Viscous fluid between insulation layers of ESP downhole power cable

[gerasim93]

I could not find a better place for this, so I am posting here.

Need advice: during tests of a fragment of the ESP downhole power cable, a high-viscosity fluid showed up between the insulation layers. Does anyone have thoughts on what it is? Distance from the ESP is about 500 m.

Original topic

Не нашёл где лучше написать про это, так что буду постить здесь. Нужна консультация по такому вопросу - при испытаниях фрагмента кабеля, питающего ЭЦН, между слоями изоляции была обнаружена высоковязкая жидкость. Скажите, пожалуйста, может у кого-то есть соображения по поводу её идентификации? Расстояние от ЭЦН-примерно 500 м.

[ALEngineer]

Hello. Yes, I had forgotten to add a cable section. I created the section, moved the topic; look more carefully, it is no longer in the Breakroom. The topic is under downhole equipment.

A lab will help you identify it if you need the composition. If you want ideas how it got there, let's go in order: what cable - size, who made it, leaded or not, and how far from your "find" the splices are.

And on the well: setting depth, why it failed, days on production, how much mechanical damage on the cable, annulus pressure, what the well is complicated by, GOR, whether there were flushes and with what, was it washed with hot oil?

And for context, which region is the well in?

Original reply

Приветствую! Да, что то про кабель я раздел добавить забыл. Раздел создал, тему перенес, внимательнее, в болталке ее уже нет. Тема в погружном оборудовании.
В идентификации лаборатория Вам поможет, если вам состав нужен, а если соображения как она туда попала, тогда давайте по порядку: что за кабель, а именно, сечение, кто производитель, кабель освинцованный или нет, далеко ли от места вашей "находки" находятся "сростки"?
И по скважине: глубину спуска, по какой причине отказала, сколько суток наработки, много ли мех повреждений по кабелю, давление в затрубном пространстве, чем осложнена, какой газовый фактор, были ли промывки, чем если были, мылась ли горячей нефтью?
И для общей информации, в каком регионе находится скважина?

[gerasim93]

On composition - a mix of saturated hydrocarbons; no visible damage - only a loss of insulation resistance on one core; pressure about 83 atm (I do not know exactly, I am a chemist, not a production engineer); conductor size about 3 mm (one core); flushes with hot water; the well is in Belarus. I sketched it as best I could.

Scan / image text translation (original scan kept as attachment below):

Hand sketch of the well and the downhole power cable.

Surface: BelNIPIneft building; UAZ van marked BUN; a PRC EPU (ESP production/repair center) representative carrying cable; wellhead labeled PKV; 20 cm at the wellhead.

Downhole: total 2181 m. Upper mark - location of "swollen" cable cores. Main cable. At 529 m - burnout of the middle core. About 20 cm of cable sent for analysis. Lower 500 m - MLE (Motor Lead Extension).

Insulation fluid sketch.jpg

Original reply

Приветствую! Да, что то про кабель я раздел добавить забыл. Раздел создал, тему перенес, внимательнее, в болталке ее уже нет. Тема в погружном оборудовании.
В идентификации лаборатория Вам поможет, если вам состав нужен, а если соображения как она туда попала, тогда давайте по порядку: что за кабель, а именно, сечение, кто производитель, кабель освинцованный или нет, далеко ли от места вашей "находки" находятся "сростки"?
И по скважине: глубину спуска, по какой причине отказала, сколько суток наработки, много ли мех повреждений по кабелю, давление в затрубном пространстве, чем осложнена, какой газовый фактор, были ли промывки, чем если были, мылась ли горячей нефтью?
И для общей информации, в каком регионе находится скважина?

По поводу состава - смесь предельных углеводородов; повреждений видимых нет - было только потеря сопротивления на одной из жил; давление порядка 83 амт (не знаю точно, я не технолог, а химик); сечение кабеля миллиметра 3 (одной жилы); промывки горячей водой; скважина в Беларуси. На рисунке нарисовал как мог)

Insulation fluid sketch.jpg

[ALEngineer]

I saw something similar in Samara. The crew kept getting insulation dropouts on one field until a young, sharp production engineer took the problem.

They also saw something viscous. The chem analysis did not show foreign substances (the gas had already flashed off, of course). It was not fluid getting in - the insulation itself was being washed out by associated gas (maybe this is textbook, but associated gas at high pressure saturates the cable insulation, and the main reactions happen at the conductor-to-insulation interface). The inner layer turns liquid, like resin.

The cable was Kavkaz; they swapped it, as I recall, to Kurgan cable and the problem went away. It kept repeating on the same reservoir. Try checking the inner insulation next to the conductor for reaction with associated gas and produced fluid from that well (I do not know how, but that is how they said they found the cause).

Original reply

Что то похожее я наблюдал в Самаре, ребята мучились с отказами по снижению изоляции на одном месторождении, пока за решение проблемы не взялся молодой и грамотный технолог. Тоже видели что то вязкое, хим. анализ результата на посторонние вещества не дал (понятно что газ то уже улетучился). В общем не попадание жидкости было, а сам материал изоляции кабеля "размывался" попутным газом (может скажу прописную истину, но все же, попутный газ в связи с высоким давлением обязательно насыщает кабельную изоляцию и основные реакции происходят именно на стыке токоведущей жилы с изолирующим материалом), в результате сам внутренний слой становится жидким, наподобие смолы. Кабель был Кавказский, заменили его по моему на Курган кабель и проблема исчезла. Проблема наблюдалась не однократно по одному и тому же пласту. Попробуйте материал внутреннего слоя изоляции, прилегающего к токоведущей жиле, проверить на реакцию с попутным газом и пластовой жидкостью из этой скважины (как не знаю, но мне рассказывали, что именно таким образом вычислили причину).

[gerasim93]

Interesting idea - I will try it. I will wash a piece of core well and soak it in trichloromethane and see what comes of it.

I ran the fluid from between the insulation layers on a GC-MS - it came back as a mix of saturated hydrocarbons. Then I took wax deposits (ASPO) from the same well (about the same depth) and injected that on the GC too - about 95% match. So emulsion gets in through microcracks in the insulation and slowly dissolves the inner layer (run life not more than 100 days), and what is left (this high-viscosity fluid) is the paraffins.

Original reply

Что то похожее я наблюдал в Самаре, ребята мучились с отказами по снижению изоляции на одном месторождении, пока за решение проблемы не взялся молодой и грамотный технолог. Тоже видели что то вязкое, хим. анализ результата на посторонние вещества не дал (понятно что газ то уже улетучился). В общем не попадание жидкости было, а сам материал изоляции кабеля "размывался" попутным газом (может скажу прописную истину, но все же, попутный газ в связи с высоким давлением обязательно насыщает кабельную изоляцию и основные реакции происходят именно на стыке токоведущей жилы с изолирующим материалом), в результате сам внутренний слой становится жидким, наподобие смолы. Кабель был Кавказский, заменили его по моему на Курган кабель и проблема исчезла. Проблема наблюдалась не однократно по одному и тому же пласту. Попробуйте материал внутреннего слоя изоляции, прилегающего к токоведущей жиле, проверить на реакцию с попутным газом и пластовой жидкостью из этой скважины (как не знаю, но мне рассказывали, что именно таким образом вычислили причину).

Интересная идея - попробую этот вариант. Хорошенько отмою часть жилы и попробую замочить в трихлорметане - посмотрим что из этого выйдет. Разогнал эту жидкость из межизоляционного пространства на хроматографе с масс-детектором - показало, что это смесь предельных углеводородов. Потом взял из той же скважины АСПО (примерно с этой же глубины) и тоже заколол на газовике - совпадение порядка 95%. Получается, что через микротрещины в изоляции эмульсия попадает внутрь и постепенно растворяет внутренний слой (наработка не более 100 дней), а оставшаяся часть(вот эта вот высоковязкая жидкость) - это и есть парафины.

[ALEngineer]

Honestly I do not buy "microcracks" that let produced fluid in and destroy the cable (personal view). That is the standard shop excuse on failure reviews. I treat it as a manufacturing defect, and you may not see the bad spot visually.

Insulation can also fail if the unit is pulled too fast - sharp degassing grows small cable defects - but that is fair only if insulation dropped while pulling a cable that was still good in the hole.

You can also get an insulation dropout from too tight a bend during manufacture or RIH. After you straighten that section the damage does not show, and it punches through after a couple of months on production, for example on a hot flush.

Original reply

Честно говоря я не верю в "микротрещины" через которые попадает пластовая жидкость и разрушает кабель (лично мое мнение), это стандартная "отмазка" сервисных баз при разборе отказов, вообще говоря я считаю это браком изготовления кабеля, при чем бракованное место можно и не обнаружить визуально.
Причиной разрушения изоляции может быть так же слишком быстрый подъем установки из скважины, происходит резкая дегазация и увеличение незначительных дефектов кабеля, но это справедливо если снижение изоляции произошло при подъеме исправного кабеля.
Так же можно поиметь отказ по снижению изоляции если был допущен слишком большой изгиб кабеля, при изготовлении или при спуске в скважину, при чем после распрямления данного участка, повреждения ни как не проявляются, а пробивает в этом месте после пары месяцев эксплуатации, например при горячей промывке.

[gerasim93]

Today I will try to run analysis on the insulation fragment I soaked in trichloroethylene. I will try to get at least an approximate composition. I will write back by end of day.

Original reply

Сегодня буду пробовать запускать на анализ фрагмент изоляции, который замачивал в трихлорэтилене. Попробую узнать хотя бы примерный состав. До конца дня отпишусь!

[ALEngineer]

What did your tests show?

Original reply

Каковы результаты Ваших исследований?

[gerasim93]

The analysis showed the insulation contains the same hydrocarbons as the fluid we analyzed earlier. Strange... So the gas condensate does dissolve the insulation, as I understand it.

Original reply

Анализ показал, что в состав изоляции входят теже самые углеводороды, что и в состав жидкости, анализируемой ранее. Странно...Значит, всё-таки, газоконденсат растворяет изоляцию, я так понимаю.

[ALEngineer]

Change the cable... Otherwise you will have more of the same. In Samara the story was the same: insulation composition partly matched the gas, the insulation was simply washed out.

Original reply

Меняйте кабель... Иначе поимеете еще не одну подобную проблему. По Самаре история была такая же, состав изоляции частично совпадал с составом газа, изоляцию просто "размывало".