海上油气田岸电工程海底电缆型式选择关键策略研究.pdf
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1、.57第9 期海上油气田岸电工程海底电缆型式选择关键策略研究黄浩军,李海学?,孟凡磊?(1、中海石油(中国)有限公司天津分公司天津滨海新区3 0 0 459)(2、中海油安全技术服务有限公司天津滨海新区3 0 0 450)摘要】海底电缆是海上油气田岸电工程中输变电的关键设备,海底电缆的型式选择关系着整个岸电工程系统性安全运营和长效管理。本文从当前我国海上油气田岸电工程建设发展现状出发,转变了以往单纯从技术制造和采购费用分析海底电缆选型的思路,具体从安全风险、电气性能、工程造价及使用维保等角度深入分析,对海上油气田岸电工程海底电缆的型式进行综合比选,以确定交联聚乙烯绝缘海底三芯电缆的最佳适用性,
2、完善了海上油气田岸电工程海底电缆型式选择关键策略方法,对指导岸电工程实践,为海上油气田岸电工程的建设及后续运营维保提供了有益参考依据。关键词】海上油气田;岸电;海底电缆;型式选择概述随着国家能源强国战略和油气行业增储上产的实施,海上油气田持续推进高效勘探开发在保障国家能源安全、构建油气发展新结局中发挥了重要作用。而大力推进海上油气田岸电工程的建设和应用,既是扩大海上油气生产规模,积极应对我国油气资源安全形势的重要抓手,也是切实响应“碳达峰碳中和”号召,调整经济产业结构,实现清洁生产、环保节能目标的有力支撑。随着我国海上油气田岸电工程逐渐从设计构想阶段走向实际工程应用阶段,有关岸电工程建设的研究
3、也相应的越来越受到业内关注。考虑到传统的从技术制造和采购费用分析具有较大片面性,本文着重从安全风险、电气性能、工程造价及使用维保等综合角度分析了海上油气田岸电工程海底电缆的型式比选的关键策略,以确定当前我国海上油气田发展阶段下交联聚乙烯绝缘海底三芯电缆的最佳适用性,从而为海上油气田岸电工程的建设及后续运营维保提供有益参考依据。1海底电缆型式选择研究的必要性海底电缆工程是世界公认的实施难度大、技术要求高、运营管理困难的大型工程之一,其不仅涉及地球物理、海洋环境、地质勘探等学科,而且在电缆的选型、安装及维保等各个环节均会涉及高难度技术。而在如此庞大的海底电缆工程系统中,最为基础和关键的就是海底电缆
4、的型式选择。不同海缆的敷设方式、铠装、外套及电气性能和运营维护技术有所不同,并且对海上习惯航路走向、油气田电力用户的结构设计和整个岸电工程的系统架构均会产生极大的影响。因此,海底电缆的选型看似“微小”,实际上在海上岸电工程中起着“牵一发动全身”的作用。要想彻底攻克海底电缆工程这个世界难题,就必须有系统性的方法有针对性选取最佳适用电缆,为海底电缆工程的顺利实施提供材料基础。其次,从岸电工程整体性来讲,海底电缆是海上油气田岸电工程中输变电的关键设备,承担着在海底传输大功率电能、防止或减少电力衰减等重要任务,是连接陆地电网与海上用电平台之间的纽带。海底电缆型式的选择关系着整个岸电工程系统性安全运营和
5、长效管理,也直接影响海上平台能否顺利用电进行生产。如何采用有效的综合分析策略来选择最佳适用性的电缆是保障岸电应用工程正常运转的关键。海底电缆选型不当,不仅会浪费大量的人力物力和资金资源,而且难以保障海上平台的正常供电,使海上平台面作者简介:黄浩军,(1 9 7 0-),男,汉族,本科学历,毕业于中国石油大学(华东),工程师,任职于中海石油(中国)有限公司天津分公司,主要从事高压电气设备建造、运行等方面的管理工作。58-2023年第2 6 卷论文广场石油和化工设备临较高运营风险,甚至严重威胁海上过往船只和海域安全,严重者可能会发生海缆事故,造成环境污染等次生事故。因此,海底电缆型式的选择不仅是一
6、个海洋工程物料选型的技术问题,而且是一个涉及安全环保的政治经济重大课题,必须加以重视。2海底电缆型式选择关键策略路线充油电缆虽然机械性能好,毕竟敷设安装不便、易燃、不环保,一旦发生漏油,将对周边海域生态环境造成较大影响,且受油压限制线路长度有限。因此,海上油气田岸电工程海底电缆的绝缘一般选择交联聚乙烯绝缘电缆 2 。从制造技术上分析,目前国内在2 2 0 kV电压等级交联聚乙烯绝缘不论单芯电缆还是三芯电缆其制造技术都已十分成熟,且单根电缆生产长度现在几乎已不受限制。因此对于2 2 0 kV及以下的交联聚乙烯绝缘海底电缆,传统的从制造技术、制造成本等考虑选择单芯或三芯电缆已经不适用,应当从其他方
7、面进行综合研究。2.1安全风险海底电缆的铺设首先应该从保护海缆线路海域走廊的安全出发。海域走廊的宽度会直接影响到电缆的选型。按照设计原理,海域走廊宽度与海底电缆总根数基本成正比关系:海域走廊越宽,可选择最宽序列,铺设最多的电缆;海域越窄,应选择最窄序列,减少电缆总数量。在常规条件下,海域海底电缆保护区设立宽度的规格排列为:一回单芯电缆所占面积最大,需要保护的宽度最宽;其次为两回三芯;最后是一回三芯,所占面积最小,需要保护的宽度最窄 3 。具体到目前我国海上油气田岸电工程建设的实际情况,现有岸电工程均布置于近海,尚未涉及深海,因此海域内涉及现有港口、习惯航道、海底管线、海上风电场、海上平台等,海
8、域走廊已经异常拥挤,对于铺设单芯电缆所需要的正常海底电缆保护区宽度已经很难满足,因此按照最宽原则选择“一回单芯电缆”不太适用当前我国海上岸电工程的建设实际。另外,从海底电缆自身安全保障出发,海域走廊的宽度、单位面积内海缆的密度也会影响海底电缆整体运营安全。在海域上,船舶抛锚、拖网捕鱼属于随机概率事件,海域走廊越宽,意味着更多不稳定的因素(如拖轮、渔船、客船等)进入到此海域中,加上海缆数量越多、铺设越密集,意味着被击中的危险越大,海底电缆线路则面临着越高的被破坏的风险。综合分析上述方案,在同等岸电建设需求、单位面积一定的情况下,海底电缆总体安全性能由高到低的型号排列为:一回三芯 两回三芯 一回单
9、芯。进一步分析,在同等海域面积内铺设,单芯电缆的数量会比三芯电缆多得多,不仅造成航路拥挤,还有可能被拖锚一次击中多根,相当危险。因此应当尽量选择三芯电缆,减少海底电缆根数、并拉大海底电缆之间的间距,理论上这种选型和布局,海底电缆受整体外力破坏的概率会更小,安全系数更高。11.阻水导体22.导体屏蔽33.XLPE绝缘44.绝缘屏蔽55.半导电阻水带66.铅套77.半导电PE护套88.内衬层99.铠装层-1010.外被层图1 单芯海底电缆结构示意图11.阻水导体22.导体屏蔽33.XLPE绝缘44.绝缘屏蔽-55.半导电阻水带66.铅套-77.半导电PE护套88.填充99.光纤单元1010.绑扎带
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