Производственно-технический нефтегазовый журнал
+7 (903) 580-85-63 +7 (495) 371-01-74 info@glavteh.ru

Оценка надежности жил кабеля из меди и алюминия

Статистика отказов установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) свидетельствует о том, что причиной около 50% из них становятся неполадки в работе электрической части установок. В половине случаев это отказы кабельных линий.

В настоящее время в рамках общей тенденции к максимальному сокращению издержек в компоновках УЭЦН применяется погружной кабель с алюминиевыми жилами по причине существенной разницы (3 раза) в стоимости килограмма алюминия и меди. Однако возникает резонный вопрос: насколько надежны в эксплуатации алюминиевые кабели по сравнению с медными?

С этой целью специалисты нашей компании провели сравнительные механические испытания жил кабеля из алюминия и меди. В программу входили испытания на разрыв и изгиб цельных жил, выполненных из этих двух металлов. Кроме того, испытывались жилы из алюминия и меди, срощенные соответственно медными лужеными и медными гильзами.

11.09.2015 Инженерная практика №09/2015
Якунин Сергей Валентинович Заместитель технического директора по производству ООО «ГРЭЙ»
Кулаков Сергей Геннадьевич Технический директор ООО «ГРЭЙ»
Алейников Павел Александрович Руководитель лаборатории НМКиД ООО «ГРЭЙ»
Власов Сергей Владимирович Начальник отдела ЭПБ ООО «ГРЭЙ»
Король Станислав Николаевич Заместитель начальника отдела ЭПБ ООО «ГРЭЙ»
Голованов Алексей Васильевич Заместитель руководителя лаборатории НМКиД ООО «ГРЭЙ»

Рис. 1. Образцы 1-3
Рис. 1. Образцы 1-3

Для испытания были предоставлены: четыре фрагмента медных жил, соединенных медной гильзой обычным методом обжима (образцы №1, 2, 1а, 2а); четыре фрагмента алюминиевых жил, соединенных алюминиевой гильзой «специальным» методом обжима (образцы №3, 4, 3а, 4а); четыре фрагмента алюминиевых жил, соединенных медной гильзой обычным методом обжима (образцы №5, 6, 5а, 6а); четыре фрагмента цельной медной жилы; и четыре фрагмента цельной алюминиевой жилы кабеля (образцы № 9, 10, 9а, 10а). Испытания проводили на разрывной машине при помощи специальных захватов для растяжения. Для определения временного сопротивления на разрыв мы подвергали образцы №1-10 растяжению под действием плавно возрастающего усилия вплоть до разрушения (рис. 1-3). При этом наибольшее усилие, предшествовавшее разрушению образца, принималось за усилие Рmax, соответствующее временному сопротивлению. Образцы №1а-10а подвергались испытанию на изгиб на угол 90° циклической нагрузкой.

Рис. 3. Образцы №7-10
Рис. 3. Образцы №7-10
Рис. 2. Образцы №4-6
Рис. 2. Образцы №4-6

Результаты испытаний представлены в табл. 1 и в целом ожидаемо, но предельно наглядно свидетельствуют о гораздо меньшей надежности алюминиевых жил по сравнению с медными.

Таблица 1. Результаты сравнительных испытаний медных и алюминиевых жил погружного кабеля с начальной площадью сечения 25 мм
Таблица 1. Результаты сравнительных испытаний медных и алюминиевых жил погружного кабеля с начальной площадью сечения 25 мм

Временное сопротивление медных жил, соединенных медной гильзой Ø25-25 мм (184-212 Н/мм2), больше, чем временное сопротивление алюминиевых жил, соединенных медной и медной луженой гильзой Ø25-25 мм (117-120 Н/мм2).

Прочность цельной медной жилы кабеля примерно в два раза выше прочности цельной алюминиевой жилы кабеля.

Вследствие большей пластичности материала, алюминиевые жилы кабеля обжимаются лучше медных. При этом «специальный» метод обжима не влияет на прочность сростка жил кабеля из алюминия. В то же время технология обжатия медных жил обеспечивает минимально допустимую прочность на разрыв, а технология обжатия алюминиевых жил – нет. При этом прочность цельных жил безусловно выше срощенных: в случае жилы алюминиевого кабеля – на 25%; медного – на 20%.

Характерно также и то, что величина относительного удлинения как медных, так и алюминиевых жил не соответствовала минимальным требованиям, приведенным в нормативной документации (ТУ 16-705.491-2001 на катанку медную и TУ16-705.493-2006 на катанку алюминиевую).

До разрушения цельной медной жилы проходят те же 15 циклов испытания на изгиб, что и для медных жил, соединенных медной гильзой, в то время, как цельная алюминиевая жила выдерживает 10 циклов на изгиб до разрушения, алюминиевые жилы, соединенные медной гильзой, – пять, алюминиевые жилы, соединенные медной луженой гильзой, выдерживали – всего два цикла.

Отметим, что спускоподъемные операции с алюминиевым кабелем в случае наличия сростков, соединенных медными лужеными гильзами, следует производить с большой осторожностью, особенно в холодное время года.

Комментарии

Эту публикацию еще никто не прокомментировал. Станьте первым, поделитесь своим мнением.

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Отсутствие входного контроля – залог будущей аварии
Системы мониторинга и управления для механизированной добычи нефти
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №01-02/2019

Инженерная практика

Выпуск №01-02/2019

Подготовка нефти и газа. Борьба с коррозией внутрискважинного оборудования и трубопроводов. Механизированная добыча
Технологии разрушения стойких водонефтяных эмульсийПереработка нефтешламов и донных осадковОбустройство морских месторождений, защита морских и причальных сооружений от коррозииИнгибиторная защита водоводов и промысловых нефтепроводов, прогнозирование уровня защиты, адаптивная химизация ВСОЗащитные покрытия для трубопроводов: технологии и стандартизацияКислотная композиция как альтернатива СКОИсследования состава мехпримесей, ТМС с резервированием всех узлов, система мониторинга ОРЭ
Ближайшее совещание
Трубопроводный транспорт
Трубопроводы – 2019
Производственно-техническая конференция

Промысловые трубопроводы ‘2019. Обеспечение целостности и эффективности систем промыслового транспорта

4-6 июня 2019 г., г. Саратов
Задача Конференции состоит в обмене опытом и анализ эффективности применения современных методов и технологий для сокращения аварийности промысловых трубопроводов различного назначения, обсуждение опыта и технологий применения трубной̆ продукции из различных сплавов и альтернативных материалов, проведение мониторинга и методов диагностики трубопроводов, в том числе: инфразвуковая система мониторинга, внутритрубная диагностика, методы определение утечек и несанкционированных врезок в нефтепроводы с применением беспилотных летательных аппаратов, а так же другим актуальным вопросам эксплуатации системы трубопроводного транспорта
Ближайший тренинг
Механизированная добыча
Эффективность механизированного фонда – апрель 2019
Тренинг-курс

Повышение эффективности эксплуатации механизированного фонда скважин

22-25 апреля 2019 г., г. Москва
Цель курса состоит в создании у слушателей комплексного и разностороннего представления о современной теории и практике работы с механизированным фондом скважин при решении ряда основных производственно-технических задач. Занятия проводятся с использованием новейших презентационных материалов и программных комплексов экспертами-практиками с большим производственным и научным опытом.