防喷器控制装置交流接触器烧毁分析及对策

时间：2024-08-31

魏红印仝士雨陈磊刘高峰郑瑞琪宇文冲

（1.中国石油集团渤海钻探工程有限公司管具与井控技术服务分公司，天津 300280)

(2.中国石油集团渤海钻探工程有限公司东部井控应急救援响应中心，天津 300280)

(3.中国石油集团测井有限公司天津分公司，天津 300280）

引言

井控技术是油气井钻探过程中保护油气藏、防止资源破坏和环境污染的重要保障[1,2]，现已成为钻井技术的重要组成部分和实施近平衡（或欠平衡）压力钻井的重要保证[3]。防喷器是钻井作业过程中不可缺少的井控装备，而交流接触器是防喷器控制装置中电泵启动的重要控制器件[4,5]，其在现场使用的稳定性，决定了防喷器控制装置在现场的可靠性。2020年6月至2021年6月某钻井公司共发生交流接触器烧毁事件12起，不仅给钻井工作带来不便，并且存在较大安全隐患。在检修防喷器控制装置的过程中发现其防爆启动器内的交流接触器的主触点和吸合线圈烧毁（图1所示）。本文通过对防喷器控制装置中交流接触器和供电线缆进行分析，找出交流接触器烧毁的根本原因并提出解决方案。

图1 烧毁的交流接触器

1 FKQ6406防喷器控制装置电泵基本参数

型号：YB3-180M-4；功率：18.5KW；电压：380V；额定电流：35.8A；

功率因素cosφ：0.86；效率：91.2%；防护等级：IP5；转速：1470r/min；

实际应用中根据负载的性质和数量修正电流值，电机的启动电流很大，是工作电流的4到7倍，所以应考虑电机的启动电流，在选择导线时一般按1.3到1.5的系数考虑，若取1.5，那么电流就是57.3A，可以按这个电流选择导线级别和交流接触器。

2 交流接触器选型

交流接触器选择首先要看电流范围，一般选择是电机额定电流的2.5倍，这样可以保证长期高频次工作。根据电机功率选择合适的交流接触器，依据电工法规，电器设备容量需有125%的安全系数。交流接触器选择是电机额定电流的1.5～2.5倍，电机额定电流是35.8A，交流接触器选择电流在55.5A～92.5A之间，防喷器控制装置防爆启动器内配备的是西门子3TF46，额定电流为80A的交流接触器（见图2），符合国家电工法规的规定。因此可判定，交流接触器触点烧毁的原因不是选型不当。

图2 西门子3TF46交流接触器

3 电缆线选型

井队现场使用的电线长度在60～80米之间，厂家配备的电机电线为10平方，现场使用的电线按计算得出为10平方，如果电线长度超过80米就得用16平方电线，特殊情况的双电机的远程控制台使用16平方，加一个等级线来配备，和厂家推荐的电线一致。根据电机的额定电流37A，选择合适载流量的电线，如果电机频繁启动，选相对粗一点的线，反之可以相对细一点，载流量有相关计算口决，这里我们选择10平方只能满足额定功率下工作需求，考虑到启动电流是额定电流的4～7倍，由于井队现场电线长度为80米，选择高一等级的电线10平方，如果超过100米就得用16平方的电线。而烧毁交流接触器的井队使用的电缆线为6平，不满足现场使用要求。

4 烧毁原因分析

使用6平电线会导致交流接触器输入电压过低，每个交流接触器的额定电压为380V，它是线圈也是380V，低于额定电压后线圈就不能吸合或者吸合无力，吸合无力导致阻抗增加，线圈发热发烫，从而导致交流接触器的烧坏。同时供电线缆过细，会造成电器设备电压波动太大或者变压器容量选择与实际电气负载严重不配套，使得电机长时间工作在低电压大电流的状态，此时不仅仅是烧接触的主触头，还会烧接触器的吸合线圈。

5 改进措施及效果

统一更换10平的电缆线，达到现场使用配备的标准，避免远控台交流接触器烧毁导致的防喷器控制装置失效问题。2021年6月，对大港油区39支钻井队现场使用的电缆线进行统一更换后，2021年下半年未发生交流接触器烧毁事件，杜绝了防喷器控制装置因为交流接触器烧毁导致的失效时间，保障了钻井队现场零工时延误，节约了的修理成本，提高了防喷器控制装置的可靠性，创造了良好的经济效益。大大降低了人工成本和物料配件成本，对钻井队工作的“零”延误，其避免的间接损失更是无法估算。