伊拉克油田潜油电泵电缆击穿问题优化探讨

袁振海

（大庆油田力神泵业有限公司，黑龙江 大庆 163311）

在当前进行高产油井开采的过程中潜油电泵采油技术的应用非常广泛，该技术于20世纪60～70年代开始引进我国后实现了广泛推广，目前已经成为一种主要的人工举升设备。对于潜油电泵机组系统来说电缆是非常重要的一个组成部分。其主要负责将地面的电能传输到井下潜油电机中，同时完成传感信号的传输。但潜油电泵机组电缆的运行环境经常处在高温高压、易腐蚀等环境下，因此对其绝缘性能的要求非常高。而电缆击穿在潜油电泵故障中的占比达到70%。因此针对潜油电泵电缆击穿进行系统性分析，并深入挖掘其中存在的原因，才能够将油井检泵作业的工作频率控制在最低程度。

1 伊拉克油田潜油电泵电缆击穿问题的提出

1.1 主要问题

伊拉克某油田在2016年以前潜油电泵机组连续、多次出现井下电缆连接位置出现了击穿问题，在井下机组损坏中占比达到了80%左右，给企业造成极大损失。机组拆解之后发现金属铠皮存在击穿问题，玻璃丝胶带和绝缘胶带也出现了破损。对电缆芯线黑色物质进行实验分析发现为铜的硫化物。

井下潜油电缆通常情况下分为大小扁电缆，两者之间是利用压接套进行连接，同时采取绝缘胶带缠绕方式进行保护，绝缘胶带上覆玻璃丝胶带，外层采取金属铠皮进行包裹。该连接工艺具有连接方便、稳定性非常高等众多优点。

1.2 电缆发生击穿问题的原因分析

（1）井下油液中含有的硫化氢、盐类等都会对潜油电泵的电机、电机保护器、潜油离心泵、油气分离器、潜油电缆造成严重腐蚀，井下电缆绝缘层以及保护套长期处在高温、高压环境下会出现井液渗透到绝缘层内部的现象，进而引发短路问题。中东地区原油普遍存在含硫量高的问题，尤其是伊拉克油田油井中H2S气体浓度较高，且体现出了极强的腐蚀性；潜油电泵井下电缆绝缘胶带很容易出现H2S气体渗入现象，引发内部电缆线芯出现腐蚀问题而引发短路，进而出现金属铠皮被击穿的现象。

（2）改进现有电缆连接工艺。现有电缆工艺主要使用的是增加绝缘胶带缠绕长度的方法，虽然能从一定程度上有效提升电缆使用寿命，但无法有效解决电缆击穿问题。

2 伊拉克油田潜油电泵电缆击穿问题解决方案设计

2.1 方案设计

为了解决H2S气体进入电缆内部并发生电缆击穿问题，本次方案设计重新选择铅箔做为护套层保护材料，同时针对大小扁电缆连接位置利用特定工艺铅箔进行保护。

大小扁电缆连接结构主要分为4个部分：

（1）电缆芯线连接，是将大小扁电缆用压接套连接。（2）绝缘层保护，是用绝缘胶带将电缆芯线保护起来。（3）护套层保护，在绝缘层基础上再进行保护。（4）外护层保护，是为了防止在井中碰撞和磨损，用玻璃丝胶带缠绕和金属铠皮包裹保护。

2.2 解决方案涉及主要技术内容

（1）应用铅箔做为护套层保护材料。铅箔对H2S具有良好的耐蚀性，同时体现出了较强的延展性和韧性。胶带缠绕挤压作用下铅箔会出现延伸，与铅护套端部紧密粘结，形成有效密封，对H2S气体进入电缆内部能产生有效阻隔作用。

（2）绝缘层保护。如表1所示，新工艺中除了使用绝缘胶带进行绝缘保护之外，又使用绝缘胶带进行了整平处理，缠绕后尺寸与压接套位置直径相近。而旧工艺中，不需要进行整平处理。

表1 电缆连接工艺对比

（3）护套层保护。工艺改进后护套层以铅箔为主材，并用绝缘胶带缠绕保护。

①铅箔厚度选择。铅箔厚度设计为0.1mm。②铅箔采用1/2搭接法缠绕。每缠绕一层铅箔需要利用绝缘胶带缠绕进行保护。③在电缆连接端部，外层铅箔缠绕长度大于里层铅箔长度25mm以上，并用F46绝缘胶带缠绕保护固定。④由于受到连接位置铅层厚度及电缆连接尺寸的限制，最终铅箔缠绕层数设定为三层。⑤缠绕铅箔时，首先应保证铅箔缠绕时表面平滑不起褶皱。若出现褶皱，或者砂眼及断裂状况等问题，需要立即更换铅箔。⑥铅箔表面处理。铅箔每缠绕完一层，就用白布打磨，保证铅箔表面光滑。⑦三层铅箔缠绕完后，用F4绝缘胶带和玻璃丝胶带缠绕保护。

2.3 实例验证

对改进后的大小扁电缆连接进行了室内试验验证和油井现场应用。动力电缆型号为铅护套电缆，耐温150℃，小扁为铅护套电缆，耐温204℃。

表2 室内电缆连接测试数据

表3 伊拉克油田现场应用

3 改进效果

该电缆连接工艺改进后自2016年在伊拉克油田区块进行了全面推广应用。使得油井现场电缆击穿事故得到有效控制，击穿事故发生率大幅下降，井下机组检修周期也进一步提升到了1100多天。

根据2017～2020年伊拉克某油田四年作业期间损坏作业400井次。实现降本增效1940多万元。

4 应用前景

通过实际验证发现该改进电缆连接工艺在井下H2S等腐蚀性气体浓度较高的概况下能实现高效应用，潜油电泵机组铅保护套使用寿命得到极大提升，也有效提升了检泵周期，可以为企业带了巨大经济效益。这也为企业进一步拓展中东市场奠定了坚实基础，未来可为企业带来更大的经济价值。