ESP - سیمکــو - توليد كننده سيم و...

Page: 1 / 6 www.simcocable.com

ESP هاي كابل

)پمپ شناور الكتريكي هاي كابل (

استفاده مي ESPكابلهايي سه فاز هستند كه در چاههاي نفت براي انتقال توان مورد نياز موتورهاي ESP ۱كابل برق

در پايين سر چاه به لوله كشي نهايتدر و كه بتوانند وزن خود را تحمل نمايند به صورتي استاين كابل ها طراحي . شوند . متصل مي شود

ESPمحل استفاده كابل : ۱شكل

عوامل زيادي هستند كه در انتخاب سايز و نوع اين كابل ها مهم هستند برخي از اين عوامل مانند خوردگي تعيين

انتخاب اين نوع مهمترين عوامل مهم در. جنس مواد هستند و برخي ديگر بر روي ابعاد و ساير مالحظات موثر هستند كننده : كابل ها عبارتند از

انتخاب سايز هادي در اقتصادي مالحظات جريان راه اندازي و حداكثر افت ولتاژ براي تضمين راه اندازي موتور ل و طول عمر سيستم ولتاژ نامي براي بهينه سازي كاب افزايش دماي ناشي از نامتعادلي ولتاژ آنفضاي موجود بين لوله و پوشش نوع و ميزان گاز موجود در چاه خورندگي در اطراف چاه اثرات بازدارنده هاي خوردگي و يا هر نوع افزودني شيميايي ديگر بر روي خصوصيات عايق در چاه ( نوع مايع اطراف كابل ، وقتي كه در باالي پركن (


نرخ و فركانس چرخه هاي كاهش فشار نرخ و فركانس چرخه هاي دمايي ظرفيت وزن جرثقيل در مصارف ساحلي استفاده هاي بعدي از كابل در بيرون از چاه ورود خطوط ارتباطي و يا تزريق مواد شيميايي به كابل مسير چاه روش هاي نوار پيچي و كلمپ زدن

به داخل مخزن ESPمحل ورود كابل : ۲شكل

ها اين كابل. هستند و به صورت گرد و يا تخت توليد مي شوند kV۵و kV۳ح ولتاژهاي وسط داراياين كابل ها عموما

اي مكانيكي مقاوم باشد و از لحاظ چاه بايد قطر كمي داشته باشد و در برابر فشار ه خاص محيطشرايط به دليل استفاده در . الكتريكي و فيزيكي نيز غير قابل تخريب باشد

و براي محيط هاي ، محدوده وسيعي است طبق استانداردها AWGو mm2هادي در مقياس انتخاب سايز محدوده براي طراحي و آزمون اين كابل ها استانداردهاي زيادي وجود دارد . مختلف چاه از انواع مختلف عايق و آرمور استفاده مي كنند

: كه مهمترين آنها عبارتند از IEEE 1017 IEEE 1018 IEEE 1019 API RP-11S5 API RP-11S6

گرد و تخت ESPكابل طرح : ۳شكل


اليه هاي كابل

مطابق استاندارد (و يا پوشش داده شده با قلع ) ASTM B3مطابق استاندارد (جنس هادي مي تواند مس ساده :هادي ASTM B33 ( و يا پوشش داده شده با سرب يا آلياژ سرب) مطابق استانداردASTM B189 (باشد .

براي هر دو مورد مي توان از استاندارد . هادي عموما مفتولي است اما به صورت نيمه افشان نيز مي تواند توليد شودASTM B8 استاندارد مي توان نيزباشد هادي نيمه افشان فشرده شده در صورتي كه. استفاده نمودASTM B496 استفاده را

از هادي بايد ،هادي نيمه افشان به منظور مسدود كردن نفوذ گاز در. ن استدرصد نيمه افشا ۹۲مي شود كه در آن قطر هادي . نوع پر شده استفاده شود

مجاورت مستقيم ،در صورتي كه جنس عايق پلي پروپيلن باشد از هادي اندود شده استفاده مي شود زيرا در محيط چاه . دشو ضعيففيزيكي نيز از لحاظابد و مس و پلي پروپيلن باعث مي شود تا تحمل دي الكتريك عايق كاهش ي

IEEEمطابق با استاندارد ( پلي پروپيلن يكي عايق دو نوع عايق استفاده مي شود ، ، ESPعموما در كابل هاي :عايق

) IEEE 1018مطابق با استاندارد ( EPR ديگري عايق و) 1019رند ، خشك تر هستند و از لحاظ قيمت نيز وضعيت دماي پايين تري دا EPRعايق هاي پلي پروپيلن نسبت به عايق

. بهتري دارند C۱۰۷°است اما در صورتي كه اليه غالف سربي داشته باشد مي تواند تا دماي C۹۶°دماي كار عايق هاي پلي پروپيلن

. دارند C۲۳۰°دمايي تا حدود EPDMنيز استفاده شود براي دماي باالتر بايد از الستيك ها استفاده نمود ، عايق هاي

استفاده مي EPDMروكش هاي ) IEEE 1018مطابق استاندارد ( دارند EPRبراي كابل هايي كه عايق :روكش عالوه بر اين از روكش هاي ترموست الستيك نيتريل مقاوم در برابر روغن نيز مي توان استفاده كرد كه در اين صورت . شود

. خواهد بود C۱۴۰°دماي كار آن از روكش هاي ترموست الستيك نيتريل ) IEEE 1019مطابق با استاندارد ( ابل هاي با عايق پلي پروپيلن براي ك

براي اين حالت از روكش پلي اتيلن نيز مي توان استفاده كرد كه در اين حالت دماي كار . مقاوم در برابر روغن استفاده مي شود . كاهش خواهد يافت C۸۰° تا آن

اي گرد روكش مي شود و در كابل هاي تخت، آرمور مستقيما بر روي سه رشته عايق شده قرار مي عموما فقط كابل ه . گيرد

از پوشش اضافي بر بيشتر مي توان براي حفاظت در برابر مايعات و استحكام EPRدر كابل هاي با عايق :حفاظ عايق

. بهره بردروي عايق براي افزايش كارايي از بافت بر روي نوار نيز استفاده حتي مي توان استفاده كرد،از نوار و يا بافت به طور نمونه مي توان

البته انواع ديگري از . دارند C۱۲۰°حدود درعموما نايلون و پلي استر هستند كه در آب تحمل دمايي هاجنس اين نوار. نمود . وندنيز استفاده ش C۲۰۰°نوارها نيز وجود دارند كه مي توانند براي دماي تا


مهمترين مواد مورد استفاده در . يك راه ديگر استفاده از پالستيك هاي با دماي باالتر و به صورت اكسترود شده است . است C۲۰۵°براي محدوده دمايي تا FEPو C۱۶۰°براي محدوده دمايي تا PVDFاين روش

براي . مي تواند به هادي مسي آسيب وارد نمايد ، اين گازوجود دارد )H2S( در چاه هايي كه گاز سولفيد هيدروژندر . عايق استفاده كرد هر رشته جلوگيري از بروز اين مشكل مي توان از يك اليه نازك سرب به صورت اكسترود شده بر روي

وارد بر روي اليه سرب نوار پارچه اي پيچيده مي شود تا در حين عمليات آرمورينگ آسيبي به آن EPDMكابل هاي با عايق . نشود

وظيفه اصلي آرمور تامين حفاظت فيزيكي هادي است و در كنار آن مي تواند فشار ناشي از گاز را نيز كاهش : آرمور

فوالد گالوانيزه نرم استفاده عموما براي مصارف معمول و مناطق با خورندگي كمتر از . باشدداده و مسدود كننده مسير نفت نيز . مي گردد، در مناطق با خورندگي باال نيز از فوالد ضدزنگ و يا آلياژهاي ديگر مي توان استفاده نمود

رشته عايق شده به موازات هم ۳تخت بر روي روكش قرار مي گيرد اما در كابل هاي مستقيما در كابل هاي گرد، آرمور . شود قرار مي گيرند و سپس آرمور مي

تخت ESPنمونه كابل : ٤شكل

كاربرد و محدوديت ها

عايق ترموپالستيك پلي پروپيلن و عايق ترموست . در حالت كلي دو نوع عايق استفاده مي گردد ESPبراي توليد كابل EPR ياEPDM . در بعضي از كابل ها نيز سيستم عايقي تركيبي استفاده مي شود، در اين سيستم هاي عايقي، مي توان از يك

اين اليه معموال تحمل دي الكتريك بااليي دارد و باعث . نوار و يا يك اليه نازك اكسترود شده به عنوان عايق دوم استفاده نمود . دمي شود تا عملكرد الكتريكي عايق بهبود ياب


رابطه بين طول عمر با دما به . زماني كه كابل در دماي باال كار مي كند، اين مسئله باعث كاهش عمر كابل مي شود . صورت نمايي است، يعني اينكه در حالت كلي با افزايش دماي كار، طول عمر كابل به صورت نمايي كاهش مي يابد

گردتخت و ESPنمونه كابل : ٥شكل

از كابل هاي با عايق پلي . پلي پروپيلن نسبتا ارزان قيمت است و در چاه هاي نفت با دماي پايين مي تواند استفاده شود

البته اين دما، دماي ايده ال است يعني شرايطي كه كابل در . استفاده كرد C۹۶°الي -C۳۵°پروپيلن مي توان براي دماي خمش . جابجا شود -C۳۵°كابل با عايق پلي پروپيلن نبايد در دماي كمتر از . يكي نباشدمعرض مواد شيميايي و نيروهاي مكان

شرايط شناخته شده ديگري نيز وجود دارند كه مي توانند بر روي پلي . در دماي پايين مي تواند باعث ترك برداشتن عايق گردد. اعث شروع ترك خوردگي زودهنگام آن مي شوددرصد ب ۱۰دي اكسيد كربن در سطوح باالتر از . پروپيلن تاثير بگذارند

نيروهاي بيروني مانند كلمپ كابل و نيروهاي كششي كه در دماي نزديك به حداكثر دما به كابل اعمال مي شود، مي تواند به اين وقتي پلي پروپيلن در مجاورت مس قرار مي گيرد مستعد كهنگي شتابنده است، به . تغيير شكل زودهنگام عايق منجر شود

منظور سازندگان مواد از افزودني هاي ضد كهنگي استفاده مي كنند و توليد كنندگان كابل نيز هادي را با آلياژ سرب و يا قلع، . اندود مي كنند تا مانع از تماس مستقيم شود

براي محيط هاي حاوي دي . انعطاف پذيري خود را بخوبي حفظ مي كند) - C۵۰°تا (در دماهاي پايين EPDMمواد براي دماهاي باال نيز ترجيح داده EPDMمواد . اكسيد كربن مناسب است و در مقابل انواع زيادي از رفتارها در چاه مقاوم است

وغن متورم مي شوند اما اين مشكل را اين مواد در ر. درجه نيز مناسب هستند ۲۰۰مي شود و برخي از آنها براي دماي هادي . مي توان با فرموالسيون مناسب كاهش داد

براي اين منظور مي توان از نوار . در سيستم هاي عايقي از نوار يا اليه هاي اكسترود شده بر روي عايق استفاده مي شوديات الكتريكي و تحمل مكانيكي آنها به پلي آميد استفاده كرد اما اين نوارها وقتي در معرض رطوبت قرار مي گيرند خصوص

از موادي كه عمدتا به صورت اكسترود بر روي عايق استفاده مي شود مي توان مواد ترموپالستيك پلي . شدت افت پيدا مي كندبراي ) FEP(و اتيلن پروپيلن فلورينه C۱۵۰°براي دماي ) ECTFE( ، اتيلن كلرو تترا فلورو اتيلن )PVDF( وينيليدن فلورايد


اين مواد به صورت مستقيم بر روي هادي و يا عايق اكسترود مي شوند و باعث افزايش تحمل دي . را نام برد C۲۰۰°دماي اين عايق دوم نمي تواند به . الكتريك و مقاومت در برابر مواد شيميايي مي شوند و در نتيجه طول عمر كابل را افزايش مي دهند

. ده گردد و بايد همراه عايق اصلي استفاده شودصورت تكي به عنوان عايق استفا

، اسيدهاي قوي، محيط هاي آلكالين و آب هاي شور مستعد خوردگي است و حتي پوشش H2S ،CO2فوالد گالوانيزه در حضور ه شود و يا در چنين حالتي بهتر است تا از فوالد با ضخامت باالتر استفاد. روي اضافه نيز تاثير محسوسي در طول عمر آن ندارد

در برخي سيستم هاي نياز است تا از فوالد ضد . اينكه مواد ديگري كه مقاومت در برابر خوردگي باالتري دارند جايگزين شوندفوالد . زنگ يا فوالد با تحمل كششي باالتر و به صورت مفتول گرد استفاده شود تا تحمل كششي طولي مورد نياز تامين گردد

رنده مورد استفاده قرار مي گيرد و بسته به اينكه چه نوع خورندگي بيشتر وجود دارد مي توان نوع ضد زنگ در محيط هاي خو .مناسب فوالد ضد زنگ را انتخاب نمود

مسئله ديگر اينكه خصوصيات مغناطيسي فلزات آهني باعث افزايش تلفات الكتريكي در كابل مي شود، اين مسئله ناشي از اين مشكل در كابل هاي تخت بخصوص زماني كه جريان هاي فازي نامتعادل . يس در هادي استجريان هاي گردابي و هيسترز

.باشند اهميت بيشتري پيدا مي كند

***************************************************** : كلمات كليدي

[1] . Electrical Submersible pump [2] . Diagnostic Testing

**************************************************** : منابع

[1] . IEEE 1018 : 2013, “IEEE Recommended Practice for Specifying Electric Submersible Pump Cable - Ethylene-Propylene Rubber Insulation”

[2] . IEEE 1019 : 2013, “IEEE Recommended Practice for Specifying Electric Submersible Pump Cable - Polypropylene Rubber Insulation”

[3] . “ESP power cable”, www.petrowiki.org [4] . API RP 11S5, “Recommended Practice for the Application of Electrical

Submersible Cable Systems”, April 2008 [5] . API RP 11S6, “Recommended Practice for the Testing of Electric Submersible

pump Cable Systems”, April 2008

ESP - سیمکــو - توليد كننده سيم و...

Documents

Transcript of ESP - سیمکــو - توليد كننده سيم و...