Y管柱潜油电泵机组引接电缆保护器改进

文章编号：1001-3482(2017)04-0069-06

石油矿场机械

OIL FIELD EQUIPMENT2017,46(4)：69-74

Y管柱潜油电泵机组引接电缆保护器改进

杜丹阳，马绪鹏，王凤桐，李令喜，甄东芳

(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津300452)

摘要：现有Y管柱引接电缆保护器在油田作业时存在引接电缆无法安装的问题，且一种型号的引 接电缆保护器只能对应固定的机组缩颈尺寸及引接电缆，导致其种类繁多，作业准备时间较长。通

过对潜油电泵机组各部分连接角度组合的分析，优化结构，将原有电缆槽的宽度增加至53 mm，使 得引接电缆有15°的旋转空间，确保引接电缆的正确安装；将原有引接电缆保护器的铰接结构改为 销轴-圆孤滑道结构，使3种型号的引接电缆保护器涵盖机组缩颈为56〜90 mm;通过在电缆槽增 加可调节装置，使新型引接电缆保护器实现了对AWG4#、AWG5#、AWG6#引接电缆的通用性。 新型引接电缆保护器已在海上油田成功应用300多井次，取得良好效果。

关键词：潜油电泵机组；引接电缆保护器；可调式；Y型管柱中图分类号：TE933. 3 文献标识码：B doi：10. 3969/j. issn. 1001-3482. 2017. 04. 017

MLE Protector Improvement of Electric Submersible Pump for Y String

DU Danyang,MA Xupeng,WANG Fengtong,LI Lingxi’ZHEN Dongfang

{KnerTech-drilling & Production Co. ^CNOOC, Tianjin 300452 , C/^ina)

Abstract：The existing MLE protectors for Y string have a problem that MLE sometimes can't be installed in oilfield operations, and each type of MLE protectors can be used for corresponding ESP neck and MLE,which will lead to a great variety and a long time preparing for operation. To make sure that the MLE can be installed rightly through analyzing connection angles of each part of ESP units and optimize its structure, the width of original cable tray will be increased to 53 mm,which makes MLE with 15° rotating space. Original hinged structure of MLE protector will be changed to pin roll- arc slide structure, and three types of MLE protectors can be suitable for 56〜90 mm of unit neck. The generality of new MLE protectors for AWG4#，AWG5#，AWG6# can be realized through increasing the adjustable device in the cable tray. The new MLE protec­tors have been successfully applied for more than 300 wells in offshore oilfield with good performance.

Keywords:ESP;MLE protector;adjustable;Y string我国海上油田85 %的机采井采用潜油电栗[1]， 其电力传输主要是通过平台电网、地面电气控制设 备，经潜油动力电缆及潜油电机引接电缆传输至潜 油电机完成的[2]。由于潜油引接电缆在井下几百米 甚至3000〜4000 m处工作，因此需要使用电缆保 护器将其固定在油管或电栗机组上，避免起下井过

收稿日期=2017-01-19

作者简介：杜丹阳（1981-),男，吉林长春人，硕士，主要从事潜油电泵技术研究工作，E-mail:geonitz@163. com。

程中与套管壁发生剐蹭，造成引接电缆损伤。随着

油田Y管柱生产井增多，引接电缆保护器在满足最 大投影尺寸小于生产套管有限作业空间及结构强度 两方面需求下，又要实现对引接电缆有效紧固的作 业需求。现有Y管柱引接电缆保护器由于设计中 存在缺陷，油田作业过程中多次出现引接电缆无法

•

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•

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进人保护器电缆槽，导致下井过程中引接电缆挤伤、 小扁头开裂等现象，进而导致引接电缆电气绝缘性 能降低甚至电泵机组故障，给油田生产带来巨大损 失[3_4];同时，现有的引接电缆保护器一种型号只能 对应一种机组缩颈尺寸及引接电缆尺寸，导致现有 保护器型号多达30多种，增加了出海作业准备时间 及库存压力。

由于电泵机组各部分法兰连接螺栓数量不一致 (如表1)，连接完成后，电机头部引接电缆安装位置

将会与电机及旁通油管中心连线形成一个角度A， 而引接电缆保护器中引接电缆槽的中心线与电机及 旁通油管中心连线为固定角度B，当ZA与差 距超过3°时，引接电缆将无法进人保护器电缆槽中 (只针对电机-保护器），如图2所示。

1现有Y管柱安装引接电缆保护器问题及 分析

1.1引接电缆保护器电缆槽与引接电缆无法有效

配合

Y型管柱电泵机组连接过程中，先将泵出口接 头与上端油管短节螺纹连接，然后将电机、保护器、 分离器、离心泵依次法兰连接，最后将泵出口接头与 离心泵通过法兰连接，如图1所示。

针对这种情况，通常会依次旋转泵以下机组、保 护器以下机组一定角度，最终使得电机旋转一定角 度，使得引接电缆与保护器电缆槽配合。以目前常 用的国产114系列和138系列电泵机组为例，通过 调节机组各部分连接法兰位置，机组径向可调节最 小角度分别为15°和25. 7°，而影响角A与角B差值 的最大角度为其一半，即约为7. 5°和13°。机组各 部分通过调整法兰连接位置而改变的径向角度分析 如表1。

以机组配置规格I为例，当ZA —

的差值为

17°时，首先顺时针(从井口往下看）旋转保护器及电 机60°(即顺延保护器上接头一个螺栓孔），然后逆 时针(从井口往下看）旋转泵及泵以下机组45° (即 顺延泵出口接头一个螺栓孔），此时ZA-ZB = 2°， 引接电缆可以与保护器的电缆槽配合。当ZA—

的差值为21°时，按照此种方式调节后，ZA — 的差值为6°，引接电缆仍无法与保护器的电缆 槽配合。如果借助外力，强行将引接电缆安人引接 电缆保护器电缆槽中，将会导致引接电缆与电极头 连接位置密封失效或是引接电缆头开裂，导致机组 绝缘失效，造成机组故障[5_7]。

表1 114及138系列电泵机组各部分法兰连接对应关系

配置规格及 螺栓数量 机组配置规格I~法兰螺栓数量

机组部件

电机保护器

分离器 98 6-8

泵 98 8-8

可旋转位置 泵上端、分离器下端

可旋转角度分析

可调角度/〇

15^0

最大夹角/〇

7^5

m

6

98 6-6

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杜丹阳，等：Y管柱潜油电泵机组引接电缆保护器改进

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表1(续）

配置规格及 螺栓数薰机组配置规格n法兰螺栓数量机组配置规格I法兰螺栓数量机组配置规格IV法兰螺栓数量

电机13814138111146

保护器13014-U13011-119B6-6

机组部件

分离器13014-149811-6；6-81306-14| 14-14

泵

可旋转位置泵上端

可旋转角度分析

可调角度八，

25. 7

晕大夹角（°)

12. 85

ISO

14-14388-813014-14

泵丨:端、分离器下端15.07.5

泵上端

25,712. 85

1.2机组缩颈尺寸问题寸如表3。由表I可以看出，3种型号引接电缆的宽 度与厚度均存在差值，如AWG\"引接电缆，宽度最 大差值为7. 12 mm，厚度最大差值为2. 4 mm。现 有的引接电缆保护器，一种型号只能适用一种外形 尺寸的引接电缆，增加了引接电缆保护器的种类。

表2

系列338587400：540

由于电泵机组系列、r家等原因，同一系列机组

缩颈外径尺寸存在差异，如表2所示0例如，540:系 列潜油泵，国内某厂家潜油泵缩颈尺寸为89, 7 mm，而国外某厂家潜油泵缩颈则为82.8 mms现 有引接电缆保护器，为将引接电缆紧固，针对每一种 缩颈尺寸均设计一种引接电缆保护器，导致现有引 接电缆保护器型号繁多，增加出海作业准备时间与 难度，同时增加库存压力。

1.3引接电缆外形尺寸问题

不同系列机组缩颈外径尺寸

机组缩颈外径/mm

57. 2〜64. 057. 2〜79. 257. 2 〜72. 982. 8〜90. 0

差值/脑16.-822,015. 77.2

海上油田常用引接电缆型号为AWG4#、 AWG5气AWG#

种型号的引接电缆的夕卜形尺

表3

型号

潜油电泵机组用引接电缆尺寸

宽度最大差値/m.m

厚度最大卷值/ mm

■'度/ mm X宽度/mm

AWG6#AWG5 零AWG4»

10. 6X26.88,11. 9X28. 841X28,12X28. 5 ,13X34

12. 7X29. 7,12X28. 5,13. 5X35

13. 2 X 32. 5,13 X 32 J 5 X 36,14 X 33 J 3. 2 X 33,15 X $7

7. 126. 50

2,41.5<2.0

2引接电缆保护器设计优化

底角进行圆弧过渡，可允许6. 35 mm (1/4英寸）、 9. 525 mm(3/8 英寸）及 11 mmXll mm 3 种外形 结构的管线通过《

Jt卡环I

2.1整体结构

Y管柱用引接电缆保护器主要由上卡环、下卡 环、圆柱销、紧固螺栓等构成。KT90型号引接电缆 保护器结构如图3。上、下卡环通过圆柱销铰接连 接，并由紧固螺栓紧固；二者形成的左侧环形空间与 机组缩颈配合，右侧环形空间与旁通管配合，2个环 形空间的中心距常用Y接头型号Y21S设计为 106.2 mm;i：卡环开有引接电缆槽，同时为避免此 处强度较低，上卡环外侧增加加强筋，提高其强度； 上、下卡环对应位置开有11 mmX II mm管线槽，

a整体结构

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b

加强筋

2.2 针对 AWG4#、AWG5#、AWG6# 3 种规格引

接电缆通用化优化改进

针对引接电缆的通用性，新设计的引接电缆保

护器需要解决2个问题：

1)

引接电缆保护器电缆槽要适用3种型号的

引接电缆，并确保引接电缆于电缆槽中有至少12. 5° 的活动空间，确保引接电缆能顺利进人电缆槽。

2) AWG4#、AWG5#、AWG6# 3 种型号的引 接电缆由于厚度存在较大差异，新设计的引接电缆 保护器要确保引接电缆的紧固，避免引接电缆出现 松动。

2.2.1电缆槽结构设计

引接电缆安装过程中，为确保作业方便，图2中 应大于20°(角度再减小时引接电缆进人机组和 油管间夹角内，不方便作业安装操作）；同时，为降低 电缆与套管壁接触的风险，应小于60°。为确保引接电缆能顺利进人引接电缆保护器的 电缆槽，引接电缆于电缆槽中应至少有12. 5°的活

动空间。AWG4#、AWG5#、AWG6# 3种规格的引 接电缆中，AWG\"引接电缆的外形尺寸最大（GB/ T 16750一2008中要求最大尺寸不大于15 mmX 37 mm)。新设计的引接电缆保护器的电缆槽应满足 AWG\"引接电缆于电缆槽中至少有12. 5°的活动

空间。

新设计的引接电缆保护器的电缆槽如图4所 示。将现有AWG\"引接电缆保护器电缆槽的宽度 由37 mm增加到53 mm，同时确保AWG4#引接电 缆于电缆槽中有15°的活动空间；且电缆槽底角进 行圆弧过渡，以适应引接电缆在槽内的旋转。

图4引接电缆保护器电缆槽优化示意

2.2.2紧固结构设计

新设计的引接电缆保护器电缆槽所安装引接电 缆的厚度最大为15 mm，即AWG\"引接电缆的最 大厚度，如图5所示。

图5

电缆槽结构示意

当AWG5#与AWG6#引接电缆安装时，引接 电缆将无法得到有效的紧固，针对此种问题，于电缆

槽位置添加紧固装置，如图6所示。当安装 AWG5#与AWG6#引接电缆时，通过旋进内六角螺 钉，使得与内六角螺钉配合的圆形压板前移，将

第46卷第4期杜丹阳，等：Y管柱潜油电泵机组引接电缆保护器改进

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AWG5#与AWG6 #引接电缆紧固，实现新型引接电 缆保护器对3种型号引接电缆的通用性。

2.3对不同型号机组缩颈尺寸通用性结构设计

与引接电缆保护器配合的电泵机组缩颈外径为 57. 2〜90 mm4针对该情况，设计3种型号的引接电缆保护器来实现机组缩颈尺寸的通用性，如表4

。

表4

三种型号引接电缆保护器使用机组缩颈范围

规格

适用机组缩颈范围/mm

KT61, §56 〜62KT72. 966 〜73ICT0O

83 〜90

新设计的引接电缆保护器将原来的铰接结构改 为销轴_圆弧滑道结构，上、下卡环通过销轴连接，通 过销轴在圆弧滑道内的滑动来实现引接电缆保护器 对不同尺寸机组缩颈的配合，同时通过拧紧紧固螺 栓将上、下卡环最终固定。如图7所示。

紧固螺栓

图7

引接电缆保护器销轴-圆弧滑道示意

通过改进，新型引接电缆保护器可实现对不同 系列机组及AWG4#、AWG5l%AWG6# 3种规格 引接电缆的通用性，整体结构如图8。

b实物

图8

新型引接电缆保护器

3

现场应用

改进后的引接电缆保护器可实现对不同系列机

组缩颈及AWG_、AW_#、AWG6# 3种规格引 接电缆的通用性，已在渤海油田应用300多井次，现 场使用效果良好《如图9。

图9

现场安装照片

2017年第46卷 第4期第74页

文章编号：1001-3482(2017)04-0074-04

石油矿场机械

OIL FIELD EQUIPMENT2017,46(4)：74-77

基于D-S证据理论的石油钻机安全信息融合模型研究

王德亮

(川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司，西安H0021)

摘要：为提高石油钻机安全监控系统的可靠性和准确性，提出了一种基于D-S证据理论的钻机安 全信息融合模型。首先对石油钻机的多种运行状态进行模型化和数字化处理，并建立多源信息融

合模型。其次根据融合信息结果和专家决策规则，利用D-S证据理论信息融合算法对钻机设备的 安全状态进行实时判断。最后通过实际油井数据建立仿真算例，验证了该信息融合模型的可行性 和有效性。

关键词：石油钻机；安全监控；信息融合；证据理论

中图分类号：TE928

文献标识码：A

doi：10. 3969/j. issn. 1001-3482. 2017. 04. 018

Research on Safety Information Fusion Model of Oil Rig Based on D-S Evidence Theory

WANG Deliang

(Changqing Drilling Company ,CCDC, Xian 710021, China)参考文献：

[1] 黄启忠，朱学海，石博士，等.渤海油田电潜泵出租方的

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[2] 马永旭.潜油电泵成套系统优化选型设计与实现[D].

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施[J].油气田地面工程，2005,24(6):26.与应用[J].石油机械，2000,28(4) :35-37.

4结论

1)

分析了现有Y管柱引接电缆保护器存在

的问题。通过结构优化，新型引接电缆保护器实现 了机组缩颈及引接电缆的通用性。

2)

情况分析，造成引接电缆保护器无法安装的主要问 题在于栗出口接头与其上油管短节螺纹连接引起的 机组径向角度变化。经结构优化，将原有引接电缆 保护器电缆槽宽度增加至53 mm，使得引接电缆于 电缆槽中有15°的旋转空间，确保引接电缆的正确 安装。

通过对电栗作业过程及各种型号机组连接

[将原有引接电缆保护器的铰接结构优化为 销轴-圆弧滑道结构，使得3种型号引接电缆保护器

3)

适用机组缩颈56〜90 mm,满足油田需求。

4)

[7] 席文厚，朱善正，李永梅.斜井用潜油电泵机组的研制 [8] 尤宝华，张福君.全钢电潜泵电缆保护器的研制[J].国

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制与应用[J].石油矿场机械，2010,39(11) :66-68.

通过拓宽引接电缆保护器电缆槽宽和增加

调节装置，实现新型引接电缆保护器对AWG4#、 AWG5#、AWG6# 3种规格的引接电缆的通用性。

5)

使用新型引接电缆保护器，减少作业准备

时间及库存压力，已成功在海上油田应用300余井 次，取得良好效果。

[10] 陈言美，王春花，毛洪超，等.电缆卡子防掉装置的研

收稿日期=2017-01-21

作者简介：王德亮（1979-)，男，青海互助人，工程师，主要从事钻井设备的技术管理工作。