[其他]多芯动力电缆，特别是钻孔机组用的供电电缆

说明书

本发明涉及一种多芯动力电缆，特别是钻孔机组诸如钻井泵用的供电电缆，这种电缆的绝缘导线装在一个金属波纹管内。

为了进行石油或天然气的钻井工作，所使用的一些传动部件要放置到地面下三千米及以上的深处位置。这些传动部件，特别是钻井泵要从地面供电。为此要用电缆，而这些电缆又须满足一些很特殊的要求。必须考虑到某个时候存在于该深度上的压力情况，为此要求有一种相应耐压的电缆结构，但同时还要考虑到因传动部件本身耗热而产生温度在内数量级为120℃及以上的地温。电缆正常工作的另一个条件是当工作时间较长时，对存在于井眼或钻井内的侵蚀性介质要尽可能地不敏感，例如对侵蚀性气体或在海底钻孔时则还须对海水不敏感。

从西德公开说明书DE-OS    2853100已知有一种达到上述目的的电缆，这种电缆是由三个捆扎或相互绞成的芯线组成，上述芯线由所谓波形套包住。各个芯线均由电线、绝缘材料以及叠置在上述绝缘材料上的波形套所组成。另一个波形管包住上述三个装有波形套的芯线。这些装在芯线绝缘材料上的波形套由于波形的原故，对包裹电缆芯的波形管来说其直径变得很大。这种已知的电缆由于其直径和金属重量大而很不实用，由于四个波形管很重加上波形管直径了大而不能承受大于200巴的压力。

本发明的任务是对前面所述的那种电缆继续改进，使其能承受300巴以上的压力。此外这种电缆还有一个很高的纵向抗拉强度。

上述任务是通过下列措施解决的，即管子的波形其深度和间距的设计使波形管的长度与制造所用的光管相比可短33至67%，最好是短45至55%，并且在波形管上装有一个铠套，当增压时铠套使波形管的长度几乎保持不变。而已知的电缆由于其金属管的波纹则缩短约15%，根据本发明波纹选择得使其最好缩短45至55%。

考虑的出发点是外面管子的抗压强度可以通过下列公式来说明

P_极限＝ (σ·S)/(γ_m) · (l₀)/(l₁)

式中σ为金属屈服点，S为管子壁厚，γ_m为波纹管的平均半径 (γ_a+γ)/2 ，而 (l0)/(l1) 则为长度l₀的光管与相应波纹管长度之比。众所周知通过金属冷加工可以提高屈服点。要是把光管的缩短视为是冷加工的程度，则这种缩短还同时包括波纹深度，这样极限压力就可以定为

P_极限＝σf( (l₀)/(l₁) )· (S)/(γ_m) · (l₀)/(l₁)

σ与冷加工 (l₀)/(l₁) 之间的关系已经知道，那么：

P_极限＝a·σ· (S)/(γ_m) ·b

这就表明当a值在1，3至3之间，b值则在1，3至4之间。用奥氏体钢其极限压力可以提高。

还有对波纹管来说通过缩短光管的尺寸来提高抗压强度，这样缩小了管子的平均半径。

十分重要的是，光管的缩短既不是弹性的也不是塑性的。呈螺旋形叠置的铠套可抵制电缆的拉伸。这种特殊结构的铠套是很容易弯曲的，即它不会限制电缆的弯曲性，在垂直安装时或高压状态下从安全角度出发当然要避免波纹管的延伸。

对于有并行芯线或绝缘导线的电缆本身各由一个铠装波纹管包住，可适当地设置一个附加铠套将这些波纹管一起围住。这种铠装可适当地由一种螺旋形的，带子边缘部分重叠的金属带组成，同时金属带从其截面来看产生变形时在重叠的部分，金属带的边缘是靠着摩擦连接在一起并且呈封闭状态。上述附加铠套应束紧各个波纹管，此外还能附加地使直接放置在波纹管上的铠套在电缆例如悬置在井眼内时承受延伸。