RU131897U1

RU131897U1 - SUBMERSIBLE SIGNAL-SUPPLY CABLE

Info

Publication number: RU131897U1
Application number: RU2013108245/07U
Authority: RU
Inventors: Павел Оскарович Гаус; Денис Валерьевич Савутин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Томское научно-производственное и внедренческое общество "СИАМ"
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2013-08-27

Abstract

1. Погружной сигнально-питающий кабель, содержащий внешнюю защитную оболочку из полимерного материала, броню, внутри которой расположены, по меньшей мере, одна питающая токопроводящая жила и, по меньшей мере, одно оптоволокно, отличающийся тем, что броня выполнена в виде металлической трубки с толщиной стенок 0,4÷0,8 мм, и заполнена гидрофобным заполнителем.2. Погружной сигнально-питающий кабель по п.1, отличающийся тем, что внешняя защитная оболочка из полимерного материала имеет прямоугольное сечение.3. Погружной сигнально-питающий кабель по п.1, отличающийся тем, что внешняя защитная оболочка из полимерного материала имеет круглое сечение.4. Погружной сигнально-питающий кабель по пп.1-3, отличающийся тем, что внешний диаметр металлической трубки составляет 4÷9 мм.5. Погружной сигнально-питающий кабель по п.3, отличающийся тем, что его внешний диаметр составляет 5÷15 мм.6. Погружной сигнально-питающий кабель по п.2, отличающийся тем, что его сечение выполнено квадратом со стороной, равной 9÷16 мм.7. Погружной сигнально-питающий кабель по пп.1-6, отличающийся тем, что металлическая броня выполнена из нержавеющей стали.1. Submersible signal-supply cable containing an external protective sheath of polymeric material, armor, inside which are located at least one supply conductive core and at least one optical fiber, characterized in that the armor is made in the form of a metal tube with wall thickness 0.4 ÷ 0.8 mm, and filled with hydrophobic aggregate. 2. Submersible signal-supply cable according to claim 1, characterized in that the outer protective sheath of a polymer material has a rectangular cross section. Submersible signal-supply cable according to claim 1, characterized in that the outer protective sheath of a polymer material has a circular cross section. Submersible signal-supply cable according to claims 1-3, characterized in that the external diameter of the metal tube is 4 ÷ 9 mm. 5. Submersible signal-supply cable according to claim 3, characterized in that its outer diameter is 5 ÷ 15 mm. 6. Submersible signal-supply cable according to claim 2, characterized in that its cross-section is square with a side equal to 9 ÷ 16 mm. 7. Submersible signal-supply cable according to claims 1-6, characterized in that the metal armor is made of stainless steel.

Description

Полезная модель относится к области гидродинамических исследований и может быть использована для работ в нефтяных и газовых скважинах, в условиях высокого давления внешней среды для питания и информационного обмена с погружными и устьевыми модулями.The utility model relates to the field of hydrodynamic research and can be used for work in oil and gas wells, under high pressure environmental conditions for power and information exchange with submersible and wellhead modules.

Из уровня техники известен электрический кабель для установок погружных электронасосов (пат РФ №74004, МПК Н01В 9/00, от 29.01.2008), содержащий уложенные параллельно в одной плоскости или скрученные между собой токопроводящие жилы, покрытые изоляцией из пластмассы или резины и заключенные в коррозионо-стойкую ленточную броню, в пространствах между жилами у которого проложены один или несколько оптических модулей, каждый из которых представляет собой пучок оптико-волоконных световодов помещенных внутри полимерной оболочки.The prior art electric cable for the installation of submersible electric pumps (US Pat. No. 74004, MPK НВВ 9/00, dated January 29, 2008), containing conductive conductors laid parallel to one plane or twisted together, coated with plastic or rubber insulation and enclosed in corrosion-resistant tape armor, in the spaces between the veins in which one or more optical modules are laid, each of which is a bunch of fiber optic fibers placed inside the polymer sheath.

Кабель предназначен для передачи электрической энергии к электродвигателям погружных насосов, а наличие в нем оптико-волоконного модуля позволяет передавать в цифровом формате информацию от помещенных в скважину датчиков, например давления, уровня жидкости.The cable is designed to transfer electrical energy to the electric motors of submersible pumps, and the presence of an optical fiber module in it allows you to transmit information in digital format from sensors placed in the well, such as pressure, fluid level.

Известен электрооптический кабель для установок погружных электронасосов (пат. РФ №109907, МПК Н01 В11/22, от 25.04.2011 г.), содержащий уложенные параллельно в одной плоскости или скрученные между собой токопроводящие жилы, покрытые изоляцией из пластмассы, и продольно наложенные ленты из нетканого полотна, заключенные в коррозионно-стойкую ленточную броню, в пространстве между жилами у которого введен один или несколько гибких стальных бронированных малогабаритных волоконно-оптических кабелей, выполненных в виде 6-ти скрученных преформированных канатных проволок или прядей проволок, образующих свободный канал в центре, в котором расположены одно или несколько оптических волокон.Known electro-optical cable for the installation of submersible electric pumps (US Pat. RF No. 109907, IPC N01 B11 / 22, 04/25/2011), containing conductive conductors laid parallel to one plane or twisted together, coated with plastic insulation, and longitudinally applied tapes from a nonwoven fabric, enclosed in a corrosion-resistant tape armor, in the space between the veins of which one or more flexible steel armored small-sized fiber-optic cables are introduced, made in the form of 6 twisted preformed rope wires or strands of wire forming a free channel in the middle, in which are located one or more optical fibers.

К общим недостаткам запатентованных технических решений погружного электронно-оптического кабеля следует отнести низкую стойкость к воздействию высокого давления внешней газожидкостной среды.The common disadvantages of patented technical solutions for submersible electron-optical cable include low resistance to high pressure external gas-liquid medium.

Известен грузонесущий геофизический кабель (патент РФ №50337, МПК Н01 В7/24, от 24.06.2005), включающий наружный и внутренний слои брони со слоем изоляции между ними, а также оптоволоконный модуль в центре, размещенный в металлическом капилляре из нержавеющей стали, который одновременно является токопроводящей жилой, имеющем снаружи подушку-изолятор, а с внутренней - гидрофобный заполнитель, причем внутренний слой брони с наложенной на него изоляцией является токопроводящей жилой и каркасом, воспринимающим на себя внешнее давление. Достоинством грузонесущего кабеля является совмещение информационных и токопроводящих свойств, к недостаткам следует отнести ограниченное количество токопроводящих каналов (металлический капилляр и броня), сложность и материалоемкость конструкции.Known load-bearing geophysical cable (RF patent No. 50337, IPC N01 B7 / 24, dated 24.06.2005), including the outer and inner layers of armor with an insulation layer between them, as well as a fiber optic module in the center, located in a stainless steel metal capillary, which at the same time, it is a conductive core with an insulating cushion on the outside, and a hydrophobic aggregate on the inside, and the inner armor layer with insulation applied to it is a conductive core and a frame that accepts external pressure. The advantage of a load-carrying cable is the combination of information and conductive properties, the disadvantages include a limited number of conductive channels (metal capillary and armor), the complexity and material consumption of the structure.

Известен кабель для связи и обработки скважины (прототип), (патент РФ №82922, МПК Н01 В7/18, от 22.12.2008) содержащий, по меньшей мере, одну токопроводящую жилу, выполненную без оболочки или с изоляцией, броню, выполненную в виде слоя из стальных проволочек или нитей кевлара или гофрированной металлической или сталеполимерной ленты и внешнюю армирующую оболочку из полимерного материала, между токопроводящей жилой и броней которого, размещен защитный слой из эластичного и прочного к истиранию материала, при этом кабель дополнительно снабжен оптоволоконным проводом.Known cable for communication and well treatment (prototype), (RF patent No. 82922, IPC N01 B7 / 18, dated 22.12.2008) containing at least one conductive core made without a sheath or with insulation, armor made in the form a layer of steel wires or Kevlar threads or corrugated metal or steel-polymer tape and an external reinforcing sheath made of a polymer material, between the conductive core and the armor of which there is a protective layer of elastic and abrasion resistant material, while the cable is additionally equipped with optical fiber equestrian wire.

К недостаткам конструкции кабеля по патенту №82922 следует отнести недостаточную прочность брони из слоя из стальных проволок и полимерного защитного слоя при работе в условиях высоких давлений внешней газожидкостной среды, сложность и материалоемкость конструкции.The disadvantages of the cable construction according to patent No. 82922 include the insufficient strength of the armor made of a layer of steel wires and a polymer protective layer when operating under high pressure conditions of an external gas-liquid medium, the complexity and material consumption of the structure.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение является разработка конструкции кабеля для питания и информационного обмена с погружными и устьевыми модулями в условиях высокого давления внешней газожидкостной среды.The task to which the claimed technical solution is directed is to develop a cable design for power and information exchange with submersible and wellhead modules under high pressure conditions of an external gas-liquid medium.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении эксплуатационных характеристик кабеля при высоких давлениях.The problem is solved by achieving a technical result, which consists in increasing the operational characteristics of the cable at high pressures.

Указанный технический результат достигается тем, что в погружном сигнально-питающем кабеле, содержащем, по меньшей мере, одну питающую токопроводящую жилу, и, по меньшей мере, одно оптоволокно, внешнюю защитную оболочку из полимерного материала, броню, броня выполнена в виде металлической трубки с толщиной стенок 0,4-0,8 мм, и заполнена гидрофобным заполнителем.The specified technical result is achieved in that in a submersible signal-supply cable containing at least one supply conductive core and at least one optical fiber, an external protective sheath of polymeric material, armor, armor is made in the form of a metal tube with wall thickness 0.4-0.8 mm, and filled with a hydrophobic aggregate.

Целесообразно выполнить погружной сигнально-питающий кабель для питания и информационного обмена с погружными и устьевьми модулями в условиях высокого давления внешней среды таким образом, что его внешняя защитная оболочка из полимерного материала имеет прямоугольное сечение.It is advisable to perform a submersible signal-supply cable for power supply and information exchange with submersible and wellhead modules under conditions of high pressure of the external environment in such a way that its outer protective sheath of polymer material has a rectangular cross-section.

Целесообразно выполнить погружной сигнально-питающий кабель для питания и информационного обмена с погружными и устьевыми модулями в условиях высокого давления внешней среды таким образом, что его внешняя защитная оболочка из полимерного материала имеет круглое сечение.It is advisable to perform a submersible signal-supply cable for power supply and information exchange with submersible and wellhead modules under conditions of high pressure of the external environment in such a way that its outer protective sheath of polymer material has a circular cross section.

Оптимально исполнение погружного сигнально-питающего кабеля для питания и информационного обмена с погружными и устьевыми модулями в условиях высокого давления внешней среды с внешним диаметром металлической трубки 4÷9 мм.Optimal performance of the submersible signal-supply cable for power and information exchange with submersible and wellhead modules under high pressure environmental conditions with an external diameter of the metal tube of 4 ÷ 9 mm.

Предпочтительно исполнение погружного сигнально-питающего кабеля для питания и информационного обмена с погружными и устьевыми модулями в условиях высокого давления внешней среды внешним диаметром 5÷15 мм.It is preferable to design a submersible signal-supply cable for power supply and information exchange with submersible and wellhead modules under conditions of high pressure of the external environment with an external diameter of 5-15 mm.

Предпочтительно исполнение погружного сигнально-питающего кабеля для питания и информационного обмена с погружными и устьевыми модулями в условиях высокого давления внешней среды с сечением в виде квадрата со стороной 9÷16 мм.It is preferable to design a submersible signal-supply cable for power supply and information exchange with submersible and wellhead modules under high pressure environmental conditions with a cross section in the form of a square with a side of 9 ÷ 16 mm.

Целесообразно выполнить металлическую броню погружного сигнально-питающего кабеля из нержавеющей стали.It is advisable to make metal armor of a submersible signal-supply cable of stainless steel.

Возможные варианты исполнения кабеля поясняются чертежами. На фиг.1 и фиг.2 представлен разрез предлагаемых конструкций кабеля.Possible cable designs are illustrated in the drawings. Figure 1 and figure 2 presents a section of the proposed cable structures.

Оптоволоконные провода 1 и токопроводящие жилы 2 размещены в трубчатой броне 3, выполненной в виде металлической трубки с толщиной стенок 0,4÷0,8 мм. Кабель имеет внешнюю защитную оболочку из полимерного материала 4, пространство внутри металлической трубки 3 заполнено гидрофобным заполнителем 5.Fiber optic wires 1 and conductive conductors 2 are placed in a tubular armor 3 made in the form of a metal tube with a wall thickness of 0.4 ÷ 0.8 mm. The cable has an external protective sheath of polymer material 4, the space inside the metal tube 3 is filled with a hydrophobic filler 5.

На фиг.1 показан вариант исполнения погружного сигнально-питающего кабеля, в котором внешняя защитная оболочка 4 имеет круглое сечение. На фиг.2 показан вариант исполнения погружного сигнально-питающего кабеля, в котором внешняя защитная оболочка 4 имеет прямоугольное сечение.Figure 1 shows an embodiment of a submersible signal-supply cable in which the outer protective sheath 4 has a circular cross section. Figure 2 shows an embodiment of a submersible signal-supply cable, in which the outer protective sheath 4 has a rectangular cross-section.

Пример практического исполнения. Был изготовлен кабель погружной сигнально-питающий, предназначенный для использования в условиях высокого давления окружающей среды (до 1500 атм), состоящий из повива провода МГФЛ 3х0,20 мм (2) и оптоволокна 3х 0,20 мм (типа AllWave ZWP) (1), размещенных в трубке из нержавеющей стали (3) внешним диаметром 6,25 мм, с толщиной стенки 0,71 мм, заполненной гидрофобным заполнителем. В качестве гидрофобного заполнителя использовался тиксотропный гель. Кабель имел защитную оболочку из полиэтилена высокой плотности (4), а внешний диаметр его составлял 15,5 мм. Изготовленный кабель удовлетворял следующим техническим условиям: статическое растягивающее усилие - не менее 6,4 кН; расчетное разрывное усилие - не менее 10,0 кН; раздавливающая нагрузка не менее 15 кН/см; рабочий диапазон температур -60…+125°С.An example of practical implementation. A submersible signal-supply cable was made for use in high ambient pressure conditions (up to 1500 atm), consisting of a 3 × 0.20 mm MGFL wire coil and 3 × 0.20 mm optical fiber (AllWave ZWP type) (1) placed in a stainless steel tube (3) with an outer diameter of 6.25 mm, with a wall thickness of 0.71 mm filled with a hydrophobic aggregate. A thixotropic gel was used as a hydrophobic aggregate. The cable had a protective sheath made of high density polyethylene (4), and its outer diameter was 15.5 mm. The manufactured cable met the following specifications: static tensile force - not less than 6.4 kN; rated breaking force - not less than 10.0 kN; crushing load of at least 15 kN / cm; operating temperature range -60 ... + 125 ° С.

Варианты кабеля погружного сигнально- питающего с толщиной стенок металлической брони, лежащей в диапазоне 0,4-0,8 мм также удовлетворяли вышеприведенным требованиям технических условий.Variants of a submersible signal-supply cable with a wall thickness of metal armor lying in the range of 0.4-0.8 mm also met the above technical requirements.

Таким образом, предлагаемая конструкция кабеля позволяет создать надежный сигнально-питающий канал связи при проведении работ под высоким давлением с погружными и устьевыми модулями и выгодно отличают предлагаемые конструкции по сравнению с традиционно используемьми в настоящее время геофизическими кабелями.Thus, the proposed cable design allows you to create a reliable signal-supply communication channel during work under high pressure with submersible and wellhead modules and favorably distinguishes the proposed designs in comparison with the currently used geophysical cables.

Claims

1. Submersible signal-supply cable containing an external protective sheath of polymeric material, armor, inside which are located at least one supply conductive core and at least one optical fiber, characterized in that the armor is made in the form of a metal tube with wall thickness 0.4 ÷ 0.8 mm, and filled with hydrophobic aggregate.

2. The submersible signal-supply cable according to claim 1, characterized in that the outer protective sheath of polymer material has a rectangular cross-section.

3. The submersible signal-supply cable according to claim 1, characterized in that the outer protective sheath of a polymer material has a circular cross section.

4. Submersible signal-supply cable according to claims 1 to 3, characterized in that the outer diameter of the metal tube is 4 ÷ 9 mm.

5. Submersible signal-supply cable according to claim 3, characterized in that its outer diameter is 5 ÷ 15 mm

6. The submersible signal-supply cable according to claim 2, characterized in that its cross section is made by a square with a side equal to 9 ÷ 16 mm.

7. Submersible signal-supply cable according to claims 1-6, characterized in that the metal armor is made of stainless steel.