Электрический кабель для питания электродвигателей погружных нефтенасосов

Изобретение относится к подземному оборудованию нефтяных скважин и может быть использовано для питания электродвигателей погружных нефтяных насосов. Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкции электрических кабелей, предназначенных для питания погружных скважинных электронасосов и других устройств. Задачей изобретения является создание кабеля, стойкого к воздействию окружающей среды. Технический результат достигается тем, что электрический кабель содержит, по меньшей мере, две параллельно расположенные токопроводящие жилы с изоляцией из полимерного материала, каждая из которых покрыта оболочкой, выполненной из металлической ленты с двухсторонним полимерным покрытием, наложенной поверх изоляции продольно с перекрытием кромок, и имеющей поперечное гофрирование, и расположенным поверх ленты слоем полимерного материала, при этом покрытые указанной оболочкой жилы имеют общую наружную броню из спирально наложенных металлических лент. Наличие оболочки, содержащей продольно расположенную гофрированную металлическую ленту с целостным сварным полимерным швом, позволяет обеспечить герметичность и защиту изоляции. Совокупность признаков нова и приводит к техническому результату, заключающемуся в создании кабеля с увеличенным, относительно аналогов, сроком службы, пригодного для работы в нефтяных скважинах, в условиях непосредственного воздействия скважинной жидкости на кабель. 4 ил.

 

Электрический кабель для питания электродвигателей погружных нефтенасосов относится к подземному оборудованию нефтяных скважин и может быть использовано для питания электродвигателей погружных нефтяных насосов.

Известен электрический кабель для погружных нефтяных насосов, 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 (Полезная модель РФ №22265. Заявлено 14.09.2001, №2001125253/18. Опубликовано: 10.03.2002).

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.

Наиболее близким аналогом по технической сущности является «Электрический кабель» по патенту RU 2206135, МПК 7 Н01В 7/12 от 01.06. 2001, опубл. 10.06.2003.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкции электрических кабелей, предназначенных для питания погружных скважинных электронасосов и других устройств.

Задачей изобретения является создание кабеля, стойкого к воздействию окружающей среды. Технический результат достигается тем, что электрический кабель содержит, по меньшей мере, две параллельно расположенные токопроводящие жилы с изоляцией из полимерного материала, каждая из которых покрыта оболочкой, выполненной из металлической ленты с двухсторонним полимерным покрытием, наложенной поверх изоляции продольно с перекрытием кромок, и имеющей поперечное гофрирование, и расположенным поверх ленты слоем полимерного материала, при этом покрытые указанной оболочкой жилы имеют общую наружную броню из спирально наложенных металлических лент. Наличие оболочки, содержащей продольно расположенную гофрированную металлическую ленту с целостным сварным полимерным швом, позволяет обеспечить герметичность и защиту изоляции.

Гофрирование позволяет фиксировать кромки ленты относительно друг друга в продольном направлении, что также улучшает целостность шва при продольных нагрузках.

Использование поперечного гофрирования в данном случае направлено не на повышение гибкости конкретного элемента в продольном направлении, что является общеизвестным свойством, а на достижение нового, неизвестного ранее технического результата - повышения герметичности оболочки за счет обеспечения целостности сварного шва.

Для дополнительной фиксации кромок продольно расположенных гофрированных лент изоляция кабеля может быть выполнена из эластомера или термоэластопласта, т.е. из материалов, обладающих высокоэластичными свойствами, что позволяет обеспечивать фиксацию нижних участков гофров за счет их вдавливания в материал изоляции, а также в дополнении к радиальной обеспечить продольную герметичность.

Такое техническое решение конструкции кабеля предотвращает проникновения скважинной жидкости в изоляцию кабеля, но при переменном токе в оболочках из металлических лент, которые имеет каждая жила, возникнут потери, которые разогреют кабель и выведут его из строя (Основы кабельной техники / В.А.Привезенцев, И.И.Гроднев, С.Д.Холодный, И.Б.Рязанов / Под ред. В.А.Привезенцева. М.: Энергия, 1975. 472 с.)

Вдавливание нижних участков гофр в изоляцию неравномерно по длине утончает изоляцию и может привести к пробою изоляции при прогибе кабеля во время спуска или подъема.

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 на электрический кабель.

Поставленную задачу решают за счет того, что электрический кабель для питания электродвигателей погружных нефтенасосов состоит из расположенных параллельно токопроводящих жил, изолированных полимерным материалом, поверх которого расположена дополнительная герметичная металлическая немагнитная гибкая оболочка с выполненными на ней поперечными гофрами, при этом гофры выполнены с выпуклостями, направленными от жилы и расположенными с промежутками по длине кабеля, при этом промежутки между гофрами выполнены равными или большими продольного размера гофра, при этом гофры одной оболочки размещены против промежутков оболочки соседней жилы.

Применение дополнительной герметичной металлической немагнитной гибкой оболочки с выполненными на ней гофрами, и расположение их с промежутком по длине кабеля, чем обеспечивается продольная герметичность, позволяет выполнить изоляцию однослойной, поскольку надежно герметизирует изоляцию жилы, и таким образом защищает ее от проникновения скважинной жидкости, при сохранении надлежащей гибкости кабеля.

Выполнение гофр с выпуклостями, направленными от жилы исключает давление гофр на изоляцию жилы, истончание ее и пробой.

Выбор размера промежутков между гофрами равным или большим продольного размера гофра, когда гофры одной оболочки размещены против промежутков оболочки соседней жилы и гофры одной жилы входят между гофрами соседней жилы, позволяет выполнять кабели различной гибкости и габаритов.

Применение немагнитного металла позволяет избежать наведения токов в защитной оболочке и выхода из строя кабеля.

На чертежах изображен электрический кабель с разными промежутками L₂ между гофрами. На фиг.1 изображен электрический кабель, промежутки между гофрами L₂ в котором равны продольному размеру L₁ гофра. На фиг.2 изображен электрический кабель, промежутки между гофрами L₂ в котором больше продольного размера L₁ гофра.

На фиг.1, 2 ленточная броня 1, подушка 2, гофрированная оболочка 3, изоляция 4, токопроводящая жила 5, гофры 6, промежутки между гофрами 7, продольный размер L₁ гофра, продольный размер L₂ промежутка.

Электрический кабель выполнен следующим образом.

Электрический кабель состоит из токопроводящих жил 5, расположенных параллельно, (фиг.1-3) изолированных полимерным материалом 4, поверх которого расположена дополнительная герметичная металлическая немагнитная гибкая оболочка 3, с выполненными на ней гофрами 6 с продольным размером L₁ с выпуклостями, направленными от жилы и расположенными с промежутками 7 с продольным размером L₂ по длине кабеля. Промежутки 7 с продольным размером L₂ между гофрами выполнены или равными, или большими, продольного размера L₁ гофра, при этом гофры 6 одной оболочки размещены против промежутков 7 оболочки соседней жилы. Электрический кабель имеет общую броню 1. Оболочки 3 отделены от брони 1 подушкой из нетканого полотна 2.

При промежутке 7 между гофрами L₂, равном (фиг.1) или большем (фиг.2) продольного размера L₁ гофра 6, электрический кабель имеет меньшую ширину, чем прототип, поскольку гофры одной жилы плотно или с зазором входят между гофрами соседней жилы, поэтому их выгодно эксплуатировать в скважинах с малым диаметром насосно-компрессорной трубы.

При промежутке 7 между гофрами L₂, большем продольного размера L₁ гофры 6 (фиг.2), электрический кабель обладает большей гибкостью, чем при промежутке с равными размерами.

Совокупность признаков нова и приводит к техническому результату, заключающемуся в создании кабеля с увеличенным, относительно аналогов, сроком службы, пригодного для работы в нефтяных скважинах, в условиях непосредственного воздействия скважинной жидкости на электрический кабель.

Электрический кабель для питания электродвигателей погружных нефтенасосов, состоящий из расположенных параллельно токопроводящих жил, изолированных полимерным материалом, поверх которого расположена дополнительная герметичная металлическая немагнитная гибкая оболочка с выполненными на ней поперечными гофрами, отличающийся тем, что гофры выполнены с выпуклостями, направленными от жилы и расположенными с промежутками по длине кабеля, при этом промежутки между гофрами выполнены равными или большими продольного размера гофра, при этом гофры одной оболочки размещены против промежутков оболочки соседней жилы.