潜油电泵电缆生产制造检验及应用

GB/T17389-20261潜油电泵电缆生产制造检验及应用1范围本文件规定了潜油电泵电缆的分类和结构、制造、应用和现场检测的要求。本文件适用于潜油电泵、潜油螺杆泵、潜油柱塞泵、潜油隔膜泵机组用电缆的试验、验收和应用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T16750潜油电泵机组JB/T5332.1额定电压3.6/6kV及以下电动潜油泵电缆第1部分：一般规定3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1潜油电泵电缆electricsubmersiblepumpcable为井下潜油电泵提供动力的电缆。3.2引接电缆motor-leadextensioncable用于连接并实现井下电机与潜油电泵电缆之间平稳过渡的电缆。3.3电缆头cablehead潜油电泵引接电缆与电机连接并能将电机油与井液隔离的部件。3.4验收测试acceptancetesting用户对所收到新电缆和其连接装置进行的测试。3.5诊断测试diagnostictesting确定故障位置、分析故障原因并评估修复后故障电缆重新投入使用性能状态的测试。3.6维护测试maintenancetesting对使用过的电缆在重新使用前进行的测试。3.7并场测试wellsitetesting检测电缆系统在下井过程和下井之后是否损坏的测试。GB/T17389-202624分类和结构4.1分类4.1.1按使用功能分为：电力电缆、引接电缆。4.1.2按电缆截面形状分为：圆形电缆、扁形电缆。4.1.3按额定电压等级分为：3kV、6kV。4.1.4按耐温等级分为：90℃、120℃、150℃、180℃、204℃。4.2结构a）主视图 b）截面图标引序号说明：1-导体；2-辅助绝缘层；3—绝缘层；4-耐油垫层；5-护套层；6-铠装层。图1扁形电缆结构GB/T17389-20263a）主视图 b）截面图标引序号说明：1-导体；2-辅助绝缘层；3-绝缘层；4-耐油垫层；5-护套层；6-铠装层。图2圆形电缆结构5制造5.1通用要求5.1.1三相直流电阻不平衡率应不大于2％。5.1.2电缆的绝缘电阻测量值换算至15.6℃时应不小于附录A规定的电缆最低绝缘电阻值。5.1.3电缆直流耐压测试值按7.3.5方法测试，耐压应保持5min不击穿。5.1.4带电缆头的电缆直流耐压值按7.3.5方法测试，耐压应保持5min不击穿。5.1.5电缆直流泄漏电流按7.3.6方法测试，测试值换算至15.6℃时应不大于附录A中的规定。5.2材料5.2.1导体一般采用铜导体，导体表面应保持光滑，不应有明显氧化痕迹或锈斑。当采用聚丙烯绝缘时，应对铜导体进行镀锡处理。5.2.220℃时导体直流电阻测量值应不大于表1规定的标准值。表120℃时导体直流电阻标准值导体标称截面积m㎡2导体根数／导体标称直径mm实际导体截面积m㎡20℃时导体直流电阻标准值Ω/km不镀锡镀锡101/3.5710.61.831.84131/4.1213.31.391.40161/4.6216.81.151.16201/5.1921.10.840.86331/6.5433.50.540.56421/7.3542.40.430.44531/8.2553.40.340.35GB/T17389-202645.2.3聚酰亚胺薄膜应在不大于232℃环境中使用。当作为潜油电泵电缆的绝缘层使用时应与三元乙丙橡胶或氟塑料共同使用。5.2.4通常在介电强度（V/mm）高且绝缘层厚度较小的情况下宜采用聚酰亚胺薄膜。5.2.5铅护套应无砂眼、裂纹和杂质等缺陷。5.2.6扁形电缆护套层外应绕包一层聚四氟乙烯薄膜或聚酯薄膜，绕包外层采用尼龙布绕包或涤纶丝编织。内护套为铅护套时，护套外允许直接使用绕包带或编织层。圆形电缆线芯的绝缘层与护套层之间允许有耐油垫层。绕包层搭接率应不小于50%，编织层密度应不小于90％。5.2.7铠带焊口应平整牢固，无开裂、脱扣、凹陷等缺陷。5.2.8电缆头铠皮和电缆头壳体机械连接应牢靠。5.2.9带电缆头的引接电缆在与电力电缆连接前测量其绝缘电阻值，热塑性塑料绝缘电阻值应大于1000MΩ·km、热固树脂绝缘电阻值应大于800MΩ·km。5.2.10潜油电泵电缆其他制造技术参数应符合GB/T16750的规定。5.2.11潜油电泵电缆常用材料见表2。表2潜油电泵电缆常用材料结构耐温等级90℃120℃150℃180℃204℃导体镀锡铜导体铜导体绝缘层聚丙烯三元乙丙橡胶、聚酰亚胺薄膜十三元乙丙橡胶组合绝缘、聚酰亚胺薄膜＋聚全氟乙丙烯组合绝缘护套层丁腈橡胶、丁腈聚氯乙烯复合物丁腈橡胶、乙丙橡胶、铅乙丙橡胶、铅乙丙橡胶、铅铅耐油垫层聚酯薄膜＋尼龙布-聚四氟乙烯薄膜＋尼龙布、聚四氟乙烯薄膜＋涤纶丝、尼龙布（使用铅护套）铠装层镀锌钢带、不锈钢钢带、蒙乃尔钢带注：“一”表示材料不适用该温度。5.3尺寸5.3.1电缆外形尺寸应符合表3的规定。表3电缆外形尺寸芯数导体标称截面积m㎡2导体标称直径mm外形尺寸≤圆形电缆（直径）mm扁形电缆（厚度x宽度）mm×mm圆电缆扁电缆引接电缆3kV6kV3kV6kV3kV6kV3103.57313313.7×35.114.7×37.711.5×28.512.5×32.03134.12323414.5×37.515.2×39.211.5×29.513.0×34.03164.62333515.0×39.016.0×41.013.0×31.513.5×35.0GB/T17389-20265表3电缆外形尺寸（续）芯数导体标称截面积mm2导体标称直径mm外形尺寸≤圆形电缆（直径）mm扁形电缆（厚度x宽度）mm×mm圆电缆扁电缆引接电缆3kV6kV3kV6kV3kV6kV3205.19343616.0×40.017.0×42.514.0×33.015.0×37.03336.54384018.0×46.018.5×48.5--3427.35404219.0×49.019.0×51.0-3538.25424420.0×50.020.5×53.0-注：“一”表示无该类产品。5.3.2导体标称直径公差：导体标称直径±1％。5.4出厂检测潜油电泵电缆出厂检测项目及试验方法应符合GB/T16750的规定。6应用6.1通则6.1.1一般情况下宜选择圆形电缆，当油套环形空间不满足圆形电缆安装条件时，应选用扁形电缆。6.1.2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。滑轮直径尺寸应不小于1220mm。6.1.3电缆弯曲半径应符合JB/T5332.1的规定。6.1.4电缆的规格尺寸应根据传导性和油井环隙选择。电缆导体的最小尺寸应根据电机所需电流和允许的电压降选择（见附录B）。6.1.5潜油电泵电缆的选择应考虑实际油井环境、含气类型以及气体浓度等因素。6.1.6铠装方式宜采用能将铠装松脱的可能性减至最小且不妨碍起下作业的联锁式铠装。6.1.7在安装扁平铠装电缆时，应使钢带外露一侧方向朝上。6.2材料选择6.2.1潜油电泵电缆绝缘材料选择应符合表4的规定。GB/T17389-20266表4潜油电泵电缆绝缘材料选择材料名称适合环境温度℃适合导体温度℃井液介质CO聚丙烯≥-35≤90≤10三元乙丙橡胶≥-50≤150≥10聚酰亚胺薄膜＋三元乙丙橡胶组合绝缘a≥-50≤204≥10聚酰亚胺薄膜＋聚全氟乙丙烯组合绝缘≥-50≤204≥10a当聚酰亚胺薄膜＋三元乙丙橡胶组合绝缘在导体温度180℃、204℃下使用时，应使用铅作为护套。6.2.2在H26.2.3多数油井环境宜采用镀锌钢带。6.2.4腐蚀性较强的油井环境宜采用不锈钢钢带，通常不锈钢牌号宜选用304和316L。6.2.5含有CO6.3联接联接是指两条电缆间的连接。采取以下连接方式：a）通过焊接工艺使两根导体端部直接熔合的连接方式；b）通过机械压接使压接管与导体紧密结合的连接方式。在具备焊接设备及焊接条件的情况下宜选用熔合的方式进行连接。6.4端接用于井口、潜油电机及井下封隔器等场景，端接采取以下连接方式：井口与封隔器端接采用潜油电泵引接电缆连接；若电机与套管间空间充足，宜将电缆头直接接入电力电缆。6.5修复6.5.1绝缘、护套和铠装的修复方法主要有：a）采用热塑材料作绝缘，用高温模压工艺进行模压修复；b）采用未硫化的热固带作绝缘和护套，用高温模压工艺进行硫化修复；c）采用热塑材料，如硫化、非硫化或低温可硫化带，作为绝缘和护套材料，用缠绕工艺进行绕包修复；d）采用铅皮作铅护套，包裹在绝缘层的外表，与原有的铅护套搭接，用焊接工艺进行铅护套修复；e）将铠皮螺旋缠绕在整个接头处，其端部应与原铠皮搭接，通过焊接或压接等稳固工艺，实现铠装层的修复。6.5.2电缆的修复示意图见附录C。GB/T17389-202677现场检测7.1检测分类现场检测分为：验收测试、井场测试、维护测试、诊断测试、修复后测试。7.2检测项目现场检测项目应符合表5的规定。表5检测项目检测项目a技术要求条款检测方法条款现场检测验收测试井场测试维护测试诊断测试修复后测试外观和结构尺寸5.2.7、5.37.3.2✓----三相直流电阻不平衡率5.1.17.3.3✓----绝缘电阻5.1.27.3.4✓✓✓✓✓直流耐压5.1.3、5.1.47.3.5✓-✓-✓直流泄漏电流5.1.57.3.6✓-✓-✓时域反射计（TDR）检测-7.3.7-✓-✓-摩莱环路定位（桥式故障探测器）检测-7.3.8---✓-电容放电仪（高压电击设备）检测-7.3.9---✓-注：“✓”表示应进行的检测项目；“-”表示该项无要求。a检测项目中时域反射计（TDR）检测、摩莱环路定位（桥式故障探测器）检测、电容放电仪（高压电击设备）检测为查找潜油电泵电缆故障点的方法。7.3检测方法7.3.1检测前准备7.3.1.1带电缆头的电缆带电缆头的电缆检测前按以下规定准备。a）准备好电缆端部、电缆头、穿头及电线头。在清洁操作前，需避免电接触并确保具备充分的电绝缘性能，防止在测试过程中产生电弧现象。电缆头应采用不导电的溶剂进行全面清洁，并使其完全干燥。热收缩管、电机油以及其他待测试的绝缘部件应保持洁净状态。GB/T17389-20268b）应确保电缆系统处于室温状态并排放气体。c）进行连续性检查，电缆头外壳与电缆铠皮之间应形成连续的导电通路。每相导体应进行连续性测试，确保电缆芯线或连接装置完好。同时，每一相电缆芯线应进行导体电阻检测，以识别是否存在薄弱连接或导体缺陷。7.3.1.2不带电缆头的电缆不带电缆头的电缆检测前按以下规定准备。a）去掉铠皮和绝缘层外的其他所有材料，包括护套层、耐油垫层，只留下绝缘层。在电缆的两端，绝缘材料裸露长度应不小于300mm。b）表面应用不导电的溶剂全面清洁，并将其完全干燥。c）电缆测试端的绝缘层应剥掉不小于15mm的长度，裸露的导体（待测相）端部与其他相的导体或地面间的距离应不小于150mm。d）在电缆的另一端，宜用硅胶泥、电油泥或者塑料帽作为电晕放电防护，或待测相的导体端部与其他相的导体或地面间的距离应不小于150mm。7.3.2外观和结构尺寸7.3.2.1铠装质量目视检查铠带表面。7.3.2.2电缆外形尺寸使用游标卡尺测量电缆外形尺寸。7.3.2.3导体直径在距离电缆端头不少于100mm的裸线上均匀选取3个点，用游标卡尺或千分尺进行测量，每个点的测量结果需精确到小数点后两位。7.3.3三相直流电阻不平衡率7.3.3.1测量方法7.3.3.1.1使用直流双电桥或微欧计进行测量时，电位夹头与电流夹头的距离应不小于芯线周长的1.5倍。7.3.3.1.2分别测量三相电缆直流电阻Ru7.3.3.2测量结果计算7.3.3.2.1三相电缆相间的直流电阻按公式（1）计算：式中：RU、RV、RWRUV、RVW、RWU--三相电缆U与V、VGB/T17389-202697.3.3.2.2三相直流电阻不平衡率按公式（2）计算：ϵCR式中：ECR-三相直流电阻不平衡率；RmaxRminRcav7.3.4绝缘电阻7.3.4.1测量方法采用绝缘电阻测试仪分别测量三相电缆的每一相（另外两相与铠带相连）对地及相间的绝缘电阻。每相测量后对地放电。7.3.4.2测量结果计算7.3.4.2.1温度系数指的是温度为15.6∘C时的值，对于现场测试，应该用温度校正系数将其校正为15.6℃时的值不同的绝缘材料体现不同的温度系数，实际上大多数绝缘材料的温度系数是1.03，表6列出了温度系数为1.03的温度校正系数，表6未列出的温度，其温度校正系数按公式（3）计算：Kt式中：K1-测量时温度校正系数，见表6；T-测试温度，单位为摄氏度（℃）。每千米绝缘电阻按公式（4）计算。Ri式中：Ri-每千米绝缘电阻，单位为兆欧姆千米(MΩ⋅km);Rit-—实测绝缘电阻，单位为兆欧姆（L-被测电缆的长度，单位为千米（km）。7.3.4.2.2换算至15.6℃时的绝缘电阻按公式（5）计算。Ri15.6式中：Ri15.6-温度为15.6℃时的绝缘电阻，单位为兆欧姆千米（MΩ·kmRimin-三相中每千米绝缘电阻最小值，单位为兆欧姆千米（MΩ·kmK1-测量时温度校正系数，见表6；K15.6-温度为15.6℃时的温度校正系数，见表6。GB/T17389-202610表6绝缘电阻温度校正系数温度／℃温度校正系数温度／℃温度校正系数温度／℃温度校正系数10.00.7526.71.81101.796.6710.60.7727.21.81104.4113.2311.10.7927.81.92107.2131.2611.70.8228.31.98110.0152.1712.20.8428.92.04112.8176.1412.80.8729.42.10115.6204.5013.30.8932.22.43118.3237.0813.90.9235.02.81121.1274,8414.40.9437.83.26123.9318.6115.00.9740.63.78126.7369.3615.61.0043.34.38129.4428.1816.11.0346.15.08132.2496.3816.71.0648.95.89135.0575.4417.21.0951.75.83137.8667.1017.81.1354.47.92140.6773.3518.31.1657.29.18143.3896.5218.91.2060.010.64146.11039.3219.41.2362.812.34148.91204.8520.01.2765.614.30151.71396.7520.61.3168.316.58154.41619.2221.11.3571.119.22157.21877.1221.71.3973.922.28160.02176.1022.21.4376.725.83162.82522.6922.81.4779.429.94165.62924.4923.31.5282.234.71168.33390.2923.91.5685.040.24171.13930.2724.41.6187.846.65173.94556.6725.01.6693.362.69176.75281.9625.61.7196.172.68179.46123.2426.11.7698.984.25182.27098.51注：本表适用于乙丙橡胶绝缘电缆，聚丙烯绝缘电缆参考使用。7.3.5直流耐压直流电压测量按下列步骤进行。a）采用直流耐压测试仪，装置内应具有短路速断保护功能，并有可靠的接地。b）对三相电缆分别施加表7中规定的直流电压（对带电缆头的电缆分别施加表8中规定的直流电压），其余两相和铠带相连接，并接地（接线方式见图3）。重复耐压试验时施加电压为表7或表8规定电压的80％。GB/T17389-202611a）电缆结构示意图

b）接线方式11标引序号说明：0 -铠带接地；1,2,3-三相电缆线芯；4 -高压端；5 —接线端。图3潜油电泵电缆直流耐压检验接线图c）以低于规定电压的40％为起始值开始施压，平稳地提升至规定电压的(100±3)%，并保持5min；随后，将电压降低至规定电压的40％以下切断电源，不应在高电压状态下突然断电，以防止产生过电压。表7电缆直流耐压测试的试验电压额定电压等级kV验收测试kV维护测试kV3221162814表8带电缆头的电缆直流试验电压额定电压等级kV验收测试kV维护测试kV31811624147.3.6直流泄漏7.3.6.1测量方法7.3.6.1.1采用直流泄漏测试仪，三相分别对铠带进行测量（接线方式见图4）。GB/T17389-202612标引序号说明：1,2,3-三相电缆线芯；4 -高压端；5 —接地端；6 —直流泄漏测试仪。图4潜油电泵电缆直流泄漏检验接线图7.3.6.1.2试验电压应符合表7或表8中的规定。施压时要均匀平稳，升压至最高电压时间不应少于10s，达到电压规定值后持续5min，记录泄漏电流。降压时要缓慢平稳。7.3.6.2标准的直流泄漏电流值的计算标准的直流泄漏电流值是在15.6℃时，根据相应的试验电压与电缆的最低绝缘电阻值之比，按公式（6）计算：IB式中：IB-标准的直流泄漏电流，单位为微安每千米(μA/km)U-试验电压，单位为伏特（V)；R1-最低绝缘电阻值，单位为兆欧姆千米（MΩ·km)，见附录A；换算至每千米泄漏电流按公式（7）计算：Ib式中：Ib'Ibt-实测泄漏电流，单位为微安L-被测电缆长度，单位为千米（km）。换算至15.6℃时每千米泄漏电流按公式（8）计算：Ibt式中：I'bt-15.6℃时每千米泄漏电流，单位为微安每千米(μA/km)。Kt-测量时温度校正系数，见表6。7.3.7时域反射计（TDR）检测时域反射计（TDR）检测步骤如下。a）按照7.3.1规定的程序对电缆系统进行测试前的准备。b）由于速度系数（电缆中脉冲速度与空气中速度比值）受温度、压力、介质等影响，测试前需用已GB/T17389-202613知电缆长度标定时域反射计。c）对新安装的电缆建立一个原始的特征谱，记录脉冲所持续的时间、脉冲的振幅及速度系数设置等数据。d）使用最小的脉冲宽度以使所反射的脉冲具有足够大的振幅和形状，记录脉冲持续时间、振幅、速度系数等参数，与原始特征谱进行对比分析。e）通过对数据的分析，确定绝缘阻抗发生显著变化的故障点位置。若判断故障在电缆顶部，允许操作人员不起出整个油管柱。7.3.8摩莱环路定位（桥式故障探测器）检测摩莱环路定位（桥式故障探测器）检测步骤如下。a）设备从井中起出后，按照7.3.1规定的程序对电缆进行测试前的准备。b）使用摩莱环路定位仪对电缆进行直流高压测试。c）将电桥电路的两根导线分别与待测导体两端正确连接。利用直流电压并调节电位计，使电桥显示值为零。电位计读数和电缆占总长度的百分比相关，通过电位计的读数确定故障点位置。d）在测试相与相间的故障时仪器应重新连接。7.3.9电容放电仪（高压电击设备）检测当以上方法无法判断故障点的位置时，宜用电容放电仪（高压电击设备）对电缆故障处施以高电能。电容放电仪（高压电击设备）检测步骤如下。a）将试验设备的地线和另两相导体接地，测试引线与待测相的导体相接。b）使用电容放电仪向故障电缆放电，电容器重复放电对其施以周期性脉冲。在检测出电弧之前应逐渐提升电压，在故障点产生高能电弧后，通过声音或视觉确定故障点的位置。c）确定故障点后应将仪器归零、关闭，并使用放电棒对检测端进行放电处理。7.4检测判定规则7.4.1表5中的验收测试有一项不合格，判定产品不合格。7.4.2表5中的井场测试、维护测试、修复后测试中存在不合格项，允许修复或报废处置。GB/T17389-202614附录A（规范性）常用电缆最低绝缘电阻A.1聚丙烯做绝缘材料时电缆验收测试的最低绝缘电阻值见表A.1。表A.1聚丙烯电缆验收测试，80%K(12192MΩ·km)(15.6℃）导体标称截面积mm2导体根数／单线标称直径mm3kV电阻MΩ·km3kV泄漏电流μA/km6kV电阻MΩ·km6kV泄漏电流μA/km101/3.573404.007.943937.608.89131/4.123057.608.833553.609.85161/4.622800.009.643265.6010.71201/5.192556.0010.562990.4011.70331/6.542120.0012.742496.8014.01421/7.351924.0014.042272.8015.40531/8.251744.7915.472067.1516.93A.2聚丙烯做绝缘材料时电缆维护测试的最低绝缘电阻值见表A.2。表A.2聚丙烯电缆维护测试，40%K(6096MΩ·km)(15.6℃）导体标称截面积m㎡导体根数／单线标称直径mm3kV电阻MΩ·km3kV泄漏电流μA/km6kV电阻MΩ·km6kV泄漏电流μA/km101/3.571702.0015.881968.8017.78131/4.121528.8017.651776.8019.70161/4.621400.0019.281632.8021.43201/5.191278.0021.131495.2023.40331/6.541060.0025.461248.4028.03421/7.35962.0028.061136.4030.80531/8.25872.4030.951033.5833.86A.3三元乙丙橡胶做绝缘材料时电缆验收测试的最低绝缘电阻值见表A.3。表A.3三元乙丙橡胶电缆验收测试，80%K(4876MΩ·km)(15.6℃）导体标称截面积m㎡2导体根数／单线标称直径mm3kV电阻MΩ·km3kV泄漏电流μA/km6kV电阻MΩ·km6kV泄漏电流μA/km101/3.571361.6019.831575.2022.23GB/T17389-202615SZICSZIC表A.3三元乙丙橡胶电缆验收测试，80%K(4876MΩ·km)(15.6℃）（续）导体标称截面积m㎡2导体根数／单线标称直径mm3kV电阻MΩ·km3kV泄漏电流μA/km6kV电阻MΩ·km6kV泄漏电流μA/km131/4.121223.2022.081421.6024.63161/4.621120.0024.101306.4026.80201/5.191022.4026.411196.0029.26331/6.54848.0031.84998.4035.05421/7.35769.6035.09908.8038.50531/8.25697.9238.69826.8642.33A.4三元乙丙橡胶做绝缘材料时电缆维护测试的最低绝缘电阻值见表A.4。表A.4三元乙丙橡胶电缆维护测试，40%K(2438MΩ·km)(15.6℃）导体标称截面积m㎡导体根数／单线标称直径mm3kV电阻MΩ·km3kV泄漏电流μA/km6kV电阻MΩ·km6kV泄漏电流μA/km101/3.57680.8039.65787.6044.45131/4.12611.6044.15710.8049.25161/4.62560.0048.20653.2053.60201/5.19511.2052.83598.0058.53331/6.54424.0063.68499.2070.10421/7.35384.8070.18454.4077.00531/8.25348.9677.37413.4384.66A.5聚全氟乙丙烯做绝缘材料时电缆验收测试的最低绝缘电阻值见表A.5。表A.5聚全氟乙丙烯电缆验收测试，80%K(29318MΩ·km)(15.6℃）导体标称截面积mm2导体根数／单线标称直径mm3kV电阻MΩ·km3kV泄漏电流μA/km6kV电阻MΩ·km6kV泄漏电流μA/km101/3.573796.007.113796.009.23131/4.123350.408.063350.4010.45161/4.623027.208.933027.2011.56201/5.192728.009.902728.0012.83331/6.542210.4012.212210.4015.84421/7.351984.8013.601984.8017.64531/8.251782.8715.141782.8719.63GB/T17389-202616A.6聚全氟乙丙烯做绝缘材料时电缆维护测试的最低绝缘电阻值见表A.6。表A.6聚全氟乙丙烯电缆维护测试，40%K(14659MΩ·km)(15.6℃）导体标称截面积mm2导体根数／单线标称直径mm3kV电阻MΩ·km3kV泄漏电流μA/km6