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GB／T 17389-2013 潜油电泵电缆系统的应用.pdfGB/T173892013
环境温度ambienttemperature 电缆周围任何一点的温度。 注：在井下环境中，环境温度取决于许多变量，包括油截温度、井下沉没设备产生的温升、井温的分布以及井液、泡 沫和油气的导热性。 3.2.2 底温度bottomholetemperature 射孔井段中部的静态温度。 3.2.3 导体温度conductortemperature 载流导体表面的温度。该温度是电流在导体中流动产生热量、通过材料的热量散失以及环境温度 的函数。 注：由于扁电缆的非对称结构，会因其他功率损耗而产生额外的热量。 3.2.4 运行温度 operatingtemperature 在稳定状态运行期间导体的温度 3.2.5 额定温度 ratedtemperature 电缆能够持续工作并且不产生明显的材料老化的最高导体温度。额定温度值见附录B。 3.3品牌1） 在本条中，下面仅提供作为举例，并没有形成API标准产品的认可。 3.3.1 蒙乃尔Mone 蒙乃尔是特种金属公司生产的一种不锈钢金属合金品牌。主要由镍（67%以上）、铜和一些铁及其 他微量元素组成。 3.3.2 泰氟伦Teflon? 泰氟伦是由美国杜邦公司注册生产的一种品牌，通常也指杜邦公司的含氟聚合物体系。
.. 蒙乃尔Monel 蒙乃尔是特种金属公司生产的一种不锈钢金属合金品牌。主要由镍（67%以上）、铜和一些铁及 他微量元素组成。 3.3.2 泰氟伦Teflon? 泰氟伦是由美国杜邦公司注册生产的一种品牌，通常也指杜邦公司的含氟聚合物体系。
本章包括关于电缆结构的一些图例
GB/T 28591-2012 风力等级本章包括关于电缆结构的一些图例
代表对该产品的认可。 相同的效果，则可使用这些等效产品。
润等体可用子将交流电由地 对于潜油电泵方面的应用，电缆行业导体的标准尺寸的公制和美国线规见表1和表2
表1电导体尺寸公制标准
表2电缆导体尺寸英制标准
电缆的线规尺寸和构造类型要根据传导性、成本和油井环隙来选择。油管和套管之间的环隙限制 了电缆最大允许直径。除非油井环隙需要扁电缆或作为引接电缆，通常情况下，选择圆形电缆。电机所 需电流和可允许的电压降确定了电缆导体的最小尺寸。电缆产品的选择要考虑不同电缆规格的经济对 比、井下的环境、电缆中电压损失形成的运行成本和原始成本。电力费用分析见附录A。 对于给定的导体尺寸，随着电流的增大，电力损耗和电缆运行温度将会增加。对于给定的电流，增 大导体的尺寸，将会降低电力损耗和运行温度。 制造的潜油电泵电缆既有多股绞合式的，也有单股的。单股导体的直径最小。对于同一线规尺寸 的导体，绞股可增加导体的直径和挠性，且更能承受外力的破坏。在尺寸较大的线芯采用绞股式电缆较 为普遍，电机引接电缆通常采用单股导体 本标准涉及的是较常见的潜油电泵电缆的构造，其他专用的潜油电泵电缆可以在特殊或极其恶劣 条件下使用。当遇到特殊使用要求时，可查阅专业的潜油电泵电缆应用工程手册。些特制的设计更 适合于所遇到的特殊的服务条件。 单股导体可减小井下气体的运移，并使硫化氢引起的老化降至最小。填充气封化合物的“同轴型”、 “压紧型”和“压实型”绞线电缆（见图1），是解决这些问题很好的办法。 美国线规直径是根据同心绞线规定的。压紧多股导体的直径是同心多股绞合导体直径的97%，压 实多股绞合导体的直径是同心多股导体直径的92%。 在所有导体中，单股导体是设计直径最小的导体，它整体地降低了电缆的尺寸。如果不考虑设计， 各种类型的电缆应满足同一圆密耳面积，见表1和表2。 考虑到最初的成本、搬运成本（包括存货控制）、运行损耗和基于现场试验所期望的运行寿命，设计 的最好的电缆是在油井中工作时，有最小的寿命损摄耗
铜导体的主要缺点是易受硫化氢的腐蚀。在高温环境下，通过采用连续的铅护套完全地包住绝缘 层表面来解决这个问题。 准备连接端接或使用接头时需去除绝缘部分，由于铜导体已经被硬化加工，因此需要待别小心，防 止在铜导体表面出现划痕
潜油电缆制造常用的材料有类似聚内烯的热塑材料和类似三元乙内橡胶的热固材料。 一些电缆采用主绝缘和辅助绝缘组成的复合绝缘系统。绝缘膜或挤制的薄层材料常用于作为辅助 绝缘，这些材料厚度小，但有较高的介电强度（V/mm）。就整个系统而言，这些绝缘材料提供了协同效 应来改善电气性能
提高运行温度将会缩短电缆的寿命。通常情况下，随着温度的升高，电缆的寿命呈指数下降。通常 以绝缘材料的脆化（老化硬度)来描述电缆的使用寿命。局部受热区域在靠近泵和电机处。 用聚乙烯或聚丙烯热塑材料绝缘的电缆，其额定温度要低于用热固材料绝缘的电缆。绝缘层温度 额定值见附录B。 绝缘材料其他形式的退化是因周期性压力下与井下化学剂接触的缘故。绝缘材料的选择受油井环 境、含气类型和聚集条件等方面的影响。 电缆制造商应考虑电缆运行和工作温度限制。如果电缆在低于一17.8℃的温度下放置，制造商应 该考虑进行特殊处理程序，电缆下入油井以前需要预热。
热塑材料是一种在加热至高温时，可以制成一定的形状，降温后其形状保持不变的塑性材料。当 曾温超过其变形温度时，如果施加外力，这种材料会重新成型。变形温度随着外力的增加而降低。 的热塑材料有聚乙烯和聚丙烯
聚丙烯是一种价格低廉的绝缘材料 温环境的油并中使用，它可在一35（环境温度 C（导体温度）的温度范围内使用
温度适用范围是指无化学腐蚀或不受任何机械力的理想工况下的范围。用聚内烯绝缘的电缆不应 在环境温度低于一35℃情况下操作。在低温状态下弯曲电缆会使绝缘材料龟裂 影响聚丙烯性能的不利井况有以下几种： 井液中二氧化碳含量超过10%会引起过早的龟裂；原油中的轻馏分和芳香烃会导致软化；在接近 上限温度运行时，施加在电缆上的外力（电缆卡子、张力）会导致过早地变形。 聚丙烯直接与铜金属接触容易加速老化。加人一种专用抗老化材料可以降低这种影响。可一旦这 些抗老化剂消耗后，残余的游离铜离子仍会侵蚀聚丙烯。因此大多数制造商采用锡或铅合金涂层将铜
与聚丙烯隔离开来。 电缆在被弯曲后，聚丙烯允许气体在导体和绝缘层间运移。如果气体运移可能会对使用造足 影响的情况下，导体与绝层间应采用气封材料加以阻止，
与聚丙烯隔离开来。 电缆在被弯曲后，聚丙烯允许气体在导体和绝缘层间运移。如果气体运移可能会对使用造成一定 影响的情况下，导体与绝缘层间应采用气封材料加以阻止，
热固材料是一种经过化学反应改变性能、硫化后形成永久性形状的材料。典型的热固材料包括乙
对于潜油电泵电缆而言，三元乙丙橡胶是最常用的热固材料。 三元乙丙橡胶在环境温度很低（一50℃）的情况下仍具有较好的挠性，是一种适合在二氧化碳井况 中应用、还可以防止多种油井处理液影响的理想材料。 三元乙丙橡胶材料一般用于高温油井中。如果电缆结构束紧合理，有些三元乙丙橡胶的复合配方 在导体温度204℃下仍有效。
三元乙丙橡胶在油中会膨胀，虽然这种特性通过合理的配方可以减弱，但它仍高度依赖外部束紧层 来保护其完好性
绝缘薄膜通常应用于要求介电强度（V/mm）高，又能把绝缘层的厚度控制在最小的情况。这种材 料适用于高温（232℃）情况下使用。电机头引接电缆时使用的泰氟伦带和电机绕组绝缘时使用的聚酰 亚胺薄膜是绝缘薄膜最常见的应用
聚酰亚胺薄膜受潮会产生化学侵蚀，严重降低其绝缘特性和机械强度。价格昂贵是其最主要的 问题。
5.3限制 辅助绝缘不能作为单一的系统，它应同主要的热塑绝缘材料或热固绝缘材料结合使用，才能增强 和机械性能。 热塑材料绝缘层价格昂贵。当检修或终端连接电缆时.应使用专门的联接技术
辅助绝缘不能作为单一的系统，它应同主要的热塑绝缘材料或热固绝缘材料结合使用，才能增强电 气和机械性能。 热塑材料绝缘层价格昂贵。当检修或终端连接电
护套是保护层，用机械屏障把绝缘层与井下环境隔离开来。 护套材料保护绝缘层免受操作时产生的机械碰撞可能会造成的影响。有些护套材料还可充当辅助 绝缘。
护套的使用性能取决于环境温度和并况。护套材料的温度等级可以限制电缆的额定温度。护套层 温度额定值见附录B。 通过调整硫化的形式和抗氧化剂的种类可以提高复合材料的上限温度。加添增韧剂可以扩大下限 温度。增加添加剂对复合材料的其他物理特性如延展性、硬度或拉伸强度等有轻微影响。 目前，有两种护套材料在潜油电泵电缆市场上占优势，它们是由腈橡胶或三元乙丙橡胶制成的。三 元乙丙橡胶的耐高温能力比腈橡胶高，但腈橡胶在韧性和耐油性方面要比三元乙丙橡胶强。 复合三元乙丙橡胶护套材料可以改善其抗油浸膨胀性能。此外，在地面温度较低条件下操作和安 装，三元乙丙橡胶固有的性能要比橡胶好。
腈橡胶的上限温度是140℃，而三元乙丙橡胶的上限温度为204℃，这些限制会影响电缆的额定 度。 在高温环境下运行会缩短电缆的有效寿命。通常情况下，电缆的寿命会随着温度的升高呈指数下 降。通常用护套的脆裂（老化变硬)来描述其有效寿命。局部受热区域靠近泵和电机。 护套的选择受油井环境、气体类型和气体浓度等方面的影响。一些高浓度的酸类能够使聚合物或 猜橡胶护套变得易脆裂。护套其他形式的降解是因为压力变化和与井下的化学剂接触的缘故。电缆在 与化学剂接触之前，化学剂供应商和电缆制造商应该考虑一些可能的不利影响。 铠装和/或束紧层对护套层的保护起着关键的作用。尤其是无铠装的情况下，三元乙丙橡胶往往会 出现膨胀。比如当电缆无铠装保护情况下从井下起出或压力变化时，护套内因吸收有油和气而膨胀呈 球形而破裂
保护层是专为增强电缆系统的机械性能而敷设的
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铺织层和绕包层数设在绝缘层的外面 供附加强度和保护
编织层是在绝缘导体外用合成材料编织而成的编织加强层。编织层在覆盖率或空隙度方面有所 不同。 最常见的编织层材料是聚酰胺。更特殊的材料如聚偏氟乙烯或聚苯硫醚可以用于工作在高腐蚀和 高温条件下的电缆
清织层的主要作用是泄压期间对修人 中当开波包 快速地抽空或电缆从井内起出时可能会出现泄压现象 瑞织层还可以保持结构的完整性，使耐油带紧束在绝缘层外的位置不动 圆电缆中采用编织层在电缆连接或修理时，有助于护套层和绝缘层的剩离
某种条件下，编织层可以提供井液运移的通道。在起出电缆后立刻进行连接，溢出的井液和油气会 影响联接效果。 如果编织层不是完全的覆盖，在泄压期间可能会损坏其内敷材料。 当聚酰胺裸露在100℃以上的潮湿环境中，容易产生老化。
阻挡带主要的作用是保护其内敷材料。用聚丙烯绝缘材料，低分子量油的馏分物（轻质烃）和气体 会进入绝缘层，使其软化；用三元乙丙橡胶绝缘材料，因它容易吸油，会使之产生膨胀和龟裂。采用阻挡 带可以阻止井液侵入其内敷材料，延长了电缆的使用寿命。 阻挡带在滞留有油井气体时，泄压期间还可以为绝缘层提供附加箍紧强度。
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微增加电缆的成本，阻挡带通常与外敷编织层配
阻挡层挤制在绝缘层外可增力 抗泄压性和电气强度。当阻挡层挤制在绝 比任何间随或缝随。见6.5.2.
挤制阻挡层成本非常高，因此改善后的性能应该与额外增加的覆盖层的成本同时考虑。 当修理或进行电缆终端时，应采用特殊的联接技术，
铅护套是一种连续的、无接缝的包敷在绝缘层外表的护套。 铅的成分在各供应商之间各有差异。一般采用含有铜、镉和锡的铅合金，以使金属护套的耐化学性 和机械特性增至最强。纯铅绝对不能使用， 铅护套是通过一种挤制工艺包敷在电缆上。铅护套的几何形状可以是圆形的、方形的或八边形的。
这种无接缝和连续的铅护套为绝缘层提供了一种极好的气液屏障。在含HS的油井中，铅也是 铜的有效屏障
铅是一种软金属，容易受损。铅护套会因弯曲造成冷作硬化而产生裂纹。 铅护套电缆重量大，操作困难，使用这种类型的电缆时需要采用专门的联接技术。铅护套电缆的成 本高于常用的三元乙丙橡胶电缆，因此在改善性能上和成本合理性上要有预测。 铅护套电缆由井内取出3～5次后，可能会因操作和弯曲受损。滑轮的尺寸和操作方式会影响其重 复利用性。因此采用不同几何外形、支撑抗压结构和/或特殊的铅合金等多种设计来延长电缆的循环应 用寿命。 安装扁电缆时应使用平槽滑轮，安装圆电缆时应使用包角滑轮。滑轮直径的最小尺寸应 为121.9cm。 每相导体上的电压会在铅护套内引起环流。对于长电缆而言，这种电流可能会诱发铅的腐蚀，应在 每股导体的铅护套间采用衬垫层进行电气束紧连接以大幅度地减少环流。应合理地应用束紧连接防止 铅的损坏。束紧连接可以是金属、半导体带材或半导体线材。
GB/T173892013
GB/T 17389—2013
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在铅包电缆的制造过程中，进行铠装时需要衬村垫材料保护铅护套表面免受机械损伤。 典型的衬垫材料是聚酰胺编织层。另一种材料是三元乙丙橡胶浸渍带
衬垫在电缆起下作业期间起着一些保护铅护层的作用。有些衬垫材料可以填充铅挤制层上出现的 小孔，如果油气渗人铅护层内，它还可以提供附加的箍紧强度。电气束紧连接包含在衬垫材料内来阻 止环流。
三元乙内橡胶裸露在油中会胀。聚酰胺在温度超过100℃潮湿环境中会衰变和损失强度。不过 只要铠装是完好无损的，这些限制对电缆的应用无重大影响。 如果衬垫材料退化，电缆的运行寿命可能会缩短。缺少这些材料会使铠装与铅护套直接接触
铠装是用于电缆安装和搬运期间提供机保护的最外层结构。圆电缆铠装对裸露在井液中的下数 弹性材料的膨胀有限制作用。 铠装还起着一定的纵向支撑作用，支撑卡子之间电缆的重量。 铠装结构可为扁平式或联锁式钢带。有些设计是采用两层的铠装，一种特殊设计是采用螺旋状绕 在导线上。 铠装的材料通常是采用镀锌钢带，对于一些特殊工况，采用不锈钢带或不锈钢金属合金带
铠装是在护套材料不能为电缆提供充分机械保护的情况下应用的。 在电缆总厚度受限制的条件下，可以采用扁平式铠装。 采用联锁式铠装可将铠装松脱的可能性减至最小，且不大可能妨碍起下作业。 螺旋缠绕铠装用于那些电缆纵向拉力主要依靠铠装承受的应用条件下，比如卡子之间的距离很长 时。这种铠装可用在潜油电缆处于井眼较大的情况下。 当电缆下入井下时，铠装提供足够的强度来保持电缆的完好性。卡子为将电缆固定在油管上提供 支撑力。 一般工业作法是在每根油管的中间安装一个卡子，在靠近接箍上方处再装第二个卡子。这些卡子 支撑着电缆的重量。
铠装是在护套材料不能为电缆提供充分机械保护的情况下应用的。 在电缆总厚度受限制的条件下，可以采用扁平式铠装。 采用联锁式铠装可将铠装松脱的可能性减至最小，且不大可能妨碍起下作业。 螺旋缠绕铠装用于那些电缆纵向拉力主要依靠铠装承受的应用条件下，比如卡子之间的距离很长 时。这种铠装可用在潜油电缆处于井眼较大的情况下。 当电缆下入井下时，铠装提供足够的强度来保持电缆的完好性。卡子为将电缆固定在油管上提供 支撑力。 一般工业作法是在每根油管的中间安装一个卡子，在靠近接箍上方处再装第二个卡子。这些卡子 支撑着电缆的重量
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螺旋缠绕的扁平铠装有一条边缘外露，在安装电缆时，注意应使其外露一侧方向朝上，借以减少 期间铠装受阻的可能，
镀锌铠装钢带是一种外表镀锌的低碳（软）钢带。镀锌钢铠装钢带有0.381mm、0.508mm、 0.635mm和0.864mm这几种规格的厚度。根据ASTMA459，镀锌涂层可以镀多种重量的锌。一级 镀层是110g/m²，二级镀层210g/m²，三级镀层是300g/m²。由于三级镀层容易脱落且聚集腐蚀性分 子，因此不建议使用。
大多数油井环境允许采用镀锌钢带铠装电缆。也可以使用双层的铠装提供更大的保护来防止 腐蚀。
在有H2S、CO2、强酸、强碱性及浓盐水环境中，镀锌钢带易受腐蚀。 随着温度的升高，腐蚀变得更加剧烈。 通常YD/T 2568.1-2013 LTE数字蜂窝移动通信网 X2接口技术要求(第一阶段) 第1部分概述，在处于腐蚀环境中铠装加入额外的镀锌层会极大地延长铠装的使用寿命。增大铠装钢带的 厚度或使用更耐腐蚀性的材料更有助于提高铠装的使用寿命。 对于一些电缆悬挂系统，有必要采用高强度钢或不锈钢钢丝来提供所需的抗拉强度。 有色金属的磁性会增加电缆内电能损耗。这是由于导体中电磁感应、钢带内产生磁滞效应和涡旋 电流的缘故。扁电缆内如果相间电流不平衡，这种影响将更大
不锈钢带是指有限含量的铬同其他合金结合在一起的钢带。用于铠装的不锈钢带有0.381m 508mm和0.635mm三种规格的厚度 用于制造电缆铠装的不锈钢主要标号有316L和409
不锈钢铠装可在腐蚀性环境中使用。虽然不锈钢有一定的限制，但是比起更昂贵的替代品来达 优先选用。
不锈钢在有氯离子存在的环境应用会产生点蚀。300系列不锈钢在这种环境中如温度高于71℃ 左右会出现应力腐蚀开裂（氢脆化）。 无论409系列还是316L系列不锈钢，均不推荐在H2S环境中应用。CO，环境对400系列不锈钢 也有影响。400系列不锈钢适用于在井内CO2含量不大于10%、压力不高于21MPa的条件下使用。 但是，在含氧的环境中，400系列不锈钢不应再使用
GB/T17389—2013
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9.4不锈钢金属合金钢带
不锈钢金属合金是一种含镍超过60%、含铁低于4%、含锰2%Q/YJX 0003 S-2014 云南竞秀生物科技有限公司 辣木叶压片糖果，其余部分是0.381mm或 0.508mm厚度的铜组成的金属合金