用于电缆的增强铠装电线制造技术

本发明专利技术公开具有改进的铠装电线的电缆，所述电缆与井眼装置一起用于分析与井眼相邻的地质建造。所述电缆包括至少一根绝缘导体以及一根或多根围绕所述绝缘导体的铠装电线。铠装电线包括被耐腐蚀合金包层围绕的高强度芯，其中合金包层包括如下合金，例如铍－铜基合金、镍－铬基合金、超奥氏体不锈钢合金、镍－钴基合金、镍－钼－铬基合金等。本发明专利技术的电缆可以是任何可用电缆，包括单芯电缆、四芯电缆、七芯电缆、四芯电缆、滑线电缆、多线电缆、同轴电缆或地震电缆。还公开了制备所述电缆的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电缆，以及生产和使用这种电缆的方法。本专利技术一方面涉及具有改进的铠装电线(armor wire)的电缆，所述电缆与井眼装置(wellboredevice)一起用于分析与井眼相邻的地质建造，还涉及所述电缆的生产方法及其用途。
技术介绍
通常，地球上含有石油和/或石油气的地质建造(geologic formation)的性能可能与地层含有这些产物相关。例如，含有石油或石油气的地层比含水地层具有更高的电阻率。通常包含砂岩或石灰石的地层可能含有石油或石油气。通常包含页岩(也可以包覆含油地层)的地层可能具有比砂岩或石灰石高很多的多孔性，但是，由于页岩的颗粒尺寸非常小，因此很难除去其中夹带的油或气体。因此，需要测量与完井前的井相邻的地质建造的各种特性，以帮助确定含油和/或石油气的地层的位置以及地层中夹带的石油和/或石油气的量。测井工具(其通常是长管状装置)可深入井中，以测量沿井不同深度处的这些特性。这些测井工具可以包括γ-射线发射仪/接收仪、测径装置、电阻率测量装置、中子发射仪/接收仪等，这些装置用于检测与井相邻的地层的特性。测井电缆(wireline cable)连接测井工具，所述测井工具具有位于陆地表面的一个或多个电源和数据分析设备并在测井工具沿井升降时为测井工具提供结构支撑。通常，将测井电缆从卡车放出，越过滑车并放入井中。测井电缆通常由金属导体、绝缘材料、填充材料、夹套(jacket)和金属铠装电线的组合形成。铠装电线通常在测井电缆中发挥多种功能，包括保护电线芯(electrical core)不受在常见井下环境中看到的机械损伤(mechanicalabuse)，并且为电缆提供机械强度，以支撑下井仪器串和电缆本身的载荷。铠装电线的性能很大程度上取决于腐蚀保护。井下环境中的有害流体会导致铠装电线腐蚀，且一旦铠装电线开始腐蚀，则强度和可挠性(pliability)会迅速下降。虽然电缆芯仍然可使用，但是更换铠装电线在经济上是不可行的，通常必须丢弃整根电缆。常规地，井眼电缆使用镀锌钢铠装电线(galvanized steel armor wire)(通常是AISI 1065-1085范围内的普通碳素钢)，所述镀锌钢铠装电线在本领域中称为镀锌改进高强度钢(Galvanized Improved Plow Steel，GIPS)铠装电线，其确实提供高强度。这些铠装电线通常由涂覆有锌以提供中等的腐蚀保护的冷拉珠光体钢构成。GIPS铠装电线由锌热浸涂层保护，该涂层在电线暴露于中等的环境时充当牺牲层。尽管锌在中等条件和温度下保护钢，但是已知腐蚀在高温和特定的侵蚀性“含硫井”井下条件下容易发生。因此，在这些环境中，电缆的一般使用寿命是有限的，且电缆性能容易下降。而且，热浸镀(hot dip galvanization)导致钢强度降低且潜在的断裂起源位点增加，这会进一步导致与腐蚀相关的GIPS铠装电线破坏。而且，在热浸镀期间，在钢和锌之间形成锌-铁合金中间层。由于钢、锌-铁合金和锌具有不同的热膨胀系数，因此导致在后热浸冷却工艺期间在锌-铁合金层中形成裂缝。这些释放应力的裂缝通常在后电镀拉伸工艺期间延伸。电缆加工期间这些裂缝的存在进一步降低了使用这些铠装电线的电缆的耐腐蚀性。在电缆生产过程中锌还会剥落，导致在生产区域大量积累锌粉。通常，完全由耐腐蚀合金构成的含硫井电缆用于含硫井井下条件。尽管这些合金非常适合于形成在用于这些井的电缆中使用的铠装电线，但是通常已知这些合金的强度非常有限。因此，需要具有高强度以及改进的腐蚀和磨损保护的电缆，同时避免在加工环境中出现裂缝和锌粉的积累。能够克服一个或多个上述问题同时以强大的数据信号传输能力传导更大量电能的电缆是非常需要的，本专利技术至少部分地满足了上述需要。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术涉及具有增强的铠装电线的电缆，所述电缆与井眼装置一起用于分析与井眼相邻的地质建造。所述电缆包括至少一根(atleast one)绝缘导体，以及一层或多层围绕(surrounding)所述绝缘导体的铠装电线层。用于形成铠装电线层的铠装电线的增强设计包括被耐腐蚀合金包层(外层)(例如镍基合金)围绕的高强度芯。也可以将粘结层设置在高强度芯和耐腐蚀合金包层之间。电缆可以包括围绕绝缘导体的第一铠装电线层，以及围绕第一铠装电线层提供的第二铠装电线层。本专利技术的电缆可以用于多种应用，包括地下作业中的电缆，例如单芯电缆、四芯电缆(quadcable)、七芯电缆(heptacable)、滑线电缆(slickline cable)、多线电缆、同轴电缆或地震电缆。可以使用任何适于形成高强度芯的材料。用于形成铠装电线的耐腐蚀合金包层的材料包括但不限于以下合金如铜-镍-锡基合金、铍-铜基合金、镍-铬基合金、超奥氏体不锈钢合金、镍-钴基合金和镍-钼-铬基合金等或其任何混合物。用于形成本专利技术电缆使用的绝缘导体的绝缘材料包括但不限于聚烯烃、聚芳基醚醚酮、聚芳基醚酮、聚苯硫醚、改性聚苯硫醚、乙烯-四氟乙烯聚合物、聚(1，4-亚苯基)聚合物、聚四氟乙烯、全氟烷氧基聚合物、氟化乙烯丙烯、聚四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚聚合物、聚酰胺、聚氨酯、热塑性聚氨酯、氯化乙烯丙烯、乙烯氯-三氟乙烯及其任何混合物。在另一方面，本专利技术涉及制备电缆的方法，所述方法包括形成用于形成铠装电线层的铠装电线，提供至少一根绝缘导体，围绕绝缘导体提供第一铠装电线层，以及围绕铠第一装电线层提供相同的铠装电线的第二层(第二层铠装电线)。在一种方法中，通过以下步骤制备铠装电线的增强设计提供高强度芯，使芯强度元件接触至少一个耐腐蚀合金包层材料片，围绕高强度芯形成合金材料片，以及拉伸合金材料和芯强度元件的组合至最终直径，形成铠装电线的增强设计。另一种制备铠装电线的方法包括提供高强度芯，围绕芯挤出合金材料，以及拉伸合金材料和芯强度元件的组合至最终直径，形成铠装电线。铠装电线的制备还可以包括在围绕高强度芯形成合金包层材料之前使用粘结层涂布高强度芯。附图说明参考以下描述并结合附图可以理解本专利技术图1是现有技术常用电缆设计的横截面图。图2是用于本专利技术的一些电缆中的铠装电线的格式化横截面图。图3是本专利技术的使用两层铠装电线的常用电缆设计的横截面图。图4是本专利技术的七芯电缆设计的横截面图，该设计包括两层铠装电线。图5是本专利技术的单芯电缆设计的格式化横截面图。图6示出用于本专利技术电缆中的铠装电线的制备方法。图7示出用于本专利技术电缆中的一些铠装电线的另一种制备方法。图8示出制备一些铠装电线的又一种方法。具体实施例方式下面描述本专利技术的示例性实施方式。为了简明，本说明书中没有描述实际实施的所有特征。显然应当理解，在任何实际实施方式的开发中，必须做出多种实施专一性决定以实现开发者的具体目标，例如遵守与系统相关的和与商业相关的限制，这对于每种实施而言都是不同的。而且，应当理解，这一开发努力可能是复杂且耗时的，但是其是受益于本公开的本领域普通技术人员的常规工作。本专利技术涉及电缆及其生产方法以及其用途。在一个方面，本专利技术涉及与多个装置一起使用用于分析与井眼相邻的地质建造的电缆，及其生产方法，以及电缆在地震和井眼操作中的用途。尽管本专利技术及其权利要求书并不限于操作或理论的任何特定机理，已经发现，在制备铠装电线中使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
电缆，包括至少一根绝缘导体和一层或多层围绕绝缘导体的铠装电线层，其中铠装电线层包括铠装电线，所述铠装电线包括高强度芯和耐腐蚀合金包层，且其中耐腐蚀合金包层是铠装电线的外层。

【技术特征摘要】
US 2005-6-15 11/153,8351.电缆，包括至少一根绝缘导体和一层或多层围绕绝缘导体的铠装电线层，其中铠装电线层包括铠装电线，所述铠装电线包括高强度芯和耐腐蚀合金包层，且其中耐腐蚀合金包层是铠装电线的外层。2.权利要求1的电缆，其中绝缘导体包括至少一根包裹在绝缘材料中的导电体。3.权利要求1的电缆，其中在高强度芯和耐腐蚀合金包层之间设置粘结层。4.权利要求3的电缆，其中粘结层包括黄铜。5.权利要求1的电缆，其包括围绕绝缘导体的第一铠装电线层和围绕第一铠装电线层提供的第二铠装电线层。6.权利要求1的电缆，进一步包括聚合物材料，所述聚合物材料布置在铠装电线之间形成的空隙空间中以及铠装电线和绝缘导体之间形成的空隙空间中。7.权利要求2的电缆，其中绝缘材料选自聚烯烃、聚芳基醚醚酮、聚芳基醚酮、聚苯硫醚、改性聚苯硫醚、乙烯-四氟乙烯聚合物、聚(1，4-亚苯基)聚合物、聚四氟乙烯、全氟烷氧基聚合物、氟化乙烯丙烯、聚四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚聚合物、聚酰胺、聚氨酯、热塑性聚氨酯、氯化乙烯丙烯、乙烯氯-三氟乙烯及其任何混合物。8.权利要求1的电缆，其中高强度芯是钢且耐腐蚀合金包层是包含以下金属的合金镍，含量为合金总重的约10％-约60％重量；铬，含量为合金总重的约15％-约30％重量；钼，含量为合金总重的约2％-约20％重量；以及钴，含量至多为合金总重的约50％重量。9.权利要求1的电缆，...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫P瓦基，加鲁德斯里德哈，塞思西尔弗曼，拉什米B巴夫萨尔，
申请(专利权)人：施蓝姆伯格技术公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]