RU2309474C1 - Electric cable - Google Patents

Electric cable Download PDF

Info

Publication number
RU2309474C1
RU2309474C1 RU2006113005/09A RU2006113005A RU2309474C1 RU 2309474 C1 RU2309474 C1 RU 2309474C1 RU 2006113005/09 A RU2006113005/09 A RU 2006113005/09A RU 2006113005 A RU2006113005 A RU 2006113005A RU 2309474 C1 RU2309474 C1 RU 2309474C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
insulation
cable
sheath
density polyethylene
conductors
Prior art date
Application number
RU2006113005/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Евгеньевич Глушков (RU)
Сергей Евгеньевич Глушков
Анатолий Петрович Куимчиди (RU)
Анатолий Петрович Куимчиди
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Росскат"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Росскат" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Росскат"
Priority to RU2006113005/09A priority Critical patent/RU2309474C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2309474C1 publication Critical patent/RU2309474C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)

Abstract

FIELD: cable engineering; feeding submersible power systems, primarily electric motors of submersible oil pumps.
SUBSTANCE: proposed oil-pump motor feeding cable designed for long-time service in boreholes at depths up to 3 000 m and stratal liquid temperatures of 80 to 210 °C has insulated current-carrying conductors and thermoelastolayer sheath disposed on each conductor and/or on all conductors; conductor insulation is made of acid-free radiation-modified high-density polyethylene and sheath, of thermoelastolayer. Such mechanical design of cable whose conductors are covered with air-tight insulation provides for radiation modification of high-density polyethylene dispensing with specific mechanical devices and attachments.
EFFECT: improved electrophysical and mechanical characteristics of insulation maintained even at high-speed cable lifting upon long-time service in boreholes; extended cable service life.
1 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Электрический кабель относится к кабельной технике и может быть использован для питания погружных электросистем, преимущественно электродвигателей погружных нефтенасосов.Electric cable refers to cable technology and can be used to power submersible electrical systems, mainly electric motors of submersible oil pumps.

На работоспособность кабелей электродвигателей погружных нефтенасосов влияют скважинные и другие факторы:The downhole and other factors affect the performance of the cables of the electric motors of submersible oil pumps:

- проникновение газа под давлением во внутренний объем изоляции, уменьшение плотности изоляции приводит к росту токов утечки - уменьшению диэлектрических свойств изоляции;- penetration of gas under pressure into the internal volume of insulation, a decrease in the insulation density leads to an increase in leakage currents - a decrease in the dielectric properties of the insulation;

- подъем УЭЦН при присутствии газа в изоляции, уменьшение плотности изоляции, радиальные микроразрывы (микротрещины) изоляции при несоответствующих скоростях подъема УЭЦН приводят к росту токов утечки - уменьшению диэлектрических свойств изоляции;- ESP rise in the presence of gas in the insulation, decrease in insulation density, radial micro-fractures (microcracks) of insulation at inappropriate ESP rise rates lead to an increase in leakage currents - to a decrease in the dielectric properties of the insulation;

- присутствие горячей воды более 80°С и внедрение ее в изоляцию приводит к соединению гидроксильной группы (ОН) с молекулярной структурой изоляции, приводит к уменьшению диэлектрических свойств изоляции - росту токов утечки;- the presence of hot water above 80 ° C and its introduction into the insulation leads to the connection of the hydroxyl group (OH) with the molecular structure of the insulation, leads to a decrease in the dielectric properties of the insulation - an increase in leakage currents;

- вымывание ингредиентов из изоляции (специальных добавок, увеличивающих срок эксплуатации кабеля) приводит к уменьшению диэлектрических свойств изоляции - росту токов утечки;- leaching of ingredients from insulation (special additives that increase the life of the cable) leads to a decrease in the dielectric properties of insulation - an increase in leakage currents;

- внедрение маслянистых жидкостей не диэлектрического характера под давлением в изоляцию приводит к уменьшению плотности изоляционного материала, росту токов утечки;- the introduction of oily liquids of a non-dielectric nature under pressure into the insulation leads to a decrease in the density of the insulating material, an increase in leakage currents;

- внедрение маслянистых жидкостей под давлением в изоляцию, в закрытом объеме под бронепокровом, приводит к сдавливанию средней жилы и утонению ее боковых стенок, результатом этого эффекта является появление продольных трещин по бокам средней жилы и росту токов утечки;- the introduction of oily liquids under pressure into the insulation, in a closed volume under the armor cover, leads to compression of the middle core and thinning of its side walls, the result of this effect is the appearance of longitudinal cracks on the sides of the middle core and an increase in leakage currents;

- внедрение химических веществ в объем изоляции, таких как NaCl, H2S углеводородных соединений и других, приводит к химическому соединению с молекулярной структурой изоляции и росту токов утечки;- the introduction of chemicals in the volume of insulation, such as NaCl, H 2 S hydrocarbon compounds and others, leads to a chemical compound with a molecular structure of isolation and an increase in leakage currents;

- высокое давление отрицательно влияет на работу изоляции.- high pressure negatively affects the operation of the insulation.

(Я.З.Месенжник «Кабели для нефтегазовой промышленности», Ташкент, издательство «Фан», 1972, стр.28, 29).(Y.Z. Mesenzhnik “Cables for the oil and gas industry”, Tashkent, Fan Publishing House, 1972, p. 28, 29).

Известен «Электрический кабель» по патенту RU № 2109359 С1, 6 Н01В 7/18, от 1997.01.22, опубл. 1998.04.20. Электрический кабель содержит три расположенных параллельно в одной плоскости токопроводящие жилы, каждая из которых имеет двухслойную изоляцию из композиции на основе полиэтилена высокой плотности, подушку под броню в виде положенной поверх жил прорезиненной невулканизованной ткани, общую броню из стальной профилированной ленты, а также дополнительный элемент изоляции, выполненный по меньшей мере из двух фторопластовых лент, наложенных с перекрытием 30-50% на внутренний слой изоляции.The famous "Electric cable" according to patent RU No. 2109359 C1, 6 НВВ 7/18, from 1997.01.22, publ. 1998.04.20. The electric cable contains three conductive wires located in parallel in the same plane, each of which has two-layer insulation from a composition based on high density polyethylene, a pillow under the armor in the form of a rubberized unvulcanized fabric laid over the wires, a common armor made of steel profiled tape, and an additional insulation element made of at least two fluoroplastic tapes superimposed with an overlap of 30-50% on the inner insulation layer.

Из-за того что поверх второго слоя изоляции расположены фторопластовые ленты, между ними остаются воздушные включения, которые способствуют электрическому пробою изоляции. Такая конструкция предназначена для работы в диапазоне температур 90-110°С, скважинной жидкости и не более, так как полиэтиленовая изоляция, при значениях температуры выше этих, потеряет диэлектрические свойства.Due to the fact that fluoroplastic tapes are located on top of the second insulation layer, air inclusions remain between them, which contribute to the electrical breakdown of the insulation. This design is designed to operate in a temperature range of 90-110 ° C, well fluid and no more, since polyethylene insulation, at temperatures above these, will lose dielectric properties.

Наиболее близкой по технической сущности является конструкция кабеля с изоляцией из радиационно-модифицированного полиэтилена высокой плотности (РМ ПЭВП), изготавливаемого Подольским кабельным заводом (Г.П.Макиенко «Кабели и провода, применяемые в нефтегазовой индустрии», Пермь-2004, стр.128, 129, рис.3,6, прил.1), где изоляцию жил для увеличения температурной стойкости обрабатывают на ускорителях электронов в присутствии воздуха.The closest in technical essence is the design of a cable with insulation from radiation-modified high-density polyethylene (PM HDPE) manufactured by the Podolsky cable factory (GP Makienko “Cables and wires used in the oil and gas industry”, Perm-2004, p. 128 129, Fig. 3.6, Appendix 1), where the core insulation is treated with electron accelerators in the presence of air to increase the temperature resistance.

При проведении НИОКР исследовано поведение сопротивления изоляции из РМ ПЭВП в жидкой среде при изменении температуры. Работы показали, что облучение ПЭ высокой плотности в присутствии воздуха приводит к глубокой окислительной деструкции, которая, в свою очередь, сопровождается повышением гидрофильности изоляции и, следовательно, интенсификацией процесса диффузии жидкости в изоляцию. Это способствует резкому увеличению проводимости изоляции (уменьшению сопротивления изоляции) с ростом температуры. Данный фактор ограничивает применение радиационно-модифицированного ПЭВП (полиэтилен высокой плотности) в качестве двухслойной изоляции.During R&D, the behavior of the insulation resistance from PM HDPE in a liquid medium with a change in temperature was studied. The studies showed that irradiation of high-density PE in the presence of air leads to deep oxidative degradation, which, in turn, is accompanied by an increase in the hydrophilicity of the insulation and, therefore, an intensification of the process of liquid diffusion into the insulation. This contributes to a sharp increase in insulation conductivity (decrease in insulation resistance) with increasing temperature. This factor limits the use of radiation-modified HDPE (high density polyethylene) as a two-layer insulation.

Исследована зависимость сопротивления изоляции из разных материалов и температуры на образцах с двухслойной облученной изоляцией из полиэтилена высокой плотности (Г.П.Макиенко «Кабели и провода, применяемые в нефтегазовой индустрии», Пермь-2004, стр.129, рис.3.6, прил.1).The dependence of the insulation resistance of different materials and temperature on samples with double-layer irradiated insulation of high density polyethylene (G. P. Makienko “Cables and wires used in the oil and gas industry”, Perm-2004, p. 129, Fig. 3.6, adj. one).

Для кабеля с двухслойной изоляцией из радиационно-модифицированного полиэтилена сопротивление изоляции начинает резко падать с ростом температуры и при 102°С составляет менее 50 МОм/км, вместо более 2500 МОм/км, требование ГОСТ Р 51777-2001 г. (Новиков Д.В. Разработка и исследование теплостойких кабелей для погружных нефтенасосов. Афтореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., 1999 г.).For a cable with two-layer insulation made of radiation-modified polyethylene, the insulation resistance begins to drop sharply with increasing temperature and at 102 ° C is less than 50 MΩ / km, instead of more than 2500 MΩ / km, the requirement is GOST R 51777-2001 (Novikov D.V. Development and research of heat-resistant cables for submersible oil pumps. Abstract of dissertation for the degree of candidate of technical sciences, M., 1999).

В случае облучения электронами в присутствии кислорода часть энергии излучения затрачивается на окисление. Скорость деструкции полимера под влиянием кислорода увеличивается, а скорость сшивания уменьшается.In the case of electron irradiation in the presence of oxygen, part of the radiation energy is spent on oxidation. The rate of destruction of the polymer under the influence of oxygen increases, and the rate of crosslinking decreases.

Радиационное окисление поверхности и объема полиэтилена, существенно ухудшающие электрофизические и механические характеристики изоляции, заметно влияет не только на такую структурно-чувствительную характеристику, как tgδ (приводит к его возрастанию), но и на другие электрофизические характеристики, что особенно проявляется при повышении температуры. Температурные коэффициенты диэлектрической проницаемости ТКξ и удельного сопротивления изоляции ТКρv при облучении на воздухе выше, чем при облучении в инертной среде. В этих случаях существенно различаются так же абсолютные значения ξ и ρv (см. рис.29 б, табл.21) (стр.211, прил.2) («Кабели для газовой промышленности» Я.З. Месенжник, издательство ФАН-Узбекской ССР, Ташкент, 1972 г.). Резкое снижение сопротивления изоляции образцов с радиационно-окисленной изоляцией наблюдается и при длительной (примерно 420 ч) работе в воде при атмосферном давлении под напряжением 250 и 500 В переменного тока промышленной частоты. При этом основное снижение сопротивления изоляции происходит за первые 80 часов выдержки («Кабели для газовой промышленности» Я.З.Месенжник, издательство ФАН-Узбекской ССР, Ташкент, 1972 г., стр.213, прил.2).Radiation oxidation of the surface and volume of polyethylene, which significantly deteriorates the electrophysical and mechanical characteristics of insulation, significantly affects not only such a structurally sensitive characteristic as tanδ (leads to its increase), but also other electrophysical characteristics, which is especially manifested with increasing temperature. The temperature coefficients of the dielectric constant TKξ and the specific insulation resistance TKρv when irradiated in air are higher than when irradiated in an inert medium. In these cases, the absolute values of ξ and ρv also significantly differ (see Fig. 29 b, Table 21) (p. 211, Appendix 2) (“Cables for the gas industry” Y.Z. Mesenzhnik, publishing house FAN-Uzbek SSR, Tashkent, 1972). A sharp decrease in the insulation resistance of samples with radiation-oxidized insulation is also observed during prolonged (approximately 420 h) operation in water at atmospheric pressure at a voltage of 250 and 500 V AC of industrial frequency. The main decrease in insulation resistance occurs during the first 80 hours of exposure (“Cables for the gas industry” by Y. Z. Mesenzhnik, publishing house of the FAN-Uzbek SSR, Tashkent, 1972, p. 213, adj. 2).

В помещениях, где производится обработка изоляции электронным облучением, создать бескислородную среду в объеме более 18 м3 с большим количеством технологических проемов требует серьезных технических решений и капиталовложений (Г.П.Макиенко «Кабели и провода, применяемые в нефтегазовой индустрии», стр.127, прил.1).In rooms where insulation is processed by electronic irradiation, creating an oxygen-free environment in a volume of more than 18 m 3 with a large number of technological openings requires serious technical solutions and investments (GP Makienko “Cables and wires used in the oil and gas industry”, p. 127 , adj. 1).

Задачей предлагаемого технического решения является существенное улучшение электрофизических и механических характеристик изоляции, в том числе и при скоростных подъемах кабеля после длительного пребывания в скважине, увеличение срока службы при эксплуатации кабеля на глубинах до 3000 метров с температурой пластовой жидкости от 80 до 210°С.The objective of the proposed technical solution is to significantly improve the electrophysical and mechanical characteristics of insulation, including during high-speed cable rises after a long stay in the well, to increase the service life of the cable at depths of up to 3000 meters with a temperature of formation fluid from 80 to 210 ° C.

Поставленную задачу решают за счет того, что электрический кабель для питания электродвигателей погружных электронасосов содержит изолированные токопроводящие жилы и оболочку из термоэластопласта, расположенную на каждой жиле и/или на всех вместе, при этом изоляция жил выполнена из бескислородно-радиационно-модифицированного полиэтилена высокой плотности через оболочку из термоэластопласта.The problem is solved due to the fact that the electric cable for powering the electric motors of submersible electric pumps contains insulated conductive cores and a sheath made of thermoplastic elastomer, located on each core and / or all together, while the insulation of the wires is made of oxygen-free, high-density modified polyethylene through sheath of thermoplastic elastomer.

Расположение оболочки из термоэластопласта на каждой жиле и/или на всех вместе позволяет провести бескислородное радиационное модифицирование полиэтилена высокой плотности, поскольку после покрытия термоэластопластом изоляции токопроводящих жил доступ воздуха к изоляции исключен.The location of the thermoplastic elastomeric sheath on each core and / or all together makes it possible to carry out oxygen-free radiation modification of high-density polyethylene, since after the thermoplastic elastomeric coating of the insulation of the conductive wires, air access to the insulation is excluded.

Такая конструкция кабеля с защищенной и обработанной изоляцией жил создает условие для получения изделия с более высоким качеством диэлектрических свойств изоляции, в том числе и по токам утечки, поскольку не ухудшает своих диэлектрических свойств от времени, обработанная через оболочку из других материалов продолжает снижать свои диэлектрические свойства со временем.This design of a cable with protected and treated core insulation creates a condition for obtaining a product with a higher quality of dielectric properties of insulation, including leakage currents, since it does not worsen its dielectric properties over time, processed through a sheath of other materials continues to reduce its dielectric properties with time.

Совокупность признаков нова и, кроме известного из уровня техники повышения теплостойкости кабеля, приводит к новому техническому результату, выявленному при эксплуатации, существенному улучшению электрофизических характеристик изоляции (см. таблицу).The set of features is new and, in addition to increasing the heat resistance of the cable, known from the prior art, leads to a new technical result identified during operation, a significant improvement in the electrical characteristics of the insulation (see table).

При эксплуатации предлагаемой конструкции кабеля был выявлен новый, неизвестный ранее технический результат. Токи утечки бескислородно-модифицированного через оболочку из термоэластопласта кабеля в десятки раз меньше, чем у кабеля, обработанного в воздушной среде, и в несколько раз меньше, чем у кабеля бескислородно-радиационно-модифицированного через оболочку из других материалов, что подтверждается протоколом.During the operation of the proposed cable design, a new, previously unknown technical result was revealed. The leakage currents of an oxygen-free cable modified through a sheath of thermoplastic elastomer are ten times less than that of a cable treated in air, and several times less than that of an oxygen-free radiation-modified cable through a sheath made of other materials, which is confirmed by the protocol.

На фиг.1 изображен кабель с дополнительной оболочкой, расположенной на каждой жиле, а на фиг.2 - общая оболочка, расположенная на всех жилах сразу.Figure 1 shows a cable with an additional sheath located on each core, and in figure 2 - a common sheath located on all wires at once.

На фиг.1 и 2 - токопроводящие жилы 1, изоляция жилы 2, оболочка на каждую жилу или оболочка жил 3, общая оболочка из термоэластопласта 4, подушка из термоскрепленного нетканого или иглопроводного технического полотна 5, броня 6.Figures 1 and 2 show conductive conductors 1, insulation conductors 2, sheaths for each core or sheaths 3, general sheath made of thermoplastic elastomer 4, pillow made of thermally bonded non-woven or needle-conducting technical fabric 5, armor 6.

Кабель выполнен следующим образом: на токопроводящей жиле 1 расположена изоляция жилы 2, выполненная не менее чем из двух слоев полиэтилена высокой плотности, поверх которой, либо на каждой жиле, либо на всех сразу расположена оболочка 4 из химически стойкого термоэластопласта, например из эластоллана.The cable is made as follows: on the conductive core 1 there is an insulation of the core 2 made of at least two layers of high-density polyethylene, on top of which, either on each core or on all, the sheath 4 is made of chemically resistant thermoplastic elastomer, for example, elastollan.

Такая конструкция кабеля с защищенной от доступа воздуха изоляцией жил создает условие для бескислородного радиационного модифицирования полиэтилена высокой плотности без создания специальных механических устройств и приспособлений.Such a cable design with core insulation protected from air access creates a condition for oxygen-free radiation modification of high density polyethylene without creating special mechanical devices and devices.

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (1)

Электрический кабель для питания электродвигателей погружных электронасосов, содержащий изолированные токопроводящие жилы и оболочку из термоэластопласта, расположенную на каждой жиле и/или на всех вместе, отличающийся тем, что изоляция жил выполнена из бескислородно-радиационно-модифицированного через оболочку из термоэластопласта полиэтилена высокой плотности.An electric cable for powering electric motors of submersible electric pumps, containing insulated conductive cores and a sheath of thermoplastic elastomer, located on each core and / or all together, characterized in that the insulation of the cores is made of oxygen-free radiation-modified high-density polyethylene through a sheath of thermoplastic elastoplastic.
RU2006113005/09A 2006-04-19 2006-04-19 Electric cable RU2309474C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006113005/09A RU2309474C1 (en) 2006-04-19 2006-04-19 Electric cable

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006113005/09A RU2309474C1 (en) 2006-04-19 2006-04-19 Electric cable

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2309474C1 true RU2309474C1 (en) 2007-10-27

Family

ID=38955869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006113005/09A RU2309474C1 (en) 2006-04-19 2006-04-19 Electric cable

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2309474C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU190074U1 (en) * 2018-12-25 2019-06-18 Владислав Павлович Бритов ELECTRICAL CABLE
RU195100U1 (en) * 2019-07-22 2020-01-15 Акционерное общество "РОССКАТ" CABLE FOR INSTALLATION OF SUBMERSIBLE ELECTRIC PUMPS
RU198148U1 (en) * 2020-02-17 2020-06-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Cable for laying in agricultural soil

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU190074U1 (en) * 2018-12-25 2019-06-18 Владислав Павлович Бритов ELECTRICAL CABLE
RU195100U1 (en) * 2019-07-22 2020-01-15 Акционерное общество "РОССКАТ" CABLE FOR INSTALLATION OF SUBMERSIBLE ELECTRIC PUMPS
RU198148U1 (en) * 2020-02-17 2020-06-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Cable for laying in agricultural soil

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2591899C (en) Electrical cables
EP1331648B1 (en) Electrical cable
US8776359B2 (en) Method of forming a motor winding and disposing the motor wire
US4449013A (en) Oil well cable
RU2309474C1 (en) Electric cable
RU2303307C1 (en) Electric cable
RU2302678C1 (en) Electric cable
Huang et al. Multilayers oil and oil-impregnated pressboard electric field simulation based on space charge
RU60259U1 (en) ELECTRICAL CABLE
RU2622049C2 (en) Cable for oil melting
KR101968799B1 (en) Power cable having fire retardant and water resistance
CN2924734Y (en) PTFE insulated special cable
RU195100U1 (en) CABLE FOR INSTALLATION OF SUBMERSIBLE ELECTRIC PUMPS
RU93573U1 (en) WINDING WIRE
FI73844B (en) MED FLYTANDE ISOLERINGSMEDEL FOERSEDD ELEKTRISK KRAFTKABEL.
RU106431U1 (en) ELECTRIC CABLE FOR SUBMERSIBLE ELECTRIC PUMPS (OPTIONS)
RU2321089C1 (en) Cold- and heat-resistant insulated cable
RU59313U1 (en) COOL-RESISTANT INSULATED WIRE (OPTIONS)
RU147379U1 (en) OIL SUBMERSIBLE CABLE
RU162514U1 (en) ELECTRIC CABLE FOR INSTALLATION OF SUBMERSIBLE ELECTRIC PUMPS
RU60260U1 (en) ELECTRICAL CABLE
RU168117U1 (en) ONE-STEEL CABLE FOR A WELL PUMP INSTALLATION
RU198152U1 (en) CABLE FOR INSTALLATION OF SUBMERSIBLE ELECTRIC PUMPS
KR20110042917A (en) Insulated wire and cable for electric supply and electric transmission
RU60261U1 (en) ELECTRICAL CABLE

Legal Events

Date Code Title Description
HE4A Notice of change of address of a patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110420