石油工業(yè)特種電纜的使用

 隨著我國中西部的開發(fā)，石油工業(yè)的發(fā)展已更加突出。除“西氣東輸"已經(jīng)開工外，大型油田“希望之海"也已在開發(fā)。除基本建設需用大量的通用電纜外，石油工業(yè)用的電纜也將隨著發(fā)展。這給我們電纜行業(yè)提供一個開發(fā)新品種的機遇。
目前國內(nèi)生產(chǎn)石油工業(yè)電纜的廠家并不多，大量生產(chǎn)的產(chǎn)品有中深井測井電纜、潛油泵電纜等。曾經(jīng)試制過的有超深井測井電纜、高溫油泵電纜、潛鹵泵電纜、小直徑測井電纜、綜合測井電纜、射孔電纜、加熱電纜、電極系（也稱馬籠頭）電纜及超聲波采油電纜等，有可能獲得大批量生產(chǎn)的將是超聲波采油電纜、射孔電纜和加熱電纜。
     本文將對這三種電纜加以簡要的敘述，故稱謂特種電纜。
一、石油工業(yè)用特種電纜的使用
    特種電纜的使用條件基本上和測井電纜相同，大部分屬于短期使用的產(chǎn)品，但根據(jù)油田的地區(qū)不同，使用要求也不一樣，其主要的因素也是：地溫梯度、井底壓力和井中介質(zhì)。這些電纜共同特點是：
    1．使用條件苛刻，損壞量大，更換周期短；
    2．使用環(huán)境是高溫、高壓甚至有H2S存在；
    3．在油田勘探、開采、輸送各時期都要使用。
因此，這類電纜需用量是很大的，是值得大力開發(fā)的產(chǎn)品。
二、射孔電纜
    顧名思義是通過油管用射孔槍，在一定的部位上射孔。原始射孔是用舊的測井電纜壓井后才能射孔，用新電纜可以在井口設備都安裝完畢之后，不需壓井即可在需要的部位上射孔，是一種安全、高速的射孔方法，特別是對老油井的查層補孔更是一種有效的方法。國內(nèi)各油田正在推廣應用。
    射孔電纜的使用環(huán)境：溫度范圍-30℃～+150℃，井下壓力為600kg/cm2,井中介質(zhì)為油、氫和水，電纜屬短期使用。射孔電纜的結(jié)構(gòu)為單芯，絕緣后用雙鋼絲鎧裝，電纜外徑為8.1mm，制造長度為5500?000m。
國產(chǎn)電纜的性能裕度都很大，在使用環(huán)境下絕緣電阻都大于500MΩ，電容一般在0.17μF/km，拉斷力大于3800kg。關(guān)鍵的質(zhì)量問題是雙鋼絲鎧裝的質(zhì)量不好，造成松套，起燈籠罩，使電纜損傷，特別是在射孔時產(chǎn)生劇烈的抖動，更容易產(chǎn)生松套或打結(jié)，因此，對小直徑雙鋼絲鎧裝，應選擇好鋼絲，搭配好二層的絞合節(jié)距，使內(nèi)應力盡量減少。參照測井電纜對鎧裝質(zhì)量采用的辦法，提高鎧裝質(zhì)量。這種電纜的需求量約幾千根。
三、加熱電纜
    加熱電纜是用于含臘高的油井。開始大慶油田有些地區(qū)的油井由于含臘高而堵住不出油，而采用加熱的辦法，后期在高粘度的油井中，為了改善油的流動性也使用加熱電纜。
    早期加熱電纜是鋁芯鋁護套，聚酯薄膜作絕緣，在1000m長度上鋁護套容易產(chǎn)生針孔，造成絕緣破壞，目前使用的加熱電纜也是雙鋼絲鎧裝的型式。
    在80年代未期的一個冬季，天氣非常冷，大慶油田有多口油井被臘堵死不能出油。為應急而設計了聚丙烯絕緣，雙鋼絲鎧裝加熱電纜，在井場使用后效果很好，于是這一結(jié)構(gòu)便推廣開了。該電纜為三芯，其目的是使供電 路三相平衡，截面為6mm2，電壓為0.6/1kV，電纜長期工作溫度為90℃，環(huán)境壓力不大于250kg/cm2,制造長度為800?500m，電纜外徑不大于16.0mm。隨著加熱電纜的應用，吉林生產(chǎn)的磕頭機中心抽油桿改為空心管，將加熱電纜固定在磕頭機抽油桿中，方便了加熱電纜的使用。加熱電纜在油田的使用方興未艾，由三芯又發(fā)展到單芯，由90℃又發(fā)展到120?30℃。這是一種很有發(fā)展前途的品種，如果每臺磕頭機都裝上加熱電纜，其數(shù)量是很可觀的。該電纜與測井電纜結(jié)構(gòu)相似，只是截面大一些，也可用于射孔，注意不能在盤上作試驗。
四、聲波采油電纜
    聲波的利用在幾千年前已被發(fā)現(xiàn)，從樂器到儀器的研究已經(jīng)很多。作為工業(yè)上的應用卻是近幾十年的事。在石油科學研究中采用聲波始于美蘇等國。70年代后期蘇聯(lián)在這方面取得了一些成績，獲得了顯著的經(jīng)濟效果。
石油工業(yè)采油工藝主要是處理油、氣、水的流動和地層的關(guān)系。目前一直采用加熱和化學的方法進行處理，投資大，工藝復雜，其效果不夠理想。聲波比電磁波有更強的穿透性，聲波很容易進入電磁波無法穿透的油、水和地層等物質(zhì)，聲波會明顯地影響液體的物性和流態(tài)，改善井底的流通條件和滲透性，從而增加油井的產(chǎn)量，這在國外已被證實。因此，聲波油井增產(chǎn)、水井增注、聲波解堵誘噴、超聲波防蠟、防垢等已在大量應用。
    80年代后期沈陽電纜廠應中國科學院成都分院的要求，為石油工業(yè)聲波儀器設計了動力電纜，該電纜與聲波采油車在大慶、華北、玉門等油田試驗近140口油井，總液量增加88.8%，油量增加129.7%，含水量下降5%，效果是非常明顯的，電纜是適用的。
設計該電纜應先了解聲波發(fā)生器的技術(shù)參數(shù)，其主要參數(shù)為：
    1 ．頻定輸出功率：10kW
    2．發(fā)生器效率：80%
    3．頻率范圍：10?0kHz
    4．外型尺寸：1×0.7×1.5m3,（系統(tǒng)重350kg）
    5．額定電壓：1.5kV
    電纜特點：功率大（比測井電纜），具有測井電纜的半移動（卷繞）性，還要與聲波發(fā)生器的波阻抗相匹配，在匹配的情況下電能損失是Z小的，使發(fā)生器的效率不低于80%。
    在實際使用中，該電纜隨小直徑的聲波發(fā)生器從防噴管口下入（像測井電纜），不用壓井，不用取下油管，而且可以邊處理邊開井誘噴，處理完畢可將儀器與電纜從防噴管中提出，現(xiàn)場操作非常方便。
根據(jù)發(fā)生器的技術(shù)參數(shù)和使用要求，對該電纜的要求：
     1. 電纜傳輸功率：10kW（連續(xù)波）
     2. 電纜的工作電壓：1?.5kV（電流大于10A）
     3. 電纜工作頻率：10?0kHz
     4. 電纜特性阻抗：50Ω
     5. 環(huán)境工作溫度：≤120℃
     6. 環(huán)境工作壓力：≤250kg/cm2
     7. 懸掛儀器重量：≤150kg
     8. 下井深度：1500?000m
     9. 電纜使用壽命：每次作業(yè)連續(xù)10h,累計不少于1年（8760h）。
    根據(jù)這些要求電纜設計為單芯10mm2，改性聚丙烯絕緣，尼龍帶墊層，雙鋼絲鎧裝。電纜外徑為16.73mm,制造長度3000m，電纜外徑大是為了適應波阻抗的要求，由于外徑大，鎧裝鋼絲每層都在40根以上。
此項目隨聲波采油車獲得科學技術(shù)委員會90年新產(chǎn)品證書。
五、電纜用的主要材料
    這三類電纜共同的特點是：銅導電線芯，聚丙烯絕緣，加墊層后雙鋼絲鎧裝，其工藝流程和測井電纜相同，便用材料也基本上一樣。