RU144829U1

RU144829U1 - CABLE FOR SUBMERSIBLE OIL PUMPS

Info

Publication number: RU144829U1
Application number: RU2014105416/07U
Authority: RU
Inventors: Аркадий Рувимович Эпштейн
Original assignee: Аркадий Рувимович Эпштейн
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2014-09-10

Abstract

Кабель для погружных нефтяных насосов, содержащий расположенные в одной плоскости или скрученные три изолированные токопроводящие жилы, имеющие изоляцию из блок-сополимера пропилена с этиленом; поверх изолированных жил расположена защитная подушка в виде обмотки из синтетических лент, снабжённой подслоем, стойким к воздействию ионов меди, выполненным монолитно с основным слоем и высокопрочным бронепокровом, отличающийся тем, что бронепокров выполнен из полимерного обладающего высокими диэлектрическими свойствами материала, например полипарафенилен-терефталамида (кевлара).A cable for submersible oil pumps, comprising three insulated conductive wires located in the same plane or twisted, having insulation from a block copolymer of propylene with ethylene; on top of the insulated cores there is a protective pillow in the form of a winding of synthetic tapes, equipped with a sub-layer resistant to copper ions, made integrally with the main layer and high-strength armor cover, characterized in that the armor cover is made of a polymer material having high dielectric properties, for example polyparaphenylene-terephthalamide ( Kevlar).

Description

Кабель для погружных нефтяных насосов относится к подземному оборудованию нефтяных скважин и может быть использован для питания электродвигателей погружных нефтяных насосов. Известен кабель для установок погружных электронасосов по ТУ 16-505.129-2002 «Кабели с полиэтиленовой изоляцией для установок погружных электронасосов», содержащий три параллельно уложенные медные токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта двухслойной полиэтиленовой изоляцией, и последовательно наложенные поверх изолированных жил обмотку из синтетической ткани или полимерной ленты и бронепокров из стальных оцинкованных лент (информационно-технический сборник «Изделия кабельные», том 6, «Кабели и провода различного назначения», часть 2, изд. ОАО ВНИИКП, г. Москва).The cable for submersible oil pumps refers to the underground equipment of oil wells and can be used to power the electric motors of submersible oil pumps. Known cable for the installation of submersible electric pumps according to TU 16-505.129-2002 "Cables with polyethylene insulation for the installation of submersible electric pumps", containing three parallel-laid copper conductive conductors, each of which is coated with a two-layer polyethylene insulation, and a winding made of synthetic fabric, sequentially laid on top of insulated conductors or polymer tape and armored coatings made of galvanized steel tapes (information and technical collection “Cable products”, volume 6, “Cables and wires for various purposes”, part 2, ed. OJSC VNIIKP, Moscow).

Основным недостатком этой конструкции кабеля является низкая стойкость к воздействию нефтяной среды (протокол испытаний №6 от 10 апреля 2008 г, ЦЗЛ ОАО «РОССКАТ»).The main disadvantage of this cable design is its low resistance to the effects of the oil environment (test report No. 6 dated April 10, 2008, Central Control Center of OAO ROSSKAT).

Наиболее близким по технической сути является «Кабель для погружных нефтяных насосов» (по патенту RU №236802, МПК⁷ H01B 7/08, от 16.05.2008), содержащий три параллельно уложенные медные токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта полимерными изоляцией и оболочкой, и последовательно наложенные поверх них общую обмотку из синтетической ткани или полимерной ленты и бронепокров из стальных оцинкованных лент, при этом полимерные изоляция и оболочка выполнены из блоксополимера пропилена с этиленом, включающего 0,1-0,6 мас.% дезактиватора меди. Это техническое решение позволяет использовать кабель в условиях нефтяных скважин, так как изоляция и оболочка из блоксополимера пропилена с этиленом устойчивы к воздействию нефтяной среды.The closest in technical essence is the "Cable for submersible oil pumps" (patent RU No. 236802, IPC ⁷ H01B 7/08, dated 05.16.2008), containing three parallel conductive copper conductors, each of which is coated with polymer insulation and sheath, and sequentially superimposed on top of them is a common winding of synthetic fabric or polymer tape and armored coatings of galvanized steel tapes, while the polymer insulation and the sheath are made of block copolymer of propylene with ethylene, including 0.1-0.6 wt.% copper deactivator. This technical solution allows the cable to be used in oil wells, since the insulation and the casing of the block copolymer of propylene with ethylene are resistant to the effects of the oil medium.

Известно, что при работе УЭЦН ток от трехфазного источника питания через сопротивления жил кабеля поступает на обмотки ПЭДа. Одновременно с этим, часть тока через емкостное сопротивление жил кабеля поступает на броню кабеля, формируя на ней электрический потенциал.It is known that during ESP operation, the current from a three-phase power source, through the resistance of the cable conductors, enters the windings of the PED. At the same time, part of the current through the capacitance of the cable conductors enters the cable armor, forming an electric potential on it.

Поскольку потенциал обсадной колонны, по определению, близок нулю, тогда между броней кабеля, корпусом ПЭДа и обсадной колонной возникает разность потенциалов и электрический ток, протекающий через электропроводящую лифтируемую жидкость.Since the potential of the casing string is, by definition, close to zero, then a potential difference and an electric current flowing through the electrically conductive lifted fluid occur between the cable armor, the PED housing and the casing string.

Также причинами появления электрического потенциала на броне кабеля могут быть; - нарушение симметрии фазовых напряжений и токов из-за перекоса фаз питающего напряжения, недостаточная изоляция и несимметричность конструкции (плоского) кабеля.Also, the reasons for the appearance of electric potential on the armor of the cable may be; - violation of the symmetry of phase voltages and currents due to phase imbalance of the supply voltage, insufficient insulation and asymmetry of the design of the (flat) cable.

В свою очередь, при значительных дебитах скважин более 100 м³/сут. и линейной скорости добываемой жидкости в кольцевом зазоре между ПЭД и обсадной колонной более 10 м/сек, ионно-насыщенная область уносится потоком, затрудняя процесс восстановления металла и способствуя образованию язвенной коррозии как на корпусе ПЭДа, в одном полупериоде, так и на обсадной колонне в противоположном.In turn, with significant production rates of more than 100 m ³ / day. and the linear velocity of the produced fluid in the annular gap between the PEM and the casing is more than 10 m / s, the ion-saturated region is carried away by the flow, complicating the metal recovery process and contributing to the formation of ulcerative corrosion both on the PED body, in one half-cycle, and on the casing in the opposite.

В свою очередь, при использовании ингибиторов солеотложения по технологии постоянного или периодического дозирования ингибитор стекая через межтрубное пространство по стволу скважины, попадает в зазор между НКТ и кабелем, вызывает электролитическое разрушение металла муфт, НКТ или эксплуатационной колонны под действием наведенного потенциала на броне вследствие токов утечки кабеля. В тоже время в скважинных условиях - при наличии кислых газов и повышенной температуре коррозионная агрессивность закачиваемых ингибиторов - возрастает.In turn, when scaling inhibitors are used using constant or periodic batching technology, the inhibitor draining through the annulus along the borehole falls into the gap between the tubing and the cable, causing electrolytic destruction of the metal of the couplings, tubing or production casing under the influence of the induced potential on the armor due to leakage currents cable. At the same time, in borehole conditions - in the presence of acid gases and elevated temperature, the corrosiveness of injected inhibitors - increases.

Целью предлагаемого технического решения является увеличение срока службы подземного скважинного оборудования и погружного кабеля.The aim of the proposed technical solution is to increase the service life of underground well equipment and submersible cable.

Поставленная цель решена за счет того, что кабель для погружных нефтяных насосов, содержащий расположенные в одной плоскости или скрученные три изолированные токопроводящие жилы, имеющие изоляцию из блоксополимера пропилена с этиленом; поверх изолированных жил расположена защитная подушка в виде обмотки из синтетических лент снабженной подслоем, стойким к воздействию ионов меди, выполненным монолитно с основным слоем и высокопрочным бронепокровом, который выполнен из полимерного, обладающего высокими диэлектрическими свойствами материала, например, полипарафенилен-терефталамида (кевлара). Выполнение бронепокрова кабеля из полимерного материала (кевлара) обладающего высокой прочностью (в пять раз прочнее стали, предел прочности σ₀=3620 МПа. Кевлар сохраняет прочность и эластичность при низких температурах, вплоть до криогенных (-196°C), более того, при низких температурах он даже становится чуть прочнее. При нагреве кевлар не плавится, а разлагается при сравнительно высоких температурах (430-480°C). Диэлектрические свойства материала, (кевлара), предотвращают электролитическое разрушение колонны НКТ, насосного оборудования и эксплуатационной колонны, разрушение изоляции кабеля, и увеличивая время наработки на отказ.This goal is solved due to the fact that the cable for submersible oil pumps, containing located in the same plane or twisted three insulated conductive conductors having insulation from block copolymer of propylene with ethylene; on top of the insulated cores there is a protective cushion in the form of a winding of synthetic tapes equipped with a sub-layer resistant to copper ions, made integrally with the main layer and high-strength armor cover, which is made of a polymer material with high dielectric properties, for example, polyparaphenylene-terephthalamide (kevlar). The implementation of the armored cover of a cable made of a polymer material (Kevlar) having high strength (five times stronger than steel, tensile strength σ ₀ = 3620 MPa. Kevlar retains strength and elasticity at low temperatures, up to cryogenic (-196 ° C), moreover, at at low temperatures, it even becomes a little stronger. When heated, Kevlar does not melt, but decomposes at relatively high temperatures (430-480 ° C). The dielectric properties of the material, (Kevlar), prevent electrolytic destruction of the tubing string, pumping equipment and explo oustation columns, destruction of cable insulation, and increasing MTBF.

На фиг. 1 изображен кабель с изолированными жилами, расположенными в одной плоскости, где токопроводящая жила 1, слой изоляции 2, подушка 3, бронепокров 4.In FIG. 1 shows a cable with insulated conductors located in the same plane, where the conductive core 1, insulation layer 2, pillow 3, armor cover 4.

Кабель выполнен следующим образом.The cable is made as follows.

Токопроводящая жила 1 покрыта слоем изоляции 2, выполненной из блоксополимера пропилена с этиленом, который снабжен подслоем иной композиции блоксополимера пропилена с этиленом, стойкой к воздействию ионов меди.The conductive core 1 is covered with a layer of insulation 2 made of a block copolymer of propylene with ethylene, which is provided with a sublayer of another composition of a block copolymer of propylene with ethylene that is resistant to copper ions.

Поверх изолированных жил 1 расположены защитная подушка 3 в виде обмотки из синтетических лент и бронепокров 4, выполненный из полипарафенилен-терефталамида (кевлара).On top of the insulated cores 1, a protective pillow 3 is located in the form of a winding of synthetic tapes and armor plates 4 made of polyparaphenylene-terephthalamide (Kevlar).

Технический эффект предложенного технического решения заключается в увеличении срока службы подземного скважинного оборудования и кабеля, за счет исключения металлического (гальванического) контакта скважинного оборудования с металлической броней кабеля.The technical effect of the proposed technical solution is to increase the service life of the underground downhole equipment and cable, by eliminating the metal (galvanic) contact of the downhole equipment with the metal armor of the cable.

При использовании ингибиторов солеотложения по технологии постоянного или периодического дозирования ингибитор стекая через межтрубное пространство по стволу скважины, попадает в зазор между НКТ и кабелем, вызывая электролитическое разрушение металла муфт, НКТ или эксплуатационной колонны под действием наведенного потенциала на броне вследствие токов утечки кабеля. В тоже время в скважинных условиях - при наличии кислых газов и повышенной температуре коррозионная агрессивность закачиваемых ингибиторов - возрастает.When scaling inhibitors are used using the technology of constant or periodic dosing, the inhibitor flowing through the annulus along the wellbore falls into the gap between the tubing and the cable, causing electrolytic destruction of the metal of the couplings, tubing or production string under the influence of the induced potential on the armor due to cable leakage currents. At the same time, in borehole conditions - in the presence of acid gases and elevated temperature, the corrosiveness of injected inhibitors - increases.

Литература:Literature:

1. ТУ 16-505.129-2002 «Кабели с полиэтиленовой изоляцией для установок погружных электронасосов» - аналог.1. TU 16-505.129-2002 "Cables with polyethylene insulation for the installation of submersible electric pumps" - analogue.

2. Патент RU №236802, МПК⁷ H01B 7/08, от 16.05.2008 - прототип.2. Patent RU No. 236802, IPC ⁷ H01B 7/08, dated 16.05.2008 - prototype.

Claims

A cable for submersible oil pumps, comprising three insulated conductive wires located in the same plane or twisted, having insulation from a block copolymer of propylene with ethylene; on top of the insulated cores there is a protective cushion in the form of a winding of synthetic tapes, equipped with a sub-layer resistant to copper ions, made integrally with the main layer and high-strength armor cover, characterized in that the armor cover is made of a polymer material having high dielectric properties, for example polyparaphenylene-terephthalamide ( Kevlara).