RU60261U1 - Электрический кабель - Google Patents

Abstract

Электрический кабель относится к кабельной технике и может быть использован для питания погружных электрических систем, преимущественно электродвигателей погружных нефтяных насосов. Задачей предлагаемого технического решения является увеличение срока службы при эксплуатации кабеля на глубинах до 2300-2500 метров с температурой пластовой жидкости от 80°С до 150°С. Поставленную задачу решают за счет того, что электрический кабель содержит три токопроводящие жилы, изоляция которых выполнена из блоксополимера пропилена с этиленом, оболочку, подушку и броню из стальной профилированной ленты, при этом поверх трех изолированных в одной плоскости продольно и плотно прижатых друг к другу изоляцией, наложена общая оболочка из термоэластопласта толщиной 0,7-1,0 мм по плоской стороне, а боковым сторонам 1,0-1,5 мм.

Description

Электрический кабель относится к кабельной технике и может быть использован для питания погружных электрических систем, преимущественно электродвигателей погружных нефтяных насосов.

На работоспособность кабелей электродвигателей погружных нефтяных насосов влияют скважинные и другие факторы:

- проникновение газа под давлением во внутренний объем изоляции, уменьшение плотности изоляции приводит к росту токов утечки - уменьшению диэлектрических свойств изоляции;

- 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;

- 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;

- вымывание ингредиентов из изоляции (специальных добавок, увеличивающих срок эксплуатации кабеля), приводит к уменьшению диэлектрических свойств изоляции - росту токов утечки;

- внедрение маслянистых жидкостей не диэлектрического характера под давлением в изоляцию приводит к уменьшению плотности изоляционного материала, росту токов утечки;

- 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;

- 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;

- высокое давление отрицательно влияет на работу изоляции.

(Я.З.Месенжник «Кабели для нефтегазовой промышленности», Ташкент, издательство «Фан», 1972, стр. 28, 29).

Известен «Электрический кабель» по патенту SU 1828302, МПК 6 Н 01 В 7/18, от 1991.05.23, опубл. 1996.04.10, где три изолированные композицией, на основе полиэтилена высокой плотности, токопроводящие жилы, расположенные параллельно в одной плоскости, поверх них наложена оболочка из композиции, содержащей полиэтилен низкой плотности и брони из стальной профилированной ленты, при этом, оболочка выполнена из композиции, дополнительно содержащей полиэтилен высокой плотности, при следующем содержании компонентов, массовом соотношении: полиэтилен низкой плотности 50-80; полиэтилен высокой плотности 20-50.

Данное техническое решение путем увеличения стойкости к раздавливающим усилиям в результате предотвращения растворения оболочки в условиях эксплуатации, и ее выдавливания за пределы брони, повышает эксплуатационную надежность кабеля.

Недостатком этой конструкции является то, что кабель пригоден к эксплуатации для скважин небольших глубин до 1500-1800 м при рабочей температуре 90°С. В настоящее время глубина скважин достигает 3000 м, эту конструкцию кабеля можно использовать только в верхней части скважин из-за повышенных температур на забое до 90°С. На больших глубинах (при больших температурах - на каждые 100м глубины повышение температуры составляет 3-5°С) оболочка и изоляция при температуре свыше 130°С будет оплавляться. (прил.1)

Наиболее близким техническим решением является кабель для питания установок электропогружных насосов КПсПБП - 130, на рабочую температуру 130°С, Подольского завода НП «Подольсккабель», содержащий медную токопроводящую жилу, комбинированную изоляцию из сшитого и несшитого полиолефина, подушку из иглопробивного полотна и бронепокрова из стальной оцинкованной ленты,

Изоляция двух слоев выполнена из полиолефинов, которые изменяют свою геометрию при температуре 80°С и выше, происходит продольное утонение диаметральных сторон средней жилы, растрескивание, и, как следствие, токи утечки возрастают, происходит пробой изоляции.

При такой конструкции кабеля нет адгезии между первым слоем изоляции и вторым, имеющих разное молекулярное строение, поэтому в местах разделки и сростки при эксплуатации в вертикальном положении кабеля происходит внедрение маслянистых жидкостей скважинного пласта в изоляционный материал по всей длине кабельной линии, разбухание изоляции, токи утечки возрастают, происходит пробой изоляции.

Процент разбухания при температуре -140°С достигает 12-14% в маслянистой жидкости (прил.1).

Задачей предлагаемого технического решения является увеличение срока службы при эксплуатации кабеля на глубинах до 2300-2500 метров с температурой пластовой жидкости от 80°С до 150°С.

Поставленную задачу решают за счет того, что электрический кабель содержит три токопроводящие жилы, изоляция которых выполнена из блоксополимера пропилена с этиленом, оболочку, подушку и броню из стальной профилированной ленты, при этом поверх трех изолированных в одной плоскости продольно и плотно прижатых друг к другу изоляцией, наложена общая оболочка из термоэластопласта толщиной 0,7-1,0 мм по плоской стороне, а боковым сторонам 1,0-1,5 мм.

Добавление дополнительной оболочки из химически стойкого материала, например термоэластопласта, толщиной 0,7-1,5 мм, не допускает отрицательно действующие факторы скважинной жидкости к изоляции, этим самым предотвращает увеличение геометрии изоляции от разбухания, что не позволяет сдавливать в продольных точках соприкосновения изолированные жилы в замкнутом пространстве внутри бронепокрова и менять ее диэлектрические параметры, это позволит увеличить эксплуатационный срок службы кабеля в скважинах на глубине от 2300 до 2500 м от 4 до 5 раз и позволяет повысить срок службы кабеля, а температурный индекс изоляции поднять на 10-20°С.

Толщина оболочки по плоскости выбрана оптимальной, с толщиной в диапазоне 0,7-1,0 мм, и достаточна для создания прочного монолита с клиньями и удерживанием их в нужном месте с учетом обжатия бронепокрова, выполненного путем обмотки поверх общей оболочки. По боковым сторонам оболочка имеет достаточную толщину 1,0-1,5 мм, также спасает основную изоляцию от наибольшего давления бронепокрова при технологической операции покрытия оболочки.

Совокупность признаков нова и приводит к техническому эффекту, позволяющему увеличить срок службы при эксплуатации кабеля на глубинах до 2500 метров с температурой пластовой жидкости от 80°С до 150°С и повышенным газовым фактором.

В настоящее время кабель в составе сотен кабельных линий успешно эксплуатируется на скважинах Нефтеюганского месторождения на глубинах до 2500 метров с тяжелыми осложняющими факторами и температурой 140°С, присутствием газа 120 м³/т и давлением до 25 МПа.

Ни на одну из работающих строительных длин кабелей, на момент подачи заявки от нефтепромыслов, замечаний не поступало.

На чертеже изображен кабель в разрезе, где медная токопроводящая жила 1, двухслойная изоляция из блок сополимера пропилена с этиленом 2, общая защитная химически стойкая оболочка из термоэластопласта 3, подушка из термоскрепленного нетканого или иглопробивного технического полотна 4, броня из стальной оцинкованной или с мельхиоровым покрытием ленты 5.

Электрический кабель содержит три изолированные несколькими слоями из блок сополимера пропилена с этиленом 2, токопроводящие жилы 1 с толщиной изоляции, рассчитанной под определенное напряжение.

Поверх трех изолированных жил, уложенных в одной плоскости плотно прижатых друг к другу наложена общая изоляция из химически стойкой оболочки термоэластопласта, толщиной 0,7-1,0 мм по плоской стороне а по боковым сторонам - 1,0-1,5 мм..

Толщина оболочки 0,7-1,0 мм по плоскости кабеля является надежной и механически прочной, объединяющая клинья; толщина оболочки 1,0-1,5мм является максимальной, исходя из практической целесообразности, спасающей боковую сторону изоляции жил от воздействия бронепокрова в момент его наложения, применение большей толщины ведет к необоснованным расходам).

Оболочка выполнена из химически стойкого термоэластопласта, которая минимально разбухает в агрессивном трансформаторном масле ГОСТ 982 при температуре 140°С в течение 6 часов и 0,8-0,9%, а в автомобильных маслах разбухает на ту же величину в интервале температур до 190°С.

Физико-механические и другие параметры термоэластопластов были исследованы во Всероссийском научно-исследовательском институте кабельной промышленности в полнее отвечают всем требованиям как оболочного, химически стойкого материала.

Протокол испытаний ОАО «ВНИИКП» стр.6, 8, 9. (прил.2)

Claims (1)

1. Электрический кабель содержит три токопроводящие жилы, изоляция которых выполнена из блоксополимера пропилена с этиленом, оболочку, подушку и броню из стальной профилированной ленты, отличающийся тем, что поверх трех изолированных в одной плоскости продольно и плотно прижатых друг к другу изоляций, наложена общая оболочка из термоэластопласта толщиной 0,7-1,0 мм по плоской стороне, а боковым сторонам 1,0-1,5 мм.