КАБЕЛЬ С АРМИРОВАННОЙ ОБОЛОЧКОЙ ДЛЯ ПОГРУЖНЫХ НЕФТЯНЫХ НАСОСОВ

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности, к кабельной продукции, используемой в погружных установках для добычи нефти и воды.
Известен электрический кабель для погружных электронасосов (патент РФ №27435, МПК H01B 7/18, опубл. 27.01.2003 г.), содержащий три токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта двухслойной изоляцией, последовательно наложенные поверх токопроводящих жил защитную подушку и броню, выполненную из профилированных стальных оцинкованных лент.
Недостатками данного электрического кабеля являются его повышенный вес вследствие применения брони из стальных лент, недостаточная стойкость стальных лент к агрессивной среде скважин, деформация брони при спускоподъемных операциях, не обеспечивающая целостность защитной подушки и изоляции, а также не восприимчивость защитной подушки и брони к осевым нагрузкам, возникающим при спускоподъемных операциях.
Известен кабель для погружных нефтяных насосов (патент РФ №2368025, МПК H01B 7/18, опубл. 20.09.2009 г.), содержащий расположенные в одной плоскости или скрученные три изолированные токопроводящие жилы, имеющие изоляцию из блоксополимера пропилена с этиленом; поверх изолированных жил последовательно расположены защитная подушка в виде обмотки из синтетических лент и броня из оцинкованной или с мельхиоровым покрытием профилированной стальной ленты.
Данному кабелю присущи те же недостатки, что и кабелю по полезной модели РФ №27435, т.е повышенный вес вследствие применения брони из стальных лент, недостаточная стойкость стальных лент к агрессивной среде скважин, деформация брони при спускоподъемных операциях, не обеспечивающая целостность защитной подушки и общей оболочки, а также не восприимчивость брони к осевым нагрузкам, возникающим при спускоподъемных операциях.
Известен геофизический бронированный кабель для исследования газовых, нефтяных скважин, водных просторов с повышенной устойчивостью к кручению (патент РФ №2285965, МПК H01B 7/18, опубл. 20.10.2006 г.), состоящий из одной или более токопроводящих жил, изоляции, защитной оболочки, полимерной прослойки и двухслойной брони из стальной оцинкованной проволоки.
Хотя в данном кабеле применение брони из стальной проволоки взамен стального листа приводит к снижению веса, он имеет такие недостатки, как сложность изготовления вследствие применения двух слоев проволоки и недостаточная коррозионная стойкость вследствие наличия незащищенного наружного слоя проволоки, подверженного воздействию агрессивных сред и истиранию при спуско-подъемных операциях, приводящая к уменьшению эксплуатационной надежности.
Задачей полезной модели является повышение его эксплуатационной надежности, упрощение конструкции и снижение погонного веса кабеля.
Данная задача решается кабелем с армированной оболочкой для погружных нефтяных насосов, состоящим из трех медных жил, расположенных в одной плоскости, каждая из которых покрыта электроизоляционной эмалью, поверх которой наложена промежуточная защитная оболочка, и все жилы заключены в общую сталеполимерную оболочку эллипсовидной формы, выполненную из повивов стальной проволоки, залитых полимерным материалом, причем проволока находится внутри общей оболочки.
Согласно полезной модели для использования кабеля в агрессивной среде с температурой выше 130°C промежуточная защитная оболочка выполнена из фторопластовой ленты, поверх которой наложена термостойкая лента, например, базальтовая, или оплетка из термостойких нитей, например, базальтовых.
Согласно полезной модели для использования кабеля в агрессивной среде с температурой не выше 130°C промежуточная защитная оболочка выполнена из фторопластовой ленты, или сшитого полиэтилена низкого давления высокой плотности или сополимера пропилена с этиленом.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображено поперечное сечение кабеля.
Кабель состоит из расположенных в одной плоскости трех медных токопроводящих жил 1, каждая из которых покрыта слоем электроизоляционной эмали 2 и промежуточной защитной оболочкой 3. Все жилы заключены в общую эллипсовидную оболочку 4 из полимерного материала, армированного стальной проволокой 5, причем проволока находится внутри оболочки 4.
При изготовлении кабеля медная жила покрывается электроизоляционной эмалью до 6 слоев, для достижения диэлектрической прочности до 15 кв. Для защиты эмалевого слоя от механических повреждений на него накладывается промежуточная защитная оболочка 3. Для кабеля, работающего в агрессивной среде с температурой выше 130°C промежуточная защитная оболочка выполнена из фторопластовой ленты, поверх которой наложена термостойкая лента, например, базальтовая, или оплетка из термостойких нитей, например, базальтовых. Данный слой термостойкого материала служит не только защитой от повреждения изоляции жилы, но и защищает общую оболочку от нагрева токопроводящих жил при кратковременных повышениях рабочего тока в установке
Для кабеля, работающего при температуре не выше 130°C и не имеющего ограничения по габаритам кабеля промежуточная защитная оболочка выполнена из фторопластовой ленты, или накладывается на эмалированные жилы методом экструдирования из сшитого полиэтилена низкого давления высокой плотности с последующим сшиванием полиэтилена ускорителями электронов или из сополимера пропилена с этиленом. Для снижения габаритов кабеля и для придания ему эллипсовидной формы все три жилы с изоляцией и промежуточной защитной оболочкой располагаются в одной плоскости и заключаются в общую сталеполимерную оболочку с приданием ей антизадирной эллипсовидной формы. Общая оболочка представляет собой повивы стальной проволоки диаметром 0,7 мм, залитой полимерным материалом. Заливка полимером производится под давлением с предварительным подогревом промежуточной оболочки, чем достигается полная адгезия общей и промежуточной оболочек и отсутствие пустот в межповивном пространстве. Стальная проволока является арматурой для полимерного материала оболочки и находится внутри общей оболочки. Полимеры, обладая химической стойкостью к воздействию агрессивных веществ скважинной жидкости, являются внешней защитой для проволок оболочки. Полимерная оболочка предотвращает прямые механические контакты армирующей проволоки со стенками скважины, насосно-компрессорными трубами (НКТ) и корпусом электропогружных насосных установок, что исключает механические разрушения полимера и проволоки и значительно увеличивает срок службы кабеля и таким образом повышает его эксплуатационную надежность. Наличие общей полимерной оболочки позволяет кабелю работать в агрессивных средах скважины, где имеется сероводород и углекислый газ и позволяет производить кислотную и щелочную обработку скважин. Благодаря отсутствию стальной брони и подушки и благодаря способности воспринимать повышенную осевую нагрузку кабели с антизадирной армированной оболочкой эллипсовидной формы имеют меньшую вероятность петлеобразования при спуско-подъемных операциях и затягивания петли вокруг НКТ, кроме того эллипсовидная форма снижает вероятность зажатия кабеля между муфтой НКТ и колонной обсадных труб. Ввиду отсутствия прямого контакта проволок с агрессивной средой и металлическими поверхностями погружного оборудования, стенками обсадных труб и НКТ кратно снижается возможность разрушения их вследствие электрохимической коррозии. Кроме того армированная сталеполимерная оболочка является элементом, воспринимающим осевую нагрузку, и поэтому не требуются специальные приспособления для крепления к НКТ. Также стальная проволока оплетки служит заземлением и защитой для гашения помех электрических сигналов управления. Отсутствие стальной брони и второго слоя армирующей проволоки позволяет значительно снизить погонный вес кабеля. Вес кабеля предложенной конструкции по сравнению с выпускаемым ОАО «Росскат» согласно патента №2368025 уменьшается на 34%.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики кабеля, повысить его надежность, коррозионную стойкость, упростить конструкцию и уменьшить вес кабеля.