Die Öl- und Gasindustrie ist in nahezu jeder Phase der Exploration, Bohrung, Produktion, Verarbeitung und des Transports auf Elektro- und Kommunikationssysteme angewiesen. Hinter diesen Systemen steckt eine breite Palette spezieller Kabel, die für die Stromversorgung, die Signalübertragung, die Steuerung von Geräten und die Unterstützung der Kommunikation konzipiert sind.
Im Gegensatz zu Kabeln, die in normalen gewerblichen oder leichtindustriellen Umgebungen verwendet werden, müssen Öl- und Gaskabel unter Umständen in der Umgebung von Öl, Kohlenwasserstoffen, Chemikalien, Feuchtigkeit, Salzwasser, Hitze, Vibrationen, Sonnenlicht und mechanischer Beanspruchung betrieben werden.
Bei der Auswahl des richtigen Kabels kommt es daher nicht nur auf die Auswahl der richtigen Leitergröße an. Dabei müssen Kabelkonstruktion, Isolierung, Mantel, Abschirmung, mechanischer Schutz, Temperaturbereich und Anwendungsumgebung berücksichtigt werden.
Was sind Öl- und Gaskabel?
Öl- und Gaskabel sind Kabel für elektrische Energie, Steuerung, Instrumentierung oder Kommunikationssysteme, die in Öl- und Gasanlagen verwendet werden.
Abhängig von der Anwendung können sie installiert werden in:
- Öl- und Gasbohrinseln
- Produktionsanlagen an Land
- Offshore-Plattformen
- Raffinerien
- Petrochemische Anlagen
- Pipelinesysteme
- Pumpstationen
- Brunnenprotokollierungssysteme
- Tauchpumpensysteme
- Öl- und Gasverarbeitungsanlagen
Es gibt kein einzelnes Kabeldesign, das für jede Öl- und Gasanwendung geeignet ist. An ein Kabel, das auf einer Offshore-Plattform verwendet wird, können ganz andere Anforderungen gestellt werden als an ein Kabel, das in einer Verarbeitungsanlage an Land installiert oder in einer Ölquelle verlegt wird.
Gängige Kabeltypen, die in der Öl- und Gasindustrie verwendet werden
1. Stromkabel
Stromkabel werden verwendet, um elektrische Energie an Motoren, Pumpen, Kompressoren, Steuerungssysteme, Beleuchtung und andere Geräte zu verteilen.
Je nach elektrischem System können Öl- und Gasanlagen Niederspannungs-, Mittel- oder Hochspannungskabel verwenden.
Typische Überlegungen sind:
- Nennspannung
- Leitergröße
- Temperaturbewertung
- Isoliermaterial
- Flammwidrigkeit
- Öl- und Chemikalienbeständigkeit
- Mechanischer Schutz
- Installationsumgebung
Wenn zusätzlicher mechanischer Schutz erforderlich ist, können gepanzerte Stromkabel ausgewählt werden.
2. Steuerkabel
Steuerkabel übertragen elektrische Signale zur Bedienung und Überwachung von Industrieanlagen.
Sie sind im Systemcontrolling zu finden:
- Motoren
- Pumps
- Ventile
- Schaltanlage
- Prozessausrüstung
- Industriemaschinen
Da Steuerungssysteme mehrere Schaltkreise innerhalb desselben Kabels enthalten können, sind mehradrige Konstruktionen üblich.
Abhängig von der Installationsumgebung können Steuerkabel abgeschirmt, armiert, ölbeständig, flammhemmend oder für den Einsatz im Freien ausgelegt sein.
3. Instrumentierungskabel
Instrumentierungskabel werden zur Übertragung von Niederpegelsignalen zwischen Feldinstrumenten und Steuerungssystemen verwendet.
Sie können zum Beispiel Folgendes verbinden:
- Drucksensoren
- Temperatursensoren
- Durchflussmesser
- Nivellierinstrumente
- Sender
- Geräte zur Prozessüberwachung
Die Signalintegrität ist für Instrumentierungssysteme besonders wichtig. Abschirmungen und Twisted-Pair-Konstruktionen werden üblicherweise verwendet, um elektromagnetische Störungen und unerwünschte Signalkopplung zu reduzieren.
Instrumentierungskabel können je nach Anwendung auch mit Einzelpaarabschirmung, Gesamtabschirmung oder beidem ausgelegt sein.
4. VFD-Kabel
VFD-Kabel (Variable Frequency Drive) werden zwischen Frequenzumrichtern und Motoren verwendet.
VFD-Systeme können hochfrequentes elektrisches Rauschen und elektromagnetische Störungen erzeugen. Aus diesem Grund verfügen die in diesen Systemen verwendeten Kabel üblicherweise über Abschirmungen und sorgfältig konzipierte Erdungsanordnungen.
Zu den typischen Merkmalen von VFD-Kabeln können gehören:
- Mehrere Dirigenten
- Symmetrische oder Erdungsleiter
- Gesamtabschirmung
- Flexible Konstruktion
- Öl-beständige Jacke
- Verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit
Diese Kabel werden häufig für Pumpen, Kompressoren, Lüfter und andere motorbetriebene Geräte verwendet.
5. Tragbare und flexible Stromkabel
Bei Öl- und Gasbetrieben sind häufig Geräte erforderlich, die in anspruchsvollen Außenumgebungen bewegt, vorübergehend installiert oder angeschlossen werden müssen.
Tragbare Stromkabel werden daher für Anwendungen verwendet wie:
- Bohrausrüstung
- Temporäre Energiesysteme
- Industriemaschinen
- Pumps
- Tragbare Geräte
Diese Kabel müssen möglicherweise wiederholtem Biegen, Abrieb, Öleinwirkung, Sonnenlicht, Feuchtigkeit und rauen Wetterbedingungen standhalten.
Flexibilität und mechanische Haltbarkeit können ebenso wichtig sein wie die elektrische Leistung.
6. Offshore- und Seekabel
Offshore-Öl- und Gasanlagen bringen weitere Herausforderungen mit sich.
Kabel, die auf Offshore-Plattformen, Bohrschiffen und anderen Meeresanlagen installiert sind, können folgenden Einflüssen ausgesetzt sein:
- Salzwasser
- Hohe Luftfeuchtigkeit
- UV-Strahlung
- Wind und Wetter
- Öl und Chemikalien
- Mechanische Belastung
- Vibration
- Brandgefahr
Bei der Konstruktion von See- und Offshore-Kabeln werden daher häufig zusätzliche Anforderungen an Flammenverhalten, geringe Rauchentwicklung, Korrosionsbeständigkeit, mechanischen Schutz und Umweltbeständigkeit gestellt.
Einige Anwendungen erfordern möglicherweise auch spezielle Panzerungen oder wasserabweisende Konstruktionen.
7. Tauchpumpenkabel
Tauchpumpenkabel werden zur Stromversorgung von Pumpen verwendet, die in Brunnen oder anderen Unterwasserumgebungen installiert sind.
Diese Kabel arbeiten unter Bedingungen, die sich stark von herkömmlichen oberirdischen Installationen unterscheiden.
Abhängig von der Anwendung müssen sie möglicherweise Folgendes aushalten:
- Ständiger Kontakt mit Flüssigkeiten
- Erhöhte Temperaturen
- Druck
- Öl und Kohlenwasserstoffe
- Mechanische Belastung
- Langfristiges Eintauchen
Der Kabelaufbau muss daher entsprechend dem Pumpensystem, der Einbautiefe, der Temperatur, der Flüssigkeitszusammensetzung und den elektrischen Anforderungen ausgewählt werden.
8. Kommunikationskabel
Moderne Öl- und Gasanlagen sind in hohem Maße auf Kommunikationsnetzwerke zur Überwachung, Automatisierung, Datenübertragung und Fernsteuerung angewiesen.
Kommunikationssysteme können Folgendes verwenden:
- Kommunikationskabel aus Kupfer
- Koaxialkabel
- Industrielle Ethernet-Kabel
- Glasfaserkabel
Glasfaserkabel sind besonders dort sinnvoll, wo es auf lange Übertragungsstrecken, hohe Bandbreite oder Immunität gegen elektromagnetische Störungen ankommt.
Kommunikationskabel, die in Industrieanlagen verwendet werden, erfordern möglicherweise auch einen verbesserten mechanischen Schutz und Schutz vor Umwelteinflüssen.
Warum erfordern Öl- und Gasanwendungen spezielle Kabel?
Die Betriebsumgebung ist einer der Hauptgründe.
Ein in einer Öl- und Gasanlage installiertes Kabel kann mehreren Umweltbelastungen gleichzeitig ausgesetzt sein.
Öl- und Kohlenwasserstoffexposition
Öl, Kraftstoff, Kohlenwasserstoffe und Substanzen auf Erdölbasis-können sich auf bestimmte Isolierungs- und Mantelmaterialien auswirken.
Der Außenmantel muss daher mit den zu erwartenden Chemikalien und Flüssigkeiten kompatibel sein.
Chemische Exposition
Öl- und Gasanlagen können Säuren, Lösungsmittel, ätzende Chemikalien und andere aggressive Substanzen enthalten.
Kabelmaterialien sollten entsprechend der tatsächlichen chemischen Umgebung ausgewählt werden, anstatt sich auf eine allgemeine „industrielle“ Bewertung zu verlassen.
Hohe und niedrige Temperaturen
Kabel können hohen Betriebstemperaturen, heißer Ausrüstung, Sonnenlicht oder niedrigen Umgebungstemperaturen ausgesetzt sein.
Sowohl die Isolierung als auch der Mantel müssen ihre erforderlichen mechanischen und elektrischen Eigenschaften innerhalb des erwarteten Temperaturbereichs beibehalten.
Wasser und Salzwasser
Offshore-Anlagen können Kabel ständiger Feuchtigkeit, Regen, Spritzwasser und Salzwasser aussetzen.
Wasserbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit sind in Meeresumgebungen besonders wichtig.
Mechanischer Stress
Kabel können Folgendes erleben:
- Zugkräfte
- Biegen
- Vibration
- Abrieb
- Auswirkungen
- Zerquetschen
Abhängig von den Einbaubedingungen können Panzerungen, Geflechte, Spezialmäntel und flexible Konstruktionen verwendet werden.
Feuer und Rauch
Der Brandschutz ist ein weiterer wichtiger Aspekt in Öl- und Gasanlagen.
Abhängig von den Projektanforderungen müssen Kabel möglicherweise Flammhemmung, Feuerbeständigkeit, geringe Rauchentwicklung oder reduzierte Halogeneigenschaften aufweisen.
Die genauen Anforderungen hängen von den geltenden Normen, Projektspezifikationen und der Installationsumgebung ab.
Wo werden Öl- und Gaskabel verwendet?
Öl- und Gaskabel sind in der gesamten Branche zu finden.
Bohrsysteme
Bohrinseln nutzen Strom-, Steuerungs-, Instrumentierungs-, Kommunikations- und flexible Kabel, um Bohrgeräte zu bedienen und zu überwachen.
Ölquellen und Bohrlochsysteme
Für Anwendungen im Bohrloch können spezielle Kabel erforderlich sein, die unter hohen Temperaturen und hohem Druck betrieben werden können und Bohrlochflüssigkeiten ausgesetzt sind.
Offshore-Plattformen
Offshore-Anlagen erfordern Kabel, die den Meeresumgebungen standhalten, einschließlich Salzwasser, Feuchtigkeit, UV-Strahlung, Vibrationen und feuerbedingten Anforderungen.
Raffinerien und petrochemische Anlagen
Raffinerien enthalten eine große Anzahl von Motoren, Pumpen, Ventilen, Sensoren, Steuerungssystemen und Kommunikationsnetzwerken.
Strom-, Steuer-, Instrumentierungs- und industrielle Kommunikationskabel sind daher weit verbreitet.
Pipelines und Pumpstationen
Pipelinesysteme nutzen elektrische und Kommunikationsinfrastruktur für Pump-, Überwachungs-, Instrumentierungs-, Steuerungs- und Sicherheitssysteme.
Wie wählt man das richtige Öl- und Gaskabel aus?
Das richtige Kabel sollte entsprechend der tatsächlichen Anwendung ausgewählt werden und nicht einfach ein Kabel mit der Aufschrift „Öl und Gas“ wählen.
Wichtige Faktoren sind:
1. Bewerbung
Bestimmen Sie, ob das Kabel für Strom, Steuerung, Instrumentierung, Kommunikation, Bohren, Pumpen oder für einen anderen Zweck verwendet wird.
2. Spannung und elektrische Anforderungen
Berücksichtigen Sie Nennspannung, Stromkapazität, Leitergröße, Frequenz und Erdungsanforderungen.
3. Installationsumgebung
Stellen Sie fest, ob das Kabel drinnen, draußen, unter der Erde, auf See, unter Wasser, in einem Gefahrenbereich oder im Bohrloch verlegt wird.
4. Temperatur
Überprüfen Sie sowohl die minimale als auch die maximale Betriebstemperatur.
5. Chemische Belastung
Identifizieren Sie die Öle, Kohlenwasserstoffe, Chemikalien und anderen Substanzen, die mit dem Kabel in Kontakt kommen könnten.
6. Mechanische Anforderungen
Berücksichtigen Sie Biegen, Vibrationen, Ziehen, Quetschen, Stöße und Abrieb.
7. Abschirmung und Erdung
Bei Instrumentierungs-, Kommunikations- und VFD-Anwendungen können Abschirmung und Erdung entscheidend für die Aufrechterhaltung der Signalqualität und die Kontrolle elektromagnetischer Störungen sein.
8. Feuerleistung
Je nach Projekt müssen möglicherweise Anforderungen an Flammschutz, Feuerbeständigkeit, Rauchemission und Halogen berücksichtigt werden.
9. Anwendbare Standards
Die Kabelanforderungen können je nach Land, Branche, Installationsmethode und Projektspezifikation variieren. Vor der Auswahl des Kabels sollten die geltenden IEC-, UL-, NEC-, IEEE-, API-, Marine- oder anderen projektspezifischen Anforderungen bestätigt werden.