Einadriges Wireline-Kabel für Bohrlochmessungen

Ein einadriges Wireline-Kabel besteht aus einem isolierten Kupferleiter mit zwei darüberliegenden, gegensinnig geschlagenen Stahlbewehrungslagen. Der Leiter überträgt Energie nach unten und Telemetriedaten nach oben. Die Bewehrung trägt den Werkzeugstrang — und dient bei der entsprechenden Schaltung als elektrischer Rückleiter. Schäden an ihr können daher sowohl Signalübertragung als auch mechanische Tragfähigkeit beeinträchtigen.

Die Baureihe umfasst sechs Durchmesser, 3/16″ (4.699 mm) bis 3/8″ (9.652 mm), mit Bruchkräften von 17.35 kN (3,900 lbf) bis 66.7 kN (15,000 lbf) und Nennspannungen von 1,000 bis 1,500 V DC. Die Isolierung wird unabhängig vom Durchmesser gewählt: Polypropylen mit 149 °C für flache, kühlere Bohrungen; ETFE und FEP/ETFE-Doppelschicht mit 260 °C; PFA und ein Polymer der 315 °C-Klasse für höhere Temperaturen. Maßgeblich bleibt die genaue Produktausführung.

Die Größe wird nicht nach dem Grundsatz “so stark wie bezahlbar” gewählt. TEBAOFLEX’ Größenvergleich berücksichtigt, dass vom zulässigen Arbeitslastwert zunächst das Eigengewicht des Kabels im Wasser abzuziehen ist. Ein 3/8″-Kabel ist daher nicht pauschal besser als ein 1/4″-Kabel: Die angegebene Masse je Meter ist etwa doppelt so hoch, der Rollendurchmesser beträgt 533 mm statt 356 mm, und bei großer Tiefe trägt die zusätzliche Festigkeit zunehmend das Kabel selbst. Unter Technische Daten ist diese Rechnung für alle sechs Größen dargestellt. Zum Anwendungskontext siehe die Leitung für Öl und Gas Lösung.

Dies ist das Bohrlochende unseres Öl- und Gaskabelprogramms; alles andere in diesem Programm bleibt an der Oberfläche, auf der Plattform oder im Prozessbereich. Senden Sie die Teufe, das Gewicht des Werkzeugstrangs, die Bohrlochsohlentemperatur und ob die Bohrung sauer ist. Diese vier Zahlen legen den Durchmesser, die Isolierung und die Bewehrungsqualität fest — und das ist die gesamte Auswahl.

Aufbau

Vier funktionale Schichten übernehmen zusammen elektrische und mechanische Aufgaben. Entscheidend ist ihr für den Wireline-Betrieb abgestimmtes Zusammenwirken, nicht allein das Vorhandensein einer Bewehrung.

Leiter

Kupferlitze, je nach Durchmesser 20 AWG bis 15 AWG. Standardmäßig blankes Kupfer; vernickeltes Kupfer wird für geeignete Sauergasausführungen spezifiziert; bei H₂S greift blankes Kupfer durch jede Verletzung der Isolierung an.

Isolierung

Eine extrudierte Isolierschicht trennt den mit bis zu 1,500 V betriebenen Leiter von der geerdeten Stahlbewehrung im Bohrlochmedium. Der Werkstoff beeinflusst Temperaturgrenze und Kapazität — die entsprechenden Optionen stehen unter Normen.

Innere und äußere Bewehrung

Zwei Lagen hochfesten Stahldrahts, geschlagen in entgegengesetzten Richtungen. Der gegenläufige Schlag ist es, der das Kabel unter Last am Aufdrehen hindert, und er ist auch das, was die Bewehrung zu einem brauchbaren Rückleiter macht. Die äußere Lage vergrößert den Außendurchmesser immer um genau zwei Drahtdurchmesser; die innere Lage schmiegt sich in die Isolierung und vergrößert ihn etwas weniger.

Die Bewehrungsqualität ist GIPS (verzinkter Improved-Plough-Stahl) oder GEIPS (extra improved) als Standard. Für korrosive Bohrungen wird dieselbe Geometrie in der Legierung S75, S77 oder MP35N gebaut — das ändert die Festigkeit und, wichtiger noch, das elektrische Verhalten. Dafür gibt es eine eigene Seite.

Anwendungen

Dieses Kabel dient Messungen in verrohrten und offenen Bohrlöchern. Es trägt elektrisch versorgte Werkzeuge an einer Windenleitung und überträgt Energie sowie Daten durch das Bohrlochmedium.

Einsatzbereiche

Wann dieses Kabel nicht geeignet ist

Eine Slickline ist dagegen ein Vollstahldraht ohne isolierten elektrischen Leiter — sie dient mechanischen Arbeiten. Dieses Kabel unterscheidet sich auch von einem Öl- und Gaskabel für Oberflächenanlagen: An einem Aufbau nach Type P oder NEK 606 übersteht nichts das Aufwickeln auf eine Windentrommel unter 40 kN. Und wenn die Bohrung sauer ist oder die Bohrlochsohlentemperatur über 260 °C liegt oder der Betrieb ohne Fettinjektion läuft, sind stattdessen die unten verlinkten Schwesterseiten der richtige Ausgangspunkt.

Technische Daten

Alle Werte beziehen sich auf die verzinkte Standard-Stahlbewehrung GIPS/GEIPS. Legierungsbewehrungen ändern Festigkeit und elektrischen Bewehrungswiderstand — siehe die Angaben für Sauergaseinsatz.

Mechanische und elektrische Daten nach Größe

Der Mindestisolationswiderstand beträgt für die Baureihe 457 MΩ·km. Die Außendurchmessertoleranz beträgt +0.13 / −0.05 mm für alle Größen.

Wie viel Tragfähigkeit bleibt in der Tiefe?

Die Arbeitslast abzüglich des bereits im Bohrloch hängenden Kabelgewichts ergibt die rechnerisch verfügbare Last für den Werkzeugstrang. Nachfolgend wird das Gewicht im Wasser der schwersten Isolierungsausführung von der maximalen Arbeitslast abgezogen. Der Wert bei der jeweiligen Tiefe ist die statisch verbleibende Nutzlast vor Abzug einer Überzugreserve; tatsächliche Fluiddichte, Reibung und dynamische Lasten sind gesondert zu berücksichtigen.

Liest man die Zeile 3/16″ durch, lässt sich beobachten, wie ein Kabel sich selbst aufzehrt: Bei 7,000 m entfallen 66 % der Arbeitslast auf das Kabeleigengewicht, sodass 304 kg für Werkzeuge verbleiben. Beim 9/32″-Kabel beträgt der Eigengewichtsanteil in gleicher Tiefe 52 %. Bei kleinen Kabeln nimmt die verfügbare Nutzlast mit der Tiefe anteilig stärker ab —, ein Zusammenhang, den reine Bruchkrafttabellen nicht zeigen.

Dehnung und ihre Auswirkung auf die Tiefenmessung

Dehnung = Dehnungskoeffizient × Tiefe in km × Zugkraft in kN ÷ 5. Rechenbeispiel für 5,000 m:

Etwa zweiundzwanzig Meter Dehnung bei einem 3/16″-Kabel sind für die Werkzeugpositionierung erheblich — die Tiefenkorrektur muss nach der freigegebenen Mess- und Betriebsprozedur erfolgen, insbesondere vor Perforationsarbeiten.

Isolierungsoptionen

Normen, Bezeichnung und Kabelpflege

Bezeichnung von Wireline-Kabeln

Für diese Wireline-Baureihe ist kein einheitlicher ISO- oder IEC-Typcode angegeben, der einem UL-AWM-Style entspricht. Verwendet werden beschreibende Artikelcodes; in Anfragen kommen unter anderem zwei Bezeichnungssysteme vor.

Das erste beschreibt den Aufbau in folgender Reihenfolge: Leiterzahl — Isolierungscode — Nennaußendurchmesser in Tausendstel Zoll — Drahtzahlen der inneren/äußeren Bewehrung — Bewehrungswerkstoff — Leiter-Einzeldrahtzahl. Ein einadriges FEP/ETFE-Kabel mit 0.258″, verzinkter Bewehrung mit 12 inneren und 18 äußeren Drähten sowie einem Leiter aus 19 Drähten ergibt so eine sechsstellige Feldfolge. Das zweite System ist kürzer: Leiterzahl, Buchstabe N und Durchmesser in Hundertstel Zoll, ergänzt um Isolierung und Bewehrung.

Senden Sie uns den vorhandenen Code zur Zuordnung. Senden Sie uns stattdessen die Bohrung, und wir schreiben ihn für Sie — das ist in der Regel schneller und erfasst die Unstimmigkeiten, die eine Teilenummer verbirgt.

Relevante Normreferenzen

Drehmoment, Korbbildung und der Richtwert von 20 bis 30 Einsätzen

Gegensinnig geschlagene Bewehrungen können ein lastabhängiges Restdrehmoment aufweisen. Ein Kabel unter 40 kN kann ein höheres Drehmoment als unter 8 kN entwickeln. Unkontrollierte Rotation oder blockierter Drehmomentausgleich können Bewehrungslockerung, Korbbildung und Isolationsschäden verursachen. Der Quellenrichtwert von 20 bis 30 Einsätzen für eine Normalisierung ist kein allgemeines Wartungsintervall: Zustand, Lastverlauf und Herstellerverfahren sind maßgeblich. Aufkräuseln am Boden erfordert eine Zustandsprüfung; nicht eigenmächtig unter Last verdrehen.

Häufige Fragen

Was unterscheidet Wireline und Slickline?

Slickline ist ein einzelner Vollstahldraht ohne isolierten Stromleiter — für mechanische Arbeiten. Wireline besitzt einen isolierten Leiter innerhalb der Bewehrung und kann Geräte versorgen sowie Telemetriedaten übertragen. Diese Seite behandelt Wireline-Kabel.

Warum gehört die Bewehrung zum Stromkreis?

Ein Einleiterkabel hat genau einen isolierten Leiter, daher müssen die Bewehrung und das Bohrloch den Rückweg bilden. Deshalb steht der Gleichstromwiderstand der Bewehrung in der Datentabelle, und deshalb zeigt sich eine korrodierte oder lose Bewehrung zuerst als Signalproblem.

Darf eine kleinere als die Mindestrolle verwendet werden?

Den vorgegebenen Mindestrollendurchmesser nicht unterschreiten. Kleinere Rollen erhöhen Biegebeanspruchung und Ermüdungsrisiko. Die Tabellenwerte von 305 bis 533 mm sind Mindestwerte — größere Durchmesser nur zusammen mit passender Rille, Führung und Anlagengeometrie auswählen.

Welche Lieferlängen sind möglich?

Durchgehende Längen werden auf den Einsatz und die angegebene Trommel abgestimmt. Neben der Länge auch Trommelabmessungen und Flanschkapazität nennen.

Blanker oder vernickelter Leiter?

Blankes Kupfer ist für geeignete nicht-saure Bohrungen vorgesehen. Bei H₂S ist vernickeltes Kupfer vorzusehen, weil eine einzige Verletzung der Isolierung in einer sauren Bohrung blankes Kupfer über die Länge des Kabels und nicht nur an einer Stelle angreift.