專利名稱：帶保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及稠油油田注蒸汽熱采技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及水平井注蒸汽熱采過程中測 試的專用溫度壓力監(jiān)測電纜，是一種外部采用連續(xù)保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜及其制造方 法。
背景技術(shù)：
蒸汽輔助重力泄油(Steam Assisted Gravity Drainage，簡稱SAGD)是一種將蒸 汽從位于油藏底部附近的水平生產(chǎn)井上方的一口直井或一口水平井注入油藏，向地下連續(xù) 注入蒸汽加熱油層；被加熱的原油和蒸汽冷凝液驅(qū)至周圍生產(chǎn)井中，從油藏底部的水平井 采出原油的方法，具有較高的采油能力、高油汽比、較高的最終采收率及降低井間干擾，避 免過早井間竄通的優(yōu)點(diǎn)。在稠油蒸汽輔助重力泄油熱采過程中經(jīng)常需要進(jìn)行測試，水平井測試需要采用溫 度壓力監(jiān)測電纜攜帶儀器下入井內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測，溫度壓力電纜是SAGD熱采多點(diǎn)溫度壓力監(jiān) 測系統(tǒng)的主要組成部分。2008年，第七屆中國石油和化工自動(dòng)化技術(shù)年會(huì)上，有毛細(xì)管測壓、熱電偶測溫多 點(diǎn)溫度壓力監(jiān)測文章。蒸汽輔助重力泄油(SAGD)多點(diǎn)溫度壓力動(dòng)態(tài)監(jiān)測技術(shù)是將毛細(xì)管 測壓技術(shù)和熱電偶測溫技術(shù)結(jié)合在一起，在地面將多組毛細(xì)管和熱電偶預(yù)制在保護(hù)管里， 通過注入設(shè)備把預(yù)制好的保護(hù)管推進(jìn)到地層中來實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度壓力監(jiān)測的。無接箍油管上 預(yù)留多點(diǎn)導(dǎo)壓孔，井口處采用特殊密封裝置將毛細(xì)管和熱電偶電纜引出，把毛細(xì)管和熱電 偶電纜引至地面控制箱內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)換連接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該技術(shù)具有耐高溫、耐高壓、耐腐 蝕等特點(diǎn)，適合做永久式監(jiān)測用。目前，現(xiàn)場采用的溫度壓力監(jiān)測電纜的外層保護(hù)管是連續(xù)油管。國內(nèi)沒有成熟產(chǎn) 品，需要進(jìn)口，價(jià)格昂貴，采購周期長。如果需要帶保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜，需在地面將 溫度壓力監(jiān)測電纜預(yù)制到連續(xù)油管內(nèi)，在預(yù)制過程中需在測壓口位置截?cái)噙B續(xù)油管，對(duì)測 壓口進(jìn)行處理，然后進(jìn)行重新焊接。截?cái)噙B續(xù)油管重新焊接嚴(yán)重影響連續(xù)油管的強(qiáng)度，增加 施工難度，同時(shí)也影響到測試成功率。中國專利公開號(hào)CN201083125，提供了 “用于油田水平井熱力開采的高溫高壓測 試電纜”，包括有用于測溫的鎧裝熱電偶和用于測壓的毛細(xì)管，毛細(xì)管有兩根，呈上下并列 設(shè)置，而所述鎧裝熱電偶并列成束后設(shè)在所述毛細(xì)管的兩側(cè)，在所述鎧裝熱電偶與毛細(xì)管 的外側(cè)包覆有絕緣與耐高溫的高分子樹脂材料。該測試電纜可經(jīng)設(shè)備下入井下并推入水平 段，進(jìn)行帶壓不停產(chǎn)測試，實(shí)現(xiàn)井下長期連續(xù)監(jiān)測。中國專利公開號(hào)CN201170093，提供了 “水平井多點(diǎn)溫度壓力動(dòng)態(tài)監(jiān)測儀器”，由 熱電偶電纜、毛細(xì)管、熱電偶、高溫傳壓筒、測壓短節(jié)、連續(xù)油管、井口毛細(xì)管電纜轉(zhuǎn)換連接 器組成。采用井口毛細(xì)管電纜轉(zhuǎn)換連接器與熱電偶電纜、毛細(xì)管、連續(xù)油管分別連接，在連 續(xù)油管上有測壓短節(jié)，其內(nèi)有成對(duì)熱電偶電纜、毛細(xì)管，在毛細(xì)管上有高溫傳壓筒、熱電偶 連接，熱電偶電纜與熱電偶連接。根據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)溫度壓力觀察點(diǎn)方案，將預(yù)制好的連續(xù)油管順著護(hù)管下入水平生產(chǎn)井指定位置，通過井口密封裝置引出毛細(xì)管電纜，并與地面配套數(shù) 據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)稠油生產(chǎn)水平井水平段進(jìn)行多點(diǎn)溫度和壓力是實(shí)時(shí)監(jiān)測。中國專利公開號(hào)CN101367152，提供了“一種液壓油管自熔焊接方法”，將液壓油 管的管接頭和鋼管采用自熔焊接方法焊接為一體。減少焊接時(shí)的氣孔缺陷，提高了焊接產(chǎn) 品的合格率；對(duì)中小薄壁液壓油管能保證焊接質(zhì)量的穩(wěn)定一致。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種帶保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜，能夠根據(jù)井深與監(jiān)測 點(diǎn)數(shù)的實(shí)際深度制備溫度壓力監(jiān)測電纜，利用保護(hù)管6保護(hù)監(jiān)測電纜芯，提高溫度壓力測 試監(jiān)測電纜的使用壽命?？朔?cái)噙B續(xù)油管，焊接測壓短節(jié)，嚴(yán)重影響連續(xù)油管的強(qiáng)度，增 加施工難度，影響測試成功率的不足。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是帶保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜，主要由電纜束、測壓口 (導(dǎo)壓孔)、鋼絲、鐵鎧層、填充層和保護(hù)管組成， 其特征在于電纜束是由2 4根測壓毛細(xì)管和2 12對(duì)熱電偶并排在一起，在電 纜束的周圍排列有觀 32根鋼絲，并且鋼絲與電纜束平行；在鋼絲的周圍纏繞有鐵鎧層； 在鐵鎧層周圍有填充層，填充層的周圍有連續(xù)保護(hù)管；填充層是采用擠塑方法填充到鐵鎧 層與在保護(hù)管之間；保護(hù)管有一條沿軸線(縱向)的焊縫；在保護(hù)管壁上有2 4個(gè)測壓 口(導(dǎo)壓孔)，測壓口(導(dǎo)壓孔)的位置在每根測壓毛細(xì)管的下端，測壓毛細(xì)管的下端從測 壓口引出來，測壓毛細(xì)管的下端在測壓口外部。所述的測壓毛細(xì)管的長度(測壓口的位置) 是根據(jù)被測試井的油層深度決定的，即在每個(gè)需要測試壓力的深度位置在保護(hù)管上有一個(gè) 測壓口，對(duì)應(yīng)相應(yīng)長度的毛細(xì)管下端，測壓口的位置是根據(jù)被監(jiān)測油井地層深度設(shè)置的。測 壓口焊接在保護(hù)管上。溫度壓力監(jiān)測電纜是長度為500 5000m。保護(hù)管的厚度在1. 5 2. 7mm之間；保護(hù)管的內(nèi)徑在13. 0 18. Omm之間。保護(hù) 管的材料是D460鋼帶、D345鋼帶或D235鋼帶。所述的填充層采用的是氟硅橡膠、聚全氟樹脂PFA或聚全氟樹脂F(xiàn)46，填充層的厚 度在0.6 1.5mm之間。所述的鐵鎧層采用的是寬度在15 20mm之間，厚度在0. 3 0. 5mm之間的D235 鋼帶、D345鋼帶或D195鋼帶，纏繞在鋼絲的周圍，纏繞時(shí)鋼帶與鋼絲的夾角在45 60°之 間。帶保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜的制造方法是A、首先，根據(jù)被測試井的油層深度確定測量監(jiān)測電纜束上每根測壓毛細(xì)管的長 度，確定測壓口(導(dǎo)壓孔)的位置，并記錄下來。在測壓毛細(xì)管和熱電偶并排在一起的監(jiān)測 電纜束周圍并與電纜束平行均勻放置鋼絲，鋼絲在電纜束周圍，在鋼絲的外部周圍纏繞鐵 鎧層制成監(jiān)測電纜芯。鐵鎧層的纏繞是成熟技術(shù)，不詳細(xì)敘述。B、將纏繞了鐵鎧層的監(jiān)測電纜芯外部采用擠塑方法包裹一周填充層。C、將擠塑了填充層的監(jiān)測電纜芯放置在連續(xù)鋼帶上，用成型機(jī)將連續(xù)鋼帶兩側(cè)卷 起，連續(xù)鋼帶卷成連續(xù)圓形管，并將包裹有填充層的監(jiān)測電纜芯包裹在連續(xù)圓形管內(nèi)。D、對(duì)內(nèi)有監(jiān)測電纜芯的連續(xù)圓形管上的對(duì)縫進(jìn)行連續(xù)焊接，采用高頻自熔焊接，焊接參數(shù)電流振蕩頻率400千兆，焊接溫度在1400 1450°C之間，二氧化硅做焊接負(fù)極。E、當(dāng)焊接到每根測壓毛細(xì)管下端，即需要焊接到測壓口的位置時(shí)，在連續(xù)鋼帶卷 成圓管狀鋼材上按記錄的毛細(xì)管開口位置焊接一個(gè)橫向測壓口，將毛細(xì)管引出測壓口外 部；完成帶保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜制備。焊接設(shè)備主要采用的是保定紅星高頻設(shè)備有限公司出品的電子管高頻焊管系列 產(chǎn)品中的電子管高頻焊管設(shè)備GP150-0. 4-H10;內(nèi)有監(jiān)測電纜芯的連續(xù)圓形管的焊接部 位在水槽內(nèi)，內(nèi)有監(jiān)測電纜芯的連續(xù)圓形管是平直穿過水槽，水槽兩側(cè)壁上的內(nèi)有監(jiān)測電 纜芯的連續(xù)圓形管穿過處采用橡膠進(jìn)行密封。焊接點(diǎn)在水面下15 20cm。自熔焊接，無需焊料，可連續(xù)焊接，能保證被焊接的保護(hù)管內(nèi)溫度低于60°C在鋼絲的周圍纏繞絕緣層，以保證監(jiān)測電纜束的絕緣效果。把連續(xù)鋼帶兩側(cè)卷起采用的方法和設(shè)備與普通直縫鋼管制造相同。經(jīng)過以上制造方法制成的耐高溫高壓、耐腐蝕的高強(qiáng)度監(jiān)測電纜，能在水平井測 試施工和長期監(jiān)測過程中有效地保護(hù)內(nèi)部電纜束。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明帶保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜，在高強(qiáng)度測試保護(hù)管 內(nèi)的監(jiān)測電纜芯不受高溫、腐蝕的影響；能夠根據(jù)實(shí)際井況開設(shè)測壓口，并保護(hù)監(jiān)測電纜 芯；焊接測壓口，不用截?cái)噤摬?，不?huì)影響完成制造后的保護(hù)管強(qiáng)度。適應(yīng)稠油蒸汽輔助重 力泄油熱采測試，提高測試作業(yè)成功率。


圖1是本發(fā)明帶保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的橫截面示意圖。圖中，1.電纜束，2.測壓口，3.鋼絲，4.鐵鎧層，5.絕緣層，6.保護(hù)管，7.焊縫。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 以一根帶保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜及其制造方法為例，對(duì)本發(fā)明作 進(jìn)一步詳細(xì)說明。參閱圖1。本發(fā)明帶保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜，主要由電纜束1、測壓口(導(dǎo)壓 孔)2、鋼絲3、鐵鎧層4、填充層5和保護(hù)管6組成。某油井需要一根長度為1700m的溫度壓力監(jiān)測電纜，并且需要監(jiān)測三個(gè)油層關(guān)鍵 點(diǎn)的地層壓力和六個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的地層溫度。三個(gè)點(diǎn)的壓力監(jiān)測深度分別是1200m、1400m和 1700m,六個(gè)點(diǎn)的溫度監(jiān)測深度分別是1200m、1300m、1400m、1500m、1600m和1700m。電纜束1是由三根測壓毛細(xì)管和六對(duì)熱電偶并排在一起，三根測壓毛細(xì)管一根長 度為1200m，第二根長度為1400m，第三根長度為1700m。六對(duì)熱電偶的長度分別為1200m、 1300m、1400m、1500m、1600m和1700m。在電纜束1的周圍排列有30根鋼絲3，并且鋼絲3與 電纜束1平行。在鋼絲3的周圍纏繞有一層鐵鎧層4;鐵鎧層4采用的是寬度為15mm，厚度是 0. 3mm的D235鋼帶，纏繞在鋼絲3的周圍，纏繞時(shí)鋼帶與鋼絲3的夾角是45°，把30根鋼 絲3纏繞(包裹)嚴(yán)密。在鐵鎧層4周圍有填充層5，填充層5是采用擠塑方法填充到鐵鎧層4與在保護(hù)管6之間；填充層5采用的是氟硅橡膠，厚度是1. 3mm。填充層5的周圍有連續(xù)保護(hù)管6 ；保護(hù)管6的厚度是2士0. Imm ；保護(hù)管6的內(nèi)徑是 15. 6士0.5mm。保護(hù)管6的材料是D460鋼帶。保護(hù)管6是采用連續(xù)鋼帶卷成圓形管，保護(hù) 管6有一條沿軸線(縱向)的焊縫7。在保護(hù)管6壁上有三個(gè)測壓口 2，三個(gè)測壓口 2的位置分別在距離帶保護(hù)管的溫 度壓力監(jiān)測電纜上端部1200m、1400m和1700m處。即每根測壓毛細(xì)管的下端有一個(gè)測壓口 2。帶保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜的制造方法是A、首先，確定測量監(jiān)測電纜束1上三根測壓毛細(xì)管的長度為1200m、1400m和 1700m,以此確定測壓口 2的位置(井的深度)，并記錄下來。在測壓毛細(xì)管和熱電偶并排在 一起的監(jiān)測電纜束1的周圍并與電纜束1平行均勻放置鋼絲3，鋼絲3在電纜束周圍組成圓 形，在鋼絲3的外部周圍以45°的角度纏繞鐵鎧層4，制成監(jiān)測電纜芯。B、將纏繞了鐵鎧層4的監(jiān)測電纜芯外部擠塑(壓注)一周1.3mm厚的填充層5，填 充層5的材料是氟硅橡膠。C、將擠塑了填充層5的監(jiān)測電纜芯放置在連續(xù)鋼帶6上，用成型機(jī)將連續(xù)鋼帶兩 側(cè)卷起，連續(xù)鋼帶卷成圓形管，并將監(jiān)測電纜芯包裹在圓形管內(nèi)。D、對(duì)包裹了監(jiān)測電纜芯的連續(xù)圓形管的對(duì)縫進(jìn)行水中連續(xù)焊接，焊接設(shè)備主要采 用的是保定紅星高頻設(shè)備有限公司出品的電子管高頻焊管系列產(chǎn)品中的電子管高頻焊管 設(shè)備GP150-0. 4-H10 ；內(nèi)有監(jiān)測電纜芯的連續(xù)圓形管的焊接部位在水槽內(nèi)，內(nèi)有監(jiān)測電纜 芯的連續(xù)圓形管是平直穿過水槽，水槽兩側(cè)壁上的內(nèi)有監(jiān)測電纜芯的連續(xù)圓形管穿過處采 用橡膠進(jìn)行密封。焊接點(diǎn)在水面下15 20cm。采用高頻自熔焊接，參數(shù)電流振蕩頻率400千兆，焊接溫度1422°C，用二氧化硅 做焊接負(fù)極。被焊接的保護(hù)管6內(nèi)溫度在50 60°C之間，保護(hù)管6形成一條軸向焊縫7。E、當(dāng)焊接到每根測壓毛細(xì)管下端，即需要焊接到測壓口 2的位置時(shí)，在連續(xù)鋼帶 卷成圓管狀鋼材上按記錄的毛細(xì)管開口位置焊接一個(gè)橫向測壓口 2，將毛細(xì)管引出測壓口 2外部；完成帶保護(hù)管6的溫度壓力監(jiān)測電纜制備。
權(quán)利要求
1.一種帶保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜，主要由電纜束(1)、測壓口 O)、鋼絲(3)、鐵鎧 層⑷、填充層(5)和保護(hù)管(6)組成，其特征在于電纜束(1)是由2 4根測壓毛細(xì)管和2 12對(duì)熱電偶并排在一起，在 電纜束⑴的周圍排列有觀 32根鋼絲(3)，并且鋼絲(3)與電纜束⑴平行；在鋼絲(3) 的周圍纏繞有鐵鎧層；在鐵鎧層(4)周圍有填充層(5)，填充層(5)的周圍有連續(xù)保護(hù) 管(6)；填充層( 是采用擠塑方法填充到鐵鎧層(4)與在保護(hù)管(6)之間；保護(hù)管(6)有 一條沿軸線的焊縫(7)；在保護(hù)管(6)壁上有2 4個(gè)圓形測壓口 0)，測壓口(2)的位置 在每根測壓毛細(xì)管的下端，測壓毛細(xì)管的下端從測壓口( 引出來，測壓口( 焊接在保護(hù) 管(6)上；溫度壓力監(jiān)測電纜是長度為500 5000m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜，其特征是保護(hù)管(6)的厚 度在1. 5 2. 7mm之間；保護(hù)管(6)的內(nèi)徑在13. 0 18. Omm之間，保護(hù)管6的材料是D460 鋼帶、D345鋼帶或D235鋼帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜，其特征是所述的填充層(5) 采用的是氟硅橡膠、聚全氟樹脂PFA或聚全氟樹脂F(xiàn)46，填充層(5)的厚度在0. 6 1. 5mm 之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜，其特征是所述的鐵鎧層(4) 采用的是寬度在15 20mm之間，厚度在0. 3 0. 5mm之間的D235鋼帶、D345鋼帶或D195 鋼帶，纏繞在鋼絲(3)的周圍，纏繞時(shí)鋼帶與鋼絲(3)的夾角在45 60°之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的帶保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜，其特征是制造方 法是A、首先，根據(jù)被測試井的油層深度確定測量監(jiān)測電纜束(1)上每根測壓毛細(xì)管的長 度，確定測壓口( 的位置，并記錄下來，在測壓毛細(xì)管和熱電偶并排在一起的監(jiān)測電纜束 ⑴周圍并與電纜束⑴平行均勻放置鋼絲(3)，鋼絲(3)在電纜束周圍，在鋼絲(3)的外 部周圍纏繞鐵鎧層(4)制成監(jiān)測電纜芯；B、將纏繞了鐵鎧層的監(jiān)測電纜芯外部采用擠塑方法包裹一周填充層(5)；C、將包裹有填充層(5)的監(jiān)測電纜芯放置在連續(xù)鋼帶(6)上，用成型機(jī)將連續(xù)鋼帶兩 側(cè)卷起，連續(xù)鋼帶卷成連續(xù)圓形管，并將包裹有填充層(5)的監(jiān)測電纜芯包裹在連續(xù)圓形 管內(nèi)；D、對(duì)內(nèi)有監(jiān)測電纜芯的連續(xù)圓形管的對(duì)縫進(jìn)行連續(xù)焊接，采用高頻自熔焊接，焊接參 數(shù)電流振蕩頻率400千兆，焊接溫度在1400 1450°C之間，二氧化硅做焊接負(fù)極；E、當(dāng)焊接到每根測壓毛細(xì)管下端，即需要焊接到測壓口(2)的位置時(shí)，在連續(xù)鋼帶卷 成圓管狀鋼材上按記錄的毛細(xì)管開口位置焊接一個(gè)橫向測壓口 O)，將毛細(xì)管引出測壓口 (2)外部；完成帶保護(hù)管(6)的溫度壓力監(jiān)測電纜制備。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜，其特征是焊接設(shè)備采用 的是電子管高頻焊管系列產(chǎn)品中的電子管高頻焊管設(shè)備GP150-0. 4-H10 ；內(nèi)有監(jiān)測電纜 芯的連續(xù)圓形管的焊接部位在水槽內(nèi)，內(nèi)有監(jiān)測電纜芯的連續(xù)圓形管是平直穿過水槽，水 槽兩側(cè)壁上的內(nèi)有監(jiān)測電纜芯的連續(xù)圓形管穿過處采用橡膠進(jìn)行密封；焊接點(diǎn)在水面下 15 20cm。
全文摘要
一種帶保護(hù)管的溫度壓力監(jiān)測電纜，此種測試保護(hù)管制作技術(shù)的要點(diǎn)是選擇低碳合金鋼作為長型鋼材材質(zhì)，提高管材的扭曲強(qiáng)度、抗拉性和可焊接性；焊接工藝采用水下低溫焊接外部保護(hù)管，采用直接埋入內(nèi)部電纜的方式一次成型焊接為一體，無需進(jìn)行電纜預(yù)制，避免內(nèi)部電纜被扭曲、擠壓、碰撞，減少現(xiàn)場施工工作量，提高測試施工成功率；所有測壓口處在不截?cái)酄顩r下處理完成，不致影響電纜和測試保護(hù)管強(qiáng)度。本發(fā)明提供的高強(qiáng)度測試保護(hù)管制造技術(shù)構(gòu)思新穎，設(shè)計(jì)合理，易于實(shí)施，利用該技術(shù)可以制造出耐高溫高壓，耐腐蝕的高強(qiáng)度電纜保護(hù)管，并可減少現(xiàn)場施工工作量，提高測試作業(yè)成功率。
文檔編號(hào)E21B47/06GK102146792SQ201010580739
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者孫守國, 張弘, 張洪池, 張福興, 方文, 朱斌, 李麗, 李強(qiáng), 楊志祥, 梁偉, 洪梅, 王東城, 程云龍, 范先曙, 陳俊 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司