一种适用于井下环境的电缆制造技术

本实用新型专利技术公开了一种适用于井下环境的电缆，包括：中心核心结构，由中心芯(102)及保护层(104)组成；聚合物纤维层(108)，其被配置为向所述电缆结构提供抗拉强度和承载能力；在所述聚合物纤维层108内部形成的内层(106)，所述内层(106)能够抑制水或气体的侵入；围绕所述聚合物纤维层(108)的外层(110)；以及外保护套(112)。所述电缆配置为通过至少两个保护层，即内层(106)和外层(108)来保护可能因暴露于井下环境而受到不利影响的内部结构。在一些实例中，要保护的结构封装在保护性外护套内的保护管中。所述结构通过保护纤维免受暴露于井孔内的气体或液体的保护层，使得电缆中的聚合物纤维等结构具备强度和承载能力。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于井下环境的电缆
本技术涉及一种适用于井下环境的电缆，可用于油气井中输送测井工具和井筒内其他类型设备的电缆，以及可用于与位于井下环境中的设备通信的电缆。
技术介绍
多年来，许多类型的电缆被用于与位于井下环境中的测井仪器和其他设备进行通信。这些电缆中最常见的通常被称为“钢丝绳”。由于其包含一层或多层钢丝铠装，这些铠装层也用作有线电视电缆，但在许多环境中，它们很重，在场合并不适用。例如，在许多高压环境中，在钢缆周围获得足够的压力密封不仅困难，而且可能会影响环境。在这种高压环境中建立密封的一种方法包括高压包在高压下注入润滑脂，在各种类型的密封填料元件和钢丝绳不均匀表面之间提供必要的密封。然而，这样的系统会产生大量的摩擦力，阻碍缆绳的移动。此外，注入的润滑脂通常会造成环境危害。由于电缆的这些困难，已经提出了电缆以最小化与不均匀的外表面有关的问题，并且还减轻电缆的重量。尽管这些提议的电缆被认为比有线电缆具有某些优势，但它们并非对所有应用都是完美的。此外，在井下环境中，许多腐蚀性材料(如H2S)通常会对其承载能力产生不利影响。在大多数传统的电缆中，光纤紧挨着最外层。因此，对最外层的任何损坏都将允许腐蚀性液体或气体直接接触纤维，从而导致纤维的潜在降解。这种最外层的任何损坏通常会将水引入纤维，进一步潜在地使纤维退化。有人提议在外层和光纤之间包括一层PETP胶带层；但是，目前还不知道这种胶带层能够抵抗有问题的水或腐蚀性气体或液体的渗透。因此，传统的合成纤维电缆在许多类型的井下作业中提供的性能不太理想。<br>
技术实现思路
针对以上问题，本技术的提供一种适用于井下环境的电缆，所述的井下电缆配置为通过至少两个保护层来保护可能因暴露于井下环境而受到不利影响的内部结构。所述结构通过保护纤维免受暴露于井孔内的气体或液体的保护层，使得电缆中的聚合物纤维等结构具备强度和承载能力。作为优选，要保护的结构将被封装在保护外护套内的保护管中。作为优选，电缆具有至少4000psi的拉伸强度，尽管更大的拉伸强度实际上总是理想的。作为优选，电缆的外径为0.300英寸至0.500英寸。作为优选，电缆包括圆柱形中心芯，由能够承载数据信号的通信元件构成，例如电导体或光纤。如果芯是电导体，则最好是金属导体，并且还包括保护涂层。附图说明图1描绘了利用均匀对称的单元件芯结构的示例电缆。附图标记：电缆(100)；中心芯(102)；保护层(104)；内层(106)；聚合物纤维层(108)；外层(110)；外保护套(112)。具体实施方式本文所述的电缆配置为通过至少两个保护层来保护可能因暴露于井下环境而受到不利影响的内部结构。在这种情况下，聚合物纤维等结构，包括为强度和承载能力而在一些井下电缆中提供的上述PBO纤维，通过至少两个不同的保护层来保护，以避免暴露在井筒内的气体或流体中。因此，即使最外层的保护层受到损坏，这种聚合物纤维与井筒中的气体或流体之间也存在额外的保护层。这一附加保护层不仅保护光纤和其他内层免受气体和其他液体的侵害，而且在外护套损坏时提供耐磨性。可受益于此类结构的电缆可包括仅具有1个或2个数据能力结构的电缆，例如电导体或光纤；直至具有更多导体或光纤的电缆，其中七个导体是常见的行业规范。如图1所述，此类电缆可包括围绕聚合物纤维层的保护管，其中两者与电缆的中心芯同心；或此类聚合物纤维或待保护的其他结构分布在多个单独的分组中，每一组都保留在自己的保护管内。更详细地参考附图，特别是图1，其中描绘了根据本技术的电缆100的一种配置的示例专利技术。在所描绘的实施例中，电缆100被设计成均匀圆柱形。相应地，电缆100内的每个同心材料层旨在具有如图1所示的对称横截面，在传统制造技术的实际情况和对此类电缆的使用影响内。电缆100包括中心核心结构，由中心芯102及保护层104组成。圆柱形中心芯102由能够承载数据信号的通信元件构成，例如电导体或光纤。如果中心芯102是电导体，则最好是金属导体，并且还包括保护涂层。这种导体和涂层的一个例子是涂有镍保护层的铜导体。如果中心芯102是光纤，则可能希望将光纤封装在保护管。保护层104围绕中心芯102。保护层104可由适合在井下条件下使用的任何材料形成。在中心芯包括导电体的应用中，保护层通常也是电绝缘的。在一些应用中，特别是当中心芯102包括一个或多个光纤时，保护层104由金属形成，并且在一些实施例中，在光纤周围以上述金属外壳的形式提供。当需要绝缘保护层104时，目前优选由全氟烷氧基碳氟化合物形成或至少包括全氟烷氧基碳氟化合物的层。在某些情况下，可使用其他材料，如聚四氟乙烯。然而，一般而言，PTFE的较高电容可能会对通过载体的数据传输造成问题，例如在中心芯102是电导体的情况下。PFA通常也具有更高的有效温度额定值，从而提高其在井下电缆中的适用性。PFA也比PTFE更耐开裂。电缆100包括旨在保护聚合物纤维层108的同心层，实际上，在保护管中，形成在聚合物纤维层108内部的内层106和围绕聚合物纤维层108的外层110之间。选择内层106和外层110是因为它们能够承受井下环境中的不利材料和条件，并因此能够保护聚合物纤维层108免受潜在的破坏性材料和条件的影响。如前所述，当聚合物纤维层108全部或至少部分形成于PBO纤维中时，重要的是，即使外保护套112损坏了，内层106和外层110也能够保护PBO纤维不受井下环境中的流体和气体的影响，如果堆芯设计用于消除气体、水和腐蚀性迁移，则无需在内层106中添加“阻水剂”或液体。这种阻水剂为一种惰性材料，例如硅油，它将抑制水或气体的侵入。一般来说，一种惰性粘性材料，其粘度通常适合于在至少一些操作条件下抵抗迁移。一般而言，粘度高于约10Pa-S。被认为是可取的，更高的粘度通常被认为是大多数应用的积极品质。如上文所述，最好将PBO或其他纤维完全浸泡在流体块材料中，以使气体和水不能迁移到PBO纤维层或其内部。另外，为了通过电缆100提供直接电路，优选内层106和外层110中的至少一个或可能两者都由固体电导体形成，例如金属导体，包括例如合适的固体金属导体。然而，对于许多腐蚀性环境，固体金属导体可能不如金属合金有利，例如含镍合金，其他可能的替代品是其他金属合金。作为又一替代方案，固体金属或其他金属层可涂覆保护涂层，其可为一种或多种类型。合适涂层的实例包括：镍；粉末涂层，例如氟聚合物涂层，例如乙烯-氯三氟乙烯涂层；以及任何其他适合提供必要的耐腐蚀和耐温涂层在预期环境中对导体的保护。如果外层110为金属，则可将其用作最终的外保护层。或者用合适的井下兼容塑料对其进行涂层和保护。如果希望内层106和外层110中的任何一个不是金属材料，则该层应由塑料材料制成，例如聚醚醚酮；或另一种材料，例如氟化乙烯丙烯或另一种高密度聚丙烯。预计使用聚醚醚酮或金属层有助于保持电缆100的均匀和圆柱形外观。聚醚醚酮具有对水、气体和液态烃不易溶解的优点。如果使用另一种材料，则材料优选为对水或气体的迁移或其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于井下环境的电缆，其特征在于：所述电缆包括：中心核心结构；聚合物纤维层(108)；在所述聚合物纤维层108内部形成的内层(106)；围绕所述聚合物纤维层(108)的外层(110)；以及外保护套(112)。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于井下环境的电缆，其特征在于：所述电缆包括：中心核心结构；聚合物纤维层(108)；在所述聚合物纤维层108内部形成的内层(106)；围绕所述聚合物纤维层(108)的外层(110)；以及外保护套(112)。


2.根据权利要求1所述的一种适用于井下环境的电缆，其特征在于：所述中心核心结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：沈阳安通线缆有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21