Высокотемпературный каротажный кабель

В высокотемпературном каротажном кабеле только изоляция чувствительна к нагреву. С медью всё в порядке, со стальной бронёй тоже, а температурный номинал кабеля — это попросту номинал полимерной стенки между жилой и бронёй. Это делает выбор необычайно простым: выберите материал — и вы уже выбрали температуру.

Пять материалов покрывают диапазон от 149 °C до 315 °C. Полипропилен при 149 °C для неглубоких холодных скважин. ETFE и двухслойный FEP/ETFE при 260 °C. PFA выше этого. И полимер класса 315 °C на вершине — для геотермальных скважин, паронагнетательных скважин и самых глубоких скважин HPHT.

Температура — не единственный параметр, и если считать иначе, в итоге получаешь кабель, который выдерживает скважину, но не может передавать сигнал на поверхность. Изоляция также определяет ёмкость между жилой и бронёй, а именно ёмкость губит телеметрию на длинных участках. В диапазоне, представленном на этой странице, ёмкость варьируется от 128 до 223 пФ/м — разброс 74 % — причём самый твёрдый материал одновременно оказывается худшим диэлектриком. Поэтому честное правило таково: ETFE — там, где враг это раздавливание и рифление, двухслойный FEP/ETFE — для горизонтальных скважин и скважин с увеличенным отходом, PFA — для длинных вертикальных участков, где диэлектрик должен быть безупречным.

Каждая изоляция доступна во всех шести диаметрах, от 3/16″ до 3/8″, с оцинкованной бронёй или бронёй из сплава для скважин с сернистой средой. Температура и коррозия — независимые параметры выбора: горячая сернистая скважина требует учёта обоих, и один не заменяет другой.

Он относится сразу к двум семействам — забойный конец нашей кабелей для нефти и газа линейки, а также горячий предел всего, что мы производим из фторполимеров. Сообщите нам забойную температуру, длину участка, профиль скважины и является ли она сернистой, и мы ответим вам конкретным материалом, а не каталогом.

Конструкция

Температуру определяет только один слой

Каротажный кабель состоит из меди, полимера и стали. Медь отжигается, но не выходит из строя при этих температурах; стальная броня не подвержена влиянию. Изоляция и есть температурный номинал. Не меняя больше ничего, кабель на 149 °C превращается в кабель на 315 °C.

Пять видов изоляции

Зачем вообще нужна двухслойная стенка

FEP — лучший диэлектрик, чем ETFE, но мягче; ETFE твёрже, но хуже как диэлектрик. Двухслойная стенка размещает FEP там, где действует электрическое поле, а ETFE — там, где находится броня, благодаря чему кабель получает диэлектрические свойства одного материала и стойкость к раздавливанию другого. Именно поэтому это стандартный выбор для горизонтальных скважин, где броня прижимает изоляцию к нижней стороне ствола по всей длине горизонтального участка.

Примечание о происхождении значения 288 °C

Опубликованные номиналы PFA для каротажной службы не являются единогласными. Данные конструкции, лежащие в основе этой страницы, определяют номинал PFA как 288 °C (550 °F); по меньшей мере один независимый бюллетень по выбору изоляции от другого производителя каротажных кабелей указывает номинал PFA как 260 °C (500 °F). Различие реально и объясняется толщиной стенки, временем воздействия и тем, насколько производитель готов гарантировать материал. Мы указываем номинал PFA 260 °C для непрерывной эксплуатации как стандарт и подтверждаем 288 °C применительно к вашему конкретному профилю эксплуатации, а не по строке каталога. Если ваша скважина действительно находится в диапазоне 260–288 °C, этот разговор стоит провести до заказа, а не после спуска.

Применения

Чем эта страница не является

Это не высокотемпературный провод в смысле монтажного провода (hook-up) или провода для приборов — это отдельное семейство экструдированных проводов для монтажа оборудования, представленное в другом разделе этого сайта. А каротажный кабель без смазки в оболочке ограничен температурой 190 °C независимо от того, какая изоляция находится внутри, потому что именно оболочка становится ограничивающим слоем в этом случае.

Спецификации

Ёмкость по размеру и изоляции

Ёмкость между жилой и бронёй, в пФ/м. Чем ниже, тем лучше для телеметрии, и именно это значение определяет успех на длинном участке.

Из этой таблицы следуют два вывода. ETFE — худший диэлектрик во всех предлагаемых размерах — на 17–19 % больше ёмкости, чем у PFA в том же кабеле. И у кабелей большего размера ёмкость ниже, поскольку стенка изоляции толще относительно жилы. Кабель 3/8″ с ёмкостью 128 пФ/м передаёт более чистый сигнал на 7000 м, чем кабель 7/32″ с ёмкостью 223 пФ/м на 3000 м.

Температурные классы

Что определяет изоляция не меняется

Отсюда полезный вывод: выбор изоляции — это решение исключительно по температуре и телеметрии. Механически это ничего не стоит, поэтому нет причин занижать температурный класс ради экономии веса или прочности. Экономить попросту нечего.

Полные механические и электрические данные для всех шести диаметров приведены на странице одножильного каротажного кабеля страница.

Стандарты и примечания по выбору

Как следует понимать температурный номинал

Это номиналы для непрерывной эксплуатации изоляции, а не показатели выживания на один спуск. Кабель переживёт кратковременный выход за пределы своего класса; чего он не переживёт, так это сотни таких выходов. Указывайте номинал исходя из статической забойной температуры плюс поправка на условия циркуляции, а не по среднему значению.

Стандарты

Часто задаваемые вопросы

Какова максимальная температура для каротажного кабеля?

315 °C (600 °F) с полимерной изоляцией высшего класса. Выше этого ограничивающим фактором становится уже не кабель, а инструменты, головка и флюид. Если речь идёт о геотермальных проектах свыше 350 °C, это отдельный разговор, предполагающий конструкцию с минеральной изоляцией, а не экструдированный полимер.

Стоит ли просто покупать самый высокий доступный температурный номинал?

Нет. Вариант на 315 °C стоит дороже и ничего не даёт в скважине с 180 °C. Поскольку выбор изоляции не меняет прочность, вес или диаметр, завышение спецификации — это чистые издержки без компенсирующей выгоды, в отличие от завышения спецификации брони, где вы хотя бы получаете дополнительную прочность.

PFA или двухслойный FEP/ETFE при одинаковых 260 °C?

PFA — для длинных вертикальных участков, поскольку его более низкая ёмкость защищает телеметрию. Двухслойный FEP/ETFE — для горизонтальных скважин и скважин с увеличенным отходом, поскольку слой ETFE принимает на себя раздавливание бронёй вдоль горизонтального участка. Одна и та же температура, разные механизмы отказа.

Почему кабель без смазки в оболочке имеет номинал всего 190 °C, если его изоляция рассчитана на 260 °C?

Потому что ограничивающим слоем является оболочка, а не изоляция. Это разъясняется на странице каротажного кабеля без смазки в оболочке страница.

Можно ли совместить высокую температуру и сернистую среду?

Да, и их следует рассматривать как две отдельные спецификации: изоляция отвечает за температуру, сплав брони — за H₂S (сероводород). Одно не компенсирует другое. Отправьте анализ флюида вместе с температурой.