ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ БРОНИРОВАННЫЙ КАБЕЛЬ ПОВЫШЕННОЙ ОСЕВОЙ ЖЕСТКОСТИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НАКЛОННЫХ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН

Изобретение относится к метизной и кабельной промышленности, а именно: к производству витых проволочных изделий повышенной осевой жесткости и может быть использовано для разработки нефтяных и газовых месторождений с наклонным и горизонтальным расположением скважин приборами, закрепленными на кабеле.
Информационное обеспечение таких скважин при их строительстве и дальнейшей эксплуатации является сложной проблемой из-за технических трудностей доставки геофизических приборов в горизонтальные участки скважин. Кабель выполняет грузонесущую и проталкивающую роль, а также является информационным каналом связи.
Технической задачей изобретения является разработка конструкций геофизического кабеля с повышенной осевой жесткостью для использования их в наклонных и горизонтальных скважинах.
Известен геофизический кабель для исследования наклонных и горизонтальных скважин, состоящий из 3-7 токоведущих жил, покрытых двумя или тремя парами слоев брони с противоположно направленными повивами проволок в каждом слое, при этом вторая и третья пары слоев брони изготовлены из проволоки, диаметр которой в 1,3-2,5 раза больше диаметра проволок первой пары слоев брони, а поверх каждой пары нанесено под давлением покрытие из пластического клеящего материала, заполняющего промежутки между проволоками брони, и внешний диаметр кабеля прокалиброван по всей длине в диапазоне 15-32 мм. Диаметр нижней части кабеля равен 28-32 мм, диаметр средней части - 22-23 мм, а верхняя часть имеет диаметр 15-18 мм, при этом кабель имеет одинаковую разрывную прочность по всей длине за счет сохранения постоянного
количества и диаметра проволок в слоях повива брони, а изменение диаметра кабеля обеспечено наличием или отсутствием промежуточных оболочек из пластического материала между парами слоев брони и изменением шага повива брони (патент РФ №2105326, 1997, G01V 1/40, 3/18).
Недостатком конструкции данного кабеля является сложность изготовления слоев брони из-за большого количества проволок в каждом слое, приводящего к неравномерному натяжению свиваемых проволок при свивке слоя, и, соответственно, к преждевременному выходу их из строя. Кроме того, нанесение промежуточных слоев из пластического материала повышает число технологических операций при производстве кабеля, не увеличивая в должной мере осевую жесткость кабеля в целом.
Известен геофизический кабель для исследования наклонных и горизонтальных скважин, состоящий из токопроводящих жил с электрической изоляцией каждой жилы, многослойных повивов брони кабеля. Каждая жила выполнена бронированной. Промежутки между бронированными жилами и центральная часть кабеля заполнена проволоками. Бронированные жилы и проволоки заполнения свиты между собой (патент РФ №2248594, 2003, G01V 3/18, 1/40, H01В 7/18). Принят за прототип.
Основной недостаток данной конструкции состоит в том, использование круглой проволоки в качестве брони приводит к появлению значительных пустот между проволоками, а это влечет снижение разрывного усилия и, следовательно, уменьшает осевую жесткость кабеля. Кроме того, касание проволок между слоями в данной конструкции происходит по отдельным точкам, что приводит к снижению осевой жесткости кабеля, и большим контактным напряжениям, ведущим к быстрому износу поверхности проволок и преждевременному выходу кабеля из строя.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение осевой жесткости кабеля и повышение эффективности его использования при исследовании скважин различных конструкций.
2
Технический результат достигается тем, что броня кабеля выполнена из плющеной ленты повышенной прочности на уровне 1300-1800 Н/м, имеющей соотношение ширины ленты к ее толщине равной 2,0÷5,0.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
Три и более токопроводящие жилы 1 с наложенными слоями электроизоляционного материала и брони 2 из стальной круглой проволоки скручивают между собой. В процессе скрутки токопроводящих жил 1 одновременно укладывают центральное и междужильное заполнения 3 из стальной круглой проволоки или проволок фасонного сечения.
Поверх скрученных бронированных токопроводящих жил и проволок заполнения наложена смазка (полимер) под давлением с целью заполнения всех пустот скрученной токопроводящей части кабеля. Затем на скрученную бронированную токопроводящую часть накладывают броню 4, выполненную из двух и более слоев стальной оцинкованной плющеной ленты. Направление свивки слоев брони кабеля необходимо чередовать.
Как видно из приведенного чертежа и описания, предлагаемое изобретение и прототип имеют следующие общие черты:
- бронирование токопроводящих жил;
- заполнение междужильного пространства и центральной части проволоками;
- бронированные жилы и проволоки заполнения свиты между собой.
2
Для повышения осевой жесткости кабеля в качестве брони кабеля вместо круглой проволоки используется плющеная лента повышенной прочности на уровне 1300-2000 Н/м с размерами ширины к толщине
равной 2,0÷5,0. Применение плющеной ленты обеспечивает следующие преимущества по сравнению с круглой проволокой, используемой в прототипе:
- повышается коэффициент заполнения металлом сечения кабеля на 15-20% за счет уменьшения площади пустых участков между проволоками как в местах касания смежных слоев брони кабеля, так и снаружи их;
- повышается площадь контакта слоев брони кабеля между собой, она становится плоскостной, что приводит к увеличению совместимости работы всех слоев между собой, в сравнении с кабелем, имеющим в качестве брони круглые проволоки, где контакт осуществляется по точкам.
Эти преимущества обеспечивают повышение осевой жесткости на 20-25%.
2
2
2
Применение плющеной ленты повышенной прочности на уровне 1300-1800 Н/м позволяет придать кабелю максимальное значение осевой сжимающей силы, определяемой путем сжатия кабеля длиной 0,5-0,6 м и доведения его из прямого положения в криволинейное. Понижение предела прочности ленты менее 1300 Н/м приводит к резкому уменьшению осевого усилия, а повышение выше 1800 Н/м - не дает желаемого результата.
Применение плющеной ленты размерами, определяемыми соотношением ширины ленты к ее толщине равной 2,0÷5,0 позволяет получить оптимальное значение коэффициента заполнения кабеля металлом на уровне 0,95-0,97, в сравнении с коэффициентом заполнения кабеля с броней из круглой проволоки равным 0,8-0,85.
Таким образом, применение плющеной ленты повышенной прочности и определенных размеров существенно увеличивает жесткость периферийной части кабеля и осевую жесткость кабеля в целом.
Изготовление плющеной ленты не вызывает особых трудностей и осуществляется путем обжатия (плющения) исходной круглой проволоки на плющильных станах на ряде сталепроволочных заводов России. Технология изготовления плющеной ленты отработана в условиях ООО НПЦ «Гальва».
Изобретение реализовано на опытном образце кабеля следующей конструкции.
Токопроводящую жилу изготовили из 7 медных проволок диаметром 0,37 мм путем свивки с шагом свивки равным 13 диаметрам жилы и левым направлением. Полипропиленовую изоляцию толщиной 1,5 мм наложили на экструдере. Броню токопроводящей жилы свили из круглых оцинкованных проволок диаметром 0,9 мм и шагом свивки равным 7,5 диаметрам бронированной жилы. Три бронированные токопроводящие жилы, три проволоки заполнения диаметром 2,5 мм и одну центральную проволоку диаметром 1,0 мм свили между собой с шагом свивки, равным 12 диаметрам свитого полуфабриката. Поверх скрученной токопроводящей части в процессе свивки наложили смазочный состав под давлением для предохранения внутренней части кабеля от коррозии.
2
Поверх токопроводящей части наложили два слоя брони из плющеной ленты размером 2,5×5,0 мм, где ширина ленты равна 5,0 мм, а толщина - 2,5 мм, с шагом свивки, равным 7,5 диаметрам повива. Направление внутреннего повива - правое, наружного - левое. Предел прочности ленты соответствует 1450 Н/м, а соотношение ширины ленты к толщине равно 2, что соответствует указанным в формуле изобретения значениям.
Испытания опытного образца кабеля длиной 50 см на сжатие показали, что осевая жесткость кабеля заявленной конструкции на 22% выше осевой жесткости кабеля, изготовленного из круглой проволоки по изобретению - прототипу за №2248594.