Кабель для нефтяных скважин

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей, предназначенных для эксплуатации внутри нефтяных скважин, на постоянное напряжение 1 кВ. Кабель применяется для подачи напряжения питания и передачи данных от инструмента нефтяной скважины.
Ближайшим аналогом (прототипом) является скважинный кабель марки TEC 316L, состоящий из медного проводника, фторопластовой изоляции, брони в виде трубки из нержавеющей стали и полипропиленовой оболочки (Каталог компании «Tota-System», https://tota.systems/permanentmonitoring/).
Признаки известного кабеля, являющиеся общими с признаками заявляемой полезной модели, заключаются в том, что кабель содержит токопроводящую жилу (медный проводник), фторопластовую изоляцию, броню из нержавеющей стали, оболочку.
Отличием и недостатком прототипа является использование указанной оболочки.
Технической задачей является разработка стационарного кабеля для нефтяных скважин, обладающего повышенной надежностью, а именно, стойкостью к воздействию агрессивных сред и повышенной механической прочностью.
Технический результат достигается тем, что кабель для нефтяных скважин, содержащий токопроводящую жилу и изоляцию из фторопласта, содержит систему оболочек: внутреннюю оболочку из блок-сополимера пропилена с этиленом, металлическую оболочку из нержавеющей стали и наружную оболочку из блок-сополимера пропилена с этиленом, при этом тангенс угла механических потерь указанного блок-сополимера должен быть не менее 0,028.
Отличием кабеля, заявляемого в качестве полезной модели, является наличие указанной системы оболочек, а также материал оболочек с указанными характеристиками.
Применение в качестве оболочек блок-сополимера имеет следующие преимущества. Основным отличием блок-сополимера от гомополимера полипропилена является значительно более высокая ударопрочность при пониженных температурах, а также более высокая морозоустойчивость. Молекулы блок-сополимера состоят из молекул не мономера, а из целых полипропиленовых блоков, чередующихся с этиленовыми вставками. Благодаря этим включениям вещество приобретает улучшенные свойства.
Учитывая большой диапазон рабочих температур нефтепогружного кабеля, необходимо обеспечивать высокие механические характеристики при низких температурах. Для этого тангенс угла механических потерь применяемого блок-сополимера пропилена с этиленом должен быть не менее 0,028. Опытным путем установлено, что материал, максимальное значение тангенса угла механических потерь которого менее 0,028, не обладает достаточной ударной прочностью. Это приводит к недопустимо высоким значениям процента отрицательных результатов при проведении испытаний нефтепогружных кабелей на соответствие температурному пределу ударной хрупкости. Для подтверждения проводятся испытания по определению ударной прочности оболочки кабеля. После выдержки в криокамере, образцы подвергают ударному воздействию, вследствие чего разрушения оболочки не происходит.
В процессе работы нефтепогружного кабеля, оболочки контактируют с нефтепродуктами. При попадании жидких нефтепродуктов в полимерную матрицу материала, происходит набухание оболочки. С целью улучшения механических и эксплуатационных характеристик кабеля при набухании оболочек, применяется блок-сополимер пропилена с этиленом, степень набухания в масле которого не более 13%, указанный предел позволяет сохранять оболочку без разрушения от действия нефтепродуктов. Для подтверждения проводятся испытания на определение степени набухания оболочек кабеля в масле марки МДПН-С при температуре 115°С, в течение 24 часов, результаты которых, как правило, колеблются в диапазоне 10-12%.
Наличие металлической оболочки из нержавеющей стали также предохраняет внутренние элементы кабеля от разрушения и защищает от внешних механических повреждений. Оболочка из нержавеющей стали обладает стойкостью к агрессивным средам скважиной жидкости, не разрушается, длительное время поддерживает целостность/герметичность во время эксплуатации, тем самым защищая изоляцию кабеля от попадания нефтепродукта и обеспечивая длительное время работы. Также металлическая оболочка защищает от механических повреждений и ударов.
Наружная оболочка кабеля может быть выполнена в квадратном исполнении для удобства и компактности монтажа, а также предотвращения прокручивания вокруг своей оси при спуске кабеля в скважину, что также улучшит механическую прочность кабеля.
Совокупность указанных признаков системы оболочек позволяет добиваться поставленной технической задачи.
Осуществляется предложенная полезная модель следующим образом.
Токопроводящая жила кабеля нефтепогружного выполнена многопроволочной, скрученной из медных луженых или медных никелированных проволок. На токопроводящую жилу наложена изоляция из фторопласта. Поверх изоляции накладывается внутренняя оболочка, выполненная из блок-сополимера, пропилена с этиленом. На внутреннюю оболочку накладывается металлическая оболочка, выполненная из нержавеющей стали. Поверх металлической оболочки накладывается наружная оболочка из блок-сополимера пропилена с этиленом. При этом наружная оболочка может быть круглой или квадратной формы в поперечном сечении.
Для изготовления применяется стандартное оборудование в кабельной отрасли.