АРМИРОВАННЫЙ ПОГРУЖНОЙ СИЛОВОЙ КАБЕЛЬ
REINFORCED SUBMERSIBLE POWER CABLE

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001]
Настоящая заявка испрашивает приоритет и преимущество предварительной патентной заявки США № 62/369,166, поданной 31 июля 2016 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки, и испрашивает приоритет и преимущество предварительной патентной заявки США № 62/367,455, поданной 27 июля 2016 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002]
Оборудование, применяемое в нефтегазовой отрасли, может подвергаться воздействию сред с высокой температурой и/или высоким давлением. Такие среды также могут быть химически агрессивными, например, рассмотрим среды, которые содержат химические вещества, такие как сульфид водорода, углекислый газ и т. д. Такие среды могут содержать один или более типов текучих сред, причем оборудование, может быть, например, по меньшей мере частично погружено в один или более типов текучих сред. Различные типы условий окружающей среды могут повредить оборудование.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003]
Способ может включать экструзию полиэтилена вокруг свинцового (Pb) барьерного слоя, расположенного вокруг жилы для формирования узла; и армирование по меньшей мере одного из узлов металлической броней для формирования кабеля. Силовой кабель может включать в себя жилу; свинцовый (Pb) барьерный слой, расположенный вокруг жилы; амортизирующий слой, расположенный вокруг свинцового (Pb) барьерного слоя, причем амортизирующий слой включает в себя сшитый полиэтилен (XLPE); и металлическую броню, намотанную вокруг амортизирующего слоя. Насосная система может включать в себя насос; погружной электродвигатель, функционально связанный с насосом; и силовой кабель для подачи электрической мощности на погружной электродвигатель, причем силовой кабель включает в себя жилу; свинцовый (Pb) барьерный слой, расположенный вокруг жилы; амортизирующий слой, расположенный вокруг свинцового (Pb) барьерного слоя, причем амортизирующий слой включает в себя сшитый полиэтилен (XLPE); и металлическую броню, намотанную вокруг амортизирующего слоя. Также описываются различные другие приборы, системы, способы и т. д.
[0004]
В разделе «Сущность изобретения» предоставлен выбор концепций, которые подробнее описываются далее в подробном описании изобретения. Данное описание сущности изобретения не предназначено для указания ключевых или существенных признаков заявляемого объекта изобретения, а также его не следует рассматривать, как ограничивающее объем заявляемого объекта изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0005]
Признаки и преимущества описанных вариантов осуществления могут быть более понятны со ссылкой на следующее описание в сочетании с сопроводительными графическими материалами.
[0006]
На фиг. 1 изображены примеры оборудования в геологических средах.
[0007]
На фиг. 2 изображен пример электрической погружной насосной системы.
[0008]
На фиг. 3 изображены примеры оборудования.
[0009]
На фиг. 4 изображены примеры кабелей.
[0010]
На фиг. 5 изображен пример кабельного удлинителя (MLE).
[0011]
На фиг. 6 изображены примеры компоновок узлов.
[0012]
На фиг. 7 изображены примеры кабелей.
[0013]
На фиг. 8 изображен пример способа.
[0014]
На фиг. 9 изображен пример процесса армирования узлов для формирования армированного кабеля.
[0015]
На фиг. 10 изображены примеры кабелей.
[0016]
На фиг. 11 изображены примеры узлов кабелей, показанных на фиг. 10.
[0017]
На фиг. 12 представлены фотографии кабелей и узлов.
[0018]
На фиг. 13 изображен пример графика.
[0019]
На фиг. 14 изображен пример графика.
[0020]
На фиг. 15 изображен пример графика.
[0021]
На фиг. 16 изображен пример графика.
[0022]
На фиг. 17 изображен пример графика.
[0023]
На фиг. 18 изображен пример графика.
[0024]
На фиг. 19 изображен пример графика.
[0025]
На фиг. 20 изображен пример графика.
[0026]
На фиг. 21 изображен пример графика.
[0027]
На фиг. 22 изображен пример графика.
[0028]
На фиг. 23 изображен пример части изолированной жилы с экраном и амортизирующим слоем.
[0029]
На фиг. 24 изображены примеры оборудования для технологической обработки.
[0030]
На фиг. 25 изображены иллюстративные компоненты системы и сетевой системы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0031]
Следующее описание включает в себя наилучший способ, в настоящее время предполагаемый для реализации описанных вариантов осуществления. Данное описание не должно рассматриваться в ограничивающем смысле, а приведено исключительно в целях описания общих принципов вариантов осуществления. Объем описанных вариантов осуществления должен устанавливаться со ссылкой на приведенную формулу изобретения.
[0032]
Используемые в настоящем документе термины «соединить», «соединение», «соединенный», «в соединении с» и «соединяющий» означают «в непосредственном соединении с» или «в соединении через один или несколько элементов»; а термин «комплект» означает «один элемент» или «более одного элемента». Кроме того, термины «сцеплять», «сцепление», «сцепленный», «сцепленные между собой» и «сцепленный с» означают «непосредственно сцепленные между собой» или «сцепленные между собой через один или более элементов». Используемые в настоящем документе термины «вверх» и «вниз»; «верхний» и «нижний»; «верх» и «низ»; а также другие подобные термины, обозначающие положения относительно заданной точки или элемента, применяются для более понятного описания некоторых элементов. Обычно эти термины относятся к опорной точке на поверхности, от которой начинают осуществлять буровые работы, при этом она является верхней точкой, а общая глубина является нижней точкой, причем скважина (например, ствол скважины, буровая скважина) является вертикальной, горизонтальной или наклонной относительно поверхности.
[0033]
В различных типах скважин, при различных скважинных операциях и т. д. силовые кабели и кабельные удлинители (MLE) электрических погружных насосов могут подвергаться воздействию высоких температур и/или высокой концентрации коррозионно-активных и кислых газов и флюидов. Для защиты одного или более электрически изолированных медных жил металлические свинцовые (Pb) оболочки могут применяться в качестве барьерного слоя для предотвращения проникновения скважинной среды. Такой барьерный слой может называться газонепроницаемым слоем, поскольку он является относительно непроницаемым для газа. В некоторых примерах свинцовая (Pb) оболочка может включать в себя относительно небольшие количества другого материала, такого как, например, другой металл или металлы, которые могут образовывать сплав или сплавы. Таким образом, оболочка может быть больше чем приблизительно на 90 процентов свинцовой (Pb) по массе; она может называться металлической свинцовой (Pb) оболочкой, свинцовой (Pb) оболочкой, металлическим свинцовым (Pb) барьерным слоем, свинцовым (Pb) барьерным слоем, металлическим свинцовым (Pb) слоем или свинцовым (Pb) слоем.
[0034]
2
2
В качестве примера силовой кабель для внутрискважинного применения может включать в себя экструдированный сплошной металлический свинцовый (Pb) барьерный слой, который предназначен для защиты материалов, расположенных внутри него, от воздействия скважинных сред, таких как, например, один или более коррозионно-активных газов (например, рассмотрим CO и HS). Такой экструдированный свинцовый (Pb) барьерный слой, как правило, является достаточно эффективным в предотвращении проникновения газа. В качестве примера минимальная производственная толщина стенки металлического свинцового (Pb) барьерного слоя может быть задана (например, от приблизительно 20 мил до приблизительно 60 мил или от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 1,5 мм) так, чтобы обеспечивать эффективную защиту от коррозионно-активных газов.
[0035]
В качестве примера кабель может включать в себя один или более слоев из свинцового (Pb) сплава (например, включающего в себя по меньшей мере свинец (Pb) и олово (Sn)), которые могут выступать в качестве барьера или барьеров для газа. в таком примере один или более слоев из свинцового (Pb) сплава могут быть частью ленты или лент. В качестве примера лента может включать в себя один или более слоев из свинцового (Pb) сплава и адгезив. В качестве примера лента может включать в себя один или более слоев из свинцового (Pb) сплава с толщиной, которая меньше толщины металлического свинцового (Pb) барьерного слоя кабеля (например, сопоставимого кабеля). Такой подход может уменьшить массу кабеля, например, по сравнению с массой кабеля, который включает в себя один или более металлических свинцовых (Pb) слоев в качестве газонепроницаемого слоя или слоев.
[0036]
Хотя один или более газонепроницаемых слоев могут быть непроницаемыми для миграции газа из внешней области во внутреннюю область, повреждение кабеля может возникнуть при увеличении давления во внутренней области, которая является внутренней для газонепроницаемого слоя. Например, если один или более продуктов разложения и/или распада внутри изоляционного слоя скапливаются во внутренней области, газонепроницаемый барьер может разрушиться. Например, барьерный слой на основе свинца (Pb) (например, экструдированный свинец, лента из сплава и т. д.) может разрушиться, если пероксид или пероксид, ассоциированный с радикальной полимеризацией, создает продукты разложения, которые остаются в изоляционном слое в момент нанесения барьерного слоя на основе свинца (Pb) вокруг изоляционного слоя (например, прямо или опосредованно). Если давление газа увеличивается во внутренней области, это давление газа может прилагать усилие к газонепроницаемому слою, поскольку газонепроницаемый слой по существу непроницаем для газа. Такое усилие может ослабить газонепроницаемый слой и привести к его разрушению. При разрушении газонепроницаемого слоя, хотя газ может течь наружу, он также может затем течь внутрь в изоляцию, где может возникать повреждение изоляции и/или жилы (жил). При разрушении газонепроницаемого слоя текучая среда (жидкость или газ) может течь внутрь и вызывать повреждение или иным образом нарушать функцию(-и) силового кабеля.
[0037]
В качестве примера кабель, который включает в себя жилу, может включать в себя изоляцию, которая электрически изолирует по меньшей мере часть жилы, например, вдоль длины жилы, которая может представлять собой провод (например, одножильный, многожильный и т. д.), а также может включать в себя газонепроницаемый слой, расположенный вокруг изоляционного слоя (например, прямо или опосредованно).
[0038]
В качестве примера изоляция может включать в себя полимерный материал, такой как, например, этиленпропилендиеновый каучук М-класса (EPDM) как тип синтетического каучука, который представляет собой эластомер, где E означает этилен, P - пропилен, D - диен, а M относится к классификации по стандарту ASTM D-1418 (например, каучук М-класса на основе сополимера этилена, пропилена и диена или каучук М-класса на основе этилена, пропилена и диенового мономера). EPDM может представлять собой побочный продукт нефти, причем EPDM и нефть в целом состоят из неполярных молекул так, что они способны смешиваться (например, нефть может проникать в EPDM и вызывать его набухание). Таким образом, там, где скважинная текучая среда контактирует с изоляционным слоем из EPDM, может возникнуть повреждение изоляции вследствие набухания EPDM (например, которое может оказывать давление, способное механически повредить один или более признаков кабеля).
[0039]
Изоляция может быть составлена как смесь, которая может называться соединением. Если EPDM включен в изоляцию как преобладающий полимерный материал (например, базовый полимер), соединение может называться соединением EPDM, а результирующий изоляционный слой может называться изоляционным слоем из EPDM.
[0040]
В качестве примера изоляционный состав может включать в себя базовый полимер, один или более наполнителей, один или более оксидов металлов, один или боле антиоксидантов, один или более пластификаторов, один или более вспомогательных средств, одно или более вулканизирующих веществ и один или более других типов материалов.
[0041]
В качестве примера кабель может применяться как силовой кабель и кабель для развертывания инструмента. Например, рассмотрим кабель, который может использоваться для питания и развертывания электрического погружного насоса (ESP) в стволе скважины в геологической среде.
[0042]
На фиг. 1 изображены примеры геологических сред 120 и 140. На фиг. 1 геологическая среда 120 может представлять собой бассейн седиментации, который включает в себя слои (например, стратификацию), которые включают в себя пласт 121 и которые могут, например, пересекаться разломом 123 (например, или разломами). В качестве примера геологическая среда 120 может быть оснащена одним или более из различных датчиков, детекторов, приводов и т. д. Например, оборудование 122 может включать в себя схему связи для приема и передачи информации по отношению к одной или более сетей 125. Такая информация может включать информацию, связанную с внутрискважинным оборудованием 124, которое может представлять собой оборудование для получения информации, оказания содействия в извлечении ресурсов и т. д. Другое оборудование 126 может быть расположено удаленно от буровой площадки и включать в себя сенсорную, детекторную, излучающую или другую схему. Такое оборудование может включать в себя запоминающую схему и схему связи для хранения и передачи данных, команд и т. д. В качестве примера один или более спутников могут быть обеспечены в целях связи, получения данных и т. д. Например, на фиг. 1 изображен спутник, поддерживающий связь с сетью 125, который может быть выполнен с возможностью обмена данными, причем спутник может дополнительно или в качестве альтернативы включать в себя схему для формирования изображений (например, пространственных, спектральных, временных, радиометрических и т. д.)
[0043]
На фиг. 1 также изображена геологическая среда 120 как необязательно включающая в себя оборудование 127 и 128, связанное со скважиной, которая включает в себя по существу горизонтальный участок, который может пересекаться с одной или более трещин 129. Например, рассмотрим скважину в сланцевом пласте, который может включать в себя естественные трещины, искусственные трещины (например, трещины ГРП) или комбинацию естественных и искусственных трещин. В качестве примера скважина может быть пробурена для пласта, который распространен в боковом направлении. В таком примере могут существовать латеральные изменения свойств, напряжений и т. д., причем оценка таких изменений может оказывать содействие в планировании, выполнении операций и т. д. для разработки пласта (например, путем гидравлического разрыва, нагнетания, добычи и т. д.). В качестве примера оборудование 127 и/или 128 может включать в себя компоненты, систему, системы и т. д. для гидравлического разрыва, сейсмического обнаружения, анализа сейсмических данных, оценки одной или более трещин и т. д.
[0044]
Что касается геологической среды 140, как показано на фиг. 1, то она включает в себя две скважины 141 и 143 (например, стволы скважин), которые могут быть, например, расположены по меньшей мере частично в пласте, таком как пласт песка, расположенный между покрывающей породой и сланцем. В качестве примера геологическая среда 140 может быть оснащена оборудованием 145, которое может представлять собой, например, оборудование для парогравитационного дренажа (SAGD), предназначенное для нагнетания пара с целью интенсификации добычи ресурса из пласта. SAGD представляет собой методику, которая включает в себя подземную подачу пара для интенсификации потока тяжелой нефти, битума и т. д. SAGD может применяться для добычи нефти усовершенствованными методами (EOR), которая также известна как добыча третичными методами, поскольку она изменяет свойства нефти на месте.
[0045]
В качестве примера операция SAGD в геологической среде 140 может использовать скважину 141 для нагнетания пара, а скважину 143 для добычи ресурса. В таком примере оборудование 145 может представлять собой внутрискважинный парогенератор, а оборудование 147 может представлять собой электрический погружной насос (например, ESP). В качестве примера один или более электрических кабелей могут быть соединены с оборудованием 145, и один или более электрических кабелей могут быть соединены с оборудованием 147. Например, что касается оборудования 145, то кабель может обеспечивать подачу питания на нагреватель для генерирования пара, на насос для подачи воды (например, для генерирования пара), на насос для подачи топлива (например, для горения для генерирования пара) и т. д. Что касается оборудования 147, то, например, кабель может обеспечивать подачу питания для питания двигателя, питания датчика (например, манометра) и т. д.
[0046]
Как изображено на виде в поперечном сечении, показанном на фиг. 1, пар, нагнетаемый через скважину 141, может подниматься в подземном участке геологической среды и переносить тепло в желаемый ресурс, такой как тяжелая нефть. В свою очередь, по мере нагревания ресурса его вязкость уменьшается, позволяя ему течь более легко в скважину 143 (например, скважину для добычи ресурса). В таком примере оборудование 147 может затем оказывать содействие в подъеме ресурса в скважине 143, например, к установке на поверхности (например, через устье скважины и т. д.).
[0047]
Что касается внутрискважинного парогенератора, то в качестве примера он может питаться посредством трех независимых потоков природного газа, воздуха и воды (например, по трубопроводам), причем газовоздушную смесь сначала комбинируют для создания пламени, а затем воду нагнетают ниже по потоку для создания пара. В таком примере вода также может служить для охлаждения стенки или стенок горелки (например, протекая в канале или каналах внутри стенки). В качестве примера результатом операции SAGD может быть конденсированный пар, сопровождающий ресурс (например, тяжелую нефть) в скважину. В таком примере, если добычная скважина включает в себя оборудование для механизированной добычи, такое как ESP, на эксплуатацию такого оборудования может оказывать влияние наличие конденсированного пара (например, воды). Кроме того, в качестве примера, конденсированный пар может предъявлять требования к процессу сепарации, где желательно разделять один или более компонентов от смеси углеводорода и воды.
[0048]
Каждая из геологических сред 120 и 140, показанных на фиг. 1, могут включать сложные условия эксплуатации в них. Например, сложные условия эксплуатации могут классифицироваться как среда с высокой температурой и высоким давлением. Так называемая HPHT среда может включать давления вплоть до приблизительно 138 МПа (например, приблизительно 20000 фунтов/кв. дюйм) и температуры вплоть до приблизительно 205 градусов C (например, приблизительно 400 градусов F), так называемая ultra-HPHT среда может включать давления 241 МПа (например, приблизительно 35000 фунтов/кв. дюйм) и температуры вплоть до приблизительно 260 градусов C (например, приблизительно 500 градусов F), а так называемая среда HPHT-hc может включать давления выше приблизительно 241 МПа (например, приблизительно 35000 фунтов/кв. дюйм) и температуры выше приблизительно 260 градусов C (например, приблизительно 500 градусов F). В качестве примера среда может быть классифицирована на основании одного из вышеупомянутых классов, исходя только из давления или температуры. В качестве давление и/или температура среды может повышаться, например, вследствие применения оборудования, методик и т. д. Например, операция SAGD может повышать температуру среды (например, на 100 градусов C или больше).
[0049]
2
2
В качестве примера среда может быть классифицирована по меньшей мере частично на основании ее химического состава. Например, если среда включает сульфид водорода (HS), углекислый газ (CO) и т. д. среда может быть коррозионно-активной для определенных материалов. В качестве примера среда может быть классифицирована по меньшей мере частично на основании твердых частиц, которые могут присутствовать в текучей среде (например, взвешенных, унесенных и т. д.). В качестве примера твердые частицы в среде могут быть абразивными и иным образом повреждающими оборудование. В качестве примера твердые частицы могут быть растворимыми или нерастворимыми в среде и, например, растворимыми в одной среде и по существу нерастворимыми в другой.
[0050]
Условия в геологической среде могут быть неустановившимися и/или устойчивыми. Если оборудование размещено в геологической среде, ресурс оборудования может зависеть от характеристик среды и, например, длительности применения оборудования, а также функции оборудования. Например, высоковольтный силовой кабель может сам создавать трудности, независимо от среды, в которую он помещен. Если оборудование должно выдерживать воздействие среды в течение значительного периода времени, в одном или более факторах может возникнуть неопределенность, которая может повлиять на целостность и расчетный срок службы оборудования. В качестве примера если период времени может составлять порядка десятилетий, оборудование, которое рассчитано на такой период времени должно быть сконструировано из материалов, способных выдерживать воздействующие на них окружающие условия, налагаемые средой или средами и/или одной или более функций самого оборудования.
[0051]
TM
На фиг. 2 изображен пример системы 200, которая включает в себя ESP 210 в качестве примера оборудования, которое может быть помещено в геологическую среду. В качестве примера ESP может быть рассчитан на функционирование в среде в течение продолжительного периода времени (например, необязательно порядка нескольких лет). В качестве примера доступный в продаже ESP (такой как один из ESP REDA, продаваемый компанией Schlumberger Limited, Хьюстон, Техас) может использоваться для перекачивания текучей среды (сред).
[0052]
В примере, показанном на фиг. 2, система 200 включает в себя сеть 201, скважину 203, расположенную в геологической среде, источник 205 электропитания, ESP 210. контроллер 230, контроллер 250 двигателя и блок 270 привода с регулируемой частотой вращения (VSD). Источник 205 электропитания может получать электропитание от сети электропитания, расположенного на площадке генератора (например, турбины, работающей на природном газе) или другого источника. Источник 205 электропитания может подавать напряжение, составляющее, например, 4,16 кВ или больше.
[0053]
Как показано, скважина 203 включает в себя устье скважины, которое может содержать штуцер (например, фонтанный штуцер). Например, скважина 203 может включать в себя фонтанный штуцер для управления различными операциями, такими как снижение давления текучей среды с высокого давления в закрытом стволе скважины до атмосферного давления. Регулируемые фонтанные штуцеры могут включать в себя клапаны, устойчивые к износу вследствие протекания высокоскоростной текучей среды, содержащей твердые частицы, через дросселирующие или уплотнительные элементы. Устье скважины может включать в себя один или более датчиков, таких как датчик температуры, датчик давления, датчик твердых частиц и т. д.
[0054]
Что касается ESP 210, то он показан как включающий в себя один или более кабелей 211, насос 212, газораспределительные элементы 213, впуск 214 насоса, двигатель 215, один или более датчиков 216 (например, температуры, давления, утечки тока, вибрации и т. д.) и необязательно защитное устройство 217. Двигатель 215 может представлять собой погружной электродвигатель, который функционально связан с насосом 212 для приведения в действие насоса 212 для перемещения текучей среды (например, для перекачивания текучей среды).
[0055]
Как показано на фиг. 2, скважина 203 может включать один или более скважинных датчиков 220. В качестве примера, волоконно-оптический датчик или другой тип датчика может обеспечивать определение в режиме реального времени температуры, например, во время SAGD или других операций. Как показано в примере на фиг. 1, скважина может включать в себя относительно горизонтальный участок. Такой участок может собирать нагретую тяжелую нефть в ответ на нагнетание пара. Измерения температуры вдоль длины скважины могут обеспечивать обратную связь, например, для понимания внутрискважинных условий работы ESP. Скважинные датчики могут проходить в скважину и за пределы местоположения ESP.
[0056]
В примере, показанном на фиг. 2 контроллер 230 может включать в себя один или более интерфейсов, например, для приема, передачи или приема и передачи информации, с контроллером 250 двигателя, блоком 270 VSD, источником 205 электропитания (например, газотурбинным генератором, энергетической компанией и т. д.), сетью 201, оборудованием в скважине 203, оборудованием в другой скважине и т. д.
[0057]
TM
TM
TM
TM
TM
Как показано на фиг. 2, контроллер 230 может включать в себя или обеспечивать доступ к одной или более рабочей сред. Кроме того, контроллер 230 может включать в себя признаки контроллера двигателя и необязательно заменять собой контроллер 250 двигателя. Например, контроллер 230 может включать в себя контроллер 282 двигателя UNICONN, продаваемый компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас). В примере, показанном на фиг. 2 контроллер 230 может осуществлять доступ к одной или более из рабочей среды 284 PIPESIM, рабочей среды 286 ECLIPSE, продаваемой компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас) и рабочей среды 288 PETREL, продаваемой компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас) (например, и необязательно рабочей среды OCEAN, продаваемой компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас)).
[0058]
TM
TM
TM
TM
TM
В примере, показанном на фиг. 2 контроллер 250 двигателя может представлять собой доступный в продаже контроллер двигателя, такой как контроллер двигателя UNICONN. В качестве примера контроллер двигателя UNICONN может выполнять некоторые задачи управления и сбора данных для ESP, поверхностных насосов или других контролируемых скважин. Например, контроллер двигателя UNICONN может взаимодействовать с системой мониторинга PHOENIX, например, для получения доступа к данным о давлении, температуре и вибрации, различным параметрам защиты, а также для обеспечения подачи мощности постоянного тока на внутрискважинные датчики. Контроллер двигателя UNICONN может взаимодействовать с контроллерами привода с постоянной частотой вращения (FSD) или блоком VSD, например, таким как блок 270 VSD.
[0059]
TM
В случае контроллеров FSD контроллер двигателя UNICONN может контролировать трехфазные токи, трехфазное поверхностное напряжение, напряжение и частоту сети электропитания системы ESP, частоту вращения и фазы относительно земли, коэффициент мощности и нагрузку двигателя ESP.
[0060]
TM
В случае блоков VSD контроллер двигателя UNICONN может контролировать выходной ток VSD, рабочий ток ESP, выходное напряжение VSD, напряжение питания, входную и выходную мощность VSD, выходную частот VSD, нагрузку привода, нагрузку двигателя, трехфазный рабочий ток ESP, трехфазное входное или выходное напряжение VSD, частоту вращения ESP и фазы относительно земли.
[0061]
TM
Контроллер двигателя UNICONN может включать в себя возможность управления для блоков VSD, такого как заданная частота вращения, минимальная и максимальная частота вращения и номинальная частота вращения (напряжение, разделенное на частоту); три частоты скачков и полосы пропускания; вольт-герцовая характеристика и повышение напряжения при пуске; возможность пуска ESP во время вращения двигателя; интенсивность ускорения и торможения, включая пуск до минимальной частоты вращения и минимум до заданной частоты вращения для поддержания постоянного давления/нагрузки (например, от приблизительно 0,01 Гц/10000 с до приблизительно 1 Гц/с); режим останова с несущей частотой ШИМ; переключение напряжения в зависимости от номинальной частоты вращения; качание начальной частоты, управление циклом и режимом; защита от опрокидывания с автоматическим снижением частоты вращения; изменение направления вращения двигателя без останова; частота вращения/усилие; режим отслеживания частоты вращения; регулирование частоты для поддержания постоянной частоты вращения, давления или нагрузки; асимметрия тока; асимметрия напряжения; избыточное и недостаточное напряжение; обратное вращение ESP и фазы относительно земли.
[0062]
В примере, показанном на фиг. 2 контроллер 250 двигателя включает различные признаки для контроля, например, обратного вращения ESP, занесения песком ESP, расхода ESP и газовой пробки в ESP. В качестве примера контроллер 250 двигателя может включать в себя один или более таких признаков, других признаков и т. д.
[0063]
В примере, показанном на фиг. 2 блок 270 VSD может представлять собой блок привода низкого напряжения (LVD), блок привода среднего напряжения (MVD) или другой тип блока (например, привод высокого напряжения, который может обеспечивать напряжение выше приблизительно 4,16 кВ). В случае LVD блок VSD может включать в себя повышающий трансформатор, схему управления и повышающий трансформатор, а в случае MVD блок VSD может включать в себя встроенный трансформатор и схему управления. В качестве примера блок 270 VSD может принимать электропитание с напряжением приблизительно 4,16 кВ и управлять двигателем как нагрузкой с напряжением от приблизительно 0 В до приблизительно 4,16 кВ.
[0064]
В качестве примера кабель ESP (например силовой кабель ESP) может быть рассчитан, например, на приблизительно 3 кВ, приблизительно 4 кВ или приблизительно 5 кВ (например, или больше) и может иметь плоское или круглое исполнение. В качестве примера для различных подводных операций кабель ESP может быть рассчитан на приблизительно 6 кВ. В качестве примера кабель с круглым исполнением может применяться в условиях наличия достаточного пространства в стволе скважины. Кабель с круглым исполнением также может обеспечивать защиту от электромагнитных помех и равномерность распределения междуфазного напряжения. В качестве примера кабель с плоским исполнением может применяться в условиях с небольшим свободным пространством в стволе скважины или, например, при небольшой длине линии электропитания, где увеличение температуры центральной жилы не представляет существенной проблемы во время эксплуатации.
[0065]
TM
TM
TM
TM
TM
TM
Блок 270 VSD может включать в себя доступную в продаже схему управления, такую как схема управления MVD SPEEDSTAR, продаваемую компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас). Схема управления MVD SPEEDSTAR подходит для эксплуатации внутри помещений или на открытом воздухе и в стандартной комплектации поставляется с видимым разъединителем-предохранителем, схемой предварительного заряда и синусоидальным выходным фильтром (например, встроенным синусоидальным фильтром, ISWF), предназначенным для управления и защиты ESP высокой мощности. Схема управления MVD SPEEDSTAR может включать в себя готовый к эксплуатации синусоидальный выходной фильтр, многоуровневый выход ШИМ-инвертора, коэффициент мощности 0,95, программируемое распределение нагрузки (например, функцию мягкого останова), схему управления частотой вращения для поддержания постоянной нагрузки или давления, раскачивающий пуск (например, для насосов, застрявших из-за твердого осадка, песка и т. д.), розетку электропитания, систему сбора данных для системы мониторинга PHOENIX, блок связи на площадке для обеспечения наблюдения и контроля, а также потенциометр регулятора частоты вращения. Схема управления MVD SPEEDSTAR может необязательно взаимодействовать с контроллером двигателя UNICONN, который может обеспечивать некоторые из вышеприведенных функций.
[0066]
В примере, показанном на фиг. 2 блок 270 VSD показан вместе с графиком синусоидальной волны (например, обеспечиваемой посредством синусоидального фильтра, который включает в себя конденсатор и реактор), способностью к реагированию на вибрацию, способностью к реагированию на температуру и контролируемым для сокращения среднего времени наработки на отказ (MTBF). Блок 270 VSD может быть рассчитан с ESP на обеспечение срока службы приблизительно 40000 часов (5 лет) (например, в зависимости от условий окружающей среды, нагрузки и т. д.). Блок 270 VSD может включать в себя защиту от перенапряжений и молниезащиту (например, одну защитную схему на фазу). Что касается контроля фаз относительно земли или проникновения воды, то такие типы контроля могут указывать на возникновение коррозии. Дополнительный контроль качества электропитания от источника электропитания, на двигатель, на двигателе может осуществляться посредством одной или более схем или признаков контроллера.
[0067]
2
2
Хотя пример на фиг. 2 показывает ESP, который может включать в себя ступени центробежного насоса, может управляться другой тип ESP. Например, ESP может включать в себя электрический погружной насос с гидравлическим приводом диафрагмы (HDESP), который представляет собой нагнетательный, диафрагменный насос двустороннего действия с погружным двигателем. HDESP применяются в угольнопластовых метановых скважинах с низким дебетом жидкости и других мелких нефтяных и газовых скважинах, которые получают пользу от механизированной добычи для извлечения воды из ствола скважины. HDESP могут перекачивать разнообразные текучие среды и, например, до приблизительно 2% песка, угля, мелких частиц и HS/CO.
[0068]
TM
TM
TM
TM
В качестве примера ESP может включать в себя высокотемпературный двигатель ESP типа REDA HOTLINE. Такой двигатель может подходить для применения в различных типах окружающей среды. В качестве примера высокотемпературный двигатель ESP типа REDA HOTLINE может применяться в системе добычи тяжелой нефти методом теплового воздействия на пласт, такой как, например, система SAGD или другая система с нагнетанием пара.
[0069]
В качестве примера двигатель ESP может включать в себя трехфазный короткозамкнутый ротор типа «беличья клетка» с двухполюсной индукцией. В качестве примера двигатель ESP может включать в себя стальные пластины статора, которые могут способствовать сосредоточению магнитных сил на роторах, например, способствовать уменьшению потерь энергии. В качестве примера обмотки статора могут включать в себя медь и изоляцию. В качестве примера двигатель может представлять собой многофазный двигатель. В качестве примера двигатель может включать в себя обмотки и т. д. для трех или более фаз.
[0070]
Для соединения с силовым кабелем или кабельными удлинителями (MLE) двигатель может включать в себя концевую кабельную муфту. Такая концевая кабельная муфта может, например, обеспечивать электрическое соединение с уплотнениями «металл к металлу» и/или уплотнениями «металл к эластомеру» (например, для обеспечения барьера против проникновения текучей среды). Двигатель может включать в себя один или более типов концевых кабельных муфт или соединительных механизмов. В качестве примера блок концевой кабельной муфты может быть обеспечен в виде отдельного блока, выполненного с возможностью соединения, прямо или опосредованно, с корпусом двигателя.
[0071]
В качестве примера двигатель может содержать трансформаторное масло (например, или трансформаторные масла), например, которые могут способствовать смазыванию одного или более подшипников, которые поддерживают вал, вращаемый двигателем. Двигатель может быть выполнен с возможностью содержания масляного резервуара, например, в нижней части корпуса двигателя, который может обеспечивать возможность расширения и сжатия масла при широких термических циклах. В качестве примера двигатель может включать в себя масляный фильтр для фильтрации мусора.
[0072]
В качестве примера корпус двигателя может содержать пакет пластин с электрическими обмотками, проходящими через прорези в пакете пластин. Электрические обмотки могут быть выполнены из обмоточного провода для электромагнитов, который включает в себя жилу и по меньшей мере один полимерный диэлектрический изолятор, окружающий жилу. В качестве примера полимерный изоляционный слой может включать в себя одиночный слой или множество слоев диэлектрической ленты, которая может быть спирально намотана вокруг жилы и которая может быть присоединена к жиле (например, и к себе) посредством применения адгезива. В качестве примера корпус двигателя может включать в себя пазовую изоляцию. Например, рассмотрим материал, который может быть расположен между обмоткой и пластинами.
[0073]
На фиг. 3 показана блок-схема примера системы 300, которая включает в себя силовой кабель 400 и MLE 500. Как показано, система 300 включает в себя источник 301 электропитания, а также данные 302. В примере, показанном на фиг. 3, источник 301 электропитания может обеспечивать подачу электропитания на VSD/блок 370 повышающего трансформатора, а данные 302 могут подаваться на блок 330 связи. Данные 302 могут включать в себя команды, например, подаваемые на схему блока 350 схемы, один или два датчика блока 360 датчиков и т д. Данные 302 могут представлять собой или включать в себя данные, передаваемые, например, от блока 350 схемы, блока 360 датчиков и т. д. В примере, показанном на фиг. 3, блок 340 дросселя может обеспечивать передачу сигналов данных по силовому кабелю 400 и MLE 500.
[0074]
Как показано MLE 500 соединяются с блоком 315 двигателя, который может представлять собой двигатель (или двигатели) насоса (например, ESP и т. д.) и управляться через блок 370 VSD/повышающего трансформатора. В примере, показанном на фиг. 3, жилы MLE 500 электрически соединяются в точке 325 соединения «звездой». Блок 350 схемы может получать электропитание через точку 325 соединения «звездой» и может необязательно передавать, принимать или передавать данные через точку 325 соединения «звездой». Как показано блок 350 схемы может быть заземлен.
[0075]
Система 300 может работать в нормальном состоянии (состояние А) и в состоянии короткого замыкания на землю (состояние B). Одно или более коротких замыканий на землю могут возникнуть по одной или более из различных причин. Например, износ кабеля 400 может вызвать короткое замыкание на землю для одного или более из его жил. В качестве другого примера износ одного из MLE может вызвать короткое замыкание на землю для его жилы. В качестве примера проникновение газа, проникновение воды и т. д. может ухудшить характеристики материала(-ов), что может привести к короткому замыканию на землю.
[0076]
Система 300 может включать в себя технические средства для продолжения работы двигателя блока 315 двигателя при возникновении короткого замыкания на землю. Однако при возникновении короткого замыкании на землю электропитание на точке 325 соединения «звездой» может быть изменено. Например, если электропитание постоянного тока обеспечивается в точке 325 соединения «звездой» (например, подается через блок 340 дросселя), то при возникновении короткого замыкания на землю ток в точке 325 соединения «звездой» может быть некомпенсированным и переменным. Блок 350 схемы может быть или может не быть способен подавать электропитание от некомпенсированной точки соединения «звездой» и, дополнительно, может быть или может не быть способен осуществлять передачу данных через некомпенсированную точку соединения «звездой».
[0077]
Вышеприведенные примеры, ссылающиеся на «нормальное» состояние и состояние «короткого замыкания на землю», демонстрируют, как короткие замыкания на землю могут привести к различным проблемам. Силовые кабели и MLE, которые могут противостоять разрушающим усилиям, механическим, электрическим или химическим, могут способствовать обеспечению надлежащей работы двигателя, схем, датчиков и т. д. Необходимо отметить, что неисправный силовой кабель (или MLE) могут потенциально повредить двигатель, схему, датчики и т. д. Кроме того, как упоминалось, ESP может быть расположен на глубине нескольких километров в стволе скважины. Соответственно, затраты времени и средств для замены неисправного ESP, силового кабеля, MLE и т. д. могут быть значительными.
[0078]
На фиг. 4 изображен пример силового кабеля 400, подходящего для использования в системе 300, показанной на фиг. 3, или необязательно одной или более других систем (например, SAGD и т. д.). В примере, показанном на фиг. 4, силовой кабель 400 включает в себя три узла жилы, причем каждый узел включает в себя жилу 410, экран 420 жилы, изоляцию 430, изоляционный экран 440, металлический экран 450 и один или более барьерных слоев 460. Три узла жилы заключены в оболочку 470 кабеля, которая окружена первым слоем брони 480 и вторым слоем брони 490. Что касается оболочки 470 кабеля, то она может быть круглой или, как показано в альтернативном примере 401, прямоугольной (например, плоской).
[0079]
TM
В качестве примера силовой кабель может включать в себя, например, жилы, выполненные из меди (см., например, жилы 410); необязательный экран жилы для каждой жилы (см., например, экран 420 жилы), который может быть предусмотрен для номинального напряжения, превышающего приблизительно 5 кВ; изоляцию, такую как полиэтилен высокой плотности (HDPE), полипропилен или EPDM (например, где E означает этилен, P - пропилен, D - диен, а M относится к классификации по стандарту ASTM D-1418; например, каучук М-класса на основе сополимера этилена, пропилена и диена или каучук М-класса на основе этилена, пропилена и диенового мономера) в зависимости от предельной температуры эксплуатации (см., например, изоляцию 430); изоляционный экран (см., например, изоляционный экран 440), который может быть предусмотрен для номинального напряжения, превышающего 5 кВ, где изоляционный экран включает в себя полимерный материал, такой как, например, полимерный материал на основе бутадиенакрилнитрильного каучука (например, NBR, HNBR и т. д.) и/или металлический экран, который может включать в себя металлический свинец (Pb) (см. например, металлический экран 450); барьерный слой, который может включать в себя фторполимер (см., например, барьерный слой(-и) 460); оболочку, которая может включать в себя маслостойкий EPDM или бутадиенакрилнитрильный каучук (см., например, оболочку 470 кабеля); и один или более слоев брони, которая может включать в себя оцинкованную сталь, нержавеющую сталь, сплав MONEL (продаваемый компанией Inco Alloys International, Inc., Хантингтон, Западная Виргиния) и т. д. (см., например, броню 480 и броню 490).
[0080]
В качестве примера изоляционный экран 440 может считаться барьерным слоем, например, которые может быть выполнен из непрерывной полимерной оболочки, экструдированной вокруг изоляции 430.
[0081]
В качестве примера металлический экран 450 может считаться барьерным слоем, например, которые может быть выполнен из непрерывной металлической свинцовой (Pb) оболочки, экструдированной вокруг изоляции 430 и/или изоляционного экрана 440, если они имеются.
[0082]
TM
TM
В некоторых доступных в продаже кабелях REDAMAX лента из политетрафторэтилена (PTFE) используется для образования барьера, предназначенного для предотвращения проникновения жидкости и газа. В случае кабелей REDALEAD металлический свинец (Pb) экструдируют непосредственно поверх изоляции (см. например, изоляцию 430 и/или изоляционный экран 440), чтобы содействовать предотвращению диффузии газа в изоляцию (например, одного или более коррозионно-активных газов). Благодаря высоким барьерным свойствам и пластичности металлический свинец (Pb) подходит для компонентов внутрискважинного кабеля.
[0083]
В качестве примера изготовление линейного продольного наматываемого газонепроницаемого барьера может включать применение ленты из свинцового (Pb) сплава (например, с кристаллической структурой Pb-Sn-Sb). В качестве примера линейный продольный наматываемый газонепроницаемый барьер, который включает в себя ленту из свинцового (Pb) сплава для образования газонепроницаемого слоя, может быть расположен вокруг отдельных изолированных медных жил в многофазном узле жил.
[0084]
В примере, показанном на фиг. 4, что касается жилы 410, то она может быть однопроволочной или уплотненной многопроволочной из меди с высокой степенью чистоты и покрытой металлом или сплавом (например, оловом, свинцом, никелем, серебром или другим металлом или сплавом). Что касается экрана 420 жилы, то он может необязательно быть представлять собой полупроводниковый материал с удельным сопротивлением менее приблизительно 5000 Ом/м и быть приклеен к жиле 410 способом, который позволяет уменьшить пустоты между ними (например, рассмотрим клеевое сопряжение по существу без пустот). В качестве примера экран 420 жилы может быть обеспечен в виде экструдированного полимера, который проникает в промежутки между отдельными жилами многопроволочной жилы 410. Что касается экструзии экрана 420 жилы, то она может необязательно быть соэкструдирована или последовательно экструдирована с изоляцией 430 (например, которая может представлять собой или включать в себя EPDM). В качестве необязательной возможности наноразмерные наполнители могут быть включены для обеспечения низкого удельного сопротивления и подходящих механический свойств (например, для высокотемпературных термопластов).
[0085]
Что касается изоляции 430, то она может быть присоединена к экрану 420 жилы. В качестве примера изоляция 430 может включать в себя EPDM.
[0086]
Что касается изоляционного экрана 440, то он может необязательно представлять собой полупроводниковый материал, имеющий удельное сопротивление менее приблизительно 5000 Ом/м. Изоляционный экран 440 может быть приклеенным к изоляции 430, однако, например, быть съемным для сращивания (например, вместе с изоляцией 430), не оставляя значительного количества остатка. В качестве примера изоляционный экран 440 может представлять собой экструдированный полимер, например соэкструдированный с изоляцией 430.
[0087]
В качестве примера изоляционный экран 440 может включать в себя один или более материалов, рассредоточенных в полимерном материале, причем один или более материалов изменяют электропроводность изоляционного экрана 440.
[0088]
Что касается металлического экрана 450 и барьерного слоя(-ев) 460, то может быть обеспечен один или более слоев материала. Один или более слоев может быть обеспечен, например, для создания газонепроницаемого барьера. В качестве примера кабель 400 может включать в себя фторполимер PTFE, например, в виде ленты, которая может быть спирально намотана.
[0089]
Что касается оболочки 470 кабеля, то она может быть круглой или, как показано в примере 401, прямоугольной (например, плоской). Что касается материала конструкции, то оболочка кабеля может включать в себя один или более слоев EPDM, бутадиенакрилнитрильного каучука, гидрированного бутадиен-нитрильного каучука (HNBR), фторполимера, хлоропрена или другого материала (например, для обеспечения устойчивости к внутрискважинной и/или другой среде). В качестве примера каждая фаза узла жил может включать в себя цельную металлическую трубку таким образом, что разделение фаз выполняется более просто (например, для концевой заделки жилы, для обеспечения улучшенного охлаждения и т. д.).
[0090]
Что касается брони 480 и 490 кабеля, то может применяться металл или металлический сплав, необязательно в виде множества слоев для улучшенной устойчивости к повреждениям.
[0091]
На фиг. 5 изображен пример MLE 500, подходящих для использования в системе 300, показанной на фиг. 3, или необязательно одной или более других систем (например, SAGD и т. д.). В примере. показанном на фиг. 5, MLE 500 (или «кабельный удлинитель») включает в себя жилу 510, экран 520 жилы, изоляцию 530, изоляционный экран 540 и/или металлический экран 550, один или более других барьерных слоев 560, слой 570 оплетки и броню. 580. Хотя в примере, показанном на фиг. 5, упоминается MLE или «кабельный удлинитель», он может быть реализован в виде одножильного кабельного узла для одного или более различных внутрискважинных применений.
[0092]
Что касается оплетки или слоя оплетки, то могут применяться различные типы материалов, например, полиэтилентерефталат (PET) (например, наносимый в качестве защитной оплетки, ленты, наматываемой ткани и т. д.). PET может рассматриваться в качестве недорогого и высокопрочного материала. В качестве примера слой оплетки может способствовать обеспечению защиты мягкой свинцовой оболочки во время процесса наматывания брони. В таком примере после опускания в скважину функция оплетки может быть минимальной. Что касается других примеров, то могут быть реализованы ленты и оплетки из нейлона и стекловолокна. При этом другие примеры могут включать ткани, прорезиненные ткани, клейкие ленты и тонкие экструдированные пленки.
[0093]
В качестве примера жила (например, однопроволочная или многопроволочная) может быть окружена слоем полупроводникового материала, который выступает в качестве экрана жилы, причем, например, этот слой имеет толщину, превышающую приблизительно 0,005 дюйма (например, приблизительно 0,127 мм). В качестве примера кабель может включать в себя жилу с экраном жилы, который имеет радиальную толщину приблизительно 0,010 дюйма (например, приблизительно 0,254 мм). В качестве примера кабель может включать в себя жилу с экраном жилы, который имеет радиальную толщину в диапазоне от более приблизительно 0,005 дюйма до приблизительно 0,015 дюйма (например, от приблизительно 0,127 мм до приблизительно 0,38 мм).
[0094]
2
2
2
В качестве примера жила может иметь размер в диапазоне от приблизительно #8 AWG (например, НД приблизительно 0,128 дюйма или сечение приблизительно 8,36 мм) до приблизительно #2/0 ʺ00ʺ AWG (например, НД приблизительно 0,365 дюйма или площадь приблизительно 33,6 мм). В качестве примеров жила может иметь однопроволочную или многопроволочную конфигурацию (например, включая уплотненную многопроволочную). В качестве примера жила может быть меньше #8 AWG или больше #2/0 «00» AWG (например, #3/0 «000» AWG, НД приблизительно 0,41 дюйма или площадь приблизительно 85 мм).
[0095]
В качестве примера кабель может включать в себя жилу, размер которой находится в диапазоне от приблизительно 0,1285 дюйма до приблизительно 0,414 дюйма (например, от приблизительно 3,26 мм до приблизительно 10,5 мм), и слой экрана кабеля, который имеет радиальную толщину в диапазоне от приблизительно более 0,005 дюйма до приблизительно 0,015 дюйма (например, от приблизительно 0,127 мм до приблизительно 0,38 мм).
[0096]
На фиг. 6 изображен пример геометрической компоновки компонентов круглого кабеля 610 и пример геометрической компоновки компонентов продолговатого кабеля 630. Как показано, кабель 610 включает в себя три жилы 612, полимерный слой 614 и наружный слой 616, а продолговатый кабель 630 включает в себя три жилы 632, полимерный слой 634 (например, необязательно композитный материал с желаемыми теплопередающими свойствами) и необязательный наружный полимерный слой 636 (например, наружное полимерное покрытие, которое может представлять собой композитный материал). В примерах, показанных на фиг. 6, жила может быть окружена одним или более необязательных слоев, как в целом изображено с помощью пунктирных линий. Например, что касается кабеля 630, рассмотрим три жилы калибра 1 (например, диаметром приблизительно 7,35 мм) с различными слоями. В таком примере полимерный слой 634 может заключать в себя три жилы калибра 1 и их соответствующие слои, причем, на концах, полимерный слой 634 может иметь толщину приблизительно 1 мм. В таком примере необязательный слой брони может иметь толщину приблизительно 0,5 мм. В таком примере необязательный наружный полимерный слой 636 (например, в качестве защитной брони) может иметь толщину приблизительно 1 мм (например, слой 1 мм).
[0097]
Как показано на фиг. 6, кабель 610 включает в себя круглую форму поперечного сечения, а кабель 630 включает в себя продолговатую форму поперечного сечения. В примере, показанном на фиг. 6, кабель 610 с круглой формой поперечного сечения имеет площадь составляющую единицу, а кабель 630 с продолговатой формой поперечного сечения имеет площадь, составляющую приблизительно 0,82. Что касается периметра, то кабель 610 имеет периметр, составляющий единицу, а кабель 630 имеет периметр, составляющий приблизительно 1,05. Таким образом, кабель 630 имеет меньший объем и большую площадь поверхности по сравнению с кабелем 610. Меньший объем может обеспечивать меньшую массу и, например, меньшее растягивающее напряжение на кабеле, который может быть развернут на некотором расстоянии во внутрискважинной среде (например, вследствие массы самого кабеля).
[0098]
В кабеле 630 жилы 632 могут иметь диаметр приблизительно 7,35 мм (например, приблизительно 1 AWG) с изоляцией толщиной приблизительно 2 мм, металлическим свинцом (Pb) толщиной приблизительно 1 мм (например, в качестве газонепроницаемого слоя), слоем оболочки (например, слоем 634) поверх свинца (Pb) толщиной приблизительно 1 мм на концах кабеля 630, необязательной броней толщиной приблизительно 0,5 мм и необязательным полимерным слоем толщиной приблизительно 1 мм (например, слоем 636 в качестве наружного полимерного покрытия). В качестве примера броня может включать в себя толщину ленты, которая может быть нанесена однократно или многократно (например, дважды, трижды и т. д.). В качестве примера кабель 630 может иметь ширину приблизительно 20 мм (например, приблизительно 0,8 дюйма) и длину приблизительно 50 мм (например, приблизительно 2 дюйма), например, отношение ширины к длине приблизительно 2,5 к 1).
[0099]
В качестве примера кабель может быть выполнен с фазами, разделенными друг от друга, причем каждая фаза заключена в цельную металлическою трубку.
[00100]
В качестве примера кабель может включать в себя множество жил, причем каждая жила может осуществлять передачу электрического тока фазы многофазного источника питания для многофазного электродвигателя. В таком примере жила может быть в диапазоне от приблизительно 8 AWG (приблизительно 3,7 мм) до приблизительно 00 AWG (приблизительно 9,3 мм).
[00101]
Таблица 1. Примеры компонентов.
Компонент кабеля
Размеры
Жила (Cu)
от 8 до 00 AWG (от 3,7 до 9,3 мм)
Изоляция
от 58 до 130 мил (от 1,5 до 3,3 мм)
Экран (например, неметаллический)
от 10 до 25 мил (от 0,25 до 0,635 мм)
Металлический экран
от 20 до 60 мил (от 0,5 до 1,5 мм)
Оболочка (например, необязательная)
от 20 до 85 мил (от 0,5 до 2,2 мм)
Броня (например, необязательная)
от 10 до 120 мил (от 0,25 до 3 мм)
Полимерное покрытие (например, необязательное)
от 20 до 60 мил (от 0,5 до 1,5 мм)
[00102]
В таблице 1 изоляция может включать в себя экран, который является неметаллическим и/или экран, который является металлическим. Например, металлический экран может представлять собой экран на основе свинца (Pb), который является относительно газонепроницаемым. В качестве примера неметаллический экран может быть относительно газонепроницаемым. Как упоминалось, изоляция может быть составлена как соединение с одним или более пероксидов на основе алифатического углеводорода, которые могут предусматривать радикальную полимеризацию, причем один или более пероксидов на основе алифатического углеводорода образуют радикалы, которые могут создавать продукты разложения, которые могут иметь максимальную молекулярную массу менее приблизительно 100. В таком примере продукты разложения могут быть неароматическими.
[00103]
В качестве примера кабель может включать в себя жилы для подачи электропитания на многофазный электродвигатель с диапазоном напряжения от приблизительно 3 кВ до приблизительно 8 кВ. В качестве примера кабель может осуществлять передачу электропитания, периодически, например, с силой тока до приблизительно 200 А или больше.
[00104]
Что касается условий эксплуатации, то в тех случаях, когда электродвигатель управляет насосом, блокировка насоса может вызвать повышение силы тока и, в тех случаях, когда поток текучей среды мимо кабеля может уменьшиться, теплообразование может быстро увеличиться внутри кабеля. В качестве примера блокировка может произойти вследствие присутствия газа в одной или более ступеней насоса, проблем с подшипниками, твердых частиц и т. д.
В качестве примера кабель может осуществлять передачу электрического тока для электропитания многофазного электродвигателя или другой единицы оборудования (например, внутрискважинного оборудования, электропитание которого осуществляется по кабелю).
[00105]
В качестве примера в некоторых вариантах осуществления плоских силовых кабелей две или более отдельных покрытых жилы могут быть выполнены в конфигурации «бок-о-бок» (например, рассмотрим такие конфигурации как 2×1, 3×1, 4×1 и т. д.) и, например, один или более слоев брони могут быть нанесены поверх оболочки.
[00106]
В качестве примера слой изоляционного экрана может необязательно представлять собой полупроводниковый слой, нанесенный поверх изоляционного слоя для минимизации электростатических напряжений в кабеле. В некоторых вариантах осуществления слой изоляционного экрана выполняют из гидрированного бутадиен-нитрильного каучука (HNBR). В некоторых вариантах осуществления слой изоляционного экрана выполняют из полимера FEPM, такого как полимер AFLAS 100S. В некоторых вариантах осуществления слой изоляционного экрана может быть выполнен из полимера FKM. В некоторых вариантах осуществления слой изоляционного экрана экструдируют поверх изоляционного слоя. Например, в вариантах осуществления, которые включают в себя слой изоляционного экрана из HNBR, экструдированный поверх изоляционного слоя из EPDM, слой изоляционного экрана может придавать кабелю повышенную устойчивость к повреждениям в дополнение к улучшенной устойчивости к скважинным жидкостям и газам.
[00107]
В некоторых вариантах осуществления слой изоляционного экрана может быть по существу присоединен к изоляционному слою (например, посредством сшивания и т. д.). В других вариантах осуществления слой изоляционного экрана может быть приклеен к изоляционному слою с помощью соответствующего адгезива или адгезивов, исходя из одного или более соответствующих материалов изоляционного слоя или слоя изоляционного экрана. В некоторых вариантах осуществления изоляционный экран может быть снимающимся (например, для обеспечения возможности выполнения концевой заделки и электрических проверок кабеля). В качестве примера изоляция и экран могут быть снимающимися как одно целое, например, в случае, когда сопряжение между изоляцией и экраном выполнено по существу путем сшивания.
[00108]
В некоторых вариантах осуществления слой изоляционного экрана может быть нанесен посредством экструзии. В некоторых вариантах осуществления слой изоляционного экрана может быть соэкструдирован с изоляционным слоем. В некоторых вариантах осуществления слой изоляционного экрана может быть последовательно экструдирован с изоляционным слоем. В еще других вариантах осуществления изоляционный слой может быть экструдирован во время первого процесса экструзии, а слой изоляционного экрана наносят при повторном пропускании частично завершенного кабеля назад через экструдер, такой как применяется в способе двухпроходной экструзии.
[00109]
В некоторых вариантах осуществления один или более компатибилизаторов могут использоваться, чтобы способствовать сшиванию на сопряжении между изоляционным слоем (например, выполненным из EPDM и т. д.) и слоем изоляционного экрана. В некоторых вариантах осуществления изоляционный слой и слой изоляционного экрана могут быть соэкструдированы посредством экструзии под давлением и вулканизированы с помощью совместимых систем вулканизации с по существу аналогичными скоростями вулканизации.
[00110]
В качестве примера слой металлического экрана может быть нанесен поверх слоя изоляционного экрана. В таком примере слой металлического экрана может служит в качестве плоскости заземления. В некоторых вариантах осуществления слой металлического экрана может служить для электрической изоляции фаз кабеля друг от друга. В качестве примера слой металлического экрана может быть выполнен из различных металлических материалов, включая, помимо прочего, медь, алюминий, свинец и их сплавы. В некоторых вариантах осуществления слой металлического экрана может быть выполнен в виде ленты из электропроводного материала, оплетки, краски или экструдированного слоя.
[00111]
В качестве примера слой металлического экрана может представлять собой тип барьерного слоя, который предназначен для обеспечения защиты от миграции газа с наружной области во внутреннюю область. В качестве примера барьерный слой на основе свинца (Pb) может представлять собой слой металлического экрана, который также может служить в качестве плоскости заземления.
[00112]
В качестве примера барьерный слой может представлять собой слой, являющийся наружным по отношению к экрану (например, слою изоляционного экрана), который может быть предназначен для обеспечения дополнительной защиты от коррозионно-активных скважинных газов и жидкостей. В некоторых вариантах осуществления барьерный слой может быть выполнен в виде экструдированного слоя, в а других вариантах осуществления барьерный слой может быть выполнен в виде намотанного слоя. В некоторых вариантах осуществления барьерный слой может быть выполнен из одного или более фторполимеров, свинца или другого материала, устойчивого к скважинным газам и жидкостям. В некоторых вариантах осуществления сочетание экструдированных и намотанных слоев может использоваться для формирования барьерного слоя.
[00113]
В качестве примера оболочка кабеля может обеспечивать устойчивость кабеля к жидкостям, газам и/или температуре. В некоторых вариантах осуществления оболочка может быть выполнена из одного или более слоев из одного или более материалов (например, рассмотрим один или более из EPDM, бутадиенакрилнитрильного каучука, HNBR, фторполимеров, хлоропрена или другого материала, обеспечивающего подходящую устойчивость для скважинных условий).
[00114]
В некоторых вариантах осуществления для слоя оболочки кабеля могут использоваться эластомерные соединения на основе EPDM и/или бутадиенакрилнитрильного каучука. В некоторых вариантах осуществления одно или более соединений слоев оболочки могут быть устойчивыми к маслу и/или воде и/или солевому раствору и/или температуре и/или снижению давления.
[00115]
TM
В качестве примера броня кабеля может быть выполнена из одного или более из различных материалов, включая, помимо прочего, одну или более из оцинкованной стали, оцинкованную сталь, нержавеющую сталь, сплав MONEL или другой металл, металлический сплав или неметалл, устойчивый к скважинным условиям. В некоторых вариантах осуществления броня кабеля может заключать в себя множество обмотанных жил. В других вариантах осуществления каждая обмотанная жила может быть отдельно заключена в свою собственную броню.
[00116]
На фиг. 7 изображен пример силового кабеля 700, пример силового кабеля 701 и пример силового кабеля 702, причем силовой кабель 700, 701 и/Или 702 могут подходить для применения в системе 300, показанной на фиг. 3, или необязательно в одной или более других систем (например. SAGD и т. д.).
[00117]
На фиг. 7 силовой кабель 700 включает в себя три узла жилы, причем каждый узел включает в себя жилу 710, изоляцию 730, металлический экран 750, амортизирующий слой 760 и слой 780 брони. На фиг. 7 силовой кабель 700 выполнен с плоской геометрией; при этом, силовые кабели 701 и 702 выполнены с круглой геометрией, причем жилы имеют поперечное сечение по существу секторной формы.
[00118]
В геометрии силового кабеля 701 показаны три узла, причем каждый узел включает в себя жилу 710 (например, жилу по существу секторной формы с углом раствора дуги приблизительно 120 градусов) и изоляцию 730 (например, слой изоляции по существу секторной формы, который окружает жилу 710). Как показано, данные три узла могут быть сгруппированы (например, каждый по 120 градусов для образования круглого поперечного сечения 360 градусов), и может быть нанесен металлический экран 750, который окружает три узла, причем может быть дополнительно нанесен амортизирующий слой 760, который окружает металлический экран 750.
[00119]
В геометрии силового кабеля 702 показаны три узла, причем каждый узел включает в себя жилу 710 (например, жилу по существу секторной формы с углом раствора дуги приблизительно 120 градусов), изоляцию 730 (например, слой изоляции по существу секторной формы, который окружает жилу 710), металлический экран 750 (например, слой свинца (Pb) по существу секторной формы, который окружает изоляцию 730) и амортизирующий слой 760 (например, слой материала по существу секторной формы, который окружает металлический экран 750). Как показано, данные три узла могут быть сгруппированы (например, каждый по 120 градусов для образования круглого поперечного сечения 360 градусов), и могут быть нанесены один или более дополнительных слоев, которые окружают три узла, причем один или более из таких слоев могут включать в себя броню. В качестве примера слой 762 может представлять собой дополнительный амортизирующий слой 762, который окружает три амортизирующих слоя 760 сгруппированных узлов, что может дополнительно способствовать защите металлических экранов 750 от процесса армирования.
[00120]
Как упоминалось, отдельный амортизирующий слой может окружать отдельный один из металлического экрана, причем такой амортизирующий слой может иметь по существу круглую форму, по существу секторную форму или другую форму. В качестве примера может быть нанесен дополнительный амортизирующий слой, который окружает узлы, причем дополнительный амортизирующий слой имеет поперечное сечение по существу круглой формы (например, кольцевая стенка вокруг группы узлов).
[00121]
В качестве примера один или более амортизирующих слое могут быть экструдированы и включать в себя сшиваемый полимерный материал, который может сшиваться для достижения желаемой плотности сшивания. В таком примере экструдированный амортизирующий слой может достигать желаемого кольцевого напряжения, которое может способствовать сохранению экструдированным слоем своей формы. Как упоминалось, форма амортизирующего слоя может быть по существу круглой или другой формой, такой как, например, по существу секторной формой, причем она может окружать металлический барьерный слой по существу секторной формы (например, свинцовый (Pb) барьерный слой). В качестве примера амортизирующий слой по существу круглой формы может быть экструдирован вокруг множества сгруппированных амортизирующих слоев по существу секторной формы.
[00122]
2
Как объяснялось, геометрии жил и/или узлов могут быть сгруппированы, причем геометрия одного или более амортизирующих слоев может быть соответствующим образом сформирована, чтобы способствовать сохранению целостности одного или более металлических экранов, которые могут выступать в качестве газовых барьеров, которые могут препятствовать проникновению газа (например, HS и т. д) к жиле силового кабеля. Такой один или более амортизирующих слоев могут способствовать сохранению целостности одного или более металлических экранов при осуществлении производственного процесса такого как, например, процесс армирования. Например, силовой кабель 701 может включать в себя броню, причем амортизирующий слой 760 способствует защите одного или более металлических экранов от деформации вследствие воздействия усилия, сообщаемого во время процесса армирования, а силовой кабель 702 может включать в себя броню, причем амортизирующие слои 760 и/или амортизирующий слой 762 способствуют защите одного или более металлических экранов от деформации вследствие воздействия усилия, сообщаемого во время процесса армирования.
[00123]
На фиг. 7 жила 710 может представлять собой однопроволочную медную жилу, изоляция 730 может представлять собой изоляцию на основе EPDM, металлический экран 750 может представлять собой металлический свинцовый (Pb) экран (например, свинцовый (Pb) слой), амортизирующий слой 760 может представлять собой экструдированный полиэтиленовый слой, который достиг желаемой степени сшивания (например, сшитый полиэтилен (XLPE)), а слой 780 брони может представлять собой металлическую броню. В качестве примера амортизирующий слой 760 может включать в себя один или более дополнительных материалов, таких как, например, тальк и/или полипропилен. В качестве примера амортизирующий слой может включать в себя материал, такой как углеродная сажа. В качестве примера амортизирующий слой может включать в себя краситель (например, для цветовой кодировки фаз многофазного силового кабеля).
[00124]
На фиг. 7 амортизирующий слой 760 расположен снаружи металлического экрана 750 таким образом, что он может обеспечивать механическую амортизацию металлического экрана 750. Например, амортизирующий слой 760 может обеспечивать механическую амортизацию металлического экрана 750 от усилия, которое прилагается и/или передается броней слоя 780 брони, которая может представлять собой, например, оцинкованную металлическую броню. Такая амортизация может способствовать сохранению целостности металлического экрана 750 посредством одного или боле механизмов. В качестве одного примера амортизирующий слой 760 может быть выполнен из материала определенной формы и размера, который способствует поддержанию формы и размера металлического экрана 750. В таком примере формы могут быть по существу круглыми. В качестве примера амортизирующий слой 760 может быть выполнен в виде трубки, определяемой по меньшей мере частично толщиной стенки и размером внутреннего поперечного сечения (например, внутренним диаметром) и/или размером наружного поперечного сечения (например, наружным диаметром). Как упоминалось, амортизирующий слой может иметь некруглую форму, такую как по существу секторную форму. Такая форма может определяться одним или более параметрами, такими как, например, угол раствора дуги.
[00125]
На фиг. 7, иллюстративный кабель 700 может включать в себя изоляцию из EPDM в качестве изоляции 730, которая может иметь толщину стенки приблизительно 1,6 мм (например, приблизительно 0,065 дюйма), может включать в себя свинцовый (Pb) барьер в качестве металлического экрана 750 который имеет толщину стенки приблизительно 0,6 мм (например, приблизительно 0,025 дюйма), может включать в себя сшитый полиэтилен в качестве амортизирующего слоя 760 и может включать в себя слой 780 брони, который может иметь толщину стенки приблизительно 0,4 мм (например, приблизительно 0,015 дюйма). В качестве примера изоляция 730 может иметь толщину стенки, которая меньше приблизительно 2 мм. В качестве примера металлический экран 750 может иметь толщину стенки, которая меньше приблизительно 1 мм. В качестве примера слой 780 брони может иметь толщину стенки, которая меньше приблизительно 0,5 мм.
[00126]
Как упоминалось, кабель может включать в себя свинец (Pb), который может быть в виде свинцового (Pb) слоя (например, барьерного слоя). Свинец (Pb) обладает ползучестью, которая представляет собой медленную пластическую деформацию под воздействием постоянного напряжения. Свинец (Pb) имеет температуру плавления 327,5 градусов C, которая является относительно низкой для металла (например, медь (Cu) имеет температуру плавления 1084 градуса С). Таким образом, свинец (Pb) обладает ползучестью при температуре окружающей среды (например, 25 градусов C) при приложении давления в несколько мегапаскалей (МПа). Модуль Юнга свинца (Pb) составляет приблизительно 16 ГПа, который является относительно низким для металла (например, медь (Cu) имеет модуль Юнга, составляющий приблизительно 117 ГПа). Модуль Юнга - это отношение нагрузки (усилия на единицу площади) к растяжению (безразмерной деформации) в материале. Модуль Юнга известен как величина жесткости материала. В фольклоре рассказывается о проверке золотых слитков укусом, причем давление укуса среднего человека может составлять приблизительно 1 МПа (например, приблизительно 160 фунтов/кв. дюйм). Модуль Юнга золота (Au) составляет приблизительно 79 ГПа. Как может быть видно из вышеуказанных значений, давление, составляющее несколько МПа, может деформировать свинец (Pb).
[00127]
Свинец (Pb) может быть включен в кабель в виде экструдированного защитного слоя, который может называться свинцовым (Pb) барьером или свинцовым (Pb) барьерным слоем. Такой слой может способствовать защите медной жилы (например, и/или изоляции) от таких веществ как газообразный сульфид водорода и может повышать максимальную рабочую температуру кабеля.
[00128]
Если кабель включает в себя изоляцию из EPDM, прилегающую медной жиле, свинцовый (Pb) слой может быть расположен поверх изоляции из EPDM, а тканевая лента или оплетка (например, плетеное волокно) может быть расположена поверх свинцового (Pb) слоя в качестве производственного вспомогательного средства для минимизации деформации свинцового (Pb) слоя во время армирования.
[00129]
Если кабель включает в себя изоляцию из полипропилена, прилегающую к медной жиле, свинцовый (Pb) слой может быть расположен поверх изоляции из полипропилена, что может повышать его предельную температуру эксплуатации (например, с приблизительно 96 градусов C до приблизительно 125 градусов C).
[00130]
Модуль Юнга полипропилена составляет приблизительно от 1,5 до 2 ГПа, при этом модуль Юнга EPDM меньше.
[00131]
В вышеуказанном подходе к изоляции из EPDM и вышеуказанном подходе к изоляции из полипропилена жесткость изоляции может влиять на армирование в отношении деформации свинцового (Pb) слоя. В целом изоляция из полипропилена жестче, чем изоляция из EPDM; от тканевой ленты или оплетки можно отказаться, если изоляция выполнена из полипропилена. Тем не менее в обоих подходах бронирование все равно способно деформировать свинцовый (Pb) слой.
[00132]
Кабель может включать в себя броню для обеспечения механической целостности. Броня может представлять собой, например, оцинкованную сталь, нержавеющую сталь, сплав (например, сплав MONEL) или другой тип металла или сплава. Броня может быть обеспечена в виде ленты, которую наматывают вокруг одной или более изолированных жил, каждая из которых может включать в себя отдельный свинцовый (Pb) слой.
[00133]
В процессе наматывания брони прилагается усилие. Кроме того, при нанесении в виде наматываемой ленты броня может проникать или врезаться в слой, такой как свинцовый (Pb) слой. Для снижения этого повреждения, как упоминалось, намотанный или плетеный волоконный слой может быть нанесен поверх свинцового (Pb) слоя для обеспечения устойчивости к повреждению, обусловленнуму процессом армирования. Такие ленты или оплетки обычно представляют собой пластичные (полиэстеровые или нейлоновые) или стеклянные волокна, которые плетут или наматывают вокруг жилы, покрытой свинцом (Pb). Хотя такая намотка обеспечивает определенную степень защиты, для максимальной защиты имеет значение толщина. Таким образом, толщина намотки может составлять до 0,5 мм или 0,020 дюйма. Такие ленты или оплетки обычно дорогие и медленные в изготовлении.
[00134]
Для кабелей ESP, работающих в одной или более из коррозионно-активных, газовых или горячих сред, рабочие характеристики свинцового (Pb) барьерного слоя способствует обеспечению длительного срока эксплуатации. Установлено, что даже небольшие остаточные складки в свинцовом (Pb) слое, обусловленные процессом армирования, вызывают преждевременный отказ вследствие различных воздействий, таких как щелевая коррозия. По этой причине защита свинцовой оболочки во время последующего производственного процесса и погрузочно-разгрузочных работ во время поставки и установки имеет практическую значимость.
[00135]
В отношении кабеля 700, показанного на фиг. 7, в таком примере намотанный или плетеный защитный слой поверх свинцового (Pb) барьера может быть заменен твердым экструдированным защитным слоем. Например, амортизирующий слой 760 может быть выполнен посредством экструзии материала вокруг наружной поверхности металлического экрана 750, который может представлять собой свинцовый (Pb) слой.
[00136]
2
Амортизирующий слой, такой как амортизирующий слой 760 (например, и/или амортизирующий слой 762) может обеспечивать улучшенные рабочие характеристики кабеля. Являясь экструдированным материалом, амортизирующий слой 760 отличается от плетеных материалов, которые могут быть выполнены из нити на основе нейлона или полиэтилентерефталата и которые являются механически прочными во время производства но подвержены быстрому гидролизу при температурах выше приблизительно 80 градусов C в присутствии влаги (HO). Углеводородные скважины обычно содержат определенное количество влаги и температура эксплуатации кабеля часто превышает 80 градусов C. При таких условиях вышеупомянутый плетеный материал может потерять свои рабочие свойства и даже относительно быстро разрушиться после установки в углеводородной скважине. Экструдированный амортизирующий слой 760 может быть выполнен из одного или более материалов, которые могут включать в себя один или более материалов, таких как химически стойких полимеры а также сшитые структуры. Амортизирующий слой 760 может быть выполнен из одного или более экструдированных материалов, которые могут проявлять стойкость в скважинной среде углеводородной скважины в течение более длительного периода времени, чем нить на основе нейлона или полиэтилентерефталата, что может способствовать обеспечению защиты свинцового (Pb) слоя. Кабель, который включает в себя экструдированный амортизирующий слой может подходить для использования при многократных циклах установки и извлечения.
[00137]
Экструдированный амортизирующий слой может обеспечивать повышенную устойчивость свинцового (Pb) барьера к раздавливанию, обусловленному процессом армирования, по сравнению с подходом, предусматривающим плетение, в котором используется нить на основе нейлона или полиэтилентерефталата. Например, экструдированный амортизирующий слой в котором используется мягкий, но при этом прочный полимерный материал таким образом, что усилие, прилагаемое к защитному свинцовому (Pb) слою, может быть поглощено при деформации амортизирующего слоя, что может способствовать снижению глубины и размера вдавливания по отношению к защитному свинцовому (Pb) слою.
[00138]
Экструдированный амортизирующий слой может повышать радиальную прочность защитного свинцового (Pb) слоя по сравнению с подходом, предусматривающим плетение, в котором используется нить на основе нейлона или полиэтилентерефталата. Поскольку намотанные или плетеные конструкции обычно обеспечивают по существу меньшую радиальную прочность, при использовании ленты или оплетки защитные свинцовые (Pb) слои, каждый из которых расположен вокруг соответствующей жилы, сжимаются вместе во время процесса армирования. Такое сжатие вызывает деформацию защитных свинцовых (Pb) слоев. Эта деформация может значительно увеличиваться в скважине, особенно когда кабель нагревается и изоляция подвергается термическому расширению. Со временем может возникнуть деформация ползучести и повреждение одного или более защитных свинцовых (Pb) стенок между жилами.
[00139]
На фиг. 8 изображен пример способа 810, который включает блок 812 составления для составления материала (например, смеси материалов), блок 816 экструзии для экструзии составленного материала, блок 820 формирования для формирования кабеля, который может представлять собой бронированный кабель, и блок 824 использования для использования сформированного кабеля. Такой способ может использоваться для формирования кабеля, такого как кабель 700 (например, или кабеля 701 или кабеля 702), показанного на фиг. 7.
[00140]
В примере, показанном на фиг. 8, может быть включен блок предоставления, в котором предварительно составленный материал предоставляют в форме, которая может быть подана в экструдер для выполнения экструзии, предусмотренной блоком 816 экструзии. Например, составление, предусмотренное блоком 812 составления, может быть выполнено полностью или частично поставщиком, который может поставить полностью составленный материал и/или частично составленный материал. В качестве примера составление может происходить (например, полностью или частично) в установке экструдера, где, например, материалы смешивают перед подачей в питающий бункер экструдера.
[00141]
В качестве примера один или более полимерных материалов могут быть предоставлены в гранулированной форме, которая может храниться в контейнере экструдера, который может представлять собой, например, одношнековый или многошнековый экструдер. Гранулированный материал или гранулированные материалы могут нагреваться и деформироваться посредством экструзии (например, при воздействии температуры и давления экструзии). Экструдер может продавливать материал через матрицу или матрицы. В качестве примера матрица может обеспечивать экструзию материала в по существу трубчатой форме вокруг свинцового (Pb) барьерного слоя. В таком примере трубчатая форма может иметь круглое поперечное сечение (см. например, кабель 700), поперечное сечение секторной формы (см. например, кабель 701 и кабель 702) или один или более других типов форм поперечного сечения.
[00142]
В примере, показанном на фиг. 8, блок 812 составления может составлять материал посредством использования одного или боле полимерных материалов (например, полиэтилена и, необязательно, дополнительно полипропилена) и одного или более дополнительных материалов, таких как, например, один или более наполнителей и/или одно или более вулканизирующих веществ. В качестве примера наполнитель может представлять собой или включать в себя тальк. В качестве примера наполнитель может представлять собой или включать в себя углеродную сажу. В качестве примера вулканизирующее вещество может представлять собой или включать в себя сшивающий агент (CL-агент). В качестве примера сшивающий агент может способствовать облегчению сшивания полиэтилена для образования сшитого полиэтилена (XLPE). В качестве примера материал, предусмотренный блоком 812 составления, может включать в себя полиэтилен в форме, которая не сшита и/или частично сшита. В качестве примера в способе 810, показанном на фиг. 8, сшивание полиэтилена может происходить в определенной степени (например, требуемой степени) после экструзии согласно блоку 816 экструзии. Например, во время формирования кабеля согласно блоку 820 формирования и/или во время использования кабеля согласно блоку 824 использования может возникать определенная степень сшивания. В качестве примера определенная степень сшивания может возникать во время хранения, во время транспортировки, во время размещения в скважине и т. д.
[00143]
В качестве примера в полимерный материал может быть включена одна или более добавок. В качестве примера катализатор может представлять собой добавку. В качестве примера антиоксидант может представлять собой добавку. В качестве примера количество углеродной сажи может представлять собой добавку (например, приблизительно от 0,01 до приблизительно 1 процента по массе). В качестве примера углеродная сажа и/или один или более других материалов может способствовать защите от ультрафиолетового и/или другого излучения. В качестве примера углеродная сажа может делать амортизирующий слой на основе сшитого полиэтилена более непрозрачным и придавать ему цвет, который обычно является однородным.
[00144]
В качестве примера краситель может представлять собой добавку. Например, для кабеля или кабелей может использоваться один или более красителей. В качестве примера многофазный кабель может включать в себя красители таким образом, что одна или более из фаз (например, фазовые узлы) отличаются по цвету. Например, рассмотрим трехфазный кабель, который включает в себя фазовые узлы, причем каждый амортизирующий слой соответствующего фазового узла имеет разный цвет для обозначения соответствующей фазы (например, красный, белый, черный, зеленый и т. д.). В таком примере цветные фазы (например, фазовые узлы) можно легче сращивать, соединять и т. д. (например, необходимо отметить, что длина кабеля может составлять порядка 100 метров и более, в том числе порядка 1000 метров и более).
[00145]
В качестве примера процесс армирования или армирование может включать наматывание оцинкованной брони или нержавеющей стали вокруг одного или более узлов, которые могут представлять собой или включать в себя фазовые узлы. В качестве примера узел или узлы могут быть заключены в металлическую трубку (например, обжатую металлическую трубку, металлический канал и т. д.).
[00146]
На фиг. 9 показан пример кабеля 700 во время процесса армирования, в котором ленту брони 780 наносят вокруг узла, который включает в себя три изолированных и защищенных барьерных слоем жилы, причем каждая из них включает в себя амортизирующий слой 760-1, 760-2 и 760-3. В примере, показанном на фиг. 9, амортизирующие слои 760-1 и 760-3 окружены в большей степени броней 780, чем амортизирующий слой 760-2, который показан как промежуточный компонент узла, в то время как амортизирующие слои 760-1 и 760-3 показаны как концевые или боковые компоненты узла, который армируют.
[00147]
В примере, показанном на фиг. 9 броня 780 включает в себя края 782 и 784, причем край 782 может представлять собой открытый край и причем край 784 может представлять собой закрытый край, при этом процесс армирования включает спиральную намотку брони 780 внахлест. Параметры процесса армирования могут включать усилие, шаг и перекрытие, а также, например, скорость. В примере, показанном на фиг. 9, край 784 может находиться в непосредственном контакте с амортизирующими слоями 760-1, 760-2 и 760-3, причем под воздействием усилия на один или более слоев 760-1, 760-2 и 760-3 может возникать изгиб брони 780, при этом слои 760-1 и 760-3 могут получать большую величину усилия, чем слой 760-2. Таким образом, риск вдавливания может быть выше для слоев 760-1 и 760-3, которые могут рассматриваться как наружные слои.
[00148]
На фиг. 10 изображен пример кабеля 1000, который не включает в себя экструдированный амортизирующий слой, и изображен пример кабеля 700, который включает в себя экструдированный амортизирующий слой 760.
[00149]
Как изображено на фиг. 10, кабель 1000 включает в себя жилу 1010, изоляцию 1030, свинцовый (Pb) барьерный слой 1050 и броню 1080. Стрелки на фиг. 10 обозначают усилие, которое может прилагаться во время процесса армирования. Такое усилие может вызывать сжатие свинцового (Pb) барьерного слоя 1050 в одном направлении и расширению в по существу ортогональном направлении. В таком примере расширение может приводить к вздуванию кабеля 1000 таким образом, что броня 1080 отделяется. В примере, показанном на фиг. 10, концевые узлы образуют в некоторой степени D-образную форму (например, одну, представляющую собой направленную в обратном направлении «D»), а средний или промежуточный узел образует в некоторой степени удлиненную 0-образную форму. В таком примере соответствующие свинцовые (Pb) барьерные слои узлов (см., например, свинцовый (Pb) барьерный слой 1050) подвергаются деформации, сопровождающейся определенной потерей симметрии.
[00150]
Что касается кабеля 700, то барьерный слой 760 может способствовать сохранению целостности свинцового (Pb) барьерного слоя 750 для каждого из улов. Такой подход может, например, способствовать снижению риска вздувания вследствие деформации свинца (Pb), способствуя таким образом поддержанию целостности брони 780. Более симметричный кабель может также иметь лучшие рабочие характеристики, чем кабель, в котором каждая жила имеет деформированный свинец (Pb) вокруг себя, причем степень деформации свинца (Pb) может отличаться для одной или более жил.
[00151]
На фиг. 11 изображено иллюстративная графика в отношении некоторой степени сжатия и удлинения узла 1001 без амортизирующего слоя в сравнении с меньшим сжатием и удлинением узла 705 с амортизирующим слоем 760. Как показано на фиг. 11, один или более размеров и/или форм могут использоваться для характеризации степени деформации узла, в частности, степени деформации свинцового (Pb) барьерного слоя узла.
[00152]
На фиг. 12 изображена серия фотографий для двух различных кабелей 1200 (слева) и 700 (справа). Кабель 1200 включает в себя плетеные волокна 1260, а кабель 700 включает в себя амортизирующий слой 760. На фиг. 12 плетеные волокна 1260 (например, или плетеный слой) выполнены из волокон на основе полиэтилентерефталата (PET); а амортизирующий слой 760 выполнен из сшитого полимерного материала, в частности, включая сшитый полиэтилен (XLPE).
[00153]
3
3
3
PET представляет собой термопластичную полимерную смолу семейства полиэстеров. Волокна на основе PET используются для изготовления ковровых изделий. PET имеет плотность приблизительно 1,38 г/см. XLPE может иметь меньшую плотность, например, XLPE может иметь плотность, которая меньше приблизительно 1 г/см. Свинец (Pb), при комнатной температуре, может иметь плотность, которая составляет приблизительно 11,34 г/см. В качестве примера, использование XLPE позволяет снизить массу силового кабеля и, например, благодаря способности слоя XLPE защищать один или более свинцовых (Pb) барьерных слоев, использование XLPE может обеспечивать возможность для уменьшения количества свинца (PB) в таком одном или более свинцовых (Pb) барьерных слоях, что может дополнительно снизить массу силового кабеля. Поскольку длина силового кабеля может превышать 100 метров или 1000 метров, уменьшение толщины поперечного сечения свинца (Pb) может обеспечивать возможность для значительного снижения массы, что, в свою очередь, может облегчать производство, транспортировку, размещение, извлечение и т. д. Кроме того, уменьшение количества свинца (Pb) также может снижать негативное воздействие на окружающую среду. При этом снижение массы силового кабеля может уменьшить момент для заданной скорости, что может выразиться в меньшем ударном воздействии при контакте кабеля с самим собой и/или одним или более объектов (например, во время транспортировки, размещения, использования, извлечения и т. д.). Кабель 700 может быть выполнен в виде кабеля с уменьшенной массой по сравнению с кабелем 1200.
[00154]
Как изображено на фиг. 12, когда броня и плетеные волокна 1260 удалены с кабеля 1200, а броня и амортизирующий слой 760 удалены с кабеля 700, можно проверить степень (например, форму, размер и т. д.) деформации, сообщенной свинцовому (Pb) барьерному слою кабеля 1200 и свинцовому (Pb) барьерному слою кабеля 700.
[00155]
Как изображено на фиг. 12, кабель 700 с амортизирующим слоем 760 не имеет острых, напоминающих разрезы вмятин, присутствующих на кабеле 1200 с плетеными волокнами 1260. На фотографиях, связанных с кабелем 700, относительно прямая, продольная линия представляет собой след от ножа, используемого для разрезания амортизирующего слоя 760 для его удаления, чтобы открыть свинцовый (Pb) барьерный слой. Если не принимать во внимание разрез ножом, между двумя подходами существует существенная разница. Например, вмятины на свинцовом (Pb) барьерном слое кабеля 700 не имеют острых краев вследствие процесса армирования, как показано для кабеля 1200. Кроме того, формы свинцовых (Pb) барьерных слоев у кабеля 700 по существу круглые как при начальной сборке до процесса армирования, а у кабеля 1200 формы деформированы.
[00156]
В качестве примера кабель, который включает в себя амортизирующие слои, может быть выполнен более плоским, чем кабель, который не включает в себя такие амортизирующие слои. Как изображено на фиг. 12, кабель 700 более плоский, чем кабель 1200, поскольку кабель 1200 имеет вздутия в центре вследствие усилия, которое деформировало свинцовые (Pb) барьерные слои кабеля 1200. Более плоский кабель может лучше садиться на катушку, а также, например, обеспечивать более стандартный и лучший зазор во время установки и после установки. Что касается катушки, то она может иметь цилиндрическую структуру (например, цилиндр), имеющую диаметр и осевую длину, на которую может наматываться кабель, причем кабель наматывают плоской стороной на поверхность цилиндра. Катушка может называться барабаном. катушка может вращаться для сматывания и/или размещения кабеля. Во время выполнения таких процедур кабель контактирует с самим собой (например, броня к броне). Кабель, расположенный ближе к центру (например, оси вращения) катушки может находиться под воздействием усилия, причем такое усилие может вызывать врезание одного или более краев брони. Как объяснялось, использование одного или более амортизирующих слоев может способствовать снижению повреждения одного или более свинцовых (Pb) барьерных слоев вследствие врезания одного или более краев брони.
[00157]
Что касается рабочих характеристик при высоких температурах, то кабель 700, показанный на фиг. 12, может демонстрировать улучшенные рабочие характеристики при высоких температурах по сравнению с кабелем 1200, показанным на фиг. 12. Например, поскольку экструдированный амортизирующий слой 760 может быть толще, чем плетеный слой 1260, экструдированный амортизирующий слой 760 может обеспечивать большее пространство для теплового расширения, что может способствовать предотвращению деформации свинца (Pb) при высоких температурах.
[00158]
Что касается изготовления, то кабель 700, показанный на фиг. 12, может демонстрировать улучшенное изготовление по сравнению с кабелем 1200, показанным на фиг. 12. Например, плетеный слой 1260 может наноситься со скоростью от приблизительно 18 до 20 футов в минуту (например, от приблизительно 5,5 до приблизительно 6,1 метра в минуту), при этом высокоскоростная машина для наматывания ленты может обрабатывать кабель со скоростью от приблизительно 100 до 200 футов в минуту (например, от приблизительно 30,5 до приблизительно 61 метра в минуту). Термопластичная экструзия может выполняться при почти неограниченной скорости в зависимости от размера используемого оборудования и условий технологического процесса. В качестве примера для кабеля 700, показанного на фиг. 12, амортизирующий слой 760 может быть экструдирован со скоростью экструзии, которая находится в диапазоне от приблизительно 200 до приблизительно 800 футов в минуту (например, от приблизительно 61 до приблизительно 244 метров в минуту). Как упоминалось, длина изготовленного кабеля может превышать один километр. Если длина кабеля должна составлять один километр, предельная скорость 6 метров в минуту соответствует приблизительно 167 минутам; при этом предельная скорость 61 метров в минуту соответствует приблизительно 16,3 минутам; необходимо отметить, что скорость экструзии может превышать приблизительно 61 метр в минуту.
[00159]
Что касается стоимости материалов, то кабель 700, показанный на фиг. 12, может демонстрировать меньшую стоимость материалов по сравнению с кабелем 1200, показанным на фиг. 12. Поскольку для экструзии может использоваться необработанный базовый полимер приобретение смолы в виде сырьевых гранул по минимально возможной цене позволяет избежать затрат на приобретение смолы, которая была сформирована в волокно или ленту. Кроме того, для дополнительного снижения затрат в материал амортизирующего слоя могут быть включены недорогие наполнители или добавки. Некоторыми примерами недорогих наполнителей являются тальк, глины, углеродные сажи, целлюлоза или другие недорогие наполнители, смолы или полимеры.
[00160]
Что касается материалов для экструдированного амортизирующего слоя (например, твердого экструдированного амортизирующего слоя), то в качестве примера может использоваться соединение на основе полиэтилена. Например, в зависимости от одного или более факторов может использоваться или быть выбран базовый полимер либо низкой плотности (LDPE), либо высокой плотности (HDPE).
[00161]
Что касается LDPE, то его гибкость обеспечивает преимущества для поглощения механических воздействий при наматывании брони; при этом высокая жесткость HDPE обеспечивает преимущества для поддержания высокой кольцевой прочности и круглой формы жилы. В качестве примера амортизирующий слой может характеризоваться по меньшей мере частично кольцевой прочностью. Как объяснялось, оплетка может иметь очень низкую кольцевую прочность вследствие характера отдельных волокон, составляющих оплетку, и их ориентаций. В отличие от этого, экструдированный полимерный слой может быть выполнен с кольцевой прочностью, которая может задаваться одним или более факторов, таких как толщина стенки, состав HDPE и т. д.
[00162]
В качестве примера амортизирующий слой может включать в себя материал, который может быть сшит после экструзии. В качестве примера сшивание может включать в себя химически реагирующий полиэтиленовый полимер таким образом, чтобы вызывать постоянное химическое связывание между полимерными цепями. Такое сшивание может использоваться для способствования максимизации термической стабильности, гидравлического сопротивления и механической прочности полимерного материала.
[00163]
Что касается сшивания, то рассмотрим следующие три подхода в качестве нескольких примеров: система вулканизации с использованием силанов, непрерывная вулканизация и электронно-лучевое сшивание.
[00164]
Что касается системы вулканизации с использованием силанов, то в данном примере маточной смеси полиэтилена могут быть привиты силановые группы, которые комбинируются с катализатором в экструдере. После комбинирования и экструзии твердый полимерный амортизирующий материал будет медленно сшиваться. Скорость сшивания в этом случае может регулироваться в зависимости от влажности и температуры окружающей среды, при этом время до полной вулканизации составляет порядка недели или более (например, рассмотрим период от одной до приблизительно 5 недель). Такая система вулканизации с использованием силанов может использоваться без процесса дополнительного сшивания.
[00165]
Что касается непрерывной вулканизации (CV), то полиэтиленовый материал может включать в себя пероксидный компонент, который генерирует свободные радикалы, инициируя сшивание между цепями. С целью подвода достаточного количества тепла для полной активации пероксидного вулканизирующего вещества после экструзии узел может быть направлен через трубу, содержащую пар высокого давления или горячий азот. Труба может иметь достаточную температуру (например, > 150 градусов C) и достаточную длину (например, > 50 м) для достижения относительно полной реакции пероксида. Такой подход позволяет достигать относительно полного сшивания за один проход. Однако линейные скорости могут быть меньше, чем при использовании одного или более других подходов (например, для обеспечения завершения вулканизации). Также дополнительные затраты могут быть связаны с техобслуживанием применяемых труб и/или бойлеров высокотемпературного пара (или горячего воздуха) или генераторов азота.
[00166]
Что касается электронно-лучевого сшивания (EBC), то в таких процессах используется сфокусированный электронный луч, который может удалять водород из основной полимерной цепи для создания свободных радикалов, которые могут инициировать сшивание. Электронно-лучевое сшивание может осуществляться без дополнительного тепла и поэтому обычно является относительно быстрым; необходимо отметить, что затраты связаны с эксплуатацией электронно-лучевого оборудования.
[00167]
В качестве примера амортизирующий слой может быть выполнен из полимерной системы на основе сшитого полиэтилена (XLPE), которая может быть необязательно составлена с использованием одного или более других полимеров, наполнителей и т. д.
[00168]
В качестве примера жесткость XLPE может быть повышена посредством составления с использованием минеральных или углеродных наполнителей и/или с использованием более жестких полиолефинов (таких как гомополимер полипропилена). Выбор наполнителя и добавки может выполняться способом, который направлен на минимизацию снижения эффективности реакции сшивания.
[00169]
В качестве примера кабель, который включает в себя амортизирующий слой, может необязательно включать в себя более тонкий свинцовый (Pb) барьерный слой, чем кабель, в котором используются волокна PET для плетеного слоя. Как упоминалось, XLPE может иметь плотность, меньшую чем PET. Если для одного или более узлов (например, узлов жил) может быть уменьшена толщина свинцового (Pb) барьерного слоя, может быть достигнуто снижение массы кабеля по сравнению с подходом, предусматривающим плетеный слой.
[00170]
В качестве примера кабель и/или материалы кабеля могут тестироваться путем воздействия на них солевого раствора (например, от приблизительно 1 процента до приблизительно 5 процентов соли в воде), который может приблизительно соответствовать морской воде или другим типам солевых сред. Такие испытания могут проводиться при одной или более температурах и/или при одном или более давлениях. В качестве примера испытание может проводиться в сосуде под давлением, который содержит солевой раствор, при этом по меньшей мере часть кабеля и/или одного или более материалов кабеля могут быть погружены в солевой раствор.
[00171]
Кабель ESP, который включал в себя вышеупомянутый плетеный материал на основе PET, подвергали воздействию солевого раствора в сосуде под давлением в течение нескольких дней (например, 7 дней в сосуде под давлением при 240 градусах C). При таких условиях плетеный материал разрушался, а свинцовые (Pb) слои сплавлялись и в некоторых местах истончались настолько, что это привело бы к отказу (например, в качестве барьерного слоя) за относительно короткий период времени. Кроме того, на свинце (Pb) были видны вмятины от брони, в том числе вмятины с острыми краями; необходимо отметить, что такие острые края могут вызывать щелевую коррозию.
[00172]
Что касается щелевой коррозии, то в щели может образовываться местная химическая среда, которая отличается от основной текучей среды. В растворе с нейтральным уровнем pH водородный показатель pH в щели может понижаться, создавая таким образом кислотную среду, которая может ускорять образование коррозии. Для заданного типа щели химический состав электролита в щели и потенциальное понижение в щели могут быть факторами, влияющими на скорость образования коррозии.
[00173]
Кабель ESP, который включал в себя амортизирующий слой на основе XLPE, аналогичным образом подвергали воздействию солевого раствора в сосуде под давлением в течение нескольких дней (например, 7 дней в сосуде под давлением при 240 градусах C). При таких условиях амортизирующий слой на основе XLPE оставался на месте. После удаления амортизирующего слоя на основе XLPE свинцовый (Pb) слой был в приемлемом состоянии, с приемлемой формой, относительно гладкой поверхностью и без значительных вмятин или порезов (например, вследствие теплового расширения).
[00174]
В качестве примера кабель ESP может включать в себя экструдированный амортизирующий слой, который может быть выполнен из твердого полимерного материала, такого как сшитый полиэтилен (XLPE). В таком примере благодаря использованию амортизирующего слоя в спецификациях может быть выполнено уменьшение в отношении толщины свинцовой (Pb) стенки, что может привести к снижению стоимости и массы кабеля. Такое уменьшение свинцовой (Pb) стенки возможно благодаря повышенной защите от повреждения, обеспечиваемой эструдированным амортизирующим материалом, который расположен снаружи свинцовой (Pb) стенки. Как упоминалось, кабель ESP, который включает в себя амортизирующий слой, может обеспечивать меньшие затраты, более высокую скорость обработки и улучшенные рабочие характеристики.
[00175]
Как упоминалось, кабели ESP могут использоваться в условиях экстремально высокой температуры и давления, а также в условиях агрессивных химических сред (например, в том числе коррозионно-активных жидкостей и газов). Как упоминалось, свинцовая (Pb) оболочка может использоваться в качестве барьерного материала. Свинец (Pb) демонстрирует хорошую влагонепроницаемость, коррозионную стойкость и способность к обработке в качестве барьерного слоя. Такой слой может быть выполнен с желаемой толщиной для обеспечения кабеля, рассчитанного на использование в конкретных условиях (например, в соответствии со спецификациями кабеля).
[00176]
Для производственных спецификаций структурные состояния свинцового (Pb) слоя, такие как ползучесть и усталостная прочность, а также микроструктурная устойчивость о время срока службы кабеля, являются факторами, которые необходимо учитывать. Кроме того, как упоминалось, процесс армирования металлом может вызывать деформацию и/или растрескивание свинцового (Pb) барьерного слоя.
[00177]
Как упоминалось, слой оплетки на основе тканого полиэстера (например, плетеный слой на основе волокна PET) может наноситься на свинцовый (Pb) барьер в качестве защиты от повреждения или деформации во время процесса армирования. Однако, как было продемонстрировано, такая оплетка на основе тканого полиэстера может быть неустойчивой в условиях воздействия высокой температуры и давления и будет скорее всего практически полностью разрушена в течение первых нескольких недель эксплуатации кабеля. В результате такого разрушения свинец (Pb) начнет непосредственно контактировать с броней (т. е. между ними не будет защиты).
[00178]
При некоторых скважинных условиях высокое внутреннее давление может создавать механические нагрузки на свинцовом (Pb) барьерном слое, которые могут привести к отказу. Усталость свинцового (Pb) барьерного слоя может быть обусловлена, по меньшей мере частично, циклической нагрузкой и растяжением, которые могут быть вызваны вибрацией кабеля во время работы (например, рассмотрим вибрации, вызванные текучей средой и/или двигателем).
[00179]
В качестве примера силовой кабель, такой как кабель 700, показанный на фиг. 7, может использоваться с электрической погружной насосной системой. Такой кабель может включать в себя жилу, изоляционный слой вокруг жилы, барьерный слой поверх изоляционного слоя и защитный слой, в том числе XLPE поверх барьерного слоя. Такой кабель может использоваться в качестве одного или более из одного или более кабелей 211, показанных на фиг. 2.
[00180]
Как объяснялось, кабель может включать в себя один или более амортизирующих слоев для снижения риска деформации свинца (Pb). Такой кабель может представлять собой, например, плоский кабель ESP. В качестве примера один или более амортизирующих слоев может снижать риск деформации свинца (Pb) во время процесса армирования. В таком примере один или более амортизирующих слоев могут быть изготовлены путем экструзии XLPE (например, термоотверждающегося материала на основе XLPE).
[00181]
В качестве примера материал на основе XLPE может включать в себя тальк для обеспечения большей температурной и химической стабильности для невулканизированного XLPE при высоких температурах.
[00182]
2
3
3
4
3
4
10
2
Тальк - это глинистый минерал, состоящий из гидратированного силиката магния, например, рассмотрим одну или более из химической формулы HMg(SiO) или MgSiO(OH). Шкала твердости минералов по Моосу, основанная на сравнении твердости, определяемой методом царапанья, определяет значение 1 как твердость талька. Таким образом, тальк можно поцарапать ногтем пальца. Тальк может иметь удельную плотность от приблизительно 2,5 до приблизительно 2,8, чистый или мутноватый блеск и может быть в диапазоне от прозрачного до непрозрачного. Тальк не растворим в воде, однако слегка растворим в разбавленных минеральных кислотах. Его цвет варьирует от белого до серого или зеленого.
[00183]
В качестве примера составление может включать полимерный материал, такой как сшиваемый полиэтилен и углеродный материал, такой как углеродная сажа. Такой углеродный материал может придавать более темный цвет полиэтилену (например, сшитому полиэтилену).
[00184]
XLPE - это сшитый полиэтилен с приемлемыми механическими, температурными и диэлектрическими свойствами. XLPE может сшиваться после процесса экструзии путем воздействия на него горячей воды или пара с использованием катализатора (например, или с помощью одного или более других механизмов). Что касается воды или пара, используемых в сшивании, то влага приводит к гидролизу алкоксильных групп силановой группы с последующей конденсацией для образования устойчивых силоксановых связей (перекрестных связей). В качестве примера процесс сшивания может выполняться в твердом формованном полимере, а не в расплаве. Процесс сшивания может быть относительно медленным, например, рассмотрим условия, составляющие по меньшей мере 8 часов в горячей воде или паре при температуре 80 градусов C или до пяти недель при комнатной температуре. Экструдированный XLPE может обычно иметь низкую плотность сшивания, поэтому XLPE может демонстрировать низкую химическую совместимость по сравнению с полностью вулканизированным XLPE (например, более высокосшитый XLPE). В качестве примера процесс производства может рассматриваться как быстрый процесс производства, который может, например, положительно влиять на плотность сшивания XLPE. В качестве примера рассмотрим быстрый процесс производства, который включает экструзию, при этом высокая скорость экструзии расплава слоя XLPE может ускорять сшивание, обеспечивая быстрое охлаждение расплава экструдированного слоя XLPE в горячей воде, который, соответственно, может достичь высокой скорости реакции сшивания. В таком примере скорость реакции сшивания может определяться толщиной слоя XLPE, скоростью экструзии слоя XLPE и температурами. Способ может включать управление процессом производства в отношении одного или более таких параметров для достижения требуемой степени сшивания (например, плотности сшивания XLPE), например, в определенное время во время производства силового кабеля, что может иметь положительное воздействие на один или более последующих процессов процесса производства силового кабеля (например, рассмотрим снижение риска деформации во время армирования силового кабеля).
[00185]
TM
На фиг. 13 изображен график 1300 модуля накопления, полученный путем измерений в рамках динамомеханического анализа (DMA) при различных температурах как для невулканизированных, так и полностью вулканизированных образцов XLPE. В примере, показанном на фиг. 13, XLPE представляет собой продукт PolyOne SYNCURE S1054A (PolyOne Corporation) («материал S1054A»).
[00186]
TM
SYNCURE™ - это двухступенчатая система полиэтилена высокой плотности с привитым силаном, сшиваемого в влажной среде (XLPE). Изготовленный по двухступенчатой технологии SIOPLAS E, XLPE SYNCURE обеспечивает альтернативу процессам сшивания сополимеров с использованием органического пероксида, излучения и реактора.
[00187]
3
Материал S1054A доступен в виде базовой смолы, сшиваемой во влажной среде (например, вулканизируемой во влажной среде). Материал S1054A имеет плотность приблизительно 0,9 г/см (ASTM D1505) и прочность при растяжении в момент разрыва приблизительно 17,2 МПа с удлинением в момент разрыва приблизительно 40 процентов (удлинение при горячей ползучести, SYV-40). Материал S1054A доступен в виде гранул (например, кубической, цилиндрической или другой формы), которые могут, например, подаваться в экструдер. Система (например, смесь) может включать приблизительно 95 м.ч. S1054A и приблизительно 5 м.ч. S1000B на 100 м.ч. смолы (например, каталитический компонент шихты). В качестве примера материал может включать себя силан, этенилтриметокси-, который также известен как триметоксивинилсилан (например, от приблизительно 0,1 процента до приблизительно 10 процентов).
[00188]
Полностью вулканизированный образец подготавливали путем погружения экструдированной пленки XLPE в горячую воду при температуре 80 градусов C на 12 часов. Оба образца имеют по существу одинаковый модуль накопления в диапазоне температур от приблизительно -70 градусов C до приблизительно 115 градусов C. Значение модуля накопления полностью вулканизированного образца обычно приблизительно на один порядок выше, чем у невулканизированного образца в диапазоне высоких температур, выше чем точка плавления XLPE.
[00189]
Значение модуля накопления выше точки плавления зависит от плотности сшивания материала. Данные графика 1400 подтверждают, что погружение экструдированной пленки XLPE в воду на приблизительно 12 часов при температуре приблизительно 80 градусов C является достаточным для осуществления процесса полной вулканизации.
[00190]
Химическая совместимость в скважиной текучей среде, IRM-903 (например, эталонное масло для тестирования в соответствии с требованиями ASTM и т. д.), также была проверена; при этом подготавливали четыре образца в форме гантели как для невулканизированного, так и полностью вулканизированного XLPE, и погружали в IRM-903 на приблизительно 70 часов при температуре приблизительно 150 градусов C. Невулканизированный XLPE сильно вздулся, и четыре образца в форме гантели склеились, в то время как полностью вулканизированные образцы слегка вздулись, но сохранили свою форму гантели.
[00191]
На фиг. 14 изображен график 1400 в отношении точки плавления и энтальпии плавления XLPE. Как показано на графике 1400, процесс вулканизации оказывает небольшое воздействие как на точку плавления, так и энтальпию плавления XLPE. В частности, точка плавления и энтальпия плавления изменились с приблизительно 113,6 градусов C и 110,3 Дж/г для невулканизированного образца до приблизительно 114,5 градусов C и 106,1 Дж/г для полностью вулканизированного образца, соответственно.
[00192]
Как упоминалось выше, процесс вулканизации XLPE может занимать недели при условиях окружающей среды. На фиг. 15 изображен график 1500 временной зависимости упругого модуля накопления (G') и комплексной вязкости (η*) при приблизительно 170 градусах C для невулканизированного XLPE после нормализации образца при комнатной температуре для различного количества дней. Как G', так и η* систематически увеличиваются с увеличением времени нормализации при комнатной температуре, указывая на то, что процесс вулканизации XLPE достаточно медленный при комнатной температуре, однако может тем не менее выполняться при условиях окружающей среды. Как упоминалось, различные параметры процесса производства могут быть заданы для повышения скорости сшивания, чтобы таким образом достичь желаемой степени сшивания (например, желаемой плотности сшивания) XLPE во время процесса производства, что может способствовать защите свинцового (Pb) барьерного слоя от одного или более последующих процессов (например, армирования, наматывания на барабан и т. д.).
[00193]
На фиг. 16 и 17 изображены графики 1600 и 1700 в отношении образцов после нормализации в течение одного месяца при комнатной температуре. В частности, графики 1600 и 1700 показывают измерения в рамках динамомеханического анализа (DMA) и реологические измерения при повторных испытаниях. В соответствии с графиком 1600 в модуле накопления присутствует плато при температуре приблизительно 150 градусов C для образца, нормализованного в течение одного месяца при комнатной температуре, подобный горизонтальному участку для полностью вулканизированного образца. Реологические данные для того же образца (один месяц при комнатной температуре) показаны на графике 1700. Как изображено на графике 1700, показанном на фиг. 17, G', Gʺ и η* достигли относительно постоянных значений плато, и G' почти на один порядок выше Gʺ вследствие образования трехмерной эластичной сшитой структуры.
[00194]
Учитывая вышеприведенные данные, нормализация XLPE при условиях окружающей среды достигается через приблизительно один месяц и достигается в горячей воде или паре в течение 12 часов при температуре приблизительно 80 градусов C (например, для завершения процесса вулканизации).
[00195]
В качестве примера способ может включать изготовление материала на основе XLPE с приемлемой степенью плотности сшивания и/или добавление одного или более материалов, которые могут благоприятно взаимодействовать с XLPE и образовывать совместимый термически устойчивый композитный материал с высокой химической стойкостью.
[00196]
В качестве примера добавление полипропилена (PP) или PP с тальком может улучшать механическую и термическую устойчивость экструдированного материала на основе XLPE. Такой подход может быть осуществлен необязательно без нагрева экструдированного материала в горячей воде в течение нескольких часов.
[00197]
PP имеет более высокую точку плавления, чем XLPE, что может обеспечивать термическую устойчивость при температуре выше точки плавления XLPE (например, выше приблизительно 150 градусов C), однако ниже точки плавления PP.
[00198]
В качестве примера может быть добавлен тальк для составления экструдируемого материала, который включает в себя полиэтилен, причем тальк может повышать жесткость материала и, например, снижать деформацию и диффузию между экструдированными слоями при высокой температуре и давлении (см., например, способ 810, показанный на фиг. 8).
[00199]
Испытания выполняли для невулканизированного XLPE и смесей XLPE/PP с 25 и 50 мас. % PP после испытаний на химическую совместимость в IRM 903 в течение приблизительно 70 часов при температуре приблизительно 150 градусов C. Результаты демонстрируют, что PP может обеспечивать как термическую, так и химическую устойчивость для невулканизированного XLPE. Процент вздувания и диффузии образцов в форме гантели значительно снижался при добавлении PP. Смесь с 50 мас. % PP показала лучшую химическую совместимость и меньшее вздувание, чем смесь с 25 мас. % PP. Подобное поведение наблюдалось у композитных материалов XLPE/PP/тальк 75/15/10 и 50/30/20.
[00200]
Испытания продемонстрировали, что PP улучшал термическую и химическую совместимость невулканизированного XLPE. На фиг. 18 изображен график 1800 измерений в рамках динамомеханического анализа (DMA) (зависимость модуля накопления от температуры) для невулканизированного и полностью вулканизированного XLPE, а также чистого PP, невулканизированных смесей XLPE/PP 75/25 и XLPE/PP 50/50 мас. %
[00201]
На графике 1800 модуль накопления чистого термопластичного PP значительно выше, чем как у вулканизированного, так и невулканизированного XLPE во всем диапазоне температур. Значительное снижение модуля накопления чистого PP наблюдалось при температуре приблизительно 165 градусов C вследствие точки плавления PP. Таким образом, высокая точка плавления PP по сравнению с точкой плавления XLPE способствует улучшению термической устойчивости и химической совместимости невулканизированного XLPE.
[00202]
Как изображено на графике 1800, смесь XLPE/PP 75/25 мас. % имеет плато модуля накопления при температуре 150 градусов C, схожий по величине с полностью вулканизированным XLPE; необходимо отметить, что плато модуля накопления при температуре 150 градусов C у XLPE/PP 50/50 мас. % на один порядок выше, чем у полностью вулканизированного XLPE.
[00203]
На основе результатов динамомеханического анализа (DMA) смесь XLPE с PP с по меньшей мере 25 мас. % может существенно увеличивать термическую устойчивость и химическую совместимость невулканизированного XLPE. В таком подходе процесс может необязательно быть осуществлен без вулканизации экструдированной смеси в течение 12 часов в горячей воде. В этом случае, как продемонстрировано, чистый термопластичный PP имеет очень низкую химическую совместимость при температуре 150 градусов C, и 4 образца в форме гантели практически полностью растворились в IRM 903.
[00204]
На фиг. 19 изображен график 1900 для данных, полученных при втором тепловом испытании для чистого PP, невулканизированного чистого XLPE и невулканизированных смесей XLPE/PP 75/25 и XLPE/PP 50/50 мас. %.
[00205]
Как изображено на фиг. 19, пик плавления (Tm) и энтальпия плавления (ΔHm) чистого PP составляют приблизительно 166 градусов C и 80,4 Дж/г, соответственно; а значения TM и ΔHm для чистого навулканизированного XLPE составляют 113,6 градусов C и 90,8 Дж/г, соответственно. Для смесей XLPE/PP значения ΔHm для фазы XLPE и фазы PP прямо пропорциональны концентрации компонентов каждой смеси. Выявлено небольшое увеличение значений Tm каждой фазы для смеси XLPE/PP 50/50, при этом для смеси XLPE/PP 75/25 существенного изменения Tm не наблюдалось. Данные DSC подтвердили, что смеси являются двухфазными с небольшим влиянием на характеристики плавления и кристаллизации каждого компонента.
[00206]
Влияние концентрации PP и талька на вязкость расплава проверяли для контроля условий обработки композитных материалов XLPE/PP/тальк. На фиг. 20 изображен график 2000 зависимости угловой частоты класса комплексной вязкости для XLPE/PP/талька с различными концентрациями при температуре приблизительно 177 градусов C (такой же, как температура обработки).
[00207]
Как изображено на графике 2000, комплексная вязкость чистого термопластичного PP значительно ниже, чем у композитных материалов XLPE/PP/тальк. При поддержании концентрации талька на уровне приблизительно 5 мас. % вязкость композитного материала XLPE/PP/тальк систематично уменьшается с увеличением концентрации PP, указывая на то, что композитные материалы XLPE/PP/тальк могут обрабатываться легче, чем чистый XLPE при таких же условиях обработки. На графике 2100 символы означают экспериментальные данные, а лини рассчитаны на основании модели кросса (уравнение 1):
0
c
где η - это вязкость при нулевом сдвиге, ω - это критическая частота сдвига, а β - это константа материала.
[00208]
Композитные материалы XLPE/PP/тальк демонстрировали неньютоновское поведение (истончение сдвига) во всем диапазоне угловых частот; при этом чистый PP проявлял ньютоновское поведение при низкой угловой частоте и истончение сдвига в диапазоне высоких угловых частот. Полностью вулканизированные композитные материалы XLPE/PP/тальк могут иметь лучшую химическую совместимость и меньший процент вздувания/поглощения текучей среды, чем чистый XLPE.
[00209]
Испытания проводили для полностью вулканизированного чистого XLPE и полностью вулканизированных композитных материалов XLPE/PP/тальк с различными композициями после испытаний на химическую совместимость в IRM 903 при температуре приблизительно 150 градусов C в течение 70 часов. Результаты демонстрируют, что вздувание уменьшается систематически с увеличением концентрации PP при поддержании концентрации талька на уровне приблизительно 5 мас. %.
[00210]
На фиг. 21 изображен график 2100 зависимости процента поглощения текучей среды от мас. % PP-талька. Как изображено на графике 2100, процент поглощения текучей среды немного уменьшался для композитного материала XLPE/PP/тальк 90/6/4 мас. % вследствие низкой концентрации PP. При поддержании постоянной концентрации талька на уровне приблизительно 5 мас. % процент поглощения текучей среды сильно понижается с увеличением концентрации PP.
[00211]
e
На фиг. 22 изображен график 2200 влияния PP и талька на плато модуля полностью вулканизированного XLPE. Как изображено на графике 2200, плато модуля полностью вулканизированного XLPE и композитного материала XLPE/PP/тальк 90/6/4 мас. % обычно по существу одинаковы; при этом плато модуля композитных материалов XLPE/PP/тальк 80/15/5 и 70/25/5 мас. % значительно выше, чем у полностью вулканизированного XLPE. Плотность сшивания (ν) композитных материалов S1054A/PP/тальк может быть определена на основании модулей эластичности с применением следующего уравнения в соответствии с кинетической теорией эластичности каучука. 2):
где  - это модуль накопления при температуре  +50 градусов C на плато высокой эластичности,  - это газовая постоянная, а  - это абсолютная температура при  +50 градусов C.
[00212]
В Таблице 1 приведены значения плотности сшивания для полностью вулканизированных образцов, рассчитанные с использованием уравнения 2.
XLPE/PP/тальк
Напряжение при разрыве, МПа
Модуль, МПа
% растяжения при разрыве
Плотность сшивания, моль/м<sup>3</sup>
100/0/0
18,6
289
662
51,4
90/6/4
17,3
378
567
51,87
80/15/5
16,7
394
482
115
70/25/5
17,7
461
477
431
[00213]
3
3
Как показано в Таблице 1, как чистый XLPE, так и композитный материал XLPE/PP/тальк 90/6/4 имеют по существу одинаковую плотность сшивания. Плотность сшивания существенно увеличивается с увеличением концентрации PP, принимая во внимание то, что концентрацию талька поддерживают по существу постоянной на уровне приблизительно 5 мас. %. Например, рассмотрим, что плотность сшивания XLPE/PP/тальк 80/15/5 увеличивается с приблизительно 115 моль/м до приблизительно 431 моль/м для XLPE/PP/тальк 70/25/5. Механические свойства полностью вулканизированных образцов также представлены в Таблице 1. Существенные изменения напряжения при разрыве при добавлении PP и талька в XLPE не наблюдались. Однако, с другой стороны, при добавлении PP и талька модуль существенно увеличивался, а растяжение уменьшалось. Как показано в Таблице 1, приемлемые механический свойства полностью вулканизированного XLPE изменились лишь незначительно при добавлении PP и талька.
[00214]
В качестве примера силовой кабель, предназначенный для использования с электрической погружной насосной системой может включать в себя жилу, изоляционный слой вокруг жилы, барьерный слой поверх изоляционного слоя и защитный слой, который включает XLPE поверх барьерного слоя. Электрическая погружная насосная система может включать в себя электрический погружной насос, который получает электричество от источника электропитания посредством кабеля, подключенного между ними, причем силовой кабель включает в себя защитный слой, который включает в себя XLPE поверх свинцового (Pb) барьерного слоя.
[00215]
В качестве примера силовой кабель, предназначенный для использования с электрической погружной насосной системой может включать в себя жилу, изоляционный слой, расположенный на наружной поверхности жилы, барьерный слой, расположенный на наружной поверхности изоляционного слоя, и защитный слой, расположенный на наружной поверхности барьерного слоя. В таком примере защитный слой может представлять собой амортизирующий слой, который может представлять собой экструдированный амортизирующий слой, который включает XLPE и необязательно один или более дополнительных материалов (например, PP, тальк, углеродную сажу и т. д.).
[00216]
В качестве примера силовой кабель может включать в себя изоляционный слой, который включает в себя EPDM, свинцовый (Pb) барьерный слой и защитный слой, который включает в себя сшитый полиэтилен, причем защитный слой может дополнительно включать в себя полипропилен и/или тальк. Такой силовой кабель может включать в себя слой брони вокруг наружной поверхности защитного слоя.
[00217]
В качестве примера электрическая погружная насосная система может включать в себя электрический погружной насос, который включает в себя электродвигатель и насос; источник электропитания для подачи электричества; и силовой кабель, расположенный между источником электропитания и электродвигателем для подачи электричества от источника питания на электродвигатель, причем силовой кабель включает в себя защитный слой, экструдированный на наружной поверхности свинцового (Pb) барьерного слоя. В таком примере защитный слой может включать в себя XLPE, который был экструдирован для формирования твердого слоя XLPE вокруг свинцового (Pb) барьерного слоя.
[00218]
В качестве примера экструдируемый материал может включать в себя сшитый полиэтилен и полипропилен и/или тальк. Такой экструдируемый материал может быть составлен таким образом, чтобы иметь желаемые свойства после экструзии и перед фактическим сшиванием полиэтилена. В таком примере добавки могут придавать свойства, которые облегчают изготовление кабеля (например, или узла кабеля), прежде чем после экструзии будет достигнута желаемая величина сшивания полиэтилена.
[00219]
На фиг. 23 изображена часть силового кабеля 2300, который включает в себя одну или более жил 2310 и слоев 2320, 2330, 2350 и 2360.
[00220]
В примере, показанном на фиг. 23, одна или более жил 2310 могут быть выполнены из необработанного материала для жил (например, меди), который был вытянут до стандартного размера провода, отожжен и заключен в оболочку в многопроволочной или однопроволочной конфигурации. Материал может формировать слой 2320, который может быть необязательным, вокруг жилы или жил 2310, который может представлять собой обработанный материал. Как изображено на фиг. 23, одна или более жил 2310 изолирована(-ы) с помощью изоляционного слоя 2330, такого как слой, который включает в себя EPDM. Как изображено на фиг. 23, слой 2350 может представлять собой, например, свинцовый (Pb) барьерный слой. Слой 2350 может наноситься поверх каждого изоляционного слоя 2330 в зависимости от конфигурации жил в кабеле. Слой 2360 может представлять собой амортизирующий слой, который включает в себя сшитый полимерный материал, такой как сшитый полиэтилен (XLPE). Слой 2360 может включать в себя один или более из полипропилена (PP) и талька.
[00221]
В некоторых вариантах осуществления круглого кабеля два или более из отдельных покрытых жил могут быть свиты перед нанесением брони. В некоторых вариантах осуществления круглого кабеля множество отдельных покрытых жил могут быть оплетены перед нанесением брони. В некоторых вариантах осуществления круглого кабеля силовой кабель включает в себя три жилы.
[00222]
В некоторых вариантах осуществления силовой кабель может включать одну или более жил, изоляционный слой EPDM, расположенный поверх каждой жилы, и свинцовый (Pb) барьерный слой, расположенный поверх жил(-ы), изолированных EPDM. В таком примере амортизирующий слой материала, который включает в себя полиэтилен, может быть экструдирован поверх свинцового (Pb) барьерного слоя, причем полиэтилен может быть сшит для формирования XLPE. Слой брони может быть нанесен, прямо или опосредовано, поверх амортизирующего слоя. Такой слой брони может представлять собой металлическую броню, которую наматывают спирально вокруг одного или более узлов (например, узлов жил).
[00223]
Круглый силовой кабель может использоваться в качестве силового кабеля в электрической погружной насосной системе.
[00224]
В некоторых вариантах осуществления плоских силовых кабелей две или более отдельных покрытых жилы могут быть выполнены в конфигурации «бок-о-бок» (например, конфигурации 2×1, 3×1 или 4×1), и слой брони может быть нанесен поверх оболочки. В некоторых вариантах осуществления плоский силовой кабель может включать в себя одну или более жил, изоляционный слой, расположенный поверх каждой жилы, свинцовый (Pb) барьерный слой, расположенный поверх каждого изоляционного слоя, амортизирующий слой сшитого полиэтилена (XLPE), который может включать в себя одну или более добавок, которые могут быть включены в экструдат, который содержит полиэтилен, и слой брони.
[00225]
Плоский силовой кабель может использоваться в качестве силового кабеля в электрической погружной насосной системе.
[00226]
В качестве примера кабель может представлять собой силовой кабель среднего напряжения для условий, в которых могут применяться кабели со свинцовой оболочкой и требуется воздействие высоких температур или высокая надежность кабеля. В качестве примера кабель может не содержать или относительно не содержать диэлектрические материалы, такие как, например, фторопласты и/или PEEK.
[00227]
На фиг. 24 изображен пример оборудования 2405 для технологической обработки, которое может включать в себя катушку 2410, которая несет на себе жилу 2411 для подачи на первый экструдер 2413, в который загружают первый материал 2412, который может быть экструдирован вокруг жилы 2411, а затем подан на второй экструдер 2415, в который загружают второй материал 2414, который может быть экструдирован вокруг первого материала 2412, а затем подан на третий экструдер 2417, в который загружают третий материал 2416, который может быть экструдирован вокруг второго материала 2414.
[00228]
В качестве примера оборудование 2405 для технологической обработки может наносить изоляцию в качестве первого материала 2412 и может наносить свинцовый (Pb) барьерный материал в качестве второго материала 2414. Третий материал 2416 может включать в себя полиэтилен, необязательно смешанный с полипропиленом и/или тальком. Третий материал 2416 может формировать амортизирующий слой вокруг второго материала 2414. Третий материал 2416 может иметь такую кольцевую прочность, чтобы способствовать сохранению формы, что может, в свою очередь, способствовать сохранению формы второго материала 2414. Третий материал 2416 может быть составлен для по меньшей мере определенной степени сшивания после экструзии экструдером 2417. В качестве примера сшивание может происходить по меньшей мере частично на месте, в то время пока узел, формируемый посредством экструдера 2417 ожидает бронирования и/или другой обработки. Такое сшивание может происходить, например, в условиях окружающей среды (например, при комнатной температуре, наружной температуре и т. д.). В качестве примера определенная степень сшивания может происходить во время транспортировки и/или во время размещения кабеля, который включает по меньшей мере один узел, такой как узел, который выходит из экструдера 2417.
[00229]
В качестве примера оборудование для технологической обработки может необязательно включать в себя один или боле типов оборудования, которое может использоваться для изменения свойств первого материала 2412 и/или второго материала 2414 и/или третьего материала 2416. Например, такое оборудование может представлять собой или включать в себя сушильную печь и/или ванну с горячей жидкостью, которые могут ускорять вулканизацию, последующую вулканизацию и т. д., при пропускании через них материалов 2412 и 2416.
[00230]
В качестве примера полимерный материал может представлять собой этиленпропилендиеновый каучук М-класса (EPDM). Каучук EPDM - это тройной сополимер этилена, пропилена и диенового компонента. В качестве примера содержание этилена может составлять, например, от приблизительно 40 процентов до приблизительно 90 процентов, причем в таком диапазоне более высокое содержание этилена может обеспечивать преимущества для экструзии. Такой полимерный материал может использоваться для изоляции одной или более жил.
[00231]
В качестве примера полимерный материал может представлять собой полиэтиленовый материал, который способен к сшиванию в требуемой степени, что может включать степень полной вулканизации. Такой полимерный материал может смешиваться с одним или более материалов, такими как, например, полипропилен (PP) и/или тальк.
[00232]
В качестве примера способ может включать экструзию полиэтилена вокруг свинцового (Pb) барьерного слоя, расположенного вокруг жилы для формирования узла; и армирование по меньшей мере одного из узлов металлической броней для формирования кабеля. В таком примере экструзия полиэтилена может включать экструзию талька, смешанного с полиэтиленом и/или экструзию полипропилена, смешанного с полиэтиленом.
[00233]
В качестве примера способ может включать сшивание по меньшей мере части полиэтилена после армирования и/или сшивание по меньшей мере части полиэтилена до армирования. Что касается сшивания, то процесс может включать регулирование одного или более параметров для достижения желаемой скорости сшивания и/или желаемой плотности сшивания материала, который включает в себя полиэтилен и необязательно один или более из талька и полипропилена.
[00234]
В качестве примера способ может включать экструзию полиэтилена, который представляет собой или включает в себя полиэтилен низкой плотности (LDPE). В качестве примера способ может включать экструзию полиэтилена, который представляет собой или включает в себя полиэтилен высокой плотности (HDPE). В качестве примера способ может включать экструзию полиэтилена, который включает в себя полиэтилен низкой плотности (LDPE) и полиэтилен высокой плотности (HDPE).
[00235]
В качестве примера способ может включать экструзию полиэтилена вокруг свинцового (Pb) барьерного слоя, расположенного вокруг жилы для формирования узла; и армирование по меньшей мере одного из узлов металлической броней для формирования кабеля, причем армирование включает наматывание металлической брони непосредственно поверх экструдированного полиэтилена. В таком примере по меньшей мере часть металлической брони может непосредственно контактировать с экструдированным полиэтиленом.
[00236]
В качестве примера способ может включать экструзию полиэтилена вокруг свинцового (Pb) барьерного слоя, расположенного вокруг жилы для формирования узла; армирование по меньшей мере одного из узлов металлической броней для формирования кабеля; и функциональное соединение кабеля с погружным электрическим насосом. В таком примере способ может включать погружение погружного электродвигателя и подачу электропитания на погружной электродвигатель посредством электрической мощности, подаваемой на кабель. Такой кабель может называться силовым кабелем.
[00237]
В качестве примера силовой кабель может включать в себя жилу; свинцовый (Pb) барьерный слой, расположенный вокруг жилы; амортизирующий слой, расположенный вокруг свинцового (Pb) барьерного слоя, причем амортизирующий слой включает в себя сшитый полиэтилен (XLPE); и металлическую броню, намотанную вокруг амортизирующего слоя. В таком примере амортизирующий слой может включать в себя полипропилен и/или глину. В таком примере глина может представлять собой или включать в себя тальк. В качестве примера амортизирующий слой может включать в себя один или более красителей. Например, многофазный силовой кабель может включать в себя амортизирующие слои с цветовой кодировкой, причем различный цвет может обозначать каждую фазу многофазного силового кабеля. В качестве примера амортизирующий слой может включать в себя углеродную сажу.
[00238]
В качестве примера в силовом кабеле жила, свинцовый (Pb) барьерный слой и амортизирующий слой могут формировать узел, причем силовой кабель представляет собой многофазный силовой кабель, который включает в себя множество узлов, обмотанных металлической броней.
[00239]
В качестве примера силовой кабель может включать в себя жилу; свинцовый (Pb) барьерный слой, расположенный вокруг жилы; амортизирующий слой, расположенный вокруг свинцового (Pb) барьерного слоя, причем амортизирующий слой включает в себя сшитый полиэтилен (XLPE); и металлическую броню, намотанную вокруг амортизирующего слоя, причем силовой кабель представляет собой многофазный силовой кабель электрического погружного насоса.
[00240]
В качестве примера насосная система может включать в себя насос; погружной электродвигатель, функционально связанный с насосом; и силовой кабель для подачи электрической мощности на погружной электродвигатель, причем силовой кабель включает в себя жилу; свинцовый (Pb) барьерный слой, расположенный вокруг жилы; амортизирующий слой, расположенный вокруг свинцового (Pb) барьерного слоя, причем амортизирующий слой включает в себя сшитый полиэтилен (XLPE); и металлическую броню, намотанную вокруг амортизирующего слоя. В таком примере амортизирующий слой может включать в себя глину и/или полипропилен. В таком примере глина может представлять собой или включать в себя тальк.
[00241]
В качестве примера один или более способов, описанных в данном документе, могут включать связанные с ними блоки машиночитаемой среды хранения (CRM). Такие блоки могут включать в себя команды, подходящие для исполнения одним или более процессорами (или ядрами) и подаваемые на вычислительное устройство или систему для выполнения одного или более действий.
[00242]
Согласно одному варианту осуществления, одна или более машиночитаемых сред хранения могут включать в себя машиновыполняемые команды, подаваемые на вычислительную систему для вывода информации для управления процессом. Например, такие команды могут обеспечивать выход для процесса обнаружения, процесса нагнетания, процесса бурения, процесса извлечения, процесса применения, процесса экструзии, процесса вулканизации, процесса формования ленты, процесса закачивания, процесса нагрева и т. д.
[00243]
На фиг. 25 изображены компоненты вычислительной системы 2500 и сетевая система 2510. Система 2500 включает в себя один или более процессоров 2502, память и/или компоненты 2504 хранения, одно или более устройств 2506 ввода и/или вывода и шину 2508. Согласно одному варианту осуществления команды могут храниться в одной или более машиночитаемых сред (например, компонентах 2504 памяти/хранения). Такие команды могут считываться одним или более процессорами (например, процессором(-ами) 2502) по коммуникационной шине (например, шине 2508), которая может быть проводной или беспроводной. Один или более процессоров могут выполнять такие команды для осуществления (полностью или частично) одного или более атрибутов (например, как часть способа). Пользователь моде просматривать выход от процесса и взаимодействовать с процессом посредством интерфейса ввода-вывода (например, устройства 2506). Согласно одному варианту осуществления машиночитаемая среда может представлять собой компонент хранения, такой как физическое запоминающее устройство, например, микросхему, микросхему на модуле, карту памяти и т. д.
[00244]
Согласно одному варианту изобретения компоненты могут быть распределены, так как в сетевой системе 2510. Сетевая система 2510 включает в себя компоненты 2522-1, 2522-2, 2522-3,... 2522-N. Например, компоненты 2522-1 могут включать в себя процессор(-ы) 2502, а компонент(-ы) 2522-3 могут включать в себя память, доступную для процессора(-ов) 2502. Кроме того, компонент(-ы) 2522-2 могут включать в себя устройство ввода-вывода для отображения и необязательно взаимодействия со способом. Сеть может представлять собой или включать в себя Интернет, внутреннюю сеть, сотовую сеть, спутниковую сеть и т. д.
Хотя выше было подробно описано только несколько примеров, специалистам в данной области техники будет очевидно, что в примеры может быть внесено множество модификаций. Соответственно, все такие модификации предназначены для включения в объем настоящего изобретения, который определен в следующей формуле изобретения. В формуле изобретения пункты «средство плюс функция» предназначены охватывать конструкции, описанные в настоящем документе, как выполняющие описанную функцию, а не только конструктивные эквиваленты, но также эквивалентные конструкции. Таким образом, хотя гвоздь и винт могут не быть конструктивными эквивалентами в том смысле, что гвоздь задействует цилиндрическую поверхность для скрепления вместе деревянных частей, а винт задействует винтовую поверхность, в среде скрепления деревянных частей гвоздь и винт могут быть эквивалентными конструкциями. Заявитель явно выражает намерение не ссылаться на 35 U.S.С. 112, пункт 6, для каких-либо ограничений любых пунктов формулы изобретения в данном документе, за исключением тех пунктов, в которых формула изобретения прямо использует слова «средство для» вместе с соответствующей функцией.