一種深水動(dòng)態(tài)海底電纜束的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種深水動(dòng)態(tài)海底電纜束。它包括若干電力電纜單元、電纜空隙填充材料和動(dòng)態(tài)壓載單元，所述電纜空隙填充材料和所述動(dòng)態(tài)壓載單元的橫截面均為圓形，所述電力電纜單元、所述電纜空隙填充材料和所述動(dòng)態(tài)壓載單元絞合成纜；所述電纜空隙填充材料和所述動(dòng)態(tài)壓載單元均均勻布置于所述電力電纜單元之間的空隙；所述絞合成纜得到的繩纜外依次包覆有內(nèi)墊層、螺旋金屬鎧裝層和外護(hù)層。本實(shí)用新型將多根電纜集束到一根深水海底動(dòng)態(tài)電纜中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)為多個(gè)水下增壓泵和電潛泵等用電設(shè)備供電，還大大減少了深水油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中海底電纜的數(shù)量和敷設(shè)成本，且通用性強(qiáng)，能夠應(yīng)用到不同深水油氣田開(kāi)發(fā)中。
【專利說(shuō)明】一種深水動(dòng)態(tài)海底電纜束
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種深水動(dòng)態(tài)海底電纜束，屬于海洋工程【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]深水油氣開(kāi)發(fā)正在成為我國(guó)海洋石油工業(yè)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)和科技創(chuàng)新的前沿。水下生產(chǎn)系統(tǒng)作為深水油氣田的一種重要開(kāi)發(fā)模式，是一種海洋石油天然氣資源開(kāi)發(fā)的新技術(shù)。在水下生產(chǎn)系統(tǒng)中，一般采用水下增壓泵或采油電潛泵增壓采油。而在一個(gè)油氣田中往往有多個(gè)水下井口進(jìn)行采油作業(yè)。由于每口生產(chǎn)井的地質(zhì)油藏參數(shù)不一樣，每口井的采油電潛泵或水下增壓泵的參數(shù)不同，對(duì)供電電源的要求也不同，往往采用“一對(duì)一”變頻控制電潛泵或水下增壓泵，每個(gè)電潛泵或增壓泵都需要有一根電纜供電，這就要求有多根海底電纜向不同水下井口采油樹(shù)電潛泵或增壓泵供電。海纜的數(shù)目越多，海纜敷設(shè)路由所占用的海域面積越大，海底電纜的敷設(shè)施工時(shí)間越長(zhǎng)。由于海纜(特別是深水海底電纜)的海上施工成本非常高，海底電纜越多，施工成本就越高，油氣田開(kāi)發(fā)成本就越高。如果能夠?qū)⒍喔娎|集束到一根海底電纜中，能減少油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中海底電纜的數(shù)量和敷設(shè)成本。
[0003]深水油氣田的開(kāi)發(fā)，往往采用浮式生產(chǎn)平臺(tái)或浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪(FPSO)加水下生產(chǎn)系統(tǒng)的模式，需要通過(guò)海底電纜將電力從浮式生產(chǎn)設(shè)施上輸送到水下生產(chǎn)系統(tǒng)中。這就要求海底電纜能夠適應(yīng)浮式生產(chǎn)設(shè)施的動(dòng)態(tài)特性及深水海洋波浪、流等環(huán)境條件，需要采用動(dòng)態(tài)海底電纜。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種深水動(dòng)態(tài)海底電纜束，本實(shí)用新型中多個(gè)電纜單元通過(guò)合理布置構(gòu)成電纜束，實(shí)現(xiàn)通過(guò)一根海底電纜束同時(shí)為水下多個(gè)增壓泵和電潛泵供電的目的，大大降低了海底電纜的敷設(shè)施工成本。同時(shí)利用動(dòng)態(tài)壓載單元和二層或多層螺旋金屬鎧裝，使海底電纜適應(yīng)浮式生產(chǎn)設(shè)施的動(dòng)態(tài)特性及深水海洋環(huán)境條件。
[0005]本實(shí)用新型所提供的一種深水動(dòng)態(tài)海底電纜束，包括若干電力電纜單元、電纜空隙填充材料和動(dòng)態(tài)壓載單元，所述電纜空隙填充材料和所述動(dòng)態(tài)壓載單元的橫截面均為圓形，所述電力電纜單元、所述電纜空隙填充材料和所述動(dòng)態(tài)壓載單元絞合成纜；所述電纜空隙填充材料和所述動(dòng)態(tài)壓載單元均均勻布置于所述電力電纜單元之間的空隙；
[0006]所述絞合成纜得到的繩纜外依次包覆有內(nèi)墊層、螺旋金屬鎧裝層和外護(hù)層。
[0007]上述的海底電纜束中，所述電力電纜單元為單芯電力電纜單元或三芯電力電纜單示。
[0008]上述的海底電纜束中，所述深水動(dòng)態(tài)海底電纜束包括所述單芯電力電纜單元的數(shù)量為3η，其中η為≥2的自然數(shù)，如為6、9、12、15或18，即形成6芯、9芯、12芯、15芯或18芯的電纜束。
[0009]上述的海底電纜束中，所述深水動(dòng)態(tài)海底電纜束包括所述三芯電力電纜單元的數(shù)量不小于3。[0010]上述的海底電纜束中，所述深水動(dòng)態(tài)海底電纜束包括所述三芯電力電纜單元的數(shù)量可為3?6之間的自然數(shù)，具體為3、4、5、或6，即形成9芯、12芯、15芯或18芯的電纜束。
[0011]上述的海底電纜束中，所述電力電纜單元、所述電纜空隙填充材料和所述動(dòng)態(tài)壓載單元以同心圓旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行絞合成纜。
[0012]上述的海底電纜束中，所述深水動(dòng)態(tài)海底電纜束包括至少2層所述螺旋金屬鎧裝層，具體所需層數(shù)更具深水動(dòng)態(tài)海底電纜束所應(yīng)用的海域確定；所述螺旋金屬鎧裝層由多個(gè)金屬圓單線螺旋纏繞于所述內(nèi)墊層外圍，金屬圓單線一般為鍍鋅低碳鋼，也可以為不銹鋼、銅等具有一定機(jī)械強(qiáng)度和質(zhì)量并且耐腐蝕的金屬；相鄰所述螺旋金屬鎧裝層的螺旋方向相反。
[0013]上述的海底電纜束中，所述電纜空隙填充材料由柔性聚合物制成，如聚丙烯，具有耐海水腐蝕性能；
[0014]所述動(dòng)態(tài)壓載單元由金屬鋼制成，如塑料模具鋼GSW2083，所述動(dòng)態(tài)壓載單元能夠確保整條動(dòng)態(tài)海底電纜束具有一定的質(zhì)量，使其在深水中受到適當(dāng)?shù)闹亓?，?dāng)受到深水海洋環(huán)境條件的影響而運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)幅度保持在一定范圍內(nèi)，進(jìn)而保持一定的疲勞壽命。
[0015]上述的海底電纜束中，所述內(nèi)墊層由聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺或聚氨酯制成，用于保護(hù)成束的電纜及所述電纜空隙填充材料，使其免受腐蝕和磨損；
[0016]所述外護(hù)層由聚乙烯制成，其為深水海底動(dòng)態(tài)電纜束提供整潔美觀的外表面同時(shí)，阻止海水進(jìn)入所述螺旋金屬鎧裝層，為所述螺旋金屬鎧裝層提供了相對(duì)干燥的環(huán)境，避免其直接暴露在海水中。所述外護(hù)層還具有一定的摩擦系數(shù)，使其在安裝過(guò)程中為敷設(shè)船上的牽引裝置提供適當(dāng)?shù)膴A緊力和牽引力。
[0017]本實(shí)用新型“深水動(dòng)態(tài)海底電纜束”懸掛在浮式平臺(tái)或其他浮式設(shè)施上，海底電纜束懸浮在海水中，因其受到波浪、潮流等作用，一直處于幅值不一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(DYNAMIC)，是相對(duì)與靜止(STATIC)的一種狀態(tài))，因此為一種“動(dòng)態(tài)”電纜束。
[0018]本實(shí)用新型深水動(dòng)態(tài)海底電纜束具有如下有益效果:
[0019]本實(shí)用新型將多根電纜集束到一根深水海底動(dòng)態(tài)電纜中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)為多個(gè)水下增壓泵和電潛泵等用電設(shè)備供電，還大大減少了深水油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中海底電纜的數(shù)量和敷設(shè)成本，且通用性強(qiáng)，能夠應(yīng)用到不同深水油氣田開(kāi)發(fā)中。通過(guò)配置合適的兩層或多層螺旋鎧裝及動(dòng)態(tài)壓載單元，使本實(shí)用新型能夠適應(yīng)深水海洋環(huán)境條件的動(dòng)態(tài)特性，達(dá)到一定的疲勞壽命。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為單芯電力電纜單元的結(jié)構(gòu)示意圖，是組成深水動(dòng)態(tài)電纜束的主要元件。
[0021]圖2為6芯深水動(dòng)態(tài)海底電纜束的結(jié)構(gòu)示意圖，可供兩臺(tái)水下增壓泵或電潛泵等用電設(shè)備供電。
[0022]圖3為三芯電力電纜單元的結(jié)構(gòu)示意圖，是組成深水動(dòng)態(tài)電纜束的主要元件。
[0023]圖4為9芯深水動(dòng)態(tài)海底電纜束的結(jié)構(gòu)示意圖，可供三臺(tái)水下增壓泵或電潛泵等用電設(shè)備供電。
[0024]圖5為12深水芯動(dòng)態(tài)海底電纜束的結(jié)構(gòu)示意圖，可供四臺(tái)水下增壓泵或電潛泵等用電設(shè)備供電。[0025]圖6為15芯深水動(dòng)態(tài)海底電纜束的結(jié)構(gòu)示意圖，可供五臺(tái)水下增壓泵或電潛泵等用電設(shè)備供電。
[0026]圖7為18芯深水動(dòng)態(tài)海底電纜束的結(jié)構(gòu)示意圖，可供六臺(tái)水下增壓泵或電潛泵等用電設(shè)備供電。
[0027]圖中各標(biāo)記如下:
[0028]I導(dǎo)體、2導(dǎo)體屏蔽層、3絕緣層、4絕緣屏蔽層、5金屬屏蔽層、6金屬阻水護(hù)套、7保護(hù)層、8單芯電力電纜單元、9電纜空隙填充材料、10動(dòng)態(tài)壓載單元、11內(nèi)墊層、12螺旋金屬鎧裝層、13外護(hù)層、14三芯電力電纜單元。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。
[0030]如圖1所示，為單芯電力電纜單元的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括導(dǎo)體1、導(dǎo)體屏蔽層2、絕緣層3、絕緣屏蔽層4、金屬屏蔽層5、金屬阻水護(hù)套6和保護(hù)層7等。導(dǎo)體I由實(shí)心銅單線絞合而成。在導(dǎo)體I外擠包有導(dǎo)體屏蔽層2，為半導(dǎo)電材料。導(dǎo)體屏蔽層2外擠包有絕緣層3，絕緣層3可以是交聯(lián)聚乙烯、聚乙烯或乙丙橡膠。絕緣層3外擠包絕緣屏蔽層4，絕緣屏蔽層4為半導(dǎo)電材料。導(dǎo)體屏蔽層2、絕緣層3和絕緣屏蔽層4采用三層共擠，三層結(jié)構(gòu)持續(xù)同步擠出。在絕緣屏蔽層4外纏繞金屬屏蔽層5，用于抵抗外部電磁干擾，同時(shí)防止導(dǎo)體對(duì)外輻射電磁干擾。金屬屏蔽層5外部為一層金屬阻水護(hù)套6，用于阻止水分入侵，可以為鉛護(hù)套，也可以是銅護(hù)套，或者其他金屬或合金材料。當(dāng)金屬阻水護(hù)套6采用導(dǎo)電的金屬材料，例如采用銅護(hù)套，則可以省去金屬屏蔽層5。金屬阻水護(hù)套外為擠出聚合物保護(hù)層7，聚合物可以是聚氯乙烯、聚酰胺和聚氨酯。
[0031 ] 如圖2所示，為6芯深水動(dòng)態(tài)海底電纜束，其包括單芯電力電纜單元8、電纜空隙填充材料9、動(dòng)態(tài)壓載單元10、內(nèi)墊層11、螺旋金屬鎧裝層12和外護(hù)層13。6根單芯電力電纜單元8、多根大小不一的電纜空隙填充材料9、多個(gè)動(dòng)態(tài)壓載單元10共同絞合成纜。單芯電力電纜單元8、電纜空隙填充材料9、動(dòng)態(tài)壓載單元10均按同心圓旋轉(zhuǎn)均勻分布。成纜的外部有擠出聚乙烯內(nèi)墊層11，用于保護(hù)成束的電纜及電纜空隙填充材料9，使其免受腐蝕和磨損。內(nèi)墊層11外是二層螺旋金屬鎧裝層12，相鄰兩層的金屬鎧裝螺旋方向相反，金屬鎧裝單線沿電纜旋轉(zhuǎn)一周前進(jìn)的距離為鎧裝層下電纜束直徑的10?30倍(以25倍為例，如成纜的直徑為100mm，則在2500mm長(zhǎng)的電纜上鎧裝層恰好旋轉(zhuǎn)一周)，螺旋金屬鎧裝層12的外部為聚乙烯擠出外護(hù)層13。
[0032]如圖3所示,為三芯電力電纜單元的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括3個(gè)單芯電力電纜單元8、多根大小不一的電纜空隙填充材料9和外護(hù)層13。3個(gè)單芯電力電纜單兀8、多根大小不一的電纜空隙填充材料9共同絞合成纜。單芯電力電纜單元8和電纜空隙填充材料9均按同心圓旋轉(zhuǎn)均勻分布。成纜的外部有擠出聚乙烯電力電纜外護(hù)層13，用于保護(hù)成纜的單芯電力電纜及電纜空隙填充材料，使其免受腐蝕和磨損。
[0033]如圖4所示，為9芯深水動(dòng)態(tài)海底電纜束，其包括3個(gè)三芯電力電纜單元14、電纜空隙填充材料9、動(dòng)態(tài)壓載單元10、內(nèi)墊層11、螺旋金屬鎧裝層12和外護(hù)層13。3根三芯電力電纜單元14、多根大小不一的電纜空隙填充材料9、多個(gè)動(dòng)態(tài)壓載單元10共同絞合成纜。三芯電力電纜單元14、電纜空隙填充材料9和動(dòng)態(tài)壓載單元10均按同心圓旋轉(zhuǎn)均勻分布。成纜的外部有擠出聚乙烯內(nèi)墊層11，用于保護(hù)成束的電纜及電纜空隙填充材料，使其免受腐蝕和磨損。內(nèi)墊層外是二層螺旋金屬鎧裝層12，相鄰兩層的金屬鎧裝螺旋方向相反，金屬鎧裝單線沿電纜旋轉(zhuǎn)一周前進(jìn)的距離為鎧裝層下電纜束直徑的10?30倍。多層螺旋金屬鎧裝層12的外部為聚乙烯擠出外護(hù)層13。
[0034]如圖5所示,為12芯深水動(dòng)態(tài)海底電纜束,其包括4個(gè)三芯電力電纜單元14、電纜空隙填充材料9、動(dòng)態(tài)壓載單元10、內(nèi)墊層11、螺旋金屬鎧裝層12和外護(hù)層13。4根三芯電力電纜單元14、多根大小不一的電纜空隙填充材料9、多個(gè)動(dòng)態(tài)壓載單元10共同絞合成纜。三芯電力電纜單元14、電纜空隙填充材料9和動(dòng)態(tài)壓載單元10均按同心圓旋轉(zhuǎn)均勻分布。成纜的外部有擠出聚乙烯內(nèi)墊層11，用于保護(hù)成束的電纜及電纜空隙填充材料，使其免受腐蝕和磨損。內(nèi)墊層外是二層層螺旋金屬鎧裝層12，相鄰兩層的金屬鎧裝螺旋方向相反，金屬鎧裝單線沿電纜旋轉(zhuǎn)一周前進(jìn)的距離為鎧裝層下電纜束直徑的10?30倍。多層螺旋金屬鎧裝層12的外部為聚乙烯擠出外護(hù)層13。
[0035]如圖6所示，為15芯深水動(dòng)態(tài)海底電纜束，其包括5個(gè)三芯電力電纜單元14、電纜空隙填充材料9、動(dòng)態(tài)壓載單元10、內(nèi)墊層11、螺旋金屬鎧裝層12和外護(hù)層13。5根三芯電力電纜單元14、多根大小不一的電纜空隙填充材料9、多個(gè)動(dòng)態(tài)壓載單元10共同絞合成纜。三芯電力電纜單元14、電纜空隙填充材料9和動(dòng)態(tài)壓載單元10均按同心圓旋轉(zhuǎn)均勻分布。成纜的外部有擠出聚乙烯內(nèi)墊層11，用于保護(hù)成束的電纜及電纜空隙填充材料，使其免受腐蝕和磨損。內(nèi)墊層外是二層螺旋金屬鎧裝層12，相鄰兩層的金屬鎧裝螺旋方向相反，金屬鎧裝單線沿電纜旋轉(zhuǎn)一周前進(jìn)的距離為鎧裝層下電纜束直徑的10?30倍。多層螺旋金屬鎧裝層12的外部為聚乙烯擠出外護(hù)層13。
[0036]如圖7所示，為18芯深水動(dòng)態(tài)海底電纜束，其包括6個(gè)三芯電力電纜單元14、電纜空隙填充材料9、動(dòng)態(tài)壓載單元10、內(nèi)墊層11、螺旋金屬鎧裝層12和外護(hù)層13。6根三芯電力電纜單元14、多根大小不一的電纜空隙填充材料9、多個(gè)動(dòng)態(tài)壓載單元10共同絞合成纜。三芯電力電纜單元14、電纜空隙填充材料9和動(dòng)態(tài)壓載單元10均按同心圓旋轉(zhuǎn)均勻分布。成纜的外部有擠出聚乙烯內(nèi)墊層11，用于保護(hù)成束的電纜及電纜空隙填充材料，使其免受腐蝕和磨損。內(nèi)墊層外是二層螺旋金屬鎧裝層12，相鄰兩層的金屬鎧裝螺旋方向相反，金屬鎧裝單線沿電纜旋轉(zhuǎn)一周前進(jìn)的距離為鎧裝層下電纜束直徑的10?30倍。多層螺旋金屬鎧裝層12的外部為聚乙烯擠出外護(hù)層13。
[0037]本實(shí)用新型的深水動(dòng)態(tài)海底電纜束中，螺旋金屬鎧裝層12的層數(shù)具體所需層數(shù)更具深水動(dòng)態(tài)海底電纜束所應(yīng)用的海域確定；金屬圓單線(金屬鎧裝單線)一般為鍍鋅低碳鋼，也可以為不銹鋼、銅等具有一定機(jī)械強(qiáng)度和質(zhì)量并且耐腐蝕的金屬。
[0038]本實(shí)用新型的深水動(dòng)態(tài)海底電纜束中，內(nèi)墊層11還可由聚氯乙烯、聚酰胺或聚氨酯等材質(zhì)制成，用于保護(hù)成束的電纜及所述電纜空隙填充材料，使其免受腐蝕和磨損。
[0039]本實(shí)用新型的深水動(dòng)態(tài)海底電纜束中，電纜空隙填充材料9由柔性聚合物制成，如聚丙烯,具有耐海水腐蝕性能。
[0040]本實(shí)用新型的深水動(dòng)態(tài)海底電纜束中，動(dòng)態(tài)壓載單元10由金屬鋼制成，如塑料模具鋼GSW2083，能夠確保整條動(dòng)態(tài)海底電纜束具有一定的質(zhì)量，使其在深水中受到適當(dāng)?shù)闹亓?，?dāng)受到深水海洋環(huán)境條件的影響而運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)幅度保持在一定范圍內(nèi)，進(jìn)而保持一定的疲勞壽命。
[0041]本實(shí)用新型并不限定于上述的實(shí)施方式，在不脫離本實(shí)用新型的宗旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種變更。
[0042]例如，深水動(dòng)態(tài)海底電纜束中，除了包括電力電纜，還可以包括光纜。電纜空隙的填充不僅可以利用圓形材料絞合，也可以是通過(guò)擠入聚合物填充材料形成不規(guī)則形狀，擠入的聚合物填充材料保持基本的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱即可。電纜束的導(dǎo)體除了銅，也可以是鋁或其他導(dǎo)電材料。
[0043]另外，在上述實(shí)施方式中，說(shuō)明將深水動(dòng)態(tài)海底電纜束向水下增壓泵或采油電潛泵等用電設(shè)備進(jìn)行供電，但本實(shí)用新型的用途并不限定于此，也可以是為其他深水油氣開(kāi)發(fā)的用電設(shè)備供電。
【權(quán)利要求】
1.一種深水動(dòng)態(tài)海底電纜束，其特征在于:它包括若干電力電纜單元、電纜空隙填充材料和動(dòng)態(tài)壓載單元，所述電纜空隙填充材料和所述動(dòng)態(tài)壓載單元的橫截面均為圓形，所述電力電纜單元、所述電纜空隙填充材料和所述動(dòng)態(tài)壓載單元絞合成纜；所述電纜空隙填充材料和所述動(dòng)態(tài)壓載單元均均勻布置于所述電力電纜單元之間的空隙； 所述絞合成纜得到的繩纜外依次包覆有內(nèi)墊層、螺旋金屬鎧裝層和外護(hù)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底電纜束，其特征在于:所述電力電纜單元為單芯電力電纜單元或三芯電力電纜單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海底電纜束，其特征在于:所述深水動(dòng)態(tài)海底電纜束包括所述單芯電力電纜單元的數(shù)量為3η，其中η為> 2的自然數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海底電纜束，其特征在于:所述深水動(dòng)態(tài)海底電纜束包括所述三芯電力電纜單元的數(shù)量不小于3。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海底電纜束，其特征在于:所述深水動(dòng)態(tài)海底電纜束包括所述三芯電力電纜單元的數(shù)量為3?6之間的自然數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的海底電纜束，其特征在于:所述電力電纜單元、所述電纜空隙填充材料和所述動(dòng)態(tài)壓載單元以同心圓旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行絞合成纜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的海底電纜束，其特征在于:所述深水動(dòng)態(tài)海底電纜束包括至少2層所述螺旋金屬鎧裝層，相鄰所述螺旋金屬鎧裝層的螺旋方向相反。
【文檔編號(hào)】H01B9/00GK203746474SQ201420137572
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】平朝春, 王春升, 魏澈, 李鑫, 郭宏, 劉國(guó)鋒, 王艷紅, 石云, 周曉東, 孫婧, 郭江艷 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油研究總院