Кабель погружной сигнально-питающий

Полезная модель относится к области гидродинамических исследований и может быть использована для работ в нефтяных и газовых скважинах, в условиях высокого давления внешней среды для питания и информационного обмена с погружными и устьевыми модулями. Погружной сигнально-питающий кабель содержит, по меньшей мере, одну питающую токопроводящую жилу, и по меньшей мере одно оптоволокно, внешнюю защитную оболочку из полимерного материала, броню выполненную в виде трубки из нержавеющей стали с толщиной стенок 0,6÷0,8 мм, и заполненную гидрофобным заполнителем. Н.з.п. ф-лы - 1. з.п. ф-лы -7, илл. - 2.

Полезная модель относится к области гидродинамических исследований и может быть использована для работ в нефтяных и газовых скважинах, в условиях высокого давления внешней среды для питания и информационного обмена с погружными и устьевыми модулями.

Из уровня техники известен электрический кабель для установок погружных электронасосов (пат РФ 74004, МПК Н01В 9/00, от 29.01.2008), содержащий уложенные параллельно в одной плоскости или скрученные между собой токопроводящие жилы, покрытые изоляцией из пластмассы или резины и заключенные в коррозионо-стойкую ленточную броню, в пространствах между жилами у которого проложены один или несколько оптических модулей, каждый из которых представляет собой пучок оптико-волоконных световодов помещенных внутри полимерной оболочки.

Кабель предназначен для передачи электрической энергии к электродвигателям погружных насосов, а наличие в нем оптико-волоконного модуля позволяет передавать в цифровом формате информацию от помещенных в скважину датчиков, например давления, уровня жидкости.

Известен электрооптический кабель для установок погружных электронасосов (пат. РФ 109907, МПК Н01 В11/22, от 25.04.2011 г.), содержащий уложенные параллельно в одной плоскости или скрученные между собой токопроводящие жилы, покрытые изоляцией из пластмассы, и продольно наложенные ленты из нетканого полотна, заключенные в коррозионно-стойкую ленточную броню, в пространстве между жилами у которого введен один или несколько гибких стальных бронированных малогабаритных волоконно-оптических кабелей, выполненных в виде 6-ти скрученных преформированных канатных проволок или прядей проволок, образующих свободный канал в центре, в котором расположены одно или несколько оптических волокон.

К общим недостаткам запатентованных технических решений погружного электронно-оптического кабеля следует отнести низкую стойкость к воздействию высокого давления внешней газожидкостной среды.

Известен грузонесущий геофизический кабель (патент РФ 50337, МПК Н01 В7/24, от 24.06.2005), включающий наружный и внутренний слои брони со слоем изоляции между ними, а также оптоволоконный модуль в центре, размещенный в металлическом капилляре из нержавеющей стали, который одновременно является токопроводящей жилой, имеющем снаружи подушку-изолятор, а с внутренней - гидрофобный заполнитель, причем внутренний слой брони с наложенной на него изоляцией является токопроводящей жилой и каркасом, воспринимающим на себя внешнее давление. Достоинством грузонесущего кабеля является совмещение информационных и токопроводящих свойств, к недостаткам следует отнести ограниченное количество токопроводящих каналов (металлический капилляр и броня), сложность и материалоемкость конструкции.

Известен кабель для связи и обработки скважины (прототип), (патент РФ 82922, МПК Н01 В7/18, от 22.12.2008) содержащий, по меньшей мере, одну токопроводящую жилу, выполненную без оболочки или с изоляцией, броню, выполненную в виде слоя из стальных проволочек или нитей кевлара или гофрированной металлической или сталеполимерной ленты и внешнюю армирующую оболочку из полимерного материала, между токопроводящей жилой и броней которого, размещен защитный слой из эластичного и прочного к истиранию материала, при этом кабель дополнительно снабжен оптоволоконным проводом.

К недостаткам конструкции кабеля по патенту 82922 следует отнести недостаточную прочность брони из слоя из стальных проволок и полимерного защитного слоя при работе в условиях высоких давлений внешней газожидкостной среды, сложность и материалоемкость конструкции.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение является разработка конструкции кабеля для питания и информационного обмена с погружными и устьевыми модулями в условиях высокого давления внешней газожидкостной среды.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении эксплуатационных характеристик кабеля при высоких давлениях.

Указанный технический результат достигается тем, что в погружном сигнально-питающем кабеле, содержащем, по меньшей мере, одну питающую токопроводящую жилу, и, по меньшей мере, одно оптоволокно, внешнюю защитную оболочку из полимерного материала, броню, броня выполнена в виде металлической трубки с толщиной стенок 0,4-0,8 мм, и заполнена гидрофобным заполнителем.

Целесообразно выполнить погружной сигнально-питающий кабель для питания и информационного обмена с погружными и устьевьми модулями в условиях высокого давления внешней среды таким образом, что его внешняя защитная оболочка из полимерного материала имеет прямоугольное сечение.

Целесообразно выполнить погружной сигнально-питающий кабель для питания и информационного обмена с погружными и устьевыми модулями в условиях высокого давления внешней среды таким образом, что его внешняя защитная оболочка из полимерного материала имеет круглое сечение.

Оптимально исполнение погружного сигнально-питающего кабеля для питания и информационного обмена с погружными и устьевыми модулями в условиях высокого давления внешней среды с внешним диаметром металлической трубки 4÷9 мм.

Предпочтительно исполнение погружного сигнально-питающего кабеля для питания и информационного обмена с погружными и устьевыми модулями в условиях высокого давления внешней среды внешним диаметром 5÷15 мм.

Предпочтительно исполнение погружного сигнально-питающего кабеля для питания и информационного обмена с погружными и устьевыми модулями в условиях высокого давления внешней среды с сечением в виде квадрата со стороной 9÷16 мм.

Целесообразно выполнить металлическую броню погружного сигнально-питающего кабеля из нержавеющей стали.

Возможные варианты исполнения кабеля поясняются чертежами. На фиг.1 и фиг.2 представлен разрез предлагаемых конструкций кабеля.

Оптоволоконные провода 1 и токопроводящие жилы 2 размещены в трубчатой броне 3, выполненной в виде металлической трубки с толщиной стенок 0,4÷0,8 мм. Кабель имеет внешнюю защитную оболочку из полимерного материала 4, пространство внутри металлической трубки 3 заполнено гидрофобным заполнителем 5.

На фиг.1 показан вариант исполнения погружного сигнально-питающего кабеля, в котором внешняя защитная оболочка 4 имеет круглое сечение. На фиг.2 показан вариант исполнения погружного сигнально-питающего кабеля, в котором внешняя защитная оболочка 4 имеет прямоугольное сечение.

Пример практического исполнения. Был изготовлен кабель погружной сигнально-питающий, предназначенный для использования в условиях высокого давления окружающей среды (до 1500 атм), состоящий из повива провода МГФЛ 3х0,20 мм (2) и оптоволокна 3х 0,20 мм (типа AllWave ZWP) (1), размещенных в трубке из нержавеющей стали (3) внешним диаметром 6,25 мм, с толщиной стенки 0,71 мм, заполненной гидрофобным заполнителем. В качестве гидрофобного заполнителя использовался тиксотропный гель. Кабель имел защитную оболочку из полиэтилена высокой плотности (4), а внешний диаметр его составлял 15,5 мм. Изготовленный кабель удовлетворял следующим техническим условиям: статическое растягивающее усилие - не менее 6,4 кН; расчетное разрывное усилие - не менее 10,0 кН; раздавливающая нагрузка не менее 15 кН/см; рабочий диапазон температур -60+125°С.

Варианты кабеля погружного сигнально- питающего с толщиной стенок металлической брони, лежащей в диапазоне 0,4-0,8 мм также удовлетворяли вышеприведенным требованиям технических условий.

Таким образом, предлагаемая конструкция кабеля позволяет создать надежный сигнально-питающий канал связи при проведении работ под высоким давлением с погружными и устьевыми модулями и выгодно отличают предлагаемые конструкции по сравнению с традиционно используемьми в настоящее время геофизическими кабелями.

1. Погружной сигнально-питающий кабель, содержащий внешнюю защитную оболочку из полимерного материала, броню, внутри которой расположены, по меньшей мере, одна питающая токопроводящая жила и, по меньшей мере, одно оптоволокно, отличающийся тем, что броня выполнена в виде металлической трубки с толщиной стенок 0,4÷0,8 мм, и заполнена гидрофобным заполнителем.

2. Погружной сигнально-питающий кабель по п.1, отличающийся тем, что внешняя защитная оболочка из полимерного материала имеет прямоугольное сечение.

3. Погружной сигнально-питающий кабель по п.1, отличающийся тем, что внешняя защитная оболочка из полимерного материала имеет круглое сечение.

4. Погружной сигнально-питающий кабель по пп.1-3, отличающийся тем, что внешний диаметр металлической трубки составляет 4÷9 мм.

5. Погружной сигнально-питающий кабель по п.3, отличающийся тем, что его внешний диаметр составляет 5÷15 мм.

6. Погружной сигнально-питающий кабель по п.2, отличающийся тем, что его сечение выполнено квадратом со стороной, равной 9÷16 мм.

7. Погружной сигнально-питающий кабель по пп.1-6, отличающийся тем, что металлическая броня выполнена из нержавеющей стали.