RU147379U1

RU147379U1 - OIL SUBMERSIBLE CABLE

Info

Publication number: RU147379U1
Application number: RU2014120817/07U
Authority: RU
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Кабель Технологии Инновации"
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2014-11-10

Abstract

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 силанольно сшитого полиэтилена высокой плотности, отличающийся тем, что второй слой изоляции выполнен из блок-сополимера пропилена с этиленом, устойчивых в воздействию повышенных температур, а допустимая величина усилия обжатия для двухслойной изоляции не менее 0,2 кН.2. Кабель по пп. 1-3, отличающийся тем, что скрутка жил произведена с заполнителями из сополимера пропилена или резины.3. Кабель по пп. 1-3, отличающийся тем, что поверх скрученных или параллельно уложенных в одной плоскости изолированных жил кабеля продольно проложена маркировочная лента.4. Кабель по пп. 1-3, отличающийся тем, что подушка под броню выполнена в виде обмотки с перекрытием не менее 40% лентами из нетканого полотна или ткани прорезиненной невулканизированной.5. Кабель по пп. 1-3, отличающийся тем, что броня выполнена из профилированной стальной оцинкованной или коррозионно-стойкой ленты.6. Кабель по пп. 1-3, отличающийся тем, что броня наложена "в замок" на круглых кабелях, с перекрытием не менее 40% на плоских кабелях.1. An electric cable for installing submersible electric pumps armored with a cushion under the armor, consisting of three copper conductors, twisted together or laid in the same plane, each of which is in two-layer insulation, the first insulation layer made of high density silanol-cross-linked polyethylene characterized in that the second insulation layer is made of a block copolymer of propylene with ethylene, resistant to elevated temperatures, and the allowable compression force for uhsloynoy insulation Kn.2 not less than 0.2. PP cable 1-3, characterized in that the stranding of the cores made with fillers from a copolymer of propylene or rubber. 3. PP cable 1-3, characterized in that over the twisted or parallel laid in the same plane of the insulated cable conductors, a marking tape is laid longitudinally. 4. PP cable 1-3, characterized in that the pillow under the armor is made in the form of a winding with an overlap of at least 40% tapes of non-woven fabric or rubberized unvulcanized fabric. 5. PP cable 1-3, characterized in that the armor is made of profiled galvanized steel or corrosion-resistant tape. 6. PP cable 1-3, characterized in that the armor is placed "in the lock" on round cables, with an overlap of at least 40% on flat cables.

Description

Полезная модель относится к кабельной отрасли промышленности, а именно, к конструкциям кабелей, предназначенных для подачи электрической энергии к электродвигателям установок добычи нефти, водоподъема и перекачки жидкости из шурфов, резервуаров и водоемов на номинальное переменное напряжение 3,3 кВ частоты 70 Гц.The utility model relates to the cable industry, namely, to cable designs designed to supply electric energy to electric motors of oil production, water lifting and pumping liquids from pits, reservoirs and reservoirs to a nominal alternating voltage of 3.3 kV, frequency 70 Hz.

Для нефтегазодобывающей промышленности особенно остро стоит вопрос обеспечения надежности нефтепогружных кабелей (НПК) для питания нефтепогружных насосов. Эта проблема стала особенно актуальной в связи с увеличением глубин бурения скважин до 2000-3000 м, что обуславливает воздействие на изоляцию нефтепогружных кабелей повышенных температур (до 200°C) и давлений (более 100 МПа).For the oil and gas industry, the issue of ensuring the reliability of oil submersible cables (NPK) for powering oil submersible pumps is particularly acute. This problem has become especially urgent in connection with an increase in well drilling depths up to 2000-3000 m, which leads to the effect on the insulation of oil immersion cables of elevated temperatures (up to 200 ° C) and pressures (more than 100 MPa).

Традиционно используемая в изоляции резина не может обеспечить работоспособность и надежность кабеля в таком температурном диапазоне, поэтому для изоляции кабеля для установок погружных электронасосов используются термоэластопласты.The rubber traditionally used in insulation cannot ensure the operability and reliability of the cable in such a temperature range; therefore, thermoplastic elastomers are used to insulate the cable for submersible electric pump installations.

Термоэластопласты (ТЭП) устойчивы в широком интервале температур, не уступают натуральным и синтетическим каучукам, а в некоторых случаях превосходят их. ТЭП показывают хорошее сохранение свойств при эксплуатационных температурах, более высоких, чем допустимые для каучуков.Thermoplastic elastomers (TEC) are stable in a wide temperature range, are not inferior to natural and synthetic rubbers, and in some cases surpass them. TECs show good retention of properties at operating temperatures higher than those acceptable for rubbers.

Из предшествующего уровня техники известны следующие аналоги электрических кабелей для установок погружных электронасосов с изоляцией из ТЭП.From the prior art, the following analogs of electrical cables are known for installations of submersible electric pumps with insulation from TEC.

Электрический кабель для погружных электронасосов по патенту Российской Федерации на полезную модель №62283, МПК H01B 7/00. Кабель по патенту №62283 содержит три скрученные между собой или расположенные параллельно в одной плоскости токопроводящие жилы. На каждую из жил последовательно наложены два изоляционных слоя, выполненных из силанольносшитого полиэтилена низкого давления. Поверх второго изоляционного слоя нанесен защитный слой из фторопластовой пленки и поливинилхлоридная лента (второй защитный слой изоляции), на которую наложена подушка из лент иглопробивного термоскрепленного полотна. Поверх подушки наложена общая броня из стальной оцинкованной ленты. Изоляция из силанольносшитого полиэтилена низкого давления имеет более высокий уровень устойчивости к высоким температурам. К достоинствам аналога следует отнести также наличие двух защитных слоев изоляции у токопроводящих жил. Недостатком является низкая механическая прочность, низкая термостойкость и низкая стойкость к химическим воздействиям второго защитного слоя изоляции, выполненного из поливинилхлоридной ленты. Это отрицательно сказывается на надежности и сроке службы кабеля.Electric cable for submersible electric pumps according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 62283, IPC H01B 7/00. The cable according to patent No. 62283 contains three conductive conductors twisted together or parallel to one another in the same plane. Two insulating layers made of low-pressure crosslinked polyethylene are successively superimposed on each of the cores. A protective layer of a fluoroplastic film and a polyvinyl chloride tape (second protective layer of insulation) are applied on top of the second insulating layer, on which a cushion of tapes of needle-punched thermally bonded fabric is applied. Over the pillow, general armor is made of galvanized steel tape. Insulation from silanol-cross-linked low-pressure polyethylene has a higher level of resistance to high temperatures. The advantages of the analogue should also include the presence of two protective layers of insulation in conductive conductors. The disadvantage is low mechanical strength, low heat resistance and low resistance to chemical influences of the second protective insulation layer made of polyvinyl chloride tape. This adversely affects the reliability and service life of the cable.

Наиболее близким аналогом - прототипом является полезная модель, защищенная патентом №235935 МПК H01B 7/18.The closest analogue is the prototype is a utility model, protected by patent No. 235935 IPC H01B 7/18.

Данная полезная модель защищает конструкцию бронированного погружного кабеля для нефтенасосов, имеющего двухслойную изоляцию, причем первый слой изоляции выполнен из силанольносшитого полиэтилена, а второй слой выполнен из блоксополимера пропилена с этиленом с подслоем иной композиции блоксополимера пропилена с этиленом, стойкой к воздействию ионов меди, образующим со вторым слоем монолит.This utility model protects the design of an armored submersible cable for oil pumps having double-layer insulation, the first layer of insulation made of silane-crosslinked polyethylene and the second layer made of block copolymer of propylene with ethylene with a sublayer of a different composition of block copolymer of propylene with ethylene that is resistant to copper ions forming with the second layer is a monolith.

К преимуществам данной полезной модели можно отнести наличие двухслойной изоляции из ТЭП с различными свойствами, обеспечивающими заданные характеристики погружного кабеля. К недостаткам - наличие в технологии изготовления кабеля дорогостоящей экструзионной головки при одновременном наложении второго и дополнительного слоя изоляции, увеличивающей себестоимость кабеля.The advantages of this utility model include the presence of two-layer insulation from TEC with various properties that provide the specified characteristics of the immersion cable. The disadvantages are the presence in the cable manufacturing technology of an expensive extrusion head while simultaneously applying a second and additional insulation layer, which increases the cost of the cable.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в расширении арсенала технических средств в данной области, а также повышении эксплуатационной надежности и срока службы электрического кабеля для установок погружных электронасосов при повышенных температурах за счет нагревостойкости изоляции и применения технологий, обеспечивающих продольную герметизацию кабеля за счет величины усилия обжатия для двухслойной изоляции не менее 0,2 кН.The problem to which the claimed technical solution is directed is to expand the arsenal of technical means in this area, as well as to increase the operational reliability and service life of the electric cable for the installation of submersible electric pumps at elevated temperatures due to the heat resistance of insulation and the use of technologies that provide longitudinal sealing of the cable due to values of compression force for two-layer insulation of at least 0.2 kN.

Данная задача достигается за счет того, что бронированный с подушкой под броню электрический кабель для установок погружных электронасосов, состоит 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 химически сшитого полиэтилена, второй слой изоляции выполнен из композиции блоксополимера пропилена с этиленом, стойкого к воздействию повышенных температур, а допустимая величина усилия обжатия для двухслойной изоляции не менее 0,2 кНThis task is achieved due to the fact that the electric cable, armored with a cushion under the armor, for the installation of submersible electric pumps, consists of three copper, twisted together or laid in the same plane insulated conductive cores, each of which is in two-layer insulation, and the first insulation layer is made chemically cross-linked polyethylene, the second insulation layer is made of a propylene-ethylene block copolymer composition that is resistant to elevated temperatures, and the allowable compression force I for a two-layer insulation of at least 0.2 kN

Скрутка жил произведена с заполнителями из блоксополимера пропилена с этиленом или резины, поверх скрученных или параллельно уложенных в одной плоскости изолированных жил кабеля продольно проложена маркировочная лента, подушка под броню выполнена в виде обмотки с перекрытием не менее 40% лентами из нетканого полотна или ткани прорезиненной невулканизированной, а броня выполнена из профилированной стальной оцинкованной или коррозионностойкой ленты и наложена «в замок» - на круглых кабелях, с перекрытием не менее 40% - на плоских кабелях.The strands were twisted with fillers made from a block copolymer of propylene with ethylene or rubber, marking tape was laid longitudinally over twisted or parallel laid in the same plane insulated cable strands, the armor cushion was made in the form of a winding with at least 40% overlapping tapes made of non-woven fabric or rubberized non-vulcanized fabric and the armor is made of profiled steel galvanized or corrosion-resistant tape and is put “in the lock” - on round cables, with an overlap of at least 40% - on flat cables.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение стойкости к воздействию смены температур от минус 60°C до длительно допустимой температуры нагрева жил (до 120°C), механическая прочность и стойкость к химическим воздействиям заявляемой полезной модели за счет сочетания свойств химически сшитого полиэтилена в первом слое изоляции со свойствами блоксополимера пропилена с этиленом, стойкого к воздействию повышенных температур во втором слое изоляции, надежность и долговечность в эксплуатации за счет применения технологий изготовления кабеля, обеспечивающих продольную герметичность кабеля при эксплуатации в агрессивных средахThe technical result provided by the given set of features is to increase resistance to the effects of temperature changes from minus 60 ° C to a long-term allowable heating temperature of the cores (up to 120 ° C), mechanical strength and resistance to chemical influences of the claimed utility model by combining the properties of chemically cross-linked polyethylene in the first insulation layer with the properties of a block copolymer of propylene with ethylene, resistant to elevated temperatures in the second insulation layer, reliability and durability in operation and through the use of cable manufacturing technologies that provide longitudinal cable tightness during operation in aggressive environments

Технический результат и решение поставленной задачи достигаются следующим образом.The technical result and the solution of the task are achieved as follows.

Первый слой изоляции делают из химически сшитого полиэтилена. Химически сшитый полиэтилен имеет сетчатую структуру, что значительно расширяет возможности его применения по сравнению с другими полимерными материалами, не имеющими сетчатой структуры. Благодаря сетчатой структуре сшитый полиэтилен устойчив к механическому износу и старению при повышенной температуре, обладает термоустойчивостью и устойчивостью к высокому давлению, высокой устойчивостью к воздействию химических веществ, оптимальным соотношением гибкости и прочности, блокирует образование трещин. Такие свойства сшитого полиэтилена обеспечивают кабелю для погружных электронасосов надежность в эксплуатации, механическую прочность и термостойкость. Кроме того, сшитый полиэтилен более устойчив к воздействию ионов меди, чем блоксополимер пропилена с этиленом (без дезактиватора меди), благодаря чему изоляция из силанольносшитого полиэтилена устойчива к процессу старения полимерной изоляции и изолирует контакт второго слоя изоляции с медной жилой. В то же время, изоляция из блоксополимера пропилена с этиленом более устойчива к воздействию нефтяной агрессивной среды и повышенной температуры, что позволяет использовать кабели в скважинных условиях, т.е. использование двухслойной изоляции в нефтепогружных кабелях с первым слоем из силанольносшитого полиэтилена, устойчивого к ионам меди и вторым слоем из блоксополимера пропилена с этиленом, устойчивого к действию повышенных температур обеспечивает работу кабеля в необходимом температурном режиме, повышает эксплуатационную надежность и срок службы электрического кабеля для установок погружных электронасосов при повышенных температурах за счет нагревостойкости двухслойной изоляции, 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.The first layer of insulation is made of chemically cross-linked polyethylene. Chemically cross-linked polyethylene has a mesh structure, which greatly expands the possibilities of its use in comparison with other polymeric materials that do not have a mesh structure. Due to the mesh structure, cross-linked polyethylene is resistant to mechanical wear and aging at elevated temperatures, has thermal stability and high pressure resistance, high resistance to chemicals, an optimal ratio of flexibility and strength, and blocks cracking. Such properties of cross-linked polyethylene provide the cable for submersible electric pumps with reliable operation, mechanical strength and heat resistance. In addition, cross-linked polyethylene is more resistant to copper ions than a block copolymer of propylene with ethylene (without copper deactivator), due to which the insulation from silanol-cross-linked polyethylene is resistant to the aging process of polymer insulation and insulates the contact of the second insulation layer with the copper core. At the same time, the insulation from the block copolymer of propylene with ethylene is more resistant to the effects of oil aggressive environments and elevated temperatures, which allows the use of cables in downhole conditions, i.e. the use of double-layer insulation in oil immersion cables with a first layer of silanol-cross-linked polyethylene, resistant to copper ions and a second layer of block copolymer of propylene with ethylene, resistant to elevated temperatures ensures the cable operates at the required temperature conditions, increases the operational reliability and service life of the electric cable for submersible installations electric pumps at elevated temperatures due to the heat resistance of two-layer insulation, and the use of technologies to ensure the tight fit of the insulation to the conductive core with a compression force for two-layer insulation of at least 0.2 kN allows for longitudinal cable tightness at a differential pressure of 0.1 MPa per 1 meter of length, which contributes to the reliability and durability of the oil cable for submersible pumps.

На Фиг. 1 изображено поперечное сечение электрического кабеля для погружных электронасосов в круглом и плоском варианте.In FIG. 1 shows a cross section of an electric cable for submersible electric pumps in a round and flat version.

Кабель для установок для погружных электронасосов состоит из трех медных токопроводящих жил - 1; первого слоя изоляции из силанольносшитого полиэтилена - 2; второго слоя изоляции из блоксополимера пропилена с этиленом устойчивого к действию повышенных температур - 3; ленты из нетканого полотна или ткани прорезиненной - 4; заполнителя из резины или сополимера пропилена - 5; маркировочной ленты и подушки под броню - 6; брони - 7.The cable for installations for submersible electric pumps consists of three copper conductive cores - 1; the first insulation layer of silanol-cross-linked polyethylene - 2; the second insulation layer from block copolymer of propylene with ethylene resistant to high temperatures - 3; ribbons from non-woven fabric or rubberized fabric - 4; filler from rubber or propylene copolymer - 5; marking tape and pillows for armor - 6; armor - 7.

Конструкция кабеля для установок погружных электронасосов успешно опробована в условиях производства.The cable design for the installation of submersible electric pumps has been successfully tested in the production environment.

Claims

1. An electric cable for installing submersible electric pumps armored with a cushion under the armor, consisting of three copper conductors, twisted together or laid in the same plane, each of which is in two-layer insulation, the first insulation layer made of high density silanol-cross-linked polyethylene characterized in that the second insulation layer is made of a block copolymer of propylene with ethylene, resistant to elevated temperatures, and the allowable compression force for uhsloynoy insulation is not less than 0.2 kN.

2. The cable according to paragraphs. 1-3, characterized in that the stranding of the cores made with fillers from a copolymer of propylene or rubber.

3. The cable according to paragraphs. 1-3, characterized in that on top of the twisted or parallel laid in the same plane of the insulated cable conductors, a marking tape is laid longitudinally.

4. The cable according to paragraphs. 1-3, characterized in that the cushion under the armor is made in the form of a winding with an overlap of at least 40% tapes of non-woven fabric or rubberized unvulcanized fabric.

5. The cable according to paragraphs. 1-3, characterized in that the armor is made of profiled galvanized steel or corrosion-resistant tape.

6. Cable according to claims 1-3, characterized in that the armor is placed "in the lock" on round cables, with an overlap of at least 40% on flat cables.