ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ ДЛЯ ПОГРУЖНЫХ НЕФТЯНЫХ НАСОСОВ

Электрический кабель относится к кабельной технике и может быть использован для установок погружных электронасосов, предназначенных для подачи электрической энергии к электродвигателям установок добычи нефти.
Известен кабель для погружных нефтенасосов (Патент RU №14473, МПК Н01В 7/08, опубл. 27.07.2000), содержащий три уложенные параллельно или скрученные между собой медные токопроводящие жилы, покрытые полимерной изоляцией и оболочкой, и последовательно наложенные поверх них подушку под броню и бронепокров из стальных оцинкованных лент.
Недостатками конструкции являются большой вес, отрицательное воздействие меди на полимерную изоляцию (ускоренное разрушение изоляции), пониженная длительно допустимая температура нагрева жил. Вследствие воздействия скважинной жидкости происходит разбухание изоляции и оболочки кабеля. Так как броня образует закрытое пространство для изолированных жил, полимерная изоляция и оболочка деформируются, заполняя свободное пространство. Изоляция крайних жил сдавливает среднюю жилу, и профиль последней приобретает квадратную форму, причем толщина изоляции в местах соприкосновения жил уменьшается. Это приводит к электрическому пробою изоляции, снижению надежности кабеля и, как следствие, к отказу установки.
Известен кабель электрический (Патент RU№57959, МПК H01B 7/08, опубл. 27.10.2006), содержащий токопроводящие жилы из алюминия, или из плакированного медью алюминия или его сплавов. Электрический кабель состоит из токопроводящих жил, изоляции жил, оболочки жил, подушки под броню, брони. На токопроводящую жилу наносится экструзией двухслойная полимерная изоляция и полимерная оболочка, а поверх накладывается подушка из полимерных лент и бронепокров из стальных оцинкованных лент.
К недостаткам конструкции относится пониженная длительно допустимая температура нагрева жил (до 90°С), пониженный длительно допустимый ток нагрузки, что существенно снижает эксплуатационные характеристики и область применения кабелей для установок погружных электронасосов, в особенности в нефтяных скважинах.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели и выбранным за прототип является электрический кабель для погружных нефтяных насосов (Патент RU 2302678, МПК Н01В 7/02, опубл. 10.07.2007), содержащий уложенные в одной плоскости продольно три изолированные токопроводящие жилы, содержащие наложенную методом экструзии двуслойную изоляцию и общую защитную оболочку, токопроводящие жилы, выполненные из меди.
Недостатками прототипа являются задиры бронепокрова, выполненного путем обмотки поверх общей изоляции при спускоподъемных операциях и разрушение бронепокрова вследствие химической коррозии в скважинах, снижение срока службы, повышение затрат на производство, снижение эксплуатационной надежности.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении предлагаемой полезной модели, и не может быть реализовано при использовании прототипа, является исключение задира общей защитной оболочки при технологических операциях спуска и подъема в скважине, приводящего к снижению эксплуатационной надежности и срока службы электрического кабеля.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение эксплуатационной надежности работы электрического кабеля.
Технический результат достигается тем, что в электрическом кабеле для погружных нефтяных насосов, содержащем уложенные продольно в одной плоскости три изолированные токопроводящие жилы, содержащие наложенную методом экструзии двуслойную изоляцию и общую защитную оболочку, согласно полезной модели, жилы выполнены из термокоррозионностойкого алюминиевого сплава, дополнительно между двуслойной изоляцией и общей защитной оболочкой каждая изолированная жила покрыта оболочкой из алюминиевого сплава, при этом общая защитная оболочка расположена поверх оболочек из алюминиевого сплава и выполнена из светостабилизированного полимера.
Кроме того, согласно полезной модели, токопроводящие жилы выполнены из алюминиевого сплава, например, марки ТАС-25.
Кроме того, согласно полезной модели, двуслойная изоляция выполнена из сшитого полиэтилена.
Кроме того, согласно полезной модели, предельная температура нагрева кабеля составляет 145°С.
В предлагаемой полезной модели выполнение жил из термокоррозионностойкого алюминиевого сплава позволяет значительно сократить затраты на производство, без потери технологических свойств кабельных линий.
Сшитый полиэтилен, например, радиационно-модифицированный или химически сшитый, двухслойной изоляции обладает высокой плотностью, обеспечивая надежную защиту и изоляцию токопроводящих жил.
Дополнительно между двуслойной изоляцией и общей защитной оболочкой каждая изолированная жила покрыта оболочкой из алюминиевого сплава, что позволяет повысить коррозийную стойкость.
Выполнение общей защитной оболочки из светостабилизированного полимера, расположенной поверх оболочек из алюминиевого сплава, позволяет защитить оболочку из алюминиевого сплава от механических и химических повреждений и сохранить геометрию изоляции токопроводящих жил в период эксплуатации кабеля в скважине при спускоподъемных операциях.
На фиг. 1 - представлен электрический кабель в поперечном разрезе.
Электрический кабель для погружных нефтяных насосов, содержит уложенные в одной плоскости продольно три изолированные токопроводящие жилы 1 из термокоррозионностойкого алюминиевого сплава, например ТАС-25, содержащие наложенную методом экструзии двуслойную изоляцию 2 из сшитого полиэтилена высокой плотности и общую защитную оболочку из полиэтилена 4, дополнительно между двуслойной изоляцией 2 и общей защитной оболочкой 4 каждая изолированная жила покрыта оболочкой 3 из алюминиевого сплава, при этом общая защитная оболочка 4, расположена поверх оболочек 3 из алюминиевого сплава и выполнена из светостабилизированного полимера. Токопроводящие жилы выполнены однопроволочными, круглой формы и изготовлены из термокоррозионностойкого алюминиевого сплава ТАС-25, при изготовлении подвергаются обработке электронным облучением. Диаметры (не показаны) изолированных жил в любом поперечном сечении кабеля не должны отличаться более, чем на 5%. Поверх токопроводящей жилы наложена изоляция 2 в два слоя, слои отличаются между собой по цвету, имея прочную адгезию и не расслаиваются на протяжении срока эксплуатации. Изоляция плотно прилегает к токопроводящей жиле.
Были проведены экспериментальные лабораторные испытания на изгиб, заключающиеся в изгибании образца кабеля длиной не менее 3 м на угол 360° вокруг цилиндра диаметром, равным 15-кратному максимальному диаметру кабеля. Испытание на герметичность изолированных жил кабеля проведены на образцах кабеля длиной 1 м. Испытание проводили при давлении 0,1 МПа трансформаторного масла по ГОСТ 982 или ГОСТ 10121. Испытание на стойкость к воздействию пониженной температуры воздуха в статическом состоянии и смены температур проводили на образцах кабеля длиной не менее 5 м, свернутых в бухту с внутренним диаметром не менее 0,7 м. В ходе экспериментальных испытаний электрического кабеля с алюминиевой оболочкой токопроводящей жилы, и без алюминиевой оболочки, в результате чего была установлена предельно допустимая температура нагрева кабеля с оболочкой, которая составила 145°С, а предельно допустимая температура нагрева кабеля без алюминиевой оболочки в диапазоне от 90°С до 120°С. Все испытания прошли успешно, достигнут положительный результат по повышению эксплуатационной надежности. Положительный технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности за счет исключения задиров, отсутствия химической коррозии в скважине, а также в снижении затрат на производство.
Таким образом, выполнение предлагаемой полезной модели с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками, позволяет повысить эксплуатационную надежность электрического кабеля.