Нефтяная и газовая промышленность полагается на электрические и коммуникационные системы практически на каждом этапе разведки, бурения, добычи, переработки и транспортировки. За этими системами стоит широкий спектр специализированных кабелей, предназначенных для подачи питания, передачи сигналов, управления оборудованием и поддержки связи.
В отличие от кабелей, используемых в обычных коммерческих или легких-промышленных средах, кабели для нефти и газа могут работать в присутствии нефти, углеводородов, химикатов, влаги, соленой воды, тепла, вибрации, солнечного света и механических напряжений.
Поэтому выбор правильного кабеля – это не просто вопрос выбора правильного сечения проводника. Необходимо учитывать конструкцию кабеля, изоляцию, оболочку, экранирование, механическую защиту, температурный класс и условия применения.
Что такое нефтегазовые кабели?
Нефтяные и газовые кабели — это кабели, предназначенные для систем электропитания, управления, контрольно-измерительных приборов или связи, используемых на нефтегазовых объектах.
В зависимости от приложения они могут быть установлены в:
- Буровые установки для нефти и газа
- Береговые производственные мощности
- Морские платформы
- НПЗ
- Нефтехимические заводы
- Трубопроводные системы
- Насосные станции
- Системы каротажа скважин
- Погружные насосные системы
- Объекты переработки нефти и газа
Не существует единой конструкции кабеля, подходящей для любого применения в нефтегазовой отрасли. Требования к кабелю, используемому на морской платформе, могут сильно отличаться от требований к кабелю, установленному внутри берегового перерабатывающего завода или проложенному в нефтяной скважине.
Распространенные типы кабелей, используемых в нефтегазовой промышленности
1. Силовые кабели
Силовые кабели используются для распределения электроэнергии к двигателям, насосам, компрессорам, системам управления, освещению и другому оборудованию.
В зависимости от электрической системы на нефтегазовых объектах могут использоваться силовые кабели низкого-, среднего- или высокого-напряжения.
Типичные соображения включают в себя:
- Номинальное напряжение
- Размер проводника
- Температурный рейтинг
- Изоляционный материал
- Огнестойкость
- Масло- и химическая стойкость
- Механическая защита
- Среда установки
Бронированные силовые кабели могут быть выбраны там, где требуется дополнительная механическая защита.
2. Кабели управления.
Кабели управления передают электрические сигналы, используемые для управления и контроля промышленного оборудования.
Их можно встретить в системах управления:
- Моторы
- Насосы
- Клапаны
- Распределительное устройство
- Технологическое оборудование
- Промышленное оборудование
Поскольку системы управления могут содержать несколько цепей в одном кабеле, часто используются многожильные-конструкции.
В зависимости от условий установки кабели управления могут быть экранированными, армированными, маслостойкими, огнестойкими или предназначенными для использования вне помещений.
3. Инструментальные кабели
Инструментальные кабели используются для передачи сигналов низкого-уровня между полевыми приборами и системами управления.
Например, они могут подключить:
- Датчики давления
- Датчики температуры
- Расходомеры
- Инструменты уровня
- Передатчики
- Оборудование для мониторинга процессов
Целостность сигнала особенно важна для контрольно-измерительных систем. Экранирование и витая-пара обычно используются для уменьшения электромагнитных помех и нежелательных наводок сигналов.
В зависимости от применения измерительные кабели также могут иметь индивидуальное парное экранирование, общее экранирование или и то, и другое.
4. Кабели ЧРП
Кабели преобразователя частоты (ЧРП) используются между преобразователями частоты и двигателями.
Системы VFD могут генерировать высокочастотные-электрические шумы и электромагнитные помехи. По этой причине кабели, используемые в этих системах, обычно имеют экранирование и тщательно спроектированные устройства заземления.
Типичные характеристики кабеля VFD могут включать в себя:
- Несколько проводников
- Симметричные или заземляющие проводники
- Общее экранирование
- Гибкая конструкция
- Масло-стойкая куртка
- Повышенная электромагнитная совместимость
Эти кабели широко используются для насосов, компрессоров, вентиляторов и другого-оборудования с приводом от двигателя.
5. Портативные и гибкие силовые кабели.
Операции в нефтегазовой отрасли часто включают в себя оборудование, которое необходимо перемещать, временно устанавливать или подключать в сложных условиях окружающей среды.
Поэтому портативные силовые кабели используются для таких применений, как:
- Буровое оборудование
- Временные энергосистемы
- Промышленное оборудование
- Насосы
- Портативное оборудование
Этим кабелям может потребоваться устойчивость к многократному изгибу, истиранию, воздействию масла, солнечного света, влаги и суровых погодных условий.
Гибкость и механическая прочность могут быть столь же важны, как и электрические характеристики.
6. Морские и морские кабели
Морские нефтегазовые объекты создают еще один комплекс проблем.
Кабели, установленные на морских платформах, буровых судах и других морских объектах, могут подвергаться воздействию:
- Соленая вода
- Высокая влажность
- УФ-излучение
- Ветер и погода
- Нефть и химикаты
- Механическое напряжение
- Вибрация
- Опасность пожара
Поэтому морские и морские кабели часто проектируются с учетом дополнительных требований к огнестойкости, малому дымообразованию, коррозионной стойкости, механической защите и устойчивости к воздействию окружающей среды.
В некоторых случаях также может потребоваться специальная броня или водонепроницаемые-конструкции.
7. Кабели для погружных насосов
Кабели погружных насосов используются для подачи питания на насосы, установленные в колодцах или других подводных средах.
Эти кабели работают в условиях, которые сильно отличаются от условий обычной надземной прокладки.
В зависимости от применения им может потребоваться выдерживать:
- Постоянное воздействие жидкостей
- Повышенные температуры
- Давление
- Нефть и углеводороды
- Механическое напряжение
- Долгосрочное-погружение
Поэтому конструкция кабеля должна выбираться в соответствии с насосной системой, глубиной установки, температурой, составом жидкости и электрическими требованиями.
8. Кабели связи.
Современные нефтегазовые объекты во многом зависят от сетей связи для мониторинга, автоматизации, передачи данных и дистанционного управления.
Системы связи могут использовать:
- Медные кабели связи
- Коаксиальные кабели
- Кабели промышленного Ethernet
- Оптоволоконные кабели
Волоконно-оптические кабели особенно полезны там, где важны большие расстояния передачи, высокая пропускная способность или устойчивость к электромагнитным помехам.
Кабели связи, используемые на промышленных объектах, также могут требовать усиленной механической защиты и защиты окружающей среды.
Почему для нефтегазовой отрасли требуются специальные кабели?
Операционная среда является одной из основных причин.
Кабель, установленный на нефтегазовом объекте, может одновременно подвергаться нескольким воздействиям окружающей среды.
Воздействие нефти и углеводородов
Масло, топливо, углеводороды и вещества на основе нефти-могут влиять на некоторые материалы изоляции и оболочки.
Поэтому внешняя оболочка должна быть совместима с предполагаемыми химикатами и жидкостями.
Химическое воздействие
Нефтегазовые объекты могут содержать кислоты, растворители, коррозионно-активные химикаты и другие агрессивные вещества.
Материалы кабеля следует выбирать в соответствии с реальной химической средой, а не полагаться на общие «промышленные» характеристики.
Высокие и низкие температуры
Кабели могут подвергаться воздействию высоких рабочих температур, горячего оборудования, солнечного света или низких температур окружающей среды.
И изоляция, и оболочка должны сохранять требуемые механические и электрические свойства в ожидаемом температурном диапазоне.
Вода и соленая вода
Морские объекты могут подвергать кабели постоянному воздействию влаги, дождя, брызг и соленой воды.
Водостойкость и коррозионная стойкость становятся особенно важными в морской среде.
Механический стресс
Кабели могут испытывать:
- Тяговые силы
- Гибка
- Вибрация
- Истирание
- Влияние
- Дробление
В зависимости от условий монтажа могут использоваться броня, оплетка, специальные оболочки и гибкие конструкции.
Огонь и дым
Пожарная безопасность является еще одним важным фактором на объектах нефтегазовой отрасли.
В зависимости от требований проекта кабели могут обеспечивать огнестойкость, огнестойкость, низкое дымовыделение или пониженные характеристики содержания галогенов.
Точные требования зависят от применимых стандартов, спецификаций проекта и условий установки.
Где используются кабели для нефти и газа?
Кабели для нефти и газа можно найти во всей отрасли.
Буровые системы
Буровые установки используют силовые, контрольные, контрольно-измерительные приборы, средства связи и гибкие кабели для управления и мониторинга бурового оборудования.
Нефтяные скважины и скважинные системы
Для скважинных применений могут потребоваться специальные кабели, способные работать при высокой температуре, давлении и воздействии скважинных флюидов.
Морские платформы
Для морских объектов требуются кабели, способные работать в морской среде, включая требования, связанные с соленой водой, влажностью, ультрафиолетовым излучением, вибрацией и пожаробезопасностью-.
Нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы
Нефтеперерабатывающие заводы содержат большое количество двигателей, насосов, клапанов, датчиков, систем управления и сетей связи.
Поэтому широко используются силовые, контрольные, контрольно-измерительные кабели и кабели промышленной связи.
Трубопроводы и насосные станции
В трубопроводных системах используется электрическая и коммуникационная инфраструктура для систем перекачки, мониторинга, контрольно-измерительных приборов, управления и безопасности.
Как правильно выбрать кабель для нефтегазовой отрасли?
Правильный кабель следует выбирать в соответствии с реальным применением, а не просто выбирать кабель с маркировкой «нефть и газ».
Важные факторы включают в себя:
1. Приложение
Определите, будет ли кабель использоваться для питания, управления, контрольно-измерительных приборов, связи, бурения, перекачки или для других целей.
2. Напряжение и электрические требования
Учитывайте номинальное напряжение, допустимую силу тока, размер проводника, частоту и требования к заземлению.
3. Среда установки
Определите, будет ли кабель прокладываться внутри, снаружи, под землей, на море, под водой, в опасной зоне или в скважине.
4. Температура
Проверьте минимальную и максимальную рабочую температуру.
5. Химическое воздействие
Определите масла, углеводороды, химикаты и другие вещества, которые могут контактировать с кабелем.
6. Механические требования
Учитывайте изгиб, вибрацию, растяжение, раздавливание, удары и истирание.
7. Экранирование и заземление
Для приборов, связи и частотно-регулируемых приводов экранирование и заземление могут иметь решающее значение для поддержания качества сигнала и контроля электромагнитных помех.
8. Огненные характеристики
В зависимости от проекта может потребоваться учитывать требования к огнестойкости, огнестойкости, дымовыделению и содержанию галогенов.
9. Применимые стандарты
Требования к кабелям могут различаться в зависимости от страны, отрасли, метода установки и спецификации проекта. Перед выбором кабеля следует подтвердить применимые требования IEC, UL, NEC, IEEE, API, морского применения или других-проектов.