Кабели силовые для питания электроприводных центробежных насосов
Описание
Эксплуатация нефтяных скважин с помощью электропогружных центробежных насосов (ЭЦН) широко распространена на нефтяных промыслах Российской Федерации, и, особенно, в Западной Сибири. В этом регионе более 90 % всей добываемой нефти поднимается на поверхность земли с помощью УЭЦН. При больших отборах жидкости из скважины установки ЭЦН наиболее экономичны и наименее трудоемки при обслуживании, по сравнению с компрессорной добычей и подъемом жидкости насосами других типов.
В Российской Федерации установками ЭЦН оснащено более 35 % всех нефтяных скважин и добывается более 65 % всей нефти.
Разработка бесштанговых насосов в нашей стране началась еще в начале XX века, когда А.С. Арутюнов вместе с В.К. Долговым разработали скважинный агрегат, в котором центробежный насос приводился в действие погружным электродвигателем. Впоследствии А.С. Арутюнов создал всемирно известную фирму REDA - Русский электродвигатель Арутюнова.
Промышленные образцы центробежных насосов с электроприводом были разработаны в Советском Союзе Особым конструкторским бюро по бесштанговым насосам (ОКБ БН). В период активного внедрения (60-ые годы XX века) глубина подвески установок ЭЦН составляла от 300 до 1200 м. По мере совершенствования установок ЭЦН глубина их подвески постоянно увеличивалась, соответственно ухудшались и условия их работы. На текущий момент типовая подвеска УЭЦН в Западной Сибири составляет 2200-2800 метров. При этом производится форсированный отбор пластовой жидкости, что вызывает интенсивный вынос механических примесей и увеличенный выход попутного газа из нефтяного пласта. Все эти факторы являются осложняющими не только для установки, но и для питающего её силового кабеля. По данным ЗАО «НОВОМЕТ-Пермь», обычная температура УЭЦН при выводе на режим на месторождениях компании Газпромнефть-Хантос составляет
Основными причинами выхода из строя кабеля являются:
- перегрев, что приводит к оплыванию изоляции и уменьшению ее радиальной толщины до величины менее критического уровня в 2 мм;
- проникновение попутного газа под изоляцию, с последующим ее разрывом при подъеме установки.
Технические характеристики
В настоящее время фирма REDA производит кабели с изоляцией из EPDM резины и оболочкой из свинца, которые способны работать в скважинах с температурой среды до 216 ºС и высоким газовым фактором. Однако учитывая их высокую стоимости они используются, в основном, только в качестве кабелей-удлинителей. Кабель располагается в конце погружной кабельной линии, в месте непосредственного соприкосновения с с установкой ЭНЦ (температура в этих местах доходит до 200 ºС). Применение их в качестве основной кабельной линии экономически невыгодно.
Учитывая вышеперечисленные факторы в 2008 г. ООО «Псковгеокабель» разработал геофизический грузонесущий кабель КПпАпБП-120 3x16 (подробнее о кабеле) предназначенный для работы в скважинах с повышенным газовым фактором и температурой скважинной среды 130 ºС. Конструктивной особенностью кабеля является наличие газонепроницаемой металлической оболочки, которая накладывается по второму слою изоляции токопроводящей жилы. Это обеспечивает дополнительную защиту от проникновения газа и воздействия скважинной среды. Также металлическая оболочка является своеобразным каркасом, который удерживает размягчившуюся от воздействия высокой температуры изоляцию, не давая ей оплывать.
На рис.1 показана конструкция нефтепогружного кабеля марки КПпАпБП-120 3х16 и приведены его технические характеристики.
Рис. 1 - Нефтепогружной кабель марки КПпАпБП-120 3x16
Конструкция:
1 - токопроводящая жила силового проводника
2 - изоляция токопроводящей жилы
3 - защитное покрытие
4 - внутренняя оболочка
5 - броня
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
| Показатель | Значение |
| Размеры кабеля | 15,2x37,3 мм |
| Электрическое сопротивление силового проводника, не более | 1,18 Ом/км |
| Максимальное рабочее напряжение | 4,4 кВ |
| Сопротивление изоляции, не менее | 20000 МОм/км |
| Минимальный диаметр изгиба | 850 мм |
| Максимальная рабочая температура | 130 °С |
| Максимально допустимое гидростатическое давление | 35 МПа |
| Минимально допустимая температура при динамических изгибах и перемотках | -30 °С |
| Масса кабеля в воздухе | 1450 кг/км |