潛油電泵采油對(duì)油井含砂要求一般不超過(guò)0.05%。當(dāng)油井含砂超出該范圍時(shí),隨著含砂量的增加,潛油電泵的運(yùn)行壽命程明顯下降趨勢(shì)。
通過(guò)對(duì)電泵在出砂油井中的運(yùn)行統(tǒng)計(jì),可以總結(jié)出油井出砂引起的電泵機(jī)組故障,主要包括六個(gè)方面:
1)油井生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)量逐漸下降,甚至不出液;
2)電機(jī)頻繁過(guò)載停機(jī);
3)離心泵或分離器因磨損而斷軸;
4)離心泵或分離器殼體因磨損斷裂而機(jī)組落井;
5)保護(hù)器失效,電機(jī)進(jìn)水燒;
6)電機(jī)、電纜發(fā)熱而燒毀。
出砂損害機(jī)理分析
當(dāng)粗糙的硬表面或含有硬顆粒的軟表面在軟表面上移動(dòng),兩個(gè)軟表面之間有硬顆粒時(shí),都會(huì)引起磨蝕。其磨損速度與負(fù)荷成正比,與滑動(dòng)距離成正比,而與表面硬度成反比。由于砂子硬度比泵內(nèi)所有零件硬度高,造成磨損。導(dǎo)葉輪磨損,造成徑向間隙逐漸增大,高壓井液自間隙泄露,泵的容積效率下降,表現(xiàn)為油井產(chǎn)量下降。葉輪的下蓋板磨穿后,表現(xiàn)為泵不能增壓舉升液體,油井不出液。當(dāng)較多的砂粒進(jìn)入導(dǎo)葉輪配合間隙,特別是砂粒粒徑較大時(shí),導(dǎo)致局部卡死,高速旋轉(zhuǎn)的軸不能轉(zhuǎn)動(dòng),負(fù)載增大,電流升高,機(jī)組過(guò)載停機(jī)。經(jīng)停機(jī)振動(dòng)或泵內(nèi)液體的流態(tài)發(fā)生變化后,可能解除砂卡,開機(jī)后還能正常生產(chǎn),之后仍有可能出現(xiàn)砂卡。但頻繁的過(guò)載停機(jī)、啟動(dòng)、電流升高會(huì)造成機(jī)組溫升過(guò)高,引起電機(jī)、電纜發(fā)熱燒毀。當(dāng)離心泵內(nèi)砂卡不能解除時(shí),會(huì)引起機(jī)組斷軸損壞。砂粒長(zhǎng)期沖刷分離器、泵等聯(lián)接件內(nèi)表面,材料被剝蝕掉,引起薄弱零件處強(qiáng)度減弱,最終會(huì)導(dǎo)致機(jī)組落井。
潛油電泵的防砂技術(shù)
針對(duì)出砂油井液對(duì)潛油電泵的破壞形式,通過(guò)對(duì)離心泵、分離器結(jié)構(gòu)及材料改進(jìn)(提高機(jī)組抗磨蝕能力)達(dá)到提高電泵在出砂油井中適應(yīng)性的目的。
1. 離心泵結(jié)構(gòu)改進(jìn)
? 離心泵采用壓緊結(jié)構(gòu),降低了葉輪與葉輪之間的軸向磨損;
? 離心泵頭座和級(jí)間采用硬質(zhì)合金軸承;
采用空間葉片的新型導(dǎo)葉輪,提高含砂井適應(yīng)性。
2. 分離器結(jié)構(gòu)改進(jìn)
? 殼體內(nèi)加裝陶瓷材料內(nèi)襯套,提高對(duì)含砂井適應(yīng)性;
? 頭座采用硬質(zhì)合金軸承