ГРУЗОНЕСУЩИЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ БРОНИРОВАННЫЙ КАБЕЛЬ С НАРУЖНОЙ ПОЛИМЕРНОЙ ОБОЛОЧКОЙ И ЗАЗОРАМИ МЕЖДУ ПРОВОЛОКАМИ БРОНИ

Полезная модель относится к области подвода электроэнергии к погружным насосам и может быть использована для приведения в действие погружных насосов в нефтяных и газовых скважинах и при необходимости определения технологических параметров приборами, закрепленными на кабеле.
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 Р 51978-2002 «Кабели грузонесущие геофизические бронированные» Общие технические условия).
Недостатком таких кабелей является низкая адгезия полимерной оболочки к стальной оцинкованной поверхности проволоки брони из-за малой площади сцепления их и, как следствие, быстрый выход из строя полимерной оболочки и кабеля в целом.
Известен геофизический бронированный кабель, состоящий из токопроводящих жил, электрической изоляции, двухслойного повива брони, отличающийся тем, что поверх этой брони нанесено покрытие из пластичного материала толщиной 1,5-2,5 мм, дополнительная двухслойная броня с промежутками между отдельными проволоками в наружном повиве, поверх которой нанесено общее покрытие, заполняющее промежутки между проволоками (Патент РФ №2087929, 1997, Cт01V 3/18).
Конструкция кабеля имеет зазоры между проволоками наружного повива дополнительной брони и заполнение их полимерным материалом наружной оболочки, но заполнение промежутков между проволоками только верхнего слоя наружной пары брони не обеспечивает должной адгезионной прочности наружной оболочки к поверхности проволок и, следовательно, не гарантирует длительной работы 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, имеющий при необходимости промежуточные оболочки, 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 между проволоками.
пл
n - количество проволок в повиве при их плотной укладке;
Патент РФ на полезную модель №96691 МПК H01B 7/22 Cт01V 3/18, 21.01.2010 г., принят за прототип.
По данной полезной модели можно сделать следующие замечания.
Выражение зазоров между проволоками через количество проволок в повиве усложняет перевод их в натуральную величину в миллиметры и затрудняет определение оптимальных конструктивных параметров кабеля.
В патенте не оговорены точность распределения зазоров между проволоками по периметру повива и поэтому это может привести к сдвигу проволок в одну область и, следовательно, получению зазоров в одной области - максимальной, в другой - минимальной величины. В этом случае снижаются адгезионные свойства полимерного материала к металлической поверхности проволок и, следовательно, понижается срок службы кабеля в промышленных условиях.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение адгезионной прочности наружной оболочки к поверхности проволок наружной пары брони, повышение надежности защиты кабеля от агрессивной скважинной жидкости, улучшение условий для ремонта кабеля и, как следствие, увеличение срока службы кабеля в целом в промышленных условиях.
Технический результат достигается тем, что в грузонесущем геофизическом бронированном кабеле, содержащем одну или несколько электроизолированных токопроводящих жил, покрытых одной, или двумя, или тремя парами повивов брони из стальной оцинкованной проволоки с зазорами и наружной полимерной оболочкой, имеющий при необходимости элементы заполнения из стальной проволоки, или полимерных материалов, или хлопчатобумажной ткани, обмотку, оплетку для жил и кабеля, 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÷40% от величины зазора.
Сущность полезной модели поясняется фиг. 1 и 2, на которых изображены варианты осуществления конструкций кабеля с одной и двумя парами брони.
На фиг. 1 представлена конструкция грузонесущего геофизического бронированного кабеля, состоящего из трех электроизолированных токопроводящих жил 1, одной пары брони из стальной оцинкованной проволоки 2 и наружной оболочки из полимерного материала 3.
На фиг. 2 представлена конструкция грузонесущего геофизического бронированного кабеля, состоящего из трех электроизолированных токопроводящих жил 1, внутренней пары брони 2, наружной пары брони 3 и наружной оболочки из полимерного материала 4.
Особенности конструкций кабелей состоят в том, что зазоры между проволоками в каждом повиве наружной пары брони определяются из соотношения
з
пр
К=(1,0-2,0)d, где
з
К - зазор между проволоками, мм;
пр
d - диаметр проволоки в повиве, мм;
(1,0÷2,0) - величина коэффициентов, рекомендуемых для определения зазоров.
з
Величина К зазора определяется сразу в натуральном состоянии, т.е. в миллиметрах, и это облегчает определение параметров конструкции кабеля.
Вторая особенность конструкции кабеля заключается в том, что в предложенной конструкции полезной модели даются рекомендации по равномерному распределению зазоров между проволоками в повиве равных 5÷10% от величины зазора.
Общими характеристиками заявленной полезной модели с прототипом является:
- наличие электроизолированных токопроводящих жил;
- наличие двух пар брони с противоположно направленными витками проволок;
- наличие наружной полимерной оболочки;
- наличие зазоров между проволоками в повивах наружной пары брони. Различие характеристик заявленной полезной модели с прототипом состоит в следующем:
- определение зазоров между проволоками в повиве наружной пары брони производится в прототипе из соотношения:
, где
з
n - число проволок в повиве при наличии зазоров;
пл
n - число проволок в повиве при плотной укладке проволок.
В заявленной полезной модели из соотношения
з
пр
К=(1,0÷2,0)d, где
пр
d - диаметр проволоки в повиве, мм;
(1,0÷2,0) - рекомендуемые коэффициенты для определения зазоров между проволоками в повиве.
Сравнивая эти соотношения можно сделать заключение, что в заявленной полезной модели зазоры получаются сразу в миллиметрах, а в прототипе имеют неопределенную величину, которую нужно преобразовать в натуральное значение. А это неудобно и затрудняет определение оптимальной конструкции кабеля. Кроме того, размер зазоров в заявленной полезной модели имеет большую величину - более одного диаметра проволоки.
Распределение зазоров по периметру повива в прототипе не оговорено, а в заявленной полезной модели даны рекомендации по равномерному распределению зазоров по периметру повива с точностью равной 5÷10% от величины зазора.
Эти различия обеспечивают повышение качественных характеристик заявленной полезной модели, а именно:
- повышение адгезии полимерной оболочки к поверхности стальной оцинкованной проволоки, увеличение защитных свойств проволок от скважинной агрессивной жидкости и, следовательно, в целом повышение срока службы кабеля в промышленных условиях.
Рекомендуемая величина зазоров между проволоками в повивах, выраженная в миллиметрах, обеспечивает более удобные условия для ремонта кабеля в связи с освобождением пространства для присоединения соседних проволок между собой.
Наличие зазоров между проволоками брони размером более одного диаметра проволоки позволяет облегчить присоединение рабочей проволоки с действующей в кабеле путем пропускания ее в зазоры между проволоками брони и соединения их с помощью сварки или пайки. Это не нарушает диаметр кабеля и незначительно снижает разрывное усилие кабеля в месте соединения (10-20%).