采油过程中的常见设备故障及维护对策研究

摘要

在石油开采过程中，设备的稳定运行是保障生产效率与作业安全的关键环节。随着采油技术的不断进步，设备类型日益复杂，运行环境愈加苛刻，设备故障问题也呈现出多样化与隐蔽化的趋势。本文围绕采油过程中常见的设备类型，系统分析了其运行特性与易发故障问题，重点探讨抽油泵、地面集输设备以及自动化控制系统的典型故障表现及其成因。在此基础上，提出有针对性的维护对策，包括日常巡检、预防性维护、故障应急响应以及智能化诊断等策略，旨在提升设备运行的可靠性与现场管理的科学性，为油田生产安全与效益提供技术支撑。

关键词

采油设备；抽油泵；设备故障；维护策略；智能诊断

1 引言

石油资源作为国家重要的能源保障，其开采效率与安全性关系着能源供给稳定与企业经济效益。采油作为石油生产的关键环节，依赖多种设备系统的高效协同运转，包括井下抽油系统、地面集输系统以及各类控制、监测设备。由于采油环境多处于高温高压、腐蚀性强和地质条件复杂的地下空间，设备在长期运行中极易出现机械磨损、腐蚀破损、故障停机等问题，不仅影响生产进度，还可能诱发安全事故。近年来，随着智能化采油技术的推广应用，设备种类不断扩展，自动化程度不断提高，同时也对设备运行维护提出更高要求。一方面，现场设备故障呈现出种类繁多、成因复杂、诊断困难的特点；另一方面，传统“故障后修”方式已难以满足高效生产需求，亟需转向以“预防为主”的维护管理体系。因此，研究采油设备在实际工况中常见故障的类型及其诱因，并据此构建高效、科学的维护对策体系，不仅是提升采油作业效率的需要，更是保障油田生产安全与延长设备使用寿命的重要路径。本文将围绕此目标展开深入探讨。

2 采油常用设备及运行特征分析

2.1 抽油泵与井下管柱系统运行特性

抽油泵是采油井最核心的机械设备之一，常见类型包括杆式抽油泵、电潜泵和螺杆泵等。其作用是将井下原油提升至地面，直接决定采油效率。井下管柱系统则包括抽油杆、油管、泵筒等部件，承担传递动力与输送流体的重要功能。
在实际运行中，抽油泵设备长时间处于高负荷、高频率运转状态，易受到井液腐蚀、机械摩擦和温度冲击的影响。井下环境的复杂性也使得管柱系统极易发生断裂、弯曲、卡泵等故障，影响抽油系统整体运行稳定性。

2.2 地面集输设备的结构与工况特点

地面集输设备主要包括输油管道、阀门、油罐、分离器等设施，是实现油水气分离、原油输送的重要环节。与地下设备不同，地面设备更易受到外部气候、压力波动和人工操作影响。
常见问题包括管道腐蚀穿孔、阀门卡死、罐体泄漏等。这类设备虽便于观察与维护，但由于运行频繁且结构复杂，若管理不当，也会造成原油损失或火灾隐患，影响整体油气回收效率。

2.3 自动化采油设备的应用与控制要点

随着智能化采油技术的发展，越来越多油田配备了变频控制柜、井口智能仪表、远程数据采集与诊断系统等自动化设备。这些设备通过实时监测井口参数、调整运行策略，实现对抽油过程的动态调控。
虽然自动化系统显著提升了生产效率和管理智能化水平，但也增加了控制系统出错、传感器故障与通信中断的风险。一旦自动化控制系统发生异常，极易造成整套抽油系统停运甚至设备损坏，因此对其稳定性与应急响应能力提出了更高要求。

3 常见设备故障类型及成因分析

3.1 抽油泵常见机械故障及其诱因

抽油泵系统中最常见的机械故障包括泵筒磨损、柱塞卡死、阀球破损等。这些故障多由井液含砂、机械摩擦过大、润滑不良以及长时间运行引发材料疲劳所致。此外，抽油杆断裂或脱扣也是井下故障频发原因之一，通常与杆体强度设计不足、受力不均或安装工艺不当有关。

井下泵的卡泵问题还可能因井壁结蜡、沉砂堆积或抽油频率与排液压力不匹配等因素引起。由于大多数故障发生在井下，现场不易直接观察，给诊断与维修带来较大困难。

3.2 输油管道堵塞与泄漏问题成因

地面输油管道常见故障为内壁结蜡、沉积物堵塞、接口处泄漏及管道破裂等。其中结蜡问题主要发生在气温较低或原油黏度较高的区域，影响原油流动性；沉积物堵塞则多因油水乳化不充分或分离效果差导致。

泄漏问题多出现在管道弯头、焊缝或接口处，成因可能包括金属腐蚀、内压冲击或施工质量不佳等。一旦泄漏未被及时发现和处理，轻则造成经济损失，重则引发环保事故甚至火灾隐患。

3.3 电气与控制系统故障诊断分析

自动化控制系统常见故障表现为供电异常、信号中断、数据采集错误或程序死机等。这些问题大多源于设备老化、电缆损坏、传感器漂移或程序设置不合理。

例如变频控制柜内部过热、保护继电器失效，可能导致电机频繁启停甚至烧毁。远程监控系统若数据延迟或中断，也会误判现场工况，影响调控决策。因此，提高控制系统的抗干扰能力与自诊断功能，是提升智能采油稳定性的关键。

4 设备故障的维护策略与优化措施

4.1 日常巡检与预防性维护机制构建

有效的设备维护应从日常巡检制度入手，建立全覆盖、无盲区的巡检流程。针对抽油泵、管道系统及控制设备，明确检查频次、检查内容及故障记录要求。例如，对于井下设备应定期监测泵效、回压、泵冲程等参数，及时识别潜在异常；地面设备则应重视管道连接部位、阀门运行状况及润滑系统维护。

在此基础上，应推行预防性维护理念，根据设备运行寿命、故障记录与现场环境条件，制定科学的维护计划。通过定期更换易损件、清洗过滤系统、检查电缆接线、测试保护系统等措施，提前化解故障隐患，避免“带病运行”现象，提高整体系统的运行稳定性。

4.2 故障快速响应与维修流程优化

面对突发性设备故障，应建立高效的应急响应机制。首先需要明确各类设备故障的应急处理流程和责任分工，如抽油泵停运应优先检查供电系统、电机控制单元与泵杆状态，必要时安排应急吊装作业。

其次，应构建“发现—报告—处置—反馈”的闭环管理体系，借助移动终端实现现场故障信息快速上传、远程技术支持及维修物资调配。对于重复性故障或重大故障，应建立专项分析档案，归纳故障模式与原因，推动维修经验的制度化与标准化。

此外，可通过建立技能考核与演练制度，提升维修人员应对复杂故障的判断力与处置效率，缩短停工时间，降低经济损失。

4.3 智能监测与远程诊断技术的应用探索

随着信息技术的发展，采油设备智能监测与远程诊断逐渐成为提升设备运行管理水平的有效手段。通过在抽油系统、输油管网和控制终端部署多种传感器，实现对压力、流量、温度、电流等关键参数的实时采集，为设备状态提供“全天候”监控。

结合边缘计算和数据挖掘技术，可构建故障预警模型，及时发现运行中的异常信号，提前干预；远程诊断系统则可辅助技术人员实现多井站集中监控、集中分析与集中调度，提升整体运维效率。

未来应加快推进智能化设备与信息平台融合建设，完善数据传输安全与现场故障处置能力，真正实现从“被动修复”向“主动预测”转型，推动采油设备运维管理走向智能化、精细化的新阶段。

5 结语

设备运行的可靠性是保障采油系统安全、高效、稳定运行的核心基础。本文通过对采油过程中常见设备类型、故障表现及成因的分析，明确了抽油泵、地面设备及自动化系统在实际运行中面临的关键问题。在此基础上，提出了包括日常巡检、预防性维护、故障快速响应与智能化监测在内的多元化维护对策，旨在为采油现场提供系统化的管理思路与技术支撑。随着智能化油田建设的不断推进，采油设备维护方式将从传统人工主导向智能感知与数据驱动转型。未来的研究应进一步聚焦于采油现场大数据平台建设、智能预警算法开发与维护标准体系构建等方面，为设备管理提供更加科学高效的路径支撑。

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