高溫對潛油電泵機組壽命的影響

劉鑫

摘要：本文通過調查表統計的方式，研究高溫對潛油電泵機組壽命的影響，找出存在的問題，提出相應的解決措施和辦法。

關鍵詞：高溫；潛油電泵；影響；措施

1.前言

潛油電泵作為一種石油裝備，因其排量范圍大、楊程高、使用壽命長、便于管理、適用于斜井與水平井等特點，在油田得到廣泛應用。

潛油電泵主要由三個部分組成：井下部分：潛油離心泵、分離器、保護器、潛油電機、潛油電纜；地面設備：變壓器、控制柜、變頻器；輔助設備：扶正器、測溫測壓裝置、單流閥、泄油閥、接線盒。

潛油電泵系統一直都是公司和各大石油設備生產商爭奪國內國際市場的一大利器。在印尼等油田，由于油井井溫較高，超過180℃，機組在此溫度下運行，加上電機的自身溫升（約30℃），潛油電機內部的溫度最高可達220℃，目前現有的電機、保護器、電纜的耐溫等級已經不能滿足此溫度的使用要求，使電泵機組的使用受到了限制。工欲善其事，必先利其器，只有盡快的解決這一問題，才能適應市場的變化和客戶的需求，擴大潛油電泵系統的市場份額。

2.主要故障分析

圖1 主要損壞機組類型分布圖

2.1 保護器失效

井下高溫高壓也會使膠囊老化，變硬、變形提前失效，使保護器無法呼吸，造成保護器的失效。氫化丁晴是目前高溫井中普遍使用的膠囊材料，雖然相較于一般丁腈膠囊氧化穩定性高，但在超過200℃的溫度中只能連續使用100小時左右。如下圖。保護器的失效最后都會導致電視進入丼液而被燒毀。

圖2 氫化丁腈橡膠老化溫度與使用壽命的關系

2.2電機燒

除了保護器的因素以外，密封性和電磁線的絕緣性能也是重要的因素。電機在井下長時間運行，受到高溫的影響，電磁線絕緣性能下降，導致電機被擊穿燒毀。密封性主要是“O”環的密封程度，高溫高壓會加速“O”環的老化、變形，使密封位置泄露丼液，導致電機的燒毀。

2.3電纜擊穿

電纜的絕緣性能和耐油性能受到井溫影響，溫度越高，絕緣性能和耐油性能就越差。高溫縮短了電纜絕緣材料的壽命，導致電纜被擊穿而燒毀。高溫環境會有高壓形成，在這種情況下，機組受到的來自丼液和氣體的腐蝕情況會更加嚴重也會加重電機、電纜的老化情況。

3.改進的措施

3.1選用耐高溫材質部件

機組在高溫高壓狀態下運行，盡量使用在高溫材質的部件，提供機組的耐高溫等級。美國斯倫貝謝公司制造了一種先進的、可用于復雜井下環境的電機保護器，它可以不同的模式在產砂和固相，腐蝕性井液和高溫油井中保護電機。用金屬膜盒取代合成橡膠囊，使用溫度范圍超過膠囊型保護器。在產氣井中，膜盒還可以防止進入膠囊的天然氣和硫化氫排入電機油。該裝置可適用于高溫、高含硫化氫及高含氣井等復雜的井下環境。

3.2加強防護措施

可在機組表面噴涂防腐耐溫材料比如使用太弗隆不黏涂層，也可噴涂在葉導輪上，以防止金屬結垢。在接頭，殼體等部位使用PR1，PR2，PR4，PR1等不銹鋼材質。電纜絕緣可使用聚酰亞胺-F46薄膜/F46 復合絕緣或是雙層F46（F46+F46）為絕緣材料。通過防護措施延長泵的使用壽命。

3.3合理選泵、優化配置

掌握完備的油井情況，進行氣體計算，預測油井的產能，確定油井的總動壓頭等數據選取合適的泵、電機、保護器、分離器、電纜、變壓器、控制屏以及電泵機組的附件。通過合理選泵、優化配置選取最佳的配搭方案，避免“小馬拉大車”動力不足或者“大馬拉小車”的浪費情況。

3.4進一步研究和推廣220℃高溫機組

220℃高溫機組是進年來公司的研發重點，經過三年的研制，首套樣機于2013年1月在印尼油田成功投產，運行318天后起井，經過拆檢判定高溫機組本身并未損壞，驗證了各項關鍵技術對高溫環境的適應性。

4.結束語

目前廣泛使用的潛油電泵高溫機組已經不能夠滿足市場的變化和客戶的要求。220℃高溫機組的推廣和使用能夠進一步填補市場空白，提升公司在國內和國際市場的競爭力，擴大潛油電泵系統的市場份額。

參考文獻：

[1]張輝.高溫油井中潛油電泵機組的故障原因分析[J].裝備制造技術，2009，11：69-70.

[2]楊穎.高溫潛油電泵機組改進技術[J].中國科技財富，2010，14：256.