關(guān)野 　王曉明 　步萬榮 　劉俊剛 　魏永祥 　陳敏

摘要：電潛泵主要是應(yīng)用在油田的生產(chǎn)中，它具有排量大、自動化程度高、效率高等特點，是油田生產(chǎn)過程中必不可少的設(shè)備部分，但是傳統(tǒng)的電潛泵故障診斷技術(shù)逐漸不能滿足現(xiàn)代化油田生產(chǎn)的需求，如此情況下，就需要對電潛泵故障診斷技術(shù)進行深入性的研究，這樣才能保證電潛泵可以更好的進行工作，為企業(yè)創(chuàng)造好的經(jīng)濟效益。本文就針對電潛泵故障診斷技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢進行淺析。

Abstract： The electric submersible pump is mainly used in the production of oilfields. It has the characteristics of large displacement， high degree of automation and high efficiency. It is an indispensable part of the oilfield production process， but the traditional electric submersible pump fault diagnosis technology gradually fails to meet the needs of modern oilfield production. Under such circumstances， it is necessary to conduct in-depth research on the electric submersible pump fault diagnosis technology， so as to ensure that the electric submersible pump can work better and create good economic benefits for the enterprise. This paper analyzes the current status of the development of electric submersible pump fault diagnosis technology and the future development trend.

關(guān)鍵詞：電潛泵；故障診斷；現(xiàn)狀；發(fā)展

Key words： electric submersible pump；fault diagnosis；current situation；development

中圖分類號：TE933 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）32-0201-02

0 引言

電潛泵作為一種重要的采油機械設(shè)備，它是由多種部件組合而成，有著結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)性強的特點，這種情況造就其結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點，直接導(dǎo)致電潛泵在工作的過程中故障產(chǎn)生率比較高。一般情況下，電潛泵一旦出現(xiàn)故障就需要花費較高的維修費，這樣會給油田企業(yè)帶來比較重的經(jīng)濟的負擔，而且也會影響正常的生產(chǎn)，因此對于電潛泵故障診斷研究是十分有必要的。

1 電潛泵采油系統(tǒng)基本原理

電潛泵在整個油田采油的過程中主要就是通過多級的離心泵相互協(xié)作來進行工作的，它的工作對象就是油管。簡單的說，通過地面上的電壓器等相關(guān)的電流設(shè)備將電源電流傳遞到地層的電潛泵中，以此來帶動電潛泵的電機進行轉(zhuǎn)動，從而將電能轉(zhuǎn)化為機械能。就是這種電能轉(zhuǎn)化的過程來進行地層的原油開采與收集，最后在依靠壓力作用輸出地面。電潛泵的整體運行中最為關(guān)鍵的就是如何對其進行精確的控制，如此才能保證電潛泵的正常操作與生產(chǎn)。

2 電潛泵故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.1 傳統(tǒng)的電潛泵故障診斷方法

電潛泵傳統(tǒng)故障診斷方法主要有兩種，分別是電流卡片診斷和憋壓診斷。電流卡片診斷方法主要就是通過電流卡片來進行故障的判斷，具體操作為：當電潛泵在進行運行時，電流表上的指針就會在電流卡片上自動繪制出一條曲線，通過對這條曲線的分析來判斷電潛泵是否存在有故障問題。憋壓診斷方法比起電流卡片診斷法要稍微的復(fù)雜一點，判斷故障的準確度也要高一點，具體操作為：當電潛泵在進行正常運作時，將井口的生產(chǎn)閥關(guān)閉來進行憋壓，整個憋壓的過程要時刻記錄井口的油壓變化，以此來繪制曲線圖，最后對所繪制的曲線圖特征進行分析，從而判斷電潛泵是否存在故障隱患。

井口生產(chǎn)閥門在關(guān)閉之前油管內(nèi)主要是處于氣液混合流動的狀態(tài)，一旦生產(chǎn)閥門關(guān)閉了，氣體就會流動到油管的上部，而液體則會沉降下去，此時管內(nèi)的壓力就會上升。憋壓處理的最初，井口的壓力并不是一成不變的，是會隨著時間的變化而變化，當壓力達到一定的程度以后，整個油管內(nèi)的氣體體積就會變小，如此情況下壓力與時間所產(chǎn)生的壓縮系數(shù)就會呈現(xiàn)出線性關(guān)系。

2.2 現(xiàn)代電潛泵故障診斷方法

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，電潛泵故障診斷方法也發(fā)生了變化，現(xiàn)代最常用的診斷方法主要有三種，分別是：故障樹分析法、模糊數(shù)學分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法。故障樹分析法主要就是利用樹形結(jié)果來分析電潛泵存在的故障原因，此種診斷方法主要是分析電潛泵的工作原理，根據(jù)其工作原理結(jié)合現(xiàn)場的工作數(shù)據(jù)，對于電潛泵的每個部件可能發(fā)生故障的概率用樹形圖的形式進行定量的分析，最后進行綜合的計算以此來判斷電潛泵發(fā)生故障的概率。模糊數(shù)學分析法就是對電潛泵產(chǎn)生的故障概率進行模糊診斷，以此來建立相關(guān)的故障與癥狀的模糊矩陣，并計算出故障的集合，從而來進行判斷。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法在診斷電潛泵故障時采用的就是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，這種方法采用的網(wǎng)絡(luò)模型屬于單向傳播方式，它會將電潛泵故障特征值采用輸入值的方式表示，而產(chǎn)生的故障類型則是用輸出值表示。

3 電潛泵故障診斷技術(shù)中存在的問題

3.1 傳統(tǒng)電潛泵故障診斷方法中存在的問題

3.1.1 電流卡片診斷方法中存在的問題

電流卡片診斷方法使用的范圍局限性比較大，只能針對一些特定的故障進行解釋，并不能對整個系統(tǒng)故障進行準確全面的分析，對于故障產(chǎn)生的真實原因就不能做出明確的解釋。比如說當電潛泵由于原因需要再次的開機時，就很容易將原有的故障擴大化，不能對現(xiàn)場的維修人員進行準確的故障指導(dǎo)，也就很難采取有效的解決措施了。

3.1.2 憋壓診斷方法中存在的問題

憋壓診斷方法主要就是在井口生產(chǎn)閥進行關(guān)閉后對其機組產(chǎn)生的壓力進行測試來判斷電潛泵是否存在故障問題，但是這樣做時間一旦過長就會使得油井周邊的地層壓力產(chǎn)生波動，當再次啟動機器時還需要比較長的一段時間才能使地層壓力恢復(fù)正常，這樣的情況是不利于油井進行有效的開采的。而且這種方法也不能對整個電潛泵機組進行直接性的監(jiān)測，只是單純的依靠井口壓力與時間之間產(chǎn)生的曲線來進行推測的，也就是說這種方法所推測出的故障分析缺乏一定的直觀性與準確性，每次測試的時間也比較長。

3.2 現(xiàn)代電潛泵故障診斷技術(shù)存在的問題

3.2.1 故障樹診斷方法中存在的問題

故障樹診斷方法主要依靠的就是計算機的分析技術(shù)，數(shù)據(jù)來源主要就是故障機組所產(chǎn)生的。故障樹診斷方法對整體電潛泵機組來說是有利的，能夠準確的分析出正常與故障的情況，但是對于局部故障情況卻不能做出正確的分析，這種情況下建立的數(shù)學模型就會存在很大的差異性。使用故障樹診斷方法最好是電潛泵各個部件相互之間不影響的狀態(tài)下，可是實際的狀況恰恰相反，電潛泵的部件之間聯(lián)系是十分緊密的。電潛泵故障樹采用的是定量計算的方式，這就需要收集大量的數(shù)據(jù)，這樣才能準確的計算出部件產(chǎn)生故障的概率，但是它的弊端就是，一旦電潛泵的工作環(huán)境發(fā)生了變化，那么之前所收集到的數(shù)據(jù)就不能再使用的，需要進行重新的收集與計算，這樣就比較浪費時間。

3.2.2 模糊數(shù)學法診斷中存在的問題

模糊數(shù)學法靈活性不強，也就是說在診斷的過程中容易產(chǎn)生疏漏，主要就是針對新故障的發(fā)生，一旦有了新的故障產(chǎn)生這種診斷方法就不適用了，畢竟建立關(guān)系矩陣是需要進行相關(guān)的統(tǒng)計與經(jīng)驗才能建立起有效的系數(shù)，若是不能獲得新的系數(shù)，那么其局限性與不確定性就十分的明顯。

4 電潛泵故障診斷技術(shù)未來發(fā)展趨勢

現(xiàn)階段，我國很多的油田都已經(jīng)走向了開發(fā)的中后期，所面臨的開采環(huán)境也更加的復(fù)雜，電潛泵在使用的過程中也出現(xiàn)了許多新的故障問題，而現(xiàn)階段掌握的電潛泵故障診斷技術(shù)已經(jīng)不能滿足實際的需求，這就需要對其故障診斷技術(shù)進行深入性研究，并提高其診斷效果。

4.1 建立在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)

建立電潛泵在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)對于電潛泵故障診斷來說是有必要的，這樣的系統(tǒng)可以對機組和與之相關(guān)的地層部分進行精準的監(jiān)測，同時不局限于地面與地下，能夠?qū)φ麄€電潛泵機組的運作進行實時檢測，以此來獲取準確的工作數(shù)據(jù)。通常情況下，電潛泵若是出現(xiàn)故障并不是突發(fā)性的，都是在正常工作一段時間以后才會表現(xiàn)出來，這時這種存在異常的數(shù)據(jù)就能被準確的記錄下來，與正常數(shù)據(jù)做對比就能夠及時的發(fā)現(xiàn)故障產(chǎn)生的部件，然后根據(jù)所得的數(shù)據(jù)來判斷故障產(chǎn)生的原因，從而對其進行準確的分析，最終來確定故障的類型。

4.2 通過振動信號來對電潛泵故障進行診斷

電潛泵機組其實就是靠機械旋轉(zhuǎn)來進行運作的，它的主要功能部件基本都是靠旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的。若是主要部件出現(xiàn)故障問題，那么就會使得機器在正常運轉(zhuǎn)的過程中產(chǎn)生不正常的振動現(xiàn)象，振動越大代表著機器損壞與故障發(fā)生的可能越高，可以說振動其實就是機器自身的一種最真實的反應(yīng)。振動參數(shù)比起其他的參數(shù)來說更能準確的反應(yīng)出機組的運行狀態(tài)。將機器產(chǎn)生的振動參數(shù)進行收集整理，更容易從中發(fā)現(xiàn)電潛泵故障產(chǎn)生的原因，并且電潛泵一般情況下都是安裝在井下，從測試的角度考慮，通過振動信號來判斷電潛泵是否存在故障也是十分方便有效的診斷技術(shù)。

4.3 多種診斷方法相結(jié)合

不同的故障診斷方法都有自身的優(yōu)缺點，沒有哪個是完美的，若是只依靠某一種或者某兩種的診斷方法來進行電潛泵故障診斷的話未免太狹隘，也不夠全面，在診斷中也容易產(chǎn)生疏漏。最合理也是最科學的診斷方法就是將傳統(tǒng)電潛泵診斷技術(shù)與現(xiàn)代電潛泵診斷技術(shù)進行結(jié)合，將各自的長處融合到一起，以此為基礎(chǔ)創(chuàng)造新的故障診斷方法，這樣也可以很大程度上的提高電潛泵故障診斷的全面性與準確性。

傳統(tǒng)的電潛泵診斷技術(shù)缺乏一定的智能化，比如電流卡片診斷方法就沒有自主學習的功能，還需要人工對其進行識別與改進，也就是說需要對其進行重新的輸出與設(shè)置，這種狀態(tài)下融入一定的人工網(wǎng)絡(luò)智能信息，就可以將故障的識別提高，同時也可以對各種采集到的信息進行有效的處理與儲存，這樣更利于故障的識別與分析。故障樹分析法主要依賴的是統(tǒng)計數(shù)據(jù)與經(jīng)驗，但是很多的數(shù)據(jù)都存在著不確定性與模糊性，這種情況下若是將模糊數(shù)學法融入進去就能很好的解決數(shù)據(jù)模糊的問題，并且還能在一定的程度上將統(tǒng)計數(shù)據(jù)中存在的誤差適當?shù)臏p少，這樣也就能將現(xiàn)場實際中的數(shù)據(jù)融入其中，綜合分析下得到的故障判斷結(jié)果也就更加的準確。

可以說用多種診斷方法相結(jié)合來進行電潛泵故障診斷所得到的結(jié)果更加的準確真實，同時也能有效的避免各種故障診斷技術(shù)中的不足之處，是十分可取的方式。

5 總結(jié)

綜上所述，隨著科技的不斷進步，電潛泵的結(jié)構(gòu)也會越發(fā)的復(fù)雜，那么相對應(yīng)的出故障率也會比較高，故障的類型也不可能單一，這樣的情況下僅僅依靠現(xiàn)有的故障診斷技術(shù)還是會有些吃力的，這就需要對電潛泵故障診斷技術(shù)進行深入性的研究分析，將各種先進技術(shù)融入到電潛泵故障診斷技術(shù)中，提高技術(shù)的可靠性，同時也適應(yīng)的降低相關(guān)的維修成本，如此才能有效的增加企業(yè)的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]王峰.電潛泵故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].化工管理，2014（35）：130.

[2]吳紹偉，于志剛，廖云虎，曾玉斌，穆永威.基于系統(tǒng)分析的電潛泵井動態(tài)分析與故障診斷綜合技術(shù)研究[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2014，34（04）：67-68.

[3]趙方劍.電潛泵故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].石油機械，2011，39（01）：80-84.

[4]趙方劍.電潛泵生產(chǎn)系統(tǒng)工況診斷理論與技術(shù)研究[D].中國石油大學，2010.