[发明专利]深水动态海底电缆束

说明书

技术领域

本发明涉及一种深水动态海底电缆束，属于海洋工程技术领域。

背景技术

深水油气开发正在成为我国海洋石油工业的主要增长点和科技创新的前沿。水下生产系统作为深水油气田的一种重要开发模式，是一种海洋石油天然气资源开发的新技术。在水下生产系统中，一般采用水下增压泵或采油电潜泵增压采油。而在一个油气田中往往有多个水下井口进行采油作业。由于每口生产井的地质油藏参数不一样，每口井的采油电潜泵或水下增压泵的参数不同，对供电电源的要求也不同，往往采用“一对一”变频控制电潜泵或水下增压泵，每个电潜泵或增压泵都需要有一根电缆供电，这就要求有多根海底电缆向不同水下井口采油树电潜泵或增压泵供电。海缆的数目越多，海缆敷设路由所占用的海域面积越大，海底电缆的敷设施工时间越长。由于海缆（特别是深水海底电缆）的海上施工成本非常高，海底电缆越多，施工成本就越高，油气田开发成本就越高。如果能够将多根电缆集束到一根海底电缆中，能减少油气田开发过程中海底电缆的数量和敷设成本。

深水油气田的开发，往往采用浮式生产平台或浮式生产储油轮（FPSO）加水下生产系统的模式，需要通过海底电缆将电力从浮式生产设施上输送到水下生产系统中。这就要求海底电缆能够适应浮式生产设施的动态特性及深水海洋波浪、流等环境条件，需要采用动态海底电缆。

发明内容

本发明的目的是提供一种深水动态海底电缆束，本发明中多个电缆单元通过合理布置构成电缆束，实现通过一根海底电缆束同时为水下多个增压泵和电潜泵供电的目的，大大降低了海底电缆的敷设施工成本。同时利用动态压载单元和二层或多层螺旋金属铠装，使海底电缆适应浮式生产设施的动态特性及深水海洋环境条件。

本发明所提供的一种深水动态海底电缆束，包括若干电力电缆单元、电缆空隙填充材料和动态压载单元，所述电缆空隙填充材料和所述动态压载单元的横截面均为圆形，所述电力电缆单元、所述电缆空隙填充材料和所述动态压载单元绞合成缆；所述电缆空隙填充材料和所述动态压载单元均均匀布置于所述电力电缆单元之间的空隙；

所述绞合成缆得到的绳缆外依次包覆有内垫层、螺旋金属铠装层和外护层。

上述的海底电缆束中，所述电力电缆单元为单芯电力电缆单元或三芯电力电缆单元。

上述的海底电缆束中，所述深水动态海底电缆束包括所述单芯电力电缆单元的数量为3n，其中n为≥2的自然数，如为6、9、12、15或18，即形成6芯、9芯、12芯、15芯或18芯的电缆束。

上述的海底电缆束中，所述深水动态海底电缆束包括所述三芯电力电缆单元的数量不小于3。

上述的海底电缆束中，所述深水动态海底电缆束包括所述三芯电力电缆单元的数量可为3～6之间的自然数，具体为3、4、5、或6，即形成9芯、12芯、15芯或18芯的电缆束。

上述的海底电缆束中，所述电力电缆单元、所述电缆空隙填充材料和所述动态压载单元以同心圆旋转的方式进行绞合成缆。

上述的海底电缆束中，所述深水动态海底电缆束包括至少2层所述螺旋金属铠装层，具体所需层数更具深水动态海底电缆束所应用的海域确定；所述螺旋金属铠装层由多个金属圆单线螺旋缠绕于所述内垫层外围，金属圆单线一般为镀锌低碳钢，也可以为不锈钢、铜等具有一定机械强度和质量并且耐腐蚀的金属；相邻所述螺旋金属铠装层的螺旋方向相反。

上述的海底电缆束中，所述电缆空隙填充材料由柔性聚合物制成，如聚丙烯，具有耐海水腐蚀性能；

所述动态压载单元由金属钢制成，如塑料模具钢GSW2083，所述动态压载单元能够确保整条动态海底电缆束具有一定的质量，使其在深水中受到适当的重力，当受到深水海洋环境条件的影响而运动时，运动幅度保持在一定范围内，进而保持一定的疲劳寿命。

上述的海底电缆束中，所述内垫层由聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺或聚氨酯制成，用于保护成束的电缆及所述电缆空隙填充材料，使其免受腐蚀和磨损；

所述外护层由聚乙烯制成，其为深水海底动态电缆束提供整洁美观的外表面同时，阻止海水进入所述螺旋金属铠装层，为所述螺旋金属铠装层提供了相对干燥的环境，避免其直接暴露在海水中。所述外护层还具有一定的摩擦系数，使其在安装过程中为敷设船上的牵引装置提供适当的夹紧力和牵引力。

本发明“深水动态海底电缆束”悬挂在浮式平台或其他浮式设施上，海底电缆束悬浮在海水中，因其受到波浪、潮流等作用，一直处于幅值不一运动状态（DYNAMIC），是相对与静止（STATIC）的一种状态），因此为一种“动态”电缆束。