Кабель для погружных электронасосов

Кабель для установок погружных электронасосов с изоляцией из блоксополимера пропилена с этиленом с тремя медными жилами и двухслойной изоляцией. Номинальное рабочее напряжение переменного тока номинальной частоты 70 Гц - 3,3 кВ. Первый слой из блоксополимера пропилена с этиленом или полипропилена, стойких к воздействию ионов меди. Второй слой - из термоэластопласта марки TEFABLOC. Кабели могут быть плоскими или круглыми. Все кабели бронируются либо стальной оцинкованной лентой, либо лентой стальной коррозионностойкой. Изолированные жилы круглого кабеля должны быть скручены. Скрутка жил должна быть произведена с заполнителями из сополимера пропилена с этиленом или резины (может быть скрутка без заполнителей). Поверх скрученных или параллельно уложенных в одной плоскости изолированных жил кабеля продольно проложена маркировочная лента и наложена подушка под броню. Допускается прокладка ленты поверх подушки. Подушка под броню выполнена в виде обмотки с перекрытием не менее 40% лентами из нетканого полотна или ткани прорезиненной невулканизированной. Кабели должны быть стойкими к воздействию смены температур от минус 60°C до длительно допустимой температуры нагрева жил, а допустимая величина усилия обжатия для двухслойной изоляции должна быть не менее 0,2 кН.

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно, к конструкциям кабелей для установок погружных электронасосов, предназначенных для подачи электрической энергии к погружным электродвигателям установок добычи нефти, водоподъема и перекачки жидкости из шурфов, резервуаров и водоемов, на номинальное напряжение 3,3 кВ и 4 кВ частотой 70 Гц.

Известно, что добыча углеводородного сырья сопровождается борьбой с обводненностью нефти, газовыми факторами, парафино- и солеотложения-ми, а также воздействием агрессивных веществ на оборудование и трубопроводы. Положение усугубляется еще и тем, что доля скважин глубиной более 2000 метров и осложненных газовым фактором постоянно увеличивается, а это значит, что увеличивается тепловая нагрузка на детали и рабочие органы установок электроприводных центробежных насосов (УЭЦН). Установлено, что одной из главных причин (более 30%) отказов работы УЭЦН является нарушение изоляционного слоя электрокабеля, связанное с недостаточным ресурсом, конструктивными недостатками или несоответствием свойств, применяемых полимерных материалов современным требованиям нефтяников.

В настоящее время в изоляции кабеля для установок погружных электронасосов используются термоэластопласты, которые обладают характеристиками, необходимыми для обеспечения надежной работы электрокабелей погружных электронасосов.

Из предшествующего уровня техники известны следующие аналоги электрических кабелей для установок погружных электронасосов с изоляцией из термоэластопластов: Кабель для погружных электронасосов по ТУ 16-505.129-2002 (информационно-технический сборник «Изделия кабельные», т. 6 «Кабели и провода различного назначения», часть 2, изд. ОАО «ВНИ-ИКП», г. Москва). Основным недостатком этой конструкции кабеля является низкая стойкость к воздействию нефтяной среды (протокол испытаний 6 от 10 апреля 2008 г., ЦЗЛ ОАО «РОССКАТ»).

Наиболее близким аналогом (прототипом) является кабель для установок погружных электронасосов, содержащий уложенные параллельно в одной плоскости или скрученные между собой токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта изоляцией и оболочкой из блоксополимера пропилена с этиленом, обмотку из волокнистого либо пленочного материала по каждой жиле и общую коррозионно-стойкую ленточную броню (патент RU 79212, М.кл. H01B 7/08, опубликовано 21.07.2008).

Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в выполнении кабеля для установок погружных электронасосов с параллельно уложенными или скрученными токопроводящими жилами, содержащего первый слой изоляции из блоксополимера пропилена с этиленом и ленточную броню.

Причиной, препятствующей получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается полезной моделью, является то, что второй слой изоляции (оболочка) выполнен из блоксополимера пропилена с этиленом, характеризующегося недостаточной стойкостью к действию агрессивной нефтяной среды, особенно в условиях высоких температур.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в расширении арсенала технических средств в данной области, увеличении надежности эксплуатации и ресурса работы кабеля для погружных электронасосов.

Данная задача в заявленной полезной модели достигается за счет того, что электрический кабель для установок погружных электронасосов бронированный с подушкой под броню, состоящий из трех медных, скрученных между собой или уложенных в одной плоскости изолированных токопроводящих жил, каждая из которых находится в двухслойной изоляции, причем первый слой изоляции выполнен из блоксополимера пропилена с этиленом, стойких к ионам меди или из полипропилена, стойкого к воздействию ионов меди, а второй слой изоляции выполнен из термоэластопласта марки TEFABLOC, при этом допустимая величина усилия обжатия для двухслойной изоляции не менее 0,2 кН.

Броня в данной конструкции кабеля выполнена из профилированной стальной оцинкованной или коррозионностойкой ленты, наложена «в замок» на круглых кабелях, с перекрытием не менее 40% на плоских кабелях. Подушка под броню выполнена в виде обмотки с перекрытием не менее 40% лентами из нетканого полотна или ткани прорезиненной невулканизированной. Поверх скрученных или параллельно уложенных в одной плоскости изолированных жил кабеля может быть продольно проложена маркировочная лента, а скрутка жил может быть произведена с заполнителями из блоксополимера пропилена или резины.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является разработка конструкции кабеля, позволяющая повысить надежность и долговечность работы нефтекабеля для погружных электронасосов в условиях воздействия агрессивной нефтяной среды при повышенных температурах за счет исключения процесса старения полимерной изоляции при контакте с медной жилой и исключения попадания жидких и газообразных продуктов внешней агрессивной среды внутрь кабеля за счет подбора оптимального усилия обжатия для двухслойной изоляции.

Технический результат и решение поставленной задачи достигаются следующим образом. Первый слой изоляции выполняют из композиции блоксополимера пропилена с этиленом, стойкого к воздействию ионов меди или из полипропилена, стойкого к воздействию ионов меди (например, марки ЭКпп-02М). Это необходимо для исключения процесса старения полимерной изоляции при контакте с медной жилой, ускоряющего этот процесс. Композиции блоксополимеров этилена с пропиленом или полипропилен обладают также отличными диэлектрическими параметрами, но характеризуются недостаточной стойкостью к действию агрессивной нефтяной среды, особенно в условиях высоких температур. Для защиты первого слоя изоляции применяют второй слой изоляции из агрессивностойкого полимерного материала - это термопластичные эластомеры на базе блоксополимеров стирола - марка TEFABLOK.

Два слоя изоляции в совокупности обеспечивают необходимые характеристики кабеля при работе в агрессивной нефтегазовой среде, а применение технологий, позволяющих обеспечить плотное прилегание изоляции к токопроводящей жиле с величиной усилия обжатия для двухслойной изоляции не менее 0,2 кН позволяет обеспечить продольную герметичность кабеля при перепаде давления жидкости 0,1 МПа на 1 метр длины, что способствует надежности и долговечности эксплуатации нефтекабеля для погружных электронасосов.

На Фиг. 1 изображено поперечное сечение электрического кабеля для погружных электронасосов в круглом и плоском варианте с заполнителем и без заполнителя.

Кабель для погружных электронасосов содержит токопроводящие жилы 1, выполненные из медных проволок, предназначенные для прохождения электрического тока.

На каждую токопроводящую жилу методом экструзии накладывается первый слой изоляции 2 из блоксополимера пропилена с этиленом, стойкого к воздействию ионов меди или полипропилена, стойкого в воздействию ионов меди, служащего основным электроизоляционным элементом кабеля.

Поверх первого слоя изоляции методом экструзии накладывается второй слой изоляции 3 из агрессивостойкого термоэластопласта марки TEFABLOK, служащего защитой первого слоя изоляции от внешних факторов, таких как нефте-водо-газосодержащая жидкость, воздействие температуры и газообразных углеводородов.

Поверх второго слоя изоляции может быть наложена маркировочная лента, служащая для нанесения маркировки кабеля.

Поверх маркировочной ленты наложена обмотка из синтетической ленты 4, выполненная из полотна нетканого или ткани прорезиненной невулканизированной, выполняющая роль «подушки» под броню.

Поверх обмотки синтетической лентой наложена ленточная броня 5, выполненная из стальной оцинкованной или коррозионностойкой ленты. В кабелях с круглыми скрученными жилами броня накладывается «в замок», в кабелях с параллельно уложенными жилами броня накладывается с перекрытием.

Конструкция заявленной полезной модели успешно опробована в условиях производства.

1. Электрический кабель для установок погружных электронасосов бронированный с подушкой под броню, состоящий из трёх медных, скрученных между собой или уложенных в одной плоскости изолированных токопроводящих жил, каждая из которых находится в двухслойной изоляции, причём первый слой изоляции выполнен из блоксополимера пропилена с этиленом, стойких к ионам меди, второй слой изоляции выполнен из термоэластопласта марки TEFABLOC, отличающийся тем, что допустимая величина усилия обжатия для двухслойной изоляции не менее 0,2 кН.

2. Электрический кабель для установок погружных электронасосов бронированный с подушкой под броню, состоящий из трёх медных, скрученных между собой или уложенных в одной плоскости изолированных токопроводящих жил, каждая из которых находится в двухслойной изоляции, причём первый слой изоляции выполнен из полипропилена, стойкого к воздействию ионов меди, второй слой изоляции выполнен из термоэластопласта марки TEFABLOC, отличающийся тем, что допустимая величина усилия обжатия для двухслойной изоляции не менее 0,2 кН.

3. Кабель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что скрутка жил произведена с заполнителями из блоксополимера пропилена или резины.

4. Кабель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что поверх скрученных или параллельно уложенных в одной плоскости изолированных жил кабеля продольно проложена маркировочная лента.

5. Кабель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что подушка под броню выполнена в виде обмотки с перекрытием не менее 40% лентами из нетканого полотна или ткани прорезиненной невулканизированной.

6. Кабель по пп. 1-3, отличающийся тем, что броня выполнена из профилированной стальной оцинкованной или коррозионно-стойкой ленты.

7. Кабель по пп. 1-3, отличающийся тем, что броня наложена "в замок" на круглых кабелях, с перекрытием не менее 40% на плоских кабелях.