[发明专利]纤维复合杆状石油油井干预电力电缆

说明书

技术领域

本发明是纤维复合杆状石油油井干预电力电缆(0)，其横截面在图1中示出。纤维复合杆状石油油井干预电缆经由在井口处的注射单元而从卷筒(drum)单元注射到油井内，并且可带有干预工具、测井工具、具有或不具有能量源的油井牵引器。当所述杆以大于给定最小半径的半径弯曲时，所述杆是弹性挠曲的和自行变直的，从而可缠绕在约4米或更小直径的卷筒上。本发明的所述杆的直径为8到12毫米之间，以及长度为高达10000米以上。

背景技术

专利号为EP2312360的欧洲专利描述了碳纤维干预电缆杆，其具有三个平行且相互绝缘的电导体，其中所述三个绝缘电导体的束(bundle)在添加结构性碳纤维层的过程中被拉挤以便制备可注射到生产油井内的杆。碳纤维是平行的，以便使得杆的拉伸强度最大化。具有这种结构性碳纤维层的缺陷在于其可能会在径向上受损并且部分地断裂或完全折断，诸如当用约5000N的力推动时或当经受突然的压降时。

在石油油井维护(petroleum intervention)领域内，诸如在上述EP2312360中已知经拉挤的复合杆，其具有围绕由两个平行电导体(如图3和图7中所示)或三个电导体所构成的芯部的单向碳纤维覆盖层。当在石油油井内使用时，当压力突然解除时，特别是当杆状电缆离开井口顶部处的润滑脂填料箱而被拖出时，流体的高压侵入可能会导致单向碳纤维崩解，其中在井口的顶部处压力梯度处于其最高值下。当将杆推入到油井内(所谓的“用杆通捣(rodding)”)时，在同样的时刻，即使是轻微破裂，杆的单向纤维可能就会横向断开，并容易进一步崩解，从而在纵向上变得柔软且对于注射是完全没有用的。在这类断开的情况下，必须替换卷轴上的整个杆。如果杆在油井内断裂，则必须对保留在油井内的部分进行捕捞。捕捞碳纤维杆的高度分裂破碎端部是一项艰巨的任务，因为它分裂成不同厚度的单独股线的不规则束。

在图3中示出碳纤维干预杆的电力电缆芯部，其具有背景技术的扭绞绝缘电导体。具有单向碳纤维的碳纤维覆盖层部分被省略，但图7中示出具有单向纤维覆盖层的这种杆的整个横截面。背景技术的复合杆的电缆芯部设有两个紧密布置的绝缘导体，所述两个导体具有最小的绝缘厚度，以避免两个导体之间的局部电短路。两个导体的每一个的横截面面积是相等的。

同轴信号电缆通常设有细的绝缘中心信号线和横截面面积大得多的的相当坚固的同轴屏蔽物(screen)，其中同轴屏蔽物的作用是纯粹是为了屏蔽中心信号线免受外部电磁信号的影响，并且其中中心信号线应当具有最佳的信号传输特性。

发明内容

本发明是纤维复合杆状干预电力电缆(0)，其横截面在图1中示出。本发明的纤维复合杆状石油油井干预电力电缆(0)适于在石油油井中使用，并具有至少2到10千米或更长的长度。本发明是纤维复合杆状石油油井干预电力电缆(0)，其按以下顺序包括：

-中央电力电缆部分(1，2，3)；

-粘结层(4)；

-大致单向的碳纤维的复合覆盖层(5)；

-编织纤维的复合层(6)；

-其中所述中央电力电缆部分(1，2，3)包括：

-具有第一导电横截面面积(A1)的大致中央的电导体(1)；

-位于所述中央导电体(1)上的内部绝缘层(2)；以及

-同轴电导体层(3)，其具有第二横截面导电面积(A2)，所述第二横截面导电面积(A2)等于所述第一导电横截面面积(A1)。

换言之，本发明是纤维复合杆状石油油井干预电力电缆(0)，其按以下顺序包括：

-中央电力电缆部分(1，2，3)；

-粘结层(4)；

-大致单向的碳纤维的复合覆盖层(5)；

其特征在于：

-编织纤维的复合层(6)；

-其中所述中央电力电缆部分(1，2，3)包括：

-具有第一电导率(S1)的大致中央的电导体(1)；

-位于所述中央电导体(1)上的内部绝缘层(2)；以及

-同轴的电导体层(3)，其具有等于所述第一电导率(S1)的第二电导率(S2)。

上面所用的术语“电导率”涉及分别给出的横截面面积(A1)或(A2)的总体电导率。

本发明还可表达为纤维复合杆状石油油井干预电力电缆(0)，其按以下顺序包括：