潜油泵电缆技术结构特征分析

李冬梅

（郑州电缆技工学校电缆专业课教师）

摘 要：介绍潜油泵电缆的使用要求，按照国准的规定对潜油泵电缆的命名、结构、使用进行描述，进一步分析此类电缆的技术特征，为企业的生产制造质量控制及产品开发提供指导。

关键词：潜油泵；电缆；技术特征；结构

潜油电泵电缆（潜油泵电缆）为固定敷设在陆地或海上平台油井的潜油电泵机组用动力电缆。即将地面或海上平台电源传输给井下潜油电机，为电机提供动力。潜油泵电缆包括潜油泵引接电缆和潜油泵电力电缆。随着我国海上石油开发工作的推进，潜油泵电缆具有比较广阔的市场前景。

潜油电泵机组安装示意图1：

我国国内此类产品制造现执行产品标准GB/T 16750–2008《潛油电泵机组》。产品标准中对潜油泵电缆的规定如下：

1 电缆型号表示方法

2 温度等级

导体最高工作温度分别为90℃（90），120℃（120），150℃（150），180℃（180），204℃（204）。

3 电缆芯数

潜油泵电缆无论圆形或扁形，绝大多数为三芯电缆。

4 额定电压

GB/T 16750–2008《潜油电泵机组》中额定电压为3kV和6kV两种，国外标准则是3kV、4kV和5kV三种。

5 形状特征代号

（1） 圆形，用Y表示；

（2） 扁形，省略。

6 绝缘材料代号

（1） 聚丙烯（包括改性聚丙烯），用P表示；

（2） 乙丙橡胶，用E表示；

（3） 交联聚乙烯，用YJ表示；

（4） 聚酰亚胺-F46复合薄膜/乙丙橡胶组合绝缘，用YE表示；

（5） 聚酰亚胺-F46复合薄膜/聚全氟乙丙烯绝缘，用YF表示。

7 护套（包括内护套）材料代号

（1） 铅（铅合金），用Q表示；

（2） 乙丙橡胶，用E表示；

（3） 氯磺化聚乙烯，用H表示；

（4） 丁腈聚氯乙烯复合物，用F表示；

（5） 丁腈橡胶，用N表示。

6 铠装护层代号

（1） 蒙乃尔钢带铠装，用M表示；

（2） 镀锌钢带铠装，省略；

（3） 不锈钢带铠装，用X表示。

7 示例

（1）额定电压3kV，聚丙烯绝缘，丁腈橡胶内护套，蒙乃尔钢带铠装

3×20mm2，导体最高工作温度90℃扁形潜油泵电缆。表示为：QYPNM3-3×20/90

（2）额定电压6kV，乙丙橡胶绝缘，乙丙橡胶护套，镀锌钢带铠装 3×33mm2，导体最高工作温度120℃圆形潜油泵电缆。表示为：QYEEY6-3×33/120

（3）额定电压6kV，聚酰亚胺-F46复合薄膜/乙丙橡胶组合绝缘，铅内护套，蒙乃尔钢带铠装 3×16mm2，导体最高工作温度150℃扁形引接电缆。表示为：QYJYEQM6-3×20/150

8 QYEQ3-3×20/180电缆结构示意图2

图中：

（1）电缆铜导体；

（2）乙丙橡皮绝缘层；

（3）铅护套层；

（4）电缆编织垫层；

（5）镀锌钢带连锁铠装层。

三.产品结构性能特点分析

1 导体

（1）潜油泵电缆导体多采用铜导体或镀锡铜导体，且导体标称截面20mm2及以下者均为单根导体。导体的工业标准化尺寸主要是美国线规（AWG），潜油泵电缆常用导体美国线规与公制标称截面（mm2）

（2）与铜导体相比，铝的成本低廉，重量也轻，因此对于同样载流量的电缆而言其制造成本会少得多。

但铝一般不作为潜油泵用电缆导体的理想材料，因为其电导率仅为同截面铜导体的61%，若采用铝导体传输铜导线相等的电流，必须增大铝导体截面，电缆尺寸变大，采油井筒套管的环境空间势必变小。

铝导体比铜导体更难进行铜铝连接和端头连接。连接铝导体端子时，必须采用专用压紧式接头。

（3）铜导体的主要缺点是易被硫化氢（H2S）侵蚀。电缆在高温、多硫化氢井中使用时，绝缘线芯外还应挤包连续铅包护层，已达到密封效果。

2 绝缘

（1）耐温等级为90℃的潜油泵电缆绝缘材料多采用聚丙烯（改性聚丙烯）的热塑材料。聚丙稀是价格较为低廉的绝缘材料，适用于低温油井。适用温度范围为-10℃（环境）至96℃（导体）。

（2）耐温等级为120℃及以上的潜油泵电缆绝缘材料多采用乙丙橡胶绝缘或聚酰亚胺-F46复合薄膜/乙丙橡胶组合绝缘材料。

三元乙丙橡胶在低环境温度（-40℃ ）的情况下仍具有较好的挠性。适合在硫化氢（H2S）井况中应用、还可以防止多种油井处理液对绝缘的侵蚀。

聚酰亚胺-F46复合薄膜/乙丙橡胶组合绝缘，配以电缆束紧的合理结构，如：绝缘线芯外挤包连续铅包护层等，电缆在导体最高工作温度204℃下仍能有效运行。国外产品已运行在导体最高工作温度232℃（450℉）下。

三元乙丙橡胶材料在油中的膨胀，虽然通过合理调整配方可以减弱，但它仍高度依赖外部束紧层来保护其完好性。

3 铅护套

铅护套是一种连续的、无接缝的包敷在导体绝缘层外表的金属护套。这种结构为绝缘层提供了一种极好的气液屏障。在含硫化氢的井中，铅也是保护铜的有效屏障。

4 衬垫层

在有铅包电缆结构的制造过程中，金属铠装前需要有衬垫层材料保护铅层表面免受机械损伤。该衬层也为电缆内部结构提供了附加强度和保护。

典型的衬垫层是纤维（涤纶）丝编织层或绕包阻燃纤维带层。

5 内护套

电缆铠装前个别型号电缆（QYPN型）的绝缘线芯和圆形电缆成缆后均需挤包内护套，其目的保护绝缘层免受机械损伤。

目前最常用的护套材料有丁腈混合胶和三元乙丙混合胶。

6 铠装

铠装是用于电缆安装、敷设和运输期间提供机械保护的电缆外层金属结构。它对裸露在井液中的橡胶弹性材料的膨胀有限制作用，还起着一定的纵向支撑作用。

扁形电缆3相芯并合后Z型钢带联锁铠装，圆形电缆内护套外S型钢带联锁式铠装。

铠装材料一般采用镀锌钢带，对于一些特殊井矿条件采用不锈钢带或蒙乃尔钢带。

四.电性试验项目

电缆在出厂前要经过以下电性能检测：

1 20℃导体直流电阻值应符合规定；

50Hz交流耐压试验5min不击穿。试验电压

3 绝缘电阻测量值热塑性塑料绝缘（如PP）应大于2000MΩ· km；热固性橡胶绝缘（如EPR）应大于800MΩ· km；

4 电缆的三相导体直流电阻不平衡度应小于2%；

5 电缆直流耐压测试的试验电压。试验电压维持5min不击穿，且试验电压下所测得的泄露电流值经过校正后不得大于标准值。该标准值是在15.6℃时根据相应的试验电压与最低绝缘电阻之比计算得出。

通过上述产品技术特征地分析，相信能帮助企业更好地理解产品特点，在生产制造过程中有效地控制产品质量。