Грузонесущий геофизический бронированный кабель с наружной полимерной оболочкой и зазорами между проволоками брони

Полезная модель относится к кабелям для подвода электроэнергии к погружным насосам и при необходимости для определения технологических параметров скважины приборами, находящимися на кабеле. Кабель состоит из одной или нескольких электроизолированных токопроводящих жил, покрытых одной, или двумя, или тремя парами повивов брони из стальной оцинкованной проволоки с зазорами и наружной полимерной оболочкой, имеющий при необходимости элементы заполнения из стальной проволоки, или полимерных материалов, или хлопчатобумажной ткани, обмотку, оплетку для жил и кабеля, отличающийся тем, что зазоры между проволоками в каждом повиве наружной пары брони определяются из соотношения равного (1,0÷2,0) от диаметра проволок повива и заполняются полимерным материалом идентичным материалу наружной оболочки, причем зазоры распределены равномерно по периметру повива с точностью равной (5÷40%) от величины зазора. Технический результат: повышение адгезионной прочности полимерной оболочки к поверхности проволок наружной пары брони, увеличение антикоррозионных свойств кабеля, улучшение условий для ремонта кабеля.

Полезная модель относится к области подвода электроэнергии к погружным насосам и может быть использована для приведения в действие погружных насосов в нефтяных и газовых скважинах и при необходимости определения технологических параметров приборами, закрепленными на кабеле.

Известны серийно выпускаемые грузонесущие геофизические бронированные кабели с наружной полимерной оболочкой для каротажа, свабирования, перфорации нефтяных и газовых скважин, имеющие конструкцию из 1-7 электроизолированных токопроводящих жил и два, или четыре слоя брони из стальной оцинкованной проволоки, каждый из которых имеет направление, противоположное предыдущему (см. ГОСТ Р 51978-2002 «Кабели грузонесущие геофизические бронированные» Общие технические условия).

Недостатком таких кабелей является низкая адгезия полимерной оболочки к стальной оцинкованной поверхности проволоки брони из-за малой площади сцепления их и, как следствие, быстрый выход из строя полимерной оболочки и кабеля в целом.

Известен геофизический бронированный кабель, состоящий из токопроводящих жил, электрической изоляции, двухслойного повива брони, отличающийся тем, что поверх этой брони нанесено покрытие из пластичного материала толщиной 1,5-2,5 мм, дополнительная двухслойная броня с промежутками между отдельными проволоками в наружном повиве, поверх которой нанесено общее покрытие, заполняющее промежутки между проволоками (Патент РФ 2087929, 1997, Cт01V 3/18).

Конструкция кабеля имеет зазоры между проволоками наружного повива дополнительной брони и заполнение их полимерным материалом наружной оболочки, но заполнение промежутков между проволоками только верхнего слоя наружной пары брони не обеспечивает должной адгезионной прочности наружной оболочки к поверхности проволок и, следовательно, не гарантирует длительной работы кабеля в промышленных условиях.

Известен грузонесущий геофизический бронированный кабель с наружной полимерной оболочкой, содержащий одну или несколько электроизолированных токопроводящих жил, покрытых одной, или двумя, или тремя парами повивов брони с противоположно направленными витками проволок в каждой паре и наружной полимерной оболочкой, имеющий при необходимости промежуточные оболочки, отличающийся тем, что каждый повив наружной пары брони выполнен с зазорами между проволоками, обеспечивающими коэффициент заполнения К _з каждого повива наружной пары брони равный 0,05÷0,95 от плотной укладки проволок в повиве, а оставшаяся свободная часть (0,95÷0,05) обоих повивов брони наружной пары заполняется полимерным материалом наружной оболочки, причем коэффициент заполнения К_з каждого повива брони определяется соотношением

, где

n_з - количество проволок в повиве при наличии зазоров между проволоками.

n_пл - количество проволок в повиве при их плотной укладке;

Патент РФ на полезную модель 96691 МПК H01B 7/22 Cт01V 3/18, 21.01.2010 г., принят за прототип.

По данной полезной модели можно сделать следующие замечания.

Выражение зазоров между проволоками через количество проволок в повиве усложняет перевод их в натуральную величину в миллиметры и затрудняет определение оптимальных конструктивных параметров кабеля.

В патенте не оговорены точность распределения зазоров между проволоками по периметру повива и поэтому это может привести к сдвигу проволок в одну область и, следовательно, получению зазоров в одной области - максимальной, в другой - минимальной величины. В этом случае снижаются адгезионные свойства полимерного материала к металлической поверхности проволок и, следовательно, понижается срок службы кабеля в промышленных условиях.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение адгезионной прочности наружной оболочки к поверхности проволок наружной пары брони, повышение надежности защиты кабеля от агрессивной скважинной жидкости, улучшение условий для ремонта кабеля и, как следствие, увеличение срока службы кабеля в целом в промышленных условиях.

Технический результат достигается тем, что в грузонесущем геофизическом бронированном кабеле, содержащем одну или несколько электроизолированных токопроводящих жил, покрытых одной, или двумя, или тремя парами повивов брони из стальной оцинкованной проволоки с зазорами и наружной полимерной оболочкой, имеющий при необходимости элементы заполнения из стальной проволоки, или полимерных материалов, или хлопчатобумажной ткани, обмотку, оплетку для жил и кабеля, отличающийся тем, что зазоры между проволоками в каждом повиве наружной пары брони определяются из соотношения равного 1,0÷2,0 от диаметра проволок повива, заполняются полимерным материалом, идентичным материалу наружной оболочки, причем зазоры распределены равномерно по периметру повива с точностью равной 5÷40% от величины зазора.

Сущность полезной модели поясняется фиг. 1 и 2, на которых изображены варианты осуществления конструкций кабеля с одной и двумя парами брони.

На фиг. 1 представлена конструкция грузонесущего геофизического бронированного кабеля, состоящего из трех электроизолированных токопроводящих жил 1, одной пары брони из стальной оцинкованной проволоки 2 и наружной оболочки из полимерного материала 3.

На фиг. 2 представлена конструкция грузонесущего геофизического бронированного кабеля, состоящего из трех электроизолированных токопроводящих жил 1, внутренней пары брони 2, наружной пары брони 3 и наружной оболочки из полимерного материала 4.

Особенности конструкций кабелей состоят в том, что зазоры между проволоками в каждом повиве наружной пары брони определяются из соотношения

К_з=(1,0-2,0)d_пр , где

К_з - зазор между проволоками, мм;

d_пр - диаметр проволоки в повиве, мм;

(1,0÷2,0) - величина коэффициентов, рекомендуемых для определения зазоров.

Величина К_з зазора определяется сразу в натуральном состоянии, т.е. в миллиметрах, и это облегчает определение параметров конструкции кабеля.

Вторая особенность конструкции кабеля заключается в том, что в предложенной конструкции полезной модели даются рекомендации по равномерному распределению зазоров между проволоками в повиве равных 5÷10% от величины зазора.

Общими характеристиками заявленной полезной модели с прототипом является:

- наличие электроизолированных токопроводящих жил;

- наличие двух пар брони с противоположно направленными витками проволок;

- наличие наружной полимерной оболочки;

- наличие зазоров между проволоками в повивах наружной пары брони. Различие характеристик заявленной полезной модели с прототипом состоит в следующем:

- определение зазоров между проволоками в повиве наружной пары брони производится в прототипе из соотношения:

, где

n_з - число проволок в повиве при наличии зазоров;

n_пл - число проволок в повиве при плотной укладке проволок.

В заявленной полезной модели из соотношения

К_з=(1,0÷2,0)d _пр, где

d_пр - диаметр проволоки в повиве, мм;

(1,0÷2,0) - рекомендуемые коэффициенты для определения зазоров между проволоками в повиве.

Сравнивая эти соотношения можно сделать заключение, что в заявленной полезной модели зазоры получаются сразу в миллиметрах, а в прототипе имеют неопределенную величину, которую нужно преобразовать в натуральное значение. А это неудобно и затрудняет определение оптимальной конструкции кабеля. Кроме того, размер зазоров в заявленной полезной модели имеет большую величину - более одного диаметра проволоки.

Распределение зазоров по периметру повива в прототипе не оговорено, а в заявленной полезной модели даны рекомендации по равномерному распределению зазоров по периметру повива с точностью равной 5÷10% от величины зазора.

Эти различия обеспечивают повышение качественных характеристик заявленной полезной модели, а именно:

- повышение адгезии полимерной оболочки к поверхности стальной оцинкованной проволоки, увеличение защитных свойств проволок от скважинной агрессивной жидкости и, следовательно, в целом повышение срока службы кабеля в промышленных условиях.

Рекомендуемая величина зазоров между проволоками в повивах, выраженная в миллиметрах, обеспечивает более удобные условия для ремонта кабеля в связи с освобождением пространства для присоединения соседних проволок между собой.

Наличие зазоров между проволоками брони размером более одного диаметра проволоки позволяет облегчить присоединение рабочей проволоки с действующей в кабеле путем пропускания ее в зазоры между проволоками брони и соединения их с помощью сварки или пайки. Это не нарушает диаметр кабеля и незначительно снижает разрывное усилие кабеля в месте соединения (10-20%).

Грузонесущий геофизический бронированный кабель, содержащий одну или несколько электроизолированных токопроводящих жил, покрытых одной, или двумя, или тремя парами повивов брони из стальной оцинкованной проволоки с зазорами и наружной полимерной оболочкой, имеющий при необходимости элементы заполнения из стальной проволоки, или полимерных материалов, или хлопчатобумажной ткани, обмотку, оплетку для жил и кабеля, отличающийся тем, что зазоры между проволоками в каждом повиве наружной пары брони определяются из соотношения, равного (1,0÷2,0) от диаметра проволок повива, и заполняются полимерным материалом, идентичным материалу наружной оболочки, причем зазоры распределены равномерно по периметру повива с точностью, равной (5÷10%) от величины зазора.