潛油泵電纜技術(shù)結(jié)構(gòu)特征分析

李冬梅

（鄭州電纜技工學(xué)校電纜專業(yè)課教師）

摘 要：介紹潛油泵電纜的使用要求，按照國準(zhǔn)的規(guī)定對(duì)潛油泵電纜的命名、結(jié)構(gòu)、使用進(jìn)行描述，進(jìn)一步分析此類電纜的技術(shù)特征，為企業(yè)的生產(chǎn)制造質(zhì)量控制及產(chǎn)品開發(fā)提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：潛油泵；電纜；技術(shù)特征；結(jié)構(gòu)

潛油電泵電纜（潛油泵電纜）為固定敷設(shè)在陸地或海上平臺(tái)油井的潛油電泵機(jī)組用動(dòng)力電纜。即將地面或海上平臺(tái)電源傳輸給井下潛油電機(jī)，為電機(jī)提供動(dòng)力。潛油泵電纜包括潛油泵引接電纜和潛油泵電力電纜。隨著我國海上石油開發(fā)工作的推進(jìn)，潛油泵電纜具有比較廣闊的市場(chǎng)前景。

潛油電泵機(jī)組安裝示意圖1：

我國國內(nèi)此類產(chǎn)品制造現(xiàn)執(zhí)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16750–2008《潛油電泵機(jī)組》。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)潛油泵電纜的規(guī)定如下：

1 電纜型號(hào)表示方法

2 溫度等級(jí)

導(dǎo)體最高工作溫度分別為90℃（90），120℃（120），150℃（150），180℃（180），204℃（204）。

3 電纜芯數(shù)

潛油泵電纜無論圓形或扁形，絕大多數(shù)為三芯電纜。

4 額定電壓

GB/T 16750–2008《潛油電泵機(jī)組》中額定電壓為3kV和6kV兩種，國外標(biāo)準(zhǔn)則是3kV、4kV和5kV三種。

5 形狀特征代號(hào)

（1） 圓形，用Y表示；

（2） 扁形，省略。

6 絕緣材料代號(hào)

（1） 聚丙烯（包括改性聚丙烯），用P表示；

（2） 乙丙橡膠，用E表示；

（3） 交聯(lián)聚乙烯，用YJ表示；

（4） 聚酰亞胺-F46復(fù)合薄膜/乙丙橡膠組合絕緣，用YE表示；

（5） 聚酰亞胺-F46復(fù)合薄膜/聚全氟乙丙烯絕緣，用YF表示。

7 護(hù)套（包括內(nèi)護(hù)套）材料代號(hào)

（1） 鉛（鉛合金），用Q表示；

（2） 乙丙橡膠，用E表示；

（3） 氯磺化聚乙烯，用H表示；

（4） 丁腈聚氯乙烯復(fù)合物，用F表示；

（5） 丁腈橡膠，用N表示。

6 鎧裝護(hù)層代號(hào)

（1） 蒙乃爾鋼帶鎧裝，用M表示；

（2） 鍍鋅鋼帶鎧裝，省略；

（3） 不銹鋼帶鎧裝，用X表示。

7 示例

（1）額定電壓3kV，聚丙烯絕緣，丁腈橡膠內(nèi)護(hù)套，蒙乃爾鋼帶鎧裝

3×20mm2，導(dǎo)體最高工作溫度90℃扁形潛油泵電纜。表示為：QYPNM3-3×20/90

（2）額定電壓6kV，乙丙橡膠絕緣，乙丙橡膠護(hù)套，鍍鋅鋼帶鎧裝 3×33mm2，導(dǎo)體最高工作溫度120℃圓形潛油泵電纜。表示為：QYEEY6-3×33/120

（3）額定電壓6kV，聚酰亞胺-F46復(fù)合薄膜/乙丙橡膠組合絕緣，鉛內(nèi)護(hù)套，蒙乃爾鋼帶鎧裝 3×16mm2，導(dǎo)體最高工作溫度150℃扁形引接電纜。表示為：QYJYEQM6-3×20/150

8 QYEQ3-3×20/180電纜結(jié)構(gòu)示意圖2

圖中：

（1）電纜銅導(dǎo)體；

（2）乙丙橡皮絕緣層；

（3）鉛護(hù)套層；

（4）電纜編織墊層；

（5）鍍鋅鋼帶連鎖鎧裝層。

三.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)分析

1 導(dǎo)體

（1）潛油泵電纜導(dǎo)體多采用銅導(dǎo)體或鍍錫銅導(dǎo)體，且導(dǎo)體標(biāo)稱截面20mm2及以下者均為單根導(dǎo)體。導(dǎo)體的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化尺寸主要是美國線規(guī)（AWG），潛油泵電纜常用導(dǎo)體美國線規(guī)與公制標(biāo)稱截面（mm2）

（2）與銅導(dǎo)體相比，鋁的成本低廉，重量也輕，因此對(duì)于同樣載流量的電纜而言其制造成本會(huì)少得多。

但鋁一般不作為潛油泵用電纜導(dǎo)體的理想材料，因?yàn)槠潆妼?dǎo)率僅為同截面銅導(dǎo)體的61%，若采用鋁導(dǎo)體傳輸銅導(dǎo)線相等的電流，必須增大鋁導(dǎo)體截面，電纜尺寸變大，采油井筒套管的環(huán)境空間勢(shì)必變小。

鋁導(dǎo)體比銅導(dǎo)體更難進(jìn)行銅鋁連接和端頭連接。連接鋁導(dǎo)體端子時(shí)，必須采用專用壓緊式接頭。

（3）銅導(dǎo)體的主要缺點(diǎn)是易被硫化氫（H2S）侵蝕。電纜在高溫、多硫化氫井中使用時(shí)，絕緣線芯外還應(yīng)擠包連續(xù)鉛包護(hù)層，已達(dá)到密封效果。

2 絕緣

（1）耐溫等級(jí)為90℃的潛油泵電纜絕緣材料多采用聚丙烯（改性聚丙烯）的熱塑材料。聚丙稀是價(jià)格較為低廉的絕緣材料，適用于低溫油井。適用溫度范圍為-10℃（環(huán)境）至96℃（導(dǎo)體）。

（2）耐溫等級(jí)為120℃及以上的潛油泵電纜絕緣材料多采用乙丙橡膠絕緣或聚酰亞胺-F46復(fù)合薄膜/乙丙橡膠組合絕緣材料。

三元乙丙橡膠在低環(huán)境溫度（-40℃ ）的情況下仍具有較好的撓性。適合在硫化氫（H2S）井況中應(yīng)用、還可以防止多種油井處理液對(duì)絕緣的侵蝕。

聚酰亞胺-F46復(fù)合薄膜/乙丙橡膠組合絕緣，配以電纜束緊的合理結(jié)構(gòu)，如：絕緣線芯外擠包連續(xù)鉛包護(hù)層等，電纜在導(dǎo)體最高工作溫度204℃下仍能有效運(yùn)行。國外產(chǎn)品已運(yùn)行在導(dǎo)體最高工作溫度232℃（450℉）下。

三元乙丙橡膠材料在油中的膨脹，雖然通過合理調(diào)整配方可以減弱，但它仍高度依賴外部束緊層來保護(hù)其完好性。

3 鉛護(hù)套

鉛護(hù)套是一種連續(xù)的、無接縫的包敷在導(dǎo)體絕緣層外表的金屬護(hù)套。這種結(jié)構(gòu)為絕緣層提供了一種極好的氣液屏障。在含硫化氫的井中，鉛也是保護(hù)銅的有效屏障。

4 襯墊層

在有鉛包電纜結(jié)構(gòu)的制造過程中，金屬鎧裝前需要有襯墊層材料保護(hù)鉛層表面免受機(jī)械損傷。該襯層也為電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供了附加強(qiáng)度和保護(hù)。

典型的襯墊層是纖維（滌綸）絲編織層或繞包阻燃纖維帶層。

5 內(nèi)護(hù)套

電纜鎧裝前個(gè)別型號(hào)電纜（QYPN型）的絕緣線芯和圓形電纜成纜后均需擠包內(nèi)護(hù)套，其目的保護(hù)絕緣層免受機(jī)械損傷。

目前最常用的護(hù)套材料有丁腈混合膠和三元乙丙混合膠。

6 鎧裝

鎧裝是用于電纜安裝、敷設(shè)和運(yùn)輸期間提供機(jī)械保護(hù)的電纜外層金屬結(jié)構(gòu)。它對(duì)裸露在井液中的橡膠彈性材料的膨脹有限制作用，還起著一定的縱向支撐作用。

扁形電纜3相芯并合后Z型鋼帶聯(lián)鎖鎧裝，圓形電纜內(nèi)護(hù)套外S型鋼帶聯(lián)鎖式鎧裝。

鎧裝材料一般采用鍍鋅鋼帶，對(duì)于一些特殊井礦條件采用不銹鋼帶或蒙乃爾鋼帶。

四.電性試驗(yàn)項(xiàng)目

電纜在出廠前要經(jīng)過以下電性能檢測(cè)：

1 20℃導(dǎo)體直流電阻值應(yīng)符合規(guī)定；

50Hz交流耐壓試驗(yàn)5min不擊穿。試驗(yàn)電壓

3 絕緣電阻測(cè)量值熱塑性塑料絕緣（如PP）應(yīng)大于2000MΩ· km；熱固性橡膠絕緣（如EPR）應(yīng)大于800MΩ· km；

4 電纜的三相導(dǎo)體直流電阻不平衡度應(yīng)小于2%；

5 電纜直流耐壓測(cè)試的試驗(yàn)電壓。試驗(yàn)電壓維持5min不擊穿，且試驗(yàn)電壓下所測(cè)得的泄露電流值經(jīng)過校正后不得大于標(biāo)準(zhǔn)值。該標(biāo)準(zhǔn)值是在15.6℃時(shí)根據(jù)相應(yīng)的試驗(yàn)電壓與最低絕緣電阻之比計(jì)算得出。

通過上述產(chǎn)品技術(shù)特征地分析，相信能幫助企業(yè)更好地理解產(chǎn)品特點(diǎn)，在生產(chǎn)制造過程中有效地控制產(chǎn)品質(zhì)量。