ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПОГРУЖНЫХ НЕФТЕНАСОСОВ

Электрический кабель для питания электродвигателей погружных нефтенасосов относится к подземному оборудованию нефтяных скважин и может быть использовано для питания электродвигателей погружных нефтяных насосов.
Известен кабель, по ПМ РФ №41917. МКИ Н 01 В 7/18, опубл. 10.11.2004, содержащий, по меньшей мере, три токопроводящие жилы, каждая из которых выполнена из круглой медной проволоки с двумя последовательно расположенными слоями изоляции из полимерного материала, бандаж в виде ленты из термоскрепленного иглопробивного полотна и расположенную поверх бандажа броню из металлических коррозионно-стойких лент, причем в качестве полимерного материала для первого слоя изоляции использован сшитый полиолефин, выполненный с применением облучения пучком направленных электронов в воздушной среде, а в качестве полимерного материала для второго слоя изоляции использован термопластичный эластомер на основе блоковых гидрогенизированных фенилэтиленовых сополимеров.
Это техническое решение позволяет использовать кабель в скважинах, однако скважинная жидкость воздействует на изоляцию каждой жилы в отдельности, в результате чего она набухает и теряет электрическую прочность.
Известен также электрический кабель для погружных нефтяных насосов, ПМ РФ №22265, от 14.09.2001, опубл. 10.03.2002, содержащий токопроводящие жилы, покрытые термостойкой изоляцией, а поверх изоляции - барьерным элементом, и охватывающую все жилы общую броню из стальной оцинкованной ленты, расположенную на подушке из нетканого полотна, отличающийся тем, что он дополнительно содержит заполнитель, расположенный в межфазном пространстве кабеля, и заземляющий провод, установленный продольно поверх каждого барьерного элемента, а также оплетку из синтетических нитей, плотно охватывающую заземляющий провод вместе с барьерным элементом, при этом барьерный элемент выполнен композиционно-двухслойным из металлической фольги с полиэтиленовым подслоем и уложен полиэтиленовым подслоем непосредственно на изоляцию.
Такое техническое решение конструкции кабеля замедляет процесс проникновения скважинной жидкости в изоляцию кабеля, но не предотвращает его из-за того, что барьерный элемент не представляет собой сплошной непроницаемой для скважинной жидкости оболочки.
Наиболее близким техническим решением является кабель для установок погружных электронасосов, ПМ РФ №31173, МКИ Н 01 В 7/00, от 04.01.2003, опубл. 20.07.2003, содержащий параллельно уложенные токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта двумя слоями изоляции и металлической оболочкой, заключенных в общую броню из коррозионностойкой металлической ленты, отличающийся тем, что первый слой изоляции выполнен из фторопласта, второй слой - из этиленпропиленовой резины, а оболочки - из меди или стали, при этом оболочки имеют поперечные гофры.
2
2
2
Такое техническое решение конструкции кабеля предотвращает проникновения скважинной жидкости в изоляцию кабеля, но при переменном токе в стальных оболочках, которые имеет каждая жила, возникают потери. Эти потери обусловлены большой величиной магнитной индукции В, которая создает потери на перемагничивание вследствие вихревых токов, пропорционально произведению fВ (где f - частота тока) и потери на перемагничивание вследствие гистерезиса, пропорциональные произведению fВ.
Величина потерь будет значительна, так как магнитная проницаемость стали в 400 больше, чем у немагнитных материалов. Потери полезной мощности снижают экономические показатели кабельной линии, увеличивают индуктивность, что приводит к падению напряжения на кабельной линии и, более того, могут разогреть кабель до температуры, выше допустимой. (Основы кабельной техники: учеб. для студ. высш. учеб. заведений / В.М.Леонов, [И.Б.Пешков, И.Б.Рязанов, С.Д.Холодный]; под ред. И.Б.Пешкова. - М.: Изд. центр «Академия», 2006. - 432 с.)
Задачей предложенного технического решения является создания кабеля с увеличенным, относительно аналогов, сроком службы, пригодного для работы в нефтяных скважинах, в условиях непосредственного воздействия скважинной жидкости.
Поставленную задачу решают за счет того, что кабель для питания электродвигателей погружных нефтенасосов, содержит изолированные полимерным материалом токопроводящие жилы, полимерную оболочку и металлическую гофрированную оболочку, при этом, токопроводящие жилы имеют секторную форму, скручены вместе и расположены в общей полимерной и герметичной металлической гофрированной оболочках.
Замена жил круглой формы в кабелях для питания электродвигателей погружных нефтенасосов на секторные, позволяет скрутить их плотнее, уменьшить диаметр сердечника, уменьшить за счет этого диаметр кабеля и, следовательно, площади поверхности соприкосновения скважинной жидкости с кабелем.
Выполнение сердечника кабеля для питания электродвигателей погружных нефтенасосов из изолированных полимерным материалом скрученных между собой секторных токопроводящих жил, позволяет выполнить изоляцию однослойной, поверх этого сердечника расположить общую оболочку из полимерного материала, что значительно уменьшает диаметр кабеля, его вес, и позволяет применить общую для всех жил герметичную металлическую оболочку с выполненными на ней гофрами, которая увеличивает гибкость кабеля и обеспечивает продольную и радиальную герметичность.
Это позволяет, надежно герметизировать изоляцию жилы, и таким образом защитить ее от проникновения скважинной жидкости. Кроме того, оболочка может быть выполнена из стали (магнитного материала), так как все три жилы находятся внутри ее, потерь от вихревых токов не будет.
На чертеже изображен кабель с секторными токопроводящими жилами: секторные токопроводящие жилы 1, полимерная изоляция 2, оболочка 3, гофрированная оболочка 4.
Кабель выполнен следующим образом. Токопроводящие жилы 1 выполнены в виде секторов. Каждая жила покрыта изоляцией 2 из полимерного материала. Жилы 1 скручены и образуют сердечник, поверх которого расположена оболочка-подушка 3 и гофрированная металлическая оболочка 4. Металлическая оболочка может быть выполнена из магнитного материала, так как все жилы заключены в одну оболочку.
Техническим результатом предложенного технического решения является то, что созданный кабель пригоден для работы в нефтяных скважинах, в условиях непосредственного воздействия скважинной жидкости и работает с увеличенным, относительно аналогов, сроком службы.