JP2848955B2 - 油井ポンプ給電用ケーブル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、油井から原油を汲み上げるポンプ（以
下、油井ポンプと称する。）の給電に用いられるケーブ
ル（以下、油井ポンプ給電用ケーブルと称する。）に関
するものであって、特に耐熱性と耐油性と機械的強度と
に優れるとともに、大きな圧力変動を繰返し受けても損
傷を受けることのないケーブルに関するものである。

背景技術 原油を汲み上げるために掘削された油井内の環境は、
高温高圧（たとえば160℃、100kg/cm²等）であり、硫化
水素等の酸性ガス、原油、水の混合雰囲気となってお
り、無環境である。このような環境下で使用される油井
ポンプへの給電用ケーブルには、耐熱性、耐油性のほ
か、充分な機械的強度と電気絶縁性とが要求される。よ
ってこのような目的で使用されるケーブルとしては、第
２図に示したように、外表面に絶縁層２が形成された導
体１を複数本（第２図にあっては３本）撚り合わせてジ
ャケット３に充填し、このジャケット３の表面にさらに
金属アーマー４を被覆してなる多芯構造のものが知られ
ている。

ところが上記ケーブルは、機械的強度に優れたもので
あるものの、高温高圧の油井への挿入と引き上げとを繰
り返し行なうと、圧力変動を原因とする破壊を免れるこ
とができないという問題があった。すなわち以下のよう
な問題があった。ケーブルを油井中に挿入すると、ケー
ブル内に原油ガス成分が体積膨張が抑圧された状態で浸
透する。ここでケーブルはジャケット３と金属アーマー
４とによって充分に保護されているので、ケーブル内に
浸透した原油ガス成分によって何等損傷は受けない。と
ころがケーブルを高圧状態の油井内から引き上げると、
ケーブルにかかる圧力が急激に低下するので、この圧力
開放によってケーブル内に浸透した原油ガス成分が体積
膨張し、ケーブル内に空孔を発生することとなる。この
ような空孔がケーブル内に発生すると、ケーブルの絶縁
破壊が進行し、ケーブルの絶縁が不十分となるという問
題があった。さらにいったん空孔が発生したケーブルを
油井中に再度挿入すると、この空孔内に油井雰囲気が侵
入し、ケーブルを再々度油井から引き上げた際に空孔を
さらに拡大し、ケーブルを破壊するという問題もあっ
た。

この発明は、ケーブルを油井から引き上げた際の圧力
開放に伴う空孔の発生を防止することによって、油井へ
の挿入、引き上げを繰り返し行なっても何等損傷を受け
ることのない油井ポンプ給電ケーブルを提供することを
目的としている。

発明の開示 この発明の油井ポンプ給電用ケーブルは、その表面に
絶縁層が形成された複数本の導体を撚り合わせてジャケ
ット内に充填したものであって、絶縁層表面とジャケッ
ト表面との少なくとも一方に耐熱テープを巻回してなる
保護層を有する多芯ケーブルである。

このように耐熱テープを巻回してなる保護層を設ける
ことによって、圧力変動を起因すると空孔の発生を防止
することができるので、高温高圧の油井への挿入、引き
上げを繰り返し行なっても、ケーブルが何等損傷を受け
ることがなく、長寿命ケーブルを得ることができる。

図面の簡単な説明 第１図は、この発明の油井ポンプ給電用ケーブルの一
実施態様を示した概略断面図である。

第２図は、従来の油井ポンプ給電用多芯ケーブルの一
例を示した概略断面図である。

発明を実施するための最良の形態 以下、この発明の油井ポンプ給電用ケーブルをさらに
詳細に説明する。

第１図はこの発明の油井ポンプ給電用ケーブルの一実
施態様を示した概略断面図である。第１図に示したケー
ブルが第２図に示した従来のものと異なるところは、絶
縁層２でジャケット３との間に耐熱テープを巻回してな
る保護層５を設けたところである。この保護層５は、油
井中に挿入されたケーブルを引き上げる際の圧力変動に
よってケーブルに空孔が発生するのを防止する目的で形
成されたものである。すなわちこの保護層５は以下のよ
うな作用を有するものである。保護層５は耐熱テープか
らなり、高温の油井中に浸漬されても熱によって損傷を
受けることがないうえに、絶縁層２に対しては断熱材と
して作用することとなるので、高温による絶縁層２の絶
縁破壊をも防止する。またこの保護層５はテープを巻回
して構成されるものであるので、テープの巻回部に自ず
から重畳部が形成されることとなり、油井雰囲気がケー
ブル内に浸透しにくくなり、絶縁層２の膨張を防止す
る。さらに保護層５においてはテープを巻回することに
よって絶縁層２へ向って絞めつけ応力が発生するので、
急激な圧力開放があった場合の空孔発生をこの絞めつけ
応力によって抑制する。さらにこの保護層５はテープの
巻回によって構成されるものであるので、その製造が容
易である。

第１図に示したケーブルを製造するには、まず導体１
の表面に絶縁層２を形成し、この絶縁層２上に保護層５
となる耐熱テープを巻回する。ここで絶縁層２として
は、耐熱性と高温下での電気絶縁性とに優れ、かつ加工
性に富む樹脂が好適に用いられる。たとえば炭素原子数
３から８のαオレフィンとエチレンとを共重合してなる
エチレン−αオレフィン共重合体やエチレン−αオレフ
ィン−ジエン三元共重合体等を好適に使用することがで
きる。

保護層５を形成する耐熱テープは、耐熱性と耐油性と
を有するテープであって、具体的には、ガラス繊維、カ
ーボン繊維などの無機繊維からなる織布や編布などの無
機繊維布とマイカテープとを貼り合せた複合テープ、も
しくはマイカテープの長手方向に対して、上記無機繊維
の糸条（ストランド）を多数本、平行に接着してなる無
機繊維補強マイカテープなどを用いることができる。保
護層５の厚さは耐熱テープの材質およびケーブルの使用
環境等に依存するが、0.05〜0.30mm程度が好ましい。さ
らに耐熱テープのケーブルへの巻回ピッチは特に限定さ
れるものではないが、保護層５の厚さは、耐熱テープの
厚さとその重畳厚さとに依存し、保護層５の厚さと重畳
の積層数とが大きい程、空孔発生の抑制効果が増大す
る。

ジャケット３は、ケーブルに機械的強度を付与するた
めの中実構造の被覆材であって、たとえばエチレン−α
オレフィン共重合体、エチレン−αオレフィン−ジエン
三元共重合体のほか、アクリルゴム、アクリロニトリル
−ブタジエン共重合体等を好適に利用することができ
る。ジャケット３の形成には、押出し成形等を好適に利
用することができる。

金属アーマー４は、ケーブルが外部応力によって損傷
を受けるのを防止する目的で設けられたものであって、
たとえば日本実公昭46−6901号や日本特公昭57−28444
号記載のインターロックドアーマーと称される金属アー
マーを好適に使用することができる。このインターロッ
クドアーマーによれば、柔軟性を失うことなくケーブル
の機械的強度を向上させることができるので好適であ
る。

また第１図に示したケーブルにあっては、保護層５を
絶縁層２とジャケット３との間に形成したが、保護層５
の形成部分はこの例に限定されるものではなく、ジャケ
ット３と金属アーマー４との間に形成しても良く、さら
には絶縁層２とジャケット３との間とジャケット３と金
属アーマー４との間との両方に形成してもよい。特に絶
縁層２の表面とジャケット３の表面とに、それぞれ保護
層５を設けると、圧力変動による空孔発生の防止効果を
より一層高めることができる。

またこの発明のケーブルにあっては、耐熱テープを巻
回することによって保護層５を形成するので、その製造
も容易である。

実施例 実施例１ 直径8.4mmの導体表面に絶縁層としてエチレン−αオ
レフィン共重合体を厚さ2.0mmで被覆して試験ケーブル
コアとした。この試験ケーブルコアの表面に各種耐熱テ
ープを巻回して保護層を形成した。各耐熱テープの幅は
30mmとし、試験ケーブルへの巻回ピッチは、耐熱テープ
どうしが一巻きで1/2幅ずつ重なりあうようにした。こ
のようにして得られた各試験ケーブル１〜６を、100kg/
cm³、200℃に保持された油の中に５日間浸漬した後、引
き上げて、絶縁層の膨張と空孔発生の有無とを調べた。
この結果を第１表に示した。なお第１表中の耐熱テープ
の材質に記載した“マイカ／ガラス織布”とは、マイカ
をガラス織布に貼り合わせたテープを表わすものであ
る。

第１表の結果から、保護層を形成する耐熱テープとし
てはマイカをガラス織布に貼り合わせたテープが好適で
あることが確認できた。

実施例２ 直径8.4mmの導体の表面に、絶縁層としてエチレン−
αオレフィン共重合体を厚さ2.0mmで被覆して、直径12.
4mmの試験ケーブルコアとした。この試験ケーブルコア
の表面に各種耐熱テープを巻回し、その両端部をエポキ
シ樹脂で封止して試験ケーブル７〜14とした。なお耐熱
テープのケーブルコアへの巻回ピッチは上記実施例１と
全く同様にした。

浸漬槽を用意し、この浸漬槽の容量の1/3ずつを満た
すように、３重量％の食塩水とASTM−No.2の油とをそれ
ぞれ注入した。この食塩水と油とが満たされた浸漬槽
を、200℃、50kg/cm²の窒素雰囲気に保持されたオート
クレーブ中に入れて、疑似油井とした。ついで上記試験
ケーブルを浸漬槽中に2/3長さだけ浸漬して、３日間放
置した。この後、オートクレーブ中の圧力を急激に開放
して、各試験ケーブルを取り出し、空孔発生の有無、絶
縁層と保護層との変質状態をそれぞれ調べた。この結果
を第２表に示した。

なお第２表中の耐熱テープの素材の欄に記載されたマ
イラー、テドラー、カプトンとは、いずれもデュポン株
式会社製のフィルムを表わすものであって、マイカ／ガ
ラス織布は、ガラス織布にマイカを貼り合わせたテープ
を指し、ガラス／マイカテープとは、マイカテープにガ
ラス繊維を貼り合わせたテープを指す。

第２表から明らかなように、マイラー、ナイロン６、
ナイロン6,6、カプトンは溶融し、耐熱性に劣り、テド
ラーには一部亀裂が発生していた。したがって、保護層
を形成する耐熱テープとしては、マイカをガラス織布に
貼り合わせたテープと、ガラス繊維をマイカテープに貼
り合わせたテープと、ガラス織布とが好適であることが
確認できた。

実施例３ 直径7.4mmの導体の表面に、絶縁層としてエチレン−
αオレフィン共重合体を厚さ2.0mmで被覆した後、第３
表に示した第１の保護層を巻回し、これを３芯撚り合わ
せ、さらに第３表に示したジャケットを被覆した後に、
さらに第２の保護層を巻回して試験ケーブル15〜18とし
た。なおこの耐熱テープの巻回ピッチは実施例１と全く
同様にした。このようにして用意した各試験ケーブル15
〜18の両端を上記実施例２と全く同様にしてエポキシ樹
脂で封止した後、実施例２と同条件のオートクレーブ中
に放置し、空孔発生試験を行なった。この結果を第３表
に併せて示した。

第３表の結果から、耐熱テープを巻回してなる保護層
を２層設けることによって、絶縁層およびジャケットに
おける空孔の発生を完全に抑制できることが確認でき
た。

産業上の利用可能性 以上の説明したように、この発明の油井ポンプ給電用
ケーブルは、耐熱テープを巻回してなる保護層を設けた
ものであるので、油井へ挿入、引き上げを複数回ケーブ
ルに施しても、その絶縁層に空孔を発生することがない
ので、絶縁層の破壊を抑制することができる。よってケ
ーブルの繰返し使用と、長寿命化が可能となる。さらに
この発明の油井ポンプ給電用ケーブルは、耐熱テープを
巻回してなる保護層を設けたものであるので、空孔の発
生防止のみならず、耐熱性にも優れたものとなるので、
従来のケーブルよりも長期間の使用が可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 春山 勝男 静岡県沼津市双葉町９―１ 株式会社フ ジクラ 沼津工場内 (72)発明者 大河原 徹 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式 会社フジクラ内 (56)参考文献 特開 昭59−66004（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−296605（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−18145（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−132510（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−78516（ＪＰ，Ｕ) 米国特許3742363（ＵＳ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導体表面に絶縁層を設けた素線を複数本撚
   り合わせ、この上にジャケットと金属アーマーとを順次
   被覆してなり、油井から原油を採取するポンプの給電に
   用いられる多芯ケーブルであって、 上記絶縁層表面またはジャケット表面の少なくとも一方
   に、無機繊維布にマイカテープを貼り合わせた耐熱テー
   プを巻回してなる保護層を設けた油井ポンプ給電用ケー
   ブル。
2. 【請求項２】耐熱テープが、マイカテープとガラス織布
   とを貼り合わせたものである請求項１記載の油井ポンプ
   給電用ケーブル。
3. 【請求項３】耐熱テープが、マイカテープの長手方向に
   対して無機繊維の糸条を平行に接着したものである請求
   項１記載の油井ポンプ給電用ケーブル。