КАБЕЛЬ ДЛЯ СВЯЗИ И ОБРАБОТКИ СКВАЖИНЫ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для связи при бурении, для исследования вертикальных скважин, в частности для спуска-подъема контрольно-измерительной аппаратуры в НКТ или на НКТ, при освоении, эксплуатации скважин и может быть использовано для обработки скважин, продуктивных пластов и др.
Известен кабель электрический бронированный, состоящий из трех параллельно расположенных в одной плоскости изолированных жил, защитной подушки и брони из стальной ленты, при этом броня при наложении на защитную подушку образует профильный замок, а под замком винтовой зазор /RU 2324245 С2, МПК8 Н01В 7/18, опубл. 19.06.2006/.
Недостатком известного кабеля является низкая эффективность работы из-за недостаточности защиты токопроводящих жил от ударов, возникающих при спуске кабеля в скважину о муфтовые соединения труб. Кроме того, кабель не обладает грузонесущими свойствами, он крепится к НКТ с помощью клямс и поэтому нередко обрывается в случае плохого закрепления его клямсами.
Известен грузонесущий геофизический кабель с армированной полимерной оболочкой, который содержит одну или несколько электроизолированных токопроводящих жил, имеющих не менее двух повивов брони из стальной проволоки и наружную оболочку из полимерного материала, армированную сеткой из стальной проволоки с размерами ячейки в продольном и поперечном измерении /RU 2269834, МПК8 Н01В 7/18, опубл. 10.02.2006/.
Недостатком является конфликт между броней и токопроводящей жилой(ми), возникающий при многократных опрессовках и знакопеременных нагрузках воздействующих на кабель, спущенного в скважину. Поскольку броня представлена в виде повивов стальной проволоки вокруг токопроводящей жил(ы) и при боковом сдавливании при опрессовках начинает значительно распрямляться-удлиняться. При этом токопроводящая жила(ы), расположенная прямолинейно в осевой части кабеля, за счет армированного сцепления оболочки с броней также вытягивается и утончается с увеличением омического сопротивления жилы вплоть до обрыва медной токопроодящей жилы. При внешней целостности кабеля нередко отмечаются обрывы токопроводящей жилы. Кроме того, если кабель спускать с НКТ на клямсах, т.е. в ненапряженном состоянии, нередко возникают при опрессовках изгибы кабеля с защемлением
токопроводящей жилы между проволоками брони, ведущие к повреждению изоляции или самой токопроводящей жилы.
Известен гибкий грузонесущий кабель, содержащий изолированную токоведущую жилу, выполненную из скрученных медных и стальных проволок, грузонесущий элемент из высокомодульных технических нитей СВМ, наружную оболочку, при этом грузонесущий элемент выполнен в виде оплетки и наложен на изолированную оболочку токоведущей жилы и ошлангован наружной оболочкой / RU 2212721, МПК7 Н01В 7/04, Н01В 7/18, опубл. 20.09.2003/.
Недостатком является низкая способность выдерживать боковые сдавливающие удары при спуске кабеля одновременно с НКТ с возможностью крепления или нет на клямсах. Часто после ударов броня кабеля соединяется с токопроводящей жилой.
Кроме того, если кабель спускать с НКТ на клямсах, т.е. в ненапряженном состоянии, то часто в изгибах кабеля происходит защемление токопроводящей жилы между проволоками брони, ведущие к повреждению изоляции токопроводящей жилы и соответственно, к короткому замыканию с броней.
Известен грузонесущий геофизический кабель, содержащий одну электроизолированную токопроводящую центральную жилу, не менее двух слоев брони из стальной проволоки и наружную армированную оболочку из полимерного материала /RU 75892 U1, МПК8 Н01В 7/17, опубл. 27.08.2008/ в состав слоев брони дополнительно включена одна или несколько электроизолированных токопроводящих жил, часть проволок брони и нитей для армирования полимерной оболочки выполнены из базальта и/или стеклоровинга, и/или кевлара.
Недостатком известного грузонесущего геофизического кабеля является то, что при использовании клямс с клямсователем и натяжителем для установки кабеля на НКТ нередко происходит раздавливание изоляции токопроводящей жилы стальными проволочками брони.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение является, разработка конструкции кабеля, который при использовании для спуска в скважину совместно с НКТ, в особенности в ее затрубное пространство, где отмечаются механические воздействия о муфты НКТ, способен будет выдержать боковые сдавливающие механические напряжения от воздействия веса НКТ и высоких давлений опрессовки. Кроме того, применение буферного слоя предотвратит защемление токопроводящей жилы между проволоками бронированной оплетки.
При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении эксплуатационных характеристик/свойств кабеля.
Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что электрический кабель содержит, по меньшей мере, одну токопроводящую жилу, выполненную без оболочки или с изоляцией, броню и внешнюю армирующую оболочку из полимерного материала, при этом между токопроводящей жилой и броней размещен, по меньшей мере, один защитный слой из эластичного и прочного к истиранию материала.
Указанный технический результат по второму варианту достигается тем, что электрический кабель содержит, по меньшей мере, одну токопроводящую жилу, выполненную без оболочки или с изоляцией, броню и внешнюю армирующую оболочку из полимерного материала, при этом между токопроводящей жилой и броней размещен, по меньшей мере, один защитный слой из эластичного и прочного к истиранию, а между токопроводящей жилой и указанным защитным слоем расположен дополнительный пористый слой с демпферными свойствами устойчивый к внешним механическим ударам.
Указанный технический результат по третьему варианту достигается тем, что электрический кабель содержит, по меньшей мере, одну токопроводящую жилу, выполненную без оболочки или с изоляцией, броню и внешнюю армирующую оболочку из полимерного материала, при этом между токопроводящей жилой и броней размещен, по меньшей мере, один защитный слой из эластичного и прочного к истиранию, а между указанным защитным слоем и броней расположен дополнительный пористый слой с демпферными свойствами устойчивый к внешним механическим ударам.
Указанный технический результат по четвертому варианту достигается тем, что электрический кабель содержит, по меньшей мере, одну токопроводящую жилу, выполненную без оболочки или с изоляцией, броню и внешнюю армирующую оболочку из полимерного материала, при этом между токопроводящей жилой и броней размещен, по меньшей мере, один защитный слой из эластичного и прочного к истиранию, при этом токопроводящая жила представляет собой медный провод.
Указанный технический результат по пятому варианту достигается тем, что электрический кабель содержит, по меньшей мере, одну токопроводящую жилу, выполненную без оболочки или с изоляцией, броню и внешнюю армирующую оболочку из полимерного материала, при этом между токопроводящей жилой и броней размещен, по меньшей мере, один защитный слой из эластичного и прочного к истиранию, при этом токопроводящая жила выполнена в виде скрутки стального и медных проводов.
Указанный технический результат по шестому варианту достигается тем, что электрический кабель содержит, по меньшей мере, одну токопроводящую жилу, выполненную без оболочки или с изоляцией, броню и внешнюю армирующую оболочку из полимерного материала, при этом между токопроводящей жилой и броней размещен, по меньшей мере, один защитный слой из эластичного и прочного к истиранию, при этом токопроводящая без оболочки или с изоляцией сплетена, по меньшей мере, в виде одного повива вокруг трубки, выполненной из металлической или полимерной основы.
Указанный технический результат по седьмому варианту достигается тем, что электрический кабель содержит, по меньшей мере, одну токопроводящую жилу, выполненную без оболочки или с изоляцией, броню и внешнюю армирующую оболочку из полимерного материала, при этом между токопроводящей жилой и броней размещен, по меньшей мере, один защитный слой из эластичного и прочного к истиранию, при этом кабель дополнительно снабжен оптоволоконным проводом.
Указанный технический результат по восьмому варианту достигается тем, что электрический кабель содержит, по меньшей мере, одну токопроводящую жилу, выполненную без оболочки или с изоляцией, броню и внешнюю армирующую оболочку из полимерного материала, при этом между токопроводящей жилой и броней размещен, по меньшей мере, один защитный слой из эластичного и прочного к истиранию, при этом, по меньшей мере, одна токопроводящая жила имеет внешний сплошной металлический или металлополимерный экран в виде металлической ленты или фольги или фольгированного лавсана.
Указанный технический результат по девятому варианту достигается тем, что электрический кабель содержит, по меньшей мере, одну токопроводящую жилу, выполненную без оболочки или с изоляцией, броню и внешнюю армирующую оболочку из полимерного материала, при этом между токопроводящей жилой и броней размещен, по меньшей мере, один защитный слой из эластичного и прочного к истиранию, а для увеличения грузонесущих свойств кабеля броня выполнена в виде, по меньшей мере, из одного слоя, состоящего из стальных проволочек или нитей кевлара или гофрированной металлической или сталеполимерной ленты.
Указанный технический результат по десятому варианту достигается тем, что электрический кабель содержит, по меньшей мере, одну токопроводящую жилу, выполненную без оболочки или с изоляцией, броню и внешнюю армирующую оболочку из полимерного материала, при этом между токопроводящей жилой и броней размещен, по меньшей мере, один защитный слой из эластичного и прочного к истиранию, при этом
внешняя и/или внутренняя поверхность защитного слоя и/или токопроводящих жил покрыты самовулканирующим герметиком.
Заявляемый кабель, являющийся силовым или геофизическим для связи, выполненный грузонесущим, предназначен для повышения надежности при спуске в межколонное пространство одновременно с колонной НКТ и для пропуска через пакера и разъединители колонн, где имеются боковые локальные сдавливающие давления, для предотвращения разрушения изоляции и короткого замыкания при соединении токопроводящей жилы с броней, является силовым или геофизическим для связи, и выполнен грузонесущим. Повышение эффективности и надежности кабеля при сминающих и сдавливающих боковых нагрузках обеспечивается за счет появившейся возможности надежного безаварийного спуска грузонесущего или не очень грузонесущего кабеля одновременно с НКТ в межтрубное пространство, например, между НКТ и обсадной колонной.
Наличие в кабеле защитного слоя с демпферными свойствами, расположенного между токопроводящей жилой(ми) и броней (металлической), обеспечивает защиту от внутреннего повреждения токопроводящей жилы при боковом сдавливании. Кроме того, защитный слой устраняет (уменьшает) конфликт между токопроводящей жилой и броней и выступает в качестве компенсатора различных удлинений токопроводящей жилы и брони за счет повышенного вязко-пластического удлинения.
Возможные варианты исполнения кабеля поясняются чертежами.
На фиг.1 представлен разрез кабеля, где токопроводящая жила выполнена в виде медного провода, а защитный слой расположен между токопроводящей жилой и броней.
На фиг.2 - токопроводящая жила представлена в виде скрутки стального и медных проводов.
На фиг.3 - токопроводящие жилы выполнены с изоляцией.
На фиг.4 представлен разрез кабеля с пористым слоем с демпферными свойствами.
На фиг.5 - токопроводящие жилы без оболочки выполнены в виде однослойного повива вокруг трубки.
На фиг.6 - токопроводящие жилы выполнены в виде однослойного повива вокруг оптоволоконного провода, защищенные броней с двойным повивом, например, из нитей кевлара.
Электрический кабель содержит одну или ряд токопроводящих жил 1, выполненных без оболочки или с изоляцией 2 (токоизолирующая оболочка), броню 3, и внешнюю армирующую оболочку 4 из полимерного материла. Между токопроводящей жилой 1 и броней 2 расположен защитный слой 5, выполненный из эластичного и
прочного к истиранию материала, например, из резины или каучука, или прорезиненной ткани, из сополимер пропилена или полиэтилена.
Для исключения или равномерного перераспределения передаваемых механических воздействий от брони 3 на токопроводящую жилу 1 и изоляцию 2 в кабеле возможно расположение между токопроводящими жилами 1 и внешним защитным слоем 5 дополнительного пористого слоя 6 с демпферными свойствами устойчивого к внешним механическим ударам (фиг.4-6). Возможно расположение пористого слоя 6 между защитной оболочкой 5 и броней 3.
Токопроводящая жила может представлять собой медный провод для связи и передачи электрического тока или быть выполнена в виде скрутки стального 7 и медных проводов 11 для предотвращения их вытягивания.
Токопроводящая жила без оболочки или с изоляцией 2 сплетена, по меньшей мере, в виде одного повива вокруг трубки 8 (фиг.5), выполненной из металлической или полимерной основы, для передачи гидравлического импульса или высокого давления, устойчивой к боковому сжатию и к агрессивной среде.
Для связи и передачи информации от измерительных датчиков кабель может иметь оптоволоконный провод 9 (фиг.6).
По меньшей мере, одна токопроводящая жила 1 может иметь внешний сплошной металлический или металлополимерный экран в виде металлической ленты или фольги или фольгированного лавсана (на фиг не показано). Внешний сплошной металлический слой необходим для снижения воздействия от внешних электромагнитных помех и экранирования электромагнитного поля токопроводящей жилы.
Для увеличения грузонесущих свойств кабель может быть снабжен дополнительной броней 10. Броня 3 и дополнительная броня 10 выполнены в виде, по меньшей мере, из одного слоя, состоящего из стальных проволочек или нитей кевлара или гофрированной металлической или сталеполимерной ленты (фиг.6).
Внешняя и/или внутренняя поверхность защитного слоя и/или токопроводящих жил могут покрываться самовулканирующим герметиком (тиоколовым или силиконовым) - для удаления воздушных зазоров между слоями и оболочками и для придания пластической подвижности оболочек относительно друг друга в ходе растягивающих и сжимающих внешних усилий.
При спуске электрического кабеля в скважину, например, совместно с НКТ с креплением последнего клямсами к внешней ее поверхности, происходит периодическое ударно-механическое воздействие на него муфт НКТ и муфтовых углублений в эксплуатационной колонне. При этом защитный слой 5 испытывает нагрузки в процессе
сдавливания кабеля трубами и/или муфтами НКТ в особенности при прохождении через муфтовые углубления в эксплуатационной колонне, когда кабель оказывается зажатым между эксплуатационной колонной и НКТ. Защитный слой 5 внутри электрического кабеля предотвращает механические сдавливающие воздействия жестких проволок брони 3 на токопроводящие жилы 1. В случаях проваливания в муфтовые углубления в эксплуатационной колонне защитный слой 5 в изломанной/изогнутой его части предотвращает попадание токопроводящей жилы 1 между проволок брони 3 и, соответственно, спасает его от защемления и повреждения. Кроме того, в случае, если в кабеле имеется более одной токопроводящей жилы 1, то возможно применение дополнительно, по меньшей мере, одного пористого слоя 6 с демпферными свойствами, например, из пористой резины, устойчивого к внешним механическим ударам, который предотвращает нарушение токопроводящих жил при сдавливании между собой.