Оконцовочное устройство греющего кабеля

Полезная модель относится к кабельной технике, в частности к конструкции концевой заделки многожильного греющего кабеля плоской формы. Плоский греющий кабель с оконцовочным устройством может использоваться в нефтяной промышленности в качестве оборудования для электропрогрева высоковязкой нефтегазовой смеси скважин, оборудованных штанговыми насосными установками, погружными насосами, с целью снижения вязкости добываемой жидкости, предупреждения и ликвидации асфальтосмолопарафиновых отложений, а также предотвращения замерзания водоводов в системах закачки воды, транспорта нефти и газа.
Известен способ изготовления оконцовочного устройства многожильного нагревательного кабеля (патент РФ на изобретение №2251186, H02G 15/04, H02G 1/14, 2003 г.). Конструкция данной законцовки представляет собой сплошной наконечник из изоляционного материала, в который помещены зачищенные от изоляционного слоя и соединенные между собой концы токопроводящих жил плоского нагревательного кабеля. Жилы изогнуты по направлению друг к другу, а концы зачищенных жил соединены с помощью металлической розетки. Так же на некоторую глубину в наконечник из изоляционного материала помещены формообразующая оболочка жил, подушка под броню и сама броня. На наконечник из изоляционного материала накладывают дополнительный слой из изоляционного материала. Недостатком является то, что в процессе изготовления оконцовочного устройства круглые изогнутые жилы помещаются в пресс-форму, таким образом, что их внешние стороны касаются стенок пресс-формы. При заполнении пресс-формы изоляционным материалом места соприкосновения жил, и формы не заполняются. После снятия пресс-формы даже при нанесении дополнительного слоя изоляционного материала общая толщина изоляция мала. Такая толщина изоляции недостаточна для обеспечения надежной герметизации концевого участка кабеля и защиты его от механических воздействий.
Известно оконцовочное устройство многожильного нагревательного кабеля (патент РФ на полезную модель №39218, H01B 7/18, 2004 г.). Оконцовочное устройство, согласно предлагаемой полезной модели, состоит из защитного стакана, разделительной втулки с резьбой. Разделительная втулка с помощью резьбы соединена одним концом с защитным стаканом, а другим концом герметично соединена посредством герметизирующего материала и/или посредством защитного кожуха с общей изоляционной оболочкой и/или броней нагревательного кабеля. Внутреннее пространство разделительной втулки перекрыто поперечной перегородкой с отверстиями, предназначенными для пропускания зачищенных от изоляционного слоя токопроводящих жил и не зачищенных от изоляционного слоя токопроводящих жил нагревательного кабеля. Число отверстий, выполненных в поперечной перегородке, соответствует числу токопроводящих жил в кабеле, а диаметр каждого отверстия равен диаметру одной не зачищенной от изоляционного слоя токопроводящей жиле. Не зачищенные от изоляционного слоя токопроводящие жилы, введены в пределы внутреннего пространства разделительной втулки с выводом их через отверстия поперечной перегородки в полость защитного стакана, где их зачищенные концы жестко соединены между собой посредством металлической гильзы и образуют замкнутую электрическую цепь. При этом полость защитного стакана заполнена герметизирующим материалом, и внутреннее пространство разделительной втулки также заполнено герметизирующим материалом. В стенке защитного стакана выполнено, по меньшей мере, одно отверстие для заливки герметизирующего материала. Каждое отверстие снабжено заглушкой. Данное оконцовочное устройство имеет сложную конструкцию, обусловленную необходимостью установки внутренних перегородок. Это ухудшает герметизацию места соединения токопроводящих жил. Кроме того, при спуске кабеля в скважину возможно механическое повреждение оконцовочного устройства. Основным недостатком полезной модели является недостаточная надежность оконцовочного устройства из-за возможности выхода его из строя в результате механического воздействия или воздействия скважинной жидкости.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбрана кабельная линия и нагревательный кабель (патент РФ на полезную модель №33257, H01B7/18, H02G1/14, 2003 г.). В данном патенте изоляция токопроводящих жил нагревательного кабеля выполнена в виде сплошного наконечника, выполненного на концевом участке нагревательного кабеля в формообразующей пресс-форме под давлением, и дополнительно установленного поверх него защитного кожуха с перфорированными стенками, перфорационные отверстия, которых заполнены в процессе выполнения указанного наконечника изоляционным материалом наконечника. Предварительно зачищенные от изоляционной термостойкой оболочки токопроводящие жилы на конце нагревательного кабеля соединены между собой, заведены в металлическую гильзу и обжаты. Недостатком полезной модели является недостаточная надежность законцовки кабеля, связанная с возможностью механического повреждения изоляционного материала и материала самого наконечника при спуске скважинного оборудования, снабженного кабелем.
Технической задачей полезной модели является повышение надежности оконцовочного устройства греющего кабеля.
Технический результат достигается за счет того, что в оконцовочном устройстве греющего кабеля, содержащем корпус, заполненный изоляционным материалом, внутри изоляционного материала со стороны одного торца корпуса размещен конец кабеля, первый участок которого содержит жилы с оболочкой и подушкой под броню, а следующий за ним второй участок содержит зачищенные от изоляции и соединенные между собой жилы, согласно полезной модели, кабель выполнен плоским с плоскими жилами, корпус выполнен в виде уплощенного наконечника, первый участок кабеля заведен в изоляционный материал внутри корпуса на глубину не менее 10 мм и покрыт броней, имеющей плоские перемычки между жилами, свободный торец корпуса закрыт заглушкой, выполненной с выступом, входящим внутрь корпуса и соединенным с изоляционным материалом, уплощенная наружная часть заглушки выполнена с толщиной, уменьшающейся к наружному концу.
Технический результат обеспечивается тем, что кабель выполнен плоским и имеет плоские жилы - это способствует уменьшению общей толщины греющего кабеля, позволяя применять для него оконцовочное устройство уплощенной формы. Корпус оконцовочного устройства выполнен в виде металлического наконечника уплощенной формы. Высота корпуса не превышает 10 мм. Это позволяет защитить кабель от повреждения во время заведения его в скважину и повысить надежность концевого участка кабеля. Длина корпуса не превышает 60 мм, это позволяет качественно заполнить наконечник изоляционным материалом, исключить несплошности заполнения его изоляционным материалом, исключить концентраторы напряжения и тем самым повысить надежность оконцовочного устройства. Первый участок кабеля заведен внутрь корпуса на глубину не менее 10 мм и покрыт броней, имеющей плоские перемычки между жилами, при заполнении корпуса изоляционным материалом плоские перемычки между жилами, образованные н-образным профилем брони, так же заполняются изоляционным материалом. Это увеличивает жесткость крепления кабеля и наконечника, повышает прочность соединения материалов за счет увеличения площади сцепления, тем самым повышая надежность оконцовочного устройства. Свободный торец корпуса закрыт заглушкой. Заглушка вставляется в торец корпуса сразу после заполнения его горячим изоляционным материалом. После охлаждения изоляционного материала заглушка оказывается жестко скрепленной с корпусом. Заглушка защищает изоляционный материал внутри корпуса от механических повреждений во время спуска греющего кабеля в скважину и во время всей эксплуатации греющего кабеля, тем самым повышая надежность оконцовочного устройства. Одна часть заглушки выполнена с выступом, входящим внутрь корпуса, и соединена с изоляционным материалом. Другая часть заглушки - это уплощенная наружная часть, которая выполнена с толщиной, уменьшающейся к наружному концу. Такая форма заглушки позволяет выполнять ей функцию направляющего элемента при спуске кабеля в скважину, помогая беспрепятственно и безопасно проводить работы по монтажу греющего кабеля в скважине, обеспечивая надежность оконцовочного устройства кабеля.
На фиг. 1 представлено сечение оконцовочного устройства греющего кабеля в горизонтальной плоскости.
На фиг. 2 представлено сечение оконцовочного устройства греющего кабеля в вертикальной плоскости.
На фиг.представлен поперечный разрез оконцовочного устройства с размещенным в нем плоским кабелем.
Оконцовочное устройство греющего кабеля состоит из полого корпуса 1 в виде металлического наконечника, открытого с торцов 2,3. Металлический наконечник является уплощенным, имеет форму параллелепипеда со скругленными ребрами. Через торец 2 внутрь корпуса 1 помещен греющий плоский кабель 4. С предварительно зачищенными от изоляции и соединенными между собой жилами 5. Вместе с жилами 5 в корпус 1 частично помещена броня 6 греющего плоского кабеля 4. Броня 6 имеет продольные канавки 12, выполненные на обеих сторонах поверхности между жилами 5. В результате чего, каждая жила 5 оказывается обжатой броней 6, а поперечное сечение брони 6 в зонах между жилами имеет н-образную форму. В корпусе 1 выполнены перфорационные отверстия 7. В торец 3 корпуса 1 вставлена заглушка 8. Один конец заглушки 8 выполнен с выступом 9, входящим внутрь корпуса 1, другой конец заглушки 8, находящийся снаружи корпуса наконечника 1 выполнен в виде призмы с наклонными гранями и скругленными ребрами. Таким образом, наружная часть заглушки выполнена с уменьшающейся к торцу толщиной. А размеры основания этой призмы соответствуют размерам торца наконечника 1. Внутреннее пространство корпуса 1 вместе с заведенным в него концом плоского кабеля 4 заполнено изоляционным материалом 11. В качестве изоляционного материала 11 используют полипропилен.
Предлагаемое оконцовочное устройство выполняют при монтаже кабельной линии на кабельном участке. После определения необходимой длины кабеля производят монтаж оконцовочного устройства. Зачищенные жилы 5 плоского кабеля 4 соединяют методом сварки, или соединяют с общей металлической планкой для образования замкнутой электрической сети. Вводят конец плоского кабеля 4 внутрь корпуса 1 так, чтобы глубина заведения участка кабеля, содержащего броню 6, составляла 10 - 15 мм. С помощью экструдера подают в корпус 1 под давлением изоляционный материал 11. Заполняют все внутреннее пространство корпуса 1 горячим изоляционным материалом 11, при этом через перфорационные 7 отверстия выходит воздух и излишки изоляционного материала 11. Заглушку 8 вставляют в торец 3 корпуса 1 сразу после заполнения его горячим изоляционным материалом 11 и выдерживают до остывания материала 11 для жесткого скрепления этих элементов. После завершения сборки оконцовочного устройства и перед спуском кабеля 4 в скважину производят наземные испытания изготовленного оконцовочного устройства на специальном стенде, на котором моделируют скважинные условия. В случае отсутствия электрического пробоя греющего кабеля 4 при испытаниях, кабель 4 спускают в скважину, прикрепив его хомутами к наружной поверхности насосно-компрессорных труб. После спуска в скважину всего нагревательного кабеля второй свободный конец кабеля 4 подключают к источнику питания.
В предлагаемой конструкции греющий плоский кабель и заглушка фиксируются в корпусе наконечника посредством изоляционного материала, что исключает попадание скважной жидкости на соединенные токопроводящие жилы, расположенные внутри наконечника, обеспечивая надежность работы концевого участка кабеля. Конструкция предлагаемого оконцовочного устройства исключает попадание скважинной жидкости, в место соединения жил как с торца кабеля, так и со стороны его заведения в наконечник, что обеспечивает высокую надежность изоляции концевого участка кабеля, содержащего место соединения токопроводящих жил между собой.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет повысить надежность оконцовочного устройства греющего кабеля.