电泵井

潜油电泵概述及诊断分析李武生目录一、潜油电泵概述二、潜油电泵井的诊断分析一、潜油电泵概述潜油电泵是在井下工作的多级离心泵，同油管下入井内，地面电源通过潜油电泵专用电缆输入井下电机，使电机带动多级离心泵旋转，将井液举升到地面。潜油电泵由三大部分组成.如图7-1所示：1.井下部分：包括多级离心泵、电机、保护器、分离器；2.中间部分：电缆；3.地面部分：包括控制屏、变压器、接线盒。潜油电泵供电流程：地面电网→变压器→控制屏→接线盒→电缆→潜油电机潜油电泵抽油工作流程：分离器→多级离心泵→单流阀→测压阀（泄油阀）→井口→输油干线。1.潜油电机潜油电机是机组的原动机，位于井内机组的最下端。它是三相鼠笼式异步感应电动机，和其它异步电动机一样。与普通电机的区别是：⑴机身长。由于潜油电机受到油井套管内径尺寸的限制，又要满足负载能力的需要，因此向细长方向发展，犹如一个细长杆，电机长度随功率的不同长短不一，最短几米，最长达十几米。⑵转轴为空心，壳体为钢件，定子铁芯有黄铜夹段，定子、转子同时分段，而且长轴、长筒加工困难。⑶启动转矩大。在15转（即0.3秒）可以达到满载全速。⑷转动惯量小。当电机正常运转时，突然中断电源，电机靠惯性继续运转，但潜油电机比普通电机滑行时间短。⑸潜油电机内腔充满具有一定粘度的润滑油，因此机械磨阻有所增加。⑹潜油电机有附带的密封装置保护器。它可以保证电机在油、气、水、高温、高压的条件下工作。绝缘等级高。⑺潜油电机的定子绕组是由单根的铜导线绕制而成，绕组线必须具有耐油、气、水和耐高温、高压的综合作用，所以要具备良好的绝缘性能。⑻油浴冷却。潜油电机在环境温度较高的井下长期运转，因此其各个部件都需要润滑和冷却，潜油电机是靠电机内的打油叶轮进行强制润滑和冷却。2.保护器保护器安装在潜油电机上部，是用来保护潜油电机的，潜油电机虽然结构上和地面电机基本相同，但它所处的工作环境比较恶劣，要求电机绕组能够耐油、气、水、压力、温度的综合作用。如果井液一旦进入电机，电机引线将有可能短路烧毁，轴承润滑条件变差使磨损加快，同时对定转子铁芯有腐蚀作用。因此井液一定不能进入电机。保护器的作用就是防止井液进入电机，补偿电机中润滑油的损失，平衡电机内外腔的压力。目前国内外使用的保护器种类很多，但使用最普遍的主要有连通式、沉淀式和胶囊式三种。3.多级离心泵多级离心泵按其结构基本上分为两个部分，即转动部分和固定部分。转动部分主要有轴、键、叶轮、摩擦垫、轴两端的青铜轴套和限位卡簧；固定部分主要有导壳、泵壳、上轴承外套及下轴承外套等。潜油多级离心泵是一种现代化深井抽油设备，与普通离心泵相比，在结构上有以下特点：⑴直径小、长度大、级数多。由于受套管的内径限制，泵的外径小；但要求的压头高达几千米，因此级数多、长度大；由于工艺制造因素，一般分成数节，例如雷达550m3/d泵，扬程1000m的多级离心泵有五节394级，总长度为18.63m。⑵轴向卸载、径向扶正。为了消除轴向力而引起的泵轴弯曲偏摆、叶轮震动，采用轴向卸载、径向扶正机构。⑶泵吸入口有脱气装置。为了防止井液中的气体进入多级离心泵，在吸入口处装有油气分离器，以提高泵效。4.分离器潜油电泵是一种多级离心泵，在运行过程中，如果井液中含有大量气体，将使泵的压头、排量、排量效率都显著下降。随着泵内液体含气量的不同，对泵的性能影响也不同，当进入泵内的气体占进液量的15%时，泵的吸入过程将中断。从而无法抽吸液体。出现这种现象的主要原因是：多级离心泵在抽吸过程中，吸入口压力较低，地层液中含的气体大量分离出来，占据了吸入口及泵的内部空间，使液体难以进泵。为了减少气体对多级离心泵特性的影响，在设计叶轮时，可以采取各种防气措施，但靠叶轮本身的结构设计往往解决不了大量气体的影响，因此必须采取措施，使气体在进泵之前就分离出来，使泵不受或少受气体的影响。为此在潜油多级离心泵吸入口安装油气分离器，让地层液经过油气分离器分离后再进入泵内。目前所使用的油气分离器按其使用原理可分为沉降式和旋转式两类。5.控制屏控制屏是潜油电泵机组的专用控制设备。潜油电泵机组的启动、运转和停机都是依靠控制屏来完成的。它由主回路、控制回路、测量回路三部分组成。具有以下功能：能连接和切断供电电源与负载之间的电路；通过电流记录仪，能把机组在井下的运转状态反映出来；通过电压表检测机组的运行电压和控制电压；有识别负载短路和超负荷功能；借助中心控制器，能完成机组的欠载保护停机；当机组出现欠载停机时能按预定的程序自动恢复后再启动；通过选择开关，可以完成机组的手动、自动两种启动方式；通过指示灯亮，可以显示机组的运行、欠载、过载三种运行状态。主回路是由直接与电源相连接的元器件组成的电路。电泵专用控制屏的主回路是由电源开关、真空交流接触器及控制电源变压器等组成。控制回路里的所有元器件不直接与电路连接，所以也叫二次回路，由下列元器件组成：控制电压调整开关、控制电源自动开关、控制方式选择开关、中间继电器、压敏电阻及整流电路等。测量回路的主要任务是：通过仪表监视机组在井下的运行状态，检测机组的运转电压和二次回路所需的控制电压，它由电流互感器、电流记录仪、电压互感器及电压表等组成。6.变压器由于潜油电泵可以在不同深度的油井中使用，因此在供给电机动力的电缆上压降不同。为了保障供给电机不同的额定电压，以及补偿井下电缆的压降，必须使用特殊配套的变压器来获得不同等级的电压，以满足生产的需要。目录一、潜油电泵概述二、潜油电泵井的诊断分析二、潜油电泵井的诊断方法1.运行电流卡片的分析潜油电泵运行电流卡片是管理人员管理电泵井、分析井下机组工作状况的主要依据。它可以直接反映电泵运行是否正常，甚至发生极轻微的故障及异常情况，运行电流卡片都可以显示出来。电流卡片所记录电流的变化与电机工作电流的变化成直线关系。可以认为电流卡片所记录的电流的变化情况是电机运行状况的变化。所以，研究分析电流卡片，对分析电泵运行情况，判断电泵运行中可能出现的各种故障是具有指导意义的。下面列举几种具有代表意义的运行电流卡片的分析，来指导分析现场出现的各种电流卡片。⑴正常运行的电流卡片如图7-2所示为电泵正常运行情况下的电流卡片。在这种情况下，电流记录仪所画出的是一条光滑对称的曲线，其电流值等于或接近电机的额定电流值。这说明电泵的选择和设计是合理的，设计功率和实际功率基本相等。电泵实际的运转也可能产生一条类似的曲线，记录的电流值略高或低于电机的额定电流值，只要此曲线对称，波动范围在规定值内，并且天天始终一致，则均属正常。卡片出现的任何一种较大的变化，都表明油井的生产条件发生了变化。⑵电压波动的电流卡片如图7-3所示为电压波动的电流卡片。在电泵的运行过程中，电机的电流值与电压值成正比关系，因此电源电压的波动，将会引起电机电流值的波动，来维持恒定的负荷。由于电源电压波动所引起的电流值的波动，在运行电流卡片上就出现了“钉子状”的突变。电源电压波动最普遍的原因，一是由于功率较大的注水泵或其它设备突然启动所造成的电压瞬间波动，也可能是几种较小的电压波动组合；二是由于其它的电干扰，例如雨天雷电就；对于这种情况，在大面积停电时，我们应该等其它设备启动一段时间后，再启电泵，或在电泵井安装避雷器，减少电压波动对电泵的影响。⑶泵发生气塞时的电流卡片如图7-4所示为泵发生气塞（气体干扰）时的电流卡片。电泵在运行过程中，由于液面逐渐下降至吸入口，造成泵内进气因气塞而抽空,最后由于发生气塞而使机组欠载停机。还有一种就是泵已有气塞现象，并继续在较低的电流下工作。说明欠载值整定较低。⑷泵抽空时的电流卡片如图7-5所示为泵抽空时的电流卡片。该电流卡片表明了电泵由于抽空而欠载停机，然后又重新启动，随后因同一原因再次停机。这种情况的发生：一是由于所选的泵排量大于油井的实际产能；二是周围注水井欠注；三是有可能是活门下移，并且活门不严所造成。因此卡片分析要结合生产情况进行综合分析，才能找出电流变化的原因。⑸泵抽空后不合理启动的电流卡片如图7-6所示为泵抽空后不合理启动的电流卡片。此电流卡片表示了电泵在运行中因欠载而自动停机，经过一段时间后又重新启动，但是没有成功。这说明在泵抽空后，井内液面尚未恢复到一定高度，泵没有启动起来，必须延长再启动时间。这种情况属于选泵不合理，泵排量大于油井的产能，在检泵时应更换排量小一些的泵。⑹频繁的短周期运行的电流卡片如图7-7所示为频繁的短周期运行的电流卡片。在这张电流卡片上，电流和机组的启停呈周期性的波动。这种电流曲线表明电泵的选择不够合理，也就是油井的产能小于泵的额定排量。当泵启动以后，油井液面很快下降，电机负荷变轻，运行电流降到欠载电流以下，选成机组欠载停机，经过一段时间后再启动，重复以上过程。遇到这种情况，应立即换小排量的泵，因为这种情况对电机极为有害。⑺泵在含气井中运行的电流卡片如图7-8所示为泵在含气井中运行的电流卡片。此电流卡片说明，电泵的选择基本符合要求，但是井中有一定的气体，电流波动是由于原油脱气进泵所引起的，这种情况将会降低排量效率。解决这个问题，可以配套使用旋转式分离器、双分离器或高效分离器消除气体影响。⑻欠电流停泵的电流卡片如图7-9所示为欠电流停泵的电流卡片。此电流卡片表示当泵启动后，运行了一个很短的时间，然后因欠电流而停机。这种情况一般是：第一，由于井液密度过低或产量过少所造成的，不能使运行电流高于欠载电流值以上而导致机组欠载停机，需要重新进行选泵更换合适的机组；第二，由于电流互感器虚接或主控有问题所引起，需要电泵井管理人员进行处理；第三，由于泵轴断或花键套脱所引起，需要起井检查更换机组；第四，由于丢手下移活门关闭所引起，需要捅活门。欠载保护装置失灵，使电流一直降到电机的空载运行电流时仍不停机，并在此电流下运行一段时间。由于泵空转，没有液体流过电机表面而带走电机所发出的热量，使温度不断升高，从而破坏电机系统的绝缘，最终将导致电机烧毁。⑼欠载保护失灵的电流卡片如图7-10所示为欠载保护失灵的电流卡片。此电流卡片表示了当机组正常启动以后，运行一段时间，电流逐渐下降，一直降到电机的空载运行电流为止。电机几乎在空载条件下进行一段较长时间，突然过载停机。这说明由于某种原因使运行电流下降，而⑽正常过载停机的电流卡片如图7-11所示为正常过载停机的电流卡片。此卡片表明，开始时机组电流运行正常，后来电流逐渐升高，最后达到过载电流整定值，导致机组过载停机。这时应检查过载原因，排除故障后，再进行试启动。若没有问题则投入正常运行，否则需进一步查找故障原因。⑾泵在有杂质的井液中运行电流卡片如图7—12所示为泵在含有杂质的井液中运行的电流卡片。这种电流卡片表明了电泵启动以后，运行到某一时间，突然发生波动，过一段时间又自动恢复正常。引起上述现象的原因是井液中含有松散的泥砂或碎屑，也可能是套变，泵内机械部分卡。严重时会造成过载停机或卡泵。⑿手动强制再启动的电流卡片如图7-13所示为手动强制再启动的电流卡片。电流曲线表明，当泵启动后，正常运行一段时间，后来出现电压波动冲击，最终使机组过载停机，试图手动再启动若干次失败。引起过载停机的原因有可能是发生电压波动（如雷电等），也可能接头或保险被烧坏，机组偏载运行所引起，还可能是控制部分有问题或电压过低。如果发生上述现象，应仔细检查发生故障的原因，并立即进行处理，不允许强制启动，否则很容易烧设备。⒀负载波动的电流卡片如图7-14所示为负载波动的电流卡片。此电流卡片的曲线表明，负载变化不规则，这种变化一般是井液密度发生变化或地面回压过高所引起的。发生这种现象，不宜手动启动，更不许自动启动，应由管理人员查找出问题并处理后，方可投入运行。系统状态出现问题故障原因处理措施⑴转向不对调整相序使泵正转⑵地层供液不足或不供液测动液面，提高水井注水量，加深泵挂或换小排量机组；井下砂堵及时处理⑶地面管线堵塞检查阀门及回压，热洗地面管线⑷油管结蜡堵塞清蜡⑸泵吸入口堵塞起泵进行处理⑹管柱漏失蹩压验证，处理测压阀无效后起泵处理⑺泵或分离器轴断起泵更换或更换机组1.泵的排量低或等于零⑻泵的扬程不够重新选泵，更换机组⑴机