Грузонесущий геофизический бронированный кабель с наружной полимерной оболочкой и зазорами между повивами наружной пары брони

Полезная модель относится к области подвода электроэнергии к погружным насосам и может быть использована для приведения их в действие в нефтяных и газовых скважинах и при необходимости для определения технологических параметров приборами, закрепленными на кабеле, в новых осваиваемых скважинах.
Известны серийно выпускаемые грузонесущие геофизические бронированные кабели с наружной полимерной оболочкой для каротажа, свабирования, перфорации нефтяных и газовых скважин, имеющие конструкцию из 1÷7 электроизолированных токопроводящих жил и два или четыре слоя брони из стальной оцинкованной проволоки, каждый из которых имеет направление, противоположное предыдущему (см. ГОСТ 31944-2012 «Кабели грузонесущие геофизические бронированные. Общие технические условия»). Недостатком таких кабелей является наличие высоких контактных напряжений в местах касания проволок смежных повивов брони, ведущие к снижению работоспособности их в промышленных условиях.
Известен грузонесущий геофизический бронированный кабель, который содержит электроизолированные токопроводящие жилы, покрытые парами повивов брони из стальной оцинкованной проволоки с зазорами, наружную полимерную оболочку, отличающийся тем, что зазоры между проволоками в каждом повиве наружной пары брони определяются из соотношения, равного 1,0÷2,0 от диаметра проволок повива, заполняются полимерным материалом, идентичным материалу наружной оболочки, причем зазоры распределены равномерно по периметру повива с точностью, равной 5÷10% от величины зазора (патент №144512, МПК H01B 7/17 18.03.2014). По этому патенту можно сделать следующие замечания.
Незначительные размеры зазоров между проволоками в повиве брони, равного 1,0÷2,0 от диаметра проволоки сужают области применения данных кабелей и, таким образом, снижают эффективность их использования.
Отсутствие зазора между повивами наружной пары брони приводит к контакту проволок смежных повивов брони, к появлению больших контактных напряжений в местах касания проволок, а это ведет к снижению срока службы кабеля в промышленных условиях.
з
з
Известен грузонесущий геофизический бронированный кабель с наружной полимерной оболочкой, содержащий одну или несколько электроизолированных токопроводящих жил, покрытых одной, или двумя, или тремя парами повивов брони с противоположно направленными витками проволок в каждой паре и наружной полимерной оболочкой, отличающийся тем, что каждый повив наружной пары брони выполнен с зазорами между проволоками, обеспечивающими коэффициент заполнения К каждого повива наружной пары брони, равный 0,05÷0,95 от плотной укладки проволок в повиве, а оставшаяся свободная часть (0,95÷0,05) обоих повивов брони наружной пары заполняется полимерным материалом наружной оболочки, причем коэффициент заполнения К каждого повива брони определяется соотношением:
, где
з
n - количество проволок в повиве при наличии зазоров;
пл
n - количество проволок в повиве при их плотной укладке.
(Патент РФ на полезную модель №96691, МПК Н01В 7/22, G01V 3/18, 21.01.2010 г. принят за прототип).
По данной полезной модели можно дать следующую информацию.
Выражение зазоров между проволоками через количество проволок в повиве усложняет перевод их в натуральную величину в миллиметры и затрудняет определение оптимальных конструктивных параметров.
В патенте не оговорены требования к величине зазоров между повивами наружной пары брони, а от этого зависит уровень работоспособности кабеля в целом, при отсутствии зазоров резко снижается срок службы кабелей в условиях эксплуатации.
Техническим результатом заявленной полезной модели является ликвидация контакта проволок между повивами наружной пары брони и, как следствие, повышение надежности работы кабеля в целом, расширение областей применения геофизических бронированных кабелей.
Технический результат достигается тем, что грузонесущий геофизический бронированный кабель, содержащий одну или несколько электроизолированных токопроводящих жил, покрытых одной, или двумя, или тремя парами повивов брони с противоположно направленными витками проволок в каждой паре и наружной полимерной оболочкой, имеющий зазоры между проволоками в каждом повиве наружной пары брони, отличающийся тем, что наружная пара брони выполнена с зазорами между повивами, определяемыми из соотношения, равного 0,05÷2,0 от диаметра проволок наружного повива брони, заполненными полимерным материалом, идентичным полимерному материалу наружной оболочки, а зазоры между проволоками в каждом повиве наружной пары брони рассчитываются по формуле:
Δ=(0,1÷10)δ, где
Δ - зазоры между проволоками в каждом повиве наружной пары брони;
δ - диаметр проволок наружного повива брони;
(0,1÷10) - коэффициенты, рекомендуемые для расчета.
Сущность полезной модели поясняется фигурами 1 и 2, на которых изображены варианты осуществления конструкции кабеля с одной и двумя парами брони.
На фигуре 1 представлена конструкция грузонесущего геофизического бронированного кабеля, состоящего из трех электроизолированных токопроводящих жил 1, одной пары брони из стальной оцинкованной проволоки 2, наружной полимерной оболочки 3, зазора между повивами наружной пары 4, заполненного полимерным материалом. На фигуре 2 представлена конструкция грузонесущего геофизического бронированного кабеля, состоящего из трех электроизолированных токопроводящих жил 1, внутренней пары брони 2, наружной пары брони 3, наружной полимерной оболочки 4 и зазора между повивами наружной пары брони - 5, заполненного полимерным материалом.
Особенности конструкции кабелей состоят в том, что наружная пара брони выполнена с зазорами между повивами, равными от 0,05 до 2-х диаметров проволок наружного повива брони, заполненнего полимерным материалом, идентичным полимерному материалу наружной оболочки кабеля, а зазоры между проволоками в каждом повиве наружной пары брони определяются из соотношения:
Δ=(0,1÷10)δ, где
Δ - зазор между проволоками в каждом повиве брони;
δ - диаметр проволок наружного повива брони;
(0,1÷10) - рекомендуемые для расчета коэффициенты.
Эти особенности позволяют гарантировать исключение касания проволок наружного повива и внутреннего повива наружной пары брони и, таким образом, предотвратить образование очагов больших контактных напряжений и снизить влияние их на снижение работоспособности кабеля в промышленных условиях. Расширение диапазона зазоров между проволоками в каждом слое наружной пары брони до (0,1÷10) от диаметра проволок наружного повива брони позволяет увеличить область применения таких кабелей и таким образом повысить эффективность их применения.
Общими характеристиками заявленной полезной модели с прототипом являются:
- наличие электроизолированных токопроводящих жил;
- наличие двух пар брони с противоположно направленными витками проволок;
- наличие зазоров между проволоками в каждом повиве наружной пары брони.
Различия характеристик заявленной полезной модели с прототипом состоят в следующем:
- зазоры между повивами в прототипе могут быть, а могут и отсутствовать, а в заявленной полезной модели они должны обязательно быть и определяются из соотношения Δ=(0,05÷2,0)δ;
- зазоры между проволоками в каждом повиве наружной пары брони в прототипе определяются из соотношения, равного(1,0÷2) от диаметра проволок наружного повива брони, а в заявленной модели они определяются из соотношения равного (0,1÷10) от диаметра проволок наружного повива брони, т.е. значительно расширены и, таким образом, увеличивают область использования предложенной конструкции кабеля.
Эти различия обеспечивают повышение качественных характеристик заявленной полезной модели, а именно исключают образование контактных напряжений в местах касания проволок смежных повивов брони и, таким образом, повышают работоспособность кабеля в целом, а также расширяют область применения в промышленных условиях.