НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ

Предлагаемая полезная модель относится к резистивным нагревательным кабелям и системам регулирования температуры кабеля. Нагревательный кабель входит в оборудование нефтяных скважин для предупреждения образования парафиногидратных пробок и для путевого подогрева нефтепроводов.
Известно устройство для нагрева нефтяных скважин (Патент РФ №35823 от 01.12.2003). Это устройство содержит спускаемый в насосно-компрессорную трубу кабель с нагревательным элементом, выполненным, по меньшей мере, из двух частей и подключенным к источнику электропитания, отличающееся тем, что электрическое сопротивление, по меньшей мере, одной части нагревательного элемента, изменяется по длине кабеля.
Кабель в устройстве содержит, расположенную снаружи и охватывающую нагревательные элементы, броню, выполненную из двух слоев стальной проволоки с различным направлением витков диаметром 0,8-1,7 мм и количеством проволок 12-36 в каждом слое.
Устройство содержит датчики температуры, установленные внутри нагревательного элемента кабеля.
Броня кабеля заземлена через устройство защитного отключения нагревательного элемента кабеля от источника питания по величине предельного тока утечки. Броня кабеля имеет оболочку из полимерного материала.
Недостатком данной конструкции является сложность изготовления кабеля с переменным сопротивлением по длине. Кроме того, изменение сопротивления по длине кабеля негативно будет сказываться на надежности кабеля при длительной работе.
Целью данной полезной модели является создание эффективного и надежного нагревательного кабеля.
Для достижения поставленной цели нагревательный кабель, включающий контрольные, подключенные к датчикам температуры, и нагревательные жилы, поверх которых наложена броня и наружная оболочка, предлагается выполнить следующим образом:
- каждую контрольную жилу - из трех скрученных изолированных медных проволок, помещенных в оболочку контрольных жил,
- контрольные жилы подключить к датчикам температуры (термопреобразователи сопротивления), скрутить в сердечник и поместить в промежуточную оболочку,
- поверх промежуточной оболочки одним повивом наложить нагревательные жилы, электрически разделенные корделем, проложенным вдоль длины кабеля, и помещенные в изоляцию нагревательных жил под броню.
Дополнительными отличиями предлагаемого нагревательного кабеля является следующее:
- броня выполнена одним слоем из стальных оцинкованных проволок, наложенных с зазором,
- датчики температуры расположены на участках кабеля наиболее подверженных перегреву, в остальных частях кабеля контрольные жилы заменены корделями, выполненными из композиции блоксополимера пропилена с этиленом и имеющими тот же диаметр, что и контрольные жилы,
- нагревательные жилы выполнены из медных или алюминиевых проволок,
- изоляция жил, а также промежуточная и наружная оболочки выполнены из композиции блоксополимера пропилена с этиленом.
Дополнительным отличием является также то, что нагревательных жил может быть две или три. Кабель, разделенный корделем на две нагревательные жилы, подключается к источнику постоянного тока. Кабель, разделенный корделем на три нагревательные жилы, подключается к трехфазному источнику переменного тока.
На фиг.1 изображен в разрезе один из вариантов выполнения нагревательного кабеля, где
1. - медная проволока контрольной жилы;
2. - изоляция контрольной жилы;
3. - оболочка контрольных жил;
4. - промежуточная оболочка;
5. - медные или алюминиевые проволоки нагревательных жил;
6. - изолирующий кордель, для изоляции между нагревательными жилами;
7. - изоляция нагревательных жил;
8. - стальные оцинкованные проволоки брони;
9. - наружная оболочка.
На фиг.2 изображено подключение датчика температуры к контрольным жилам
1 - медная проволока контрольной жилы;
2 - изоляция контрольной жилы;
9 - оболочка контрольных жил;
10 - датчик температуры (термопреобразователь сопротивления);
11 - место спая оболочки контрольной жилы и корделя;
12-кордель.
В предлагаемом кабеле скрученные контрольные жилы, состоящие из медных изолированных проволок 1, заключены в оболочку 3. К контрольным жилам на разной длине кабеля подключены датчики температуры 10. Контрольные жилы с датчиками температуры скручены и покрыты промежуточной оболочкой 4. На промежуточную оболочку 4 методом скрутки наложены нагревательные жилы 5, которые электрически разделены корделем 6 из композиции блоксополимера пропилена с этиленом. На нагревательные жилы наложена изоляция 7 из композиции блоксополимера пропилена с этиленом. В качестве брони на изоляцию наложен один повив из стальных оцинкованных проволок 8. Стальные оцинкованные проволоки 8 наложены с зазором. На стальные проволоки 8 нанесена наружная оболочка 9 из композиции блоксополимера пропилена с этиленом. На одном конце кабеля нагревательные жилы электрически соединены между собой и наружная оболочка оплавлена для исключения контакта жил с внешней средой. На оплавленный конец надет металлический наконечник, заполненный эпоксидным клеем. Этот наконечник обжимается на кабеле для лучшей герметизации.
Последовательность операций при изготовлении предлагаемого кабеля следующая:
- изолирование контрольных жил методом экструзии на экструзионной линии;
- изготовление корделя методом экструзии на экструзионной линии;
- скрутка контрольных изолированный жилы на крутильной машине;
- наложение промежуточной оболочки на скрученные контрольные жилы методом экструзии на экструзионной линии;
- подключение датчиков температуры к контрольным проводам и соединение с корделем;
- скрутка контрольных проводов, датчиков температуры и корделя на крутильной машине;
- наложение промежуточной оболочки методом экструзии на экструзионной линии;
- наложение повива из алюминиевых или медных проволок на крутильной машине с разделительным корделем;
- наложение изоляции методом экструзии на экструзионной линии;
- наложение повива из стальных оцинкованных проволок на крутильной машине;
- наложение наружной оболочки методом экструзии на экструзионной линии;
- заделка конца кабеля и обжатие металлическим наконечником.
Для производства предлагаемого кабеля используется оборудование ООО «СЕВГЕОКАБЕЛЬ» и ОАО «СЕВКАБЕЛЬ».
Материалы используемые в данном кабеле:
- проволока медная марки MM, MT ТУ16.К71-087-90;
- проволока алюминиевая AT, ГОСТ 6132-79
- термопреобразователи сопротивления медные или платиновые;
- композиция блоксополимера пропилена с этиленом 02-МК ТУ2211-001-36295287-2002;
- проволока стальная канатная оцинкованная группы Ж или С ГОСТ 7372;
Предлагаемый кабель имеет ряд преимуществ по сравнению с известными конструкциями, а именно:
- радиальное расположение силовых нагревательных жил позволяет эффективно отдавать тепло окружающей среде, так как жилы максимально приближены к поверхности кабеля;
- предлагаемая конструкция позволяет изготовить кабель с малым наружным диаметром;
- предлагаемая конструкция кабеля позволяет также изготовить кабель с необходимыми свойствами, используя при этом значительно меньшее количество меди;
- в связи с тем, что используется один слой брони, наложенной с зазором, удается уменьшить перегрев кабеля, а значит увеличить его срок службы.