DE3808049A1 - Ein- oder mehradriges elektrisches kabel mit bewehrung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein ein- oder mehradriges elektrisches Kabel, insbesondere Bohrloch- oder Schachtkabel, mit einer über der Seele angeordneten Bewehrung sowie einer darüber befindlichen Umhüllung.

Für die Durchführung von Erdöl- oder Erdgasbohrungen beispielsweise werden Antriebselemente verwendet, die in Tiefen von 3000 m und mehr eingesetzt werden. Diese Antriebselemente, z. B. Pumpen, werden von der Erdoberfläche her über entsprechende Kabel mit elektrischer Energie versorgt. An solche Kabel werden besondere Anforderungen gestellt. Sie beziehen sich einmal auf die in großen Tiefen herrschenden Druckverhältnisse und Temperaturen, aber auch auf im Bohrloch oder im Schacht vorhandene aggressive Medien, wie beispielsweise aggressive Gase oder Flüssigkeiten. Darüber hinaus müssen in Bohrlöchern oder Schächten geführte elektrische Kabel über große Strecken frei hängen, sodaß sie üblicherweise mit einer Stahldrahtarmierung versehen sind. Eine solche Armierung besitzt jedoch ein recht hohes Eigengewicht und muß deshalb entsprechend dick ausgeführt werden. Nun ist es in der allgemeinen Kabeltechnik zwar auch üblich, statt einer Armierung oder Bewehrung aus Stahldrähten eine solche aus hochzugfesten Kunststoffäden zu verwenden, wie sie beispielsweise unter dem Handelsnamen "Kevlar" bekannt sind, die zu einer erheblichen Gewichtsersparnis führen, nachteilig ist jedoch die mangelnde Querdruckstabilität einer aus solchen Kunststoffäden hergestellten Kabelarmierung. Die Querdruckstabilität ist aber zu berücksichtigen, wenn solche Kabel für die eingangs geschilderten Zwecke eingesetzt werden sollen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein ein- oder mehradriges elektrisches Kabel zu schaffen, das hinsichtlich der geforderten freien Montagelänge sowie des zu beherrschenden Druckes, beispielsweise in einem Bohrloch, widerstandsfähig genug ist, Ausfälle der Antriebselemente zu vermeiden.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Bewehrung ganz oder teilweise aus mit einer Hülle aus abriebfesten Kunststoffen ummantelten hochzugfesten Kunststoffsträngen besteht. Für die Hülle geeignet sind z. B. Kunststoffe auf Basis Polyamid oder auch Polypropylen. Mit solchen Werkstoffen umhüllte hochzugfeste Kunststoffstränge weisen neben der entsprechenden Zugfestigkeit insbesondere auch die für die Zwecke der Erfindung notwendige Querdruckstabilität auf. Wie übliche Armierungsdrähte auch, können die ummantelten hochzugfesten Stränge um die zu schützende Kabelseele wendelförmig herumgelegt werden. Die durch die Erfindung erzielte Querdruckstabilität ergibt sich dadurch, daß sich die einzelnen Aufbauelemente der Armierung bzw. Bewehrung gewölbeartig gegeneinander abstützen können.

Ein weiterer Vorteil der Kunststoffhülle über den zugfesten Fäden ist, daß das spezifische Gewicht der "Armierung" herabgesetzt wird. Dadurch wird das "Kabelgewicht in Wasser" vermindert bzw. der Auftrieb erhöht und somit die Reißlänge des Kabels in Wasser ebenfalls erhöht.

Der hochzugfeste Strang kann in der Umhüllung mit rundem Querschnitt als Kernstrang geführt sein. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, die Kabelarmierung bzw. -bewehrung aus profilierten Strängen aufzubauen. So können diese profilierten Stränge beispielsweise Flachdrähte mit rechteckförmigem Querschnittsprofil sein, wobei längs dieses Strangs in seinem Innern zwei oder mehr hochzugfeste Fäden oder Garne geführt sind. Die in der profilierten Hülle eingebetteten hochzugfesten Kunststoffstränge können die Kabelseele in Weiterführung der Erfindung in einer oder mehreren Lagen wendelförmig umgeben. Die Schlagrichtung der Lagen bildenden Stränge kann unterschiedlich gewählt werden, bei kurzer Schlaglänge läßt sich eine weitgehend dichte und besonders querdruckstabile Bedeckung der Kabelseele erreichen.

Ist das gemäß der Erfindung aufgebaute Kabel sehr harten Umgebungsbedingungen ausgesetzt, wird man zweckmäßig die Bewehrung aus ummantelten Kunststoffsträngen hoher Zugfestigkeit mit einer metallischen Hülle umgeben. Diese Hülle kann aus einer Runddrahtumseilung oder einem Drahtgeflecht bestehen, sie kann aber auch aus einem dichten gewellten Metallmantel hergestellt sein. Hierdurch wird die Scheuer- und Abriebfestigkeit nochmals gesteigert. In Sonderfällen kann es zweckmäßig sein, die aus ummantelten Kunststoffsträngen aufgebaute Bewehrung mit einem Geflecht aus hochzugfesten Kunststoffäden zu umgeben.

Die Erfindung sei anhand der in den Fig. 1 bis 5 darge­ stellten Ausführungsbeispiele näher erläutert:
Die Fig. 1 zeigt ein einadriges Bohrloch- oder Schachtkabel, dessen aus einer Vielzahl Einzeldrähten aufgebauter Leiter 1 von der Isolierung 2, z.B. aus einem vernetzten Polyethylen umgeben ist. Als Bewehrung oder Armierung hoher Zugfestigkeit und hinreichender Querdruckstabilität dient die Lage 3 aus den einzelnen, wendelförmig die Isolierung 2 umgebenden Kunststoffsträngen 4. Diese bestehen, wie die Fig. 2 in vergrößertem Maßstab veranschaulicht, aus hochzugfesten Kunststoffsträngen 5, etwa auf der Basis aromatischer Homo- oder Copolyamide, oft auch als Polyaramide bezeichnet, die in der Umhüllung 6, z. B. aus einem Polypropylen, eingebettet sind. Über der Lage 3 ist eine weitere Lage 7 aus aufgeseilten Metalldrähten 8 vorgesehen, darüber befindet sich der Außenmantel 9.

Die Hülle für die hochzugfesten Kunststoffstränge kann einen beliebigen Profilquerschnitt aufweisen. So zeigt abweichend von der Fig. 2 die Fig. 3 eine z-förmige Querschnittsform, bei der die beiden hochzugfesten Stränge 10 und 11 in den beiden Schenkeln des Formkörpers 12 angeordnet sind. Diese Querschnittsform hat besondere Vorteile dann, wenn eine weitgehende Bedeckung der Isolierung 2 durch die Lage 3 gefordert wird und durch das Ineinandergreifen der nebeneinander liegenden Stränge die Gewölbefestigkeit verbessert werden soll.

Ähnliches bewirkt der Profilquerschnitt entsprechend Fig. 4, hier ist ein zugfester Kernstrang 13 in einem Hüllprofil 14 angeordnet, das über Nuten 15 und Federn 16 eine mechanische Verbindung mit in der Lage 3 nebeneinander angeordneten Formstränge gestattet und damit die Querdruckstabilität durch eine Gewölbebildung verbessert. Ein kreisförmiges Querschnittsprofil schließlich veranschaulicht die Fig. 5, der zentral angeordnete hochzugfeste Kunststoffstrang 17 ist von der Hülle aus einem abriebfesten Kunststoff umgeben.

Claims (8)

1. Ein- oder mehradriges elektrisches Kabel, insbesondere Bohrloch- oder Schachtkabel, mit einer über der Seele angeordneten Bewehrung sowie einer darüber befindlichen Umhüllung, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung ganz oder teilweise aus mit einer Hülle aus abriebfesten Kunststoffen ummantelten hochzugfesten Kunststoffsträngen besteht.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle profiliert ist.

3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ummantelten Kunststoffstränge die Kabelseele in einer oder mehreren Lagen wendelförmig umgeben.

4. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die ummantelten Kunststoffstränge hoher Zugfestigkeit aus Kunststoffen auf der Basis aromatischer Homo- oder Copolyamide bestehen.

5. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung aus ummantelten Kunststoffsträngen hoher Zugfestigkeit von einer metallischen Hülle umgeben ist.

6. Kabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülle aus einer Runddrahtumseilung oder einem Drahtgeflecht besteht.

7. Kabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülle aus einem dichten gewellten Metallmantel besteht.

8. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung aus ummantelten Kunststoffsträngen hoher Zugfestigkeit von einem Geflecht aus zugfesten Fäden umgeben ist.