RU19431U1 - ROUND CABLE ELECTRIC CABLE LAYED IN OIL WELL OPERATING COLUMN - Google Patents

Description

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям силовых кабелей, применяемых в установках для добычи нефти с использованием центробежных насосов. Известны кабели двухслойная изоляция которых выполняется: из композиций полиэтилена высокой плотности; композиций блоксополимера пропилена с этиленом; радиационно-модифицированный полиэтилен высокой плотности для первого слоя и композиция блоксополимера пропилена с этиленом для второго слоя (1).The utility model relates to cable technology, namely to the designs of power cables used in installations for oil production using centrifugal pumps. Known cables are two-layer insulation which is performed: from high density polyethylene compositions; propylene block copolymer compositions with ethylene; radiation-modified high-density polyethylene for the first layer and the composition of the block copolymer of propylene with ethylene for the second layer (1).

Отдельные нефтедобывающие предприятия в составе установок для добычи нефти применяют кабельные линии, содержащие кабель-удлинитель плоской формы, прокладываемый по наружной поверхности приемного модуля и нефтенасоса; основной кабель круглой формы, прокладываемый по насосно-компрессорной трубе, опускаемой в эксплуатационную колонну нефтескважины. Наиболее близким к полезной модели по технической сущности является электрический кабель, содержащий три токопроводящие жилы скрученные между собой, каждая из которых имеет двухслойную изоляцию из композиции на основе полиэтилена высокой плотности.Separate oil producing enterprises as part of oil production facilities use cable lines containing a flat extension cable laid along the outer surface of the receiving module and the oil pump; the main cable is round in shape, laid along the tubing, lowered into the production casing of the oil well. The closest to a utility model in technical essence is an electric cable containing three conductive wires twisted together, each of which has a two-layer insulation from a composition based on high density polyethylene.

межфазные заполнители либо без них, подушку под броню, общую броню из стальной профилированной ленты (2).interphase aggregates with or without them, a pillow for armor, general armor made of steel profiled tape (2).

В процессе монтажа и эксплуатации кабельной линии электрический кабель, находящийся между насосно-компрессорной трубой и внутренней поверхностью эксплуатационной колонны скважины, испытывает раздавливающие нагрузки. Для отдельных скважин при температуре нефтеводогазосодержащей жидкости примерно до 110 °С требуется кабель большей теплостойкости.During the installation and operation of the cable line, the electrical cable located between the tubing and the inner surface of the production casing of the well experiences crushing loads. For individual wells at a temperature of oil-gas-containing liquid up to approximately 110 ° C, a cable with greater heat resistance is required.

Задача полезной модели - создание круглого электрического кабеля, обеспечивающего более высокую работоспособность в условиях воздействия повышенной температуры нефтеводогазосодержащей жидкости, наличия раздавливающих нагрузок при эксплуатации в составе установок для добычи нефти. Данная задача решена тем, что по крайней мере первый слой изоляции каждой жилы кабеля выполняется из маслостойкого силаносшиваемого полиэтилена. Применяется три способа получения полиэтилена со сшитой структурой:The objective of the utility model is to create a round electric cable that provides higher performance under conditions of increased temperature of oil-gas-gas-containing liquid, the presence of crushing loads during operation as a part of oil production plants. This problem is solved in that at least the first insulation layer of each cable core is made of oil-resistant silane-crosslinked polyethylene. Three methods of producing polyethylene with a crosslinked structure are used:

1 электронно-лучевое или гамма облучение;1 electron beam or gamma radiation;

1 пероксидная вулканизация;1 peroxide vulcanization;

1 использование силанов в качестве сшиваюших агентов.1 use of silanes as crosslinking agents.

Сшивание на основе силанов является самым экономичным средством улучшения термомеханических характеристик полиэтилена и его химической стойкости. Полиолефины, сшитые силаном соединяются посредством частиSilane-based crosslinking is the most economical means of improving the thermomechanical characteristics of polyethylene and its chemical resistance. Silane crosslinked polyolefins are joined via a part

Si - О - Si, a не связи С - С, которая имеет место в процессах с применением перекиси или радиации. При этом получается превосходный более термоустойчивый продукт (3).Si - O - Si, not a C - C bond, which occurs in processes using peroxide or radiation. This results in an excellent, more heat-resistant product (3).

Для изоляции приняты маслостойкие композиции силаносшиваемого полиэтилена. После выдержки образцов в испытательной жидкости (семь суток при температуре +90 °С) определяется удлинение при разрыве, изменение которого должно быть не более 25% по сравнению с величинами для образцов, не выдерживаемых в масле (4). Для кабелей, применяемых при температуре жидкости примерно до ПО °С второй слой изоляции выполняется из маслостойкого силаносшиваемого полиэтилена либо из блоксополимера пропилена с этиленом.For insulation, oil-resistant silane-cross-linked polyethylene compositions are adopted. After the samples are held in the test fluid (seven days at a temperature of +90 ° C), the elongation at break is determined, the change of which should be no more than 25% compared with the values for the samples not maintained in oil (4). For cables used at a liquid temperature of up to about ° C, the second insulation layer is made of oil-resistant silane-crosslinked polyethylene or a block copolymer of propylene with ethylene.

На рисунке представлен общий вид кабеля в разрезе с межфазным заполнением (Фиг.1) или без него (Фиг.2). Кабель содержащий три токопроводящие жилы, на каждую из которых накладывается первый слой 1 изоляции из маслостойкого силаносшиваемого полиэтилена. Второй слой 3 выполняется либо из композиции полиэтилена высокой плотности, либо из маслостойкого силаносшиваемого полиэтилена, либо из композиции блоксополимера пропилена с этршеном. Кабель имеет общую броню 6, наложенную на подушку 5, межфазное заполнение 4 из полимерного материала либо из маслостойкой резины или без него.The figure shows a General view of the cable in section with interfacial filling (Figure 1) or without it (Figure 2). A cable containing three conductive conductors, on each of which a first insulation layer 1 of oil-resistant silane-cross-linked polyethylene is applied. The second layer 3 is made either from a composition of high density polyethylene, or from an oil-resistant silane-crosslinkable polyethylene, or from a composition of a block copolymer of propylene with etrshen. The cable has a common armor 6, superimposed on the pillow 5, interfacial filling 4 of polymer material or oil-resistant rubber or without it.

Согласно стандарту на кабели силовые с пластмассовой изоляцией толщина изоляции из полимера со сшитой структурой должна быть 2,0 ммAccording to the standard for power cables with plastic insulation, the insulation thickness of the polymer with a cross-linked structure should be 2.0 mm

для класса напряжения 3,0 кВ (5). С учетом экстремальных условий монтажа и эксплуатации нефтекабелей общая толщина двз слойной изоляции из материалов различной теплостойкости порядка 2,8 мм. Радиальная толщина первого слоя из более теплостойкого материала, размеры жилы и изоляции в целом связаны соотношением:for voltage class 3.0 kV (5). Taking into account the extreme conditions of installation and operation of oil cables, the total thickness of the bcc layer insulation from materials of different heat resistance is about 2.8 mm. The radial thickness of the first layer of a more heat-resistant material, the dimensions of the core and insulation as a whole are related by the ratio:

W {/oSo YW {/ oSo Y

-4-4

/Ro(tH,)  / Ro (tH,)

RI - радиус токопроводящей жилы, мм;RI is the radius of the conductive core, mm;

RO - радиус по изоляции жилы, мм;RO - radius of insulation of the core, mm;

to - температура нефтеводогазосодержащей жидкости, С,to is the temperature of the oil-gas-containing liquid, C,

t - допустимая температура нагрева токопроводящей жилы, °С;t is the permissible heating temperature of the conductive core, ° C;

tl - температура на границе слоев изоляции с различной теплостойкостью, °С;tl is the temperature at the boundary of the insulation layers with different heat resistance, ° C;

Проведены сравнительные испытания указанных материалов на образцах кабеля. Определена термопластическая деформация (6) в зависимости от температуры при постоянной нагрузке. При температуре порядка 120 °С полиэтилен высокой плотности переходит в вязкотекучее состояние. Силаносшиваемый полиэтилен и блоксополимер пропилена с этиленом до температуры не менее 150 °С находятся в аморфнокристаллическом состоянии.Comparative tests of these materials on cable samples were carried out. The thermoplastic deformation (6) was determined as a function of temperature at constant load. At a temperature of about 120 ° C, high-density polyethylene becomes viscous. Silane crosslinkable polyethylene and block copolymers of propylene with ethylene to a temperature of at least 150 ° C are in an amorphous crystalline state.

tl- to / Rj (t2-to)tl- to / Rj (t2-to)

Предлагаемый электрический кабель обладает более высокими термомеханическими характеристиками и обеспечивает увеличение срока наработки до первого отказа. Лит 1. 2. 3. 4. 5. 6. ратура: Международная инженерная энциклопедия. Серия «Нефтегазовая техника и технология. Установки погружных центробежных насосов для добычи нефти. Под научной редакцией Алекперова В.Ю., Кершенбаума В.Я. МЛ999. Кабели с полиэтиленовой изоляцией для погружных нефтенасосов. ТУ 16-505.129-82. Пазнер Л.М. Вилли Бизанг. Силановое сшивание полиэтилена для улучшения качества продукции и облегчения технологического процесса. Пластические массы, 3, 1998. DIN/VDE 0472-83, часть 803. Испытания кабелей и изолированных проводов. Маслостойкость. Фризен Н.И., Олеар М.Г., Бочкарев Л.Н., Сотников В.Г. Разработка кабеля для погружных электронасосов, изолированного на основе полипропиленаа. Сб. научн. тр. ВНИИКП. Исследование и производство кабелей и проводов. М.; Энергоатомиздат. 1991. «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией. Технические условия. ГОСТ 16442-80.The proposed electric cable has higher thermomechanical characteristics and provides an increase in operating time to the first failure. Lit 1. 2. 3. 4. 5. 6. Rada: International Engineering Encyclopedia. Series “Oil and gas equipment and technology. Installations of submersible centrifugal pumps for oil production. Under the scientific editorship of Alekperov V.Yu., Kershenbaum V.Ya. ML999. Polyethylene insulated cables for submersible oil pumps. TU 16-505.129-82. Pazner L.M. Willie Byzang. Silane crosslinking of polyethylene to improve product quality and facilitate the process. Plastics, 3, 1998. DIN / VDE 0472-83, part 803. Testing of cables and insulated wires. Oil resistance. Friesen N.I., Olear M.G., Bochkarev L.N., Sotnikov V.G. Development of a cable for submersible electric pumps, insulated on the basis of polypropylene. Sat scientific tr VNIIKP. Research and production of cables and wires. M .; Energoatomizdat. 1991. “Power cables with plastic insulation. Technical conditions GOST 16442-80.

Claims (3)

1. Электрический кабель, содержащий три токопроводящие жилы, скрученные между собой, каждая из которых имеет двухслойную изоляцию из композиции на основе полиэтилена высокой плотности, межфазные заполнители либо без них, подушку под броню, общую броню из стальной профилированной ленты, прокладываемый между насосно-компрессорной трубой установки для добычи нефти и внутренней поверхностью эксплуатационной колонны нефтескважины, отличающийся тем, что, с целью улучшения термомеханических характеристик и химической стойкости, снижения общей радиальной толщины, по крайней мере, первый слой изоляции каждой жилы выполнен из маслостойкого силаносшиваемого полиэтилена, радиальная толщина которого, размеры жилы, изоляции в целом связаны соотношением

где R₁ - радиус токопроводящей жилы, мм;
R₀ - радиус по изоляции жилы, мм;
t₀ - температура нефтеводогазосодержащей жидкости, ^oС;
t₁ - допустимая температура нагрева токопроводящей жилы, ^oС;
t₂ - температура на границе слоев изоляции с различной теплостойкостью, ^oС.1. An electric cable containing three conductive conductors twisted between each other, each of which has two-layer insulation from a composition based on high density polyethylene, interphase fillers or without them, a pillow for armor, general armor made of steel profiled tape, laid between the compressor pipe installation for oil production and the inner surface of the production casing of an oil well, characterized in that, in order to improve thermomechanical characteristics and chemical resistance, reduce s radial thickness of at least a first layer of insulation of each conductor is made of oil resistant silanosshivaemogo polyethylene, whose radial thickness dimensions conductors, insulation generally related by

where R ₁ is the radius of the conductive core, mm;
R ₀ is the radius of insulation of the core, mm;
t ₀ is the temperature of the oil-gas-containing liquid, ^o C;
t ₁ - permissible heating temperature of the conductive core, ^o C;
t ₂ - temperature at the boundary of the insulation layers with different heat resistance, ^o C. 2. Электрический кабель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью его применения при температуре нефтеводогазосодержащей жидкости примерно до +110^oС, снижения размеров изделия в целом, увеличения наработки до первого отказа при сложном профиле эксплуатационной колонны в части набора кривизны по ее длине, изоляция обоих слоев выполняется из маслостойкого силаносшиваемого полиэтилена.2. An electric cable according to claim 1, characterized in that, for the purpose of its use at an oil-gas-liquid containing temperature of up to about +110 ^o C, reducing the size of the product as a whole, increasing the time to first failure with a complex profile of the production string in terms of the set of curvature according to its length, the insulation of both layers is made of oil-resistant silane-crosslinked polyethylene. 3. Электрический кабель по п.2, отличающийся тем, что второй слой изоляции выполняется из блоксополимера пропилена с этиленом при содержании этиленовых звеньев 7-15%.

3. The electric cable according to claim 2, characterized in that the second insulation layer is made of a block copolymer of propylene with ethylene with an ethylene content of 7-15%.