Виды и причины износа УЭЦН

  Работая в условиях реальной скважины, насос находится под воздействием многих факторов, влияющих на его работу. Область применения УЭЦН четко оговорена техническими условиями. Зачастую условия наших скважин сильно отличаются от указанных выше. Как правило, это – повышенное содержание КВЧ, повышенное содержание свободного газа при низких уровнях, высокая температура перекачиваемой жидкости и недостаточное охлаждение установки, и еще целый ряд неблагоприятных факторов. Все это ведет к преждевременному износу и выходу из строя оборудования. Износ деталей насоса порождает вибрацию (точнее многократно усиливает ее, так как вибрация неизбежно присутствует при работе установок).

 Прежде всего, изнашиваются защитные втулки вала и ступицы направляющих аппаратов. Эта пара трения работает как радиальный подшипник скольжения. В зазор между втулкой и ступицей неизбежно попадает пластовая жидкость, играя при этом роль смазки. При нормальных условиях работы и соответствующем составе пластовой жидкости данный узел может полноценно работать не один год. Однако, в пластовой жидкости часто содержится песок и иные мех примеси, что является превосходным абразивным материалом. На данном этапе (пока насос не изношен) особую опасность представляют мелкие частицы, способные проникнуть в зазор между втулкой и ступицей направляющего аппарата. Начинается износ. Небольшая потеря материала ведет к эксцентрическому вращению (биению) вала. Это биение сильно увеличивает боковую нагрузку на подшипники, что ведет к ускоренному износу. При смещении вала в сторону от центра, осевая нагрузка на вал заставляет его продольно изгибаться, что увеличивает боковую нагрузку на подшипник. Тонкий и длинный вал, испытывая осевое усилие, стремиться принять волнообразную форму близкую к синусоиде. Таким образом, износ неизбежно прогрессирует, доходя до предельной величины. Таков же механизм износа пары трения втулка защитная – втулка подшипника.

На абразивный радиальный износ в насосе с плавающими рабочими органами нельзя смотреть изолированно. Если имеет место радиальный износ, то всегда имеется и некоторый осевой износ.

  Осевой износ выражается в износе упорных колец (текстолитовых шайб) и их контактирующих поверхностей в насосной ступени (бурты направляющих аппаратов). Осевые усилия, создаваемые плавающим рабочим колесом, воспринимаются упорными кольцами внутри самой ступени. Подобно радиальным подшипникам упорные поверхности этих осевых колец смазываются и охлаждаются добываемой жидкостью. Большинство насосов конструируется так, чтобы направление осевого усилия было вниз, когда режим работы насоса соответствует рабочему диапазону. Абразивные частицы, попадая в зону контакта шайбы колеса и бурта направляющего аппарата, истирают материал упорных колец и сам металл ступени.

  Подобно этому осевую нагрузку действующую на вал воспринимает узел пяты насоса. И соответственно происходит износ шайбы пяты и подпятников. Износ вала насоса выражается, как правило, в образовании на нем глубоких кольцевых каналов. Причиной появления этих каналов является электрохимическая коррозия, а наличие механических примесей повышает интенсивность износа, разрушая образующиеся окисные пленки. Поэтому при конструировании насосов следует избегать применения материалов, образующих гальванические пары. При этом необходимо, чтобы материалы контактирующих деталей имели минимальную разность потенциалов.

Стремясь избежать повышенный износ деталей насоса, постоянно ведется работа по совершенствованию конструкции электроцентробежных насосов. В частности, стремясь повысить стойкость к абразивному износу пары трения, втулка защитная вала – ступица направляющего аппарата были разработаны и внедрены в производство рабочие органы из порошковых металлов с различными добавками.

  Чтобы компенсировать неустойчивость вала во время работы, сохранить его прямолинейность и тем самым снизить уровень вибрации и боковую нагрузку на износ направляющих аппаратов и втулок защитных, в настоящее время применяются промежуточные резинометаллические подшипники, устанавливаемые на валу через каждый метр ступеней ротора.

Анализ неисправностей ЭЦН

На предприятиях используются как модульные, так и немодульные насосные установки.

К неисправностям насосных установок можно отнести следующие неисправности:

– реже всего выходит из строя гидрозащита, основной поломкой является прорыв резиновой диафрагмы;

– двигатели выходят из строя из-за пробоя статора нижнего или верхнего оснований, а также коррозии корпуса;

– насос выходит из строя чаще всего из-за засорения мехпримесями, быстро изнашивается вал насоса.

Распределение отказов УЭЦН по укрупненным причинам за 2007 год представлен в таблице:

Причины отказа погружных насосов выглядят следующим образом:

Из таблицы видно, что самым значительным техническим фактором, влияющим на работу установок ЭЦН. И являющимися причинами выхода из строя можно назвать мехповреждения кабеля, засорение примесями, некачественный монтаж, а также несоответствие кривизны ствола скважины, и бесконтрольное эксплуатация. Отсюда следует, что забивание мехпримесями является важным фактором влияющим на срок службы насоса, а борьба с ними должна привести к увеличению межремонтного периода установки.