Свойства каротажных кабелей и их виды
Система высокочастотной передачи данных по каротажному кабелю
Обзор
В современной скважинной геофизической аппаратуре для передачи информации с датчиков прибора применяется цифровая телеметрия. Она имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с аналоговой. Передача информации в цифровой форме обеспечивает высокую помехоустойчивость, возможность более полного использования пропускной способности каналов, стабильность параметров передачи, позволяет на одном кабеле объединять в связки несколько приборов, чтобы одновременно выполнять ими каротаж.
Практически единственной телеметрической линией передачи данных ГИС является традиционный каротажный кабель.
Согласно источнику [1], [http://bourabai.ru/signals/ts13.htm]
Каротажный геофизический кабель относится к типу универсальных аналоговых кабельных линий передачи информации от скважинных приборов к каротажной станции и передачи управляющих сигналов на скважинные приборы. Пропускная информационная способность каротажного кабеля определяет скорость каротажа, особенно в комплексных методах ГИС. Однако каротажный кабель является не только электрической линией передачи информации, но и тросом с достаточно большим (до нескольких тонн) разрывным усилием, несущим скважинные приборы в химически- и механически агрессивной среде скважин. По существу, это кабель-трос специального технологического назначения, работающий в широком диапазоне температур (от минусовых на поверхности до 100-150 и более градусов на больших глубинах), что накладывает определенные ограничения на его характеристики, как линии связи. Реальная скорость передачи информации (бит/с) современных кабелей в зависимости от их длины ограничиваются диапазоном до 10-100 кГц, что начинает существенно сдерживать развитие и совершенствование технологий ГИС.
|
|
|
По числу токопроводящих жил (ТПЖ) каротажные кабели разделяются на три основных вида: одно-, трех- и семижильные. Как правило, кабельные каналы связи рассматриваются в рамках теории однородных длинных линий с постоянными электрическими параметрами кабеля по всей его длине. Однако в процессе каротажа различные части кабеля находятся в неодинаковых условиях давления и температуры, что приводит к изменению первичных параметров, как во времени, так и по длине кабеля. Однако, как показали исследования, изменение первичных параметров бронированных кабелей хотя и имеет место, но не столь значительно, чтобы отказаться от использования теории однородных линий.
Одножильные бронированные каротажные кабели, в принципе, относятся к разновидности коаксиальных кабелей с концентрическим расположением жилы (прямого провода) внутри брони (обратного провода). Взаимодействие электромагнитных полей прямого и обратного проводника в идеальном коаксиальном кабеле при равных значениях тока и разных его направлениях создает нулевое значение электромагнитного поля за пределами кабеля, т.е. электромагнитное поле сигналов сосредоточено внутри кабеля, что и обеспечивает эффективную передачу электромагнитной энергии с минимальными потерями. Центральная жила и оплетка коаксиальных кабелей выполняются из немагнитных материалов (медь), что также не создает потерь на перемагничивание магнитных материалов.
|
|
|
Каротажный кабель, в отличие от коаксиального, в качестве оплетки имеют стальную броню без поверхностной изоляции, а, следовательно, локализованного обратного тока в этой броне не существует как для одножильного, так и для многожильного кабеля. Это действительно как для кабеля на барабане лебедки, где броня представляет в какой-то мере сплошной металлический монолит, так и для кабеля в скважине, где броня – линейный заземленный электрод. Следовательно, в каротажных кабелях появляется весьма существенный источник потерь электромагнитной энергии сигналов – на перемагничивание стальной брони электромагнитными полями токопроводящих жил и межпроводниковыми электромагнитными полями (при двухпроводной передаче сигналов), а также на потери электромагнитной энергии обратного тока в окружающей среде. Эти потери нарастают с увеличением частоты тока и приводят к существенному частотному ограничению импульсной пропускной способности кабеля. Их место в математической модели кабеля подлежать уточнению.
|
|
|
Рис.1 Конструкция одно- и трехжильного бронированных кабелей.
1 -токопроводящая жила из стальных и медных проволок; 2 - изоляция; 3 -заполнение из полимерной пряжи, шнуров; 4 -подушка; 5 - два повива брони из стальной проволоки.
Свойства каротажных кабелей и их виды
Согласно источнику [2], [https://studfiles.net/preview/3925279/]
В соответствии с назначением и условиями эксплуатации каротажный кабель должен обладать следующими свойствами:
а) достаточной механической прочностью, чтобы выдерживать собственный вес, вес скважинных приборов и значительные дополнительные усилия, возникающие при спуско - подъемных операциях (трение о стенки скважины, сопротивление промывочной жидкости, затяжки, ударные нагрузки при прострелочных - взрывных работах);
|
|
|
б) хорошей электрической изоляцией жил при большом гидростатическом давлении и высокой температуре жидкости, а также при наличии в ней нефти, газа и различных химически активных веществ;
в) небольшим электрическим сопротивлением токопроводящих жил и малым электрическим затуханием;
г) геометрической и электрической симметрией жил;
д) малым диаметром и большой плотностью.
В практике промыслово-геофизических работ применяют бронированные кабели с грузонесущей оболочкой из стальных проволок, а также оплеточные и шланговые кабели с грузонесущими жилами и наружной оболочкой из пряжи или резинового шланга. Оплеточные и шланговые кабели имеют три жилы, а бронированные - от одной до семи.
Бронированный кабель наиболее полно удовлетворяет указанным выше требованиям. Он имеет малый диаметр при равном разрывном усилии, большую плотность и больший срок службы, чем оплеточные и шланговые кабели. Малый диаметр кабеля позволяет применять лебедки с меньшей емкостью барабана, а большая плотность обеспечивает возможность работы в скважинах с тяжелыми промывочными жидкостями и, в частности, в глубоких скважинах. В отличии от оплеточных и шланговых кабелей, натяжение и удлинение бронированного кабеля в меньшей степени зависят от скважинных условий; в результате глубины при работе с бронированным кабелем определяются более точно.
Наиболее распространены одножильные и трехжильные бронированные кабели. Жила кабеля состоит из скрученных медных и стальных проволок (у некоторых кабелей стальные проволоки отсутствуют). Жила кабеля покрыта двухслойной резиновой изоляцией и хлопчатобумажной оплеткой. Внутренний слой изоляции сделан из резины с высокими изоляционными свойствами, а верхний наружный - из нефтестойкой резины. Изоляционное покрытие жил кабелей, как правило, выполнено из полиэтилена, либо монолитного фторопласта.
Поверх тканевой обмотки наложена броня - трубка из двух повивов стальной проволоки. Нижний и верхний повивы имеют различное направление, что уменьшает раскручивание кабеля под действием осевой нагрузки. Броня кабеля несет механическую нагрузку и предохраняет жилы от повреждения при спуске кабеля в скважину и намотке его на лебедку. Характеристика некоторых выпускаемых бронированных кабелей приведена в табл.1
Табл.1. Механические характеристики грузонесущих геофизических кабелей.
| Марка кабелей | Разрывное усилие, кН | dL*107 , Н-1 | dL *106 , 1/0 С | |||
| КЗ | КС | КЗ | КС | КЗ | КС | |
| КГ1-24-90 КГ1-53-90 КГ3-59-90 КГ1-24-180 | 36 26 64 40 | 75 53 32 25 | 4.07 4.72 1.8 2.2 | 1.43 1.64 4.07 4.72 | 14.6 15.1 15.4 15.8 | 16.2 16.7 14.8 15.2 |
КЗ - концы кабеля закреплены при разрыве или растяжении; КС - кабель свободно подвешен в скважине; dL-коэффициент упругого удлинения; dLт -коэффициент температурного удлинения.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 2268; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!