RU143415U1

RU143415U1 - REINFORCED CABLE FOR SUBMERSIBLE OIL PUMPS

Info

Publication number: RU143415U1
Application number: RU2014103765/07U
Authority: RU
Inventors: Салихьян Шакирьянович Шарипов
Original assignee: Салихьян Шакирьянович Шарипов
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2014-02-04
Publication date: 2014-07-20

Abstract

1. Кабель с армированной оболочкой для погружных нефтяных насосов, состоящий 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.2. Кабель по п. 1, отличающийся тем, что промежуточная защитная оболочка выполнена из фторопластовой ленты, поверх которой наложена термостойкая лента, например базальтовая, или оплетка из термостойких нитей, например базальтовых.3. Кабель по п. 1, отличающийся тем, что промежуточная защитная оболочка выполнена из фторопластовой ленты, или сшитого полиэтилена низкого давления высокой плотности, или сополимера пропилена с этиленом.1. A cable with a reinforced sheath for submersible oil pumps, consisting of three copper cores located in the same plane, each of which is coated with electrical insulating enamel, on top of which an intermediate protective sheath is applied, and all the cores are enclosed in a common steel-polymer ellipsoid sheath made of wool steel wire embedded in polymer material, the wire being inside a common sheath. 2. A cable according to claim 1, characterized in that the intermediate protective sheath is made of a fluoroplastic tape over which a heat-resistant tape, for example basalt, or a braid of heat-resistant threads, for example basalt, is applied. The cable according to claim 1, characterized in that the intermediate protective sheath is made of a fluoroplastic tape, or a cross-linked low-density polyethylene of high density, or a copolymer of propylene with ethylene.

Description

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности, к кабельной продукции, используемой в погружных установках для добычи нефти и воды.The utility model relates to the oil industry, in particular, to cable products used in submersible installations for oil and water production.

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.Known electrical cable for submersible electric pumps (RF patent No. 27435, IPC H01B 7/18, publ. 01/27/2003), containing three conductive cores, each of which is covered with two-layer insulation, sequentially applied over the conductive cores protective pillow and armor made from profiled steel galvanized tapes.

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.The disadvantages of this electric cable are its increased weight due to the use of steel tape armor, the insufficient resistance of steel tapes to the aggressive environment of wells, deformation of the armor during tripping operations, which does not ensure the integrity of the protective cushion and insulation, and also the susceptibility of the protective cushion and armor to axial loads, arising during hoisting operations.

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.Known cable for submersible oil pumps (RF patent No. 2368025, IPC H01B 7/18, publ. 09/20/2009), containing located in the same plane or twisted three insulated conductive cores having insulation from block copolymer of propylene with ethylene; over the insulated cores, a protective pillow in the form of a winding of synthetic tapes and armor made of galvanized or cupronickel coated profiled steel tape are sequentially located.

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.This cable has the same drawbacks as the cable according to the utility model of the Russian Federation No. 27435, i.e. increased weight due to the use of steel tape armor, insufficient steel tape resistance to the aggressive environment of wells, deformation of the armor during tripping operations, which does not ensure the integrity of the protective cushion and common shell, as well as the lack of susceptibility of the armor to axial loads that occur during tripping.

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.Known geophysical armored cable for the study of gas, oil wells, water open spaces with increased resistance to torsion (RF patent No. 2285965, IPC H01B 7/18, publ. 10/20/2006), consisting of one or more conductive wires, insulation, protective shell, polymer layer and two-layer armor made of galvanized steel wire.

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.Although the use of steel wire armor instead of a steel sheet in this cable leads to weight loss, it has such drawbacks as manufacturing complexity due to the use of two layers of wire and insufficient corrosion resistance due to the presence of an unprotected outer layer of the wire, subject to aggressive environments and abrasion during lowering lifting operations, leading to a decrease in operational reliability.

Задачей полезной модели является повышение его эксплуатационной надежности, упрощение конструкции и снижение погонного веса кабеля.The objective of the utility model is to increase its operational reliability, simplify the design and reduce the linear weight of the cable.

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.This problem is solved by a cable with a reinforced sheath for submersible oil pumps, consisting of three copper cores located in the same plane, each of which is covered with electrical insulating enamel, on top of which an intermediate protective sheath is applied, and all the cores are enclosed in a common steel-polymer shell of an ellipsoid shape made of coils of steel wire coated with polymer material, the wire being inside a common sheath.

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.According to a utility model for using a cable in an aggressive environment with a temperature above 130 ° C, the intermediate protective sheath is made of a fluoroplastic tape over which a heat-resistant tape, for example, basalt, or a braid of heat-resistant threads, for example, basalt, is applied.

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.According to a utility model for using a cable in an aggressive environment with a temperature not exceeding 130 ° C, the intermediate protective sheath is made of a fluoroplastic tape, or a cross-linked high-density low-density polyethylene or a copolymer of propylene with ethylene.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображено поперечное сечение кабеля.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows the cross section of the cable.

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.The cable consists of three copper conductive conductors 1 located in one plane, each of which is covered with a layer of electrical insulating enamel 2 and an intermediate protective sheath 3. All conductors are enclosed in a common ellipsoid sheath 4 made of a polymeric material reinforced with steel wire 5, and the wire is inside the sheath 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 установкеIn the manufacture of the cable, the copper core is covered with electrical insulating enamel of up to 6 layers to achieve a dielectric strength of up to 15 square meters. To protect the enamel layer from mechanical damage, an intermediate protective sheath 3 is applied to it. For a cable operating in an aggressive environment with a temperature above 130 ° C, the intermediate protective sheath is made of fluoroplastic tape, over which a heat-resistant tape, for example, basalt, or a braid made of heat-resistant, is applied threads, for example, basalt. This layer of heat-resistant material not only protects against damage to the insulation of the core, but also protects the overall shell from heating conductive wires with short-term increases in operating current in the installation

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%.For a cable operating at a temperature not exceeding 130 ° C and not having a cable size limitation, the intermediate protective sheath is made of fluoroplastic tape, or is applied to enameled cores by extrusion from crosslinked low-density polyethylene with high density followed by crosslinking of polyethylene with electron accelerators or from propylene copolymer with ethylene. To reduce the dimensions of the cable and to give it an elliptical shape, all three conductors with insulation and an intermediate protective sheath are located in the same plane and are enclosed in a common steel-polymer sheath giving it an anti-seize elliptical shape. The common sheath is a layer of 0.7 mm steel wire coated with a polymer material. Polymer filling is carried out under pressure with preheating of the intermediate shell, thereby achieving complete adhesion of the common and intermediate shells and the absence of voids in the inter-brewing space. Steel wire is a reinforcement for the polymer material of the sheath and is located inside the common sheath. Polymers, having chemical resistance to the effects of aggressive substances in the well fluid, are an external protection for sheath wires. The polymer sheath prevents direct mechanical contacts of the reinforcing wire with the walls of the well, tubing and tubing of the electric submersible pump units, which eliminates mechanical damage to the polymer and wire and significantly increases the service life of the cable and thus increases its operational reliability. The presence of a common polymer sheath allows the cable to work in hostile environments where hydrogen sulfide and carbon dioxide are present and allows acid and alkaline treatment of the wells. Due to the absence of steel armor and cushion and due to the ability to absorb increased axial load, cables with an anti-seize reinforced ellipsoid sheath are less likely to loop during tripping and tightening the loop around the tubing, in addition, the ellipsoidal shape reduces the likelihood of cable clamping between the tubing sleeve and the casing string . Due to the lack of direct contact of the wires with the aggressive environment and the metal surfaces of the submersible equipment, the walls of the casing and tubing, the possibility of their destruction due to electrochemical corrosion is significantly reduced. In addition, the reinforced steel-polymer shell is an element that accepts axial load, and therefore, special devices for attaching to the tubing are not required. Also, the steel braid wire serves as grounding and protection to dampen the interference of electrical control signals. The absence of steel armor and a second layer of reinforcing wire can significantly reduce the linear weight of the cable. The weight of the cable of the proposed design, compared with that produced by Rosskat OJSC according to patent No. 2368025, is reduced by 34%.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики кабеля, повысить его надежность, коррозионную стойкость, упростить конструкцию и уменьшить вес кабеля.Thus, the proposed technical solution can improve the operational characteristics of the cable, increase its reliability, corrosion resistance, simplify the design and reduce the weight of the cable.

Claims

1. A cable with a reinforced sheath for submersible oil pumps, consisting of three copper conductors located in the same plane, each of which is coated with electrical insulating enamel, on top of which an intermediate protective sheath is applied, and all the wires are enclosed in a common steel-polymer sheath of ellipsoid shape made of coils steel wire, embedded in a polymer material, and the wire is inside a common sheath.

2. The cable according to claim 1, characterized in that the intermediate protective sheath is made of fluoroplastic tape, over which a heat-resistant tape, for example basalt, or a braid of heat-resistant threads, for example basalt, is applied.

3. The cable according to claim 1, characterized in that the intermediate protective sheath is made of a fluoroplastic tape, or a high-density cross-linked polyethylene of low pressure, or a copolymer of propylene with ethylene.