RU204341U1

RU204341U1 - CABLE FOR SUBMERSIBLE ELECTRIC PUMP UNITS

Info

Publication number: RU204341U1
Application number: RU2021103628U
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Азанов; Лариса Николаевна Кузнецова; Андрей Александрович Батуев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Камский кабель"
Priority date: 2021-02-12
Filing date: 2021-02-12
Publication date: 2021-05-21

Abstract

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей, предназначенным для подачи электрической энергии к погружным электродвигателям установок добычи нефти, водоподъема и перекачки жидкостей из шурфов, резервуаров и водоемов.Технической задачей заявляемой полезной модели является расширение арсенала нефтепогружных кабелей, усовершенствование конструкции и повышение надежности работы кабеля.Технический результат достигается тем, что кабель для установок погружных электронасосов, содержащий три расположенные параллельно в одной плоскости токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта тремя изоляционными слоями, из которых первые два слоя выполнены из композиции блоксополимера пропилена с этиленом, третий изоляционный слой выполнен из экструдированного фторопласта, обмотку по жиле, подушку под броню и общую броню, причем обмотка по жиле выполнена только по центральной токопроводящей жиле с перекрытием не менее 50%.При этом токопроводящие жилы могут быть выполнены однопроволочными или многопроволочными, из меди, или алюминия, или алюминиевого сплава, броня выполнена из профилированной стальной оцинкованной или коррозионностойкой нержавеющей ленты, а обмотка и подушка под броню выполнены из нетканого полотна, или ПВХ ленты, или из любого другого равноценного материала, и накладываются обмоткой с перекрытием не менее 50%.Предложенная конструкция нефтепогружного кабеля успешно опробована в условиях производства.The utility model relates to cable technology, namely to cable structures designed to supply electrical energy to submersible electric motors for oil production, water lifting and pumping liquids from pits, reservoirs and reservoirs. The technical task of the claimed utility model is to expand the arsenal of oil submersible cables, improve the design and increasing the reliability of the cable. The technical result is achieved by the fact that the cable for installations of submersible electric pumps, containing three conductive cores located in parallel in one plane, each of which is covered with three insulating layers, of which the first two layers are made of a composition of a block copolymer of propylene with ethylene, the third is insulating the layer is made of extruded fluoroplastic, winding along the core, a pillow for the armor and general armor, and the winding along the core is made only along the central conductive core with an overlap of at least 50%. In this case, the conductive cores can be made single-wire or multi-wire, of copper, or aluminum, or aluminum alloy, the armor is made of profiled steel galvanized or corrosion-resistant stainless tape, and the winding and cushion for the armor are made of non-woven fabric, or PVC tape, or any other equivalent material, and are applied by winding with an overlap of at least 50%. The proposed design of the oil submersible cable has been successfully tested in production conditions.

Description

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей, предназначенным для подачи электрической энергии к погружным электродвигателям установок добычи нефти, водоподъема и перекачки жидкостей из шурфов, резервуаров и водоемов.The utility model relates to cable technology, namely to cable structures designed to supply electrical energy to submersible electric motors for oil production, water lifting and pumping liquids from pits, reservoirs and reservoirs.

Известен электрический кабель для установок погружных электронасосов, содержащий три скрученные или расположенные параллельно в одной плоскости токопроводящие жилы, каждая из которых имеет два основных изоляционных слоя, выполненных из композиции блоксополимера пропилена с этиленом, и защитный слой, наложенный поверх второго основного изоляционного слоя, общую обмотку и общую броню, отличающийся тем, что защитный слой для каждой токопроводящей жилы выполнен из экструдированного фторопласта. (Патент RU 192508, опубликованный 18.09.2019, бюл. №26).Known electrical cable for installations of submersible electric pumps, containing three twisted or located in parallel in one plane conductive cores, each of which has two main insulating layers made of a composition of a block copolymer of propylene with ethylene, and a protective layer superimposed on top of the second main insulating layer, a common winding and general armor, characterized in that the protective layer for each conductive core is made of extruded fluoroplastic. (Patent RU 192508, published 09/18/2019, bul. No. 26).

Признаки известного кабеля, являющиеся общими с признаками заявляемой полезной модели, заключаются в том, что кабель содержит три уложенные параллельно в одной плоскости токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта двумя слоями, выполненными из блоксополимера пропилена с этиленом и одним слоем, выполненным из экструдированного фторопласта, содержит общую обмотку и броню.The features of the known cable, which are common with the features of the claimed utility model, are that the cable contains three conductive cores laid in parallel in one plane, each of which is covered with two layers made of a propylene block copolymer with ethylene and one layer made of extruded fluoroplastic, contains general winding and armor.

Отличием и недостатком прототипа является отсутствие дополнительно индивидуальной обмотки по центральной токопроводящей жиле, что снижает надежность работы нефтепогружного кабеля при работе в агрессивных нефтегазосодержащих жидкостях при температурах близких к максимально допустимым, так как их воздействие приводит к набуханию изоляции, снижению ее электрического сопротивления и электрическому пробою.The difference and disadvantage of the prototype is the absence of an additional individual winding along the central conductive core, which reduces the reliability of the oil-submersible cable when operating in aggressive oil and gas-containing liquids at temperatures close to the maximum permissible, since their effect leads to swelling of the insulation, a decrease in its electrical resistance and electrical breakdown.

Технической задачей заявляемой полезной модели является расширение арсенала нефтепогружных кабелей, усовершенствование конструкции и повышение надежности работы кабеля.The technical task of the claimed utility model is to expand the arsenal of oil-submersible cables, improve the design and increase the reliability of the cable.

Технический результат достигается тем, что кабель для установок погружных электронасосов, содержащий три расположенные параллельно в одной плоскости токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта тремя изоляционными слоями, из которых первые два слоя выполнены из композиции блоксополимера пропилена с этиленом, третий изоляционный слой выполнен из экструдированного фторопласта, обмотку по жиле, подушку под броню и общую броню, причем обмотка по жиле выполнена только по центральной токопроводящей жиле с перекрытием не менее 50%.The technical result is achieved by the fact that the cable for submersible electric pump installations, containing three conductive cores located in parallel in one plane, each of which is covered with three insulating layers, of which the first two layers are made of a propylene-ethylene block copolymer composition, the third insulating layer is made of extruded fluoroplastic , winding along the core, a pillow for the armor and general armor, and the winding along the core is made only along the central conductive core with an overlap of at least 50%.

При этом токопроводящие жилы могут быть выполнены однопроволочными или многопроволочными, из меди, или алюминия, или алюминиевого сплава, броня выполнена из профилированной стальной оцинкованной или коррозионностойкой нержавеющей ленты, а обмотка и подушка под броню выполнены из нетканого полотна, или ПВХ ленты, или из любого другого равноценного материала и накладываются обмоткой с перекрытием не менее 50%.In this case, the conductive conductors can be made of single-wire or multi-wire, made of copper, or aluminum, or aluminum alloy, the armor is made of profiled galvanized steel or corrosion-resistant stainless tape, and the winding and cushion for the armor are made of non-woven fabric, or PVC tape, or any other equivalent material and applied by winding with an overlap of at least 50%.

Изоляция токопроводящих жил из блоксополимера пропилена с этиленом применяется как наиболее устойчивая к воздействию нефтяной агрессивной среды и воздействию повышенных температур, причем подбор разных марок блоксополимера пропилена с этиленом в двух слоях изоляции позволяет обеспечить наиболее полную защиту токопроводящих жил от воздействия агрессивных нефтегазосодержащих жидкостей и повышенной температуры.Insulation of current-carrying conductors made of a propylene-ethylene block copolymer is used as the most resistant to the effects of an aggressive oil environment and high temperatures, and the selection of different grades of a propylene-ethylene block copolymer in two insulation layers provides the most complete protection of conductive conductors from the effects of aggressive oil and gas-containing liquids and elevated temperatures.

Третий слой изоляции, выполненный из экструдированного фторопласта имеет высокую термостойкость в пределах температур от плюс 140°C до 250°C, высокие диэлектрические показатели в широком диапазоне температур и высокую химическую стойкость, поэтому дополнительный слой изоляции, выполненный из фторопласта методом экструзии, обладает повышенной прочностью и долговечностью за счет своей сплошности покрытия.The third insulation layer, made of extruded fluoroplastic, has high thermal resistance within the temperature range from plus 140 ° C to 250 ° C, high dielectric properties in a wide temperature range and high chemical resistance, therefore the additional insulation layer made of fluoroplastic by extrusion has increased strength and durability due to its continuity of the coating.

Высокие показатели термостойкости и устойчивости к воздействию нефтяной агрессивной среды всех слоев изоляции токопроводящих жил в совокупности позволяют повысить рабочую температуру кабеля, его надежность и срок службы.High indicators of thermal stability and resistance to the impact of an aggressive oil environment of all layers of insulation of conductive conductors in aggregate allow increasing the operating temperature of the cable, its reliability and service life.

Но при эксплуатации кабелей вследствие длительного воздействия скважинной жидкости происходит разбухание изоляции кабеля, т.к. броня образует закрытое пространство для изолированных жил, изоляция деформируются, заполняя свободное пространство. Изоляции крайних жил сдавливают среднюю жилу, и профиль последней приобретает квадратную форму, причем толщина изоляции в местах соприкосновения жил вследствие плотного прилегания жил друг к другу, истирается и уменьшается. Это может привести к электрическому пробою изоляции и, как следствие, к отказу установки.But during the operation of cables, due to prolonged exposure to the well fluid, the cable insulation swells, tk. the armor forms a closed space for insulated conductors, the insulation deforms to fill the free space. The insulation of the outer cores squeezes the middle core, and the profile of the latter acquires a square shape, and the thickness of the insulation at the points of contact of the cores, due to the tight fit of the cores to each other, wears out and decreases. This can lead to electrical breakdown of the insulation and, as a consequence, to the failure of the installation.

То же, только в меньшей степени, происходит и без воздействия скважинной жидкости вследствие температурного расширения материалов изоляции при нагреве кабеля.The same, only to a lesser extent, occurs without the influence of the wellbore fluid due to the thermal expansion of the insulation materials when the cable is heated.

Для решения этой проблемы в предложенной конструкции кабеля применяется обмотка по фторопластовому слою изоляции центральной токопроводящей жилы, которая выполняет роль демпфера при разбухании или тепловом расширении материалов изоляции.To solve this problem, the proposed cable design uses a winding over a fluoroplastic insulation layer of the central conductive core, which acts as a damper during swelling or thermal expansion of insulation materials.

При набухании изоляции происходит деформация демпферного слоя, при этом профиль изоляции центральной жилы не теряет своей формы. Места соприкосновения с изоляцией периферийных жил также защищены обмоткой центральной жилы, поэтому не происходит истирание и истончение изоляции в этих местах.When the insulation swells, the damper layer deforms, while the insulation profile of the central core does not lose its shape. The places of contact with the insulation of the peripheral conductors are also protected by the winding of the central conductor, therefore, there is no abrasion and thinning of the insulation in these places.

А наложение общей подушки под броню в виде обмотки по трем токопроводящим жилам, уменьшает воздействие ленточной брони, замок которой имеет выступы при ее наложении на токопроводящие жилы.And the imposition of a common cushion under the armor in the form of a winding along three conductive conductors reduces the effect of tape armor, the lock of which has protrusions when it is applied to conductive conductors.

Таким образом, применение в изоляции материалов, обладающих высокими показателями термостойкости и устойчивости к воздействию агрессивной нефтегазовой смеси в нефтяной скважине в сочетании с обмоткой поверх изоляции центральной токопроводящей жилы позволяет снизить набухание изоляции, сохранить профиль центральной жилы и уменьшить истирание изоляции жил в местах соприкосновения изоляции жил друг с другом, вследствие чего повышается надежность эксплуатации кабеля, увеличивается срок службы изоляции и кабеля в целом, увеличивается межремонтный период скважин за счет снижения выходов из строя нефтепогружных кабелей.Thus, the use of materials in insulation that have high thermal resistance and resistance to aggressive oil and gas mixtures in an oil well in combination with a winding over the insulation of the central conductive conductor can reduce the swelling of the insulation, preserve the profile of the central core and reduce the abrasion of the core insulation at the contact points of the core insulation. with each other, as a result of which the reliability of the cable operation increases, the service life of the insulation and the cable as a whole increases, the turnaround time of wells increases due to the reduction of failures of oil-submersible cables.

Осуществляется предложенная полезная модель следующим образом.The proposed utility model is implemented as follows.

Токопроводящие жилы нефтепогружного кабеля выполняются однопроволочными или многопроволочными, из медных или алюминиевых (или из сплавов алюминия) проволок. Токопроводящие жилы располагаются параллельно в одной плоскости. На токопроводящие жилы накладывается экструзией трехслойная изоляция. Первые два слоя из блоксополимера пропилена с этиленом, а третий слой экструзией из фторопласта. Сверху на центральную токопроводящую жилу поверх слоя изоляции из фторопласта накладывается обмотка из нетканого полотна или другого равноценного материала с перекрытием не менее 50%. Затем поверх расположенных параллельно изолированных токопроводящих жил накладывается подушка под броню в виде обмотки из нетканого полотна, ПВХ лент или другого равноценного материала. Поверх подушки под броню накладывается броня из профилированной стальной оцинкованной или коррозионностойкой нержавеющей ленты.The conductive cores of the oil submersible cable are made of single-wire or multi-wire, of copper or aluminum (or aluminum alloy) wires. The conductors are arranged in parallel in the same plane. Three-layer insulation is applied to the conductors by extrusion. The first two layers are made of a block copolymer of propylene with ethylene, and the third layer is extruded from fluoroplastic. On top of the central conductive core, over a layer of fluoroplastic insulation, a winding made of non-woven fabric or other equivalent material with an overlap of at least 50% is applied. Then, on top of parallel insulated conductors, a cushion is applied under the armor in the form of a winding made of non-woven fabric, PVC tapes or other equivalent material. On top of the cushion under the armor, armor made of profiled steel galvanized or corrosion-resistant stainless tape is applied.

Предложенная конструкция нефтепогружного кабеля успешно опробована в условиях производства.The proposed design of an oil submersible cable has been successfully tested in production conditions.

Claims

1. Cable for submersible electric pump installations, containing three conductive cores located in parallel in one plane, each of which is covered with three insulating layers, of which the first two layers are made of a propylene-ethylene block copolymer composition, the third insulating layer is made of extruded fluoroplastic, winding along the core , a pillow for armor and general armor, characterized in that the winding along the core is made only along the central conductive core with an overlap of at least 50%.

2. A cable according to claim 1, characterized in that the conductive cores are made of copper wire.

3. The cable according to claim 1, characterized in that the conductors are made of aluminum or aluminum alloy wires.

4. A cable according to claim 1, characterized in that the conductive cores are single-wire or multi-wire.

5. Cable according to claim 1, characterized in that the armor is made of profiled galvanized steel tape or corrosion-resistant stainless tape.

6. The cable according to claim 1, characterized in that the winding along the core and the common winding are made of non-woven fabric.

7. Cable according to claim 1, characterized in that the winding along the core and the common winding are made of PVC tape.