防噴器控制裝置交流接觸器燒毀分析及對策

魏紅印 仝士雨 陳磊 劉高峰 鄭瑞琪 宇文沖

（1.中國石油集團渤海鉆探工程有限公司管具與井控技術服務分公司，天津 300280)

(2.中國石油集團渤海鉆探工程有限公司東部井控應急救援響應中心，天津 300280)

(3.中國石油集團測井有限公司天津分公司，天津 300280）

引言

井控技術是油氣井鉆探過程中保護油氣藏、防止資源破壞和環境污染的重要保障[1,2]，現已成為鉆井技術的重要組成部分和實施近平衡（或欠平衡）壓力鉆井的重要保證[3]。防噴器是鉆井作業過程中不可缺少的井控裝備，而交流接觸器是防噴器控制裝置中電泵啟動的重要控制器件[4,5]，其在現場使用的穩定性，決定了防噴器控制裝置在現場的可靠性。2020年6月至2021年6月某鉆井公司共發生交流接觸器燒毀事件12起，不僅給鉆井工作帶來不便，并且存在較大安全隱患。在檢修防噴器控制裝置的過程中發現其防爆啟動器內的交流接觸器的主觸點和吸合線圈燒毀（圖1所示）。本文通過對防噴器控制裝置中交流接觸器和供電線纜進行分析，找出交流接觸器燒毀的根本原因并提出解決方案。

圖1 燒毀的交流接觸器

1 FKQ6406防噴器控制裝置電泵基本參數

型號：YB3-180M-4；功率：18.5KW；電壓：380V；額定電流：35.8A；

功率因素cosφ：0.86；效率：91.2%；防護等級：IP5；轉速：1470r/min；

實際應用中根據負載的性質和數量修正電流值，電機的啟動電流很大，是工作電流的4到7倍，所以應考慮電機的啟動電流，在選擇導線時一般按1.3到1.5的系數考慮，若取1.5，那么電流就是57.3A，可以按這個電流選擇導線級別和交流接觸器。

2 交流接觸器選型

交流接觸器選擇首先要看電流范圍，一般選擇是電機額定電流的2.5倍，這樣可以保證長期高頻次工作。根據電機功率選擇合適的交流接觸器，依據電工法規，電器設備容量需有125%的安全系數。交流接觸器選擇是電機額定電流的1.5～2.5倍，電機額定電流是35.8A，交流接觸器選擇電流在55.5A～92.5A之間，防噴器控制裝置防爆啟動器內配備的是西門子3TF46，額定電流為80A的交流接觸器（見圖2），符合國家電工法規的規定。因此可判定，交流接觸器觸點燒毀的原因不是選型不當。

圖2 西門子3TF46交流接觸器

3 電纜線選型

井隊現場使用的電線長度在60～80米之間，廠家配備的電機電線為10平方，現場使用的電線按計算得出為10平方，如果電線長度超過80米就得用16平方電線，特殊情況的雙電機的遠程控制臺使用16平方，加一個等級線來配備，和廠家推薦的電線一致。根據電機的額定電流37A，選擇合適載流量的電線，如果電機頻繁啟動，選相對粗一點的線，反之可以相對細一點，載流量有相關計算口決，這里我們選擇10平方只能滿足額定功率下工作需求，考慮到啟動電流是額定電流的4～7倍，由于井隊現場電線長度為80米，選擇高一等級的電線10平方，如果超過100米就得用16平方的電線。而燒毀交流接觸器的井隊使用的電纜線為6平，不滿足現場使用要求。

4 燒毀原因分析

使用6平電線會導致交流接觸器輸入電壓過低，每個交流接觸器的額定電壓為380V，它是線圈也是380V，低于額定電壓后線圈就不能吸合或者吸合無力，吸合無力導致阻抗增加，線圈發熱發燙，從而導致交流接觸器的燒壞。同時供電線纜過細，會造成電器設備電壓波動太大或者變壓器容量選擇與實際電氣負載嚴重不配套，使得電機長時間工作在低電壓大電流的狀態，此時不僅僅是燒接觸的主觸頭，還會燒接觸器的吸合線圈。

5 改進措施及效果

統一更換10平的電纜線，達到現場使用配備的標準，避免遠控臺交流接觸器燒毀導致的防噴器控制裝置失效問題。2021年6月，對大港油區39支鉆井隊現場使用的電纜線進行統一更換后，2021年下半年未發生交流接觸器燒毀事件，杜絕了防噴器控制裝置因為交流接觸器燒毀導致的失效時間，保障了鉆井隊現場零工時延誤，節約了的修理成本，提高了防噴器控制裝置的可靠性，創造了良好的經濟效益。大大降低了人工成本和物料配件成本，對鉆井隊工作的“零”延誤，其避免的間接損失更是無法估算。

6 結論與建議

更換10平方電纜線后，基本杜絕了防噴器控制裝置交流接觸器在鉆井現場燒毀的情況，未來將進一步擴大整改措施應用規模，特別是在其他油區的應用，依據要求更換相匹配的電纜線，確保鉆井現場防噴器控制裝置的可靠性，保障井控安全。