НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ

Предлагаемая полезная модель относится к резистивным нагревательным кабелям и системам регулирования температуры кабеля. Нагревательный кабель входит в оборудование нефтяных скважин для предупреждения образования парофиногидратных пробок и для путевого подогрева нефтепроводов.
Известен нагреватель для нефтяных скважин и нагревательный кабель для использования в этом нагревателе и линейный нагревательный кабель (патенты РФ №2238392 от 11.03.2003 и №2186943 от 27.03.2000).
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является кабель, описанный в патенте РФ №2238392 и выбранный в качестве прототипа. Этот кабель включает изолированные нагревательные и контрольные жилы, скрученные в сердечник, поверх которого наложена наружная оболочка.
Нагревательные жилы выполнены однопроволочными из медной луженой проволоки; на каждую жилу наложены две термоизоляционные диэлектрические оболочки из композиции блоксополимера пропилена с этиленом; причем толщина первого слоя, непосредственно прилегающего к токопроводящей жиле, меньше радиуса этой жилы, а толщина второго слоя меньше наружного радиуса первого слоя. Поверх наружного слоя оболочки уложена обмотка из термостойкого (например, нетканого) полотна; а на изолированные таким образом нагревательные жилы уложена общая подушка под броню и общая броня.
Кабель также содержит контрольные жилы, уложенные параллельно нагревательным жилам в пространствах между ними и общей броней. По крайней мере, две контрольные жилы выполнены в виде изолированных медных проволок. Другие могут быть выполнены из непроводящего материала.
Одновременно, контрольные жилы (те из них, которые выполнены из медной проволоки) являются датчиком усредненной по длине кабеля температуры, а именно термометром сопротивления.
Недостатком конструкции данного кабеля является незащищенность брони от агрессивного воздействия окружающей среды и малая эффективность распределенного датчика температуры при местных перегревах кабеля на участках от источника тока до устья скважины и от устья скважины до поверхности нефти в скважине. Такие перегревы возможны при периодических остановках электрического центробежного насоса.
Целью данной полезной модели является создание эффективного и надежного нагревательного кабеля.
Для достижения поставленной цели нагревательный кабель, включающий изолированные нагревательные и контрольные жилы с датчиками температуры, скрученные в сердечник, поверх которого наложена наружная оболочка, предлагается выполнить следующим образом:
нагревательные жилы - путем наложения повива из стальных оцинкованных проволок на медную или алюминиевую проволоку, находящуюся в центре,
первый слой изоляции нагревательных жил - из фторопластовой пленки, наложенной методом обмотки,
второй слой изоляции нагревательных жил - из композиции блоксополимера пропилена с этиленом,
контрольные жилы - по меньшей мере, из двух медных изолированных жил, скрученных между собой и помещенных в промежуточную оболочку.
Применение стальных проволок в нагревательной жиле позволяет уменьшить сечение медного или алюминиевого проводника, а также стальные проволоки служат несущим элементом.
Дополнительным отличием предлагаемого кабеля является то, что нагревательных жил может быть три или четыре.
Еще одним дополнительным отличием является то, что датчики температуры расположены на участках кабеля наиболее подверженных перегреву, в остальных частях кабеля контрольные жилы заменены корделями, выполненными из композиции блоксополимера пропилена с этиленом и имеющими тот же диаметр, что и контрольные жилы.
Применяются малогабаритные датчики температуры диаметром не более диаметра оболочки контрольных жил (термопреобразователи сопротивления), подключены они к контрольным проводам по двух- или трехпроводной схеме,
На фиг.1 изображен в разрезе нагревательный кабель, питание которого осуществляется переменным трехфазным током, где:
1 - медная или алюминиевая проволока;
2 - стальная проволока;
3 - контрольные жилы в изоляции и оболочке;
4 - оболочка нагревательной жилы из фторопластовой пленки;
5 - оболочка нагревательной жилы из композиции блоксополимера пропилена с этиленом;
6 - наружная оболочка;
7 - нагревательные жилы.
На фиг.2 изображен в разрезе нагревательный кабель, питание которого осуществляется постоянным током, где:
1 - медная или алюминиевая проволока;
2 - стальная проволока;
3 - контрольные жилы в изоляции и оболочке;
4 - оболочка нагревательной жилы из фторопластовой пленки;
5 - оболочка нагревательной жилы из композиции блоксополимера пропилена с этиленом;
6 - наружная оболочка;
7 - нагревательные жилы.
На фиг.3 изображено подключение датчика температуры к контрольным жилам
3 - контрольные жилы;
8 - изоляция контрольных жил;
9 - оболочка контрольных жил;
10 - датчик температуры (термопреобразователь сопротивления);
11 - место спая оболочки и корделя;
12 - кордель.
В предлагаемом кабеле нагревательная жила 7 выполняется путем наложения повива из стальных оцинкованных проволок 2 на медную или алюминиевую проволоку 1, находящуюся в центре. Для достижения необходимой мощности кабеля часть стальных проволок может быть заменена медными или алюминиевыми проволоками с диаметром, равным диаметру стальных проволок. На полученную жилу 7 методом обмотки наложена фторопластовая пленка 4, поверх наложена оболочка 5 из композиции блоксополимера пропилена с этиленом,
Полученные жилы скручены между собой. Таких жил может быть три или четыре. Три жилы применяются в том случае, если питание кабеля осуществляется переменным трехфазным током, четыре жилы, если питание осуществляется постоянным током. В промежутки между нагревательными жилами 7 уложены изолированные контрольные жилы 3, заключенные в оболочку 9, которые подключены к датчикам температуры 10 (термопреобразователям сопротивления).
Такие датчики температуры 10 расположены на участках кабеля наиболее подверженных перегреву. В остальных частях кабеля контрольные жилы 3 заменены корделем 12 из композиции блоксополимера полипропилена с этиленом, диаметр которого равен диаметру оболочки 9 контрольных жил 3. Поверх полученной скрутки наложена наружная оболочка 6 из композиции блоксополимера полипропилена с этиленом. На одном конце кабеля нагревательные жилы электрически соединены между собой. Наружная оболочка 6 оплавлена для исключения контакта жил с внешней средой. На оплавленный конец надет металлический наконечник, заполненный эпоксидным клеем. Этот наконечник обжимается на кабеле для лучшей герметизации.
Последовательность операций при изготовлении предлагаемого кабеля следующая:
- скрутка нагревательной жилы на крутильной машине;
- обмотка нагревательных жил фторопластовой пленкой на обмоточной машине;
- изолирование нагревательных жил методом экструзии на экструзионной линии;
- изолирование контрольных жил методом экструзии на экструзионной линии;
- изготовление корделя методом экструзии на экструзионной линии;
- скрутка контрольных изолированный жилы на крутильной машине;
- наложение промежуточной оболочки на скрученные контрольные жилы методом экструзии на экструзионной линии;
- подключение датчиков температуры к контрольным жилам и соединение с корделем;
- скрутка нагревательных и контрольных жил на крутильной машине;
- наложение оболочки методом экструзии на экструзионной линии;
- заделка конца кабеля и обжатие металлическим наконечником.
Для производства предлагаемого кабеля используется оборудование ООО «СЕВГЕОКАБЕЛЬ» и ОАО «СЕВКАБЕЛЬ».
Материалы используемые в данном кабеле:
- проволока медная марки MM, MT ТУ16.К71-087-90;
- термопреобразователи сопротивления медные или платиновые;
- блоксополимер пропилена с этиленом 02-МК ТУ2211-001-36295287-2002;
- проволока стальная канатная оцинкованная группы Ж или С ГОСТ 7372;
Предлагаемый кабель имеет ряд преимуществ по сравнению с известными конструкциями, а именно:
- наличие стальных проволок позволяет исключить использование дополнительных силовых элементов (жилы кабеля являются самонесущими - разрывное усилие в несколько раз превышает собственный вес кабеля).
- в данной конструкции силовые несущие элементы защищены (отсутствует контакт с внешней средой), это приводит к увеличению срока службы, так как отсутствует вредное воздействие внешней среды.