[发明专利]井下电缆

说明书

本申请要求于2012年3月26日提交的欧洲申请号12161230.3的优先权，出于所有的目的将该申请的全部内容通过引用结合在此。

技术领域

本发明涉及一种包括氟聚合物保护层的电缆以及所述电缆在井下井(downhole well)的用途。

背景技术

这些年来许多类型的电缆已经在井下井用于与位于井下环境中的测井仪器和其他设备进行通信。

更具体地，电缆在石油钻井业中用于将来自钻井设备的信息和数据传输到一个位于远离该陆上或海上钻井区的位置的控制单元。

电缆还用于电动井下作业，诸如钻孔。

钻井是在地层钻孔并典型地用于从地层输送油和/或气体或用于在取决于在哪儿钻井以及钻多深的温度下(典型地高于200℃)回收热能。钻井作业确实涉及越来越深的井并且典型地达到高达260℃或高于260℃的温度，尤其是邻近井的底部。

这些电缆中最常见的典型地被称为铠装电缆(wireline cable)，原因是其一层或多层导线铠甲(wire armor)(其也充当该电缆的承载构件)的夹杂。虽然铠装电缆典型地是耐久的，至少在许多环境中，但是它们不总是非常适用于某些应用。

保护层典型地包围着电缆的中央芯。电缆的中央芯可以是一种电导体或一种光纤。该保护层可以由适合于在井下条件下使用的任何材料形成。在其中该中央芯包括一种电导体的应用中，该保护层将通常也是电绝缘的。

其中要求一个绝缘保护层并且遇到高作业温度(通常高于200℃)时，可熔融加工的具有按摩尔计1％-5％衍生自全氟烷基乙烯基醚(PAVE)的重复单元的四氟乙烯(TFE)氟聚合物是目前优选的。特别地，因为其更高的熔点(典型地在302℃与310℃之间)，可熔融加工的具有全氟丙基乙烯基醚(PPVE)的TFE共聚物是最优选的。

例如，US 2012/0031607(杜邦公司(EI DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY))09.02.2012披露了用于在井下井中使用的在至少280℃的温度下作业的通信电缆，其中该绝缘性保护层包括通常已知的可熔融加工的TFE共聚物(具有与低分子量聚四氟乙烯(PTFE)共混的PAVE)。

然而，通常已知的可熔融加工的衍生自四氟乙烯(TFE)和全氟烷基乙烯基醚(PAVE)的氟聚合物典型地在外部压力影响的作用下(特别是在高作业温度下)遭受塑性变形，由此导致氟聚合物在电缆的相邻导线铠甲的间隙内挤出。

这通常导致该电缆的失效或使之无效的电缆的变形。

发明概述

现已发现本发明的电缆成功地使得能够克服目前已知的适合于在井下钻井中使用的电缆配置的缺陷。

因此，本发明的一个目的是一种电缆，该电缆包括：

-至少一个被绝缘涂覆层包覆的导体，

-包围所述绝缘涂覆层的第一保护层，所述第一保护层至少包含四氟乙烯(TFE)共聚物，但优选由其制成，该四氟乙烯(TFE)共聚物包含按重量计从0.8％至2.5％的衍生自至少一种具有在此以下的式(I)的全氟化的烷基乙烯基醚的重复单元：

CF₂＝CF-O-R_f，

其中R_f为直链的或支链的C₃-C₅全氟化的烷基或者直链的或支链的包含一个或多个醚氧原子的C₃-C₁₂全氟化的烷基，

所述TFE共聚物具有包括在1.0与6.0g/10min之间的熔体流动指数，如根据ASTM D1238在372℃在5Kg[聚合物(F)]的负荷下测量的；

-任选地，包围所述第一保护层的第二保护层，以及

-包围所述第一或第二保护层的铠甲壳(armor shell)。

本申请人已经出人意料地发现相对于可商购的具有PAVE的TFE共聚物，根据本发明的聚合物(F)被成功地赋予了改进的机械特性，特别是更高的屈服强度值和更低的蠕变应变值，以有利地提供在高压和高温条件下是稳定的电缆，同时保留在恶劣环境中的耐化学性和在高温下的抗热震性。

该聚合物(F)的屈服强度是要施加的最大应力的度量，在该最大应力下该聚合物(F)开始塑性变形。发生屈服的应力取决于变形的速率(应变速率)以及更显著地该变形发生时的温度二者。