高溫對潛油電泵機組壽命的影響

劉鑫

摘要：本文通過調(diào)查表統(tǒng)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(yīng)的解決措施和辦法。

關(guān)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(yīng)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(shè)備：變壓器、控制柜、變頻器；輔助設(shè)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(tǒng)一直都是公司和各大石油設(shè)備生產(chǎn)商爭奪國內(nèi)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(nèi)部的溫度最高可達(dá)220℃，目前現(xiàn)有的電機、保護器、電纜的耐溫等級已經(jīng)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(yīng)市場的變化和客戶的需求，擴大潛油電泵系統(tǒng)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(wěn)定性高，但在超過200℃的溫度中只能連續(xù)使用100小時左右。如下圖。保護器的失效最后都會導(dǎo)致電視進(jìn)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(guān)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(dǎo)致電機被擊穿燒毀。密封性主要是“O”環(huán)的密封程度，高溫高壓會加速“O”環(huán)的老化、變形，使密封位置泄露丼液，導(dǎo)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(dǎo)致電纜被擊穿而燒毀。高溫環(huán)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(yán)重也會加重電機、電纜的老化情況。

3.改進(jìn)的措施

3.1選用耐高溫材質(zhì)部件

機組在高溫高壓狀態(tài)下運行，盡量使用在高溫材質(zhì)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(jìn)的、可用于復(fù)雜井下環(huán)境的電機保護器，它可以不同的模式在產(chǎn)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(chǎn)氣井中，膜盒還可以防止進(jìn)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(fù)雜的井下環(huán)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(dǎo)輪上，以防止金屬結(jié)垢。在接頭，殼體等部位使用PR1，PR2，PR4，PR1等不銹鋼材質(zhì)。電纜絕緣可使用聚酰亞胺-F46薄膜/F46 復(fù)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(yōu)化配置

掌握完備的油井情況，進(jìn)行氣體計算，預(yù)測油井的產(chǎn)能，確定油井的總動壓頭等數(shù)據(jù)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(yōu)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(jìn)一步研究和推廣220℃高溫機組

220℃高溫機組是進(jìn)年來公司的研發(fā)重點，經(jīng)過三年的研制，首套樣機于2013年1月在印尼油田成功投產(chǎn)，運行318天后起井，經(jīng)過拆檢判定高溫機組本身并未損壞，驗證了各項關(guān)鍵技術(shù)對高溫環(huán)境的適應(yīng)性。

4.結(jié)束語

目前廣泛使用的潛油電泵高溫機組已經(jīng)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(jìn)一步填補市場空白，提升公司在國內(nèi)和國際市場的競爭力，擴大潛油電泵系統(tǒng)的市場份額。

參考文獻(xiàn)：

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