תעשיית הנפט והגז מסתמכת על מערכות חשמל ותקשורת כמעט בכל שלב של חיפושים, קידוחים, ייצור, עיבוד ותחבורה. מאחורי מערכות אלו יש מגוון רחב של כבלים מיוחדים המיועדים לספק חשמל, לשדר אותות, לשלוט בציוד ולתמוך בתקשורת.
שלא כמו כבלים המשמשים בסביבות מסחריות או קלות-תעשייתיות רגילות, ייתכן שכבלי נפט וגז יצטרכו לפעול בנוכחות נפט, פחמימנים, כימיקלים, לחות, מי מלח, חום, רעידות, אור שמש ולחץ מכני.
לכן בחירת הכבל הנכון אינה רק עניין של בחירת גודל המוליך הנכון. יש לקחת בחשבון את מבנה הכבלים, הבידוד, המעיל, המיגון, ההגנה המכנית, דירוג הטמפרטורה וסביבת היישום.
מהם כבלי נפט וגז?
כבלי נפט וגז הם כבלים המיועדים למערכות חשמל, בקרה, מכשור או תקשורת המשמשות במתקני נפט וגז.
בהתאם ליישום, הם עשויים להיות מותקנים ב:
- אסדות קידוח נפט וגז
- מתקני ייצור יבשתיים
- פלטפורמות מהחוף
- בתי זיקוק
- מפעלים פטרוכימיים
- מערכות צנרת
- תחנות שאיבה
- מערכות רישום באר
- מערכות שאיבה טבולות
- מתקנים לעיבוד נפט וגז
אין עיצוב כבל אחד שמתאים לכל יישום נפט וגז. לכבל המשמש בפלטפורמה ימית עשויות להיות דרישות שונות מאוד מכבל המותקן בתוך מפעל עיבוד יבשתי או פרוס במורד באר נפט.
סוגים נפוצים של כבלים המשמשים בתעשיית הנפט והגז
1. כבלי חשמל
כבלי חשמל משמשים לחלוקת כוח חשמלי למנועים, משאבות, מדחסים, מערכות בקרה, תאורה וציוד אחר.
בהתאם למערכת החשמלית, מתקני נפט וגז עשויים להשתמש בכבלי מתח נמוך-, בינוני- או גבוה-.
שיקולים אופייניים כוללים:
- דירוג מתח
- גודל מוליך
- דירוג טמפרטורה
- חומר בידוד
- עמידות להבה
- עמידות בשמן וכימיקלים
- הגנה מכנית
- סביבת התקנה
ניתן לבחור כבלי חשמל משוריינים כאשר נדרשת הגנה מכנית נוספת.
2. כבלי בקרה
כבלי בקרה מעבירים אותות חשמליים המשמשים להפעלה ולניטור של ציוד תעשייתי.
ניתן למצוא אותם במערכות הבקרה:
- מנועים
- משאבות
- שסתומים
- מיתוג
- ציוד עיבוד
- מכונות תעשייתיות
מכיוון שמערכות בקרה יכולות להכיל מספר מעגלים בתוך אותו כבל, מבנים מרובים-ליבות נפוצים.
בהתאם לסביבת ההתקנה, כבלי הבקרה עשויים להיות ממוגנים, משורינים, עמידים בשמן, מעכבי בעירה או מיועדים לשימוש חיצוני.
3. כבלי מכשור
כבלי מכשור משמשים להעברת אותות-נמוכים בין מכשירי שטח ומערכות בקרה.
לדוגמה, הם יכולים לחבר:
- חיישני לחץ
- חיישני טמפרטורה
- מדי זרימה
- מכשירים ברמה
- משדרים
- ציוד ניטור תהליכים
שלמות האות חשובה במיוחד עבור מערכות מכשור. מיגון ומבני זוג-מעוות משמשים בדרך כלל להפחתת הפרעות אלקטרומגנטיות וצימוד אותות לא רצוי.
כבלי מכשור עשויים להיות מתוכננים גם עם מיגון זוג בודד, מיגון כולל, או שניהם, בהתאם ליישום.
4. כבלי VFD
נעשה שימוש בכבלי כונן תדר משתנה (VFD) בין כונני תדר משתנה ומנועים.
מערכות VFD יכולות ליצור רעש חשמלי-תדר גבוה והפרעות אלקטרומגנטיות. מסיבה זו, כבלים המשמשים במערכות אלו בדרך כלל משלבים מיגון והסדרי הארקה מתוכננים בקפידה.
תכונות כבל VFD אופייניות עשויות לכלול:
- מוליכים מרובים
- מוליכים סימטריים או הארקה
- מיגון כולל
- בנייה גמישה
- ז'קט עמיד ב-שמן
- תאימות אלקטרומגנטית משופרת
כבלים אלה נמצאים בשימוש נרחב עבור משאבות, מדחסים, מאווררים וציוד אחר-מנועי.
5. כבלי חשמל ניידים וגמישים
פעולות נפט וגז כוללות לעתים קרובות ציוד שיש להזיז, להתקין זמנית או לחבר בסביבות חיצוניות תובעניות.
לכן משתמשים בכבלי חשמל ניידים ליישומים כגון:
- ציוד קידוח
- מערכות חשמל זמניות
- מכונות תעשייתיות
- משאבות
- ציוד נייד
ייתכן שכבלים אלה יצטרכו לעמוד בכיפוף חוזר, שחיקה, חשיפה לשמן, אור שמש, לחות ותנאי מזג אוויר קשים.
גמישות ועמידות מכנית יכולים להיות חשובים לא פחות מביצועים חשמליים.
6. כבלים ימיים וימיים
מתקני נפט וגז בים מציגים סדרה נוספת של אתגרים.
כבלים המותקנים על פלטפורמות ימיות, ספינות קידוח ומתקנים ימיים אחרים עשויים להיות חשופים ל:
- מי מלח
- לחות גבוהה
- קרינת UV
- רוח ומזג אוויר
- שמן וכימיקלים
- לחץ מכני
- רֶטֶט
- סכנות אש
לכן, כבלים ימיים וימיים מתוכננים לרוב עם דרישות נוספות לביצועי להבה, עשן נמוך, עמידות בפני קורוזיה, הגנה מכנית ועמידות סביבתית.
יישומים מסוימים עשויים לדרוש גם שריון מיוחד או קונסטרוקציות עמידות במים-.
7. כבלי משאבה טבולה
כבלי משאבה טבולה משמשים לאספקת חשמל למשאבות המותקנות בבארות או בסביבות טבולות אחרות.
כבלים אלה פועלים בתנאים שונים מאוד מהתקנות קונבנציונליות-מעל הקרקע.
בהתאם ליישום, ייתכן שהם יצטרכו לעמוד ב:
- חשיפה מתמשכת לנוזלים
- טמפרטורות גבוהות
- לַחַץ
- נפט ופחמימנים
- לחץ מכני
- טבילה לטווח ארוך-
לכן יש לבחור את מבנה הכבל בהתאם למערכת המשאבה, עומק ההתקנה, הטמפרטורה, הרכב הנוזלים ודרישות החשמל.
8. כבלי תקשורת
מתקני נפט וגז מודרניים תלויים במידה רבה ברשתות תקשורת לניטור, אוטומציה, העברת נתונים ושליטה מרחוק.
מערכות תקשורת עשויות להשתמש ב:
- כבלי תקשורת נחושת
- כבלים קואקסיאליים
- כבלי Ethernet תעשייתי
- כבלים סיבים אופטיים
כבלים סיבים אופטיים שימושיים במיוחד כאשר מרחקי שידור ארוכים, רוחב פס גבוה או חסינות בפני הפרעות אלקטרומגנטיות חשובים.
כבלי תקשורת המשמשים במתקנים תעשייתיים עשויים לדרוש גם הגנה מכנית וסביבתית משופרת.
מדוע יישומי נפט וגז דורשים כבלים מיוחדים?
סביבת ההפעלה היא אחת הסיבות העיקריות.
כבל המותקן במתקן נפט וגז עלול להיתקל במספר מתחים סביבתיים בו זמנית.
חשיפה לנפט ופחמימנים
נפט, דלק, פחמימנים וחומרים המבוססים על-נפט יכולים להשפיע על חומרי בידוד ומעיל מסוימים.
לכן, המעיל החיצוני צריך להיות תואם לכימיקלים ולנוזלים הצפויים.
חשיפה כימית
מתקני נפט וגז עשויים להכיל חומצות, ממיסים, כימיקלים קורוזיביים וחומרים אגרסיביים אחרים.
יש לבחור חומרי כבלים בהתאם לסביבה הכימית בפועל ולא להסתמך על דירוג "תעשייתי" כללי.
טמפרטורות גבוהות ונמוכות
כבלים יכולים להיות חשופים לטמפרטורות עבודה גבוהות, לציוד חם, לאור שמש או לטמפרטורות סביבה נמוכות.
גם הבידוד וגם המעיל חייבים לשמור על התכונות המכניות והחשמליות הנדרשות בטווח הטמפרטורות הצפוי.
מים ומי מלח
מתקנים מהחוף יכולים לחשוף כבלים ללחות מתמשכת, לגשם, לרסס ולמי מלח.
עמידות למים ועמידות בפני קורוזיה הופכות חשובות במיוחד בסביבות ימיות.
מתח מכני
כבלים יכולים לחוות:
- כוחות משיכה
- הִתעַקְמוּת
- רֶטֶט
- שְׁחִיקָה
- פְּגִיעָה
- גְרִיסָה
ניתן להשתמש בשריון, בצמה, במעילים מיוחדים ובקונסטרוקציות גמישות בהתאם לתנאי ההתקנה.
אש ועשן
בטיחות אש היא שיקול חשוב נוסף במתקני נפט וגז.
בהתאם לדרישות הפרויקט, ייתכן שכבלים יצטרכו לספק עיכוב בעירה, עמידות בפני אש, פליטת עשן נמוכה או מאפייני הלוגן מופחתים.
הדרישות המדויקות תלויות בתקנים החלים, במפרטי הפרויקט ובסביבת ההתקנה.
היכן משתמשים בכבלי שמן וגז?
ניתן למצוא כבלי נפט וגז בכל התעשייה.
מערכות קידוח
אסדות קידוח משתמשות בכוח, בקרה, מכשור, תקשורת וכבלים גמישים כדי להפעיל ולנטר ציוד קידוח.
בארות נפט ומערכות למטה
יישומי בור עשויים לדרוש כבלים מיוחדים המסוגלים לפעול תחת טמפרטורה גבוהה, לחץ וחשיפה לנוזלי באר.
פלטפורמות מהחוף
מתקנים מהחוף דורשים כבלים המסוגלים לטפל בסביבות ימיות, כולל דרישות הקשורות למי מלח, לחות, חשיפת UV, רטט ואש.
בתי זיקוק ומפעלים פטרוכימיים
בתי הזיקוק מכילים מספר רב של מנועים, משאבות, שסתומים, חיישנים, מערכות בקרה ורשתות תקשורת.
לכן נעשה שימוש נרחב בכבלי חשמל, בקרה, מכשור ותקשורת תעשייתית.
צינורות ותחנות שאיבה
מערכות צנרת משתמשות בתשתיות חשמל ותקשורת למערכות שאיבה, ניטור, מכשור, בקרה ובטיחות.
כיצד לבחור את כבל הנפט והגז המתאים?
יש לבחור את הכבל הנכון בהתאם ליישום בפועל ולא פשוט לבחור כבל שכותרתו "שמן וגז".
גורמים חשובים כוללים:
1. יישום
קבע אם הכבל ישמש עבור חשמל, בקרה, מכשור, תקשורת, קידוח, שאיבה או מטרה אחרת.
2. דרישות מתח וחשמל
שקול דירוג מתח, קיבולת זרם, גודל מוליך, תדר ודרישות הארקה.
3. סביבת התקנה
זהה אם הכבל יותקן בתוך הבית, בחוץ, מתחת לאדמה, מהחוף, מתחת למים, באזור מסוכן או למטה.
4. טמפרטורה
בדוק גם את טמפרטורת הפעולה המינימלית והמקסימלית.
5. חשיפה כימית
זהה את השמנים, הפחמימנים, הכימיקלים וחומרים אחרים שעלולים ליצור קשר עם הכבל.
6. דרישות מכניות
שקול כיפוף, רטט, משיכה, ריסוק, פגיעה ושחיקה.
7. מיגון והארקה
עבור יישומי מכשור, תקשורת ו-VFD, מיגון והארקה יכולים להיות קריטיים לשמירה על איכות האות ולשליטה בהפרעות אלקטרומגנטיות.
8. ביצועי אש
בהתאם לפרויקט, ייתכן שיהיה צורך להתחשב בדרישות עיכוב בעירה, עמידות באש, פליטת עשן והלוגן.
9. תקנים ישימים
דרישות הכבלים עשויות להשתנות לפי מדינה, תעשייה, שיטת התקנה ומפרט הפרויקט. יש לאשר את הדרישות הספציפיות של IEC, UL, NEC, IEEE, API, ימיות או-אחרות ספציפיות לפני בחירת הכבל.