專利名稱：導體系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導體和導管系統(tǒng)，特別是用于海底或地底環(huán)境(但不限于這些環(huán)境)執(zhí)行生產(chǎn)石油、天燃氣等任務時的導體和導管系統(tǒng)。
如鎧裝電纜等導體系統(tǒng)大量應用于在地上鉆井和隨后的生產(chǎn)石油過程中，它們提供電力并且傳輸信號。這些導體系統(tǒng)所面對的環(huán)境是很惡劣的；電纜可能會受到油井流體的高壓、在拉動它們時或被其它周圍部件壓迫時的機械應力和高溫。
在這些環(huán)境中可以使用其它類型的線，如液壓或光纖線，在設計這些線時也要考慮同樣的問題。
已知的鎧裝電纜通常通過將被保護的導體或管道包在多個不同材料制成的層中。復雜的制造過程導致鎧裝電纜相對較貴。
現(xiàn)有電力電纜的一個主要問題是氣體會進入導體，一些氣體(如硫化氫)對通常用來制造導體的銅具有很強的腐蝕性。另外，氣體在高壓下會緩慢地滲入。如果電纜突然減壓(如密封或泵失效)，電纜中的氣體膨脹并且導致爆炸。
本發(fā)明的一個目的是提供一種可靠的、便于制造的導體或?qū)Ч芟到y(tǒng)。隨著下面的描述本發(fā)明的其它目的將逐漸變得明顯。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種形成連接電纜的方法，電纜用于在井下環(huán)境中傳輸動力或遙測數(shù)據(jù)，電纜包括導體，環(huán)繞導體的管狀不可滲透的金屬層，該方法包括將導體的端部暴露，將導體引入外殼的孔中，孔含有與緊靠導體的電觸點，外殼密封不可滲透的金屬層從而與外殼的孔絕緣。
優(yōu)選電纜包括一個外部覆蓋層，去掉外部覆蓋層暴露出不可滲透的金屬層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種形成被保護電纜的方法，電纜用在井下環(huán)境中傳輸電力或遙測數(shù)據(jù)，包括輸送電纜使之通過擠壓機從而形成擠壓材料基本包圍電纜的第一層，環(huán)繞擠壓材料的第一層鋪放不可滲透的金屬管，它的直徑比擠壓材料的第一層的直徑大，并且彎曲不可滲透的金屬管使得它與擠壓材料的第一層緊密配合。
可以在擠壓材料的第一層和不可滲透的金屬管之間提供粘結(jié)層。不可滲透的金屬管可以象片一樣鋪設并且形成管狀。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于井下環(huán)境中的被保護導管，包括第一管狀不可滲透的金屬層，鋪在第一管狀不可滲透的金屬層上的第一擠壓材料層，鋪在第一擠壓材料層上的第二不可滲透的金屬層，通過第一不可滲透的金屬層的流動通道，在第一不可滲透的金屬層和第二不可滲透的金屬層之間提供傳輸電力或遙測數(shù)據(jù)的傳導裝置。
優(yōu)選傳導裝置包括三條并行且互相絕緣的導體。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種在井下環(huán)境中傳輸電力或遙測數(shù)據(jù)的被保護電纜，包括傳導電纜，鋪在電纜上的第一擠壓材料層，鋪在第一擠壓材料層上的第一不可滲透的金屬層，和多個鋪在第一不可滲透的金屬層上的拉力支撐件。
拉力支撐件優(yōu)選以編織的結(jié)構(gòu)鋪在第一不可滲透的金屬層上。
將會看到上面的過程很容易包括不可滲透層和/或加熱元件以保護電力線、導管和其它部件不受流體或氣體的侵害。涉及的電纜包括電力傳導電纜，和允許流體通過的空心電纜。
現(xiàn)在描述本發(fā)明，作為示例，現(xiàn)在參考附圖，在附圖中

圖1是電力線的剖視圖；圖2是電纜的剖視圖；圖3是電纜的部分切開透視圖；圖4是電纜制造的透視圖；圖5是使用中電纜部分切開的透視圖；圖6是使用中電纜另一個實施例的側(cè)視圖；圖7到圖9是制造另一個電纜實施例的剖視圖；圖10到圖12是制造另一個電纜實施例的剖視圖；圖13到圖16是制造另一個電纜實施例的剖視圖；和圖17到圖21是制造另一個電纜實施例的剖視圖。
圖22到圖30是制造另一個電纜實施例的剖視圖。
圖31是使用中系統(tǒng)的視圖。
圖32和33是圖17到21的電纜安裝到油井取油管中的縱向側(cè)視圖。
圖34到37和42示出了制造電纜另一個實施例的剖視圖。
圖38、39和43示出了制造這個電纜實施例的側(cè)視圖。
圖40示出了部分制造好的這個電纜實施例的剖視圖。
圖41、42示出了部分制造好的電纜的這個實施例的側(cè)視圖。
圖44示出了完全制造好的這個電纜實施例的部分分解視圖。
圖45示出了完全制造好的這個電纜實施例的剖視圖。
圖46到50示出了電纜這個實施例的端部處理的側(cè)視圖和剖視圖。
圖51到53示出了電纜這個實施例將兩個電纜端部連接的部分剖視圖；圖54到56示出了電纜這個實施例將兩個電纜端部連接的一個改進的部分剖視圖；和圖57到60示出了被保護電纜另一個實施例的制造的剖視圖；圖61、62和64示出了被保護電纜另一個實施例的透視圖和剖視圖；圖63和65示出了被保護電纜另一個實施例的剖視圖；圖66示出了被保護電纜另一個實施例的剖視圖；圖67示出了這個電纜的終端器；圖68示出了這個電纜的另一個實施例的終端器；圖69示出了電纜的另一個實施例；圖70示出了電纜的另一個實施例；和圖71到74示出了示于圖69中的電纜的接合布置。
參考圖1，三條電力線10、11、12的每條線包括七股導體15，這些導體用塑料護套16包住，三條電力線10、11、12以相互編在一起的形式放置(見圖3)。參考圖2，為了保護電力線10、11、12，它們一起被包在塑料圓柱體20內(nèi)。不可滲透層40包住這個塑料圓柱體20。這個不可滲透層可以很方便地用鋼片制成，當然也可以用其它不可滲透的金屬甚至其它不可滲透的材料制成。環(huán)繞這個不可滲透層形成了另一個塑料層30。這些部件一起構(gòu)成了鎧裝電纜45(在制造過程中也用電纜45指那些部分完成的電纜)。導體可以與擠壓的塑料覆蓋層一起預形成，從而避免示于圖1和圖2的步驟1和2。
參考圖4，電力線10、11、12穿過第一擠壓機50和第二擠壓機52。在兩個擠壓機之間，電纜45穿過片護殼裝置54。在穿過機器50、52、54后，很方便將力施加在電力線上從而將它們拉出擠壓機。
第一擠壓機50通過圓形壓模擠壓塑料，電纜從其中穿過。因此被擠壓的塑料將電力線一起包在塑料圓柱體20內(nèi)，壓模的直徑比纏繞在一起的電纜的最大直徑寬。
兩個不可滲透的片帶41、42從卷軸55、56展開，卷軸55、56位于塑料包住的電力線相對兩側(cè)。金屬覆蓋層也可以環(huán)繞周邊以連續(xù)層的形式被卷繞成單一片層。不可滲透片環(huán)繞塑料包住的電力線大致形成為半圓形。形成不可滲透片使得它們彼此重疊從而完全包住塑料圓柱體20的周邊以形成護殼。在形成的過程中，不可滲透片以緊密裝配的布置形式鋪在塑料圓柱體上；在形成包住塑料圓柱體的管后，可以成型不可滲透片使之夾緊塑料圓柱體。在不可滲透片重疊的邊沿上，在一個邊沿上可以形成唇部，從而另一個片搭在唇部上，并且它的邊沿緊靠由唇部形成的臺肩，這樣即使在不可滲透片連接處不可滲透護殼的外表面也是光滑的，從而沒有任何部分具有明顯的漲起或凹陷。為了容納不可滲透護殼的唇部，塑料圓柱體可以包括縱向槽。通過在壓模輪廓上包括小的突出部分可以實現(xiàn)這個構(gòu)造，或者在從第一擠壓機中出來的塑料材料還處于可塑階段時直接將不可滲透護殼放在它的上面也可以實現(xiàn)這一構(gòu)造。為了保證完全的整體密封，可以將不可滲透層粘在一起或者焊在一起。應該理解這個過程很適合將金屬或其它類似材料加入到擠壓過程中。
然后將不可滲透層包住的電力線45拉過第二擠壓機52，擠壓機的圓形壓模具有比不可滲透護殼大的直徑，使得可以將外塑料層30鋪在不可滲透護殼40的的外表面上。這樣就形成了示于圖3的鎧裝電纜。
為了清晰，圖4示出的過程是經(jīng)過簡化的。應該注意對第一和第二擠壓型材進行足夠冷卻從而可以在后面的階段對其進行處理。另外這里示出的電纜沒有互相纏繞。
參考圖5，塑料圓柱體5和不可滲透護殼40組合在一起可以很好地防止流體和氣體的進入，這些流體和氣體會損壞絕緣材料并且可能使電力線的銅變脆，同時可以避免施加在電纜上的應力和應變。塑料外層30提供了進一步的保護，特別是對不可滲透護殼40提供了進一步的保護。根據(jù)電纜的用途和系統(tǒng)環(huán)境，可以加上其它的和不同的外層(優(yōu)選通過擠壓過程)從而提供進一步的保護，特別是增強電纜的強度和進一步的環(huán)境保護(特別是對金屬層)。在電纜終結(jié)的地方，電力線10、11、12的端部當然不再包在電纜的保護鎧內(nèi)。因此針對環(huán)境密封電纜的端部從而使得電力線不會暴露出來。為了對電纜進行密封，移去一條在周向的外塑料覆蓋層使得不可滲透護殼暴露出來。然后對不可滲透護殼40形成密封(例如，在連接器23內(nèi)的彈性O形環(huán))。這樣的密封比用外塑料表面形成的類似密封更有效、更可靠，這是因為塑料是多孔的，從而在安裝電纜的過程中可能被磨損。
塑料覆蓋層還提高了電纜的操作性能，可以使它表面的粗糙度增加或者改變其外形以幫助將其夾緊。通過對外塑料表面30施加一些紋理能夠進一步提高電纜45可以輕易被夾緊這一性能。參考圖6，沿著電纜45的長度方向在外塑料層上形成了一系列鞍狀物32?？梢栽陔娎|從第二擠壓機中出來后，在其還具有可塑性時在外塑料層上印上這些紋理，這樣就形成了紋理。
參考圖7，環(huán)繞塑料圓柱體40形成不可滲透護殼40的另一種方法涉及在塑料圓柱體中形成單一縱向凹槽60。參考圖8，在凹槽60中插入剛性導槽64，并且將單一一片不可滲透材料43鋪在塑料圓柱體20上。不可滲透片形成管40，具有唇部70、71的片的邊與剛性導槽64配合在一起?？梢允顾伒牟豢蓾B透片40處于具有周向應力的狀態(tài)，從而唇部70、71穩(wěn)固地與剛性導槽配合?？梢酝ㄟ^在剛性導槽64內(nèi)的卷邊或其它過程使唇部70、71進一步固定。不可滲透片43鋪在表面上，而表面利用粘結(jié)化合物32放置在塑料圓柱體上以進一步固定它。這個覆蓋層也可以對電力線10、11、12形成額外的保護屏障。
參考圖10，具有帶臺肩唇部72的單一不可滲透片43可以鋪在塑料圓柱體20上，塑料圓柱體具有與片的唇部72對應的縱向凹槽60。然后不可滲透片形成管，如圖10所示，與具有唇部的邊沿對著的片的邊沿緊靠唇部的臺肩73。
應該注意，在所有實施例中，不可滲透片的接縫與護殼40的表面平齊，從而在剝?nèi)ネ馑芰蠈?0時，沿著不可滲透護殼40的圓周形成了很好的密封。
參考圖13和圖14，在塑料圓柱體20上形成了相對較寬的縱向凹槽61。在凹槽61中插入了一條防熱材料75。例如它可以是一條陶瓷材料，其橫截面具有與塑料圓柱體圓周類似的曲率，或者是采用具有所需曲率的柔性防熱材料條，如石棉布或一些等效物。
參考圖15，不可滲透片形成包住管40中的塑料圓柱體。片兩個邊沿會合的地方用焊接或熱接形成對片49的接縫，防熱材料75保護電力線10、11、12和圓柱體20的塑料材料。應該理解防熱材料75的寬度和厚度以及凹槽61的相應尺寸依賴于焊接種類。
參考圖16，彎曲不可滲透護殼40從而它牢固地夾緊塑料圓柱體20。這通常導致略微加厚了護殼40的壁和略微加長了護殼。不可滲透護殼的未彎曲部分相對于塑料圓柱體20移動以適應這個加長。因此，所鋪的不可滲透片的長度比它被鋪設到的塑料圓柱體短一些。
參考圖17，擠壓成型塑料管80，當然也可以用其它的形式形成。一片鋁層82包在或鋪在塑料管上，如圖15所示，它完全包住塑料管。可以以與上面描述的形成不可滲透片類似的方法形成這個層。然后將鋁層包住的管送入第二擠壓機，以產(chǎn)生圖19所示的具有切掉部分90、91特征的第二塑料層90。這些切掉部分可以通過擠壓模的形狀形成(盡管這些切掉部分是有益的，但它們在制造過程中不是必須的)。擠壓成型物包括三個較寬的凹槽90，三條銅導體93分別插入它們中(參考圖20)。擠壓成型物還包括三個較小的導槽91，三段光纖電纜94插入其中。參考圖21，在鋪好銅導體93和光纖電纜94后，組件通過另一個擠壓機并且在組件上鋪最后一層塑料86。由于具有通孔，這種導管46可以用來輸送液壓液體，甚至輸送油。如果需要可以將電纜引入導管46。也可以插入液壓電纜或其它導線而不插入光纖電纜94。當然插入元件的數(shù)目和結(jié)構(gòu)是可以改變的。
鋁層82保護導體90和光纖電纜94使得它們不受到導管46中輸送流體的影響?？梢杂闷渌饘倩蛘吆辖饋泶驿X，特別是對前面的實施例可以用軟鋼或碳鋼代替。
參考圖22到25，可以用類似的方法處理七股導體100(被稱為“七電纜”)。七電纜通過擠壓過程被塑料102覆蓋以形成圓柱體，這個圓柱體用前面描述的方式被鋁覆蓋層104包住。然后鋁覆蓋層104被包在(以編織的形式)扭矩平衡的編織線106中。這個編織線106鎧裝了電纜，并且允許電纜承受張力，編織線可以用任何韌性材料制成，其中鋼是一種合適的材料。
參考圖26到30，在另一個實施例中，七電纜100已經(jīng)具有了塑料覆蓋層102并且被扭矩平衡的編織線106包??；包在這種扭矩平衡編織線中的電纜可以買到。將額外的編織線從編織線106的外層去除。然后擠壓這樣得到的電纜使得編織線被包覆在塑料110中以形成圓柱形。去除一些編織線106導致表面上有很多縫隙，它保證塑料110牢固地連接到編織線106上。然后利用前面描述的方法用鋁隔離層112覆蓋塑料層110。為了方便操作，如上所述將外塑料層114鋪在鋁層112上。
參考圖31，被保護的管可以安裝在井眼141中，或者用來將油從井口輸送到中央連接點143或者浮動容器144中。
參考圖32，被保護的管可以安裝在立管或井的殼體中，可以通過在內(nèi)部的彎曲固定它們或者將它們懸掛在電纜和電纜頭單元上。電纜頭單元包括適合允許油流經(jīng)管的通孔的開口。電纜能夠向電源板供電。電力也可以等價地從“插入”組件供給，如圖33所示，這時電力來自海底設備。
鋁層保護加熱條、電力線和傳感器使它們免受腐蝕。象前面的實施例一樣，鋁層還最小化氣體滲透管結(jié)構(gòu)所導致的爆炸減壓的危險。
應該理解在一個實施例中描述的特殊特征可以與用在另一個實施例中的等效特征互換。例如，任何固定不可滲透片的方法可以用于導管。另外，可以綜合用于各個實施例中的特征，例如可以作為額外的步驟在生產(chǎn)于圖13到16中示出的塑料包住的電力線時加入光纖電纜。
應該理解可以使用等效的其它材料或部件。例如，可以用不是鋼的其它金屬覆蓋塑料圓柱體，也可以用不是鋁的其它金屬覆蓋塑料管。當然也可以用所述的方法鎧裝其它數(shù)目的電力線，或者甚至是其它類型的電線。
參考圖34，另一個實施例中被保護的電纜包括三條導線200、201、202，每條導線包括七股導體，這些導體以填充形式被絕緣材料包圍并且被稱為“七電纜”。通過擠壓產(chǎn)生三種成型部分204、205、206，每個部分具有一個凸彎曲表面和兩個凹彎曲表面，從而三個部分204、205、206象示出的那樣與導線200、201、202互鎖以在截面上產(chǎn)生緊密配合的平齊圓周。每個成型部分包括遙測電纜208(例如可以是光纖或電力電纜)，它們與成型部分一起被擠壓，并且在擠壓過程中幫助該部分保持其形狀。
參考圖35，導線200、201、202和成型部分204、205、206利用塑料或橡膠擠壓材料被固定在一起，這些材料充滿導線和成型部分之間的空隙并且提供光滑的圓形外周邊。
參考圖36和37，連續(xù)的軟鋼或碳鋼片212(厚度通常在0.1到0.15mm)在兩側(cè)具有塑料覆蓋層214，用來防止在惡劣的環(huán)境中鋼被氧化或腐蝕，受保護的電纜放置在這種惡劣的環(huán)境中。然后在將鋼鋪在電纜上之前用切削圓盤216將鋼割成合適的寬度。
從卷軸222將鋼片21送入并且包住電纜線的塑料覆蓋層210和成型部分，在焊接位置連接鋼片的邊沿，例如如圖38和39所示，可以用TIG(鎢極電弧惰性氣體保護焊)或激光焊218實現(xiàn)焊接。沿著焊接的邊沿鋼的塑料覆蓋層蒸發(fā)。由鋼片形成的鋼管直徑比所鋪的塑料擠壓層210外表面的直徑大5％，所以在塑料擠壓材料和鋼之間存在一個容積。定位鋼使得間隙沿被焊接的鋼邊沿最大。這避免由于焊接產(chǎn)生的熱量對塑料層產(chǎn)生嚴重的損害。然后鋼管通過壓模220對其進行彎曲而固定在擠壓的塑料層上(如圖38、39所示)，從而在橡膠擠壓材料周圍形成緊密配合的鋼層212(如圖40所示)。
參照圖41，在彎曲期間，或作為一個單獨的過程，沿鋼隔離層212固定的間隔壓出環(huán)形凹槽224。這些凹槽224如圖42所示在其長度方向上增加了鋼的柔性，同時在凹槽之間保持了具有恒定周長的足夠大的區(qū)域，從而可以很方便地環(huán)繞鋼層212進行密封。
參考圖43，在擠壓位置226塑料層228鋪在鋼隔離層212上(如圖44和45所示)。外塑料層228以剝離粘接強度鋪在鋼隔離層212上所以很容易去掉它。
為了將電纜與電源或用電設備連接，如圖46所示，利用切割裝置234使得導體230、導體絕緣232(一起構(gòu)成了導線200、201、202)、塑料層210、鋼隔離層212和外塑料層228依次暴露出來。參考圖47，導體230的暴露端引入終端器235中，終端器235象示出的那樣卷曲或焊接在暴露的導體上。每個終端器包括面對導體的螺紋孔。
參考圖48，電纜終端組件238包括外部金屬護套236和內(nèi)部配合表面237。受保護的電纜端部(圖47示出的已經(jīng)被剝落并且準備好的)被引入電纜終端組件238中，外部金屬護套237延伸到金屬隔離層212上，內(nèi)部配合表面237靠著電纜的每個暴露層。與終端器對齊的三個孔240(這里只能看到兩個孔)穿過電纜終端組件。如圖50所示，螺栓242插入這些孔中與終端器配合，螺栓頭與電纜終端組件配合將電纜鎖在其位置上。組件利用外部金屬護套和暴露的金屬隔離層之間的O形環(huán)243密封。螺栓插入的孔的一部分在電連接中起到陰引腳的作用。具有螺紋內(nèi)表面的朝后的固定螺母244固定電纜連接著的組件的對應外螺紋表面。
另一種連接結(jié)構(gòu)在圖50中示出，其中外部金屬護套236包括外螺紋表面。在連接電纜終端組件238之前，將連接套管245放置在電纜的端部，連接套管具有與外護套236的螺紋表面對應的內(nèi)螺紋表面。使金屬隔離層212的端部變形離開下面的塑料層以形成周向裙部。然后電纜終端組件通過螺紋與電纜配合并且電纜終端組件238的金屬護套236的外螺紋表面邊沿延伸到裙部的下面，同時連接套筒245在它的上面。當連接套筒245通過螺紋擰到外部金屬護套236上時，就捕獲了鋼隔離層212的張開端部并且該端部被牢牢地夾緊在連接套管和外部金屬護套之間，從而形成了金屬與金屬之間的密封?？梢园∣形環(huán)以提供進一步的金屬與金屬之間的密封。
為了產(chǎn)生更長的長度，兩個被保護的具有相似長度的電纜可以連接在一起。參考圖51，將被連接的電纜250、251的端部的層去掉以暴露出示出的導體230。相應的配合連接套筒252、253(一個套筒252具有陰螺紋，另一個套筒253具有相應的陽螺紋)放置在每個電纜端部250、251上。一個電纜端250的導體絕緣層被剝離使得它的絕緣電纜232暴露部分比另一個電纜端251的暴露部分長，絕緣套筒255放置在絕緣電纜232的這個部分。于是每個電纜端暴露的相應導體230通過卷曲或焊接到公共連接器233上而連接在一起。參考圖52和53，為了連接兩個電纜端250、251，絕緣套筒255沿著電纜滑動直到絕緣套筒覆蓋住導體端230和連接器233，然后將其固定。連接套筒252、253互相靠緊，然后通過螺紋固定在一起，O形環(huán)257密封螺紋。每個連接套筒相對于其電纜的位置可以使用位于電纜金屬隔離層212上的一個環(huán)形凹槽和連接套筒內(nèi)表面上的一個環(huán)形凹槽之間的固定螺絲或接合銷258固定。安裝在連接套筒252、253內(nèi)表面上的O形環(huán)246、256和被保護電纜250、251的鋼層212一起密封連接套筒。
參考圖54到56，連接套筒252、253在離開電纜連接區(qū)域的最遠端設有陽螺紋261、263。固定環(huán)260、262包括與各個連接套筒252、253配合的對應陰螺紋。每個配合的連接套筒和固定環(huán)(252和260，253和261)在各自越過配合螺紋的位置包括一個傾斜對接表面271、272。當兩個連接套筒252、253如上所述通過螺紋連接好并且利用固定螺絲或接合銷鎖緊后，這些固定環(huán)被收緊，從而連接套筒的端部在徑向向內(nèi)壓緊以保證O形環(huán)256、246與電纜端部250、251的暴露金屬表面212密封好。
參考圖57到60，在形成被保護電纜的另一種方法中，在碳鋼管300的表面通過擠壓形成外塑料層302。如前面的實施例所述，可以粘結(jié)這個外層使得很容易將它撕掉。然后使覆蓋了塑料的管變形成圖58所示的平型，然后將傳導電纜(例如三個包住的七電纜303)象圖59所示的那樣插入。在安裝好傳導電纜303后，通過抽吸使電纜浸入硅樹脂雙組分化合物304中，這種化合物將電纜303固定在塑料覆蓋的金屬管300中。具有這種橫截面的被保護電纜能夠插入到在一個方向上間隙受到限制的空間中，例如當電纜要安裝到穿過馬達或一些其它器械的鉆弦時，而馬達或那些器械沿著鉆弦懸掛在半空中?？梢詫⑺芰细采w的管從圓形根據(jù)需要和必須的間隙變形成其它的形狀，如具有彎曲的四季豆形狀的截面。
參考圖61和62，七根電纜組成的單獨一捆電纜310可以擠壓在具有圓形截面的管312中，而后再包進保護薄金屬隔離層314中。三捆這樣的保護電纜再以纏繞的形式編在一起然后粘結(jié)(例如在電纜捆之間形成的三角形區(qū)域用另外的塑料或橡膠擠壓材料)在一起形成傳導電纜裝置319。這樣的纏繞避免在電纜中可能感應出的阻抗，這是由于在電纜結(jié)構(gòu)的一個電纜區(qū)域中的阻抗可以被那個電纜中另外區(qū)域的阻抗平衡掉。然后將這些電纜安裝在連續(xù)的管322中，或者利用上面描述的擠壓方法在其上覆蓋另外的層以產(chǎn)生管結(jié)構(gòu)。如圖64所示，這樣的被保護電力電纜結(jié)構(gòu)可以安裝在井中的井口或封隔器中，為了容納被保護電纜，井口320與井318的中心軸線偏開一定的距離。另外可以用線性形式將單獨的擠壓出來的并且覆蓋有金屬的七根導體合在一起321，象圖63示出的那樣，利用粘結(jié)劑316(如擠壓的塑料層)將它們粘結(jié)在一起。使用單獨的覆蓋有金屬的導體能夠避免一些在上面的實施例中描述的將線性布置的導體用金屬覆蓋層包在一起時會碰到的困難，例如在鋪金屬覆蓋層時可以防止熱點和密封問題。這樣布置的電纜與三角形布置的形式相比相對平一些，所以它們可以安裝在更小的環(huán)內(nèi)，并且可以象圖65示出的那樣將井口320或封隔器等放置在局部中心。
如上所述，電纜的金屬層可以進一步利用擠壓在其上面形成塑料層324(如圖66所示)。參考圖67，為了連接圖66示出的電纜和需要供電的設備，將三個金屬保護的電纜在電纜結(jié)構(gòu)的端部略微分開，并且將一部分金屬護殼314和塑料擠壓材料324去掉從而使導線電纜310暴露出來。然后將每個保護的電纜引入終端組件的接收孔中，這里金屬層用橡膠O形環(huán)密封。導線觸點于是通過焊接或夾緊件334與陰銷336電連接，陰銷用配合螺絲333固定。終端組件335包括位于其外周邊的固定螺母，在它的內(nèi)表面有螺紋以接收要被供電的設備的一部分。在將設備連接到固定螺母上時，固定螺母和終端組件其余部分之間的密封變緊。參考圖68，可以包括電纜夾具來代替O形環(huán)將電纜密封到終端組件上，電纜夾具包括貝氏(belleville)墊圈型元件338，當電纜和固定螺母339收緊時，墊圈型元件被壓縮以形成穩(wěn)固的金屬與金屬之間的密封。電纜的傳導部分和連接器與終端外殼用成型橡膠絕緣塊311分開。
參考圖69，幾個單獨的被保護電纜340具有擠壓在金屬層314上的兩個外層339、341，這些電纜可以被引入金屬管和一件井用設備320之間的環(huán)形內(nèi)，這些電纜沒有連在一起而是獨立地放在井下。如圖71所示，這樣的電纜可以利用單獨的終端器或者接合組件與需要供電的設備連接或者進一步接合成具有其它長度的電纜。如上所述，被保護電纜310的傳導導線暴露出來并且利用焊接或夾緊和配合螺絲333連接到陰銷336上。圖71示出了兩個相似的電纜被接合在一起，暴露的金屬導體310夾緊或焊接到銷上。在終端組件主體345的每端的固定螺母342通過螺紋與終端組件的內(nèi)表面346連接，每個固定螺母的內(nèi)表面壓緊楔形夾具348。當擰緊固定螺母時，楔形夾具使得固定螺母342和終端組件345的端部略微向外移動。這使得終端組件345靠近在內(nèi)部安裝的O形環(huán)350的部分向內(nèi)移動，從而保證O形環(huán)350對電纜的外表面形成較好的密封。圖70示出了三個被保護的電纜，在每個電纜金屬層314上單獨擠壓了層331，所有這三個電纜固定在塊擠壓材料343中。這兩個結(jié)構(gòu)都適合小環(huán)形情形。
參考圖72，終端組件或者接合組件可以包括具有螺紋的外表面，并且在外表面上具有O形環(huán)，從而組件可以密封地固定在防水壁355上，這樣如圖73所示，象前面那樣準備好的兩個電纜309可以進入終端組件345的任一端并且利用前述的固定螺母固定，這樣就如圖74所示將兩個電纜端穩(wěn)固且密封地連接在一起。在這個實施例中，夾緊或焊接的連接元件334通過雙端陰連接插座352連接，每個連接插座和每個連接元件都包括具有一定形狀的絕緣套筒354從而導電元件與終端組件的主體345絕緣。
在實施例中選擇了鋁和鋼層來說明金屬層的應用，諸如激光焊接等焊接技術(shù)允許使用很大范圍內(nèi)的金屬和金屬材料，如銅、不銹鋼和覆蓋有或鍍有塑料的金屬。一旦將擠壓材料鋪到金屬隔離層上(或者將金屬隔離層鋪到電纜上)，就會發(fā)現(xiàn)包括粘結(jié)層是有益的，它可以用擠壓材料鋪成，所以金屬層和擠壓出的層之間的粘結(jié)牢固，這樣就防止由于擠壓出的層和金屬隔離層之間的移動引起的糾結(jié)和變皺。
金屬層不僅起到隔離層的作用(即在高壓或惡劣環(huán)境中保護電纜的光纖)，金屬還極大地增強了電纜的強度，特別是當幾條電纜(如圖66和69示出的那些電纜)分別具有金屬隔離層時。盡管在這里示出了三條單獨的電纜，可以使用更多條單獨的由金屬保護的電纜。由于金屬層增強了電纜的機械強度，電纜可以提供相當大的張力支撐。
權(quán)利要求
1.一種形成連接電纜的方法，電纜用于在井下環(huán)境中傳輸動力或遙測數(shù)據(jù)，電纜包括一個導體，和環(huán)繞導體的管狀不可滲透的金屬層，該方法包括將導體的端部暴露，將導體引入外殼中的一個孔中，孔含有緊靠導體的電觸點，外殼密封不可滲透的金屬層以使外殼的孔絕緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中電纜包括一個外部覆蓋層，去掉這個外部覆蓋層暴露出不可滲透的金屬層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的形成一種連接的方法，其中將第一電纜引入外殼的第一孔中，將第二電纜引入外殼的第二孔中，兩條電纜的導體緊靠電觸點，這些電觸點互相電連接，外殼密封每條電纜的不可滲透的金屬層。
4.根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求的方法，其中外殼包括大致為管狀的主體，并且包括至少一個環(huán)形固定元件，該固定元件利用螺紋與管狀主體的外表面配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項權(quán)利要求的方法，其中一個大致為管狀的外殼包括管狀主體，并且包括至少一個環(huán)形固定元件，該固定元件利用螺紋與管狀主體的內(nèi)表面配合。
6.一種形成被保護電纜的方法，該電纜用在井下環(huán)境中傳輸電力或遙測數(shù)據(jù)，該方法包括以下步驟，輸送電纜使之通過擠壓機從而形成由擠壓材料構(gòu)成的第一層，第一層基本上包圍電纜；環(huán)繞第一層的擠壓材料鋪放不可滲透的金屬管，該管的直徑比擠壓材料的第一層的直徑大；并且彎曲不可滲透的金屬管使得它與擠壓材料的第一層緊密配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中在擠壓材料的第一層和不可滲透的金屬管之間提供粘結(jié)層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中不可滲透的金屬管可以以片層的形式鋪上并且形成管狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求6到8中任何一項權(quán)利要求的方法，其中輸送不可滲透的金屬管、電纜或?qū)Ч芎蛿D壓材料的第一層，使得它們通過第二擠壓機以形成基本包圍電纜或?qū)Ч?、擠壓材料第一層和不可滲透的金屬管的擠壓材料的第二層。
10.根據(jù)權(quán)利要求6到9中任何一項權(quán)利要求的方法，其中一層防熱材料鋪在擠壓材料的第一層上，并且利用熱量固定不可滲透的金屬管。
11.根據(jù)權(quán)利要求6到10中任何一項權(quán)利要求的方法，其中一個或多個導體插入擠壓材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求6到11中任何一項權(quán)利要求的方法，其中擠壓材料具有施加的紋理。
13.一種用于井下環(huán)境中的被保護導管，包括第一管狀不可滲透的金屬層，鋪在第一不可滲透的金屬層上的第一擠壓材料層，和鋪在第一擠壓材料層上的第二不可滲透的金屬層，有一條通過第一不可滲透的金屬層的流動通道，和在第一不可滲透的金屬層和第二不可滲透的金屬層之間提供傳輸動力或遙測數(shù)據(jù)的傳導裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的被保護導管，其中傳導裝置包括三條并行且互相絕緣的導體。
15.一種在井下環(huán)境中傳輸電力或遙測數(shù)據(jù)的被保護電纜，包括導電電纜，鋪在電纜上的第一擠壓材料層，鋪在第一擠壓材料層上的第一不可滲透的金屬層，和多個鋪在第一不可滲透的金屬層上的拉力支撐件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的被保護導管，其中拉力支撐件以編織的結(jié)構(gòu)鋪在第一不可滲透的金屬層上。
17.一種在這里描述和說明的方法。
18.一種在這里描述和說明的被保護電纜或?qū)Ч堋?br> 19.任何在這里特別披露的、在國際公約(巴黎公約)的條款4H的意義下的新穎的和創(chuàng)造性的特征或者特征的組合。
全文摘要
形成一種對電纜的連接，該電纜在井下環(huán)境中傳輸電力或遙測數(shù)據(jù)。電纜包括一個導體，和環(huán)繞導體的一個管狀不可滲透的金屬層。將導體的端部暴露，將導體引入外殼中的孔中?？装o靠導體的電觸點，外殼密封不可滲透的金屬層以絕緣外殼的孔。電纜包括一個外部覆蓋層，去掉這個外部覆蓋層將不可滲透的金屬層暴露出來。一個電纜可以引入外殼的第一孔中，第二個電纜引入外殼的第二孔中，兩個電纜的導體緊靠電觸點，從而這些觸點互相電連接，外殼密封每個電纜的不可滲透的金屬層。
文檔編號E21B47/12GK1543694SQ02812408
公開日2004年11月3日 申請日期2002年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月20日
發(fā)明者菲利普·黑德, 菲利普 黑德 申請人:菲利普·黑德, 菲利普 黑德