RU206222U1

RU206222U1 - Power supply cable for centrifugal submersible electric pumps

Info

Publication number: RU206222U1
Application number: RU2021105163U
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Чуловский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Базис-Капитал"
Priority date: 2021-03-01
Filing date: 2021-03-01
Publication date: 2021-09-01

Abstract

Полезная модель предназначена для установок электропитания центробежных погружных электронасосов. Кабель содержит изолированные полимерным материалом токопроводящие жилы из термостойкого алюминиевого сплава, общую полимерную оболочку и общую подушку из нетканого полотна под броню из металлической ленты. Внутри общей оболочки расположены четыре троса диаметром 1,2 - 2,5 мм из металлической проволоки, уложенные продольно вдоль оси кабеля. Технический результат - увеличение срока эксплуатации кабеля. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model is intended for power supply installations for centrifugal submersible electric pumps. The cable contains conductive conductors insulated with a polymer material from a heat-resistant aluminum alloy, a common polymer sheath and a common cushion made of non-woven fabric under the armor made of metal tape. Inside the common sheath there are four cables with a diameter of 1.2 - 2.5 mm made of metal wire, laid longitudinally along the axis of the cable. The technical result is an increase in the service life of the cable. 5 p.p. f-ly, 2 dwg

Description

Область техники, к которой относится полезная модель.The technical field to which the utility model belongs.

Полезная модель предназначена для установок электропитания центробежных погружных электронасосов (УЭЦН).The utility model is intended for power supply installations for centrifugal submersible electric pumps (ESP).

Уровень техники.State of the art.

В конструкциях кабелей, предназначенных для электропитания погружных двигателей, основную растягивающую нагрузку при спуско-подъемах в скважине несет металлический бронепокров, уложенный в замок, и токопроводящие изолированные медные жилы.In the structures of cables intended for power supply of submersible motors, the main tensile load during trips in the well is carried by a metal armor cover, laid in a lock, and conductive insulated copper conductors.

В настоящее время в используемых кабелях для питания УЭЦН применяется на 99,9% в качестве токопроводящих жил - медь.Currently, 99.9% of the used cables for powering ESPs are used as conductors - copper.

На большой глубине на кабель воздействуют:At great depths, the cable is affected by:

- давление скважинной жидкости до 40 МПа (400 атм.);- borehole fluid pressure up to 40 MPa (400 atm.);

- высокая температура 115-130°С;- high temperature 115-130 ° С;

- примеси активных солей, серной, угольной и др. кислот;- impurities of active salts, sulfuric, carbonic and other acids;

- катионы калия, натрия и др.;- cations of potassium, sodium, etc .;

- присутствие газового фактора до 500 м³ на 1 м³ скважинной жидкости.- presence of a gas factor up to 500 m³ per 1 m³ of well fluid.

Скважины не прямолинейны. На местах стыковки труб не всегда ровно соприкасаются между собой поверхности. Большая кривизна стволов скважин представляет опасность спуско-подъемных операций для технологического оборудования. Кабель для питания электродвигателя продольно крепится к каждой нефтяной трубе в двух местах. При спуско- подъемных операциях в местах кривизны скважины кабель иногда находится между обсадной и спускаемой нефтяной трубой в прижатом состоянии. Давление в этот момент на конструкцию кабеля достигает до нескольких тонн. В этот момент и происходит подтяжка токопроводящих жил в кабеле, что не позволяет использовать кабель для повторного спуско-подъема.Wells are not straight-line. At the joints of pipes, surfaces do not always evenly contact each other. Large curvature of wellbore poses a risk of tripping operations for process equipment. The motor power cable is longitudinally attached to each oil pipe at two locations. When tripping in places where the borehole is curved, the cable is sometimes held down between the casing and the lowered oil pipe. The pressure at this moment on the cable structure reaches up to several tons. At this moment, the conductive cores in the cable are tightened, which does not allow the cable to be used for repeated descent and ascent.

Известен электрический кабель для установок погружных электронасосов (патент RU 200427 опубл. 23.1020), в котором токопроводящие жилы выполнены из термостойкого алюминиевого сплава, модифицированного редкоземельными металлами. В качестве алюминиевого сплава используют сплавы марки ТАС или АЦЕ-О. По каждой токопроводящей жиле наложен подслой из пленки ПЭТ марки Э. Поверх изолированных токопроводящих жил наложена подушка из ленты (лент) методом обмотки, и броня из профилированной стальной оцинкованной или коррозионностойкой ленты.Known electrical cable for installations of submersible electric pumps (patent RU 200427 publ. 23.1020), in which the conductors are made of heat-resistant aluminum alloy modified with rare earth metals. The aluminum alloy used is TAS or ACE-O alloys. A sublayer of PET film of grade E was applied over each conductive conductor. On top of the insulated conductive conductors, a cushion made of tape (tapes) was wrapped by the winding method, and armor was made of profiled steel galvanized or corrosion-resistant tape.

Недостатком известного технического решения является невысокий срок службы кабеля, характеризующийся средней наработкой порядка 500-600 дней, в то время как по условиям эксплуатирующих организаций требуются как минимум в два раза большие сроки.The disadvantage of the known technical solution is the low service life of the cable, characterized by an average operating time of the order of 500-600 days, while according to the conditions of the operating organizations, at least twice as long are required.

Ближайшим аналогом данной полезной модели является электрический кабель для установок погружных насосов (патент RU 161762 опубл. 10.05.2016г.). Кабель содержит токопроводящие жилы из термостойкого алюминиевого сплава, изоляцию токопроводящих жил из модифицированного полиэтилена, общую оболочку из композиции пропилена, общая оболочка по всем сторонам выполнена с толщиной в 1,0 мм, общую подушку под броню из нетканого полотна и броню из профилированной ленты из коррозионностойких сплавов.The closest analogue of this utility model is an electric cable for submersible pump installations (patent RU 161762 published on May 10, 2016). The cable contains conductive conductors made of heat-resistant aluminum alloy, insulation of conductive conductors made of modified polyethylene, a general sheath made of propylene composition, a general sheath on all sides is made with a thickness of 1.0 mm, a general cushion for armor made of non-woven fabric and armor made of profiled tape made of corrosion-resistant alloys.

Недостатком известного технического решения является невысокий срок службы за счет того, что общая оболочка кабеля частично работает против растягивающих жил и в ней применяется только термостатированная алюминиевая жила, которая не упрочнена. После одного спуско-подъема в скважину будет наблюдаться вытяжка токопроводящих жил, и в этом случае кабель не будет допущен к следующему спуско-подъему, так как из-за уменьшения сечения токопроводящая способность алюминиевых жил также будет уменьшена и будет представлять опасность к саморазогреву и перегреву изоляции и возможному ее электрическому пробою. Остановка УЭЦН в скважине и простой ее в течение от 8 до 12 дней является потерей добычи скважинной жидкости в достаточно большом количестве.The disadvantage of the known technical solution is the low service life due to the fact that the overall cable sheath partially works against tensile conductors and only a thermostated aluminum conductor is used in it, which is not reinforced. After one run into the well, the conductive cores will be drawn out, and in this case, the cable will not be allowed to the next run, since due to a decrease in the cross-section, the conductive capacity of the aluminum cores will also be reduced and pose a danger to self-heating and overheating of the insulation. and its possible electrical breakdown. Stopping the ESP in the well and its downtime for 8 to 12 days is a loss of well fluid production in a sufficiently large amount.

Сущность полезной модели. The essence of the utility model.

Задачей данной полезной модели является расширение арсенала технических средств за счет создания кабеля, обеспечивающего усиление его конструкции против растягивающих сил, возникающих при спуско-подъемных операциях.The objective of this utility model is to expand the arsenal of technical means by creating a cable that reinforces its structure against tensile forces arising during tripping and lifting operations.

Достигаемый технический результат заключается в увеличении срока эксплуатации кабеля.The achieved technical result is to increase the service life of the cable.

Для решения указанной задачи и достижения упомянутого технического результата в данной полезной модели предложен кабель, который содержит изолированные полимерным материалом токопроводящие жилы из термостойкого алюминиевого сплава, общую полимерную оболочку и общую подушку из нетканого полотна под броню из металлической ленты. Новым является то, что внутри общей оболочки во впадинах между изолированными жилами расположены четыре троса диаметром 1,2 - 2,5 мм из металлической проволоки, уложенные продольно вдоль оси кабеля.To solve this problem and achieve the aforementioned technical result in this utility model, a cable is proposed, which contains conductive conductors insulated with a polymer material from a heat-resistant aluminum alloy, a common polymer sheath and a common pillow of non-woven fabric for armor made of metal tape. The novelty is that inside the common sheath, in the cavities between the insulated conductors, there are four cables with a diameter of 1.2 - 2.5 mm made of metal wire, laid longitudinally along the axis of the cable.

Изоляция состоит из одного или более слоев, которые могут быть выполнены из блок-сополимера пропилена с этиленом, сшитого полиэтилена или фторопласта.The insulation consists of one or more layers, which can be made of a propylene-ethylene block copolymer, cross-linked polyethylene or fluoroplastic.

Общая оболочка может быть выполнена из блок-сополимера пропилена с этиленом или фторопласта.The overall shell can be made of a propylene-ethylene block copolymer or fluoroplastic.

Тросы могут быть выполнены из стальной оцинкованной проволоки или из нержавеющей проволоки.The ropes can be made of galvanized steel wire or stainless wire.

Броня может быть выполнена из стальных оцинкованных лент или лент из нержавеющего сплава.The armor can be made of galvanized steel strips or stainless alloy strips.

Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых одинаковые или сходные элементы обозначены одними и теми же ссылочными позициями.The utility model is illustrated by the drawings, in which the same or similar elements are designated by the same reference numbers.

На фиг. 1 представлен общий вид кабеля, на фиг.2 - продольный разрез кабеля.FIG. 1 shows a general view of the cable, FIG. 2 is a longitudinal section of the cable.

Кабель содержит однопроволочные токопроводящие жилы 1 из термостойкого алюминиевого сплава, включающего до 0,4% скандия и 0,5% циркония от общей массы, поверх которых наложена двухслойная изоляция. Первый и второй слои изоляции 2 и 3 могут быть выполнены из блок-сополимера пропилена с этиленом, сшитого полиэтилена или фторопласта. Поверх изолированных жил последовательно наложены общая оболочка 4, выполненная из блок-сополимера этилена с пропиленом или фторопласта, маркировочная лента 5. Поверх маркировочной ленты 5 уложена методом обмотки с перекрытием подушка 6 из нетканого полотна. Броня 7 выполнена из металлической ленты (профиль ленты ступенчатый и противозадирный). Общая оболочка 4 накладывается в расплавленном виде на изолированные жилы 1 и одновременно на металлические тросы 8, продольно уложенные вдоль оси кабеля в объеме общей оболочки 4, что позволяет создать монолитную конструкцию, работающую против растягивающих сил при спуско-подъемных операциях в скважине.The cable contains single-wire current-carrying conductors 1 made of heat-resistant aluminum alloy, including up to 0.4% scandium and 0.5% zirconium from the total mass, on top of which two-layer insulation is applied. The first and second layers of insulation 2 and 3 can be made of a propylene-ethylene block copolymer, cross-linked polyethylene or fluoroplastic. Above the insulated cores, a common shell 4, made of a block copolymer of ethylene with propylene or fluoroplastic, marking tape 5 is sequentially applied. A pillow 6 of nonwoven fabric is laid on top of the marking tape 5 by the method of overlapping. Armor 7 is made of metal tape (tape profile is stepped and anti-seize). The common sheath 4 is superimposed in molten form on the insulated cores 1 and simultaneously on the metal cables 8, laid longitudinally along the cable axis in the volume of the common sheath 4, which makes it possible to create a monolithic structure that works against tensile forces during tripping operations in the well.

Тросы 8 диаметром 1,2 - 2,5 мм выполнены из стальной оцинкованной проволоки или нержавеющей проволоки и позволяют предотвратить вытяжку основных токопроводящих алюминиевых жил. Выбранный диапазон диаметров тросов является достаточным по прочности и соответствует габаритным размерам впадин между изолированными жилами, где они устанавливаются, для разных, наиболее часто используемых в кабеле токопроводящих жил.Ropes 8 with a diameter of 1.2 - 2.5 mm are made of galvanized steel wire or stainless wire and prevent the extraction of the main current-carrying aluminum conductors. The selected range of cable diameters is sufficient in strength and corresponds to the overall dimensions of the cavities between the insulated conductors, where they are installed, for different conductors most often used in the cable.

Предложенная полезная модель позволяет сохранить конструкцию кабеля в первоначальном габарите, сохраняются поперечные сечения токопроводящих жил в заданном расчетном варианте, что способствует прохождению соответствующих рабочих токовых нагрузок без дополнительного нагрева токопроводящих жил и изоляции. Таким образом, увеличивается срок эксплуатации кабеля, что позволяет кабелю преодолевать не менее 2-3 спуско-подъемов в скважину.The proposed utility model allows you to keep the cable structure in its original size, the cross-sections of the conductive conductors are preserved in a given design version, which contributes to the passage of the corresponding operating current loads without additional heating of conductive conductors and insulation. Thus, the service life of the cable is increased, which allows the cable to overcome at least 2-3 trips into the well.

Заявляемый электрический кабель соответствует критерию «промышленная применимость», поскольку он может быть многократно произведен и использован по своему назначению с достижением указанного технического результата. Все используемые в конструкции кабеля материалы являются известными и промышленно выпускаемыми. Изготовление кабеля осуществляется на базе известного оборудования, материалов и технологий, существующих в кабельной промышленности и используемых в производстве электрических кабелей.The claimed electric cable meets the criterion of "industrial applicability", since it can be repeatedly produced and used for its intended purpose with the achievement of the specified technical result. All materials used in the construction of the cable are known and commercially available. The cable is manufactured on the basis of well-known equipment, materials and technologies existing in the cable industry and used in the production of electrical cables.

Claims

1. Cable for power supply installations of centrifugal submersible electric pumps, including conductive conductors insulated with a polymer material from a heat-resistant aluminum alloy, a common polymer sheath and a common cushion made of non-woven fabric for armor made of metal tape, characterized in that four cable with a diameter of 1.2 - 2.5 mm made of metal wire, laid longitudinally along the axis of the cable.

2. Cable according to claim 1, characterized in that the insulation is made of two layers.

3. Cable according to claim 1, characterized in that the insulation is made of a block copolymer of propylene with ethylene, cross-linked polyethylene or fluoroplastic.

4. Cable according to claim 1, characterized in that the overall sheath is made of a block copolymer of propylene with ethylene or fluoroplastic.

5. Cable according to claim 1, characterized in that the cables are made of galvanized steel wire or stainless wire.

6. The cable according to claim 1, characterized in that the armor is made of galvanized steel strips or stainless alloy strips.