具有含氟聚合物填充层的井下电缆制造技术

本发明专利技术提供了一种用于井下电缆的系统和方法。井下电缆包括一绝缘导体部分。一填充层毗邻并封装绝缘导体部分，其中填充层大体上由泡沫状含氟聚合物形成。一铠装外壳应用在泡沫状含氟聚合物填充层的外部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及电缆，特别地涉及一种具有含氟聚合物填充层的井下电缆。
技术介绍
井下电缆在在许多工业中使用，包括进行深孔钻探的那些工业，例如在石油钻探工业中。这些电缆可用以从一具有钻探设备的钻孔区域将信息和数据传输到一位于远离钻孔区域的控制中心。许多石油钻探区域位于地壳内的深处，如陆上或近海钻探中见到的那 些区域。从位于地表面的控制中心或位于海平面的水上控制中心算起，钻探区域可在5000英尺或更深的地方。5000英尺或更长的电缆重量大，当将其垂直下放到一钻孔时，电缆本身的结构扭曲。这可导致电缆出现故障或电缆变形，使其比没有变形的电缆效率更低。现有的电缆包括一由固体聚丙烯制成的填充物，其包围一导体并由一铠装护套(armor sheath)(例如高温合金,如耐热铬镍铁合金(Incoloy)或不锈钢)封装。聚丙烯填充物是为了在导体核心和铠装护套之间提供一压缩力，从而产生将导体核心保持在电缆内的力。由固体聚丙烯填充物产生的力可抵消拔出力(pullout force)，而拔出力是将导体核心从电缆中移除的必要的力。使用的聚丙烯填充物的额定(rated)温度是150°C，因此当使用加热方法生产电缆时，聚丙烯填充物往往无法保持它们的完整性。这是由于挤出的聚丙烯填充物具有固有的结晶度以及来自铠装护套的封装挤出的额外加热循环具有后效应。这些额外的加热循环会导致聚丙烯产生相移，这实际上减少了材料的直径，这就减少了损伤电缆所需的拔出力。封装挤出过程具有高于聚丙烯退火温度的温度，这有助于相移。这会导致电缆很容易被其自身的重量损坏，自身的重量产生作用于导体核心的拔出力，导致导体核心在电缆中移动。因此，迄今为止在业界仍存在未解决的需要，以解决上述缺陷和不足之处。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供用于井下电缆的设备和方法。在结构上，简要地描述的一个该系统的实施例，除其它情况外，可按如下方式实施。井下电缆包括一绝缘导线部分和一填充层，所述填充层Btt邻并封装绝缘导体(insulated conductor)部分,其中填充层大体上由泡沫状(foamed)含氟聚合物形成。在泡沫状含氟聚合物填充层的外部应用一铠装外壳(armor shell)。本专利技术也可视为提供用于制造井下电缆的方法。在这方面，除其它外，这种方法的一个实施例可大致总结为以下步骤使一填充层在绝缘导体部分周围成泡沫状，该填充层毗邻并封装绝缘导体部分，其中填充层大体上是含氟聚合物；以及在填充层的外部应用ー铠装外売。本领域技术人员在研究以下附图及详细的说明之后，本专利技术其它的系统、方法、特征和优势将会或者变得显而易见。本文意图使所有这些额外的系统、方法、特征和优势纳入本专利技术的范围内，并由所附的权利要求进行保护。附图说明參考以下附图能更好地理解本专利技术的许多方面。附图中的组件不必按比例绘出，而是将重点放在清楚地示出本专利技术的原理。此外，在附图中，相同的附图标记在数个视图中表示相应的部分。图I是根据本专利技术第一个示范性实施例的井下电缆的横截面图；图2是根据本专利技术第二个示范性实施例的井下电缆的横截面图； 图3是根据本专利技术第一个示范性实施例的电缆处于使用位置时的横截面图；图4是根据本专利技术第二个示范性实施例的电缆的横截面图；图5是一流程图，其示出了根据本专利技术第一个示范性实施例的上述井下电缆的制作方法。具体实施例方式图I是根据本专利技术第一个示范性实施例的井下电缆10的横截面图。井下电缆10也可称为管筒封装导线、永久性井下电缆或简单地称为电缆。电缆10包括绝缘导体部分20，其位于电缆10的中心轴附近。毗邻的填料层30由泡沫状含氟聚合物形成，其封装绝缘导体部分20。铠装外壳40应用在泡沫状含氟聚合物填充层30的外部并遍历电缆10的周长。电缆10可以是可用于深孔钻探作业如陆上或近海石油钻探的任何电线、传输线或类似的结构。绝缘导体部分20可包括任何能够促进电荷、光或任何其它通讯介质运动的材料。绝缘导体部分20可包括至少ー种导体材料22，如铜、铝、合金、光纤电流复合材料(fiber electric hybrid materials)、光纤光学材料(fiber optical material)或业内已知的任何其它材料。包围至少一种导体材料22的绝缘物可包括任何类型的绝缘物。绝缘导体部分20能促进为设备供电的能量的运动，或促进设备之间的通讯或信号控制。绝缘导体部分20可大体上位于电缆10的中心，但也可偏离中心或也可处于另一位置。如对图2进行的讨论，电缆10可包括多于ー个绝缘导体部分20。围绕绝缘导体部分20并将其完全封装的是泡沫状含氟聚合物填充层30。填充层30基本由泡沫状含氟聚合物形成。这可包括任何基于泡沫状碳氟化合物的聚合物，其具有多个牢固的碳-氟键，如材料FEP (聚全氟こ丙烯)、PFM (全氟烷氧基聚合物树脂)、MFM (改性全氟烷氧基聚合物)、ETFE (こ烯-四氟こ烯共聚物)、ECTFE (こ烯-三氟氯こ烯共聚物)、PVDF (聚偏氟こ烯)、TPX (聚甲基戊烯)、PEEK (聚醚醚酮)、共聚物、合成聚合物或任何其它含氟聚合物。其中ー些材料的通用商品名称可包括Tefzel 、Halar 、Nylon和kynar 。泡沫状含氟聚合物填充层30具有泡沫结构，其不同于聚丙烯材料的实体结构。泡沫状含氟聚合物填充层30可用ー挤出生产线制造，其中挤出机的机筒内有一氮气口。在挤出过程中，可将氮气注入筒中以形成泡沫状孔结构(celI structure)ο该孔结构可存在于整个填充层30中，并能提供作用在绝缘导体部分20上的压缩力。泡沫状含氟聚合物层也可通过任何其它起泡过程形成，其中粘度相当高的泡沫被导向接近绝缘导体部分20处，并经加工以使粘度相当低。泡沫状含氟聚合物也可具有很高的退火温度，从而使它在整个退火过程中能够保持其完整性。这可包括超过150°C、175 °C、200°C、250°C、300°C、350°C或任何其它已知退火温度的退火过程。优选地，泡沫状含氟聚合物填充层30将能够超过高达250°C的温度。含氟聚合物的泡沫状微孔结构可提供一稳定的材料基体，这提高了作用于绝缘导体部分20上的压缩，从而增加作用在电缆上的有效拔出力。铠装外壳40是一护套或外部覆盖物或层，其应用在泡沫状含氟聚合物填充层30的外表面上，并保护电缆10的内部组件。位于电缆10外部并能够保护电缆10的任何材料、物质或层，都可视为一销装外壳40。销装外壳40大体上与绝缘导体部分20同心,并由一牢固的物质例如不锈钢或Incoloy 制成。铠装外壳40可保护电缆10以免被异物刺穿电缆10，所述异物如钻井过程中的碎片。铠装外壳40也可支撑电缆10到达锚固位置或两个锚固位置之间。例如，电缆10可以通过铠装外壳40锚固在一端，由此电缆10的另一端可置于地内的垂直方向上，例如当将其下放到钻孔时。铠装外壳40还可包括任何编织的(woven)、 实心的、基于微粒的和分层的保护材料。泡沫状含氟聚合物填充层30可以是在绝缘导体部分20和铠装外壳40之间的唯一材料。因此，泡沫状含氟聚合物包括一微孔结构，其提供了作用于绝缘导体部分20的外表面和销装外壳40的内表面上的压缩力。该压缩力抵抗电缆10内的拔出力，如由重力产生的作用于井下电缆10上的拔出力。电缆10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.29 US 61/318,482;2011.03.25 US 13/071,9411.ー种井下电缆，其包括 一绝缘导体部分； 一填充层，其毗邻并封装所述绝缘导体部分，其中所述填充层基本上由泡沫状含氟聚合物形成；以及 ー铠装外壳，其应用在所述泡沫状含氟聚合物填充层的外部。2.根据权利要求I所述的井下电缆，其中所述绝缘导体部分进ー步包括由绝缘材料包围的至少ー种导体材料。3.根据权利要求2所述的井下电缆，其中所述导体材料进ー步包括多导体、光纤电流复合材料和光纤光学材料中的至少ー种。4.根据权利要求I所述的井下电缆，其中所述泡沫状含氟聚合物进ー步包括经气体注入形成的孔结构。5.根据权利要求4所述的井下电缆，其中经气体注入形成的孔结构进ー步包括经氮气注入形成的孔结构。6.根据权利要求I所述的井下电缆，其中所述填充层产生一径向压缩力作用在所述绝缘导体部分和所述铠装外売上，其中所述径向压缩カ可抵抗所述绝缘导体部分和所述铠装外壳之间的拔出力。7.根据权利要求6所述的井下电缆，其中所述填料层在高于150°C的温度下抵抗拔出力。8.根据权利要求6所述的井下电缆，其中所述填料层在高于250°C的温度下抵抗拔出力。9.根据权利要求I所述的井下电缆，其中所述绝缘导体部分进ー步包括至少ー第一和一第二导体材料，其中所述第一导体材料传导第一信号而所述第二导体材料传导不同于所述第一信号的第二信号。10.根据权利要求I所述的井下电缆，其中所述填充层由以下至少ー种材料制成 聚全氟こ丙烯(FEP)、全氟烷氧基聚合物树脂(PFM)、改性全氟烷氧基聚合物(MFM)、こ烯-四氟こ烯共聚物(ETFE)、こ烯-三氟氯こ烯共聚物(EC...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·马格纳，
申请(专利权)人：洛克贝斯托斯帕林特电缆公司，
类型：发明
国别省市：