В процессе бурения нефтяных скважин и последующего подъема нефти на поверхность используется большое количество разнообразных электроинструментов высокой мощности (буры, погружные центробежные насосы и аналогичные им устройства), работающие непосредственно в скважине. Для подачи к ним напряжения питания необходимы специализированные кабели, учитывающие специфику типовой области эксплуатации.

Требования к кабелю для нефтяной промышленности

Характерная особенность кабелей, которые относятся к группе нефтепогружных, являются чрезвычайно жесткие условия эксплуатации, которые определяются сочетанием таких влияющих факторов как

• высокая температура;
• воздействие на оболочку т.н. скважной жидкости в виде смеси различных фракций нефти, воды, кислот, солей, сероводорода и прочих агрессивных составов;
• большое гидравлическое статическое давление;
• необходимость передачи переменных напряжений у моделей старших классов вплоть до 5000 В и частотой до 70 Гц.

Все это в комплексе приводит к необходимости применения при разработке специализированных полимерных составов, которые используются для формирования изоляции отдельных жил и как материал общих защитных оболочек.

Наряду с нефтяными скважинами возможно использование при водооткачке из шурфов, подъема воды из различных водоемов и т.д.

Все эти особенности учтены при разработке погружного кабеля.

Требования к кабелям для УЭЦН

Согласно ГОСТ Р 51777-2001 нагрузкой для рассматриваемых кабелей являются установки (У) погружных электрических (Э) центробежных (Ц) насосов (Н). При этом из-за специфических условий эксплуатации линия для подачи электроэнергии на насос выполняется составной и включает в себя:

1. основной питающий кабель
2. т.н. удлинитель, который крепится к основному через герметичную кабельную муфту, а также содержит на свободном конце герметичную вилку ввода в обслуживаемый насос.

Касательно специализированного кабеля указанный нормативных документ определяет наличие в сердечнике трех основных жил и задает перечень материалов, которые используются при формировании изоляции и оболочек. Отмечено, что предельная температура жил во время эксплуатации за счет применения фторопластовой или этиленпропиленовой каучуковой изоляции может достигать 200°С.

Основные жилы имеют сечение от 6 до 50 мм², кабель конструктивно может выполняться как круглым с внешним диаметром до 44 мм, так и плоским с сечением 19,6 х 52,4 мм. Токопроводящие жилы однопроволочные или гибкие (максимальное сечение ограничено 22 мм²) 7-проволочные, для улучшения параметров устойчивости к сжатию у гибких жил пустоты между проволоками заполняются герметиком. Коррозионная стойкость конструкции наращивается лужением жил оловянно-свинцовым припоем. Изоляция – двухслойная, может выполняться из различных материалов.

В пустоты сердечника между основными жилами допустимо вводить изолированные контрольные жилы с меньшим поперечным сечением.

Механическая прочность конструкции обеспечивается уложенной на подушку стальной ленточной броней, необходимая степень коррозионной стойкости ленты обеспечивается ее поверхностным цинкованием или использованием соответствующих легирующих добавок. На круглый кабель броня накладывается с фиксацией краев продольным кровельным швом, для плоского применяется перекрытие вплоть до 50%. Известно также предложение использования в качестве упрочняющего покрытия не металлизированного полимерного покрытия увеличенной толщины.

Качество готовой продукции вне зависимости от ее исполнения проверяется испытательным переменным напряжением 18 кВ.

Обзор погружных марок кабеля для УЭЦН

Серийно выпускается несколько десятков марок нефтепогружных кабелей. Все они имеют схожую конструкцию и, напряду с сечением жил, отличаются преимущественно составом изоляции и оболочек. Так, например, в основных кабелях КПБК и КПБП (круглый К и плоский П, соответственно) применяется полиэтиленовая изоляция с предельной рабочей температурой 90°С, тогда как переход на термопласт в КТЭБК и КТЭБ сдвигает верхнюю границу рабочего температурного диапазона на 110°С. КФСКБ и КФСБ с фторопластовой изоляцией штатно эксплуатируются уже при 160°С.

Числовой индекс, следующий за буквенной аббревиатурой марки, задает рабочее сечение и количество жил, наибольшую эксплуатационную температуру, а также рабочее напряжение.

В качестве основных наибольшее распространение на практике получили круглые КПБК, КТЭБК, КФСБК и плоские конструкции КПБП, КТЭБ, КФСБ. Удлинители чаще всего реализуются на таких марках как КПБП или КФСБ.

Для поставки доступна также серийная конструкция КПвПпБкК, имеющая близкое к треугольному поперечное сечение и объединяющая достоинства плоской и круглой структур.

Конструкция с неметаллической полимерной броней обозначается как КПв0ппП.

Посмотреть другие марки для нефтяной промышленности вы можете в нашем каталоге нефтепогружных кабелей

Считается, что основной кабель должен иметь круглое или треугольное сечение, тогда как для удлинителя предпочтительна плоская структура, которая позволяет уменьшить общий диаметр погружного агрегата.

Поставка барабанная, типовая строительная длина в зависимости от сечения меняется в пределах от 500 до 2500 м.

Особенности сростки кабеля для УЭЦН

Сращивание отдельных строительных длин кабеля применяется

• при необходимости получения заданной длины основного кабеля;
• при подключении концевого удлинителя.

Во втором случае процедура соединения может осуществляться как на заводе-изготовителе, так и непосредственно в полевых условиях. При ее выполнении на место соединения устанавливается прямая герметичная муфта. Увеличение диаметра формируемого сростка минимизируется линейным характером соединения сращиваемых компонентов конструкции.

Существующая технология позволяет соединять все типы кабелей. Считается, однако, что за счет большей пластичности полимера качество сростка в случае чисто полимерных конструкций увеличивается.

Проблема характерной усадки торцов изоляции в процессе сращивания решается предварительной термообработкой концевых участком соединяемых жил.