海上平台潜油电泵机组的机械故障分析与诊断设备设计

潜油电泵机组是海上采油平台应用最广泛的机械设备,其在数千米深处的地下工作的过程中,会受到高温、高压、腐蚀等恶劣的环境影响,导致结构复杂的潜油电泵机组其机械故障发生率较高,不仅影响到石油开采效率,也会带来重大安全事故,因此及时发现潜油电泵机组的机械故障原因并采取有效措施进行诊断与维护非常重要。本研究基于国内外已有研究成果,结合潜油电泵机组研究的相关理论以及实际情况,通过理论与实践相结合的方法从潜油电泵机组的基本组成以及机械性能和特性等多方面进行总结分析,深入探索海上平台潜油电泵机组出现机械故障的基本类型以及原因,并基于原因设计一套可靠的便携式振动信号采集系统,助力潜油电泵机组故障诊断。

关于潜油电泵机组防腐蚀地面处理技术的探究

在进行油田开采时,潜油电泵机组需深入井液中,所以分离器腐蚀、保护器腐蚀引起的机组落井和离心泵结垢卡泵造成潜油电泵机组故障的问题较为突出,不仅降低了采油设备的可靠性,也降低了油田开采效率。针对潜油电泵机组腐蚀、结垢问题严重的现象,应利用抗腐剂、阻垢剂等,但由于石油开采的环境、地层有着较大差异,电泵产液量较大,所以解决起来资金投入较大,这就需要从腐蚀、结垢的原因分析,在潜油电泵机组自身进行适当处理,进而达到防腐蚀、防结垢的目的。基于此,本文对潜油电泵机组腐蚀结垢的原因进行了分析,并在此基础上提出了有效的防腐蚀、防结垢措施,以期提供参考。

基于数字信号处理器的潜油电泵机组转速测量系统的设计

为了实现潜油电泵机组的转速测量,对振动检测系统和信号处理方法进行设计。振动检测系统的核心为数字信号处理器和三维加速度传感器。利用Chirp-Z变换可实现信号的任意窄带高分辨率分析的特点,对振动基频附近的窄带范围进行谱分析,从而精确地得到机组的转速。试验结果表明,测速系统的测量精度可以达到0.1%,完全满足测量要求。设计方法适用于很多测速场合,具有推广价值。

基于系统分析的潜油电泵机组综合诊断模型

将系统概念应用于潜油电泵机组的诊断,将电泵机组分解成3个子系统。结合系统的特点,综合这3个子系统所构成的诊断模型,提出了潜油电泵机组的综合诊断方法。根据系统工程理论,对潜油电泵、潜油电机等井下机组的运行工况、特性、技术参数以及油井地层资料、生产资料、井中流体资料等进行了综合分析,并根据电流卡片、水力实验数据,建立了潜油电泵井下机组综合诊断模型。采用对比测试法,利用电流卡片、井下数据采集及远传技术,计算出井下潜油电机和潜油电泵运行的相关参数。与潜油电泵特性参数相比较,可以实现对潜油电泵机组的综合诊断。

基于振动检测的潜油电泵机组转速测量方法的研究

文中介绍一种基于振动检测的潜油电泵机组测速方案。设计了一套无线振动检测系统,并通过对振动信号分别进行FFT谱分析及线性调制Z变换(CZT)窄带谱分析,计算潜油电泵机组转速。2种方案对比,可见利用CZT可实现任意窄带高分辨率分析的优点,提高振动检测计算机组转速分辨率和精度。

潜油电泵机组故障特征提取的实验研究

潜油电泵是目前国内外各大油田所使用的主要机械采油设备,常见故障为叶轮偏磨、叶轮砂堵和轴承偏磨。通过采集潜油电泵机组井口振动信号,经过小波分析处理,提取这三种常见故障的典型频率特征,并以此作为故障诊断的依据。进而将该方法应用于现场故障诊断,取得了良好的效果。实验结果表明,在油田实际应用中,该方法能够有效地识别叶轮偏磨、叶轮砂堵和轴承偏磨等常见故障。

潜油电泵机组斜井通过能力评价与应力分析

由于斜井内井眼曲率的变化,引起潜油电泵机组发生大变形,产生弯曲应力和机械阻力,难以靠自重力把机组下放到水平套管段。提出采用强度条件和摩阻力条件来评价电泵机组斜井通过能力,并建立了潜油电泵机组斜井受力变形分析的三维有限元模型。应用ANSYS软件的大变形、接触非线性理论对电泵机组在斜井内的受力进行了分析,计算出WIDD-C17井130电泵机组在30°井斜角时能通过6/°30 m的曲率,此时下放推力为1.75 kN。为电泵机组斜井通过能力提供了新的研究方法。

高温潜油电泵机组绝缘材料的研制开发

潜油电泵作为大型的采油设备 ,是油田中后期增产的主要手段之一。针对电泵机组运转环境高温、恶劣的特点 ,对机组的薄弱环节—电机绝缘结构 ,通过提高耐温等级、延缓热老化加以加强。同时通过理论分析与现场应用表明 ,该电泵机组具有较广阔的应用前景 ,对于延长电泵机组寿命 。

Y管柱潜油电泵机组引接电缆保护器改进

现有Y管柱引接电缆保护器在油田作业时存在引接电缆无法安装的问题,且一种型号的引接电缆保护器只能对应固定的机组缩颈尺寸及引接电缆,导致其种类繁多,作业准备时间较长。通过对潜油电泵机组各部分连接角度组合的分析,优化结构,将原有电缆槽的宽度增加至53mm,使得引接电缆有15°的旋转空间,确保引接电缆的正确安装;将原有引接电缆保护器的铰接结构改为销轴-圆弧滑道结构,使3种型号的引接电缆保护器涵盖机组缩颈为56~90mm;通过在电缆槽增加可调节装置,使新型引接电缆保护器实现了对AWG4~#、AWG5~#、AWG6~#引接电缆的通用性。新型引接电缆保护器已在海上油田成功应用300多井次,取得良好效果。

FAHP耦合GRA的潜油电泵机组复杂系统脆性分析

将复杂系统脆性引入到潜油电泵机组系统的研究中,并根据事故树原理建立机组系统脆性风险分析模型,着重从主观和客观、定性和定量方面对脆性因子进行分析研究。结合模糊层次分析法(FAHP)和灰色关联度分析法(GRA)建立潜油电泵机组系统耦合关联序模型,分析整个系统的脆性状态,求得综合序关系大小排序,找出极易使机组系统崩溃的脆性因子,对其进行重点监测,最大限度避免系统脆性的发生,从而为潜油电泵机组系统的脆性研究提供了一种可行的分析方法。

振动测速法在潜油电泵机组性能测试中的应用

本文介绍了振动测速原理,分析了潜油电泵机组的振动特点,设计了便携式的振动测速设备,获取了振动数据,并用ChirpZ-Transform进行了转速分析。该设备已正式在潜油电泵机组性能测试试验中正常使用。

潜油电泵机组质量可靠性评定

通过对潜油电泵机组现场故障数据的统计处理 ,得到系统寿命统计模型 ,实现对各型在役潜油电泵机组使用可靠性定量评定。通过对不同类型潜油电泵机组故障数据子样的总体方差显著性检验 ,推断其总体寿命的稳定程度 ,并通过其子样总体均值的差异性检验 ,判断相互间寿命差异 ,为生产厂家改进设计。

潜油电泵机组轴伸及轴向窜量设计分析

本文就现有潜油电泵机组中各部分轴伸及轴向窜量的设计现状进行了描述,归纳了常规选型设计方法及注意事项,并提出了全压缩泵的轴伸设计优化方法,避免了实际生产装配过程中潜油泵反复装配调节轴伸及轴向窜量的问题,提高了产品装配效率。

倒置潜油电泵机组的应用分析

介绍了倒置潜油电泵机组的结构及工作原理,通过与其他形式的电泵注水工艺进行对比,分析了倒置潜油电泵机组在注水方面的独特优势,可实现油井同井分层注水的注水工艺,避免地面建泵站和无输水管网,能有效地降低注水成本,进一步拓宽潜油电泵的应用范围,为偏远、水资源缺乏地区、海上油田实现注水增油提供了一种新型注水工艺。

潜油电泵机组质量可靠性分析与评定

通过对潜油电泵机组现场故障数据的统计处理,运用Monte-Carlo统计模拟法,进行数字仿真,得到系统使用寿命统计模型,实现对潜油电泵机组使用可靠性定量评定。通过对其最小割集故障数据子样的显著性检验,推断其总体寿命的可靠度,为生产厂家改进设计,进行科学管理,提高经济效益提供了理论依据。

潜油电泵机组过水平井弯曲段仿真研究

为研究潜油电泵机组通过水平井弯曲段的受力情况,根据材料力学理论及时间连续系统仿真原理,建立了计算机仿真的数学模型和仿真模型,编制了仿真计算的程序,实现了整个过程的可视化演示,可为今后设计水平井用潜油电泵提供指导,提高现场施工的成功率。

在含CO_2油井中潜油电泵机组耐腐蚀性研究

简单描述了潜油电泵机组的结构、工作原理,分析了CO2腐蚀介质对电泵机组的危害主要表现为穿孔腐蚀和结垢腐蚀,根据腐蚀机理,确定相应的防护方法,以提高电泵机组的使用寿命。

提高潜油电泵机组抗砂蚀性能的途径

油井出砂时井液中的砂子会损坏电泵机组,降低运行寿命。文中通过探讨井液含砂对潜油电泵机组的破坏情况,提出几种解决潜油电泵机组砂蚀问题的途径,延长机组工作寿命。

潜油电泵机组防腐蚀地面处理技术

针对国内外油田电泵机组均面临H_2S和CO_2严重腐蚀,造成壳体和接头表面冲刷剥离、壳体穿孔、连接螺栓断裂等现象,选取印尼4口电泵井进行电泵机组防腐研究。通过分析潜油电泵机组在含H_2S和CO_2井液中的腐蚀机理,采取改变机组接头和连接螺栓材质、在机组表面喷涂蒙乃尔涂层等措施,增强了机组抗H_2S和CO_2腐蚀能力,有效遏制了腐蚀和氢脆、氢裂纹等问题,延长了机组在复杂恶劣井况下的使用寿命。

172系列潜油电泵机组

172系列潜油电泵机组主要应用于套管尺寸不小于φ219.075mm套管以上的油井中,在50Hz下的排量覆盖1600～5640m3/d;潜油电机最大输出功率为900kW,机组保护器整体结构采用模块化设计,最大限度满足900kW的使用要求。从2004年底至今,机组投入批量使用,运行平稳。整套机组技术水平达到国外同类产品的先进水平。