解肖

摘 要：潛油電泵井下電纜是井下電泵機組的重要組成部分之一，可以同時做到傳輸電能和傳輸井下傳感器的信號兩個功能。但現(xiàn)有電泵井下電纜所處環(huán)境比較惡劣，持續(xù)高溫高壓，高酸堿度會對電纜的絕緣性能造成不可逆轉(zhuǎn)的影響，本文主要分析了潛油電泵井下電纜的結構和作用，探討了絕緣層老化及損害的主要原因，并且提出了一些可以減少電纜擊穿的方案。

關鍵詞：潛油電泵;井下電纜;電纜擊穿

1? 潛油電泵井下電纜結構

潛油電泵井下電纜需被放置在油井之內(nèi)，因此會受到空間影響，所以前有電纜的規(guī)格被限制在一定范圍之內(nèi)。當前我國絕大多數(shù)潛油電纜的形狀為圓形和變形，變形電纜主要被應用于一些油井套管和油管之間空間較小的場景之下，適用于直徑小于等于139.77毫米的套管，而圓形電纜則被使用于一些扁形電纜無法滿足的場所。電纜內(nèi)部結構主要包括導體絕緣保護層，護套，保護層以及鎧裝層，電纜導體絕大多數(shù)都是無氧銅桿拉伸塑制成的導線，可以用來傳輸電能，多采用單股或者多股的形式制成絞線，導線外層的絕緣保護層如果采用了聚丙烯材料就必須在電纜導體表面進行鍍錫處理，防止銅和聚丙烯之間發(fā)生化學反應，避免影響電纜的使用壽命。絕緣保護層的特性，直接關系到電纜對溫度的承受耐力，因此絕大多數(shù)都由高分子材料加工而成，具有較好的化學性質(zhì)和介電特性，物理性質(zhì)比較穩(wěn)定。要提高潛油電泵電纜的電氣絕緣性，就必須在電纜的導體和絕緣層之間加涂一層粘結劑，使導線和絕緣材料之間保持不完全剝離的狀態(tài)，防止油井內(nèi)的氣體在電纜內(nèi)進行游動。護套保護層可以保護絕緣層，其質(zhì)量將直接影響到潛油電泵電纜的使用壽命，因此必須保障護套保護層的密封能力，防止油井內(nèi)部的一些腐蝕物質(zhì)對電纜的中心部分進行腐蝕。最外層的鎧裝保護層可以承受一些縱向壓力，在電纜的拆卸和安裝過程中對電纜進行保護。

2? 絕緣老化以及損壞的原因

2.1化學原因。

化學原因主要分為4種：首先潛油電泵電纜生產(chǎn)過程中，一些廠家采用了本身存在缺陷的電纜。其次，油井內(nèi)部的壓力值較高，并且存在一些易腐蝕物質(zhì)，可能破壞電纜的絕緣性能。第三，油井內(nèi)的一些氣體會進入到電纜絕緣層和導線當中，對電纜的絕緣性能造成不利影響，縮短電纜絕緣層的使用壽命。第四，潛油電泵電纜長期使用過程中，節(jié)約材料會受到外界影響不斷老化。

2.2溫度原因

油井內(nèi)的溫度長期保持在90度到130度范圍之內(nèi)，這種溫度是影響電纜絕緣性能以及老化速度的主要因素，如果電纜所采用的絕緣材料聚丙烯，其最高承受溫度一般小于75攝氏度，高溫條件下，聚丙烯材料所制成的節(jié)約成會不斷開裂，從而產(chǎn)生老化現(xiàn)象，甚至會使電纜的導線產(chǎn)生偏移，造成局部出現(xiàn)發(fā)電問題。在油井的正常生產(chǎn)過程中，潛油電泵井機組瞬間啟動的電流甚至可以達到額定電流的4～5倍，較高頻率的啟動和停止機組會造成絕緣層加速老化。而電井內(nèi)部的一些泥土沙質(zhì)和結構物質(zhì)會導致電機的負載不斷增大。如果地下油氣儲層的油液供應不足，會導致機組運行過程中所產(chǎn)生的熱量無法散發(fā)，在溫度和壓力比較高的環(huán)境之中，油井內(nèi)部的液體和氣體會對電纜進一步腐蝕，造成絕緣層老化速度進一步加快。油井生產(chǎn)過程中，其冷卻介質(zhì)溫度變化以及負債情況的改變，都會使絕緣層產(chǎn)生彈性疲勞，甚至會導致纖維組織斷裂造成絕緣層完全破損，無法使用。井下電纜哪個部位的導熱系數(shù)和膨脹系數(shù)都存在一定差異，因此油井溫度的變化會在絕緣材料之間甚至是學材料和導體之間的結合部位，產(chǎn)生較大壓力，導致電纜的絕緣性能下降。

2.3電氣原因

如果使用團隊對潛油電泵機組頻繁進行啟動或過載，會導致電纜內(nèi)部導線承載電流急劇變大，造成絕緣層迅速老化。

3? 電纜絕緣被擊穿的過程

潛油電泵井下電纜絕緣層被擊穿的主要原因是電機窗和熱擊穿，而數(shù)據(jù)分析來看，絕緣層破壞的原因主要包括放電過熱和過電壓三種。隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，我國已經(jīng)對潛油電泵井下電纜的過電壓現(xiàn)象進行了有效控制，因此當前絕大多數(shù)電纜較長時間工作在高電壓情況之下，不會對電纜的絕緣性能產(chǎn)生較大的破壞，所以電纜擊穿絕大多數(shù)都產(chǎn)生于工作電壓的正常狀態(tài)之下。

3.1電擊穿

電擊穿是由于電纜受到短時間高電壓的作用，所產(chǎn)生的瞬間高電壓可以對一些絕緣性能較差的電纜薄弱部位產(chǎn)生電擊穿，從而出現(xiàn)貫穿性的狹窄通道，該通道內(nèi)部會分離出一些碳顆粒，影響到電纜的正常使用。電纜的電擊穿產(chǎn)生時所必備的能量和吸收的能量數(shù)值較小，局部溫度升高還沒有散失，因此與被擊穿之前的情況差異較小，從外觀上很難看出區(qū)別。

（2）熱擊穿

潛油電泵井下電纜的熱擊穿絕大多數(shù)都會同時伴有熱傳遞，絕緣層在承受較大熱量的情況時，其化學性能會產(chǎn)生較大變化，因此熱擊穿狀態(tài)下的電纜損壞范圍較大，嚴重的熱擊穿甚至會影響到電纜整體的節(jié)約材料。

4? 減少電纜擊穿的措施

首先工程團隊應該依據(jù)井下作業(yè)的具體需求，科學合理的選擇電纜，防止電纜的荷載超出其可承受范圍，造成較大損失，此外，團隊還應該實時監(jiān)測井下油氣儲層的油液供給情況，選擇合適的電板型號參數(shù)，避免出些油液供應不足的問題，導致電泵機組在運行過程中溫度過高，破壞電纜的絕緣性能，同時依據(jù)油井的生產(chǎn)情況設定電纜的保護數(shù)值，避免頻繁啟停機組，造成電纜超負荷運行。工程團隊應該避免將潛油電泵電纜放置于露天環(huán)境之下進行保存，并且在對電纜進行運輸?shù)跹b時采取一些保護措施減少電纜之間的磕碰現(xiàn)象，在潛油電泵機組的安裝作業(yè)過程中嚴格遵守我國相關規(guī)定，在電纜井下作業(yè)的準備時期，將電纜放置于合適的位置，確保電纜的走向正確，并且將采油井口和天滑輪放置于同一平面之內(nèi)，防治電纜在下訪過程中出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。在進行電纜下放之前，相關人員應該再次檢查電纜的絕緣情況測試電纜絕緣電阻值，并且檢查電纜的外觀，避免使用一些外觀具有破損的電纜。工作團隊結束潛油電泵機組的地面安裝之后，可以將一些小編電纜接頭和潛油電機內(nèi)部的接引部件進行電氣連接和密封，并且在小扁電纜之外加設一層保護層，將其與電泵機組和油管一起下放入油井之中，保障電纜滾筒運行速度與油管下放速度相一致，初次之外，工作團隊在對油管進行下放作業(yè)時，必須輕提慢放，按照規(guī)范化的操作流程進行作業(yè)，盡量避免人為因素對電纜造成損害，下放過程中還應該再次對電纜的節(jié)約情況進行檢測。

5? 結語

潛油電泵井下電纜將直接影響到電泵機組的具體運行狀態(tài)，本文主要分析了電纜的被擊穿現(xiàn)象，制定出了合適的解決措施。工程團隊應該在電纜和電泵機組的型號的基礎之上，了解油井的溫度和供應情況，確定電纜的絕緣等級，并且在施工過程中采取相應的保護措施，減少對電纜保護層的破壞，在正常生產(chǎn)時應該規(guī)范化運行管理機組，有效避免擊穿現(xiàn)象。

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