电潜泵故障分析处理

电潜泵故障分析处理,2,目 录,二、,一、,电流卡片分析,电潜泵故障分析及处理,1,电潜泵采油是为适应经济有效地开采地下石油而逐渐发展起来日趋成熟的一种人工采油方式。它具有排量扬程范围大、功率大、生产压差大、适应性强、地面工艺流程简单、机组工作寿命长、管理方便、经济效益显著的特点。电潜泵采油在井下机组设计、制造及油井选择、机组选型成套、工况监测诊断及保护、分层开采和测试等配套工艺方面日益完善，在制造适应高温、高粘度、含砂、高含气、含H2S和CO2等恶劣环境的电潜泵机组方面也取得了很大进展。不仅用于油井采油，还用于气井排液采气和水井采水注水。,概 述,1,电潜泵采油是为适应经济有效地开采地下石油而逐渐发展起来日趋电潜泵是由多级叶导轮串接起来的一种电动离心泵，除了其直径小长度长外，工作原理与普通离心泵没有多大差别。工作原理是：当潜油电机带动泵轴上的叶导轮高速旋转时，处于叶轮内的液体在离心力的作用下，从叶轮中心沿叶片间的流道甩向叶轮的四周，由于液体受到叶片的作用，其压力和速度同时增加，在导轮的进一步作用下速度能又转变成压能，同时流向下一级叶轮入口。如此逐次地通过多级叶导轮的作用，流体压能逐次增高而在获得足以克服泵出口以后管路阻力的能量时而流至地面，达到石油开采的目的。,电潜泵工作原理,1,A、井下部分 潜油电机 小扁电缆 保护器 分离器 离心泵 油管 泄流阀 B、井上部分 接线盒 控制柜 变压器 井口 潜油电缆,潜油电泵系统组成,合闸手柄,电控柜,电潜泵管柱工作示意图,生产油管,泵,油气分离器,电机保护器,电机,套管,至安全阀控制盘,安全 / 放气阀,放气阀,电缆封隔器,电缆穿透器,动力电缆,环空内的天然气（待一定压力后放空）,卸油阀,防砂护轴管,防砂护轴管,停泵时砂下沉掉入护轴管内,1,泵的工作原理,8,1、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潜油电泵井，分析井下潜油电泵机组工作状况的主要依据之一。运行电流卡片可以直接反映出潜油电泵运行是否正常。,9,9,三相异步电动机在带动固定负载时其输出电流近似地维持在一个固定值，故曲线应该是一个较光滑的对称曲线，且固定不变。记录的电流值也可能略高或低于电机的额定电流值，但只要此曲线是对称的，波动范围在规定之内，并且天天始终一致，则运行也属于正常。,1.1正常运行的电流卡片,1、运行电流卡片的分析,10,1.2电源电压波动的电流卡片,原因：供电线路上大功率柱塞泵突然启动而引起的电压瞬时下降；附近采油井多口同时启动；雷击现象等。引起输入电压变化，进而引起马达电流产生波动。防止方法：在大面积停电来电后，等其它设备启动后再启动电泵；电泵井安装避雷器。,钉子状突变,1、运行电流卡片的分析,1.3 、气干扰,原因：波动由井液中游离出来的气体导致，这种现象经常伴随着产液量的减少而出现。（图中所示的现象在世界各地的电泵井中普遍存在，系统可以稳定运行。因此，气干扰可以当作是系统正常运行状态。）防止方法：泵吸入口加气锚或旋转式油气分离器；合理控制套管气；保证机组合理的沉没度。,曲线在正常电流附近波动,11,1、运行电流卡片的分析,12,1.4、气锁,原因：井液中大量气体进入泵内，造成气锁抽空，而欠载停泵。防止方法：此情况除采取装分离器来防止气体进入泵的措施外，还应缩小油嘴；间歇生产；选择与供液能力相匹配的机组等。,A启动状态,B正常状态,C气干扰导致电流波动,D气的大量涌入导致电流忽高忽低最终系统过载关停,1、运行电流卡片的分析,13,1.5、供液不足,A、B、C段没有气锁现象，也没有明显的游离气体干扰,D动液面已经降到接近泵的吸入口，电流降低，产液量和泵的效能下降，直到无井液进入泵的吸入口，最终导致欠载停机。,原因：若发生在电泵井投产初期，为选泵不适当；若发生在生产一段时间后，为油井供液不足所致。处理方法：可以缩小油嘴；加深泵挂；更换小排量机组。,1、运行电流卡片的分析,14,1.6、供液不足-自启动失败,原因：在于自启动时间设定太短，地层供液未能在此时间内恢复；泵排量过大；导致自启动失败。处理方法：适当延长启动时间（一般要求欠载延时启动时间不少于40分钟）；缩小油嘴；加深泵挂；在修井施工中更换小排量机组。,由于地层供液不足欠载停机，当达到自启时间设定时，由于欠载，自启失败。,1、运行电流卡片的分析,15,1.7、瞬时欠载停机,图中显示系统启动后即刻欠载，当超过欠载时间后停机，之后，系统按照自启动设定反复启停。原因：1）井液密度低或供液不足以维持正常运行电流；此时应检查液面高度，如确定液面没过泵的吸入口，可将欠载电流适当降低，注意：欠载电流不能低于马达空载电流；2）泵轴断，马达空载运行；3）安全阀关闭；4）泵出口处油管漏；5）管路堵塞；6）控制系统故障。,1、运行电流卡片的分析,16,1.8、欠载电流低于空载电流,图中曲线表示由于欠载电流设定过低，开始阶段马达正常运行，当发生欠载时，系统无法停机，导致马达过热烧毁。原因：欠载保护电流过小；欠载继电器失灵。处理方法：调大欠载保护电流；检修欠载继电器。,1、运行电流卡片的分析,17,1.9、过载,A系统启动，初始运行电流较低，低于铭牌电流，后缓慢上升到正常值,B正常电流稳定运行,C电流缓慢上升，最终过载机,原因：1）井液比重，粘度的增大，含砂等，取样分析确认；2）长时间的电压波动；3）容器泄露导致泥浆等进入井内，最终进入到泵体。预防及处理方法：对于正常过载停机应进行洗井；下泵前冲砂，同时对出砂井要考虑上提机组；定时清蜡和热洗地面管线；更换机组。,1、运行电流卡片的分析,18,1.10、过载频繁手动重启,开始阶段系统运行比较正常，最后由于电压波动导致过载停机，并进行了频繁手动重启,原因：1）电压波动，如闪电窜入等都会引起系统过载关停。系统如果不能启动，应仔细检查。例如，进线保险烧毁，导致系统缺相运行，系统立即过载关断，此时如果不检查就多次重启最终会导致系统损坏；2）电缆断裂。预防及处理方法：上述情况，在一次人工启动不生效，应马上请有关技术人员来检查处理，不允许强制再启动。,1、运行电流卡片的分析,19,1.11、负载变化,曲线变化较大且无法预知，系统最终过载停机，无法自启，此时不要尝试手动重启，要先对系统进行全面的检查。,原因：1）由于井液特性的突然变化（如粘度、密度、流量等）或地面、井下压力的突然变化；2）泵磨损严重，此时应检查产量、液面高度并且查看井史资料加以确认；3）此类过载的典型原因有卡泵、马达烧毁、电缆烧毁及进、出线端保险熔断。,1、运行电流卡片的分析,20,2、潜油电泵常见故障处理方法,21,2、潜油电泵常见故障处理方法,22,2、潜油电泵常见故障处理方法,23,2、潜油电泵常见故障处理方法,24,案例分析1,2010年12月A14井大泵提液修井作业，下入排量700方/天，扬程为1500米的潜油电泵。该井生产一直比较正常，测试产液情况为724方左右，正常生产时电流为50A，井底流压稳定在12.0Mpa左右。2011年2月22日突然过载停泵，过载电流设定为77。检查过程：（1）检查地面电气部分，三相直流电阻为6.03欧姆*6.02欧姆*6.01欧姆，对地绝缘为零；（2）检查控制柜为正常状态，再次启泵电流为117A，过载停泵；（3）换相启泵尝试，启泵电流为114A，过载停泵；（4）检查验证井下安全阀为开启状态；（5）泥浆泵对生产管柱打压至1000Psi，管柱无法稳压；根据以上资料，回答下列问题： （1）根据以上现象和检查结果分析该泵可能存在的故障？ （2）提出处理故障的方法？,25,案例分析,参考答案：（1）分析故障原因三相直流电阻较小且平衡，说明电机绕组良好，对地绝缘为零，说明电缆绝缘效果差控制柜正常，说明过载的原因不在控制柜生产管柱漏失或者电泵出口单流阀内漏导致管柱无法稳压电泵在运行过程中可能遇卡（2）提出处理意见通过反循环洗井作业来解卡，如果启泵仍然过载，需要检泵作业,26,案例分析2,某电泵井，于2月份下入排量为200m3电泵投入生产。开井后，产液量、电流、沉没度、压力等生产参数一直都很正常。在11月份的一天，该井产液量、油压、电流突然下降。具体情况见附表1：,注：泵下人深度8685m。,27,案例分析,为查清电泵井的变化，首先对录取资料的设备进行了检查。校对压力表、冲洗量油分离器，经过检查没有发现问题以及堵塞现象，说明核实的生产数据准确。在检查没有问题的情况下，在11月16日对电泵进行憋压。憋压数据见附表2：,根据以上资料信息，回答下列问题： （1）分析该井存在的故障及其原因（2）提出解决办法,28,案例分析,参考答案: （1）分析从表中可以看出，该井的憋压情况不好。30min油压从042 MPa上升到145 MPa，上升了103 MPa，而且油压上升缓慢，没有达到电泵憋压3 MPa以上的要求,电泵的扬程下降。电泵的产油比原来减少一半、产液减少一半。含水变化不大，油压下降，套压上升。电泵的电流下降较多。而且管柱憋压时压力上升较慢，达不到泵的扬程要求。从诊断的数据分析。判断为以下原因：多级电潜泵的一级或多级发生了断轴故障。套压升高造成沉没度降低，泵受到气体影响。（2）采取措施措施：降低套压；修井检泵，更换电潜泵的多级离心泵。,29,案例分析3,某电潜泵井下入排量为250m3的电泵井，在一次井下测压工作完成后，发现产液量下降。具体情况见附表1：,附表1：某井生产数据表,注：泵下入深度938.2m。,30,案例分析,为查清该井液量下降的原因，进行了逐步的落实。第一步，核实生产数据，经过连续三天量油、录取井口资料，数据准确无误。第二步进行憋压，在3月13日进行。具体数据见附表2：,附表2：憋压试验数据表,根