ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ ДЛЯ УСТАНОВОК ПОГРУЖНЫХ ЭЛЕКТРОНАСОСОВ
ELECTRIC CABLE FOR ELECTRIC SUBMERSIBLE PUMP INSTALLATIONS

Изобретение относится к электротехнической промышленности, а именно к силовым электрическим кабелям, предназначенных для питания двигателей погружных насосов, применяемых в нефтедобывающей промышленности.
Известен электрический кабель для установок погружных электронасосов, который содержит заключенные в общую подушку и броню, наложенную методом обмотки металлической ленты, три круглые токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта изоляцией, состоящей из термообработанных четырех слоев полиимиднофторопластовой пленки, наложенных непосредственно на токопроводящую жилу, поверх которых наложен слой из экструдированного фторполимера (Патент на полезную модель №62478 РФ, МПК Н01В 7/00, опубликовано 10.04.2007).
Основным недостатком данной конструкции является увеличенный в поперечном сечении габаритный размер кабеля из-за использования круглых токопроводящих жил, который увеличивает габарит всей установки.
Другим недостатком является то, что кабель с изоляцией из полиимиднофторопластовых пленок и изоляцией из фторполимера имеет ограничение по длительно-допустимой температуре эксплуатации, не превышающей 250°С. Из-за относительно невысоких механических свойств фторполимера при эксплуатации данного кабеля необходимо соблюдать особую осторожность.
Наиболее близким к предлагаемому является электрический кабель для установок погружных электронасосов, содержащий три плоские токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта изоляцией и уложенных параллельно друг к другу в броню, представляющая собой металлическую ленту профильной формы с упругими выступами, между которыми образованы три впадины для размещения жил кабеля. Сверху на изолированные жилы установлены защитные накладки, прикрепленные к впадинам при помощи вальцовки, точечной сварки, либо другим известным способом крепления (Патент на полезную модель РФ №105379, МПК F04D 13/10, опубликовано 10.06.2010. Бюл. №16).
Основным недостатком кабеля является нетехнологичная сложная конструкция наружного защитного покрова - брони, выполненной из металлической ленты профильной формы с прикрепленными к ней защитными накладками. Производство кабеля такой конструкции невозможно на стандартном оборудовании, поэтому требуется разработка нового оборудования, что скажется на стоимости готового изделия. К тому же данный кабель обладает ограниченной продольной гибкостью из-за имеющихся упругих выступов на металлической ленте, и жесткого соединения защитных накладок с металлической лентой.
Кроме того, укладка изолированных жил на металлическую ленту может привести к ускоренному старению изоляции и, как следствие, к снижению срока службы всего изделия в целом.
Настоящее изобретение направлено на создание технологичного в изготовлении кабеля с увеличенной продольной гибкостью, способного работать в условиях повышенных температур.
Указанный технический результат достигается тем, что в электрическом кабеле для установок погружных электронасосов имеются заключенные в броню три плоские изолированные токопроводящие жилы, которые, согласно изобретению, уложены в ячейки профилированной в поперечном сечении защитной ленты, а броня наложена методом обмотки.
Защитная лента может быть выполнена с продольным П-образным выступом, формирующим ячейку для размещения центральной токопроводящей жилы, и иметь профиль как показано на фиг.1.
В некоторых вариантах защитная лента может иметь профиль с дополнительными внешними буртиками, которые формируют трехгранные ячейки для каждой из трех жил, как показано на фиг.2.
Профилированная в поперечном сечении защитная лента позволяет зафиксировать изолированные жилы при изготовлении кабеля, а именно при операции наложения брони за счет того, что образуется ребро жесткости, которое берет на себя всю механическую нагрузку и распределяет ее по ленте. Этот эффект позволяет уберечь изоляцию жил от механического повреждения, что ведет к увеличению качества и надежности всего изделия.
Для предотвращения возможности наведения в защитной ленте токов, которые могут привести к ее дополнительному обогреву, и для разъединения фаз профилированную защитную ленту целесообразно выполнять из немагнитного материала, например, из нержавеющей стали аустенитного типа или из термопластичного материала, например, из полиэфирэфиркетона, усиленного углеволокном.
Для снижения продольной жесткости защитная лента может быть дополнительно перфорирована или гофрированной в поперечном сечении.
С целью увеличения рабочей температуры кабеля для установок погружных электронасосов в качестве материала изоляции может использоваться термопластичный материал, например, полиэфирэфиркетон.
Поверх изоляции каждой жилы может быть наложена оплетка, например, из нейлоновых волокон, которая, снижая механическое трение изоляции о защитную ленту, увеличивает срок службы кабеля.
Для защиты от механических повреждений поверх уложенных в защитную ленту жил может быть наложена подушка, например, из нетканного полотна.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано поперечное сечение кабеля, в аксонометрии, на фиг.2 - профиль защитной ленты с дополнительными внешними буртиками.
Кабель состоит из трех плоских токопроводящих жил 1, покрытых изоляцией 2, выполненной, например из полиэфирэфиркетона (фиг.1). Поверх изоляции 2 наложена оплетка 3, например, из нейлоновых волокон. Изолированные жилы в оплетке 3 уложены параллельно друг другу, каждая в свою ячейку, образованную в профилированной в поперечном сечении защитной ленте 4, которая с трех сторон огибает центральную токопроводящую жилу 1 и образует площадки для крайних жил. Поверх защитной ленты 4 последовательно наложены подушка 5, например, из нетканого полотна и броня 6, например, из стальной профилированной ленты повышенной коррозионной стойкости.
Использование в качестве материала изоляции полиэфирэфиркетона, обладающего превосходными механическими, электрическими и термическими свойствами, дает возможность использовать кабель в криволинейных скважинах, при длительно-допустимых температурах до 270°С.
При изготовлении кабеля предлагаемой конструкции не потребуется дополнительное оборудование, что существенно упрощает освоение его производства.
Кабель предлагаемой конструкции, в сравнении с используемыми сейчас кабельными изделиями, имеет существенно меньшую толщину и обладает повышенной продольной гибкостью, что позволяет уменьшить габаритные размеры установки и размещать ее в боковых стволах колонны, максимально используя внутреннее пространство. За счет этого снижаются риски выхода из строя оборудования, возникающие из-за механического повреждения кабеля при спуске установки в скважину, тем самым повышается надежность всей установки.