[发明专利]具有含氟聚合物填充层的井下电缆

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年3月29日提交的标题为“Down-hole Cable Having a Fluoropolymer Filler Layer（具有含氟聚合物填充层的井下电缆）”的美国临时专利申请61/318,482的权益，该申请的全部公开内容通过引用结合到本文中。

技术领域

本发明主要涉及电缆，特别地涉及一种具有含氟聚合物填充层的井下电缆。

背景技术

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℃，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。

发明内容

本发明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，所述填充层毗邻并封装绝缘导体（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）。

本发明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一铠装外壳。

本领域技术人员在研究以下附图及详细的说明之后，本发明其它的系统、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、特征和优势纳入本发明的范围内，并由所附的权利要求进行保护。

附图说明

参考以下附图能更好地理解本发明的许多方面。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发明的原理。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1是根据本发明第一个示范性实施例的井下电缆的横截面图；

图2是根据本发明第二个示范性实施例的井下电缆的横截面图；

图3是根据本发明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是根据本发明第二个示范性实施例的电缆的横截面图；

图5是一流程图，其示出了根据本发明第一个示范性实施例的上述井下电缆的制作方法。

具体实施方式

图1是根据本发明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。