Кабель электрический для питания установок погружных электроприводных центробежных насосов

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей, предназначенных для подачи электрической энергии к электродвигателям установок погружных электроприводных центробежных насосов для добычи нефти, водоподъема и перекачки жидкостей из шурфов, резервуаров и водоемов.
Уровень техники
Известен кабель с армированной оболочкой для погружных нефтяных насосов (Патент RU 143415 опубл. 20.07.2014г.), который состоит из расположенных в одной плоскости трех медных токопроводящих жил, каждая из которых покрыта слоем электроизоляционной эмали и промежуточной защитной оболочкой. Все жилы заключены в общую эллипсовидную оболочку из полимерного материала, армированного повивами стальной проволоки,  расположенной внутри оболочки.
Недостатком технического решения является повышенная сложность разделки концов кабеля вследствие армирования общей оболочки расположенными по спирали стальными проволоками и обусловленная эллипсовидной формой необходимость принятия дополнительных мер по предотвращению закручивания кабеля вокруг своей оси при его креплении к внешней поверхности насосно-компрессорной трубы.
Известен также электрический кабель для установок погружных электронасосов (Патент RU № 192508 опубл. 18.09.2019г.), который содержит расположенные параллельно в одной плоскости токопроводящие жилы, каждая из которых имеет два основных изоляционных слоя, выполненных из композиции блоксополимера пропилена с этиленом. Поверх второго изоляционного слоя наложен защитный слой, который выполнен из экструдированного фторопласта, общей обмотки и брони.
Недостатком технического решения является невысокая надежность кабеля, обусловленная недостаточной коррозионной стойкостью стальных лент в условиях агрессивной среды скважин, усугубляющаяся при нарушении защитного цинкового слоя в результате деформаций и задиров брони при спускоподъемных операциях. Также кабели с ленточной броней отличаются повышенной погонной массой и недостаточной сопротивляемостью осевым нагрузкам.
Задачей данной полезной модели является расширение арсенала технических средств за счет создания надежной конструкции кабеля с сохранением его механических характеристик, обеспечивающих увеличение срока эксплуатации кабеля.
Для решения указанной задачи и достижения упомянутого технического результата в кабеле электрическом для питания установок погружных электроприводных центробежных насосов, содержащем три расположенные параллельно в одной плоскости токопроводящие жилы, каждая из которых имеет два изоляционных слоя, заключенные в общую оболочку, согласно предложенному решению между токопроводящими жилами по всей длине кабеля, не менее чем с одной плоской стороны кабеля, в толще общей оболочки расположены металлические тросы, при этом продольные оси тросов совпадают с продольными осями дугообразных выступов, образованных с внешней стороны общей оболочки и имеющих одно общее целое с общей оболочкой.
Краткое описание графических материалов
На фиг.1 представлен общий вид кабеля, на фиг.2 - поперечный разрез кабеля, таблица примеров компонентов кабеля.
Кабель содержит три изолированные токопроводящие жилы 1. Первый и второй слои изоляции 2 и 3 могут быть выполнены из сшитого полиэтилена или композиции блоксополимера. Поверх изолированных токопроводящих жил 1 наложена общая оболочка 4, выполненная из композиции блоксополимера. Между токопроводящими жилами 1 расположены тросы 5, проходящие в продольном направлении по всей длине кабеля. С одной или двух внешних сторон общей оболочки 4 по плоской стороне по всей длине кабеля расположены дугообразные выступы 6, имеющие одно общее целое с общей оболочкой 4. Продольные оси дугообразных выступов 6 совпадают с продольными осями тросов 5. Отношение диаметра тросов к диаметру жил составляет 0,25-0,50 и определяется фактическим соотношением диаметра жил по изоляции и толщины оболочки: чем больше номинальное напряжение кабеля и меньше номинальное сечение жил, тем ближе значение данного отношения к верхней границе указанного диапазона, и наоборот. Толщина общей оболочки составляет 2,0-4,0 мм.
Дугообразные выступы 6, направленные в сторону как обсадной трубы, так и НКТ, закрывают места прохождения тросов 5 и защищают их при спусках в криволинейных скважинах. На боковых ребрах кабеля по всей его длине общая оболочка имеет канавки, облегчающие разделку кабеля.
По данным нефтедобывающих компаний средний срок службы кабелей до выхода из строя по причине разрушения брони из стальных оцинкованных лент в результате коррозии составляет 3,3 года, вместо требуемых по нормативной документации 5 лет. Отказ от брони из стальных оцинкованных лент и замена ее полимерной оболочкой, стойкой к агрессивной химической среде скважин, позволяет практически полностью исключить выход кабелей из строя по причине коррозии. Сохранение механических характеристик кабелей, в отсутствие стальной брони, в соответствии с предлагаемым решением обеспечивается размещением в толще наружной оболочки продольных металлических тросов, воспринимающих радиальные раздавливающие и осевые растягивающие нагрузки на кабель, возникающие при прохождении криволинейных участков скважин. Предложенное решение позволяет увеличить срок эксплуатации кабеля до 6-9 лет (в 2-3 раза).
Заявляемый электрический кабель соответствует критерию «промышленная применимость», поскольку он может быть многократно произведен и использован по своему назначению с достижением указанного технического результата. Все используемые в конструкции кабеля материалы являются известными и промышленно выпускаемыми. Изготовление кабеля осуществляется на базе известного оборудования, материалов и технологий, существующих в кабельной промышленности и используемых в производстве электрических кабелей.