튜빙 캡슐화 케이블(TEC): 심정 시추공의 열과 압력 극복

석유 및 가스 산업은 탄화수소에 도달하는 것이 전부이며, 이는 매우 깊이 시추해야 함을 의미합니다. 더 깊이 들어갈수록 상황은 더 뜨겁고 어려워집니다. 이러한 비용이 많이 드는 지점에서 모든 것을 원활하게 유지하려면 다운홀 장비, 특히 "튜빙 캡슐화 케이블" (TEC)가 매우 신뢰할 수 있어야 합니다. TEC는 도구에 전력을 공급하고 모든 중요한 데이터를 전송하는 역할을 합니다.

그렇다면 TEC를 특별하게 만드는 것은 무엇일까요? 글쎄요, 내구성이 뛰어나도록 제작되었습니다. 일반 케이블을 파괴할 수 있는 환경을 견딜 수 있습니다. 이 블로그에서 왜 그렇게 견고하며 열과 압력을 어떻게 처리하는지 알아보겠습니다.

튜브형 캡슐화 케이블이 고온 및 고압을 견뎌야 하는 이유는 무엇인가요?

케이블이 그렇게 견고해야 하는 이유는 땅속 깊은 곳에서 일어나는 일 때문입니다. 더 깊이 시추할수록 온도와 압력이 훨씬 높아집니다.

1. 열

일반적으로 땅을 100미터 파내려갈 때마다 온도는 약 2~4도 섭씨씩 올라갑니다. 5,000미터(16,000피트 이상) 깊이라면 150°C를 쉽게 넘을 수 있습니다. 어떤 곳은 250°C를 넘는 곳도 있습니다.

문제는 높은 열이 일반 케이블 절연체를 손상시킬 수 있다는 것입니다. PVC나 폴리에틸렌과 같은 재료는 분해되고 약해져서 작동을 멈출 수 있습니다. 케이블을 쉽게 교체할 수 없기 때문에 이 열 속에서 수년간 지속되어야 합니다.

2. 압력

압력은 1피트 내려갈 때마다 약 0.465 psi씩 상승합니다. 따라서 30,000피트에서는 압력이 15,000 psi를 초과할 수 있습니다. 일부 지점은 20,000 psi 이상이기도 합니다.

이 압력은 일반 케이블을 압착시키거나 유정에서 유해한 물질이 내부로 침투하게 할 수 있습니다. 이러한 물질은 절연체를 손상시키고 케이블 고장을 유발할 수 있습니다.

TEC가 고온 성능을 달성하는 방법

열에서 안전을 유지하기 위해 TEC는 몇 가지 요령을 사용합니다: 특수 재료, 신중한 구조, 그리고 스마트 디자인.

1. 특수 단열재 (코어)

전선 주위의 물질은 고온을 견딜 수 있어야 합니다. 일반 단열재 대신 강력한 재료를 사용합니다.

PEEK (폴리에테르에테르케톤): 열에 강하며,PEEK250°C에서도 강도를 유지합니다.
폴리이미드 및 ETFE: 이러한 소재는 중간에서 고온 조건에서 잘 작동합니다.

이러한 재료는 케이블 외부가 매우 뜨거워져도 전선이 서로 분리되도록 유지합니다.

2. 견고한 금속 재킷 (재킷)

내부는 전기를 처리하는 동안 외부 금속은 열 속에서 강해야 합니다. 높은 열은 금속을 약하게 만들 수 있습니다.

니켈 기반 합금: TEC 제조업체는 인콜로이(Incoloy) 및 하스텔로이(Hastelloy)와 같은 합금을 사용하여 고온에서도 강도를 유지합니다. 이는 튜브가 붕괴되거나 얇아지는 것을 방지합니다.
방열판: 금속 튜브는 내부가 뜨거워지는 속도를 늦추기도 합니다.

3. 신중한 제작

케이블이 제작되는 방식 또한 열 관리에 도움이 됩니다. 금속은 전선 주위로 감싸고 용접되어 모든 것을 밀봉합니다. 이는 유체가 내부로 침투하여 열로 인한 손상을 가속화하는 것을 방지합니다. 내부는 질소 가스 또는 플라스틱으로 채워져 안정성을 유지합니다.

TEC는 어떻게 압력을 차단하는가?

TEC는 외부가 압력 용기처럼 제작되었기 때문에 엄청난 압력을 견딜 수 있습니다. 이는 유체를 차단합니다.

1. 견고한 벽

케이블이 압력으로 인해 찌그러지는 것을 막는 주된 요인은 견고한 금속 튜브입니다.

작은 크기: TEC는 작은 튜브(1/4 ~ 1/2인치)를 사용합니다. 작은 튜브는 동일한 벽 두께에서 더 큰 튜브보다 강합니다.
두꺼운 벽: 튜브 벽은 크기에 비해 두껍습니다. 이로 인해 구부러짐 없이 최대 20,000 psi의 압력을 견딜 수 있습니다.

2. 단단한 이음새

금속 재킷에 구멍이 있으면 유체가 새어 들어갈 수 있습니다.

용접: TEC는 레이저로 용접하여 견고하고 밀봉된 이음새를 만듭니다.
인발: 용접 후 튜브를 압착하여 크기를 줄이고 모든 것을 단단하게 포장합니다. 또한 금속을 더 강하게 만듭니다.

3. 녹슬지 않음

녹은 튜브를 약화시키고 누출을 유발할 수 있습니다. Incoloy 및 Hastelloy와 같은 합금은 녹에 강하여 압력이 제자리에 유지되도록 합니다.

튜브 캡슐화 케이블 적용

튜브 캡슐화 케이블(TEC)은 고온 및 고압을 견디는 데 있어 놀라울 정도로 견고합니다. 그렇기 때문에 석유, 가스 및 지열 산업에서 우선적인 기술이 되었습니다. TEC가 진가를 발휘하는 곳을 자세히 살펴보겠습니다.

1. 전기 잠수 펌프(ESP) 시스템

ESP(전기 잠수 펌프)는 유정의 자연 압력이 떨어졌을 때 더 많은 석유를 생산하기 위한 매우 일반적인 방법입니다. TEC는 유정 깊숙한 곳에 있는 ESP 모터의 강력한 전력선 역할을 합니다.

전력 및 데이터: TEC는 수중 모터에 고전압 전력을 공급하며, 모터의 온도와 진동 정도와 같은 중요한 정보를 다시 보내기 위한 추가 라인을 종종 포함합니다.
견고한 내구성: 수천 미터 깊이의 고온 환경과 같이 극한의 장소에서도 TEC 케이블은 수년간 사용할 수 있도록 제작되었습니다. 이는 석유 생산을 중단시키는 수리 횟수를 줄여 석유 흐름을 유지하고 막대한 비용을 절감합니다.

2. 영구공내 모니터링(PDM) 시스템

PDM은 저류층과 유정에서 발생하는 상황을 감시하는 스마트 시스템을 갖추는 것과 같습니다.

데이터 수집: TEC는 압력, 온도, 유량을 측정하는 센서를 지상의 시스템에 연결합니다. 케이블을 감싸는 금속 커버는 신호를 깨끗하고 정확하게 유지합니다.
스마트 필드: TEC의 신뢰성은 모니터링 시스템이 유정의 전체 수명 동안 작동함을 의미합니다. 이러한 지속적인 정보 흐름은 석유를 추출하는 최적의 방법을 파악하고, 고장을 방지하며, 유전을 진정으로 스마트하게 만드는 데 핵심입니다.

3. 유정 전기 가열 시스템

중질유와 같이 특정 유형의 오일을 추출하고 우물 막힘을 유발하는 물질을 처리하는 데 있어 전기 가열은 훌륭한 옵션입니다.

중질유: TEC는 자체 히터로 사용되거나 다운홀 히터에 전원을 공급하는 데 사용될 수 있습니다. 유체가 흐르도록 유지하는 데 필요한 열을 처리할 수 있습니다.
안전한 가열: TEC의 견고하고 밀봉된 설계는 유정을 가열하여 오일의 점도를 낮추거나 막힘을 방지할 때도 안전을 보장합니다.

4. 스마트 컴플리션 시스템

스마트 컴플리션은 기업이 단일 유정에서 저류층의 다른 부분에서 나오는 오일의 양을 제어할 수 있도록 합니다.

원격 제어: TEC는 지하 도구를 제어하는 전원과 통신을 제공합니다. 지상에 있는 사람들은 이를 사용하여 설정을 변경하고 다양한 구역을 관리할 수 있습니다.
더 많은 석유: 실시간으로 조정할 수 있기 때문에 TEC는 기업들이 다양한 층에서 석유가 흐르는 방식을 관리하여 최대한 많은 석유를 뽑아낼 수 있도록 돕습니다.

5. 기타 용도

TEC의 강력한 사양은 다양한 다른 방식으로 사용될 수 있음을 의미합니다:

심해 석유: 수중 유정에서 TEC는 유정 외부의 높은 수압과 유정 내부의 열, 압력, 부식성 물질을 모두 다루어야 합니다. 이러한 접근하기 어려운 지점에서 오래 지속되도록 제작되었습니다.
지열 에너지: 지열 우물은 매우 뜨거워질 수 있습니다. 특수 절연 처리된 TEC 케이블은 이러한 고온 환경에서 펌프 및 모니터링 도구에 전력을 공급하는 데 완벽합니다.
고압 가스정: 일부 가스정은 바닥에 엄청난 압력이 가해집니다. TEC는 이 압력을 견디고 케이블이 붕괴되거나 누출되는 것을 방지하도록 설계되었습니다.
유정 시험: 유정을 시험하거나 샘플을 채취할 때 TEC는 전력 및 데이터에 대한 안정적인 연결을 제공하여 수집된 정보가 정확하도록 보장합니다.

기본적으로 TEC는 첨단 에너지 프로젝트에 전력 및 데이터를 제공하면서 극한의 열과 압력을 견딜 수 있는 것이 필요할 때 최선의 선택입니다.

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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.