И методы их предупреждения
При анализе надежности УЭЦН необходимо рассмотреть также отказы, связанные с падением УЭЦН на забой скважины при работе, так называемые “полеты”. Этот вид аварий составляет не более 2% от общего числа отказов, но устранение их последствий приводит к большим материальным затратам.
Несмотря на достаточно большое количество исследований, связанных с “полетами”, проведенными в последние 10 лет, эта проблема еще далека от решения. В настоящее время установлено, что полеты в основном связаны с вибрацией, вызванной как износом пар трения насоса, так и конструктивными особенностями УЭЦН.
Технологический отдел совместно со службой технического контроля ООО “ЮЭПУС” ведут систематическую работу по контролю за качественной комплектацией оборудования, принимают меры предупреждающие рост отказов по «полету» УЭЦН. Это стендовые испытания УЭЦН в условиях ремонтной базы ООО “ЮЭПУС”. Чтобы компенсировать неустойчивость вала во время работы, сохранить его прямолинейность и тем самым снизить уровень вибрации и боковую нагрузку на износ направляющих аппаратов и защитных втулок, в настоящее время применяют промежуточные резинометаллические подшипники, устанавливаемые на валу через каждый метр ступеней ротора.
Одним из наиболее эффективных методов диагностики перед тем, как отправить УЭЦН на промысел, является вибродиагностика, которая предполагает измерение виброакустического сигнала, сопровождающего работу механизма. Все вращающиеся части механизмов создают механические колебания. Ухудшение технического состояния механизма (разбалансировка, механический износ, ослабление крепежных элементов и т.д.) сопровождается увеличением уровня механических колебаний. Контролируя уровень вибрации машины, можно достаточно точно определить её техническое состояние. Параметры вибрации измеряют при помощи специальных датчиков - акселерометров, устанавливаемых непосредственно на исследуемых узлах механизма.
Эксплуатация нефтяных скважин механизированным способом, в том числе - с УЭЦН, связана со значительными затратами на ремонт погружного оборудования. Это объясняется дороговизной погружных насосов, их сравнительно малым сроком службы, связанным с тяжелыми условиями эксплуатации, а также высокой стоимостью спускоподъемных операций. Снижение этих затрат возможно при внедрении методов контроля за техническим состоянием погружного оборудования.
Существует два способа контроля состояния УЭЦН. Первый - это контроль вибрационных параметров в скважине при помощи датчиков, вмонтированных в корпус насоса. Второй - снятие вибрационных характеристик при входном и выходном контроле УЭЦН в ООО “ЮЭПУС” (или ином ремонтном предприятии). Первый метод имеет цель не допустить полет установки, вызванный резким повышением вибрации. Второй метод позволяет определить состояние установки, выявить конкретные неисправности и, следовательно, предотвратить отправку на скважину неисправного оборудования. Вибродиагностика УЭЦН с малой наработкой позволяет отказаться от неоправданных ремонтов и сократить производственные расходы.
В рамках программы вибродиагностики в ООО “ЮЭПУС”, технологический отдел и служба технического контроля проводят следующие виды работ:
· полный выходной контроль вибрационных параметров ПЭД с последующей их расшифровкой, отбраковкой неисправных экземпляров, повторный ремонт и замена неисправных узлов и деталей;
· выборочный входной и выходной контроль вибрации УЭЦН стандартной и нестандартной комплектации;
· разовые экспериментальные работы для уточнения критериев неисправностей ПЭД и УЭЦН в сборе;
· вибродиагностика УЭЦН с малой наработкой с последующим принятием решения о целесообразности ремонта;
В ООО “ЮЭПУС”, в качестве средства вибродиагностики используется портативный виброанализатор американской фирмы "CSI" модели 2115. Виброанализатор оснащен процессором c программным пакетом "Mastertrend", способным анализировать поступающий с датчика сигнал. Данный пакет программ позволяет создавать базы данных, обрабатывать хранимую в базе данных информацию с результатами замеров, составлять отчеты, предсказывать возможные неисправности диагностируемого оборудования и т.д. Объем памяти анализатора 832000 байт.
Комплект “CSI ” позволяет производить замеры вибрации в диапазоне от 2 до 1500 Гц с динамическим диапазоном 70 dB(А). Обработанная процессором информация о вибрационных параметрах может выводиться на дисплее анализатора или компьютера в любой удобной для пользователя форме:
Замеры вибрации проводятся на стенд скважине после прогрева и обкатки двигателя в течение одного часа. После анализа полученного виброспектра дается заключение о пригодности ПЭД к комплектации. Расшифровка спектрограммы основана на сопоставлении уровней вибрации на отдельных частотах с предельно допустимыми значениями. Таблица, содержащая предельные значения вибрации на определенных частотах с указанием характерных неисправностей, получена путем статистического анализа базы данных, накопленной за несколько лет. Определяются следующие дефекты ремонта ПЭД:
-засорение фильтра или маслопроводов,
-неравномерное прилегание пяты к подпятнику,
-изгиб вала ПЭД,
-изгиб корпуса ПЭД,
-износ подшипников ротора,
-износ подшипника головки,
-износ подпятника,
-осевой люфт вала,
-поломка стопорных колец,
-поломка шпонок.
Но этих сведений не достаточно для того, чтобы УЭЦН отправлять в эксплуатацию на промысел. Очень важно снятие характеристик Q-H, Q-N, Q-h. Для этого УЭЦН монтируют на стенд-скважину для проведения приемо-сдаточных испытаний. В качестве рабочей жидкости применяется индустриальное масло. Полученные результаты сравниваются с заводскими данными, и делается вывод о качестве проведенного ремонта установки. Если результат положительный, то установку обкатывают на масле в течение 3-5 часов, а только потом дается разрешение о дальнейшем использовании установки. Если полученные результаты испытаний не входят в рамки допустимых, то по полученным данным определяется причина неисправности и устраняется.
Установки после ремонта обязательно проходят диагностику на стенде-скважине и вибродиагностику. Новые установки ЭЦН не все проходят диагностику, а выборочно. При обнаружении неисправностей, вся поступившая партия подвергается входному контролю с последующей отбраковкой и возвратом заводу-изготовителю бракованных частей УЭЦН. Но такое бывает редко при сегодняшней рыночной экономике и конкурентоспособности заводов по изготовлению УЭЦН.
Базы данных, составленные в ООО “ЮЭПУС”, на основе замеров за несколько лет, позволяют достаточно точно определить основные критерии неисправностей ПЭД и ЭЦН, и организовать полный входной и выходной контроль погружного оборудования[6].