JPS59105212A - 電気ケ−ブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、厳しい環境で使用するためのケーブルに関す
るものであり、更に詳しくいえば、油井内で使用テる油
中ポンプに電力を供給Ｔ’ｂための平形ケーブルに関す
るものである。

油井内で使用するポンプに電力を供給するために使用さ
れる電気ケーブルは、温度が非常に高く、機械的な応力
が大きいという極めて厳しい条件に耐え、満足に動作で
きなければならない。油井内の温度はしばしば高く、ケ
ーブル自体の内部で生ずる工２Ｒ損のために油井内の温
度が更に高くなる。

ケーブルの動作寿命は動作温度に逆に関連することが知
られている。したがって、そのような厳しい動作環境内
で動作している時はケーブルから熱を除去できることが
重要である。

それらのケーブルはいく通りもの態様で機械的な応力が
加えられる。バンドまたはひもでケーブル全油中ポンプ
の外被に固定するのが普通のやり方である。しかし、そ
のようにして固定するとケーブルが押しつぶさ汎て、ケ
ーブルの絶縁と強度が大幅に低下することがある。−ま
だ、ケーブルの敷設作業中にケーブルに衝撃が加えられ
て損傷を受けたり、敷設作業中または敷設作業後、とく
に完全にまつ丁ぐではない油井内にケーブルが降ろされ
る揚台に高い圧縮荷重を受けることがある。

したがって、そのようなケーブルに全屈外装を施し、か
つ個々の導体を、ケーブルの強度特性を高めるために選
択された材料の層の内部に封じ込めることが普通に行わ
れているが、そうしても必要な保護を行うには適切でな
いことが時にある。

更に、約３０〜４０　Ｋｖ′ｃｒｌｌまたは約３００〜
−４００　ＫｍｏＪ（数百または数千ｐｓｉ　）にも達
することがある地下の圧力のために別の問題が起る。通
常はケーブルの導体を囲んでいる絶縁体には微小な穴が
含ま扛、前記したような高い圧力にケーブルが長期間に
わたってさらされていると、そｎらの穴の中にガスが押
し適寸れる。その後で、ケーブルが油井からかなり速く
引きあげられると、絶縁体の穴の中に押しこめられてい
るガスが十分に抜は出さないうちにケーブルが地−ヒに
引きあげられるために、絶縁体中に含ま扛ている高圧の
ガスにより絶縁体が風船のように膨腰し、場合によって
は絶縁体が破壊されてしまうから、その後はケーブルが
弱くなったり、使用できなくなったＶする。

本願出願人が米国特許を受ける権利を有する１９８２年
８月７日付の未決の米国特許出願第２９１１２５号明細
書には、そのような極めて厳しい環境において特に適す
るケーブル構造が開示されている。

、この構造は内向きの圧縮力から保護し、ケーブルから
の熱を消費し、絶縁体の減圧膨張に抵抗する。

ケーブルからの熱を消費することは、この明細書で述べ
る理由から、高温の動作環境内における重要な特徴であ
る。

前記米国特許出願明、ｔ（Ｉ聰に記載は扛でいるように
、ケーブル構造は１つまたはそれ以上の細長い　　″力
低抗部材を含む。その力抵抗部材は、ケーブルを惜して
いる絶縁導体の近くをその絶縁導体に平行に延びる。そ
の力抵抗部材は横断面方向が堅くて、力抵抗部材がない
場合にはケーブルの導体が受けていた圧縮力に抗する。

ケーブルを長い半径で曲げる必要がある用途の場合には
、力抵抗部材の一方の縁部からそれのボデーまで垂直に
延びる１列の離隔されているスロツ）’（ｆ−細長いサ
ポートに形成して、力抵抗部材のスロットが形成されて
いる部分の横断面方向の剛性を小さくし、サポートに柔
軟性を持たせて、そのサポー）ｋそれの長手軸を中心と
して長い半径で曲げらｎるように丁るものである。

本願出願人が米国特許を受ける権利を有する１９８２年
６月２１日付の未決の米国特許出願第３９０３９８号明
細書に記載されているように、ある種の用途には、ケー
ブル導体上の絶縁被覆はスロットに直接接触しない方が
よいようである。その理由は、腐食性の非常に強い物質
が、支持部材に設けられているスロツ）ｋ通ってジャケ
ラ）ｋｔ７”７成している物質に接触するからである。

また、スロットにより形成された角が、ケーブルのく９
返えされる曲げのためにケーブルのジャケラ）ｋ切断し
たり、摩滅させた９テるためである。

前記米国特許出願第３９０３０８号明細書に開示さ扛て
いるケーブル保護構造は、絶縁導体外被の近くに位置さ
せら扛る熱良導体製の細長い力抵抗部材全利用する複合
構造で作られる。この部材は横断面がＵ形の溝状部材で
構成される。その部材のスロットヲ橋絡するために、近
くの導体の絶縁体に面して溝の中に滑らかで曲げること
ができるライナーを設けることにより、溝状部材を曲げ
ている間にスロットの縁部により摩滅させられることを
防ぐ。

外部ジャケット丁なわち外装と、ライナーと、溝状部材
とは導体の絶縁体したがってケーブルを、圧縮力、＠撃
および減圧膨張によりひき起さ扛る損傷から保護する。

また、圧縮力に対する補充的な抵抗を、本願出願人が米
国特許を受ける権利を有テる、１９８２年９月３０日付
の未決の米国特許出願第４２９５３０号明細書に記載さ
れているところに従って構成されたケーブルで得ること
ができる。

ちる用途とくに油井用には、油井の円形内壁と、油井チ
ュービングの外面と、油その他の液体中に浸すことがで
きる電動ポンプの外被、またはケーブルがとりつけられ
ているその他の構造体との間に形成されているスペース
全通ってケープ、ｌ軸線方向に挿入し、引き出すことが
できなければならない。通常はケーブルは遠心ポンプの
外面にと９つけられ、したがってポンプの外被から外の
方へ延びるために、油井のケーシングの内部にポンプを
きっちり挿入するのに潜在的な支障を与えることになる
。更にケーブルの横断面が大きくなると、与えられた横
断面寸法の油井ケーシングの中に挿入するポンプの横断
面寸法が小さくなることになる。しかし、電気で駆動さ
れる遠心ポンプは的径が大きくなるにつｎて効率が高く
なるものであるから、使用者が効率の最も高いポンプを
採用できるように、ポンプに電力全供給するためのケー
ブルの横断面寸法はできるだけ小さくすることが好まし
い。それらの構造は通常は円筒形であるから、それらの
構造体の間のスペースの横断面は、半径の異なる２つの
ほぼ円形表面により形成さｎるほぼ環状の形を有する。

先に説明したように、油井内ではケーブルには非常に高
い温度と、非常に高い圧力と、非常に大きい圧縮力とが
加えられ、かつ設置作業中にたとえばハンマーその他の
工具から衝撃を受ける。したがって、前記米国特許出願
明細書に開示されているケーブルを使用するととが望ま
しく、がフケ−プルの実効厚さをできるだけ薄くして、
ケーブルがと９つけられている機器を油井のケーシング
内に入れたシ、ケーシングから抜き出した９′Ｔる作業
を行っている間にケーブルがケーシングに引１ つかかる可能性をできるだけ少くすることも望ましい。

本発明によれば、外装ケーブルの横断面は、そのケーブ
ルがとりつけられる表面の曲率に合致する弧状にされる
。そうすると、井戸の壁と、井戸内部の円筒形構造体の
間の環状スペースに合致させ、その環状スペース全最大
限に利用することによりケーブルの実効厚さが薄くなる
。

本発明の目的は、り°−プルが使用される穴の円形横断
面に合致する横断面形状を有する改良した平形電気ケー
ブルを得ることである。

本発明の別の目的は、油井内での使用にとくに適当な、
横断面が弧状の外装電気ケーブルを得ることである。

本発明の更に別の目的は、油井内で加えられる種々の破
壊力に抵抗するための手段を組込まれ、横断面が弧状で
ある、油井用の外装電気ケーブル全得ることである。

以下、図面全参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、油井用にとくに適当な、本発明に従って構成
さｎたケーブル１０の一実施例を示すものである。それ
らの用途に対しては、油井ケーシングの円形内壁と、油
井チュービングの外面、油中で使用さｎる電動ポンプの
外被またはケーブルがとりつけられるその他の構造体と
の間に形成されたスペースの中の長手方向に動かすこと
ができなければならない。それらの構造体は通常は弧状
の表面、具体的にいえば円筒面、を有し、かつ直径の異
なる２つのほぼ同軸状の円筒面で囲まれるから、前記ス
ペースの横断面はほぼ環状である。

先に述べたように、それらの用途ではケーブルは非常に
高い温度と圧力を受け、油井内の非常に大きい圧縮力に
さらされ、かつケーブルの昇降作業中にたとえばハンマ
ーその他の工具から衝ｆｆ、ｆ：受ける。

ケーブル１０は金属製の保穫ジャケッ８１奮含む。

この保饅ジャケット１１は個々に絶縁されて互いに隔て
られている複数の線すなわち導体１２，１３．１４’に
囲んで密封する。井戸のケーシングと、ケーブルがとり
つけら詐る構造体３０との間の環状スペースの中にケー
ブル１０を置くために、ケーブルの横断面形状はわずか
に弧状にする。ケーブルの下側の構造体３０の円筒表面
に平行な円弧面内に導体の中心軸が含ｉｆＬるようにそ
扛らの導体は配置きｎる。

第１図には構造体３０の一部だけが示されているが、そ
の構造体の全体は油井用ボンプオたはそのポンプを駆動
する電動機の外被、ポンプから地上まで延びている円筒
形の油井チュービング、またはケーブルをとりつけるほ
ぼ円筒形の外面ヲ有するその他の構造体であると理解さ
れたい。

ジャケット１１は横断面が２形の鋼製テープ１１で構成
さ扛るのが普通であって、そのテープは互いに重なり合
うらせん状に導体１２．１３．１４の周囲に巻きつけう
九て、インターロックされた外装シースを形成する。並
べて配置されている導体はかなり長いが、第１図にはケ
ーブルの一部だけが示されている。各導体１２．１３．
１４は１つまたはそれ以上の電気絶縁層により被覆され
る。第１図には２つのそのような電気絶縁層１５，１６
．１７が示さルている。

それらの導体に使用される絶縁は化学的外障壁と電気絶
縁体のうちの少くとも一方で構成される簡鵬な１つまた
はそれ以上のものであることがわかるであろう。通常は
、油井内のような環境においては、希望の誘電特性と、
高温・高圧の環境内で加速さｔ”ｔた状態で起る種々の
化学反応に対する抵抗性とを持たせるために各種の絶縁
体の層の種々の組合わせで構成された絶縁ケポンプケー
ブルは含む。そｎらの絶縁体は、金５４たけその他の適
当な材料で構成されたリボンとテープのうちの少くとも
一方で囲まれる、丁なわち、機械的に保膿できる。しか
し、この絶縁と機械的な被覆は本発明の、構成部分では
ないからそれについての説明は省略する。

各絶縁導体の間に力抵抗部材２０ｉ入れるスペースを設
けるために、各絶縁導体は互いに横方向に十分隔てられ
る。各力抵抗部材２０も細長く、導体に平行に延びる。

力抵抗部材２０は横断面方向に十分に堅く、即ち剛性を
有し、１だ高い熱伝導度を有する材料で作られる。その
熱伝導度は導体の絶縁層の熱伝導度より少くとも高いこ
とが必要である。この目的のためにはＫＪｊ［（’Ｎｋ
混入した炭素物質が適当である。この物質は艮い子線抵
抗性も示す。

この目的のためには鍔鉄またはアルミニウムのような金
属、金属′ｆ！：混入した硬化性の重合物質、およびナ
イロンのような押出し成励された熱可塑性物質なども適
当である。

図示のケーブルは３本の導体で構成さｎているが、導体
の数はケーブルによって異なり、力抵抗部材２０の数は
導体の数より通常は１だけ少いことが明らかであろう。

力′抵抗部材２０は非常に堅く、ケーブル１０の主面に
ほぼ垂直な方向に加えられる圧縮力の向きの圧縮に対し
て抵抗するから、ケーブル全使用場所に配置する場合に
必要な長い半径の曲げを行えるようにするために高い柔
軟性を要求さｎることがある。

この高い柔軟性は、図示のように、各力抵抗部材２０の
−Ｌ面２６から内向きまたは外向きに延び−Ｃ力抵抗部
材２０のほぼ中間部またはそれ以上の所で終端する、複
数の長手方向に離隔さｎているスロット２２により与え
られる。スロット２２の間で長手方向に隔てられている
のはスロット２３である。それらのスロット２３は力抵
抗部材２０の下面２７から力抵抗部月２０のボデーの内
部および上向きに延びる。

スロット２３も長手方向にほぼ一様に離隔され、スロッ
ト２２の間のほぼ中間部に配置さ扛る。したがって、ス
ロツ）　２２．２３は上面２６と下面２７から内側へ向
って交互に延び、力抵抗部材２０に大きい柔軟性を持た
せる。この力抵抗部材２０がケーブルに装着されると、
そのために構成される構造は第１図に示されているもの
に類似したものとなる。

尚業者であればわかるように、力抵抗部材２０は押出し
成型、成型またはその他の方法で作ることができる。大
きな柔軟性を必要とする時はスロットを設ける。スロッ
トヲ設けるのは、この力抵抗部材加が押出し成型で作ら
庇る時にとくに必要である。各力抵抗部材２０は上面と
下面を有する。それらの上面と下面は、ジャケラ目１の
ほぼ平行な上側の内側部分２４Ａと下側の外側部分２４
Ｂに合致するように、はぼ平らである。また、すぐ近く
の１本の絶縁導体の絶縁体の向き合う周面の形により密
に合致するように、力抵抗部材２０の長手方向縁部を半
円形とすることができる。このケーブルが僅かに弧状の
横断面に曲げら扛た時に力抵抗部材２０の４つの隅２８
がケーブルを切らないように、それらの隅２８は丸く面
取りされる。ケーブルの外面に加えられる圧縮力は力抵
抗部材２０に遭遇するから、その圧縮力はケーブルへ伝
えられることが阻止され、または少くとも弱められる。

あるいは、ケーブルのジャケットの部品の内部は前記米
国特許出願に開示されていやような形態のうちのいずれ
の形態をとることもできる。

希望の僅かに弧状辺形を形成するために、ケーブル１０
は最初に平らに作り、その後で適切な曲率を有する形成
型に通してそのケーブルを引き出す。

その引き出しにより、ケーブルがとりつけられる構造体
３０の曲率とほぼ同じ曲率まで外装が横方向に曲げられ
る。外装は金属で作られるから、ケーブルが形成型から
引き出された後も外被は希望の曲げられた形を保つ。

外装置１の内側部分２４Ａの最も内面を形成する内側の
弧の半径Ｒは、中心線から構造体３０の外側の円筒向部
分寸での半径方向距離にほぼ等しくされる。外側部分２
４Ｂの半径Ｒ′は内側部分２４Ａの半径Ｒにケーブルの
厚さ’ｌ−加え合わせたものに等しくされる。厚さＴは
絶縁導体の外径に、２つの部分２４Ａと２４Ｂの全半径
方向厚さを加え合わせたものにより決定される。構造体
３０にとりつけられているケーブルを油井の中に支障な
く入れることができるようにするために、半径Ｒ′は油
井ケーシングの内壁の半径より短くなければならない。

その場合には、ケーブルの厚さＴは、構造体と油井ケー
シングの内壁との間の環状スペースの半径方向寸法より
小さくなければならない。

ケーブル１０の横断面形状は弧状であるから、ケーブル
１０の外側部分２４Ｂと、それの下側の円筒形支持面と
の間の距離はほぼ一定に保たれる。ケーブルの横断面が
まつテぐであるとすると、ケーブルは下側の円筒面に接
してそれの縁部を利用できる環状スペースの中へ更に延
長させる。したがって、それらの縁部は油井ケーシング
の向き合う内壁に接触する、すなわちその内壁により動
きを妨げらｎやすくなる。

本発明のケーブルが下側の支持面に良く追従できること
は、このケーブルの導体が接続される電気端子を有する
電動機により駆動される遠心ポンプに電流を供給するた
めにこのケーブルが用いられる場合に、とくに重要な特
徴である。そのような用途に用いるために、ポンプの半
径方向に隔てられているケーシングと油井の内壁との間
の横方向の許容誤差はしばしば最小である。というのは
、効率を高くするためにはポンプの直径をできるだけ太
き、くテることが好ましいからである。したかぐって、
ケーブル１０により、大型で効率の高いポンプを使用で
きるという利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って作られたケーブルの一部分の端
部の保護ジャグツｌ−除いた状態と、このケルプルがと
りつけられる全体どして円筒形の外被その他の構造体の
部分斜視図、第２図は第１図に示されている下側の構造
体を除いて示す、第１図の２−２線に沿うケーブルの端
部断面図、第３図はケーブルの個々の絶縁を保護するた
めの改良した力抵抗部材の端部図である。 １０・・・ケーブル、１１・・・ジャケット、１２〜１
４・・・導体、１５〜１７・・・絶縁層、２０・・・力
抵抗部材、２２　、２３・・・スロット。 出願人代理人　　猪　股　　　清

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）はぼ平行な長手軸を有し、互いに横方向に隔てら
   れる複数の細長い絶縁導体と 向き合う縁部と、向き合う側部とで構成され、横断面が
   堅い、前記導体を被覆するジャケットと、全備え、この
   ジャケットの前記側部の横断面は弧状であることを特徴
   とする電気ケーブル。 （２、特許請求の範囲第１項記載のケーブルであって、
   前記導体の中心は円弧面内に含まれ、前記導体の間の前
   記ジャケットの前記側部は前記円弧面にほぼ平行な平面
   内にあることを特徴とする電気ケーブル。 （３）特許請求の範囲第２項記載のケーブルであって、
   電気絶縁層が各１つの前記導体を被覆し、それらの層は
   前記円弧面に平行゛な方向に互いに隔てられること全特
   徴とする電気ケーブル。 （４）特許請求の範囲第３項記載のケーブルであって、
   前記ジャケットは金属をうずまき状に巻いたもので構成
   されること全特徴とする電気ケーブル。 （５）特許請求の範囲第４項記載のケーブルであって、
   前記ジャケットの内部で、随隔されている絶縁導体の間
   でそれらの絶縁導体に平行な少くとも１つの堅い、力に
   抗する部材全台み、 その部材は前記ジャケットのほぼ一方の側から他方の側
   まで前記ジャクツＩｆ横切って延びることを特徴とする
   電気ケーブル。 （６）特許請求の範囲第５項記載のケーブルであって、
   少くとも１つの力に抗する前記部材は金属で作られるこ
   とを特徴とするケーブル。 （７）特許請求の範囲第６項記載のケーブルであって、
   少くとも１つの力に抗する前記部材は堅い材料で作ら扛
   ることを特徴とするケーブル。 （８）特許請求の範囲第５項記載のケーブルであって、
   前記導体は、円弧面内に含まれる中心軸に並んだ関係に
   あり、それにより、はぼ平行な２つの弧状の両側を有す
   るケーブルを形成すること全特徴とするケーブル。 （９）特許請求の範囲第４項記載のケーブルであって、
   前記少くとも１つの力に抗する部材は、前記ジャケット
   の前記両側に近接するほぼ平らな上面と下面を有するほ
   ぼ連続した堅いボデーであること全特徴とするケーブル
   。 ００）特許請求の範囲第９項記載のケーブルであって、
   前記部材は長手方向に隔てられた複数のスロツ）？含み
   、それらのスロットは、前記上面と前記下面から交互に
   内側へ延び、かつ前記導体の中心軸を含んでいる円弧面
   の近くで終端することを特徴とするケーブル。