范业超
摘 要：在当前油田的生产开采过程中潜油电泵属于非常有效的一种增产手段。但是在油田深入开采的过程中，潜油电泵实际运行工况逐渐恶化，在此情况下使得潜油电泵井排量结构产生转变，潜油电泵在运行过程中也出现了一些不适应状况，导致油井生产周期受到影响。在潜油电泵运行过程中，经常会出现偏磨失效等一些问题。本文主要针对潜油电泵在实际应用过程中的偏磨失效机理进行深入分析，并在此基础上提出了有效的解决对策。
关键词：潜油电泵;偏磨失效;对策
引言
潜油电泵是当前国内外油田采油作业中一种主要的机械开采设备，其体现出了较高的可靠性，能够为油田的增产稳产发挥出积极作用。但潜油电泵由于本身结构相对复杂，因此在应用过程中也容易出现故障而导致机组产生振动。其中最为常见的是偏磨失效问题，因此作为技术人员必须要对潜油电泵偏磨失效机理进行深入分析，并提出有效解决对策，这样才能为油田良好发展奠定基础。
1.潜油电泵偏磨失效现象
1.1 固定部分
对于潜油电泵来说，被动磨损是其固定部分磨损的主要外在体现，通常情况下是发生在泵座、泵壳以及泵头等几个位置。潜油电泵的泵座以及泵头扶正套通常是利用同质材料制作而成，在体现出较高硬度的同时，其耐磨性能相对较差，当产生外力冲击的情况下破碎或变薄[1]，甚至在磨损严重的情况下出现仅剩支柱的情况。泵壳主要是与轮毂进行配合，因此在叶轮旋转过程中会产生偏磨现象，导致其孔径逐渐增大，其实际产生的偏磨程度只是决定了泵壳的变形程度。
1.2 转动部分
转动部分的磨损特性主要为主动磨损，通常情况下发生在叶轮、泵轴以及花键套上。由于叶轮与泵壳在一些情况下会产生直接接触而导致磨损，甚至会出现叶轮轮毂一侧被磨穿的现象，在摩擦过程中也会使得泵壳与叶轮成为椭圆形，偏磨严重的情况下会成为碎片。当叶轮轮毂出现磨穿的情况下，泵壳也会与泵轴出线接触偏磨现象，导致泵轴经过磨损后出现了锯齿状沟槽。花件套在潜油电泵运行过程中与泵座和泵头之间会产生偏磨现象，严重的情况下会产生碎裂。
2.潜油电泵偏磨失效原因分析
潜油电泵离心泵细长件直线度、连接件端面垂直度、井桶轨迹变化等相关因素都是导致偏磨的主要原因[2]。此外，油井生产开采过程中由于存在含砂介质，必然会导致叶轮垫片产生磨损，引发偏磨现象。如果潜油电泵机组本身与油井开采工况不适应的情况下会产生振动问题，由此会引发叶轮垫片、叶轮与泵轴之间产生偏磨。
另外，潜油电泵出现扬程呈现出陡峭的变化状况，在此情况下供液、轮浮的变化程度也会相应增加，在此情况下会导致垫片出现磨损;由于潜油电泵采取了导轮液体径向流的方式，也会从某种程度上导致沉砂现象的出现，在此情况下就会引发偏磨失效[3];如果潜油电泵本身扬程较高或者叶片较长的情况下，在运行过程中会出现幅度较大的波动现象，如果油井实际含水量相对偏的高，那么产生的冲击力也会更大，进一步加速潜油电泵的振动，井下砂石介质对底部垫片的磨损也会加剧。甚至在一些情况下会导致机组和泵轴磨损形成锯齿状，在磨损严重的情况下会导致泵头和泵座出现折断现象[4]。
通过上述分析可以发现，单级扬程高、叶片长度长、叶导轮径向流的潜油电泵在运行过程中容易产生偏磨时效问题。例如当前大庆油田广泛应用的50m3/d范围内且油电泵机组由于本身叶片数量较多，而且流道呈现出窄而长的特征，一旦产生堵塞现象，会导致其过流面积逐渐变小，在此情况下叶轮下止推垫以及下裙部会因磨损而出现失效。
潜油电泵机组偏磨影响：潜油电泵机组在运行过程中是利用主轴带动叶轮旋转在导轮中产生环形空间来实现油液举升，但是其配备多级离心泵，制造安装过程中使用的零部件多，而且刚性较差，如果泵存在轻微弯曲或者是叶轮轻微偏心的状况下，在惯性力的作用下导致其运行稳定性遭到破坏，在此情况下就可能引发震动或者是偏磨现象。其中叶轮与主轴接触面产生磨损后，沿法线方向会出现严重的微凸体黏着，同时受到机组本身震动的影响产生碎屑，并在磨损过程中导致表面产生损伤，进一步形成麻点或者是虫纹状的痕迹。这些情况的出现都会导致应力集中现象。而且磨损严重的情况下，其径向间隙也会进一步增大，由此又会进一步加剧电泵机组的震动现象;由于受到导轮内壁的限制，导轮内孔面与叶轮外圆面之间产生的摩擦会进一步加剧，在此情况下潜油电泵机组会处在运行不平衡状态，甚至可能引发主轴出现弯曲，最终引发整个机组损坏失效。
3.潜油电泵偏磨失效应对措施
3.1 对硬合金轴承数及分布进行优化
结合上文中关于潜油电泵偏磨失效的机理可以发现，可以采取硬质合金轴承数量及分布状况的优化措施来有效进行改善。例如，扶正潜油电泵泵轴即可将偏磨现象进行有效控制。在进行潜油電泵硬质合金扶正泵轴安装的过程中，需要对其间距进行合理设置，保证每一节泵实现均匀分布。同时在各离心泵上增加硬质合金轴承，通过这种方式来缩短其分布间距，在条件允许的情况下对硬质合金轴承进行加密分布，进而发挥出良好的扶正效果。
3.2 增加硬质合金扶正轴承
花键套是潜油电泵运行过程中主要产生偏磨失效问题的部位，其在整个机组运行过程中偏磨故障中的占比达到60%。而且结合潜油电泵偏磨失效问题可以发现，在泵座和泵头等结构中出现扶正套磨损的情况比较常见，这在很大程度上与扶正措施不到位存在直接关系[5]。充分保证上下分接头位置的扶正效果才能有效解决偏磨失效问题，针对潜油电泵内部使用的泵头以及泵座等可以通过安装硬质合金扶正轴承的方式来有效改善偏磨问题，在此基础上就能够实现对泵头和泵座的强制扶正，有效保障设备运行过程中的扶正效果。
3.3 先进潜油电泵技术应用
在进行潜油电泵机组安装的过程中，通过安装合金扶正套能够在泵头和泵座位置发挥出强制扶正效果。潜油电泵从油井作业中打捞上岸后，需要对其进行详细检查，及时找出发生偏磨的部位，并经过深入分析找出产生偏磨的主要原因，及时开展纠正和维护工作，在此信息下才能够将潜油电泵机组应偏磨导致失效的概率控制在最小程度。当潜油电泵在运行过程中出现偏磨现象之后，作为技术人员首先需要对其相关影响因素以及具体的失效形态给予高度关注，同时对潜油电泵机组在井下运行中的沉沙和流体流向变化进行充分掌握，在此基础上才能采取有针对性措施来有效解决偏磨失效问题。同时在潜油电泵机组设计以及运行过程中要采取更加先进的制作工艺技术，全面提升潜油电泵的制造质量和应用效率，这样才能让其在油田生产开采中发挥出更大作用。
4.结束语
潜油电泵目前已经成为油田生产开采过程中非常重要的一种体液增油机械设备，因此作为技术人员必须要对潜油电泵机组在运行过程中产生的偏磨失效问题给予高度重视，对其失效机理进行深入分析后，采取有针对性解决对策，或者利用更加先进的潜油电泵技术来有效解决，这样才能让潜油电泵机组质量得到全面提升，才能进一步提升油田的生产开采效率。
参考文献：
[1]周凯迪. 基于实验井测振的潜油电泵振动特性研究[D].中国石油大学（华东），2018.
[2]朱赫. 基于振动和温度的潜油电机电泵装配质量评估研究[D].中国石油大学（华东），2017.
[3]郁婷. 潜油电泵振动采集分析系统的研制[D].中国石油大学（华东），2015.
[4]李新光. 基于振动信号分析的潜油电泵机组故障诊断的研究[D].中国石油大学，2010.
[5]席文静. 基于振动检测的潜油电泵机组故障诊断的研究[D].中国石油大学，2008.
（大庆油田力神泵业有限公司，黑龙江 大庆 163000）
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