ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ ДЛЯ УСТАНОВОК ПОГРУЖНЫХ ЭЛЕКТРОНАСОСОВ

Полезная модель относится к кабельной технике, а более конкретно - к конструкциям кабелей для установок погружных электронасосов, предназначенных для подачи электрической энергии к погружным электродвигателям установок добычи нефти из скважин, водоподъема и перекачки жидкостей из шурфов, резервуаров и водоемов.
Известен кабель для погружных нефтяных насосов по патенту на изобретение RU 2359350, МПК H01B 7/18, опубл. 20.06.2009, который содержит три расположенные в одной плоскости или скрученные изолированные токопроводящие жилы. Токопроводящие жилы покрыты двумя слоями изоляции. Первый слой изоляции выполнен из сшитого полиэтилена. Второй слой изоляции выполнен из блоксополимера пропилена с этиленом и снабжен подслоем иной композиции блоксополимера пропилена с этиленом, стойкой к воздействию ионов меди. Второй слой с подслоем изоляции выполнен монолитным. Поверх изолированных токопроводящих жил наложена защитная подушка в виде обмотки из синтетических лент и броня из оцинкованной или с мельхиоровым покрытием профилированной стальной ленты. Повышенная толщина изоляции и применение подслоя изоляции, стойкого к воздействию ионов меди, предотвращает преждевременное разрушение изоляции и повышает тем самым срок эксплуатации кабеля по RU 2359350. Недостатком указанного кабеля является низкая теплостойкость изоляции (температура размягчения блоксополимера пропилена с этиленом составляет 148°C)
Известна конструкция теплостойкого кабеля марки КФБП-230 для установок погружных электронасосов (ТУ 16.К73.1404-2011). Кабель КФБП-230 содержит уложенные параллельно токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта изоляцией из фторполимера (фторопласта). Сверху на изолированные жилы наложены подушка под броню и броня из профилированной стальной оцинкованной ленты. Подушка под броню выполнена в виде обмотки с перекрытием не менее 40% из материала, обеспечивающего защиту изоляции жил от механических воздействий брони при изготовлении кабеля, например из лент фторопласта, или комбинации стеклолент и нетканого полотна, или других равноценных материалов. Предельно допустимая температура нагрева жил кабеля составляет 230°C.По конструкции и температурному индексу кабель марки КФБП-230 является наиболее близким к заявляемому кабелю и принят за прототип.
Недостатком кабеля марки КФБП-230 является низкая короностойкость фторопластовой изоляции. В связи с этим данная конструкция не может быть использована для питания электрических двигателей, управление которых осуществляется с помощью преобразователей частоты. В настоящее время данный тип двигателей установок погружных электронасосов широко применяется в нефтяной промышленности.
Задача полезной модели состоит в том, чтобы одновременно с обеспечением повышенной теплостойкости и надежной работы кабеля в условиях многофакторного агрессивного воздействия скважинной среды повысить короностойкость его изоляции и тем самым расширить область применения кабеля за счет использования его для установок погружных электронасосов, управление электродвигателей которых осуществляется с помощью преобразователей частоты.
Технический результат заключается в повышении надежности кабеля при эксплуатации и повышении его срока службы.
Задача и технический результат достигаются следующим образом.
Электрический кабель для установок погружных электронасосов имеет общее с прототипом то, что он содержит три токопроводящие жилы, на каждую из которых наложена изоляция из полимерной теплостойкой композиции. Как и прототип, электрический кабель содержит последовательно расположенные поверх изолированных токопроводящих жил подушку и броню из металлической ленты.
В отличие от прототипа в заявляемом кабеле изоляция токопроводящих жил выполнена из экструзионного полифениленсульфида, при этом каждая токопроводящая жила дополнительно снабжена подслоем изоляции из полимерного материала.
Подслой изоляции из полимерного материала в частных случаях может быть выполнен или из экструзионного кабельного полифениленсульфида, или из полиэфирэфиркетона (PEEK), или из полиимидно-фторопластовой пленки, или из эмальлака, или из этиленпропиленовой резины.
Токопроводящие жилы могут быть расположены параллельно в одной плоскости или скручены.
В частных случаях выполнения изоляция из экструзионного полифениленсульфида может быть наложена на подслой изоляции в один слой или наложена в несколько слоев. Подушка под броню может быть выполнена из стеклоленты, или из нетканого полотна из полиэфирных волокон, или из нетканого полотна или ленты из полифениленсульфида, или из фторопластовой ленты, или комбинации указанных материалов. Броня преимущественно выполнена из профилированной стальной оцинкованной ленты или ленты из коррозионно-стойкой стали.
Изоляционный материал полифениленсульфид обладает высокой прочностью (прочность при растяжении - до 200 МПа, модуль упругости - до 22000 МПа), является одним из наиболее теплостойких термопластов (может работать постоянно в интервале температур от -60°C до +220°C и выдерживать кратковременный нагрев до 260-270°C). К тому же полифениленсульфид обладает высокой химической стойкостью, не растворим ни в одном из известных химических растворителей. Он огнестоек и имеет низкий уровень водопоглощения Экструзионный полифениленсульфид обладает короностойкими изоляционными свойствами, что обеспечивает работу электрических двигателей установок погружных электронасосов, управление которых осуществляется с помощью преобразователей частоты. Высокие диэлектрические свойства полифениленсульфида сохраняются во всем диапазоне температур эксплуатации и при различной влажности, что способствуют надежной работе указанных установок. Наличие подслоя изоляции из полимерного материала повышает изоляционные свойства кабеля. В результате применения подслоя изоляции из полимерного материала и изоляции из экструзионного полифениленсульфида повышается надежность кабеля при эксплуатации, а, следовательно, и его срок службы.
Полезная модель соответствует критерию «новизна», поскольку в известных информационных источниках не обнаружено кабелей, имеющих ту же совокупность существенных признаков, как у заявляемой полезной модели.
На чертеже изображено поперечное сечение заявляемого кабеля с параллельным расположением токопроводящих жил.
Электрический кабель содержит три токопроводящие жилы 1. Каждая из токопроводящих жил 1 имеет изоляцию 2. Изолированные токопроводящие жилы могут быть уложены параллельно или скручены между собой. Поверх изоляции 2 наложена подушка 3 и общая броня 4. Под изоляцией 2 дополнительно выполнен подслой изоляции 5. Подслой изоляции 5 может быть выполнен из следующих полимерных материалов: экструзионного полифениленсульфида, фторполимера, полиэфирэфиркетона (PEEK), этиленпропиленовой резины, полиимидно-фторопластовой пленки, эмальлака. Возможно выполнение подслоя изоляции 5 из комбинаций указанных материалов или из других равноценных материалов. Подушка 3 выполнена из материала, обеспечивающего защиту изоляции 2 токопроводящих жил 1 от механических воздействий брони 4 при изготовлении кабеля, а именно: из нетканого полотна из полиэфирных волокон, или из нетканого полотна или ленты из полифениленсульфида, или из стеклоленты. Указанные частные случаи не исключают применение и иных вариантов. Возможно выполнение подушки в любой комбинации из указанных материалов из лент или общей оболочки. Броня 4 преимущественно выполняется из профилированной ленты оцинкованной стали или коррозионно-стойкой стали.
Заявляемый электрический кабель соответствует критерию «промышленная применимость», поскольку он может быть многократно произведен и использован по своему назначению с достижением указанного технического результата. Изготовление кабеля не вызывает трудностей у специалистов данной области. 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.