伊拉克油田潛油電泵電纜擊穿問題優化探討

袁振海

（大慶油田力神泵業有限公司，黑龍江 大慶 163311）

在當前進行高產油井開采的過程中潛油電泵采油技術的應用非常廣泛，該技術于20世紀60～70年代開始引進我國后實現了廣泛推廣，目前已經成為一種主要的人工舉升設備。對于潛油電泵機組系統來說電纜是非常重要的一個組成部分。其主要負責將地面的電能傳輸到井下潛油電機中，同時完成傳感信號的傳輸。但潛油電泵機組電纜的運行環境經常處在高溫高壓、易腐蝕等環境下，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到70%。因此針對潛油電泵電纜擊穿進行系統性分析，并深入挖掘其中存在的原因，才能夠將油井檢泵作業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年以前潛油電泵機組連續、多次出現井下電纜連接位置出現了擊穿問題，在井下機組損壞中占比達到了80%左右，給企業造成極大損失。機組拆解之后發現金屬鎧皮存在擊穿問題，玻璃絲膠帶和絕緣膠帶也出現了破損。對電纜芯線黑色物質進行實驗分析發現為銅的硫化物。

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行連接，同時采取絕緣膠帶纏繞方式進行保護，絕緣膠帶上覆玻璃絲膠帶，外層采取金屬鎧皮進行包裹。該連接工藝具有連接方便、穩定性非常高等眾多優點。

1.2 電纜發生擊穿問題的原因分析

（1）井下油液中含有的硫化氫、鹽類等都會對潛油電泵的電機、電機保護器、潛油離心泵、油氣分離器、潛油電纜造成嚴重腐蝕，井下電纜絕緣層以及保護套長期處在高溫、高壓環境下會出現井液滲透到絕緣層內部的現象，進而引發短路問題。中東地區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，且體現出了極強的腐蝕性；潛油電泵井下電纜絕緣膠帶很容易出現H2S氣體滲入現象，引發內部電纜線芯出現腐蝕問題而引發短路，進而出現金屬鎧皮被擊穿的現象。

（2）改進現有電纜連接工藝。現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計

2.1 方案設計

為了解決H2S氣體進入電纜內部并發生電纜擊穿問題，本次方案設計重新選擇鉛箔做為護套層保護材料，同時針對大小扁電纜連接位置利用特定工藝鉛箔進行保護。

大小扁電纜連接結構主要分為4個部分：

（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，是用絕緣膠帶將電纜芯線保護起來。（3）護套層保護，在絕緣層基礎上再進行保護。（4）外護層保護，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。

2.2 解決方案涉及主要技術內容

（1）應用鉛箔做為護套層保護材料。鉛箔對H2S具有良好的耐蝕性，同時體現出了較強的延展性和韌性。膠帶纏繞擠壓作用下鉛箔會出現延伸，與鉛護套端部緊密粘結，形成有效密封，對H2S氣體進入電纜內部能產生有效阻隔作用。

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

表1 電纜連接工藝對比

（3）護套層保護。工藝改進后護套層以鉛箔為主材，并用絕緣膠帶纏繞保護。

①鉛箔厚度選擇。鉛箔厚度設計為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行保護。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，最終鉛箔纏繞層數設定為三層。⑤纏繞鉛箔時，首先應保證鉛箔纏繞時表面平滑不起褶皺。若出現褶皺，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。

2.3 實例驗證

對改進后的大小扁電纜連接進行了室內試驗驗證和油井現場應用。動力電纜型號為鉛護套電纜，耐溫150℃，小扁為鉛護套電纜，耐溫204℃。

表2 室內電纜連接測試數據

表3 伊拉克油田現場應用

3 改進效果

該電纜連接工藝改進后自2016年在伊拉克油田區塊進行了全面推廣應用。使得油井現場電纜擊穿事故得到有效控制，擊穿事故發生率大幅下降，井下機組檢修周期也進一步提升到了1100多天。

根據2017～2020年伊拉克某油田四年作業期間損壞作業400井次。實現降本增效1940多萬元。

4 應用前景

通過實際驗證發現該改進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現高效應用，潛油電泵機組鉛保護套使用壽命得到極大提升，也有效提升了檢泵周期，可以為企業帶了巨大經濟效益。這也為企業進一步拓展中東市場奠定了堅實基礎，未來可為企業帶來更大的經濟價值。