石油工業都用哪些特種電纜

  隨著我國中西部的開發，石油工業的發展已更加突出。除“西氣東輸”已經開工外，大型油田“希望之海”也已在開發。除基本建設需用大量的通用電纜外，石油工業用的電纜也將隨著發展。這給我們電纜行業提供一個開發新品種的機遇。
目前國內生產石油工業電纜的廠家并不多，大量生產的產品有中深井測井電纜、潛油泵電纜等。曾經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品，但根據油田的地區不同，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。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，是值得大力開發的產品。
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。國內各油田正在推廣應用。
    射孔電纜的使用環境：溫度范圍-30℃～+150℃，井下壓力為600kg/cm2,井中介質為油、氫和水，電纜屬短期使用。射孔電纜的結構為單芯，絕緣后用雙鋼絲鎧裝，電纜外徑為8.1mm，制造長度為5500?000m。
國產電纜的性能裕度都很大，在使用環境下絕緣電阻都大于500MΩ，電容一般在0.17μF/km，拉斷力大于3800kg。關鍵的質量問題是雙鋼絲鎧裝的質量不好，造成松套，起燈籠罩，使電纜損傷，特別是在射孔時產生劇烈的抖動，更容易產生松套或打結，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距，使內應力盡量減少。參照測井電纜對鎧裝質量采用的辦法，提高鎧裝質量。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，于是這一結構便推廣開了。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，由三芯又發展到單芯，由90℃又發展到120?30℃。這是一種很有發展前途的品種，如果每臺磕頭機都裝上加熱電纜，其數量是很可觀的。該電纜與測井電纜結構相似，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現，從樂器到儀器的研究已經很多。作為工業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年代后期蘇聯在這方面取得了一些成績，獲得了顯著的經濟效果。
石油工業采油工藝主要是處理油、氣、水的流動和地層的關系。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，聲波會明顯地影響液體的物性和流態，改善井底的流通條件和滲透性，從而增加油井的產量，這在國外已被證實。因此，聲波油井增產、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生器的技術參數，其主要參數為：
    1 ．頻定輸出功率：10kW
    2．發生器效率：80%
    3．頻率范圍：10?0kHz
    4．外型尺寸：1×0.7×1.5m3,（系統重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，還要與聲波發生器的波阻抗相匹配，在匹配的情況下電能損失是zui小的，使發生器的效率不低于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，現場操作非常方便。
根據發生器的技術參數和使用要求，對該電纜的要求：
     1. 電纜傳輸功率：10kW（連續波）
     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. 環境工作溫度：≤120℃
     6. 環境工作壓力：≤250kg/cm2
     7. 懸掛儀器重量：≤150kg
     8. 下井深度：1500?000m
     9. 電纜使用壽命：每次作業連續10h,累計不少于1年（8760h）。
    根據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國家科學技術委員會90年新產品證書。
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。