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【摘要】潜油电泵在高含砂油井中运行时，常常因磨损严重造成泵损坏，泵的工作寿命较短。通过机组解剖发现，高含砂井机组常见的破坏形式有径向磨损、轴向磨损和侵蚀磨损三种类型。文中描述了这三种类型的磨损对潜油电泵机组的破坏特征，并提出了减轻磨损进而延长潜油电泵工作寿命的方案。
【关键词】高含砂井 潜油电泵 破坏形式 改进措施
1 高含砂井液对潜油电泵的破坏形式
潜油电泵采油对油井含砂要求一般不超过0.05%。当油井含砂超出该范围时，随着含砂量的增加，潜油电泵的运行寿命呈明显下降趋势。对多数含砂井而言，在泵投产的初期出砂量较大，持续生产一段时间以后，出砂量会下降到对泵无损害的程度，但许多潜油电泵在投产初期即被损坏。
潜油电泵在高含砂井中的损害方式主要是砂卡和泵端的磨损。从机组解剖情况看，泵的磨损类型有径向磨损、轴向磨损和侵蚀磨損三种。
1.1 径向磨损
径向磨损发生在径向轴承与轴套的配合面、叶轮轮毂和导轮的配合面等部位（见图1）。径向磨损导致配合间隙增大，对泵有以下不良影响：
图1？径向磨损部位示意图
级间渗漏增加，泵的容积效率降低；
对于液力平衡的高比速泵而言，平衡腔止口间隙增大，会液力平衡失效进而加速轴向磨损；
径向间隙过大会导致泵的不稳定运行，振动加剧，进而对机组造成损害。1.2 轴向磨损
轴向磨损发生在叶轮与导轮的轴向接触处（见图2）。通常，在叶轮与导轮的轴向接触处装有止推垫片，当油井含砂量过高时，止推垫片在很短的时间内即被完全磨掉，此时叶轮与导轮之间发生金属与金属直接摩擦，直接将叶轮前盖板磨穿，导致泵工作失效。室内试验表明，当清水介质中含砂量达0.3%时，叶轮在8天内就因盖板磨穿而损坏。轴向磨损与叶轮产生的轴向力有关，轴向力越大磨损越严重。
1.3 侵蚀磨损
侵蚀磨损常常出现在叶轮与导轮之间的空隙区（见图3），有时也出现在流量不连续点和流向突变点。与径向和轴向磨损不同，侵蚀磨损不是导叶轮两接触面之间的磨损，而是液体携带砂粒在一定的位置以波的形式高频率周期性地作用于流道某一部位，直致将流道穿透破坏。胜利油田的中、大排量机组曾出现过严重的侵蚀磨损，其破坏方式是沿导轮流道空隙区将导轮壁切开，进而作用于泵壳将其穿透。
针对上述三种高含砂井液对潜油电泵的破坏形式，可通过泵结构及材料改进（提高机组抗磨蚀能力）和工艺改进（防止或减少砂粒进入机组）两种途径，达到提高电泵在高含砂油井中适应性的目的。
2.1 结构及材料改进—提高机组抗磨蚀能力2.1.1？导叶轮结构改进
导轮的作用是将流体按一定的要求引入叶轮，在叶轮下盖板和导轮杯的底部有一可存集砂粒的较大的空间。由于叶轮带动流体迅速旋转，存留的砂粒形成涡流，以波的形式作用于导轮杯的底部，最后切开导轮壁，直致穿透泵壳。解决这一问题的方案是在导轮杯的底部设置垂直于轴截面的径向放置的筋板，在存砂槽内形成波障，以阻止砂粒对导轮的侵蚀破坏。此外，国外有些电泵制造厂使用抗侵蚀材料，如合成橡胶涂层或硬化的可铸耐蚀合金以解决侵蚀问题。
通过对导叶轮结构的改进及镶嵌耐磨材料，可有效地改进径向磨损和轴向磨损。在导轮和叶轮的磨擦副部位，分别镶嵌抗磨材料，可有效地改进径向磨损和轴向磨损。
2.1.2？泵机组结构改进
为了解决径向磨损和轴向磨损问题，还可采用在泵内加级间轴承的方法。如图四所示，根据井液含砂量的不同，在一定的导叶轮级数之间加入级间轴承。该级间轴承即可承受径向磨损，也可承受轴向磨损。级间轴承的材料为：轴向止推轴承动静块材料均为氧化锆陶瓷材料，径向轴承材料为氧化锆陶瓷与合成橡胶相配。 1—级间轴承总成；2—轴向止推轴承？？
3—径向扶正轴承
图4？具有级间轴承的多级离心泵示意图2.2 工艺改进—防止或减少砂粒进入机组2.2.1？潜油电泵机组加防砂管防砂工艺
在泵吸入口或分离器吸入口处悬挂一延伸至电机下部的护罩，在护罩的下部通过变径接头连接防砂管，以防止或减少砂粒进入机组。2.2.2？潜油电泵机组加旋流除砂器防砂工艺
在泵吸入口或分离器吸入口处悬挂一延伸至电机下部的护罩，在护罩的下部通过变径接头连接一带砂锚的螺旋式分离器。当含砂井液进入螺旋式分离器时会产生自旋转运动，由于重力的差别，较重的砂粒在离心力的作用下通过螺旋式分离器分离腔的外侧进入砂锚中，较轻的井液通过螺旋式分离器分离腔的内侧进入泵的吸入流道。
3 结束语
在陆地和海上的油田中，有大量的常规电泵不能适应的含砂油井。为了扩展电泵的适用范围，占领电泵在高含砂油井领域的销售市场，国外几家大的电泵公司，如Centrilift、Reda、ODI、Husky能源有限公司等，在上世纪九十年代开展了提高电泵在高含砂油井中的适应性研究，并取得了丰硕的成果和令人瞩目的经济效益，目前，这几家公司均拥有各自独具特色的耐磨蚀电泵设备和成熟的防砂工艺技术。
针对国内防砂泵存在的局限（只考虑径向磨损），应尽快开展提高电泵在高含砂油井中的适应性综合研究。通过应用新的耐磨蚀材料，改进泵的结构，采用先进的防砂工艺技术，提高电泵产品在高含砂油井中的适应性。
参考文献
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[2] 赵斌.对潜油电泵具有保护作用的井下除砂器，石油机械，2003，（2）56
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