Podwodne kable zasilające

Podwodne kable zasilająco-transmisyjne łączą w sobie wiele funkcji, takich jak komunikacja światłowodowa, przesyłanie poleceń zdalnego sterowania, transmisja obrazu wideo, zdalne zasilanie oraz transport cieczy i gazów roboczych, pełniąc rolę optoelektronicznego łącza transmisyjnego między urządzeniami podwodnymi. Są one nie tylko zdolne do przesyłania obciążeń, energii, informacji i substancji do urządzeń podwodnych, ale także wytrzymują ekstremalne warunki, takie jak wysokie ciśnienie, wysokie zasolenie i niska temperatura w środowiskach głębinowych, wykazując odporność na korozję morską i zużycie. Długość użytkowa pojedynczego kabla pępowinowego wynosi zazwyczaj od kilkuset metrów do kilku kilometrów, a różne modele sprzętu podwodnego działające na różnych głębokościach mają zróżnicowane wymagania techniczne dotyczące kabli pępowinowych. W związku z tym technologia kabli pępowinowych jest złożona, a proces ich produkcji stanowi wyzwanie.
Do głównych funkcji kabla zasilająco-przewodowego stosowanego w podwodnych systemach wydobywczych należą: ① zapewnienie kanału zasilania hydraulicznego dla siłowników zaworów podwodnych; ② dostarczanie energii elektrycznej do skrzynek sterowniczych, pomp elektrycznych itp.; ③ zapewnienie kanału transmisji danych do zdalnego sterowania i monitorowania podwodnych obiektów oraz odwiertów naftowych; ④ dostarczanie niezbędnych płynów (takich jak metanol i inhibitory korozji) do odwiertów naftowych; ⑤ transport ropy naftowej i gazu ziemnego z odwiertu na platformę lub na ląd.

Zgodnie z wymaganiami eksploatacyjnymi kable zasilające do podwodnych systemów wydobywczych dzieli się zasadniczo na kable dynamiczne i kable statyczne. W ramach tego samego projektu konstrukcja rdzenia kabli dynamicznych i statycznych jest taka sama. Kable dynamiczne muszą wytrzymywać większe i bardziej złożone siły mechaniczne, a wymagania dotyczące konstrukcji ich opancerzenia są wyższe niż w przypadku kabli statycznych. Długość układania kabli statycznych może sięgać kilku kilometrów, dlatego konieczne jest zmniejszenie ich masy i objętości, aby spełnić wymagania dotyczące produkcji, transportu, budowy oraz kosztów. Kable dynamiczne są podatne na oddziaływanie wiatru, fal, prądów oraz ruchów obiektów pływających podczas instalacji i eksploatacji, co wymaga przeprowadzenia lokalnych i ogólnych analiz mechanicznych w celu zapewnienia bezpiecznej pracy przez cały okres ich eksploatacji. Natomiast w przypadku kabli statycznych zazwyczaj wystarczy uwzględnić jedynie kwestie takie jak stabilność dna morskiego.

Ze względu na swoją budowę kable pępowinowe stosowane w podwodnych systemach wydobywczych można podzielić na: kable pępowinowe z rur stalowych, kable pępowinowe z węży termoplastycznych, kable pępowinowe elektryczne oraz kable pępowinowe wielofunkcyjne. Kable pępowinowe z rur stalowych wyróżniają się odpornością na zgniatanie, wytrzymałością oraz odpornością chemiczną, a ponadto nie dochodzi w nich do wycieków cieczy. Jednak ich zastosowanie jest ograniczone przez takie czynniki, jak duży promień gięcia, podatność na uszkodzenia zmęczeniowe, wysoki koszt, trudności eksploatacyjne oraz długi czas dostawy. Natomiast kable pępowinowe z węży termoplastycznych oferują takie zalety, jak niski koszt, łatwość obsługi oraz mały promień gięcia. Mają one jednak mniejszą odporność na zgniatanie i gorszą odporność chemiczną, a także są podatne na wycieki cieczy i rozszerzanie się pod wpływem ciśnienia wewnętrznego. Spośród nich rury ze stali nierdzewnej typu super duplex charakteryzują się niskim opóźnieniem reakcji i nieprzepuszczalnością dla medium przesyłowego, co czyni je preferowanym wyborem w przypadku projektów kabli zasilających o dużej długości. W dynamicznych warunkach eksploatacji na płytkich wodach lub tam, gdzie sprzęt musi być wielokrotnie zwijany i rozwijany, najlepszym wyborem są węże z tworzyw termoplastycznych o dobrej elastyczności i mniejszym promieniu gięcia. Oba typy kabli mają swoje zalety i w praktyce często stosuje się je łącznie.