RU2493624C1

RU2493624C1 - Electric cable for electric submersible pump installations

Info

Publication number: RU2493624C1
Application number: RU2012101885/07A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Васильевич Сергиенко; Илья Александрович Нечаев; Любовь Идэяловна Гильпанова
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь"
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2013-09-20
Also published as: RU2012101885A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: electric cable for electric submersible pump installations consists of three parallel flat current conductors coated with insulation and enclosed in a casing. The conductors are laid in a cell which is profiled in the cross-section of a protective tape, and the casing is applied by winding.

EFFECT: invention increases longitudinal flexibility of the cable and enables operation of the cable at high temperatures.

10 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнической промышленности, а именно к силовым электрическим кабелям, предназначенных для питания двигателей погружных насосов, применяемых в нефтедобывающей промышленности.The invention relates to the electrical industry, namely to power electric cables intended for powering submersible pump engines used in the oil industry.

Известен электрический кабель для установок погружных электронасосов, который содержит заключенные в общую подушку и броню, наложенную методом обмотки металлической ленты, три круглые токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта изоляцией, состоящей из термообработанных четырех слоев полиимиднофторопластовой пленки, наложенных непосредственно на токопроводящую жилу, поверх которых наложен слой из экструдированного фторполимера (Патент на полезную модель №62478 РФ, МПК Н01В 7/00, опубликовано 10.04.2007).Known electrical cable for the installation of submersible electric pumps, which contains enclosed in a common cushion and armor, imposed by the method of winding a metal strip, three round conductive cores, each of which is coated with insulation, consisting of heat-treated four layers of polyimide fluoroplastic film, applied directly to the conductive core, on top of which a layer of extruded fluoropolymer was applied (Utility Model Patent No. 62478 of the Russian Federation, IPC Н01В 7/00, published April 10, 2007).

Основным недостатком данной конструкции является увеличенный в поперечном сечении габаритный размер кабеля из-за использования круглых токопроводящих жил, который увеличивает габарит всей установки.The main disadvantage of this design is the increased overall cross-sectional dimension of the cable due to the use of round conductors, which increases the overall size of the installation.

Другим недостатком является то, что кабель с изоляцией из полиимиднофторопластовых пленок и изоляцией из фторполимера имеет ограничение по длительно-допустимой температуре эксплуатации, не превышающей 250°С. Из-за относительно невысоких механических свойств фторполимера при эксплуатации данного кабеля необходимо соблюдать особую осторожность.Another disadvantage is that the cable with insulation from polyimide fluoroplastic films and insulation from fluoropolymer has a limitation on the long-term allowable operating temperature not exceeding 250 ° C. Due to the relatively low mechanical properties of the fluoropolymer, particular care must be taken when operating this cable.

Наиболее близким к предлагаемому является электрический кабель для установок погружных электронасосов, содержащий три плоские токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта изоляцией и уложенных параллельно друг к другу в броню, представляющая собой металлическую ленту профильной формы с упругими выступами, между которыми образованы три впадины для размещения жил кабеля. Сверху на изолированные жилы установлены защитные накладки, прикрепленные к впадинам при помощи вальцовки, точечной сварки, либо другим известным способом крепления (Патент на полезную модель РФ №105379, МПК F04D 13/10, опубликовано 10.06.2010. Бюл. №16).Closest to the proposed one is an electric cable for installing submersible electric pumps, containing three flat conductive cores, each of which is coated with insulation and laid parallel to each other in armor, which is a metal tape of a profile shape with elastic protrusions, between which three cavities are formed to accommodate the cores cable. Protective linings are mounted on top of insulated cores, attached to the depressions by rolling, spot welding, or another known method of attachment (Utility Model Patent of the Russian Federation No. 105379, IPC F04D 13/10, published June 10, 2010. Bull. No. 16).

Основным недостатком кабеля является нетехнологичная сложная конструкция наружного защитного покрова - брони, выполненной из металлической ленты профильной формы с прикрепленными к ней защитными накладками. Производство кабеля такой конструкции невозможно на стандартном оборудовании, поэтому требуется разработка нового оборудования, что скажется на стоимости готового изделия. К тому же данный кабель обладает ограниченной продольной гибкостью из-за имеющихся упругих выступов на металлической ленте, и жесткого соединения защитных накладок с металлической лентой.The main disadvantage of the cable is the low-tech complex design of the outer protective cover - armor made of a metal tape of a profile shape with protective overlays attached to it. The production of a cable of this design is impossible on standard equipment, therefore, the development of new equipment is required, which will affect the cost of the finished product. In addition, this cable has limited longitudinal flexibility due to the existing elastic protrusions on the metal tape, and the rigid connection of the protective pads to the metal tape.

Кроме того, укладка изолированных жил на металлическую ленту может привести к ускоренному старению изоляции и, как следствие, к снижению срока службы всего изделия в целом.In addition, laying insulated cores on a metal tape can lead to accelerated aging of the insulation and, as a result, to a decrease in the service life of the whole product.

Настоящее изобретение направлено на создание технологичного в изготовлении кабеля с увеличенной продольной гибкостью, способного работать в условиях повышенных температур.The present invention is directed to creating technological in the manufacture of cable with increased longitudinal flexibility, able to work in conditions of elevated temperatures.

Указанный технический результат достигается тем, что в электрическом кабеле для установок погружных электронасосов имеются заключенные в броню три плоские изолированные токопроводящие жилы, которые, согласно изобретению, уложены в ячейки профилированной в поперечном сечении защитной ленты, а броня наложена методом обмотки.The specified technical result is achieved by the fact that in the electric cable for the installation of submersible electric pumps there are three flat insulated conductive conductors enclosed in armor, which, according to the invention, are laid in cells of a protective tape profiled in cross section, and the armor is applied by winding.

Защитная лента может быть выполнена с продольным П-образным выступом, формирующим ячейку для размещения центральной токопроводящей жилы, и иметь профиль как показано на фиг.1.The protective tape may be made with a longitudinal U-shaped protrusion forming a cell for placement of the Central conductive core, and have a profile as shown in figure 1.

В некоторых вариантах защитная лента может иметь профиль с дополнительными внешними буртиками, которые формируют трехгранные ячейки для каждой из трех жил, как показано на фиг.2.In some embodiments, the protective tape may have a profile with additional external flanges that form trihedral cells for each of the three cores, as shown in FIG.

Профилированная в поперечном сечении защитная лента позволяет зафиксировать изолированные жилы при изготовлении кабеля, а именно при операции наложения брони за счет того, что образуется ребро жесткости, которое берет на себя всю механическую нагрузку и распределяет ее по ленте. Этот эффект позволяет уберечь изоляцию жил от механического повреждения, что ведет к увеличению качества и надежности всего изделия.The protective tape profiled in cross section allows you to fix the insulated cores during cable manufacture, namely during the operation of applying the armor due to the formation of a stiffener that takes on all the mechanical load and distributes it along the tape. This effect allows you to protect the insulation of the cores from mechanical damage, which leads to an increase in the quality and reliability of the entire product.

Для предотвращения возможности наведения в защитной ленте токов, которые могут привести к ее дополнительному обогреву, и для разъединения фаз профилированную защитную ленту целесообразно выполнять из немагнитного материала, например, из нержавеющей стали аустенитного типа или из термопластичного материала, например, из полиэфирэфиркетона, усиленного углеволокном.To prevent the possibility of inducing currents in the protective tape, which can lead to its additional heating, and to separate the phases, it is advisable to make the profiled protective tape from a non-magnetic material, for example, austenitic stainless steel or from a thermoplastic material, for example, carbon fiber reinforced polyether etherketone.

Для снижения продольной жесткости защитная лента может быть дополнительно перфорирована или гофрированной в поперечном сечении.To reduce longitudinal stiffness, the protective tape can be additionally perforated or corrugated in cross section.

С целью увеличения рабочей температуры кабеля для установок погружных электронасосов в качестве материала изоляции может использоваться термопластичный материал, например, полиэфирэфиркетон.In order to increase the operating temperature of the cable for installations of submersible electric pumps, a thermoplastic material, for example, polyetheretherketone, can be used as insulation material.

Поверх изоляции каждой жилы может быть наложена оплетка, например, из нейлоновых волокон, которая, снижая механическое трение изоляции о защитную ленту, увеличивает срок службы кабеля.Over the insulation of each core, a braid can be applied, for example, made of nylon fibers, which, by reducing the mechanical friction of the insulation on the protective tape, increases the cable service life.

Для защиты от механических повреждений поверх уложенных в защитную ленту жил может быть наложена подушка, например, из нетканного полотна.To protect against mechanical damage, a cushion, for example, of a non-woven fabric, can be placed on top of the cores laid in the protective tape.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано поперечное сечение кабеля, в аксонометрии, на фиг.2 - профиль защитной ленты с дополнительными внешними буртиками.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a cross section of a cable, in a perspective view, figure 2 is a profile of a protective tape with additional external flanges.

Кабель состоит из трех плоских токопроводящих жил 1, покрытых изоляцией 2, выполненной, например из полиэфирэфиркетона (фиг.1). Поверх изоляции 2 наложена оплетка 3, например, из нейлоновых волокон. Изолированные жилы в оплетке 3 уложены параллельно друг другу, каждая в свою ячейку, образованную в профилированной в поперечном сечении защитной ленте 4, которая с трех сторон огибает центральную токопроводящую жилу 1 и образует площадки для крайних жил. Поверх защитной ленты 4 последовательно наложены подушка 5, например, из нетканого полотна и броня 6, например, из стальной профилированной ленты повышенной коррозионной стойкости.The cable consists of three flat conductive conductors 1, coated with insulation 2, made, for example, of polyetheretherketone (figure 1). Over the insulation 2, a braid 3 is applied, for example, of nylon fibers. Insulated cores in a braid 3 are laid parallel to each other, each in its own cell, formed in a protective tape 4 profiled in cross section, which surrounds the central conductive core 1 from three sides and forms platforms for extreme cores. Over the protective tape 4, a cushion 5, for example, of non-woven fabric and armor 6, for example, of profiled steel tape of increased corrosion resistance, are sequentially applied.

Использование в качестве материала изоляции полиэфирэфиркетона, обладающего превосходными механическими, электрическими и термическими свойствами, дает возможность использовать кабель в криволинейных скважинах, при длительно-допустимых температурах до 270°С.The use of polyetheretherketone as an insulation material, which has excellent mechanical, electrical and thermal properties, makes it possible to use the cable in curved wells, at long-permissible temperatures up to 270 ° C.

При изготовлении кабеля предлагаемой конструкции не потребуется дополнительное оборудование, что существенно упрощает освоение его производства.In the manufacture of the cable of the proposed design, additional equipment is not required, which greatly simplifies the development of its production.

Кабель предлагаемой конструкции, в сравнении с используемыми сейчас кабельными изделиями, имеет существенно меньшую толщину и обладает повышенной продольной гибкостью, что позволяет уменьшить габаритные размеры установки и размещать ее в боковых стволах колонны, максимально используя внутреннее пространство. За счет этого снижаются риски выхода из строя оборудования, возникающие из-за механического повреждения кабеля при спуске установки в скважину, тем самым повышается надежность всей установки.The cable of the proposed design, in comparison with the cable products currently used, has a significantly smaller thickness and has increased longitudinal flexibility, which allows to reduce the overall dimensions of the installation and place it in the side trunks of the column, making maximum use of the internal space. Due to this, the risks of equipment failure arising due to mechanical damage to the cable when lowering the installation into the well are reduced, thereby increasing the reliability of the entire installation.

Claims

1. An electric cable for installing submersible electric pumps, consisting of three parallel-laid flat conductive conductors covered in insulation, enclosed in armor, characterized in that the conductors are laid in cells of the protective tape profiled in cross section, and the armor is applied by winding.

2. Electric cable for installations of submersible electric pumps according to claim 1, characterized in that the protective tape has a profile as shown in figure 1.

3. Electric cable for installations of submersible electric pumps according to claim 1, characterized in that the protective tape has a profile, as shown in figure 2.

4. Electric cable for installations of submersible electric pumps according to claim 1, characterized in that the protective tape is made of non-magnetic material, for example, austenitic stainless steel.

5. Electrical cable for submersible electric pump installations according to claim 1, characterized in that the protective tape is made of thermoplastic material, for example, carbon fiber reinforced polyether etherketone.

6. Electric cable for installation of submersible electric pumps according to claim 1, characterized in that the protective tape is made with perforation.

7. Electric cable for installation of submersible electric pumps according to claim 1, characterized in that the protective tape in the cross section is made corrugated.

8. An electric cable for installations of submersible electric pumps according to claim 1, characterized in that the insulation is made of thermoplastic material, for example, polyetheretherketone.

9. An electric cable for installing submersible electric pumps according to claim 1, characterized in that a braid is applied over the insulation of each core, for example, from nylon fibers.

10. An electric cable for installing submersible electric pumps according to claim 1, characterized in that a common pillow, for example, of a non-woven fabric, is laid on top of the cores laid in the protective tape.