Нагревательный кабель



Нагревательный кабель
Нагревательный кабель

 


Владельцы патента RU 2496280:

Общество с ограниченной ответственностью "ПКТБ "Техпроект" (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Респект" (RU)

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в нефтегазодобывающих скважинах для электропитания погружных электродвигателей (ПЭД) электропогружных установок (ЭПУ) и одновременно для электропрогрева колонны насосно-компрессорных труб. В кабеле с многопроволочными токопроводящими жилами (ТПЖ) и выпукло-вогнутой формой поверхности, по меньшей мере, одна из ТПЖ кабеля выполнена путем скрутки проволок из материалов с разным удельным сопротивлением, при этом соотношение числа проволок из материала с меньшим удельным сопротивлением к числу проволок из материала с большим удельным сопротивлением во всех ТПЖ выбрано одинаковым, в частности, по меньшей мере, одна ТПЖ выполнена сталемедной из одной стальной центральной проволоки и шести, одинаковых по диаметру, боковых стальных и медных проволок при всех возможных вариантах соотношений числа медных проволок к числу стальных проволок. Изобретение обеспечивает технические возможности создания нагревательных кабелей с различными электрическими сопротивлениями из расчета на 1 погонный метр длины, обеспечивает повышение эффективности и надежности нагревательного кабеля при его использовании в глубоких скважинах с различным распределением АСПВ по длине колонны НКТ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в нефтегазодобывающих скважинах для электропитания погружных электродвигателей электропогружных установок и одновременно для электропрогрева колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) с целью снижения вязкости добываемой жидкости и предотвращения отложений (АСПВ) асфальтосмолопарафинистых веществ на стенках НКТ в нефтяных скважинах.

Известны нагревательные кабели, предназначенные для подогрева НКТ с целью предупреждения отложений АСПВ и гидратов на стенках НКТ, описание которых дано в научно-технических и патентных источниках [1, 2].

Известно, что характер отложений АСПВ в скважинах характеризуется различной интенсивностью и различным распределением по длине колонны НКТ. Поэтому необходимым условием эффективности применения нагревательного кабеля в скважине является обеспечение непрерывного прогрева колонны НКТ по ее длине в интервале отложений АСПВ и гидратов.

Недостатком известных нагревательных кабелей является их низкая эффективность и низкая надежность при использовании в глубоких скважинах с различным распределением АСПВ по длине колонны НКТ, а также в скважинах, оборудованных электропогружными установками (ЭПУ), где кабель выполняет прогрев колонны НКТ одновременно с подачей питания на погружной двигатель (ПЭД), который может находиться в зоне высоких температур.

Известен, например, нагревательный кабель, содержащий изолированные термостойкой оболочкой токопроводящие жилы (ТПЖ), каждая из которых выполнена многопроволочной, уложенные поверх ТПЖ подушку под броню и броню, при этом ТПЖ с одного конца свободны для подключения к источнику питания, а на свободном конце ТПЖ соединены между собой для образования замкнутой электрической цепи и изолированы, в котором надежность повышена путем усиления изоляции ТПЖ в месте их соединения в конце нагревательного кабеля [1].

Недостатками данного известного нагревательного кабеля является отсутствие возможности непрерывного распределения электрической мощности по всему интервалу отложений АСПВ в глубокой скважине и недостаточная эксплуатационная надежность вследствие плохого контакта между поверхностями нагревательного кабеля и нагреваемой трубы.

Опыт показал, что для обеспечения надежности нагревательного кабеля, прокладываемого на внешней поверхности НКТ, необходим достаточный контакт между нагревающей поверхностью кабеля и нагреваемой поверхностью НКТ.

Этому необходимому условию удовлетворяет нагревательный кабель, содержащий изолированные ТПЖ, которые выполнены однопроволочными или многопроволочными в виде центральной проволоки и симметрично расположенных относительно нее, по меньшей мере, двух боковых проволок, на которые уложена подушка под броню и броня, а сам нагревательный кабель выполнен по форме плоским с выпукло-вогнутыми поверхностями, при этом в вариантном исполнении проволоки ТПЖ выполнены с дополнительным токопроводящим покрытием [2].

Данное изобретение принимается за прототип.

Однако и данный нагревательный кабель не обеспечивает возможности непрерывного распределения электрической мощности по всему интервалу отложений АСПВ и гидратов. Кроме того, изготовление необходимого номенклатурного ряда известного кабеля с различной толщиной токопроводящего покрытия связано с большими технологическими трудностями и данный нагревательный кабель не может быть использован для питания ПЭД, расположенных в скважине в зоне повышенных температур.

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности нагревательного кабеля при его использовании в глубоких скважинах с различным распределением АСПВ по длине колонны НКТ, а также в скважинах, оборудованных ЭПУ, расположенными в зоне высоких температур.

Поставленная цель достигается тем, что в известном нагревательном кабеле, содержащем изолированные термостойкой оболочкой ТПЖ, каждая из которых выполнена многопроволочной, уложенные поверх ТПЖ подушку под броню и броню, при этом ТПЖ с одного конца свободны для подключения к источнику питания, а на нижнем конце свободные ТПЖ соединены между собой в звезду и изолированы для образования замкнутой электрической сети, а сам нагревательный кабель выполнен плоским с выпукло-вогнутыми поверхностями, новым является то, что, по меньшей мере, одна из ТПЖ кабеля выполнена путем скрутки проволок из материалов с разным удельным сопротивлением, при этом соотношение числа проволок из материала с меньшим удельным сопротивлением к числу проволок из материала с большим удельным сопротивлением во всех ТПЖ выбрано одинаковым, в частности, по меньшей мере, одна ТПЖ выполнена сталемедной из одной стальной центральной проволоки и шести, одинаковых по диаметру, боковых стальных и медных проволок в возможных вариантах соотношений числа медных проволок к числу стальных проволок 3 м:3 ст, 2 м:4 ст, 1 м:5 ст, 4 м:2 ст, 5 м:1 ст, при этом боковые стальные и медные проволоки скручены по периметру ТПЖ в симметричной последовательности, диаметры проволок выбираются из интервала от 0,6 до 2,4 мм, а диаметр стальной центральной проволоки выбирается равным диаметру боковых проволок или большим до 1,4 раз.

Поставленная цель достигается также тем, что в нагревательном кабеле новым является то, что нижние свободные концы ТПЖ неразъемно соединены с муфтой кабельного ввода, изолированы и предназначены для подключения к обмоткам ПЭД и замыкания ТПЖ в звезду через обмотки ПЭД.

Благодаря тому, что в известном нагревательном кабеле, содержащем изолированные термостойкой оболочкой ТПЖ, каждая из которых выполнена многопроволочной, уложенные поверх ТПЖ подушку под броню и броню, при этом ТПЖ с одного конца свободны для подключения к источнику питания, а на нижнем конце свободные ТПЖ соединены между собой и изолированы для образования замкнутой электрической сети, а сам нагревательный кабель выполнен плоским с выпукло-вогнутыми поверхностями, по меньшей мере, одна из ТПЖ кабеля выполнена путем скрутки проволок из материалов с разным удельным сопротивлением, при этом соотношение числа проволок из материала с меньшим удельным сопротивлением к числу проволок из материала с большим удельным сопротивлением во всех ТПЖ выбрано одинаковым, в частности, по меньшей мере, одна ТПЖ выполнена сталемедной из одной стальной центральной проволоки и шести, одинаковых по диаметру, боковых стальных и медных проволок в возможных вариантах соотношений числа медных проволок к числу стальных проволок 3 м:3 ст, 2 м:4 ст, 1 м:5 ст, 4 м:2 ст, 5 м:1 ст, при этом боковые стальные и медные проволоки скручены по периметру ТПЖ в симметричной последовательности, диаметры проволок выбираются из интервала от 0,6 до 2,4 мм, а диаметр стальной центральной проволоки выбирается равным диаметру боковых проволок или большим до 1,4 раз, при этом устраняются технические трудности создания номенклатурного ряда нагревательных кабелей с различными электрическими сопротивлениями из расчета на 1 погонный метр длины. Таким образом, преодолеваются жесткие ограничения, препятствовавшие возможности реализации непрерывного распределения подводимой мощности по длине нагревательного кабеля, равной разнообразному интервалу отложений АСПВ в скважине, так как распределение выделяемой тепловой мощности прямо пропорционально распределению электрического сопротивления по длине нагревательного кабеля. В связи с этим достигается цель повышения эффективности и надежности нагревательного кабеля при его использовании в глубоких скважинах с различным распределением АСПВ по длине колонны НКТ. Благодаря тому, что в нагревательном кабеле по п.1 нижние свободные концы ТПЖ неразъемно соединены с муфтой кабельного ввода, изолированы и предназначены для подключения к обмоткам ПЭД и замыкания ТПЖ в звезду через обмотки ПЭД, обеспечивается возможность использования нагревательного кабеля в двухфункциональном режиме: нагревательном - для прогрева скважины и силовом - для питания ПЭД электроцентробежного насоса, при этом существенно повышается эффективность использования нагревательного кабеля в нефтяной скважине.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен предлагаемый нагревательный кабель в сечении, на фиг.2 - ТПЖ предлагаемого нагревательного кабеля в сечении.

Нагревательный кабель (фиг.1, 2) включает изолированные термостойкой оболочкой 2 токопроводящие жилы 1, каждая из которых выполнена многопроволочной, уложенные поверх ТПЖ подушку под броню 7 и броню 5, при этом ТПЖ с верхнего конца свободны для подключения к источнику питания, а на нижнем конце свободные ТПЖ соединены между собой и изолированы для образования замкнутой электрической сети, а сам нагревательный кабель выполнен плоским с выпукло-вогнутыми поверхностями, в кабеле, по меньшей мере, одна из ТПЖ кабеля выполнена путем скрутки проволок из материалов с разным удельным сопротивлением, при этом соотношение числа проволок 3 из материала с меньшим удельным сопротивлением к числу проволок 4 из материала с большим удельным сопротивлением во всех ТПЖ выбрано одинаковым, в частности, по меньшей мере, одна ТПЖ выполнена сталемедной из одной стальной центральной проволоки 6 и шести, одинаковых по диаметру, стальных 4 и медных 3 боковых проволок при любом возможным соотношении их числа (например, три к трем). Нагревательный кабель установлен на внешней поверхности НКТ 8.

В варианте 2 нагревательного кабеля нижние свободные концы ТПЖ неразъемно соединены с муфтой кабельного ввода, изолированы и предназначены для подключения к обмоткам погружного электродвигателя (ПЭД) и замыкания ТПЖ в звезду через обмотки ПЭД (на чертежах не показано).

Опытная партия предлагаемых нагревательных кабелей была изготовлена в ЗАО «Уралкабель», которая после успешных заводских испытаний была направлена на опытно-промысловые испытания в нефтяных скважинах.

Подготовка нагревательного кабеля к опытно-промысловым испытаниям в нефтяных скважинах осуществлена в цеховых условиях на кабельном участке, и после успешного проведения цеховых испытаний на электрический пробой в водно-солевой камере нагревательный кабель поставлен на объект и спущен в скважину. При эксплуатации нагревательного кабеля в скважине кабель требуемой длины (превышающей глубину отложения парафина в трубах) крепят хомутами к наружной поверхности насосно-компрессорных труб. Верхние концы кабеля на поверхности соединяют с источником питания, нижние концы кабеля соединяют в звезду. Устройство готово для работы в качестве нагревателя для путевого прогрева скважинной жидкости и предотвращения отложений АСПВ и гидратов.

Предлагаемые нагревательные кабели прошли успешные опытно-промысловые испытания на нефтедобывающих скважинах ООО «ТНК-Нягань» и ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ».

Источники информации

1. RU 33257, МПК Н01В 7/18, Н05В 3/56.

2. RU 16220, МПК Н01В 7/18.

1. Нагревательный кабель, содержащий изолированные термостойкой оболочкой токопроводящие жилы (ТПЖ), каждая из которых выполнена многопроволочной, уложенные поверх ТПЖ подушку под броню и броню, при этом ТПЖ с одного конца свободны для подключения к источнику питания, а на нижнем конце свободные ТПЖ соединены между собой в звезду и изолированы для образования замкнутой электрической сети, а сам нагревательный кабель выполнен плоским с выпукло-вогнутыми поверхностями, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна из ТПЖ кабеля выполнена путем скрутки проволок из материалов с разным удельным сопротивлением, при этом соотношение числа проволок из материала с меньшим удельным сопротивлением к числу проволок из материала с большим удельным сопротивлением во всех ТПЖ выбрано одинаковым, в частности, по меньшей мере, одна ТПЖ выполнена сталемедной из одной стальной центральной проволоки и шести одинаковых по диаметру боковых стальных и медных проволок в возможных вариантах соотношений числа медных проволок к числу стальных проволок 3 м:3 ст, 2 м:4 ст, 1 м:5 ст, 4 м:2 ст, 5 м:1 ст, при этом боковые стальные и медные проволоки скручены по периметру ТПЖ в симметричной последовательности, диаметры проволок выбираются из интервала от 0,6 до 2,4 мм, а диаметр стальной центральной проволоки выбирается равным диаметру боковых проволок или большим до 1,4 раз.

2. Нагревательный кабель по п.1, отличающийся тем, что нижние свободные концы ТПЖ неразъемно соединены с муфтой кабельного ввода, изолированы и предназначены для подключения к обмоткам погружного электродвигателя и замыкания ТПЖ в звезду через обмотки двигателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к управлению нагревательным элементом при применении его в одеяле или электрогрелке с электрическим обогревом. .

Изобретение относится к области судостроения, в частности к системам очистки воздуха, подаваемого в двигатели для горения топлива, преимущественно газотурбинные. .

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче высоковязкой нефти, а также в скважинах, эксплуатируемых длительный период времени с высокой вероятностью образования гидратно-парафиновых пробок.

Изобретение относится к материалу и к нагревательному кабелю. .

Изобретение относится к электрическому нагревательному кабелю. .

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в нефтегазодобывающих скважинах для электропитания погружных электродвигателей (ПЭД) электропогружных установок (ЭПУ) и одновременно для электропрогрева колонны насосно-компрессорных труб.

Изобретение относится к области электронагревательных устройств, встраиваемых в строительные конструкции и предназначенных для обогрева помещений, подогрев поверхности тротуаров, стадионов, кровли, зданий, трубопроводов, резервуаров и т.д.

Группа изобретений относится к трубопроводной арматуре. Соединитель для трубопровода для текучей среды содержит корпус (2), имеющий соединительный патрубок (3) для соединения с трубой (4) и соединительный геометрический элемент (7) для соединения с сопряженным элементом. Желательно вывести вспомогательный элемент из трубопровода для текучей среды таким образом, чтобы риск протечки был малым. С этой целью корпус (2) имеет выходное отверстие (9), через которое из корпуса (2) наружу выходит по меньшей мере один вспомогательный элемент (10, 11), при этом вспомогательный элемент (10, 11) проходит через эластомерное тело (12), которое при нагружении давлением параллельно направлению прохода через него вспомогательного элемента (10, 11) расширяется перпендикулярно к направлению прохода и которое при необходимости удерживается в выходном отверстии (9) при помощи удерживающего устройства (19, 20, 21). Технический результат заключается в уменьшении протечек текучей среды из трубопровода. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к нагревательным кабелям, пригодным для использования с трехфазным источником электропитания. Электрический нагревательный кабель содержит: первый проводник электропитания (1a), вытянутый вдоль длины кабеля; второй проводник электропитания (1b), вытянутый вдоль длины кабеля; третий проводник электропитания (1c), вытянутый вдоль длины кабеля; причем первый и второй проводники электропитания электрически соединены друг с другом через первое электропроводящее тело нагревательного элемента, имеющее положительный температурный коэффициент сопротивления, а второй и третий проводники электропитания электрически соединены друг с другом через второе электропроводящее тело нагревательного элемента, имеющее положительный температурный коэффициент сопротивления, при этом при использовании первый, второй и третий проводники электропитания физически не соединены друг с другом. Изобретение обеспечивает сбалансированную нагрузку между проводниками, что обеспечивает возможность его использования с трехфазными источниками электропитания. 7 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к электрическим нагревательным кабелям, а именно к конструкциям кабелей нагревательных коаксиальных трехфазных, предназначенных для обогрева объектов различной формы, размеров и назначения. Кабель имеет три жилы 1, 2 и 3, каждая из которых покрыта внешней герметичной термоэлектроизоляционной оболочкой 4 и имеет внутренний 5 и наружный 6 проводники, последовательно соединенные между собой и коаксиально размещенные с кольцевым зазором между ними, заполненным внутренней термоэлектроизоляционной оболочкой 8, и общую защитную оболочку 9. Жилы скручены между собой и идентичны. Оболочка 9 имеет три слоя, нижний 10 и верхний 11 из которых выполнены из герметичного термоэлектроизоляционного материала, а средний слой - в виде металлической проволочной оплетки 12 с возможностью ее заземления PE в месте подключения кабеля к электрической сети и в месте последовательного соединения 7 внутреннего 5 и наружного 6 проводников жил. Наружные проводники 6 каждой жилы соединены между собой в конечной точке и образуют искусственную нулевую точку. Техническим результатом изобретения является повышение электрической и пожарной безопасности кабеля, гибкости в любом направлении, линейной тепловой мощности, надежности, срока службы, снижение расхода электроэнергии и расширение области применения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к соединителю, содержащему корпус, имеющий приемное пространство, соединительный патрубок и канал, соединяющий приемное пространство и соединительный патрубок. Внутри канала предусмотрена нагревательная зона. Между нагревательной зоной и приемным пространством расположен теплопроводный элемент. Соединитель такого типа обеспечивает быстрое нагревание проточного трубопровода. 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электротермии. Гибкий нагревательный провод для электрических грелок и одеял представляет собой токопроводящую шину с удельным сопротивлением 0,01…0,1 Ом·мм2/м, намотанную на выполненный капроновым сердечник или скрученную с ним, а токопроводящая шина с сердечником намотана на центральный сердечник, который может быть выполнен полиамидным, диаметр которого больше диаметра сердечника, на который намотана токопроводящая шина, причем намотанная на центральный сердечник токопроводящая шина в оболочке охвачена наружной оболочкой. Изобретение обеспечивает максимально увеличенную гибкость жилы и гарантию от межвиткового замыкания. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к интегрированному составному кабелю высокой мощности. Интегрированный составной силовой кабель (K1) включает по меньшей мере один силовой кабель (4) для передачи больших объемов электрической энергии/мощности и заполняющий материал (2, 3) в виде жестких удлиненных пластиковых элементов, уложенных по меньшей мере частично вокруг и между упомянутых силовых кабелей (4). Посредством операции укладки и фиксирования эти элементы собраны вместе в витую скрутку, которая, в свою очередь, заключена в защитную оболочку (1). По меньшей мере один из окружающих элементов, то есть заполняющий материал (2, 3) или оболочка (1), выполнены из полупроводникового материала, который способен отводить емкостные токи, возникающие в упомянутом составном силовом кабеле (K1), когда упомянутый по меньшей мере один силовой кабель (4) передает большие объемы электрической энергии/мощности. Изобретение повышает механическую защищенность силового кабеля. 10 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к интеллектуальному нагревательному кабелю, выполненному для интеллектуального нагревания, и к способу его изготовления. Нагревательный кабель имеет гибридную конструкцию, содержит нагревательный элемент и изолирующий слой, сформированный на внешней поверхности нагревательного элемента, оптический кабель в качестве датчика скомбинирован с нагревательным кабелем, в которой датчик оптического кабеля соединен с нагревательным кабелем для достижения функции датчика для регистрации температур обоих объектов, установлен снаружи изоляционного слоя, и указанный нагревательный датчик такой, что обеспечивает источник активной подачи тепла, выполненный с возможностью регулировать выработку нагревательного кабеля в соответствии с температурными колебаниями. Интеллектуальный нагревательный кабель обеспечивает интеллектуальный нагрев для использования с системой вспомогательного обогрева. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 табл., 8 ил.

Изобретение относится к индукционно-резистивным нагревательным устройствам на основе скин-эффекта и может быть использовано в устройствах для предупреждения формирования парафиногидратных образований в нефтегазовых скважинах и трубопроводах, а также для подогрева вязких продуктов в трубопроводах и емкостях с целью их транспортировки и перекачки. Нагревательный кабель на основе скин-эффекта содержит центральный проводник, внутренний изоляционный слой и расположенный коаксиально поверх них ферромагнитный внешний проводник. Внутренний изоляционный слой выполнен из полимерного материала. Внешний проводник выполнен в виде гофрированной стальной трубы с толщиной стенки менее трех толщин скин-слоя на рабочей частоте напряжения питания. Нагревательное устройство состоит из отрезка вышеописанного нагревательного кабеля и двухфазного источника переменного тока. Первый выход источника переменного тока подключен к проксимальному концу центрального проводника, а второй - к проксимальному концу внешнего проводника. На дистальном конце указанного отрезка кабеля центральный и внешний проводники замкнуты между собой. Способ нагрева заключается в осуществлении нагрева с использованием скин-эффекта во внешнем проводнике нагревательного кабеля путем подачи тока от промышленной электросети на вход источника переменного тока вышеописанного нагревательного устройства. Изобретение позволяет упростить эксплуатацию за счет повышения гибкости нагревательного кабеля и уменьшить энергозатраты при его эксплуатации. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх