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石油工业用特种电缆
 

随着我国中西部的开发,石油工业的发展已更加突出。除“西气东输”已经开工外,大型油田“希望之海”也已在开发。除基本建设需用大量的 通用电缆外,石油工业用的专用电缆也将随着发展。这给我们电缆行业提供一个开发新品种的机遇。

目前国内生产石油工业专用电缆的厂家并不多,大量生产的产品有中深井测井电缆、潜油泵电缆等。曾经试制过的有超深井测井电缆、高温 油泵电缆、潜卤泵电缆、小直径测井电缆、综合测井电缆、射孔电缆、加热电缆、电极系(也称马笼头)电缆及超声波采油电缆等,有可能获得 大批量生产的将是超声波采油电缆、射孔电缆和加热电缆。

本文将对这三种电缆加以简要的叙述,故称谓特种电缆。

一、石油工业用特种电缆的使用

特种电缆的使用条件基本上和测井电缆相同,大部分属于短期使用的产品,但根据油田的地区不同,使用要求也不一样,其主要的因素也是 :地温梯度、井底压力和井中介质。这些电缆共同特点是:

1.使用条件苛刻,损坏量大,更换周期短;

2.使用环境是高温、高压甚至有H2S存在;

3.在油田勘探、开采、输送各时期都要使用。

因此,这类电缆需用量是很大的,是值得大力开发的产品。

二、射孔电缆

顾名思义是通过油管用射孔枪,在一定的部位上射孔。原始射孔是用旧的测井电缆压井后才能射孔,用新电缆可以在井口设备都安装完毕之 后,不需压井即可在需要的部位上射孔,是一种安全、高速的射孔方法,特别是对老油井的查层补孔更是一种有效的方法。国内各油田正在推广 应用。

射孔电缆的使用环境:温度范围-30℃~+150℃,井下压力为600kg/cm2,井中介质为油、氢和水,电缆属短期使用。射孔电缆的结构为单芯, 绝缘后用双钢丝铠装,电缆外径为8.1mm,制造长度为5500?000m。

国产电缆的性能裕度都很大,在使用环境下绝缘电阻都大于500MΩ,电容一般在0.17μF/km,拉断力大于3800kg。关键的质量问题是双钢丝 铠装的质量不好,造成松套,起灯笼罩,使电缆损伤,特别是在射孔时产生剧烈的抖动,更容易产生松套或打结,因此,对小直径双钢丝铠装, 应选择好钢丝,搭配好二层的绞合节距,使内应力尽量减少。参照测井电缆对铠装质量采用的办法,提高铠装质量。这种电缆的需求量约几千根 。

三、加热电缆

加热电缆是用于含腊高的油井。开始大庆油田有些地区的油井由于含腊高而堵住不出油,而采用加热的办法,后期在高粘度的油井中,为了 改善油的流动性也使用加热电缆。

早期加热电缆是铝芯铝护套,聚酯薄膜作绝缘,在1000m长度上铝护套容易产生针孔,造成绝缘破坏,目前使用的加热电缆也是双钢丝铠装的 型式。

在80年代未期的一个冬季,天气非常冷,大庆油田有多口油井被腊堵死不能出油。为应急而设计了聚丙烯绝缘,双钢丝铠装加热电缆,在井 场使用后效果很好,于是这一结构便推广开了。

该电缆为三芯,其目的是使供电 路三相平衡,截面为6mm2,电压为0.6/1kV,电缆长期工作温度为90℃,环境压力不大于250kg/cm2,制造长 度为800?500m,电缆外径不大于16.0mm。

随着加热电缆的应用,吉林生产的磕头机中心抽油杆改为空心管,将加热电缆固定在磕头机抽油杆中,方便了加热电缆的使用。

加热电缆在油田的使用方兴未艾,由三芯又发展到单芯,由90℃又发展到120?30℃。这是一种很有发展前途的品种,如果每台磕头机都装上 加热电缆,其数量是很可观的。

该电缆与测井电缆结构相似,只是截面大一些,也可用于射孔,注意不能在盘上作试验。

四、声波采油电缆

声波的利用在几千年前已被发现,从乐器到仪器的研究已经很多。作为工业上的应用却是近几十年的事。在石油科学研究中采用声波始于美 苏等国。70年代后期苏联在这方面取得了一些成绩,获得了显著的经济效果。

石油工业采油工艺主要是处理油、气、水的流动和地层的关系。目前一直采用加热和化学的方法进行处理,投资大,工艺复杂,其效果不够 理想。声波比电磁波有更强的穿透性,声波很容易进入电磁波无法穿透的油、水和地层等物质,声波会明显地影响液体的物性和流态,改善井底 的流通条件和渗透性,从而增加油井的产量,这在国外已被证实。因此,声波油井增产、水井增注、声波解堵诱喷、超声波防蜡、防垢等已在大 量应用。

80年代后期沈阳电缆厂应中国科学院成都分院的要求,为石油工业声波仪器设计了动力电缆,该电缆与声波采油车在大庆、华北、玉门等油 田试验近140口油井,总液量增加88.8%,油量增加129.7%,含水量下降5%,效果是非常明显的,电缆是适用的。

设计该电缆应先了解声波发生器的技术参数,其主要参数为:

1.频定输出功率:10kW

2.发生器效率:80%

3.频率范围:10?0kHz

4.外型尺寸:1×0.7×1.5m3,(系统重350kg)

5.额定电压:1.5kV

电缆特点:功率大(比测井电缆),具有测井电缆的半移动(卷绕)性,还要与声波发生器的波阻抗相匹配,在匹配的情况下电能损失是最 小的,使发生器的效率不低于80%。

在实际使用中,该电缆随小直径的声波发生器从防喷管口下入(像测井电缆),不用压井,不用取下油管,而且可以边处理边开井诱喷,处 理完毕可将仪器与电缆从防喷管中提出,现场操作非常方便。

根据发生器的技术参数和使用要求,对该电缆的要求:

1. 电缆传输功率:10kW(连续波)

2. 电缆的工作电压:1?.5kV(电流大于10A)

3. 电缆工作频率:10?0kHz

4. 电缆特性阻抗:50Ω

5. 环境工作温度:≤120℃

6. 环境工作压力:≤250kg/cm2

7. 悬挂仪器重量:≤150kg

8. 下井深度:1500?000m

9. 电缆使用寿命:每次作业连续10h,累计不少于1年(8760h)。

根据这些要求电缆设计为单芯10mm2,改性聚丙烯绝缘,尼龙带垫层,双钢丝铠装。电缆外径为16.73mm,制造长度3000m,电缆外径大是为了适应波阻抗的要求,由于外径大,铠装钢丝每层都在40根以上。

此项目随声波采油车获得国家科学技术委员会90年新产品证书。

五、电缆用的主要材料

这三类电缆共同的特点是:铜导电线芯,聚丙烯绝缘,加垫层后双钢丝铠装,其工艺流程和测井电缆相同,便用材料也基本上一样。

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