RU52248U1 - Кабельная линия - Google Patents

Abstract

Полезная модель на кабельную линию относится к нефтяной промышленности и может быть использована, в нефтегазодобывающих скважинах для путевого электропрогрева высоковязкой скважинной жидкости с целью снижения ее вязкости и предупреждения отложений парафина, смол и гидратов на стенках подъемных труб.

Недостатком известных кабельных линий является низкая эксплуатационная надежность в скважинных условиях из-за ненадежности изоляции на концевом участке нагревательного кабеля, где токопроводящие жилы соединены между собой для образования замкнутой электрической цепи. Невозможность обеспечить герметизацию кабельной линии для ее работы в скважинных условиях: агрессивной среде, при высоком давлении и т.п., приводит к попаданию скважиной жидкости и газа в существующие полости внутри кабеля между токопроводящими жилами и их изоляцией, что приводит к электрическому пробою и выходу кабельной линии из строя.

Низкая эксплуатационная надежность обусловлена прежде всего тем, что одна из токопроводящих жил на концевом участке имеет перегиб на 180°. Наличие перегиба в жиле вызывает напряженное состояние материала изоляции, что даже до спуска кабельной линии в скважину, приводит к образованию микротрещин в изоляции кабельной линии, находящейся на хранении особенно при низких температурах.

Другим недостатком известной кабельной линии является также то, что между круглыми изоляционными оболочками соединяемых токопроводящих жил образуются зазоры (полости), при этом существует вероятность проникновения скважинной жидкости в указанные зазоры с последующей потерей изоляции кабельной линией.

С целью повышение эксплуатационной надежности кабельной линии, составленной из низкотемпературного и высокотемпературного отводов, путем обеспечения герметичности изоляции кабельной линии, в известной кабельной линии, электрическое соединение токопроводящих жил свободного конца высокотемпературного отвода выполнено двумя металлическими гильзами, из которых первая гильза жестко соединяет между собой две укороченные, входящие в нее с одного конца, токопроводящие жилы с жилой-перемычкой, выходящей с другого конца первой гильзы, а вторая гильза жестко соединяет входящую в нее с одной стороны жилу - перемычку и третью удлиненную токопроводящую жилу, при этом вторая гильза заглушена с свободной стороны изолирующей пробкой, а все зазоры между изоляционными термостойкими оболочками попарно соединяемых жил по плоским смежным и боковым поверхностям на участках, примыкающим к металлическим гильзам, тампонированы термоусадочным материалом.

Description

Полезная модель относится к области нефтяной промышленности, в частности, к кабельной технике, и может быть использована в качестве оборудования скважин для электропитания погружных электронасосов и одновременно для путевого электропрогрева высоковязкой нефтегазовой смеси скважин, оборудованных штанговыми насосными установками, погружными электронасосами с целью снижения вязкости добываемой жидкости, ликвидации парафиногидратных пробок в скважинах с высоким газовым фактором, а также предотвращения замерзания водоводов в опасных участках нефтепромыслового оборудования, в системах закачки воды, транспорта нефти и газа.

Известна кабельная линия, предназначенная для электропитания погружных насосов и одновременно для путевого электропрогрева высоковязкой нефтегазовой смеси скважине, состоящая из низкотемпературного (силового) и высокотемпературного отводов, имеющих разное электрическое сопротивление. Каждый отвод состоит из изолированных токопроводящих жил с изоляционной термостойкой оболочкой. Жилы высокотемпературного отвода соединены с одного конца попарно с жилами низкотемпературного отвода, а на другом, свободном конце жилы высокотемпературного отвода соединены между собой для образования замкнутой электрической цепи. Снаружи на соединенные попарно жилы отводов и места соединения жил по всей длине кабельной линии уложены последовательно общая изоляционная формообразующая оболочка, подушка под броню и броня (см. свидетельство на ПМ №10000, Кл Н 01 В 7/18, от 15.06.98 г). Кабельную линию размещают в скважине, крепят ее хомутами к наружной поверхности насосно-компрессорных труб (НКТ), а низкотемпературный отвод подключают на поверхности к источнику питания. Данную кабельную линию принимаем за аналог.

Недостатком известной кабельной линии, составленной из

низкотемпературного и высокотемпературного отводов, является низкая эксплуатационная надежность из-за невозможности обеспечить надежную изоляцию нижнего свободного конца высокотемпературного отвода кабельной линии от проникновения жидкости и газа при размещении кабельной линии в скважине. Это объясняется тем, что изоляция концевого участка с торца недостаточна, что неизбежно приводит к проникновению скважиной жидкости и газа между изоляцией и токопроводящими жилами с торца высокотемпературного отвода. Как следствие - механическое разрушение изоляции, нарушение ее диэлектрических свойств, электрохимическая коррозия токопроводящих жил и, следовательно, электрический пробой и нарушение сплошности изоляции по длине кабельной линии.

Известна кабельная линия, предназначенная для электропитания погружных насосов и одновременно для путевого электропрогрева высоковязкой нефтегазовой смеси в скважине, состоящая из низкотемпературного (силового) кабеля и высокотемпературного (нагревательного) кабеля, имеющих разное электрическое сопротивление.

Низкотемпературный и нагревательный кабели содержат изолированные термостойкой оболочкой токопроводящие жилы. Токопроводящие жилы нагревательного кабеля с одного конца соединены попарно с жилами низкотемпературного кабеля неразъемным соединением, для чего на место соединения каждой пары установлена металлическая гильза, которая обжата снаружи. Свободные концы низкотемпературного кабеля предназначены для подключения к источнику питания, а свободные концы токопроводящих жил нагревательного кабеля соединены между собой, например, в «звезду» для образования замкнутой электрической цепи. Снаружи на изолированные токопроводящие жилы уложены последовательно общая изоляционная формообразующая оболочка, подушка под броню и броня. Изоляция и герметизация конца нагревательного кабеля в кабельной линии в месте соединения токопроводящих жил произведена следующим образом: на

заведенные в металлическую гильзу с двух сторон (навстречу друг другу) свободных от изоляции концов токопроводящих жил, у которых, по меньшей мере, одна жила изогнута на 180 и заведена в металлическую гильзу навстречу другим жилам, уложены последовательно с перекрытием в обе стороны на поверхности изоляционных термостойких оболочек токопроводящих жил по меньшей мере двух изоляционных слоев, на которые уложена термоусадочная трубка, поверх которой установлен защитный металлический кожух с перекрытием на броню (см. свидетельство на полезную модель №14474, Кл. Н 01 В 7/18, от 23.03.2000 г.)

Данную кабельную линию принимаем за прототип.

Недостатком данной кабельной линии является ее низкая эксплуатационная надежность в скважинных условиях из-за ненадежности изоляции на концевом участке нагревательного кабеля, где токопроводящие жилы соединены между собой для образования замкнутой электрической цепи. Невозможность обеспечить герметизацию кабельной линии для ее работы в скважинных условиях: агрессивной среде, при высоком давлении и т.п., приводит к попаданию скважиной жидкости и газа в существующие полости внутри кабеля: между токопроводящими жилами и их изоляцией, между изоляционными оболочками жил внутри общей формообразующей оболочки, в полости концевого участка. Как следствие - электрический пробой кабеля и выход его из строя.

Низкая эксплутационная надежность обусловлена прежде всего тем, что одна из токопроводящих жил на концевом участке имеет перегиб на 180°. В зоне перегиба токопроводящей жилы на 180° при крайне малом радиусе кривизны недопустимо деформируется и ослабляется изоляционное покрытие изогнутой жилы, что приводит к нарушению изоляции в первую очередь в этом ослабленном месте. Наличие перегиба в жиле вызывает напряженное состояние материала изоляции, что даже до спуска кабельной линии в скважину, приводит к образованию микротрещин в изоляции кабельной линии, находящейся на хранении при низких температурах.

Недостатком известной кабельной линии является также то,

что между изоляционными оболочками парно соединяемых токопроводящих жил образуются зазоры по смежным плоским и боковым поверхностям на участках примыкающим к металлической гильзе. При этом существует вероятность проникновения пластовой жидкости в указанные зазоры с последующей потерей изоляции кабельной линией.

Целью полезной модели является повышение эксплуатационной надежности кабельной линии, составленной из низкотемпературного и высокотемпературного отводов, путем обеспечения герметичности изоляции кабельной линии с торца свободного конца высокотемпературного отвода кабельной линии.

Поставленная цель достигается тем, в известной кабельной линии, состоящей из низкотемпературного и высокотемпературного отводов, каждый из которых состоит из изолированных токопроводящих жил с изоляционной термостойкой оболочкой, жилы высокотемпературного отвода соединены с одного конца с жилами низкотемпературного отвода попарно, на другом свободном конце токопроводящие жилы соединены между собой для образования электрической цепи, а на соединенные попарно жилы отводов и место соединения жил по всей длине кабельной линии уложены последовательно общая изоляционная формообразующая оболочка, подушка под броню и броня, при этом токопроводящие жилы свободного конца высокотемпературного отвода заведены в металлическую гильзу с возможностью образования жесткого соединения токопроводящих жил между собой для образования замкнутой электрической цепи кабельной линии, а изоляция токопроводящих жил свободного конца высокотемпературного отвода выполнена в виде уложенных на металлическую гильзу с перекрытием в обе стороны на поверхности изоляционных термостойких оболочек, каждая из которых состоит из адгезионной пленки, на которую надета термоусадочная трубка, поверх которой уложен защитный корпус, НОВЫМ является то, что электрическое соединение токопроводящих жил свободного конца высокотемпературного отвода в звезду выполнено двумя металлическими гильзами, из которых

первая гильза жестко соединяет между собой две укороченные, входящие в нее с одного конца, токопроводящие жилы с жилой-перемычкой, выходящей с другого конца первой гильзы, а вторая гильза жестко соединяет входящую в нее с одной стороны жилу - перемычку и третью удлиненную токопроводящую жилу, при этом вторая гильза заглушена с свободной стороны изолирующей пробкой, а все зазоры между изоляционными термостойкими оболочками попарно соединяемых жил по плоским смежным и боковым поверхностям на участках, примыкающим к металлическим гильзам, тампонированы термоусадочным материалом.

Благодаря тому, что электрическое соединение токопроводящих жил свободного конца высокотемпературного отвода в звезду выполнено двумя металлическими гильзами, из которых первая гильза жестко соединяет между собой две укороченные, входящие в нее с одного конца, токопроводящие жилы с жилой-перемычкой, выходящей с другого конца первой гильзы, а вторая гильза жестко соединяет входящую в нее с одной стороны жилу - перемычку и третью удлиненную токопроводящую жилу, при этом вторая гильза заглушена с свободной стороны изолирующей пробкой, а все зазоры между изоляционными термостойкими оболочками попарно соединяемых жил по плоским смежным и боковым поверхностям на участках, примыкающим к металлическим гильзам, тампонированы термоусадочным материалом, обеспечивается высокая надежность кабельной линии при ее эксплуатации и хранении, так как устранены недопустимые напряжения в изоляции токопроводящих жил, обусловленные их перегибом на 180° при недопустимо малом радиусе кривизны, а также устранена возможность попадания пластовой жидкости в зазоры между изоляционными оболочками парно соединяемых жил по плоским и боковым поверхностям на участках, примыкающим к металлическим гильзам.

Предложенная конструкция свободного конца токопроводящего отвода обеспечивает высокую герметичность изоляции кабельной линии со стороны свободного конца, обеспечивая тем самым высокую эксплутационную надежность кабельной линии, как при эксплуатации,

так и при монтаже и хранении кабельной линии, что особенно важно в условиях низких температур.

Сущность полезной модели поясняется чертежами где на фиг.1 изображен концевой участок высокотемпературного отвода кабельной линии, а на фиг.2 изображено сечение парно соединяемых токопроводящих жил на участках, примыкающим к металлическим гильзам.

Кабельная линия (фиг.1) состоит из высокотемпературного 1 и низкотемпературного (на чертеже не показан) отводов. Высокотемпературный отвод 1, включает жилы 2, 3, 4, которые с одного конца отвода попарно соединены с жилами низкотемпературного отвода. На другом свободном конце высокотемпературного отвода 1, жилы 2, 3, 4 с изоляционными термостойкими оболочками 5, 6, 7 соединены между собой для образования электрической цепи, при этом на жилах по всей длине кабельной линии уложены последовательно общая изоляционная формообразующая оболочка 8, подушка под броню и броня 9. Электрическое соединение токопроводящих жил 2, 3, 4 свободного конца высокотемпературного отвода в звезду выполнено двумя металлическими гильзами 10, 11, из которых первая гильза 10 жестко соединяет между собой две укороченные, входящие в нее токопроводящие жилы 2, 3 с жилой-перемычкой 12, выходящей с другого конца первой гильзы, а вторая гильза 11 жестко соединяет входящую в нее жилу - перемычку 12 с третьей удлиненной жилой 4, при этом вторая гильза заглушена с свободной стороны изолирующей пробкой 13.

Изоляционные термостойкие оболочки 5, 6 (фиг.2) попарно соединяемых жил (2, 3) на торцевых участках, примыкающим к гильзам выполненные с плоскими смежными поверхностями, по которым они плотно контактируют друг с другом, при этом плоскости контактов 14, 15 и боковые зазоры между попарно соединяемыми токопроводящими жилами тампонированы термоусадочным материалом 19.

Изоляция соединений токопроводящих жил, высокотемпературного

отвода выполнена в виде уложенных на металлические гильзы 10, 11 с перекрытием в обе стороны на поверхности изоляционных термостойких оболочек токопроводящих жил изоляционных слоев, состоящих из адгезионных пленок и термоусадочных трубок 16, 17. Поверх изоляции установлен защитный кожух 18.

Монтаж кабельной линии, сборку и изоляцию свободного конца высокотемпературного отвода, а также предварительные испытания кабельной линии производят в кабельном цехе.

Кабельную линию спускают в скважину на расчетную глубину, крепят металлическими поясами к наружной поверхности насосно-компрессорных труб, кабельную линию в скважине изолируют сальниковым токовводом и подключают к источнику питания.

К настоящему времени проведены испытания кабельных линий данной конструкции более чем на двадцати скважинах в разных регионах страны, в том числе, на Севере в условиях очень низких температур. Потребляемая мощность кабельных линий установлена от 18 до 22 Квт.

Испытания показали высокую эффективность использования кабельных линий для предотвращения отложений парафина и гидратов в скважинах. Кроме того испытания показали высокую эксплутационную надежность кабельных линий. Длительность безаварийной эксплуатации превысил 400 суток, наработка продолжается.

Claims (1)

1. Кабельная линия, состоящая из низкотемпературного и высокотемпературного отводов, каждый из которых состоит из изолированных токопроводящих жил с изоляционной термостойкой оболочкой, жилы высокотемпературного отвода соединены с одного конца с жилами низкотемпературного отвода попарно, на другом свободном конце токопроводящие жилы соединены между собой для образования электрической цепи, а на соединенные попарно жилы отводов и место соединения жил по всей длине кабельной линии уложены последовательно общая изоляционная формообразующая оболочка, подушка под броню и броня, при этом токопроводящие жилы свободного конца высокотемпературного отвода заведены в металлическую гильзу с возможностью образования жесткого соединения токопроводящих жил между собой для образования замкнутой электрической цепи кабельной линии, а изоляция токопроводящих жил свободного конца высокотемпературного отвода выполнена в виде уложенных на металлическую гильзу с перекрытием в обе стороны на поверхности изоляционных термостойких оболочек, каждая из которых состоит из адгезионной пленки, на которую надета термоусадочная трубка, поверх которой уложен защитный корпус, отличающаяся тем, что электрическое соединение токопроводящих жил свободного конца высокотемпературного отвода в звезду выполнено двумя металлическими гильзами, из которых первая гильза жестко соединяет между собой две укороченные, входящие в нее с одного конца, токопроводящие жилы с жилой-перемычкой, выходящей с другого конца первой гильзы, а вторая гильза жестко соединяет входящую в нее с одной стороны жилу-перемычку и третью удлиненную токопроводящую жилу, при этом вторая гильза заглушена с свободной стороны изолирующей пробкой, а все зазоры между изоляционными термостойкими оболочками попарно соединяемых жил по плоским смежным и боковым поверхностям на участках, примыкающим к металлическим гильзам, тампонированы термоусадочным материалом.