高温对潜油电泵机组寿命的影响

高温对潜油电泵机组寿命的影响

刘鑫

大庆油田力神泵业有限公司黑龙江大庆163000

摘要：本文通过调查表统计的方式，研究高温对潜油电泵机组寿命的影响，找出存在的问题，提出相应的解决措施和办法。

关键词：高温；潜油电泵；影响；措施

1.前言

潜油电泵作为一种石油装备，因其排量范围大、杨程高、使用寿命长、便于管理、适用于斜井与水平井等特点，在油田得到广泛应用。

潜油电泵主要由三个部分组成：井下部分：潜油离心泵、分离器、保护器、潜油电机、潜油电缆；地面设备：变压器、控制柜、变频器；辅助设备：扶正器、测温测压装置、单流阀、泄油阀、接线盒。

潜油电泵系统一直都是公司和各大石油设备生产商争夺国内国际市场的一大利器。在印尼等油田，由于油井井温较高，超过180℃，机组在此温度下运行，加上电机的自身温升（约30℃），潜油电机内部的温度最高可达220℃，目前现有的电机、保护器、电缆的耐温等级已经不能满足此温度的使用要求，使电泵机组的使用受到了限制。工欲善其事，必先利其器，只有尽快的解决这一问题，才能适应市场的变化和客户的需求，扩大潜油电泵系统的市场份额。

2.主要故障分析

图1主要损坏机组类型分布图

2.1保护器失效

井下高温高压也会使胶囊老化，变硬、变形提前失效，使保护器无法呼吸，造成保护器的失效。氢化丁晴是目前高温井中普遍使用的胶囊材料，虽然相较于一般丁腈胶囊氧化稳定性高，但在超过200℃的温度中只能连续使用100小时左右。如下图。保护器的失效最后都会导致电视进入丼液而被烧毁。

图2氢化丁腈橡胶老化温度与使用寿命的关系

2.2电机烧

除了保护器的因素以外，密封性和电磁线的绝缘性能也是重要的因素。电机在井下长时间运行，受到高温的影响，电磁线绝缘性能下降，导致电机被击穿烧毁。密封性主要是“O”环的密封程度，高温高压会加速“O”环的老化、变形，使密封位置泄露丼液，导致电机的烧毁。

2.3电缆击穿

电缆的绝缘性能和耐油性能受到井温影响，温度越高，绝缘性能和耐油性能就越差。高温缩短了电缆绝缘材料的寿命，导致电缆被击穿而烧毁。高温环境会有高压形成，在这种情况下，机组受到的来自丼液和气体的腐蚀情况会更加严重也会加重电机、电缆的老化情况。

3.改进的措施

3.1选用耐高温材质部件

机组在高温高压状态下运行，尽量使用在高温材质的部件，提供机组的耐高温等级。美国斯伦贝谢公司制造了一种先进的、可用于复杂井下环境的电机保护器，它可以不同的模式在产砂和固相，腐蚀性井液和高温油井中保护电机。用金属膜盒取代合成橡胶囊，使用温度范围超过胶囊型保护器。在产气井中，膜盒还可以防止进入胶囊的天然气和硫化氢排入电机油。该装置可适用于高温、高含硫化氢及高含气井等复杂的井下环境。

3.2加强防护措施

可在机组表面喷涂防腐耐温材料比如使用太弗隆不黏涂层，也可喷涂在叶导轮上，以防止金属结垢。在接头，壳体等部位使用PR1，PR2，PR4，PR1等不锈钢材质。电缆绝缘可使用聚酰亚胺-F46薄膜/F46复合绝缘或是双层F46（F46+F46）为绝缘材料。通过防护措施延长泵的使用寿命。

3.3合理选泵、优化配置

掌握完备的油井情况，进行气体计算，预测油井的产能，确定油井的总动压头等数据选取合适的泵、电机、保护器、分离器、电缆、变压器、控制屏以及电泵机组的附件。通过合理选泵、优化配置选取最佳的配搭方案，避免“小马拉大车”动力不足或者“大马拉小车”的浪费情况。

3.4进一步研究和推广220℃高温机组

220℃高温机组是进年来公司的研发重点，经过三年的研制，首套样机于2013年1月在印尼油田成功投产，运行318天后起井，经过拆检判定高温机组本身并未损坏，验证了各项关键技术对高温环境的适应性。

4.结束语

目前广泛使用的潜油电泵高温机组已经不能够满足市场的变化和客户的要求。220℃高温机组的推广和使用能够进一步填补市场空白，提升公司在国内和国际市场的竞争力，扩大潜油电泵系统的市场份额。

参考文献：

[1]张辉.高温油井中潜油电泵机组的故障原因分析[J].装备制造技术，2009，11：69-70.

[2]杨颖.高温潜油电泵机组改进技术[J].中国科技财富，2010，14：256.