電潛泵倒扣原因與對策
電動潛油離心泵(下文簡稱作電潛泵)是一種高效率、適合于高產(chǎn)、深井的機械采油設備。據(jù)資料介紹，電潛泵的平均產(chǎn)液量是桿式泵的2倍以上。但是，在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常發(fā)生電潛泵的落井事故。據(jù)對某油田的調(diào)查統(tǒng)計，電潛泵的落井率高達10%～15%。電潛泵落井事故的發(fā)生，一方面影響了電潛泵高效率的發(fā)揮，降低了原油產(chǎn)量;另一方面電潛泵落井后很難打撈，給用戶帶來很多麻煩，也造成重大的經(jīng)濟損失。根據(jù)對落井事故的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，造成電潛泵落井的直接原因有二：其一是在電潛泵各泵節(jié)、泵筒與泵頭之間或電潛泵系統(tǒng)與油管之間的聯(lián)接螺紋(下文簡稱作各管螺紋聯(lián)接)處，因防倒塊失效而造成的倒扣落井。其二是電潛泵各泵節(jié)或電機節(jié)之間聯(lián)接螺栓斷裂造成的落井。現(xiàn)文主要分析倒扣問題。
倒扣原因分析
根據(jù)對現(xiàn)場倒扣落井事故的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，造成電潛泵系統(tǒng)倒扣的原因有三：第一，電潛泵在啟動和正常工作時，存在較大的倒扣扭矩。這是因為電潛泵各管螺紋聯(lián)接處均采用右旋螺紋聯(lián)接(M90×1.75)，而電機的旋轉方向為順時針方向，電機輸出的扭矩通過多級離心泵的泵軸和葉輪、導輪傳遞給泵筒，使泵筒有沿倒扣方向轉動的趨勢。尤其在電潛泵啟動時，啟動扭矩較大并存在較大的沖擊，在此沖擊扭矩作用下，極有可能使管螺紋聯(lián)接倒扣。第二，電潛泵各管螺紋聯(lián)接的預緊力不夠(或預緊扭矩不夠)。預緊力的大小是影響螺紋聯(lián)接可靠性的重要因素，預緊力既不能太大，也不能太小。對電潛泵各管螺紋聯(lián)接而言，一方面考慮到電潛泵在工作中存在倒扣扭矩，各管螺紋聯(lián)接的預緊力應能保證在電潛泵系統(tǒng)軸向載荷(包括電潛泵系統(tǒng)的自重、流體壓力及預緊力等)與橫向倒扣扭矩的共同作用下，不會發(fā)生倒扣現(xiàn)象，即使預緊扭矩大于倒扣扭矩的一定值;另一方面預緊力也不能太大。若預緊力過大，再加上電潛泵軸向載荷的作用，有可能使螺紋橫截面上的軸向拉應力超過泵筒材料的屈服點，使泵筒螺紋處發(fā)生塑性變形，導致預緊力松弛。此時，盡管相互聯(lián)接的2部件沒有發(fā)生相對轉動，但螺紋聯(lián)接已經(jīng)松動。若此時有倒扣扭矩的作用，此倒扣扭矩全部由防倒塊承受;若防倒塊焊接不牢或強度不足，就會造成防倒塊脫焊或被剪斷，從而導致電潛泵倒扣落井。由此可見，預緊力應有一個適當?shù)臄?shù)值。但實際生產(chǎn)中使用的國產(chǎn)電潛泵，在設計上沒有對各管螺紋聯(lián)接的預緊力進行精確計算，工藝上更沒有對預緊力的大小進行嚴格控制，這是導致螺紋倒扣的重要原因。第三，防倒工藝不可靠。因電潛泵存在倒扣問題，所以在管螺紋聯(lián)接處設置了防倒塊。由于防倒塊厚度不大，焊縫截面尺寸較小，承載能力不強;加之防倒塊與泵頭、泵筒均為中碳鋼，焊接工藝性較差，焊縫質量難以保證。所以，防倒塊的防倒功能不可靠。生產(chǎn)中經(jīng)常發(fā)生防倒塊脫焊，甚至剪斷的現(xiàn)象，這正好說明了這一點。
防止倒扣的途徑
改變電潛泵各管螺紋的旋向：將右旋改為左旋，這樣可以使電潛泵在啟動和正常運轉時產(chǎn)生的扭矩，不會引起螺紋松動。當然，在電潛泵工作過程中，因過載、欠載等原因造成電機斷電時，也會在瞬間產(chǎn)生倒扣扭矩，但此扭矩與啟動扭矩相比要小得多，不致于引起電潛泵倒扣;另外，強化現(xiàn)行的防倒措施，嚴格控制防倒塊的焊接工藝，確保焊接質量，也能起到防止倒扣的作用。
上述防止倒扣的措施，都不能從根本上解決倒扣問題。因為引起倒扣的扭矩沒有消除，當然，要徹底消除倒扣扭矩是不可能的。但采取一定措施可將倒扣扭矩控制在一定范圍內(nèi)。例如，在電潛泵的最上節(jié)與油管連接處，采用活動接頭，可以使倒扣扭矩控制在一定范圍內(nèi)，避免倒扣的發(fā)生。該接頭的工作原理是，裝配時，通過調(diào)節(jié)螺釘，適當控制鋼球與上接頭之間的壓緊力，從而保證電潛泵在正常工作時，上環(huán)與下環(huán)之間不發(fā)生相對轉動。當扭矩超過某一定值時，上接頭將鋼球壓入上環(huán)孔中，上環(huán)與下環(huán)之間發(fā)生相對轉動，從而將扭矩控制在一定范圍內(nèi)，起到防止倒扣的作用。
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