石油工业特种电缆的使用
线缆114商城 / 2016-06-30
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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5500000m。
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
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130℃。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：100kHz
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：100kHz
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：1500000m
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。
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