электрический кабель

Формула изобретения

Электрический кабель для питания электродвигателей погружных нефтенасосов, содержащий цилиндрические расположенные в одной плоскости изолированные токопроводящие жилы, оболочку и броню из стальной профилированной ленты, отличающийся тем, что три жилы плотно прижаты своей изоляцией друг к другу по всей длине и покрыты общей оболочкой с образованием клиньев из материала оболочки между ними; общая оболочка по плоским сторонам выполнена толщиной 0,7-1,0 мм, а по боковым сторонам - 1,0-1,5 мм.

Описание изобретения к патенту

Электрический кабель для питания электродвигателей погружных нефтенасосов относится к кабельной технике и может быть использован для питания погружных электросистем.

На работоспособность кабелей влияют скважинные и другие факторы:

- проникновение газа под давлением во внутренний объем изоляции, уменьшение плотности изоляции приводит к росту токов утечки - уменьшению диэлектрических свойств изоляции;

- несоответствующий скоростной подъем установок электроприводных центробежных насосов (УЭЦН) при присутствии газа в изоляции приводит к уменьшению плотности изоляции, радиальным микроразрывам (микротрещинам) изоляции, к росту токов утечки - уменьшению диэлектрических свойств изоляции;

- присутствие горячей воды более 80°С и внедрение ее в изоляцию способствует соединению гидроксильной группы (ОН) с молекулярной структурой изоляции, приводит к уменьшению диэлектрических свойств изоляции - росту токов утечки;

- вымывание ингредиентов из изоляции (специальных добавок, увеличивающих срок эксплуатации кабеля) приводит к уменьшению диэлектрических свойств изоляции;

- внедрение маслянистых жидкостей не диэлектрического характера под давлением в изоляцию приводит к уменьшению плотности изоляционного материала и росту токов утечки; сокращению срока службы кабеля;

- внедрение маслянистых жидкостей под давлением в изоляцию, в закрытом объеме под бронепокровом, приводит к увеличению объема изоляции трех жил, к сдавливанию средней жилы и утонению ее боковых стенок, результатом этого эффекта является появление продольных трещин по бокам средней жилы и росту токов утечки;

- внедрение химических веществ в объем изоляции, таких как NaCl, H ₂S, углеводородных соединений и других, приводит к химическому соединению с молекулярной структурой изоляции и росту токов утечки;

- высокое давление отрицательно влияет на работу изоляции.

Известно техническое решение "Кабель для погружных электронасосов" по патенту SU 1742863, МПК 5 Н01В 7/18, от 1990.01.15, опубл. 1992.06.23, где кабель, содержащий изолированные, расположенные в одной плоскости жилы с заполнением между ними, при этом заполнение выполнено в виде прокладок из материала изоляции с продольными канавками, примыкающими к поверхности изоляции, причем прокладки и канавки расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через центры изолированных жил, а толщина прокладок меньше их диаметра.

Конструкция достаточно хорошо разбирается при разделке и сростке кабелей, но уложенные раздельные прокладки между изоляционными жилами в данной конструкции не выполняют функцию защиты изоляции от сдавливающих усилий при спускоподъемных операциях нефтепогруженного кабеля и эксплуатации при температуре до 100°С в скважине.

Такое техническое решение позволяет уменьшить деформацию изоляции за счет снижения воздействия боковых изолированных жил на среднюю жилу (при расширении своего объема) в закрытом пространстве, в области минимальной толщины прокладки, но это не защищает саму изоляцию от внедрения посторонних вышеуказанных материалов, которые понижают диэлектрические свойства изоляции.

Известен "Электрический кабель" по авторскому свидетельству СССР №1695399, МПК 7 Н01В 7/00, Н01В 7/08, от 1989.07.04, опубл. 1991.11.30 для питания электродвигателей погружных нефтенасосов, содержащий три изолированные жилы с оболочками диаметром D, одна из которых расположена между двумя другими, подушку под броню и общую броню из стальной профилированной ленты, при этом внутренняя поверхность подушки выполнена с выступом прямоугольной формы, расположенным под упомянутой жилой, при этом высота выступа составляет (0,05-0,07)D, а ширина - (0,70-0,95)D; выступ образован прокладкой за одно целое с подушкой под броню.

Однако это не спасает изоляцию средней жилы от сдавливания двумя боковыми жилами. Воздействие боковых жил все равно происходит, только не по прямой линии, а под углом. Происходит утонение изоляции продольно по средней жиле, ее растрескивание и снижение сроков эксплуатации.

Наиболее близким по технической сути является "Кабель КПОБП" по ТУ 16-505-129-82 ВНИИКП, стр.4, рис.1, 3, (прил.1) с медными жилами, с полиэтиленовой изоляцией - первый слой изоляции, второй слой изоляции, с общей оболочкой из полиэтилена, бронированный, плоский. Предложенная общая оболочка надежно защищает геометрию изоляции токопроводящих жил при нахождении ее в скважинной жидкости при температуре 70-90°С.

При подготовке кабеля к эксплуатации, при разделке кабеля и сростке, изоляция между соседними жилами, как правило, повреждается, ее диэлектрические свойства ухудшаются. Из-за этого в процессе эксплуатации кабеля, в ранней стадии, наблюдаются повышенные токи утечки и затем электрический пробой изоляции.

Задачей предлагаемого технического решения является увеличение срока службы при эксплуатации кабеля на глубинах свыше 2000 метров, сохранение целостности изоляции после разделки для соединения и при спуско-подъемных операциях в наклонных скважинах, сохранение от раздавливания изоляции средней жилы в местах соприкосновения с другими двумя боковыми жилами при работе в условиях повышенных температур.

Поставленную задачу решают за счет того, что электрический кабель для питания электродвигателей погружных нефтенасосов содержит цилиндрические, расположенные в одной плоскости, изолированные токопроводящие жилы, оболочку и броню из стальной профилированной ленты, при этом три жилы плотно прижаты своей изоляцией друг к другу по всей длине и покрыты общей оболочкой, с образованием клиньев из материала оболочки между ними; общая оболочка по плоским сторонам выполнена с толщиной в диапазоне 0,7-1,0 мм, а по боковым сторонам - 1,0-1,5 мм.

Расположение в одной плоскости цилиндрических, изолированных токопроводящие жил, плотно прижатых своей изоляцией друг к другу по всей длине, формирует клинообразные пространства между изоляцией жил, в которых при покрытии оболочковым материалом образуются клинообразные вставки из материала оболочки, объединенные тонким пояском из того же материала, для удержания геометрии средней жилы при разогреве кабеля до критической температуры.

Металлическая броня, расположенная вокруг оболочки, при эксплуатации кабеля при температуре выше определенного значения, при которой любой изоляционный материал увеличивается в объеме, оказывает через оболочку сдавливающее действие на клинья, которые надежно сохраняют геометрию жил и не дают боковым жилам под воздействием бронепокрова осуществить сдавливающее усилие изоляции средней жилы.

Толщина оболочки по плоскости выбрана оптимальной, с толщиной в диапазоне 0,7-1,0 мм, и достаточна для создания прочного монолита с клиньями и удерживанием их в нужном месте с учетом обжатия бронепокрова, выполненного путем обмотки поверх общей оболочки. По боковым сторонам оболочка имеет достаточную толщину 1,0-1,5 мм, также спасает основную изоляцию от наибольшего давления бронепокрова при технологической операции покрытия оболочки.

Такая конструкция надежна, также позволяет легко производить разделку кабеля без особого труда. Достаточно по боковым сторонам оболочки осуществить продольные надрезы, оболочка легко отводится от изоляции жил в разные стороны. Подрезается поперек кабеля и удаляется без повреждения изоляции.

Совокупность признаков нова и приводит к техническому результату, заключающемуся в увеличении срока службы при эксплуатации кабеля на глубинах свыше 2000 метров, сохранении целостности изоляции при спуско-подъемных операциях в наклонных скважинах и сохранении от раздавливания изоляции средней жилы в местах соприкосновения с другими двумя боковыми жилами при работе в условиях повышенных температур.

На чертеже изображен электрический кабель для питания электродвигателей погружных нефтенасосов, где токопроводящие жилы 1, слои изоляции 2 жилы, общая оболочка 3, подушка 4, клинья 5, бронепокров 6.

Электрический кабель для питания электродвигателей погружных нефтенасосов выполнен следующим образом.

Три изолированные жилы 1, плотно прижатые своей изоляцией 2 друг к другу по всей длине, уложенные параллельно в одной плоскости с помощью специального устройства, покрыты общей оболочкой 3, создающей монолитное целое с образованными продольными клиньями 5 между изолированными жилами из материала оболочки между ними и общим пояском, соединяющим эти клинья. Для предотвращения нарушения геометрии при покрытии бронепокровом 6 изолированных жил 1 общая оболочка 3 по плоским сторонам выполнена с толщиной в диапазоне 0,7-1,0 мм, а по боковым сторонам - 1,0-1,5 мм. Поверх этих слоев размещают подушку 4 из нетканого, иглопробивного материала и бронепокров 6.