RU64813U1

RU64813U1 - ELECTRIC CABLE FOR POWER SUPPLY OF ELECTRIC MOTORS OF SUBMERSIBLE OIL PUMPS

Info

Publication number: RU64813U1
Application number: RU2006135820/09U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Петрович Куимчиди; Леонид Александрович Ковригин
Original assignee: Анатолий Петрович Куимчиди
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2007-07-10

Abstract

Электрический кабель для питания электродвигателей погружных нефтенасосов относится к подземному оборудованию нефтяных скважин и может быть использовано для питания электродвигателей погружных нефтяных насосов. Задачей предложенного технического решения является создания кабеля с увеличенным, относительно аналогов, сроком службы, пригодного для работы в нефтяных скважинах, в условиях непосредственного воздействия скважинной жидкости. Поставленную задачу решают за счет того, что кабель для питания электродвигателей погружных нефтенасосов, содержит изолированные полимерным материалом токопроводящие жилы, полимерную оболочку и металлическую гофрированную оболочку, при этом, токопроводящие жилы имеют секторную форму, скручены вместе и расположены в общей полимерной и герметичной металлической гофрированной оболочках. Замена жил круглой форм в кабелях для питания электродвигателей погружных нефтенасосов на секторные позволяет скрутить их плотнее, уменьшить диаметр сердечника, уменьшить за счет этого диаметр кабеля и, следовательно, площади поверхности соприкосновения скважинной жидкости с кабелем. Выполнение сердечника кабеля для питания электродвигателей погружных нефтенасосов из изолированных полимерным материалом скрученных между собой секторных токопроводящих жил, позволяет выполнить изоляцию однослойной, поверх этого сердечника расположить общую оболочку из полимерного материала, что значительно уменьшает диаметр кабеля, его вес, и позволяет применить общую для всех жил герметичную металлическую оболочку с выполненными на ней гофрами, которая увеличивает гибкость кабеля и обеспечивает продольную и радиальную герметичность. Это позволяет, надежно герметизировать изоляцию жилы, и таким образом защитить ее от проникновения скважинной жидкости. Кроме того, оболочка может быть выполнена из стали (магнитного материала), так как все три жилы находятся внутри ее, потерь от вихревых токов не будет.The electric cable for powering the electric motors of submersible oil pumps refers to the underground equipment of oil wells and can be used to power the electric motors of submersible oil pumps. The objective of the proposed technical solution is to create a cable with increased, relative to analogues, service life, suitable for work in oil wells, in conditions of direct exposure to well fluid. The problem is solved due to the fact that the cable for powering the electric motors of submersible oil pumps contains conductive cores insulated with a polymer material, a polymer sheath and a metal corrugated sheath, while the conductive wires have a sector shape, twisted together and are located in a common polymer and sealed metal corrugated sheaths . Replacing round cores in cables for powering submersible oil pump electric motors with sector ones makes it possible to twist them denser, reduce the core diameter, reduce the cable diameter and, consequently, the surface area of the contact between the well fluid and the cable. The implementation of the cable core for powering the electric motors of submersible oil pumps from insulated polymer conductive sector conductive cores allows one-layer insulation to be placed on top of this core to place a common sheath of polymer material, which significantly reduces the diameter of the cable, its weight, and allows the use of a common for all cores sealed metal sheath with corrugations made on it, which increases the flexibility of the cable and provides longitudinal and radial tightness nost. This allows you to reliably seal the core insulation, and thus protect it from the penetration of well fluid. In addition, the shell can be made of steel (magnetic material), since all three cores are inside it, there will be no losses from eddy currents.

Description

Электрический кабель для питания электродвигателей погружных нефтенасосов относится к подземному оборудованию нефтяных скважин и может быть использовано для питания электродвигателей погружных нефтяных насосов.The electric cable for powering the electric motors of submersible oil pumps refers to the underground equipment of oil wells and can be used to power the electric motors of submersible oil pumps.

Известен кабель, по ПМ РФ №41917. МКИ Н 01 В 7/18, опубл. 10.11.2004, содержащий, по меньшей мере, три токопроводящие жилы, каждая из которых выполнена из круглой медной проволоки с двумя последовательно расположенными слоями изоляции из полимерного материала, бандаж в виде ленты из термоскрепленного иглопробивного полотна и расположенную поверх бандажа броню из металлических коррозионно-стойких лент, причем в качестве полимерного материала для первого слоя изоляции использован сшитый полиолефин, выполненный с применением облучения пучком направленных электронов в воздушной среде, а в качестве полимерного материала для второго слоя изоляции использован термопластичный эластомер на основе блоковых гидрогенизированных фенилэтиленовых сополимеров.Known cable, according to PM RF №41917. MKI N 01 B 7/18, publ. November 10, 2004, containing at least three conductive cores, each of which is made of round copper wire with two sequentially arranged insulation layers of polymeric material, a bandage in the form of a tape of heat-bonded needle-punched fabric and an armor made of metal corrosion-resistant over the bandage tapes, moreover, as a polymer material for the first insulation layer, a cross-linked polyolefin is used, made using irradiation with a beam of directed electrons in air, and as of the polymeric material for the second insulation layer, a thermoplastic elastomer based on block hydrogenated phenylethylene copolymers was used.

Это техническое решение позволяет использовать кабель в скважинах, однако скважинная жидкость воздействует на изоляцию каждой жилы в отдельности, в результате чего она набухает и теряет электрическую прочность.This technical solution allows the cable to be used in wells, however, the well fluid acts on the insulation of each core individually, as a result of which it swells and loses its electrical strength.

Известен также электрический кабель для погружных нефтяных насосов, ПМ РФ №22265, от 14.09.2001, опубл. 10.03.2002, содержащий токопроводящие жилы, покрытые термостойкой изоляцией, а поверх изоляции - барьерным элементом, и охватывающую все жилы общую броню из стальной оцинкованной ленты, расположенную на подушке из нетканого полотна, отличающийся тем, что он дополнительно содержит заполнитель, расположенный в межфазном пространстве кабеля, и заземляющий провод, установленный продольно поверх каждого барьерного элемента, а также оплетку из синтетических нитей, плотно охватывающую заземляющий провод вместе с барьерным элементом, при этом барьерный элемент выполнен композиционно-двухслойным из металлической фольги с полиэтиленовым подслоем и уложен полиэтиленовым подслоем непосредственно на изоляцию.Also known is an electric cable for submersible oil pumps, PM RF №22265, from 09/14/2001, publ. 03/10/2002, containing conductive cores coated with heat-resistant insulation, and on top of the insulation with a barrier element, and covering all cores with general galvanized steel tape armor located on a non-woven fabric cushion, characterized in that it additionally contains a filler located in the interface cable, and a ground wire mounted longitudinally on top of each barrier element, as well as a braid of synthetic threads, tightly covering the ground wire together with the barrier element, while the barrier The black element is made of a composite two-layer metal foil with a polyethylene sublayer and laid directly on the insulation with a polyethylene sublayer.

Такое техническое решение конструкции кабеля замедляет процесс проникновения скважинной жидкости в изоляцию кабеля, но не предотвращает его из-за того, что барьерный элемент не представляет собой сплошной непроницаемой для скважинной жидкости оболочки.Such a technical solution to the cable design slows down the process of penetration of the well fluid into the insulation of the cable, but does not prevent it due to the fact that the barrier element is not a solid sheath impermeable to the well fluid.

Наиболее близким техническим решением является кабель для установок погружных электронасосов, ПМ РФ №31173, МКИ Н 01 В 7/00, от 04.01.2003, опубл. 20.07.2003, содержащий параллельно уложенные токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта двумя слоями изоляции и металлической оболочкой, заключенных в общую броню из коррозионностойкой металлической ленты, отличающийся тем, что первый слой изоляции выполнен из фторопласта, второй слой - из этиленпропиленовой резины, а оболочки - из меди или стали, при этом оболочки имеют поперечные гофры.The closest technical solution is a cable for the installation of submersible electric pumps, PM RF No. 31173, MKI N 01 V 7/00, dated 04.01.2003, publ. 07/20/2003, containing parallel-laid conductive conductors, each of which is coated with two layers of insulation and a metal sheath, enclosed in a common armor of a corrosion-resistant metal tape, characterized in that the first insulation layer is made of fluoroplastic, the second layer is made of ethylene-propylene rubber, and the shell - made of copper or steel, while the shells have transverse corrugations.

Такое техническое решение конструкции кабеля предотвращает проникновения скважинной жидкости в изоляцию кабеля, но при переменном токе в стальных оболочках, которые имеет каждая жила, возникают потери. Эти потери обусловлены большой величиной магнитной индукции В, которая создает потери на перемагничивание вследствие вихревых токов, пропорционально произведению f²В² (где f - частота тока) и потери на перемагничивание вследствие гистерезиса, пропорциональные произведению f²В.This technical solution to the cable design prevents the penetration of the borehole fluid into the cable insulation, but with alternating current in the steel sheaths that each core has, losses occur. These losses are due to the large magnitude of the magnetic induction B, which creates magnetization reversal losses due to eddy currents, in proportion to the product f ² V ² (where f is the current frequency) and magnetization reversal losses due to hysteresis, proportional to the product f ² V.

Величина потерь будет значительна, так как магнитная проницаемость стали в 400 больше, чем у немагнитных материалов. Потери полезной мощности снижают экономические показатели кабельной линии, увеличивают индуктивность, что приводит к падению напряжения на кабельной линии и, более того, могут разогреть кабель до температуры, выше допустимой. (Основы кабельной техники: учеб. для студ. высш. учеб. заведений / В.М.Леонов, [И.Б.Пешков, И.Б.Рязанов, С.Д.Холодный]; под ред. И.Б.Пешкова. - М.: Изд. центр «Академия», 2006. - 432 с.)The magnitude of the losses will be significant, since the magnetic permeability of steel is 400 times greater than that of non-magnetic materials. Losses of net power reduce the economic performance of the cable line, increase the inductance, which leads to a drop in voltage on the cable line and, moreover, can warm the cable to a temperature higher than permissible. (Fundamentals of cable technology: textbook for students of higher educational institutions / V.M. Leonov, [I. B. Peshkov, I. B. Ryazanov, S. D. Kholodny]; edited by I. B. Peshkov . - Moscow: Publishing Center "Academy", 2006. - 432 p.)

Задачей предложенного технического решения является создания кабеля с увеличенным, относительно аналогов, сроком службы, пригодного для работы в нефтяных скважинах, в условиях непосредственного воздействия скважинной жидкости.The objective of the proposed technical solution is to create a cable with increased, relative to analogues, service life, suitable for work in oil wells, in conditions of direct exposure to well fluid.

Поставленную задачу решают за счет того, что кабель для питания электродвигателей погружных нефтенасосов, содержит изолированные полимерным материалом токопроводящие жилы, полимерную оболочку и металлическую гофрированную оболочку, при этом, токопроводящие жилы имеют секторную форму, скручены вместе и расположены в общей полимерной и герметичной металлической гофрированной оболочках.The problem is solved due to the fact that the cable for powering the electric motors of submersible oil pumps contains conductive cores insulated with a polymer material, a polymer sheath and a metal corrugated sheath, while the conductive wires have a sector shape, twisted together and are located in a common polymer and sealed metal corrugated sheaths .

Замена жил круглой формы в кабелях для питания электродвигателей погружных нефтенасосов на секторные, позволяет скрутить их плотнее, уменьшить диаметр сердечника, уменьшить за счет этого диаметр кабеля и, следовательно, площади поверхности соприкосновения скважинной жидкости с кабелем.Replacing round cores in cables for powering submersible oil pump electric motors with sector ones makes it possible to twist them denser, reduce the core diameter, reduce the cable diameter and, consequently, the surface area of the contact between the well fluid and the cable.

Выполнение сердечника кабеля для питания электродвигателей погружных нефтенасосов из изолированных полимерным материалом скрученных между собой секторных токопроводящих жил, позволяет выполнить изоляцию однослойной, поверх этого сердечника расположить общую оболочку из полимерного материала, что значительно уменьшает диаметр кабеля, его вес, и позволяет применить общую для всех жил герметичную металлическую оболочку с выполненными на ней гофрами, которая увеличивает гибкость кабеля и обеспечивает продольную и радиальную герметичность.The implementation of the cable core for powering the electric motors of submersible oil pumps from insulated polymer conductive sector conductive cores allows one-layer insulation to be placed on top of this core to place a common sheath of polymer material, which significantly reduces the diameter of the cable, its weight, and allows the use of a common for all cores sealed metal sheath with corrugations made on it, which increases the flexibility of the cable and provides longitudinal and radial tightness nost.

Это позволяет, надежно герметизировать изоляцию жилы, и таким образом защитить ее от проникновения скважинной жидкости. Кроме того, оболочка может быть выполнена из стали (магнитного материала), так как все три жилы находятся внутри ее, потерь от вихревых токов не будет.This allows you to reliably seal the core insulation, and thus protect it from the penetration of well fluid. In addition, the shell can be made of steel (magnetic material), since all three cores are inside it, there will be no losses from eddy currents.

На чертеже изображен кабель с секторными токопроводящими жилами: секторные токопроводящие жилы 1, полимерная изоляция 2, оболочка 3, гофрированная оболочка 4.The drawing shows a cable with sector conductive conductors: sector conductive conductors 1, polymer insulation 2, sheath 3, corrugated sheath 4.

Кабель выполнен следующим образом. Токопроводящие жилы 1 выполнены в виде секторов. Каждая жила покрыта изоляцией 2 из полимерного материала. Жилы 1 скручены и образуют сердечник, поверх которого расположена оболочка-подушка 3 и гофрированная металлическая оболочка 4. Металлическая оболочка может быть выполнена из магнитного материала, так как все жилы заключены в одну оболочку.The cable is made as follows. Conductors 1 are made in the form of sectors. Each core is covered with insulation 2 of a polymer material. The cores 1 are twisted and form a core, on top of which there is a cushion shell 3 and a corrugated metal casing 4. The metal casing can be made of magnetic material, since all the cores are enclosed in one shell.

Техническим результатом предложенного технического решения является то, что созданный кабель пригоден для работы в нефтяных скважинах, в условиях непосредственного воздействия скважинной жидкости и работает с увеличенным, относительно аналогов, сроком службы.The technical result of the proposed technical solution is that the created cable is suitable for working in oil wells, under the conditions of direct exposure to well fluid and works with an extended, relative to analogues, service life.

Claims

The cable for powering the electric motors of submersible oil pumps contains conductive conductors insulated with a polymer material, a polymer sheath and a metal corrugated sheath, characterized in that the conductive conductors are sector-shaped, twisted together and arranged in a common polymer and sealed metal corrugated sheaths.