[發(fā)明專利]增強的井筒電纜

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680007178.2
• 申請日: 2006-01-12
• 公開（公告）號: CN101133464A
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 約瑟夫·瓦基;金秉俊;加魯?shù)隆に估镞_;努爾·賽特;韋恩·富林
• 申請（專利權(quán)）人: 施藍姆伯格技術(shù)公司
• 主分類號: H01B7/04
• 分類號: H01B7/04;H01B7/18
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 吳培善;封新琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及井筒電纜(wellbore?electric?cable)以及制造和使用這種電纜的方法。一方面，本發(fā)明涉及耐久的和密封轉(zhuǎn)矩均衡的增強電纜，制造它的方法，以及這種電纜的用途，所述電纜與井筒設(shè)備一起使用以分析鄰近并筒的地質(zhì)構(gòu)造。

背景技術(shù)

一般地，地球中含石油和/或石油氣的地質(zhì)建造具有可能與地層包含這種產(chǎn)品的能力有聯(lián)系的性質(zhì)。例如，含石油或石油氣的地層具有比含水的構(gòu)造高的電阻率。通常包括砂巖或石灰石的地層可能含有石油或石油氣。通常包括頁巖(頁巖也可封裝含石油的地層)的地層可具有比砂巖或石灰石大得多的孔隙率，但是，由于頁巖的粒度(grain?size)非常小，分離頁巖中所積存的石油或氣可能非常困難。因此，需要在井完成之前，測量鄰近井的地質(zhì)建造的各種特性，以幫助確定含石油和/或石油氣構(gòu)造的位置，以及積存在該地層中的石油和/或石油氣的量。

可將通常為長管形設(shè)備的測井工具(logging?tool)放下到井中，以測量井的不同深度處的這種特性。這些測井工具可包括γ射線發(fā)射器/接收器、測徑規(guī)設(shè)備、電阻測量設(shè)備、中子發(fā)射器/接收器等，這些工具用來偵測鄰近該井的地層的特性。測井電纜(wireline?cable)連接測井工具與在地表的一個或多個電源和數(shù)據(jù)分析裝置，以及當(dāng)沿著井放下和提起測井工具時給測井工具提供結(jié)構(gòu)支撐。通常，測井電纜通過滑輪從卡車中卷出，并下到井中。

測井電纜通常由金屬導(dǎo)線、絕緣材料、填料、護套和金屬鎧裝線(armorwire)的組合形成。通常，井筒電纜的使用壽命典型地僅限于約6至24個月，這是因為該電纜可能由于暴露于極其腐蝕性的成分，或很少或沒有進行電纜強度元件如鎧裝線的維護而受到損害。限制測井電纜壽命的主要因素是鎧裝線的失效，其中井下井筒環(huán)境中存在的流體導(dǎo)致鎧裝線的腐蝕和失效。

鎧裝線通常由涂覆有防腐用鋅的冷拔珠光體鋼(cold-drawn?pearliticsteel)構(gòu)成。雖然鋅在中等溫度(moderate?temperature)保護鋼，但是已知，在高溫和特定環(huán)境條件下可能容易發(fā)生腐蝕。雖然電纜芯材可能仍然可發(fā)揮功能，更換鎧裝線通常在經(jīng)濟上是不可行的，并且必須丟棄整個電纜。一旦腐蝕性流體滲入環(huán)隙(annular?gap)中，就難以或不可能完全除去它們。即使在清理電纜之后，腐蝕性流體保留在間隙(interstitial?spaces)中損害電纜。結(jié)果，電纜腐蝕基本上是一個連續(xù)的過程，該過程可開始于測井電纜浸入井中的第一次行程。一旦鎧裝線開始被侵蝕，很快就會失去強度，并且必須更換整個電纜。井筒電纜中的鎧裝線也有幾個操作上的問題，包括鎧裝線各層之間的轉(zhuǎn)矩不平衡、難以密封不均勻的外部結(jié)構(gòu)，和松散或破碎的鎧裝線(loose?or?broken?armor?wire)。

在具有表面壓力的井中，電纜穿過一個或幾個一定長度的填充有潤滑脂的管道(也稱為流管)，以密封井中的氣壓，同時容許測井電纜進出該井。因為鎧裝線層具有未填充的環(huán)隙或間隙，來自井的危險氣體會向上朝較低壓方向遷移到這些縫隙中并穿過這些縫隙移動。當(dāng)測井電纜穿過填充潤滑脂的管道移動時，該氣體往往會保持在原位。當(dāng)測井電纜越過管道頂部的上滑輪時，可將該鎧裝線分展開或輕微地分離并且釋放增壓氣體，此處會成為著火或爆炸的隱患。另外，當(dāng)具有兩層鎧裝線的電纜處于張力下時，通常以相反的鋪設(shè)角(lay?angle)形成電纜的內(nèi)部和外部鎧裝線以相反的方向輕微旋轉(zhuǎn)，這會導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩不平衡的問題。為了產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩平衡的電纜，內(nèi)部鎧裝線將必須比外部鎧裝線稍微大一些，但是較小的外部線會由于摩擦和暴露于腐蝕性流體而迅速失效。因此，將較大的鎧裝線置于測井電纜的外側(cè)，這會導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩不平衡。

鎧裝的井筒電纜也會由于鎧裝線之間的點對點接觸而磨損。點對點接觸磨損可發(fā)生在內(nèi)部和外部鎧裝線層之間，或者甚至是同一層中鎧裝線之間的面對面接觸。當(dāng)在張力下并且當(dāng)電纜越過滑輪時，徑向負載導(dǎo)致外部和內(nèi)部鎧裝線之間的點負載。鎧裝線層之間的點負載會除去鋅涂層，并在內(nèi)部和外部鎧裝線中的接觸點處切出槽(groves)。這導(dǎo)致強度降低，導(dǎo)致過早腐蝕并可加速電纜疲勞失效。也由于內(nèi)部鎧裝線和電纜芯材之間有環(huán)隙或間隙，當(dāng)測井電纜處于張力下時，電纜芯材材料往往會蠕變，由此減小電纜直徑，并導(dǎo)致電纜的線型伸長以及過早的電短路(electrical?short)。