RU148501U1

RU148501U1 - ELECTRIC CABLE FOR INSTALLATION OF SUBMERSIBLE OIL PUMPS

Info

Publication number: RU148501U1
Application number: RU2014120574/07U
Authority: RU
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Кабель Технологии Инновации"
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2014-12-10

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 блоксополимера пропилена с этиленом, стойких к ионам меди, отличающийся тем, что второй слой изоляции выполнен из композиции блоксополимера пропилена с этиленом, устойчивых к воздействию повышенной температуры, 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 коррозионностойкой 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 the installation of submersible electric pumps, armored with a cushion for armor, consisting of three copper twisted together or laid in the same plane insulated conductive cores, each of which is in two-layer insulation, the first insulation layer made of block copolymer of propylene with ethylene, resistant to copper ions, characterized in that the second insulation layer is made of a propylene block copolymer composition with ethylene, resistant to elevated temperatures, and the permissible value is compression force for double-layer insulation of at least 0.2 kN. 2. Cable according to claims 1 to 3, characterized in that the stranding of the cores is made with fillers from a propylene copolymer or rubber. 3. A cable according to claims 1 to 3, characterized in that on top of the twisted or parallel laid in the same plane of the insulated cable conductors marking tape is laid longitudinally. 4. Cable according to claims 1 to 3, characterized in that the cushion for the armor is made in the form of a winding with at least 40% overlapping tapes of non-woven fabric or rubberized unvulcanized fabric. 5. Cable according to claims 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.

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 до 3,3 кВ частоты 70 Гц.The utility model relates to the cable industry, namely, cable designs designed to supply electrical energy to electric motors of oil production, water lifting and pumping liquids from pits, reservoirs and reservoirs to a rated alternating voltage of up to 3.3 kV at a frequency of 70 Hz.

Известно, что добыча углеводородного сырья сопровождается борьбой с обводненностью нефти, газовыми факторами, парафино- и солеотложениями, 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.It is known that the extraction of hydrocarbon materials is accompanied by the struggle against oil water cut, gas factors, paraffin and scaling, as well as the impact of aggressive substances on equipment and pipelines. The situation is further aggravated by the fact that the proportion of wells deeper than 2000 meters and complicated by the gas factor is constantly increasing, which means that the heat load on the parts and working bodies of electric centrifugal pump installations (ESPs) is increasing. It has been established that one of the main reasons (more than 30%) for ESP failure is a violation of the insulating layer of the electric cable due to insufficient resources, design flaws, or mismatch of the properties of polymer materials with modern requirements of oil industry workers.

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, которые обладают характеристиками, необходимыми для обеспечения надежности работы электрокабелей погружных электронасосов. Известно использование в изоляции электрокабелей погружных электронасосов такого термоэластопласта как блоксополимер пропилена с этиленом. Этот материал обладает отличными диэлектрическими параметрами, климатической и химической стойкостью: при высоких температурах - к щелочам, кислотам, растворам солей, растительным и минеральным маслам; при комнатной температуре - к органическим растворителям; блоксополимер имеет низкое влагопоглощение, благодаря этим свойствам все изделия из данного материала могут долго находиться в жидких агрессивных средах, также блоксополимер обладает значительной ударопрочностью, пониженными твердостью и жесткостью, повышенной износостойкостью. Для защиты изоляции применяют внешнюю оболочку или второй слой изоляции.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, which have the characteristics necessary to ensure the reliability of the electric cables of submersible electric pumps. It is known to use such thermoplastic elastomers as block copolymers of propylene with ethylene in the insulation of electrical cables of submersible electric pumps. This material has excellent dielectric parameters, climatic and chemical resistance: at high temperatures - to alkalis, acids, salt solutions, vegetable and mineral oils; at room temperature - to organic solvents; the block copolymer has low moisture absorption, due to these properties all products from this material can remain in aggressive liquid media for a long time, and the block copolymer has significant impact resistance, reduced hardness and stiffness, and increased wear resistance. To protect the insulation, an outer shell or a second layer of insulation is used.

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 «ВНИИКП», 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»). Известен также кабель электрический по патенту Российской Федерации на полезную модель №61461, МПК H01B 7/00, предназначенный для подачи электрической энергии к погружным электродвигателям установок добычи нефти, водоподъема и перекачки жидкостей из шурфов. Кабель содержит три токопроводящие жилы, два слоя изоляции из композиции блоксополимера (сополимера) пропилена с этиленом. Поверх второго слоя изоляции наложена дополнительная изоляция из лент полиэтилентерефталатной пленки для защиты основной изоляции от непосредственного воздействия скважинной жидкости и газового фактора. Дополнительная изоляция из лент полиэтилентерефталатной пленки обладает повышенной прочностью и стойкостью к химическим воздействиям, позволяет увеличить рабочие температуры и повысить срок службы кабеля. Недостатком является невысокая долговечность в условиях его эксплуатации из-за процесса старения полимерной изоляции при контакте с медной жилой, ускоряющем этот процесс.The following analogs of electric cables are known from the prior art for installation of submersible electric pumps with insulation from thermoplastic elastomers: Cable for submersible electric pumps according to TU 16-505.129-2002 (information and technical collection “Cable products”, t. 6 “Cables and wires for various purposes”, part 2, published by JSC VNIIKP, Moscow). The main disadvantage of this cable design is its low resistance to the effects of the oil environment (test report No. 6 dated April 10, 2008, Central Control Center of OAO ROSSKAT). An electric cable is also known according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 61461, IPC H01B 7/00, designed to supply electric energy to submersible motors of oil production, water lifting and pumping liquids from pits. The cable contains three conductors, two layers of insulation from the composition of the block copolymer (copolymer) of propylene with ethylene. On top of the second layer of insulation, additional insulation is applied from tapes of polyethylene terephthalate film to protect the main insulation from the direct effects of the borehole fluid and the gas factor. Additional insulation from tapes of polyethylene terephthalate film has increased strength and resistance to chemical influences, allows to increase operating temperatures and increase cable service life. The disadvantage is the low durability in the conditions of its operation due to the aging process of polymer insulation in contact with a copper core, accelerating this process.

Наиболее близкой конструкцией кабеля для погружных электронасосов является конструкция, служащая прототипом для заявляемой полезной модели, защищенная патентом РФ №14473 МПК H01B 7/18 или патентом РФ №79212 МПК H01B 7/08 с двухслойной изоляцией из блоксополимера пропилена с этиленом, включающего 0,1-0,6 мас.% дезактиватора меди. Данная конструкция кабеля позволяет использовать кабель в условиях нефтяных скважин, т.к. изоляция и оболочка (или второй слой изоляции) из блоксополимера пропилена с этиленом с дезактиватором меди устойчивы к воздействию нефтяной среды и позволяют избежать ускоренного процесса старения изоляции при контакте с медной жилой.The closest cable design for submersible pumps is the prototype for the claimed utility model, protected by RF patent No. 14473 IPC H01B 7/18 or RF patent No. 79212 IPC H01B 7/08 with two-layer insulation from block copolymer of propylene with ethylene, including 0.1 -0.6 wt.% Copper deactivator. This cable design allows you to use the cable in oil wells, because the insulation and the sheath (or the second insulation layer) of a block copolymer of propylene with ethylene with a copper deactivator are resistant to the oil environment and avoid the accelerated aging of the insulation in contact with a copper core.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в расширении арсенала технических средств в данной области, а также снижение себестоимости электрического кабеля для установок погружных электронасосов при сохранении высоких эксплуатационных характеристик.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 reduce the cost of electric cable for submersible electric pump installations while maintaining high operational characteristics.

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 блоксополимера пропилена с этиленом стойкого к воздействию ионов меди, второй слой изоляции выполнен из композиции блоксополимера пропилена с этиленом, устойчивых к воздействию повышенной температуры, а допустимая величина усилия обжатия для двухслойной изоляции не менее 0,2 кН.This 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 from a block copolymer of propylene with ethylene resistant to copper ions, the second insulation layer is made of a composition of a block copolymer of propylene with ethylene that is resistant to increased temperature ratios, and the permissible compression force for two-layer insulation is not less than 0.2 kN.

Скрутка жил произведена с заполнителями из сополимера пропилена 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 from a propylene or rubber copolymer, marking tape was laid longitudinally over twisted or parallel laid in the same plane insulated cable strands, the pillow under the armor was made in the form of a winding with at least 40% overlapping tapes 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 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, уменьшение себестоимости нефтекабеля за счет использования во втором слое изоляции кабеля марок блоксополимера пропилена с этиленом, устойчивых к воздействию повышенных температур и применения технологий изготовления кабеля, обеспечивающих продольную герметичность кабеля при эксплуатации в агрессивных средах.The technical result provided by the given set of features is the development of the cable design, which allows to increase the reliability and durability of the oil cable for submersible electric pumps under the influence of aggressive oil environment at elevated temperatures by eliminating the aging process of polymer insulation in contact with a copper core, reducing the cost of the oil cable due to use in the second layer of insulation of cable grades of block copolymer of propylene with ethylene, resistant to high temperatures and application of cable manufacturing technologies that provide longitudinal cable tightness during operation in aggressive environments.

Технический результат и решение поставленной задачи достигаются следующим образом. Первый слой изоляции выполняют из композиции блоксополимера пропилена с этиленом, стойкого к воздействию ионов меди. Это необходимо для исключения процесса старения полимерной изоляции при контакте с медной жилой, ускоряющего этот процесс. Второй слой изоляции необязательно выполнять из блоксополимера пропилена с этиленом стойкого к воздействию ионов меди, т.к. контакт с медной жилой исключен первым слоем изоляции. Второй слой изоляции выполняется из блоксополимера пропилена с этиленом устойчивого к действию повышенных температур, по стоимости он ниже блоксополимера пропилена с этиленом, стойкого к воздействию ионов меди, но обеспечивает необходимый температурный режим работы кабеля. Кроме того, два слоя изоляции в совокупности обеспечивают следующие необходимые характеристики кабеля при работе в агрессивной нефтегазовой среде: высокую ударную прочность (при низких температурах) и высокую эластичность; повышенную долговременную термическую стабильность; стойкость к термоокислительному разрушению при эксплуатации, стойкость при высоких температурах - к щелочам, кислотам, растворам солей, растительным и минеральным маслам, обладают значительной ударопрочностью, пониженными твердостью и жесткостью, повышенной износостойкостью. Благодаря этим свойствам, нефтекабели с двухслойной изоляцией из блоксополимера пропилена с этиленом могут успешно работать в жидких агрессивных средах при повышенных температурах. Изоляция из блоксополимера пропилена с этиленом позволяет использовать кабель в условиях нефтяных скважин, 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 technical result and the solution of the task are achieved as follows. The first insulation layer is made from a propylene-ethylene block copolymer composition that is resistant to copper ions. This is necessary to exclude the aging process of polymer insulation in contact with a copper core, accelerating this process. The second insulation layer is optionally made from a block copolymer of propylene with ethylene resistant to copper ions, because contact with a copper core is excluded by the first layer of insulation. The second insulation layer is made of a block copolymer of propylene with ethylene resistant to high temperatures, at a cost lower than the block copolymer of propylene with ethylene, which is resistant to copper ions, but provides the necessary temperature conditions for the cable. In addition, two layers of insulation together provide the following necessary characteristics of the cable when operating in an aggressive oil and gas environment: high impact strength (at low temperatures) and high elasticity; increased long-term thermal stability; resistance to thermal oxidative degradation during operation, resistance at high temperatures to alkalis, acids, salt solutions, vegetable and mineral oils, have significant impact resistance, reduced hardness and stiffness, and increased wear resistance. Due to these properties, oil cables with double layer insulation from block copolymer of propylene with ethylene can successfully operate in liquid aggressive environments at elevated temperatures. Isolation from a block copolymer of propylene with ethylene allows the cable to be used in oil wells, and the use of technologies to ensure a tight fit of the insulation to the conductive core with a compression force for two-layer insulation of at least 0.2 kN allows 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 блоксополимера пропилена с этиленом стойкого к воздействию ионов меди - 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 from block copolymer of propylene with ethylene resistant to copper ions - 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 the installation of submersible electric pumps, armored with a cushion for armor, consisting of three copper twisted together or laid in the same plane insulated conductive cores, each of which is in two-layer insulation, the first insulation layer made of block copolymer of propylene with ethylene, resistant to copper ions, characterized in that the second insulation layer is made of a propylene block copolymer composition with ethylene, resistant to elevated temperatures, and the permissible value is compression force for two-layer insulation of at least 0.2 kN.

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

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

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

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

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