CN220509755U - 高低频率转换潜油泵电缆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高低频率转换潜油泵电缆，包括三根呈一字排布的线芯；线芯中部设置有导体，导体外侧依次设置有聚酰亚胺膜绕包烧结绝缘层、矿物质MgO绝缘层和316L不锈钢管护套；三根线芯外侧设置钢带铠装层，所述导体为设置在中心的钼铬丝，钼铬丝外挤包铜导体构成钼铬丝芯铜导体。本实用新型高低频率转换潜油泵电缆，在高频下电荷通过钼铬丝芯铜导体的表面铜结构部分，不产生热量；在低频下，部分电荷通过中间的钼铬丝芯产生热量，对井下稠油进行加热软化；实现了单根电缆同时满足加热电缆和输送电能的功效，降低了敷设难度，减小了占用井下空间。
Description
技术领域
本实用新型涉及潜油泵电缆制作技术领域，具体的说，是涉及一种高低频率转换潜油泵电缆。
背景技术
潜油泵电缆使用环境不同，对潜油泵电缆的结构和性能要求也不同。特别是油田等对电缆使用要求严格的场合，不仅要求电缆具有良好的电性能和机械性能，更需要电缆能提供更高的功率，还要有加热功能。目前，普通潜油泵电缆存在如下技术问题：潜油泵电缆最高电压等级只有5kV，不能提供更高电压等级电缆，不能为深井提供更高功率，导致不能开采超3000米深井石油；开采深井石油需要对石油加热软化，就需要敷设另外的加热电缆，然而井下空间有限，不能同时敷设两种电缆。
申请号为CN201621478788.8的中国专利提供了一种加热型潜油泵电缆,包括有内骨架1和外骨架2，在内骨架1上两个相对应的内凹弧形槽3和外凸弧形槽4构成不封闭腔体，在两个不封闭腔体内分别设有线芯一，在内骨架1的内部设有线芯二，线芯一和线芯二成一字型排列。电缆绝缘层外增设铜网、半导电隔离层及钢丝编织组成加热单元，应用于地下潜油电泵机组与地面控制柜之间的电力传输，电缆将潜油泵电力电缆与加热电缆合二为一，尤其适用于稠油及高凝油油田采油的潜油泵专用电缆。
实际使用中依然存在弊端：电缆绝缘层外增设铜网、半导电隔离层及钢丝编织组成加热单元，但是加热效果差，电缆结构体积大，施工困难。
实用新型内容
针对上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种降低敷设难度，减小了占用井下空间的高低频率转换潜油泵电缆。
本实用新型所采取的技术方案是：
一种高低频率转换潜油泵电缆，包括：三根呈一字排布的线芯；线芯中部设置有导体，导体外侧依次设置有聚酰亚胺膜绕包烧结绝缘层、矿物质MgO绝缘层和316L不锈钢管护套；三根线芯外侧设置钢带铠装层，所述导体为设置在中心的钼铬丝，钼铬丝外挤包铜导体构成钼铬丝芯铜导体。
优选的，所述钼铬丝直径为3.52-6.75毫米。
优选的，所述铜导体呈圆环形，铜导体外径为4.12-7.35毫米。
所述铜导体呈圆环形，壁厚为0.3mm-0.5mm。
本实用新型相对现有技术的有益效果：
本实用新型高低频率转换潜油泵电缆，导体采用双导体结构，采用钼铬丝外挤包铜材料结构，在高频通电状态下，提高了电荷的集肤效应，电荷通过导体表面非常薄一层，不通过钼铬丝，导体作为传输电能作用；在低频率通电状况下，降低了电荷的集肤效应，电荷通过钼铬丝有发热，使电缆具有发热，降低石油粘稠度的功能。
本实用新型高低频率转换潜油泵电缆，在高频下电荷通过钼铬丝芯铜导体的表面铜结构部分，不产生热量；在低频下，部分电荷通过中间的钼铬丝芯产生热量，对井下稠油进行加热软化；实现了单根电缆同时满足加热电缆和输送电能的功效，降低了敷设难度，减小了占用井下空间。
附图说明
图1是高低频率转换潜油泵电缆的结构示意图。
附图中主要部件符号说明：
图中：
1、钼铬丝芯铜导体 2、聚酰亚胺膜绕包烧结绝缘层
3、矿物质MgO绝缘层 4、316L不锈钢护套层
5、铠装钢带层
11、钼铬丝芯 12、铜导体。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本实用新型进行详细的说明：
附图1可知，一种高低频率转换潜油泵电缆，包括：三根呈一字排布的线芯；线芯中部设置有导体，导体外侧依次设置有聚酰亚胺膜绕包烧结绝缘层、矿物质MgO绝缘层和316L不锈钢管护套；三根线芯外侧设置钢带铠装层，所述导体为设置在中心的钼铬丝，钼铬丝外挤包铜导体构成钼铬丝芯铜导体。
优选的，所述钼铬丝直径为3.52-6.75毫米。
优选的，所述铜导体呈圆环形，铜导体外径为4.12-7.35毫米。
所述铜导体呈圆环形，壁厚为0.3mm-0.5mm。
一种高低频率转换潜油泵电缆的制备方法，钼铬丝外镀铜导体构成钼铬丝芯铜导体；
钼铬丝芯铜导体外部依次设有聚酰亚胺膜绕包烧结绝缘层、矿物质MgO绝缘层和316L不锈钢管护套层成构成线芯，共三根线芯；
三根线缆并排铠装镀锌钢带或者不锈钢带，构成钢带铠装层；
镀锌钢带铠装层采用镀锌不锈钢带中的扣边钢带；
铠装机水平放置，通过牵引、收线，完成铠装，钢带搭盖率≥40％，钢带完全覆盖线芯。
一种高低频率转换潜油泵电缆的制备方法，钼铬丝外挤包铜导体构成钼铬丝芯铜导体；
电缆导体具有传输电能和加热功能，但是没有单根导体能同时具有传输电能和加热功能，通过调整输电频率，使钼铬丝芯铜导体同时具有输送电能和加热的功能。
市场上常规铜包钢类产品只是为了提高导体强度或者降低生产成本的目的，无法达到让导体散发足够热量的作用，钼铬丝外镀铜导体的，满足了电缆既能在高频下传输电能，又能在低频下散发足够热量的要求。
集肤深度是导体中电流密度减小到导体截面表层电流密度的1/e或37％处的深度。集肤深度与频率的平方根是反比的关系，在50KHZ状态下，集肤效应深度约为0.3mm，通过调节频率和电压来实现对井下电泵供电和对油井加热功率的调节。
钼铬丝芯铜导体外部依次设有聚酰亚胺膜绕包烧结绝缘层、矿物质MgO绝缘层和316L不锈钢管护套层成构成线芯，共三根线芯；
三根线缆并排铠装镀锌钢带或者不锈钢带，构成钢带铠装层；
镀锌钢带铠装层采用镀锌不锈钢带中的扣边钢带；
铠装机水平放置，通过牵引、收线，完成铠装，钢带搭盖率≥40％，钢带完全覆盖线芯。
优选的，钼铬丝外挤包铜导体是在钼铬丝外纵向包覆铜箔，铜箔进行焊接；
通过拉拔工艺达到钼铬丝芯铜导体设计要求。
一种高低频率转换潜油泵电缆的应用方法，
电缆在保证潜油泵正常工作的同时，通过改变接入电缆的的电流频率，
接入高频电流；提高电荷的集肤效应，电荷通过铜导体表面，降低电缆的发热量；
电缆接入低频电流；降低电荷的集肤效应，电荷通过钼铬丝发热，电缆成为加热电缆；电缆成为降低石油粘稠度的加热电缆。
优选的，所述低频电流为：30KHZ-50KHZ。
优选的，所述高频电流为：500KHZ-2000KHZ。
本实用新型高低频率转换潜油泵电缆，导体采用双导体结构，采用钼铬丝外挤包铜材料结构，在高频通电状态下，提高了电荷的集肤效应，电荷通过导体表面非常薄一层，不通过钼铬丝，导体作为传输电能作用；在低频率通电状况下，降低了电荷的集肤效应，电荷通过钼铬丝有发热，使电缆具有发热，降低石油粘稠度的功能。
本实用新型高低频率转换潜油泵电缆，在高频下电荷通过钼铬丝芯铜导体的表面铜结构部分，不产生热量；在低频下，部分电荷通过中间的钼铬丝芯产生热量，对井下稠油进行加热软化；实现了单根电缆同时满足加热电缆和输送电能的功效，降低了敷设难度，减小了占用井下空间。
在长直导体的截面上，恒定的电流是均匀分布的。对于交变电流，导体中出现自感电动势抵抗电流的通过。这个电动势的大小正比于导体单位时间所切割的磁通量。以圆形截面的导体为例,愈靠近导体中心处,受到外面磁力线产生的自感电动势愈大；愈靠近表面处则不受其内部磁力线消长的影响，因而自感电动势较小。这就导致趋近导体表面处电流密度较大。由于自感电动势随着频率的提高而增加，趋肤效应亦随着频率提高而更为显著。当频率很高的电流通过导线时，可以认为电流只在导线表面上很薄的一层中流过，这等效于导线的截面减小，电阻增大，大大降低了导体材料的有效利用率。
导体采用双导体结构，采用钼铬丝外挤包铜材料结构，在高频通电状态下，提高了电荷的集肤效应，电荷通过导体表面非常薄一层，不通过钼铬丝，导体作为传输电能作用；在低频率通电状况下，降低了电荷的集肤效应，电荷通过钼铬丝有发热，使电缆具有发热，降低石油粘稠度的功能。
绝缘采用双绝缘结构，聚酰亚胺膜绕包烧结绝缘层和矿物质MgO绝缘层。聚酰亚胺膜具有良好的电性能，矿物质MgO具有良好的耐高温性能和热传导率。双绝缘结构保证了电缆的电性能良好。聚酰亚胺击穿场强为210～250KV/mm，可以有效的提高电缆的电性能。矿物质MgO应用于潜油泵电缆中，具有良好的电性能和绝缘性能，并且因为是无机物绝缘，具有良好的热传导率。
不锈钢护套具有良好的热传导性能和机械性能，抗外力破坏性能高。316L钢管护套可以束缚MgO绝缘料，护套不会在温度变化的情况下变形，并有效的将热量散发出去。
在采油井下环境中，保护层钢带对电缆起到机械保护和耐腐蚀的作用，延长电缆使用寿命。
所述三根线芯并排布置，外面采用钢带铠装，采用“Z”形互锁铠装，提高了电缆抗外力性能及机械性能。“Z”形互锁铠装的铠装方式。
铠装机进行互锁钢带装铠，钢带为镀锌钢带，规格为0.5×12.7mm，搭盖率≥40％，钢带的作用是保护电缆线芯，提高了电缆抗外力性能及机械性能。
所述电缆形状规整、紧密，便于下一步加工作业；外层铠装层采用镀锌钢带铠装，“Z”形铠装方式提高了电缆的弯曲性能，提高了电缆的机械性能，外层采用镀锌钢带保护层提高了电缆抵抗外部环境破坏力的能力，使电缆不容易遭受机械损伤。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型的技术方案范围内。
Claims (4)
1.一种高低频率转换潜油泵电缆，包括：三根呈一字排布的线芯；线芯中部设置有导体，导体外侧依次设置有聚酰亚胺膜绕包烧结绝缘层、矿物质MgO绝缘层和316L不锈钢管护套；三根线芯外侧设置钢带铠装层，其特征在于：所述导体为设置在中心的钼铬丝，钼铬丝外挤包铜导体构成钼铬丝芯铜导体。
2.根据权利要求1所述高低频率转换潜油泵电缆，其特征在于：
所述钼铬丝直径为3.52-6.75毫米。
3.根据权利要求1所述高低频率转换潜油泵电缆，其特征在于：
所述铜导体呈圆环形，铜导体外径为4.12-7.35毫米。
4.根据权利要求1所述高低频率转换潜油泵电缆，其特征在于：
所述铜导体呈圆环形，壁厚为0.3mm-0.5mm。
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