生改變，造成泵振動(dòng)加劇，進(jìn)而導(dǎo)致葉輪、主軸磨損。

電泵運(yùn)行穩(wěn)定性的喪失以及振動(dòng)的出現(xiàn)，會(huì)加劇葉輪在旋轉(zhuǎn)過程中與主軸體接觸面的磨損情況，軸體表面產(chǎn)生凹陷，其間的法向壓力會(huì)促進(jìn)微凸體的粘著、產(chǎn)生碎屑，造成軸體的麻點(diǎn)或蟲型條紋損傷。痕跡和損傷出現(xiàn)后，這些損傷會(huì)更容易出現(xiàn)磨損，導(dǎo)致徑向間隙會(huì)加大。

4 防止?jié)撚碗姳闷ナУ膶?duì)策

4.1 采用優(yōu)質(zhì)硬質(zhì)合金軸承，優(yōu)化位置分布

從上文的分析可以看出，潛油電泵出現(xiàn)偏磨現(xiàn)象最終導(dǎo)致泵失效是一個(gè)逐漸發(fā)生的過程，該過程因部分易損部件的損壞或功能缺失，發(fā)生連鎖反應(yīng)導(dǎo)致其他部件逐漸磨損失效。其中最為重要的原因是重要部件的鑄造材料存在缺失，因此應(yīng)替換易出現(xiàn)磨損軸體的部分材料，采用硬度更高、抗腐蝕能力更高的合成材料，并充分優(yōu)化軸體間距，縮短分布位置的間距，確保其扶正的效果。

4.2 加設(shè)硬質(zhì)合金扶正軸

潛油電泵偏磨失效的問題中，花鍵套是主要的失效點(diǎn)。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在六成以上出現(xiàn)偏磨現(xiàn)象的潛油電泵中，花鍵套都存在嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象。泵頭、泵座位置磨損現(xiàn)象也較為嚴(yán)重，導(dǎo)致上述部件磨損的根本原因是扶正器的失效，因此改善扶正器性能和效果是解決潛油電泵偏磨現(xiàn)象的有效方法。扶正器所用材料對(duì)其性能有很大影響，可以采用高硬度的合金材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)泵頭以及泵座的強(qiáng)力扶正。

4.3 采用先進(jìn)的安裝、扶正技術(shù)

潛油電泵在生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝過程中會(huì)出現(xiàn)的各種問題，也是造成潛油電泵投入使用后磨損過巨的重要原因。在安裝潛油電泵的過程中，泵頭和泵座安裝應(yīng)采用全新的安裝技術(shù)，使用合金扶正套進(jìn)行安裝，完成對(duì)其強(qiáng)而有效的扶正。潛油電泵上岸后還要對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)檢查，及時(shí)采取相應(yīng)的技術(shù)手段返現(xiàn)磨損位置和部件，避免磨損進(jìn)一步加劇。