20世纪70年以来，逐渐发展出了多种不同的安装方式。采用替代技术的系统包括电缆悬浮电潜泵系统、内部电缆联系油管部署电潜泵系统，以及脐带缆系统。然而每个系统却都有各自的限制，未能被大范围推广。现有技术的应用限制主要来自于对安全的考虑：难以找到能够承受腐蚀环境的合适材料、井下电气接头的不确定性以及安装与收回的限制。

依据不同系统的应用经验，沙特阿拉伯对电潜泵设计重新进行了思考，开发一套能够长时间应用于含硫环境的新型电潜泵系统。这其中，主要的挑战之一在于设计出紧凑、抗硫的电缆。所用材料必须足够坚固，能承受铜线以及电潜泵系统的重力，同时还要能够抵抗高浓度H2S。电缆自身必须紧凑，最大程度地降低两端压差。该技术最终还需要简便到能够可靠经济地实现大规模生产。

负载测试

测试目的

金属夹套电缆设计在于将传统电潜泵电缆安装在夹套内，再对金属夹套进行焊接固定，焊接工艺在可靠环境下完成以确保焊接质量。电潜泵电缆在焊接前送入夹套内。焊接完成后，夹套与电缆间通过过盈配合固定。负载测试用于确定电缆与夹套间最佳的过盈量，以保证作业过程中两个部件之间的支持。

测试准备与程序

将几十英尺长的金属夹套拉伸至不同直径，以实现夹套与电缆间不同的过盈量。然后在电缆有负载的情况下对夹套施加约束力，直到其开始移动。多次重复此过程以得出固位力。

测试结果

最终找出最佳的固位力500磅/英尺。这样就能为电潜泵电缆提高足够的约束力，同时又不会对其施加多余的应力。

弯折循环/疲劳测试

测试目的

金属夹套电缆设计，能够通过使用改装的连续油管设备来对电潜泵进行安装。

安装期间，电缆一直受到低周疲劳的影响，与连续油管类似。弯曲/疲劳测试可用于确定电缆的失效机理以及使用寿命—计划将电缆重复利用。

测试准备与程序

镍铬铁825管材的两根8英尺长试样设置好进行测试，获得疲劳寿命的基线数据。然后将试样放置于36in弯曲成型半径的弯曲装置内；其它试样与纵向焊缝走向一致。全部试样均加载500psi内部压力。全部试样均折弯直至失效，失效定义为内部压力泄除。

测试结果

弯折疲劳测试得出，在测试环境下，电缆平均疲劳寿命为557个周期，也就意味着超过275次安装和回收。当出现横纹形小孔时，两个试样均失效，均是始于外径，通过疲劳而扩张。

疲劳测试中测量的外径与公称值接近。检测到的椭圆变形与鼓胀极低—椭圆变形为0.1%~0.4%；鼓胀为0.001”至0.009”。值得注意的是，上述结果显示，由于825合金管材的低循环疲劳引发了尺寸的改变，在测试环境下，未超过连续油管作业能够接受的最大值。

通过观察测试结果发现，部分固体导体与绝缘皮被替代，这可能是由于测试中电缆被弯折，导致其内部移动而造成的。

未发生小孔相关的金属材料异常。但观察到更多的外部以及内部疲劳开裂，对于疲劳测试来说，这是正常情况，一旦达到最大疲劳寿命，就会在多个部分发生疲劳开裂。

电气完整性与电缆热生长测试

测试目的

井下温度远高于金属夹套电缆制造时的温度。电气测试设计用于验证电缆在上述高温下的电气性能，电缆的热循环同时用于验证系统的热生长。

测试准备与程序

准备一根长8英尺的电缆式样，测试更高温度下的电气性能。试样内每根导线之间以及导线与地面之间都用万用表进行电阻测试，然后加温至30℉，测试重复5次后比较结果。热循环后检测是否发生变化，然后针对电缆的单个部件进行详细检查。

备好一个10in试样，用于热生长试验，进而测量电缆与导线在50℉、150℉与300℉下的增长。

测试结果

更高温度下电气性能测试的结果确认，导线之间以及导体与地面之间的电阻均无下降，全部测试中，电阻均超过11京欧。对铠装、弹性电缆皮与导线绝缘进行详细分析，未观察到任何损伤。

热生长测试结果确认，热生长在材料热胀预期系数（CoE）内。825合金参考数据测量得到，CoE在-6.5%~0.6%之间。

剪切测试

测试目的

现场安装或回收时，如果发生井控事故，则必须立刻激活防喷器，以避免烃类物质泄漏。在上述情况下，应使用防喷器切割电缆。进行剪切测试的目的在于，确保防喷器能够按照设计完成剪切。

测试准备与程序

剪切闸板/密封防喷器闸板上部充满水。将一段金属夹套电缆试样安装在BOP内。激活剪切闸板用于切断电缆，记录切断需要的力和时间。切断时间要短，以尽量降低烃类的泄漏。电缆割断后，对防喷器试压，包括200~300psi的低压测试与15,000psi的高压测试。

测试结果

防喷器剪切闸板的激活快速切断了电缆，在30秒内干净地将电缆切为两段。后续的水压测试在150psi与15，000psi下都取得了成功。对剪切阀板与电缆的检查发现，切割很整洁，且剪切闸板无损坏。

结论

严格的评价与测试程序，最终成功开发出新型电潜泵，其不但能够用于高含硫环境，电潜泵本身的安装与作业效率也得到了提升。相比于传统钻机安装的电潜泵系统，金属夹套电缆系统改善了安装与回收的安全性，降低了作业风险。

研究发现，一种激光焊接非退火的825合金能够满足抗硫和抗氯化物的标准。金属夹套电缆可同时满足物理和电器要求，包括电缆的支撑力与抓力、弯折疲劳、电缆剪切与电气连续性及电阻。

低含硫环境下，相对低成本材料测试失败，将继续寻找并测试新材料。目前正在研发一种替代材料，收集测试参数，去模拟非极端井下工况，希望能够找到满足所需机械强度和抗腐蚀性能要求的低价电缆材料。