伊拉克油田潛油電泵電纜擊穿問題優(yōu)化探討

袁振海

（大慶油田力神泵業(yè)有限公司，黑龍江 大慶 163311）

在當(dāng)前進(jìn)行高產(chǎn)油井開采的過程中潛油電泵采油技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，該技術(shù)于20世紀(jì)60～70年代開始引進(jìn)我國后實(shí)現(xiàn)了廣泛推廣，目前已經(jīng)成為一種主要的人工舉升設(shè)備。對于潛油電泵機(jī)組系統(tǒng)來說電纜是非常重要的一個(gè)組成部分。其主要負(fù)責(zé)將地面的電能傳輸?shù)骄聺撚碗姍C(jī)中，同時(shí)完成傳感信號的傳輸。但潛油電泵機(jī)組電纜的運(yùn)行環(huán)境經(jīng)常處在高溫高壓、易腐蝕等環(huán)境下，因此對其絕緣性能的要求非常高。而電纜擊穿在潛油電泵故障中的占比達(dá)到70%。因此針對潛油電泵電纜擊穿進(jìn)行系統(tǒng)性分析，并深入挖掘其中存在的原因，才能夠?qū)⒂途畽z泵作業(yè)的工作頻率控制在最低程度。

1 伊拉克油田潛油電泵電纜擊穿問題的提出

1.1 主要問題

伊拉克某油田在2016年以前潛油電泵機(jī)組連續(xù)、多次出現(xiàn)井下電纜連接位置出現(xiàn)了擊穿問題，在井下機(jī)組損壞中占比達(dá)到了80%左右，給企業(yè)造成極大損失。機(jī)組拆解之后發(fā)現(xiàn)金屬鎧皮存在擊穿問題，玻璃絲膠帶和絕緣膠帶也出現(xiàn)了破損。對電纜芯線黑色物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)為銅的硫化物。

井下潛油電纜通常情況下分為大小扁電纜，兩者之間是利用壓接套進(jìn)行連接，同時(shí)采取絕緣膠帶纏繞方式進(jìn)行保護(hù)，絕緣膠帶上覆玻璃絲膠帶，外層采取金屬鎧皮進(jìn)行包裹。該連接工藝具有連接方便、穩(wěn)定性非常高等眾多優(yōu)點(diǎn)。

1.2 電纜發(fā)生擊穿問題的原因分析

（1）井下油液中含有的硫化氫、鹽類等都會(huì)對潛油電泵的電機(jī)、電機(jī)保護(hù)器、潛油離心泵、油氣分離器、潛油電纜造成嚴(yán)重腐蝕，井下電纜絕緣層以及保護(hù)套長期處在高溫、高壓環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)井液滲透到絕緣層內(nèi)部的現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)短路問題。中東地區(qū)原油普遍存在含硫量高的問題，尤其是伊拉克油田油井中H2S氣體濃度較高，且體現(xiàn)出了極強(qiáng)的腐蝕性；潛油電泵井下電纜絕緣膠帶很容易出現(xiàn)H2S氣體滲入現(xiàn)象，引發(fā)內(nèi)部電纜線芯出現(xiàn)腐蝕問題而引發(fā)短路，進(jìn)而出現(xiàn)金屬鎧皮被擊穿的現(xiàn)象。

（2）改進(jìn)現(xiàn)有電纜連接工藝?，F(xiàn)有電纜工藝主要使用的是增加絕緣膠帶纏繞長度的方法，雖然能從一定程度上有效提升電纜使用壽命，但無法有效解決電纜擊穿問題。

2 伊拉克油田潛油電泵電纜擊穿問題解決方案設(shè)計(jì)

2.1 方案設(shè)計(jì)

為了解決H2S氣體進(jìn)入電纜內(nèi)部并發(fā)生電纜擊穿問題，本次方案設(shè)計(jì)重新選擇鉛箔做為護(hù)套層保護(hù)材料，同時(shí)針對大小扁電纜連接位置利用特定工藝鉛箔進(jìn)行保護(hù)。

大小扁電纜連接結(jié)構(gòu)主要分為4個(gè)部分：

（1）電纜芯線連接，是將大小扁電纜用壓接套連接。（2）絕緣層保護(hù)，是用絕緣膠帶將電纜芯線保護(hù)起來。（3）護(hù)套層保護(hù)，在絕緣層基礎(chǔ)上再進(jìn)行保護(hù)。（4）外護(hù)層保護(hù)，是為了防止在井中碰撞和磨損，用玻璃絲膠帶纏繞和金屬鎧皮包裹保護(hù)。

2.2 解決方案涉及主要技術(shù)內(nèi)容

（1）應(yīng)用鉛箔做為護(hù)套層保護(hù)材料。鉛箔對H2S具有良好的耐蝕性，同時(shí)體現(xiàn)出了較強(qiáng)的延展性和韌性。膠帶纏繞擠壓作用下鉛箔會(huì)出現(xiàn)延伸，與鉛護(hù)套端部緊密粘結(jié)，形成有效密封，對H2S氣體進(jìn)入電纜內(nèi)部能產(chǎn)生有效阻隔作用。

（2）絕緣層保護(hù)。如表1所示，新工藝中除了使用絕緣膠帶進(jìn)行絕緣保護(hù)之外，又使用絕緣膠帶進(jìn)行了整平處理，纏繞后尺寸與壓接套位置直徑相近。而舊工藝中，不需要進(jìn)行整平處理。

表1 電纜連接工藝對比

（3）護(hù)套層保護(hù)。工藝改進(jìn)后護(hù)套層以鉛箔為主材，并用絕緣膠帶纏繞保護(hù)。

①鉛箔厚度選擇。鉛箔厚度設(shè)計(jì)為0.1mm。②鉛箔采用1/2搭接法纏繞。每纏繞一層鉛箔需要利用絕緣膠帶纏繞進(jìn)行保護(hù)。③在電纜連接端部，外層鉛箔纏繞長度大于里層鉛箔長度25mm以上，并用F46絕緣膠帶纏繞保護(hù)固定。④由于受到連接位置鉛層厚度及電纜連接尺寸的限制，最終鉛箔纏繞層數(shù)設(shè)定為三層。⑤纏繞鉛箔時(shí)，首先應(yīng)保證鉛箔纏繞時(shí)表面平滑不起褶皺。若出現(xiàn)褶皺，或者砂眼及斷裂狀況等問題，需要立即更換鉛箔。⑥鉛箔表面處理。鉛箔每纏繞完一層，就用白布打磨，保證鉛箔表面光滑。⑦三層鉛箔纏繞完后，用F4絕緣膠帶和玻璃絲膠帶纏繞保護(hù)。

2.3 實(shí)例驗(yàn)證

對改進(jìn)后的大小扁電纜連接進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證和油井現(xiàn)場應(yīng)用。動(dòng)力電纜型號為鉛護(hù)套電纜，耐溫150℃，小扁為鉛護(hù)套電纜，耐溫204℃。

表2 室內(nèi)電纜連接測試數(shù)據(jù)

表3 伊拉克油田現(xiàn)場應(yīng)用

3 改進(jìn)效果

該電纜連接工藝改進(jìn)后自2016年在伊拉克油田區(qū)塊進(jìn)行了全面推廣應(yīng)用。使得油井現(xiàn)場電纜擊穿事故得到有效控制，擊穿事故發(fā)生率大幅下降，井下機(jī)組檢修周期也進(jìn)一步提升到了1100多天。

根據(jù)2017～2020年伊拉克某油田四年作業(yè)期間損壞作業(yè)400井次。實(shí)現(xiàn)降本增效1940多萬元。

4 應(yīng)用前景

通過實(shí)際驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)該改進(jìn)電纜連接工藝在井下H2S等腐蝕性氣體濃度較高的概況下能實(shí)現(xiàn)高效應(yīng)用，潛油電泵機(jī)組鉛保護(hù)套使用壽命得到極大提升，也有效提升了檢泵周期，可以為企業(yè)帶了巨大經(jīng)濟(jì)效益。這也為企業(yè)進(jìn)一步拓展中東市場奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，未來可為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。