RU205778U1

RU205778U1 - ELECTRIC CABLE ARMORED FOR SUBMERSIBLE ELECTRIC PUMP INSTALLATIONS

Info

Publication number: RU205778U1
Application number: RU2021113487U
Authority: RU
Original assignee: Сон Петр Беняминович
Priority date: 2021-04-26
Filing date: 2021-04-26
Publication date: 2021-08-11

Abstract

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям электрических кабелей, применяемых для подачи электрической энергии к электродвигателям установок добычи нефти на номинальное напряжение 3,3 и 4,0 кВ с диапазоном рабочих частот 35-200 Гц.Заявленный кабель содержит три основные однопроволочные жилы из меди либо термокоррозионностойкого алюминиевого сплава, с изоляцией из блок-сополимера пропилена и этилена, подушку под броню из ленты нетканого полотна и броню из термостойкого алюминиевого сплава, соответствующий климатическому исполнению и обеспечивающий длительную эксплуатацию в агрессивной среде, стойкость к воздействию химреагентов и ингибиторов, в частности, применением в составе брони легирующих добавок элементов при следующем соотношении, мас. %: железа (Fe) - 0,26-0,32; кремния (Si) - 0,15-0,25; магния (Mg) - 0,07-0,08; меди (Cu) - 0,01-0,02; цинка (Zn) - 0,005-0,01; никеля (Ni) - 0,02-0,04; бора (В) - 0,03-0,05; титана (Ti) - 0,05-0,01; ванадия (V) - 0,02-0,03; марганца (Mn) - 0,01-0,02; хрома (Cr) - 0,05-0,10.Положительный технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности и технологичности кабеля, способностью работать в условиях повышенных температур, стойкостью к воздействию смены температур и воздействию агрессивных сред, в том числе включаемых сероводород, углекислый газ, что позволяет снизить массу кабеля и повысить эффективность его применения, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to cable technology, namely to the construction of electrical cables used to supply electrical energy to electric motors of oil production units with a nominal voltage of 3.3 and 4.0 kV with an operating frequency range of 35-200 Hz. The declared cable contains three main single-wire cores made of copper or heat-corrosion-resistant aluminum alloy, insulated from a block copolymer of propylene and ethylene, a cushion for armor made of non-woven fabric tape and armor made of heat-resistant aluminum alloy, corresponding to the climatic design and ensuring long-term operation in an aggressive environment, resistance to chemicals and inhibitors, in particular, the use of alloying additions of elements in the composition of the armor with the following ratio, wt. %: iron (Fe) - 0.26-0.32; silicon (Si) - 0.15-0.25; magnesium (Mg) - 0.07-0.08; copper (Cu) - 0.01-0.02; zinc (Zn) - 0.005-0.01; nickel (Ni) - 0.02-0.04; boron (B) - 0.03-0.05; titanium (Ti) - 0.05-0.01; vanadium (V) - 0.02-0.03; manganese (Mn) - 0.01-0.02; chromium (Cr) - 0.05-0.10. The positive technical result consists in increasing the operational reliability and manufacturability of the cable, the ability to work at elevated temperatures, resistance to the effects of temperature changes and the effects of aggressive media, including hydrogen sulfide, carbon dioxide , which allows to reduce the weight of the cable and increase the efficiency of its use, 1 z.p. f-ly, 2 dwg

Description

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям электрических кабелей, применяемых для подачи электрической энергии к электродвигателям установок добычи нефти на номинальное напряжение 3,3 и 4,0 кВ с диапазоном рабочих частот 35-200 Гц. Длительно допустимая температура нагрева жил кабеля 120°С.The utility model relates to cable technology, in particular to the structures of electrical cables used to supply electrical energy to electric motors of oil production units with a rated voltage of 3.3 and 4.0 kV with an operating frequency range of 35-200 Hz. The long-term permissible heating temperature of the cable cores is 120 ° C.

Заявляется кабель электрический бронированный с тремя основными токопроводящими жилами из меди либо термокоррозионностойкого алюминиевого сплава, двуслойной изоляции из блок-сополимера пропилена и этилена, подушкой под броню из ленты нетканого полотна и броней из термостойкого алюминиевого сплава, соответствующий климатическому исполнению и обеспечивающий длительную эксплуатацию в агрессивной среде, стойкость к воздействию химреагентов и ингибиторов.The claimed electric cable is armored with three main conductive conductors made of copper or heat-corrosion-resistant aluminum alloy, two-layer insulation made of a block copolymer of propylene and ethylene, a cushion for armor made of non-woven fabric tape and armor made of heat-resistant aluminum alloy, corresponding to the climatic design and ensuring long-term operation in an aggressive environment , resistance to chemicals and inhibitors.

Ближайшим по технической сущности полезной модели является кабель электрический для установок погружных электронасосов согласно патенту на полезную модель RU №118789, МПК Н01В 7/08, публ. 27.07.2012, содержащий токопроводящие жилы, уложенные параллельно, изоляцию жил и защитную общую оболочку жил, а также общую подушку из нетканого полотна и броню.The closest in technical essence of the utility model is an electric cable for installations of submersible electric pumps according to the utility model patent RU No. 118789, IPC Н01В 7/08, publ. 07/27/2012, containing conductive cores laid in parallel, core insulation and a protective common sheath of the cores, as well as a common pillow of non-woven fabric and armor.

К недостаткам прототипа относят большой вес кабеля, пониженную стойкость защитной брони к воздействию агрессивных веществ в скважной жидкости, а именно сероводорода, растворенного углекислого газа, которая снижает эксплуатационные характеристики и область применения электрических кабелей для нефтепогружных насосов.The disadvantages of the prototype include the large weight of the cable, the reduced resistance of the protective armor to the effects of aggressive substances in the borehole fluid, namely hydrogen sulfide, dissolved carbon dioxide, which reduces the performance and the scope of electrical cables for oil submersible pumps.

Технической проблемой, не реализованной в известном устройстве, является невозможность обеспечения высокой технологичности кабеля из-за утяжеления массы кабеля за счет применения оцинкованной брони (сталь, покрытая цинком) в условиях повышенных температур, воздействия агрессивных сред, в том числе, включаемых сероводород и углекислый газ.A technical problem that has not been implemented in the known device is the impossibility of ensuring high manufacturability of the cable due to the weight of the cable due to the use of galvanized armor (steel coated with zinc) under conditions of elevated temperatures, exposure to aggressive media, including hydrogen sulfide and carbon dioxide ...

Технической задачей полезной модели является создание кабеля электрического бронированного с более высокими эксплуатационными характеристиками и более технологичного за счет снижения массы, со способностью работать в условиях повышенных температур, стойкостью к воздействию агрессивных сред, в том числе, включаемых сероводород и углекислый газ.The technical task of the utility model is to create an electric armored cable with higher performance characteristics and more technological due to weight reduction, with the ability to work at elevated temperatures, resistance to aggressive media, including hydrogen sulfide and carbon dioxide.

Техническая проблема решается за счет того, что в кабеле электрическом бронированном для установок погружных электронасосов, содержащем изолированные, однопроволочные токопроводящие жилы, уложенные параллельно, поверх которых наложена общая подушка под броню из нетканого полотна, и броню, согласно полезной модели, изоляция жил выполнена двуслойной из блок-сополимера пропилена и этилена, при этом броня выполнена повивом по периметру общей подушки под броню из термостойкого алюминиевого сплава, при следующем соотношении легирующих добавок элементов, мас. %: железо (Fe) - 0,26-0,32; кремний (Si) - 0,15-0,25; магний (Mg) - 0,07-0,08; медь (Cu) - 0,01-0,02; цинк (Zn) - 0,005-0,01; никель (Ni) - 0,02-0,04; бор (В) - 0,03-0,05; титан (Ti) - 0,05-0,01, ванадий (V) - 0,02-0,03; марганец (Mn) - 0,01-0,02; хром (Cr) - 0, 05-0,10.The technical problem is solved due to the fact that in an electric armored cable for installations of submersible electric pumps, containing insulated, single-wire conductive conductors laid in parallel, on top of which a common cushion under the armor of non-woven fabric is applied, and the armor, according to the utility model, the insulation of the conductors is made of two-layer a block copolymer of propylene and ethylene, while the armor is made by twisting around the perimeter of a common cushion under the armor made of heat-resistant aluminum alloy, with the following ratio of alloying elements, wt. %: iron (Fe) - 0.26-0.32; silicon (Si) - 0.15-0.25; magnesium (Mg) - 0.07-0.08; copper (Cu) - 0.01-0.02; zinc (Zn) - 0.005-0.01; nickel (Ni) - 0.02-0.04; boron (B) - 0.03-0.05; titanium (Ti) - 0.05-0.01, vanadium (V) - 0.02-0.03; manganese (Mn) - 0.01-0.02; chromium (Cr) - 0.05-0.10.

Кроме того, согласно полезной модели, предельная температура нагрева кабеля составляет 120°С.In addition, according to the utility model, the maximum temperature for heating the cable is 120 ° C.

Как и прототип, кабель электрический для установок погружных электронасосов, содержит токопроводящие жилы, общую подушку под броню, и броню.Like the prototype, the electric cable for installations of submersible electric pumps contains conductive conductors, a common cushion for the armor, and armor.

В отличие от прототипа, изоляция жил выполнена двуслойной, состоящей из блоксополимера пропилена с этиленом, при этом броня выполнена из термостойкого алюминиевого сплава, что позволяет создать кабель меньшей массы с более высокими эксплуатационными характеристиками, стойкостью к воздействию агрессивных сред, в том числе, включаемых сероводород, углекислый газ.Unlike the prototype, the core insulation is made of two-layer, consisting of a block copolymer of propylene with ethylene, while the armor is made of a heat-resistant aluminum alloy, which makes it possible to create a cable of lighter weight with higher performance characteristics, resistance to corrosive environments, including hydrogen sulfide , carbon dioxide.

Использование в составе брони легирующих добавок элементов при следующем соотношении, мас. %: железа (Fe) - 0,26-0,32; кремния (Si) - 0,15-0,25; магния (Mg) - 0,07-0,08; меди (Cu) - 0,01-0,02; цинка (Zn) - 0,005-0,01; никеля (Ni) - 0,02-0,04; бора (В) - 0,03-0,05; титана (Ti) - 0,05-0,01; ванадия (V) - 0,02-0,03; марганца (Mn) - 0,01-0,02; хрома (Cr) - 0,05-0,10 позволяет повысить эксплуатационные характеристики и способность работать в условиях повышенных температур и стойкость к воздействию агрессивных сред.The use of alloying additions of elements in the composition of the armor with the following ratio, wt. %: iron (Fe) - 0.26-0.32; silicon (Si) - 0.15-0.25; magnesium (Mg) - 0.07-0.08; copper (Cu) - 0.01-0.02; zinc (Zn) - 0.005-0.01; nickel (Ni) - 0.02-0.04; boron (B) - 0.03-0.05; titanium (Ti) - 0.05-0.01; vanadium (V) - 0.02-0.03; manganese (Mn) - 0.01-0.02; chromium (Cr) - 0.05-0.10 improves performance and ability to work at elevated temperatures and resistance to aggressive environments.

Кроме того, предельная температура нагрева кабеля составляет 120°С.In addition, the maximum temperature for heating the cable is 120 ° C.

На фиг. 1 представлен поперечный разрез кабеля электрического бронированного с изолированными жилами, уложенными параллельно.FIG. 1 shows a cross-section of an electrical armored cable with insulated conductors laid in parallel.

На фиг. 2 представлен поперечный разрез кабеля электрического бронированного с изолированными жилами, скрученными между собой.FIG. 2 shows a cross-section of an electric armored cable with insulated conductors twisted together.

Устройство содержит однопроволочные токопроводящие жилы из меди либо термокоррозионностойкого алюминиевого сплава (1), двухслойную изоляцию из блок-сополимера пропилена с этиленом (2), подушку под броню из ленты нетканого полотна (3), броню (4) из термостойкого алюминиевого сплава.The device contains single-wire current-carrying conductors made of copper or heat-corrosion-resistant aluminum alloy (1), two-layer insulation made of a block copolymer of propylene with ethylene (2), a cushion for armor made of non-woven fabric tape (3), armor (4) made of heat-resistant aluminum alloy.

Технология изготовления кабеля по полезной модели реализуется следующим образом. Поверх однопроволочной токопроводящей жилы (1) круглой формы из меди либо термокоррозионностойкого алюминиевого сплава методом экструзии наносится в два слоя изоляция (2). Изоляция плотно прилегает к жиле, чем обеспечивает надежную защиту токопроводящих жил. В изоляции не должно быть пор и инородных включений, а на ее поверхности - трещин, вмятин и утолщений, выводящих номинальные размеры изолированной жилы за предельные отклонения, починка изоляции при изготовлении не допускается, слои должны отличаться между собой по цвету. Слои изоляции должны иметь прочную адгезию и не расслаиваться на протяжении гарантийного срока эксплуатации.The technology for manufacturing a cable according to a utility model is implemented as follows. On top of a single-wire conductive conductor (1) of a round shape made of copper or a heat-corrosion-resistant aluminum alloy, insulation is applied in two layers by extrusion (2). The insulation adheres tightly to the conductor, which provides reliable protection of the conductive conductors. The insulation should be free of pores and foreign inclusions, and on its surface - cracks, dents and thickenings that bring the nominal dimensions of the insulated core beyond the maximum deviations, repairing the insulation during manufacture is not allowed, the layers should differ in color. Insulation layers must have strong adhesion and not delaminate during the warranty period.

Поверх изолированных жил, уложенных параллельно, как показано на фиг. 1, либо скрученных между собой, как показано на фиг. 2, накладывается подушка под броню (3) путем обмотки лентами из нетканого полотна, обеспечивающая защиту изоляции от механических повреждений. Подушка плотно накладывается на изолированные жилы кабеля и должна легко отделяться от них без повреждения.On top of insulated conductors laid in parallel, as shown in FIG. 1, or twisted together, as shown in FIG. 2, a cushion is applied under the armor (3) by wrapping it with tapes of non-woven fabric, which protects the insulation from mechanical damage. The pad fits tightly over the insulated cable conductors and should be easily separated from them without damage.

Далее накладывается броня (4) с перекрытием 40-50% из лент термостойкого алюминиевого сплава, что позволяет снизить массу кабеля и повысить коррозионную стойкость кабеля. Броня должна быть профилирована, иметь ступенчатый противозадирный профиль. Не допускается расхождений, набеганий друг на друга витков брони. Наложенный профиль брони должен гарантировать противозадирное состояние в двух направлениях по длине кабеля.Next, armor (4) is applied with an overlap of 40-50% of heat-resistant aluminum alloy tapes, which makes it possible to reduce the weight of the cable and increase the corrosion resistance of the cable. The armor must be profiled and have a stepped anti-seize profile. Discrepancies, run-ins of turns of armor are not allowed. The superimposed armor profile must ensure an anti-seize condition in two directions along the length of the cable.

Готовый кабель подвергается трем циклам испытания, выдерживается напряжением постоянного тока в течение 5 мин. Новый электрический кабель для установок погружных электронасосов прошел всесторонние испытания на кабельных заводах и нефтедобывающих компаниях РФ. Все испытания прошли успешно, достигнут положительный результат. Положительный технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности и технологичности кабеля, способностью работать в условиях повышенных температур, стойкостью к воздействию смены температур от минус 60°С до длительно допустимой температуры нагрева токопроводящей жилы до 120°С, стойкостью к воздействию агрессивных сред, в том числе, включаемых сероводород, углекислый газ, а также обеспечивается стойкость к изгибам и способность выдерживать раздавливающую нагрузку не менее 158 кН (16000 кгс). Планируется производство данных кабелей с поставкой продукции строительными длинами, состоящими из одного отрезка кабеля.The finished cable is subjected to three test cycles, with a DC voltage for 5 minutes. The new electric cable for submersible electric pump installations has passed comprehensive tests at cable factories and oil producing companies of the Russian Federation. All tests were successful, a positive result was achieved. The positive technical result consists in increasing the operational reliability and manufacturability of the cable, the ability to work at elevated temperatures, resistance to temperature changes from minus 60 ° C to the long-term permissible heating temperature of the conductor up to 120 ° C, resistance to aggressive media, including included hydrogen sulfide, carbon dioxide, and also provides resistance to bending and the ability to withstand a crushing load of at least 158 kN (16000 kgf). It is planned to manufacture these cables with the delivery of products in building lengths, consisting of one piece of cable.

Предлагаемое техническое решение позволяет получить кабель меньшей массы с более высокими эксплуатационными характеристиками и более технологичный со способностью работать в условиях повышенных температур, стойкостью к воздействию агрессивных сред, в том числе, включаемых сероводород, углекислый газ.The proposed technical solution makes it possible to obtain a cable of less weight with higher performance characteristics and more technological with the ability to work at elevated temperatures, resistance to aggressive media, including hydrogen sulfide and carbon dioxide.

Таким образом, заявленный электрический бронированный кабель для установок погружных электронасосов с вышеуказанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками, является новым, промышленно применимым и подлежит правовой защите в качестве полезной модели.Thus, the claimed electrical armored cable for installations of submersible electric pumps with the above distinctive features in combination with known features is new, industrially applicable and subject to legal protection as a utility model.

Claims

1. Armored electric cable for installations of submersible electric pumps, containing insulated, single-wire conductive conductors laid in parallel, on top of which a common cushion under the non-woven fabric armor and armor is applied, characterized in that the conductor insulation is made of two-layer of a block copolymer of propylene and ethylene, in this case, the armor is made by twisting around the perimeter of the common cushion under the armor made of heat-resistant aluminum alloy, with the following ratio of alloying elements, wt. %:

Iron 0.26-0.32 Silicon 0.15-0.25 Magnesium 0.07-0.08 Copper 0.01-0.02 Zinc 0.005-0.01 Nickel 0.02-0.04 Boron 0.03-0.05 Titanium 0.05-0.01 Vanadium 0.02-0.03 Manganese 0.01-0.02 Chromium 0.05-0.10

2. Armored electric cable according to claim 1, characterized in that the maximum heating temperature of the cable is 120 ° C.