RU16220U1

RU16220U1 - Нагревательный кабель (варианты)

Info

Publication number: RU16220U1
Application number: RU2000121439/20U
Authority: RU
Inventors: В.В. Семенов; В.Б. Георгиевский; Г.П. Макиенко; А.В. Кардынов; И.М. Акмалов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть"
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2000-12-10

Description

НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) Нолезная модель относится к области нефтяной промышленности, в частности, к кабельной технике, и может быть использована в качестве оборудования скважин, используемого для путевого электропрогрева высоковязкой нефтегазовой смеси скважин, оборудованных штанговыми насосными установками, погружными электронасосами с целью снижения вязкости добываемой жидкости, ликвидации парафиногидратных пробок в скважинах с высоким газовым фактором, а также предотвращения замерзания водоводов в опасных участках нефтепромыслового оборудования, в системах закачки воды, транспорта нефти и газа.

Известен геофизический кабель, состояш;ий из многопроволочных токопроводяш;их жил с наложенной на каждую жилу изоляционной обмоткой из полиэтилентетрафталатной ленты в качестве подушки под общую броню из стальных круглых проволок (см. Малышев А.Г. и др. Применениегреющихкабелейдляпредупреждения

парафиногидратообразования в нефтяных скважинах. Нефтяное хозяйство, 1990, NO 6, с. 58-60).

Недостаток известного устройства - низкий уровень выделяемой тепловой мощности, недостаточной для предупреждения образования асфальтосмолопарафинистых отложений (АСНО) в трубопроводе, особенно в случаях высокого содержания парафиновых фракций в нефти.

Известен электрический кабель для питания погружных электродвигателей, который, благодаря конструктивному выполнению, может одновременно осуществлять путевой электропрогрев

МПК HOI в 7/18 Н 05 В 3/56

высоковязкой нефти в скважине. Кабель включает три изолированные токопроводящие жилы со слоями изоляции, первый из которых выполнен термоизоляционным, а также подушку под броню и общую броню (см. свидетельство на полезную модель .№ 8154, кл. Н 01 В 7/00, от 1997 г.). Данное техническое решение принимаем за прототип.

Однако конструктивное выполнение известного кабеля, имеющего сложную геометрию в поперечном сечении, делает его использование в качестве нагревающего неэффективным из-за невозможности обеспечить надежный контакт между внешней поверхностью кабеля и обогреваемой поверхностью. По этой же причине известный кабель нельзя использовать в скважинах с искривленным стволом.

Целью полезной модели является расширение номенклатуры.

Дополнительной целью является повышение эффективности нагрева.

Еще одной дополнительной целью является повышение эксплуатационной надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в известном нагревательном кабеле, содержащем изолированные по меньшей мере одной термоизоляционной диэлектрической оболочкой токопроводяшие жилы, подушку под броню и общую броню, новым является то, что по первому и второму вариантам токопроводящие жилы выполнены многопроволочными в виде центральной проволоки и симметрично расположенных относительно нее по меньшей мере двух проволок с зазором между проволоками, при этом по первому варианту подушка под броню и общая броня уложены на термоизолированные токопроводящие жилы с образованием либо плоских параллельных поверхностей, причем центры сечений токопроводящих жил расположены на одной прямой,

fl33

параллельной плоским поверхностям, н смещены в сторону одной из плоскостей, либо выпукло-вогнутых поверхностей, причем центры сечений токопроводящих жил расположены на одной дуге с постоянным радиусом и смещены в сторону вогнутой поверхности, либо цилиндрической поверхности с центрами сечений токопроводящих жил, расположенных на одной окружности, а по второму варианту токопроводящие жилы размещены в общей формообразующей термоизоляционной оболочке, при этом указанная оболочка выполнена либо с плоскими параллельными поверхностями, причем центры сечений токопроводящих жил расположены на одной прямой, параллельной плоским поверхностям, и смещены в сторону одной из плоскостей, либо с выпукло-вогнутыми поверхностями, причем центры сечений токопроводящих жил расположены на одной дуге с постоянным радиусом и смещены в сторону вогнутой поверхности, либо с цилиндрической поверхностью с центрами сечений токопроводящих жил, расположенных на одной окружности. При этом по первому и второму вариантам зазор между проволоками в жиле определяется выражением:

А (R + г) 27U/n - 4 arc sin 2/2(R + г),

где : R - радиус центральной проволоки;

г - радиус наружных проволок, охватывающих центральную

проволоку;

п - число проволок более двух, симметрично расположенных относительно центральной проволоки.

Проволоки токопроводящих жил могут быть выполнены с дополнительным токопроводящим покрытием.

Па внешней поверхности брони, удаленной на большее расстояние от центров жил, выполнены углубления.

Согласно третьему и четвертому вариантам, токопроводящие жилы выполнены однопроволочными, при этом по третьему варианту подушка под броню и общая броня уложены на термоизолированные токопроводящие жилы с образованием либо плоских параллельных поверхностей, причем центры сечений токопроводящих жил расположены на одной прямой, параллельной плоским поверхностям, и смещены в сторону одной из плоскостей, либо выпукло-вогнутых поверхностей, причем центры сечений токопроводящих жил расположены на одной дуге с постоянным радиусом и смещены в сторону вогнутой поверхности, либо с образованием цилиндрической поверхности с центрами сечений токопроводящих жил, расположенных на одной окружности, а по четвертому варианту токопроводящие жилы размещены в общей формообразующей термоизоляционной оболочке, при этом указанная оболочка выполнена либо с плоскими параллельными поверхностями, причем центры сечений токопроводящих жил расположены на одной прямой, параллельной плоским поверхностям, и смещены к одной из плоскостей, либо с выпукловогнутыми поверхностями, причем центры сечений токопроводящих жил расположены на одной дуге с постоянным радиусом и смещены в сторону вогнутой поверхности, либо с цилиндрической поверхностью с центрами сечения токопроводящих жил, симметрично расположенными на одной окружности.

По третьему и четвертому вариантам токопроводящие жилы могут быть выполнены с дополнительным токопроводящим покрытием.

На внешней поверхности брони, удаленной на большее расстояние от центров жил, выполнены углубления.

Сечение токопроводящей жилы может быть выполнено или прямоугольным, или квадратным, или треугольным, или круглым, или овальным. При этом по третьему варианту подушка под броню с одной

стороны выполнена увеличенной толщины.

Объединение четырех технических решений в одну заявку связано

с тем, что они решают одну и ту же задачу г расширение номенклатуры

нагревательных кабелей.

Конструктивное выполнение нагревательных кабелей (варианты) позволило получить разнообразие таких кабелей и использовать их при размещении в скважину, либо трубопровод с целью путевого электропрогрева высоковязкой жидкости. Выполнение кабеля плоским позволило обеспечить надежное прилегание его к поверхности нагрева. Выполнение кабеля круглого сечения позволяет обеспечить надежное прилегание его к поверхности нагрева в сильно искривленных скважинах. Для того, чтобы сфокусировать тепловой поток на нагреваемую поверхность токопроводящие жилы смещены к поверхности нагрева. Для более плотного прилегания кабеля его поверхности выполнены выпукло-вогнутыми, что еще в большей степени приближает источник тепла к поверхности нагрева.

Выполнение жил кабеля многопроволочным повышает эксплуатационную надежность кабеля в случае обрыва проволоки в жиле. А дополнительное токопроводящее покрытие проволок (жил) позволяет защитить жилу от коррозии. Выполнение сечений проволок токопроводящих жил различной формы позволяет сориентировать проволоки таким образом, чтобы сфокусировать тепло к поверхности нагрева.

Выполнение подушки под броню увеличенной толщины также позволяет сфокусировать тепловой поток к поверхности нагрева.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг 1 и 2 представлены возможные варианты нагревательного кабеля

Кабель содержит токопроводящие жилы 1, например, стальные, на каждую из которых наложена по меньшей мере одна термоизоляционная диэлектрическая оболочка 2. Жилы могут быть выполнены многопроволочными, состоящими из центральной проволоки и симметрично расположенных относительно нее проволок 3 (фиг. I), или однопроволочными (фиг. 2). Проволоки в многопроволочной жиле расположены с зазором А друг относительно друга, определяемым выражением:

А (R + г) 2я/п - 4 arc sin 2/2(R + г), где : R - радиус центральной проволоки;

проволоку;

Проволоки 3 токопроводящих жил могут быть выполнены с дополнительным токопроводящим покрытием, полученным, например, омеднением, оцинкованием и т.п. При этом в однопроволочной жиле сечение жилы может быть выполнено или прямоугольным, или квадратным, или треугольным, или круглым, или овальным.

Па изолированные термостойкой изоляционной оболочкой 2, например, из блоксополимера пропилена с этиленом, токопроводящие жилы 3 может быть уложена сразу подушка 4 под броню 5 (фиг. 1), либо подущка 4 под броню и броня 5 уложены на формообразующую термоизоляционную оболочку 6 (фиг. 2). Тогда в первом случае подушка 4 и затем броня 5 уложены на термоизолированные жилы 1 с образованием либо плоских параллельных поверхностей, причем центры

сечений жил 1 расположены на одной прямой, параллельной плоским поверхностям, и смещены в сторону одной из плоскостей, либо выпукловогнутых поверхностей, причем центры сечений жил расположены на одной дуге с постоянным радиусом и смещены в сторону вогнутой поверхности, либо с образованием цилиндрической поверхности с центрами сечений жил, расположенных на одной окружности. При этом подушка 4 под броню 5 может быть выполнена увеличенной толщины 7 с одной из сторон кабеля (фиг. 1), благодаря чему тепловая энергия фокусируется в направлении поверхности 8 нагрева. Подушка 4 под броню 5 выполнена, например, из полотна нетканого, для технических целей, и служит подложкой для следующего защитного слоя - брони 5, выполненной, например, из профилированной оцинкованной ленты подгруппы Апр. 1.

Нагревательный кабель, в котором на токопроводящие жилы 1 с термоизоляцией 2 дополнительно уложена формообразующая термоизоляционная оболочка 6, может быть выполнен со следующими вариантами поперечных сечений: формообразующая термоизоляционная оболочка 6 выполнена с плоскими параллельными поверхностями (фиг. 2), причем центры сечений жил 1 расположены на одной прямой, параллельной плоским поверхностям, и смещены в сторону одной из плоскостей, либо с выпукло-вогнутыми поверхностями, причем центры сечений токопроводящих жил 1 расположены на одной дуге с постоянным радиусом и смещены в сторону вогнутой поверхности, либо с цилиндрической поверхностью с центрами сечений жил 1, расположенных на одной окружности.. Поверх оболочки 6 укладывают подушку 4, например, полотно нетканое, для технических целей, служащей подложкой для следующего защитного слоя - брони 5, выполненной, например, из профилированной оцинкованной ленты подгруппы Апр. 1.

подложкой для следующего защитного слоя - брони 5, выполненной, например, из профилированной оцинкованной ленты подгруппы Апр. 1.

На внешней поверхности брони 5, удаленной на большее расстояние от поверхности 8 нагрева, выполнены углубления, позволяющие легко ориентировать нагревательный кабель относительно поверхности 8агрева.

Испытания нагревательного кабеля, составленного из трех многопроволочных жил с сечением проволок S 5,5 мм при фазном токе 1ф 32,5 А, показали, что температура стальной жилы составила 115°С, а температура брони 66°С, что обеспечивает предупреждение образования АСПО в скважине.

Испытания показали высокую эксплуатационную надежность нагревательного кабеля, длительность эксплуатации составила 200 суток.

Расширение ассортимента заявляемого нагревательного кабеля позволяет расширить область его применения.

Зав. сектором ПЛР .А.Юшкина

15 июля 2000 г.

Claims

1. Нагревательный кабель, содержащий изолированные по меньшей мере одной термоизоляционной диэлектрической оболочкой токопроводящие жилы, подушку под броню и общую броню, отличающийся тем, что токопроводящие жилы выполнены многопроволочными в виде центральной проволоки и симметрично расположенных относительно нее по меньшей мере двух проволок с зазором между проволоками, подушка под броню и общая броня уложены на изолированные токопроводящие жилы с образованием либо плоских параллельных поверхностей, причем центры сечений токопроводящих жил расположены на одной прямой, параллельной плоским поверхностям, и смещены в сторону одной из плоскостей, либо выпукло-вогнутых поверхностей, причем центры сечений токопроводящих жил расположены на одной дуге с постоянным радиусом и смещены в сторону вогнутой поверхности, либо цилиндрической поверхности с центрами сечений токопроводящих жил, расположенных на одной окружности.

2. Нагревательный кабель по п. 1, отличающийся тем, что зазор между проволоками в жиле определяется выражением:
Δ = (R+r)[2π/n - 4arcsin2/2(R+r)],
где R - радиус центральной проволоки;
r - радиус наружных проволок, охватывающих центральную проволоку;
n - число проволок более двух, симметрично расположенных относительно центральной проволоки.

3. Нагревательный кабель по п.1, отличающийся тем, что проволоки токопроводящих жил выполнены с дополнительным токопроводящим покрытием.

4. Нагревательный кабель по п.1, отличающийся тем, что на внешней поверхности брони, удаленной на большее расстояние от центров жил, выполнены углубления.

5. Нагревательный кабель по п.1, отличающийся тем, что подушка под броню с одной стороны выполнена увеличенной толщины.

6. Нагревательный кабель, содержащий изолированные по меньшей мере одной термоизоляционной диэлектрической оболочкой токопроводящие жилы, подушку под броню и общую броню, отличающийся тем, что токопроводящие жилы выполнены многопроволочными в виде центральной проволоки и симметрично расположенных относительно нее по меньшей мере двух проволок с зазором между проволоками, токопроводящие жилы размещены в общей формообразующей термоизоляционной оболочке, при этом указанная оболочка выполнена либо с плоскими параллельными поверхностями, причем центры сечений токопроводящих жил расположены на одной прямой, параллельной плоским поверхностям, и смещены в сторону одной из плоскостей, либо с выпукло-вогнутыми поверхностями, причем центры сечений токопроводящих жил расположены на одной дуге с постоянным радиусом и смещены в сторону вогнутой поверхности, либо с цилиндрической поверхностью с центрами сечений токопроводящих жил, расположенных на одной окружности.

7. Нагревательный кабель по п. 6, отличающийся тем, что зазор между проволоками в жиле определяется выражением:
Δ = (R+r)[2π/n - 4arcsin2/2(R+r)],
где R - радиус центральной проволоки;
r - радиус наружных проволок, охватывающих центральную проволоку;
n - число проволок более двух, симметрично расположенных относительно центральной проволоки.

8. Нагревательный кабель по п.6, отличающийся тем, что проволоки токопроводящих жил выполнены с дополнительным токопроводящим покрытием.

9. Нагревательный кабель по п.6, отличающийся тем, что на внешней поверхности брони, удаленной на большее расстояние от центров жил, выполнены углубления.

10. Нагревательный кабель, содержащий изолированные по меньшей мере одной термоизоляционной диэлектрической оболочкой токопроводящие жилы, подушку под броню и общую броню, отличающийся тем, что токопроводящие жилы выполнены однопроволочными, подушка под броню и броня уложены на токопроводящие жилы с образованием либо плоских параллельных поверхностей, причем центры сечений токопроводящих жил расположены на одной прямой, параллельной плоским поверхностям, и смещены в сторону одной из плоскостей, либо выпукло-вогнутых поверхностей, причем центры сечений токопроводящих жил расположены на одной дуге с постоянным радиусом и смещены в сторону вогнутой поверхности, либо круглого сечения с центрами сечений токопроводящих жил, расположенных на одной окружности.

11. Нагревательный кабель по п.10, отличающийся тем, что токопроводящие жилы выполнены с дополнительным токопроводящим покрытием.

12. Нагревательный кабель по п.10, отличающийся тем, что на внешней поверхности плоскости брони, удаленной на большее расстояние от центров жил, выполнены углубления.

13. Нагревательный кабель по п.10, отличающийся тем, что подушка под броню с одной стороны выполнена увеличенной толщины.

14. Нагревательный кабель по п.10, отличающийся тем, что сечение токопроводящей жилы выполнено или прямоугольным, или квадратным, или треугольным, или круглым, или овальным.

15. Нагревательный кабель, содержащий изолированные по меньшей мере одной термоизоляционной диэлектрической оболочкой токопроводящие жилы, подушку под броню и общую броню, отличающийся тем, что токопроводящие жилы выполнены однопроволочными, токопроводящие жилы размещены в общей формообразующей термоизоляционной оболочке, при этом указанная оболочка выполнена либо с плоскими параллельными поверхностями, причем центры сечений токопроводящих жил расположены на одной прямой, параллельной плоским поверхностям, и смещены к одной из плоскостей, либо с выпукло-вогнутыми поверхностями, причем центры сечений токопроводящих жил расположены на одной дуге с постоянным радиусом и смещены в сторону вогнутой поверхности, либо с цилиндрической поверхностью с центрами сечения токопроводящих жил, расположенными на одной окружности.

16. Нагревательный кабель по п.15, отличающийся тем, что токопроводящие жилы выполнены с дополнительным токопроводящим покрытием.

17. Нагревательный кабель по п. 15, отличающийся тем, что на внешней поверхности плоскости брони, удаленной на большее расстояние от центров жил, выполнены углубления.

18. Нагревательный кабель по п.15, отличающийся тем, что сечение токопроводящей жилы выполнено или прямоугольным, или квадратным, или треугольным, или круглым, или овальным.