チューブ被覆ケーブル（TEC）：深井戸における高温・高圧への対応

石油とガスのゲームは、炭化水素に到達することに関するものであり、それは非常に深く掘ることを意味します。深く行くほど、物事は熱くて厳しくなります。これらの高コストな場所でスムーズに運営を続けたい場合、あなたのダウンホール機器は非常に信頼性が高くなければなりません。特に、チュービングエンキャプスレイテッドケーブル(TEC)。これはツールに電力を供給し、重要なデータをすべて送信します。

では、TECがなぜそんなに優れているのでしょうか？それは、耐久性に優れているからです。通常のケーブルを破壊するような過酷な条件にも耐えることができます。なぜそんなに丈夫なのか、そしてこのブログでどのように熱や圧力に対処しているのかを見てみましょう。

チューブ被覆ケーブルはなぜ高熱・高圧に耐える必要があるのか？

ケーブルがそれほど頑丈である必要がある理由は、地中深くで起こることにあります。深く掘り進むにつれて、温度と圧力ははるかに高くなります。

1. 熱

通常、掘り進む100メートルごとに温度は約2～4℃上昇します。5,000メートル（16,000フィート以上）の深さでは、150℃を簡単に超えることがあります。場所によってはさらに高温になり、250℃を超えることもあります。

問題は、高熱が通常のケーブル絶縁を損傷する可能性があることです。PVCやポリエチレンのような素材は劣化し、弱くなり、機能しなくなることがあります。ケーブルは簡単に交換できないため、この熱の中で長年持続する必要があります。

2. 圧力

深度が1フィート下がるごとに、圧力は約0.465 psi上昇します。したがって、30,000フィートでは、圧力は15,000 psiを超える可能性があります。一部の場所では20,000 psiを超える場合もあります。

この圧力は通常のケーブルを押しつぶしたり、坑井内の厄介な物質が内部に侵入したりする可能性があります。これらの物質は絶縁体を損傷し、ケーブルの故障を引き起こす可能性があります。

TECが高温性能を実現する方法

熱の中で安全を保つために、TECはいくつかの工夫を使用しています: 特殊な材料、慎重な構造、そしてスマートなデザイン。

1. 特殊絶縁材（コア）

ワイヤーの周りの素材は、故障することなく直接の熱に耐えなければなりません。通常の絶縁材の代わりに、強力な素材を使用しています。

PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）: 熱に耐えます;PEEKは250°Cでもその強度を維持します。
ポリイミドとETFE: これらは中高温条件でうまく機能します。

これらの素材は、ケーブルの外側が非常に高温になっても、ワイヤー同士が離れている状態を保ちます。

2. 強固な金属被覆（ジャケット）

内部が電力を処理する一方で、外部の金属は高温下で強度を維持する必要があります。高温は金属を弱くする可能性があります。

ニッケル基合金：TECメーカーは、高温でも強度を保つインコネルやハステロイなどの合金を使用しています。これにより、チューブの崩壊や薄肉化を防ぎます。
ヒートシールド：金属チューブは、内部の温度上昇速度も遅くします。

3. 丁寧な構造

ケーブルの構造も熱対策に役立っています。金属はワイヤーの周りに巻き付けられ、溶接されてすべてを密閉しています。これにより、ウェルフルードが侵入して熱による損傷を早めるのを防ぎます。内部は窒素ガスまたはプラスチックで満たされ、安定性を保ちます。

TECはどのように圧力をブロックするのか？

TECは、外側が圧力容器のように作られているため、非常に高い圧力にも耐えることができます。これにより、流体の侵入を防ぎます。

1. 強固な壁

ケーブルを圧壊から守る主な要因は、強固な金属チューブです。

小型サイズ：TECは小型チューブ（1/4インチから1/2インチ程度）を使用しています。同じ肉厚であれば、小型のチューブの方が大型のチューブよりも強度があります。
厚い壁：チューブの壁はサイズに対して厚くなっています。これにより、曲がることなく最大20,000 psiの圧力に耐えることができます。

2. 密閉された継ぎ目

金属ジャケットに穴があると、流体が漏れる可能性があります。

溶接：TECはレーザーで溶接され、固体で密閉された継ぎ目を作ります。
引き抜き：溶接後、チューブは押しつぶされて小さくなり、すべてをしっかりと詰め込みます。また、金属をより強くします。

3. 錆びない

錆びはチューブを弱め、漏れを引き起こす可能性があります。IncoloyやHastelloyのような合金は錆びにくく、圧力を本来あるべき場所にとどめます。

チューブ被覆ケーブルの応用

チューブ被覆ケーブル（TEC）は、高温や高圧に対する耐久性が非常に優れています。そのため、石油、ガス、地熱産業において優先される技術となっています。TECが真にその威力を発揮する分野を詳しく見てみましょう。

1. 電気水中ポンプ（ESP）システム

ESP（電気水中ポンプ）は、自然圧力が低下した際に油井からより多くの石油を汲み上げるための一般的な方法です。TECは、坑底深くにあるESPモーターの強力な電力線として機能します。

電力とデータ：TECは、水中にあるモーターに高電圧の電力を供給し、多くの場合、モーターの温度や振動の程度などの重要な情報を送り返すための追加のラインを備えています。
耐久性：数千メートルもの深さがあり、非常に高温になる井戸のような過酷な環境でも、TECケーブルは何年もの耐久性を備えています。これにより、原油の流れを維持し、生産を停止させる修理を削減することで、多額のコストを節約できます。

2. 永久坑底監視（PDM）システム

PDMは、貯留層と坑井で何が起こっているかを監視するスマートシステムのようなものです。

データ収集：TECは、圧力、温度、流量を測定するセンサーを地上のシステムに接続します。ケーブルを囲む金属カバーは、信号をクリーンで正確に保ちます。
スマートフィールド：TECの信頼性により、監視システムは坑井の全期間にわたって機能します。この継続的な情報ストリームは、原油を抽出する最良の方法を特定し、故障を防ぎ、油田を真にスマートにするための鍵となります。

3. 坑井電気加熱システム

重油のような特定の種類の油を採取したり、坑井を詰まらせる可能性のある物質に対処したりするために、電気加熱は優れた選択肢となります。

重油：TECはヒーター自体として、または坑底のヒーターに電力を供給するために使用できます。流動性を維持するために必要な熱を処理できます。
安全な加熱：TECの堅牢で密閉された設計により、油を薄くしたり堆積を防いだりするために坑井が加熱されている場合でも、安全性が確保されます。

4. スマートコンプリーションシステム

スマートコンプリーションにより、企業は単一の坑井で貯留層の異なる部分からどれだけの油を採取するかを制御できます。

リモートコントロール: TECは、地下のツールを制御するための電力と通信を提供します。地上の人々はこれを使用して設定を変更し、異なるゾーンを管理できます。
より多くの石油: リアルタイムで物事を調整できることで、TECは企業が異なる層から石油を最大限に抽出できるように、石油の流れを管理します。

5. その他の用途

TECの厳しい仕様は、他の多くの方法でも使用できることを意味します:

深海油: 水中の井戸では、TECは井戸の外側の海水からの高圧と、井戸の内部の熱、圧力、腐食性物質の両方に対処しなければなりません。これらのアクセスが困難な場所で長持ちするように設計されています。
地熱エネルギー：地熱井戸は非常に高温になることがあります。特殊な絶縁体を備えたTECケーブルは、このような高温環境下でのポンプへの電力供給や監視ツールの使用に最適です。
高圧ガス井戸：一部のガス井戸では、底部の圧力が非常に高くなります。TECは、この圧力に耐え、ケーブルの崩壊や漏洩を防ぐように設計されています。
坑井試験：坑井の試験やサンプルの採取を行う際、TECは電力とデータの信頼性の高い接続を提供し、収集される情報の正確性を保証します。

要するに、TECは、高度なエネルギープロジェクトのために電力とデータを供給しながら、極度の熱と圧力に耐える必要がある場合に最適な選択肢です。

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About HEBEI-HUATONG Founded in 1993, HEBEI- HUATONG is a global cable manufacturing enterprise with production facilities located in Tangshan (Hebei Province, China), Busan (South Korea), Panama, Kazakhstan, Tanzania, Cameroon, and Angola. Its core product portfolio includes submersible pump cables for oil extraction, mobile flexible cables for port cranes, and marine engineering cables such as shipboard cables. The company provides robust support for the continuous, safe, and efficient operation of industrial sectors worldwide, including offshore and onshore oil & gas exploration, and material handling via port cranes.