ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ КРУГЛОЙ ФОРМЫ, ПРОКЛАДЫВАЕМЫЙ В ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ КОЛОННЕ НЕФТЕСКВАЖИНЫ

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям силовых кабелей, применяемых в установках для добычи нефти с использованием центробежных насосов. Известны кабели двухслойная изоляция которых выполняется: из композиций полиэтилена высокой плотности; композиций блоксополимера пропилена с этиленом; радиационно-модифицированный полиэтилен высокой плотности для первого слоя и композиция блоксополимера пропилена с этиленом для второго слоя (1).
Отдельные нефтедобывающие предприятия в составе установок для добычи нефти применяют кабельные линии, содержащие кабель-удлинитель плоской формы, прокладываемый по наружной поверхности приемного модуля и нефтенасоса; основной кабель круглой формы, прокладываемый по насосно-компрессорной трубе, опускаемой в эксплуатационную колонну нефтескважины. Наиболее близким к полезной модели по технической сущности является электрический кабель, содержащий три токопроводящие жилы скрученные между собой, каждая из которых имеет двухслойную изоляцию из композиции на основе полиэтилена высокой плотности.
межфазные заполнители либо без них, подушку под броню, общую броню из стальной профилированной ленты (2).
В процессе монтажа и эксплуатации кабельной линии электрический кабель, находящийся между насосно-компрессорной трубой и внутренней поверхностью эксплуатационной колонны скважины, испытывает раздавливающие нагрузки. Для отдельных скважин при температуре нефтеводогазосодержащей жидкости примерно до 110 °С требуется кабель большей теплостойкости.
Задача полезной модели - создание круглого электрического кабеля, обеспечивающего более высокую работоспособность в условиях воздействия повышенной температуры нефтеводогазосодержащей жидкости, наличия раздавливающих нагрузок при эксплуатации в составе установок для добычи нефти. Данная задача решена тем, что по крайней мере первый слой изоляции каждой жилы кабеля выполняется из маслостойкого силаносшиваемого полиэтилена. Применяется три способа получения полиэтилена со сшитой структурой:
1 электронно-лучевое или гамма облучение;
1 пероксидная вулканизация;
1 использование силанов в качестве сшиваюших агентов.
Сшивание на основе силанов является самым экономичным средством улучшения термомеханических характеристик полиэтилена и его химической стойкости. Полиолефины, сшитые силаном соединяются посредством части
Si - О - Si, a не связи С - С, которая имеет место в процессах с применением перекиси или радиации. При этом получается превосходный более термоустойчивый продукт (3).
Для изоляции приняты маслостойкие композиции силаносшиваемого полиэтилена. После выдержки образцов в испытательной жидкости (семь суток при температуре +90 °С) определяется удлинение при разрыве, изменение которого должно быть не более 25% по сравнению с величинами для образцов, не выдерживаемых в масле (4). Для кабелей, применяемых при температуре жидкости примерно до ПО °С второй слой изоляции выполняется из маслостойкого силаносшиваемого полиэтилена либо из блоксополимера пропилена с этиленом.
На рисунке представлен общий вид кабеля в разрезе с межфазным заполнением (Фиг.1) или без него (Фиг.2). Кабель содержащий три токопроводящие жилы, на каждую из которых накладывается первый слой 1 изоляции из маслостойкого силаносшиваемого полиэтилена. Второй слой 3 выполняется либо из композиции полиэтилена высокой плотности, либо из маслостойкого силаносшиваемого полиэтилена, либо из композиции блоксополимера пропилена с этршеном. Кабель имеет общую броню 6, наложенную на подушку 5, межфазное заполнение 4 из полимерного материала либо из маслостойкой резины или без него.
Согласно стандарту на кабели силовые с пластмассовой изоляцией толщина изоляции из полимера со сшитой структурой должна быть 2,0 мм
для класса напряжения 3,0 кВ (5). С учетом экстремальных условий монтажа и эксплуатации нефтекабелей общая толщина двз слойной изоляции из материалов различной теплостойкости порядка 2,8 мм. Радиальная толщина первого слоя из более теплостойкого материала, размеры жилы и изоляции в целом связаны соотношением:
W {/oSo Y
-4
/Ro(tH,)
RI - радиус токопроводящей жилы, мм;
RO - радиус по изоляции жилы, мм;
to - температура нефтеводогазосодержащей жидкости, С,
t - допустимая температура нагрева токопроводящей жилы, °С;
tl - температура на границе слоев изоляции с различной теплостойкостью, °С;
Проведены сравнительные испытания указанных материалов на образцах кабеля. Определена термопластическая деформация (6) в зависимости от температуры при постоянной нагрузке. При температуре порядка 120 °С полиэтилен высокой плотности переходит в вязкотекучее состояние. Силаносшиваемый полиэтилен и блоксополимер пропилена с этиленом до температуры не менее 150 °С находятся в аморфнокристаллическом состоянии.
tl- to / Rj (t2-to)
Предлагаемый электрический кабель обладает более высокими термомеханическими характеристиками и обеспечивает увеличение срока наработки до первого отказа. Лит 1. 2. 3. 4. 5. 6. ратура: Международная инженерная энциклопедия. Серия «Нефтегазовая техника и технология. Установки погружных центробежных насосов для добычи нефти. Под научной редакцией Алекперова В.Ю., Кершенбаума В.Я. МЛ999. Кабели с полиэтиленовой изоляцией для погружных нефтенасосов. ТУ 16-505.129-82. Пазнер Л.М. Вилли Бизанг. Силановое сшивание полиэтилена для улучшения качества продукции и облегчения технологического процесса. Пластические массы, 3, 1998. DIN/VDE 0472-83, часть 803. Испытания кабелей и изолированных проводов. Маслостойкость. Фризен Н.И., Олеар М.Г., Бочкарев Л.Н., Сотников В.Г. Разработка кабеля для погружных электронасосов, изолированного на основе полипропиленаа. Сб. научн. тр. ВНИИКП. Исследование и производство кабелей и проводов. М.; Энергоатомиздат. 1991. «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией. Технические условия.  ГОСТ 16442-80.