Кабель электрический для питания установок погружных электроприводных центробежных насосов

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей, предназначенных для подачи электрической энергии к электродвигателям установок погружных электроприводных центробежных насосов для добычи нефти, водоподъема и перекачки жидкостей из шурфов, резервуаров и водоемов.
Уровень техники
Известен кабель с армированной оболочкой для погружных нефтяных насосов (Патент RU 143415 опубл. 20.07.2014г.), который состоит из расположенных в одной плоскости трех медных токопроводящих жил, каждая из которых покрыта слоем электроизоляционной эмали и промежуточной защитной оболочкой. Все жилы заключены в общую эллипсовидную оболочку из полимерного материала, армированного стальной проволокой, расположенной внутри оболочки.
Недостатком технического решения является повышенная сложность разделки концов кабеля вследствие армирования общей оболочки расположенными по спирали стальными проволоками и обусловленная эллипсовидной формой увеличенная толщина кабеля, повышающая вероятность механического повреждения оболочки во время спускоподъемных операций при прохождении криволинейных участков скважины. Также эллипсовидная форма требует принятия дополнительных мер при креплении кабеля к внешней поверхности насосно-компрессорной трубы с целью предотвращения его закручивания вокруг своей оси.
Известен кабель, описанный в способе изготовления универсального кабеля (Патент RU № 2214635 опубл. 20.10.2003г.). Между двумя изолированными жилами кабеля расположена жесткая перемычка, профиль которой выполнен плоским, выпуклым или вогнутым. В качестве термопластичной изоляции использованы следующие материалы: полиэтилен, блок-сополимер пропилена, фторопласт или другой материал, параметры которого соответствуют рабочей температуре кабеля. На медные токопроводящие жилы наложена защитная оболочка (подушки под броню) и одновременного с этим наложения брони из профилированной оцинкованной ленты на перемычку между двумя изолированными боковыми медными жилами заводят с отдающего устройства и укладывают на нее среднюю изолированную индивидуально медную жилу. На перемычке могут быть уложены дополнительные токопроводящие изолированные индивидуально жилы из токопроводящего материала с большим удельным сопротивлением и меньшего сечения. Дополнительные токопроводящие стальные жилы размещены в промежутках между основными (медными) жилами, заполняя пустоты между ними.
Особенность кабеля по настоящей полезной модели состоит в том, что по боковым сторонам общей оболочки по всей длине кабеля выполнены канавки.
Недостатком технического решения является малая надежность кабеля, обусловленная недостаточной коррозионной стойкостью брони из стальных оцинкованных лент в условиях агрессивной среды скважин, усугубляющаяся при нарушении защитного цинкового слоя в результате деформаций и задиров брони при спускоподъемных операциях. Также кабели со стальной ленточной броней отличаются повышенной погонной массой.
Задачей данной полезной модели является расширение арсенала технических средств за счет создания надежной конструкции кабеля, обеспечивающего увеличение срока эксплуатации кабеля.
Для решения указанной задачи и достижения упомянутого технического результата в кабеле электрическом для питания установок погружных электроприводных центробежных насосов, содержащем три, расположенные параллельно в одной плоскости, токопроводящие жилы, каждая из которых имеет два изоляционных слоя, заключенные в общую полимерную оболочку. Новым является то, что стороны общей оболочки в поперечном сечении выполнены выпукло-вогнутыми с кривизной, соответствующей диаметру скважинных труб.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1 представлен общий вид кабеля, на фиг. 2 - поперечный разрез кабеля.
Кабель содержит три изолированные медные токопроводящие жилы 1. Первый и второй слои изоляции 2 и 3 выполнены из сшитого полиэтилена или композиции блок-сополимера этилена с пропиленом. Поверх изолированных токопроводящих жил 1 наложена общая оболочка 4 из композиции блок-сополимера этилена с пропиленом. Стороны общей оболочки 4 в поперечном сечении выполнены выпукло-вогнутыми с кривизной, соответствующей диаметру скважинных труб - обсадной и насосно-компрессорной. Внутри оболочки между токопроводящими жилами расположены упрочняющие элементы в виде металлических тросов усиления 5. Толщина общей оболочки 4 составляет 2,0-4,0 мм. Механическую нагрузку в предлагаемом кабеле несут медные токопроводящие жилы 1, общая оболочка 4 и тросы 5 внутри общей оболочки. Механические характеристики кабелей, в отсутствие стальной брони, обеспечиваются размещением в толще наружной оболочки продольных металлических тросов. Дополнительным элементом в конструкции кабеля являются канавки, которые выполнены по боковым сторонам по всей длине общей оболочки 4 для быстрого и удобного снятия оболочки.
По данным нефтедобывающих компаний средний срок службы кабелей до выхода из строя по причине разрушения брони из стальных оцинкованных лент в результате коррозии составляет 3,3 года, вместо требуемых по нормативной документации 5 лет. Отказ от брони из стальных оцинкованных лент и замена ее полимерной оболочкой, стойкой к агрессивной химической среде скважин, позволяет практически полностью исключить выход кабелей из строя по причине коррозии.
Конструкция кабеля с выпукло-вогнутыми сторонами отражает пространство, в котором он находится во время эксплуатации в скважине. Кабель вогнутой стороной крепиться к трубе НКТ, а выпуклой стороной повторяет кривизну внутренней поверхности обсадной трубы. Имея приближённый радиус кривизны трубы НКТ, он плотнее и надёжнее крепится к ней, уменьшая вероятность осевого кручения кабеля на участках между креплениями и повреждения оболочки в результате «закусывания» кабеля в канале между внешней поверхностью трубы НКТ и внутренней поверхностью обсадной трубы. Соответствие кривизны выпуклой стороны кабеля радиусу внутренней поверхности обсадной трубы позволяет при критическом уменьшении зазора между внешней поверхностью трубы НКТ и внутренней поверхностью обсадной трубы распределить механическую нагрузку от соприкосновения с обсадной трубой по всей выпуклой стороне кабеля, что уменьшает риск повреждения оболочки по сравнению с точечным приложением нагрузки в кабелях традиционной плоской формы.
Совокупность существенных признаков настоящей полезной модели позволяет увеличить срок эксплуатации кабеля до 6-9 лет (в 2-3 раза).
Заявляемый электрический кабель соответствует критерию «промышленная применимость», поскольку он может быть многократно произведен и использован по своему назначению с достижением указанного технического результата. Все используемые в конструкции кабеля материалы являются известными и промышленно выпускаемыми. Изготовление кабеля осуществляется на базе известного оборудования, материалов и технологий, существующих в кабельной промышленности и используемых в производстве электрических кабелей.