NO341111B1 - Elektriske kabler med flertrådete vaier-forsterkningselementer - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

[0001]Oppfinnelsen vedrører armerte elektriske loggekablerfor borehull. I ett aspekt vedrører oppfinnelsen høyfaste kabler basert på flertrådede vaier ("wire") styrkeelementer anvendt med innretninger for å analysere geologiske formasjoner inntil et borehull.

[0002]Generelt har geologiske formasjoner inne i jorden og som inneholder olje og/eller petroleumsgass egenskaper som kan være forbundet med evnen av formasjonene til å inneholde slike produkter. For eksempel, har formasjoner som inneholder olje eller petroleumsgass høyere elektrisk resistivitet enn tilsvarende som inneholder vann. Formasjoner som generelt omfatter sandstein eller kalkstein kan inneholde olje eller petroleumsgass. Formasjoner som generelt omfatter leirskifer, som også kan innkapsle oljeførende formasjoner, kan ha porøsiteter som er mye større enn porøsiteten av sandstein eller kalkstein, men på grunn av at korn-størrelsen av leirskifer er meget liten, kan det være meget vanskelig å fjerne oljen eller gassen innesperret deri. Følgelig kan det være ønskelig å måle forskjellige karakteristikker av de geologiske formasjoner inntil en brønn for å hjelpe til med å bestemme lokaliseringen av en olje- og/eller petroleumsgassførende formasjon så vel som mengden av olje- og/eller petroleumsgass innesperret inne i formasjonen.

[0003]Loggeverktøy, som generelt er lange rørformede innretninger, kan senkes inn i brønnen for å måle slike karakteristikker ved forskjellige dybder langs brønnen. Disse loggeverktøy kan inkludere gammastråle-emittere/mottakere, kalibreringsinnretninger (caliper devices), resistivitetsmåleinnretninger, nøytron-emittere, mottakere og liknende, som anvendes for å avføle karakteristikker av formasjonene inntil brønnen. En armert trådloggekabel forbinder loggeverktøyet med én eller flere elektriske energikilder og dataanalyseutstyr ved jordens overflate, så vel som at den tilveiebringer strukturell understøttelse til loggeverktøyene når de senkes og heves gjennom brønnen. Generelt spoles trådkabelen ut av en trommelenhet fra en vogn eller et offshore-anlegg, over noen taljer, og ned i brønnen. Armerte loggekabler må ofte ha høy styrke for nedhenging av vekten av verktøyet/ verktøyene og selve kabellengden.

[0004]Trådkabler dannes typisk fra en kombinasjon av metalliske ledere, isolerende materiale, fyllstoffmaterialer, kapper og armeringstråder. Kappene omslutter vanlig en kabelkjerne hvori kjernen inneholder metalliske ledere, isolerende materiale, fyllstoffmaterialer og liknende. Armeringstråder omgir vanlig kappene og kjernen. Armeringstrådene anvendt i trådkabler tjener flere formål. De tilveiebringer fysisk beskyttelse til lederne i kabelkjernen når kabelen slites (abradered) over nedhulls overflater. De bærer vekten av verktøystrengen og kanskje tusenvis meter kabel som henger ned i brønnen. To vanlige årsaker til trådkabelskade er armeringstråd-korrosjon og dreiemoment-ubalanse. Korrosjon fører vanlig til svek-kede eller brutte armeringstråder.

[0005]Armeringstråd er typisk bygget opp av koldtrukket perlittisk stål belagt med sink for korrosjonsbeskyttelse. Mens sink beskytter stålet ved moderate temperaturer har studier vist at passivering av sink i vann (dvs. tap av sine korrosjons-beskyttende egenskaper) kan forekomme ved forhøyede temperaturer. Så snart armeringstråden begynner å ruste vil den hurtig miste styrke og duktilitet. Selv om kabelkjernen fremdeles kan være funksjonell er det ikke økonomisk mulig å ers-tatte armeringstråden og hele kabelen må således skrotes. Så snart korrosive fluider infiltrerer inn i ringromsgapene er det vanskelig eller umulig fullstendig å fjerne disse fluider. Selv etter at kabelen er renset forblir de korrosive fluider i ringromsgapene og skader kabelen. Som et resultat er kabel korrosjon hovedsakelig en kontinuerlig prosess som begynner med trådkabelens første tur inn i brønnen.

[0006]Når en aksiell belastning utøves på en kabel bevirker det skrueformede arrangement av armeringstråden at kabelen utvikler en torsjonsbelastning. Størrel-sen av denne belastning avhenger av heliksarrangementet og størrelsen av armeringstrådene. Der er to tradisjonelle måter å redusere størrelsen av dreiemoment som har utviklet seg, nemlig: (1) vesentlig økning av helikslengden, eller (2) anvendelse av armeringstråder med mindre diameter på utsiden og med større diameter på innsiden. Ingen av disse opsjoner er meget praktiske med trådkabler. Den første metode øker stivheten av kabelen overfor bøyning. Den andre metode kan føre til nedsatt kabellevetid på grunn av abrasjonsfenomener. Kabelen erfarer også reduksjon i diameteren på grunn av de radielle krefter som utvikles under kabelinnføring. Dette komprimerer kabelkjernen og kan bevirke isolasjonskryping på ledere og dette kan føre til mulige kortslutninger eller brutte ledere. Under torsjonsbelastning av kabelen vil den effektive bruddbelastning av kabelen minske på grunn av endringen i belastningsfordelingen over de to lag av armerte tråder. Også når det anvendes indre og ytre trådarmeringslag hvor hvert lag har tråder orientert i helikskonfigurasjoner, fører dette til dreiemomentutvikling når kabelen anbringes under en aksiell belastning.

[0007]Et ytterligere problem som opptrer med tradisjonelle armerte trådkabler forekommer i høytrykksbrønner hvor trådkabelen føres gjennom én eller flere leng-der av rør fylt med smørefett for å tette for gasstrykket i brønnen mens trådkabelen tillates å bevege seg inn og ut av brønnen. På grunn av at armerings-trådlagene har ufylte ringromsgap, kan gass fra brønnen vandre inn i og bevege seg gjennom disse gap oppover mot lavere trykk. Denne gass har tendens til å bli holdt på plass når trådkabelen beveger seg gjennom det smørefettfylte rør. Når trådkabelen passerer over den øvre skive ved toppen av røret, vil armeringstrådene ha tendens til å spre seg noe og den trykksatte gass frigis hvor den blir en eksplosjonsfare.

[0008]Det foreligger således et behov for høyfaste armerte elektriske borehullskabler som har forbedret korrosjonsmotstand og dreiemomentbalanse, mens de kan fremstilles effektivt. Videre foreligger et behov for kabler som hjelper til med å hindre eller minimere gassvandring fra et borehull. En elektrisk kabel som kan overvinne ett eller flere av de problemer som er detaljert i det foregående mens den klarer å lede større energimengder med signifikant datasignaloverføringsevne ville være meget ønskelig, og dette behov tilfredsstilles i det minste delvis ved den foreliggende oppfinnelse.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

[0009]Oppfinnelsen vedrører elektriske borehullskabler og vedrører spesielt høy-faste kabler dannet av styrkeelementer. Kablene anvendes med innretninger for å analysere geologiske formasjoner inntil et borehull. Kabler ifølge oppfinnelsen har en hvilken som helst praktisk konstruksjon, inklusive monokabler, koaksialkabler,

4-slåtte kabler, 7-slåtte kabler, glatte kabler, multitrådkabler, etc. Kabler beskrevet heri har forbedret korrosjonsmotstand, dreiemomentbalanse og kan også hjelpe til med hindre eller minimere farlig gassvandring fra et borehull til overflaten.

[0010]Kabler ifølge oppfinnelsen anvender flertrådete filamenter omgitt av en polymerkappe som styrkeelementer. Filamenter er enkle kontinuerlige metalltråder som forløper langs hele lengden av en kabel. Et flertall filamenter er buntet sammen til å danne et styrkeelement og kan inkludere en polymerkappe som omslutter filamentene. Styrkeelementene kan anvendes som et sentralt styrkeelement, eller også anordnes i lag omkring en sentralt aksialt posisjonert komponent eller styrkeelement for å danne et lag av styrkeelementer. Mer enn ett lag av styrkeelementer kan også dannes.

[0011]I en utførelsesform er kabelen en elektrisk borehullskabel som inkluderer en sentral komponent og et indre lag av styrkeelementet. Laget inkluderer i det minste tre (3) styrkeelementer, hvor det indre lag er anbrakt inntil den sentrale komponent i en slagningsvinkel ("lay angle"). Hvert styreelement som danner laget inkluderer et sentralt element, i det minste tre (3) filamenter skrueformet anbrakt inntil det sentrale filament, og en polymerkappe som omslutter det sentrale filament og filamentene anbrakt inntil det sentrale filament.

[0012]I en utførelsesform inkluderer kabelen en sentral komponent, et indre lag av styrkeelementer, idet dette lag er dannet av minst fire (4) styrkeelementer, hvor det indre lag er anbrakt inntil den sentrale komponent i en slagningsvinkel. Hvert styrkeelement inkluderer et sentralt filament, minst tre (3) filamenter skrueformet anbrakt inntil det sentrale filament, og en polymerkappe som omslutter det sentrale filament og filamenter anbrakt inntil det sentrale filament. Videre er minst ett armerings-trådlag skrueformet anbrakt inntil den ytre perifere overflate av styrkeelementene.

[0013]Også beskrevet er en elektrisk borehullskabel dannet av en sentral komponent, i minst fire (4) styrkeelementer anbrakt inntil den sentrale komponent, en polymerkappe anbrakt på styrkeelementene, og et armerings-trådlag skrueformet plassert inntil polymerkappen.

[0014]Foreliggende oppfinnelse er særlig egnet til å tilveiebringe en elektrisk borehulls-kabel, omfattende: en sentral komponent og et indre lag av styrkeelementer, der det indre laget består av minst tre (3) styrkeelementer, hvor det indre laget er anordnet ved siden av den sentrale komponenten med en slagvinkel, og hvor hvert styrkeelement omfatter:

i. et sentral filament,

ii. minst tre (3) filamenter anbrakt skrueformet tilstøtende det sentrale filamentet, og iii. en polymerkappe som omslutter det sentrale filamentet og filamenter, og er anbrakt tilstøtende det sentrale filamentet og fyller mellomrommet mellom filamentene; og

en sammenhengende polymerkappematrise som omslutter og binder styrkeelementene og den sentrale komponenten.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0014]Oppfinnelsen kan bedre forstås med henvisning til den følgende beskrivelse sett i forbindelse med de vedføyde tegninger, hvori:

[0015]Fig. 1A og 1B illustrerer en utførelsesform hvor individuelle filamenter er slått sammen i en mot-rotasjonsvinkel i forhold til orienteringen av den styrke-elementdannende vaier.

[0016]Fig. 2 representerer en prosess for å danne styrkeelementer med mellomrom fylt med et polymert materiale og evne til å binde styrkeelementet med kabelens polymerkappe.

[0017]Fig. 3 illustrerer en metode for innleiring og forming av ytre filamenter anbrakt over et lag va polymert materiale.

[0018]Fig. 4 illustrerer en tverrsnittstegning av selve styrkeelementet, hvis fremstilling er beskrevet i fig. 2.

[0019]Fig. 5A, 5B, 5C og 5D illustrerer flere utførelsesformer av flertrådete styrke-elementer nyttige for noen kabler ifølge oppfinnelsen.

[0020]Fig. 6 illustrerer fremstilling av kabler inneholdende dreiemoment-balanserte flertrådete kabelstyrkeelementer.

[0021]Fig. 7A til 7F viser i tverrsnittstegninger trinnene med fremstilling av monokabelen som beskrives i forbindelse med fig. 6.

[0022]Fig. 8A til 8F viser tverrsnittstegninger av en koaksialkabel ifølge oppfinnelsen.

[0023]Fig. 9A til 9F illustrerer et tverrsnitt av en 7-slått utførelsesform med dreiemoment-balanserte flertrådete filament styrke-elementer i følge oppfinnelsen.

[0024]Fig. 10A til 10E illustrer en kabel med dreiemoment-balanserte styrke-elementer og skrueformede isolerte ledere.

[0025]Fig. 11 A, 11B og 11C og 11D illustrerer tverrsnittstegninger av konstruksjonen av en seismisk skytekabel med dreiemomentbalansert flertrådete vaier-styrkeelementer ifølge oppfinnelsen.

[0026]Fig. 12 illustrerer en tverrsnittstegning av en kabel sammensatt ved bruk av styrkeelementer og individuelle ledere i samsvar med oppfinnelsen.

[0027]Fig. 13 viser en tverrsnittstegning av en kabel-utførelsesform som anvender lange kontinuerlige fiber-polymerkomposittmaterialer som styrkeelementer.

[0028]Fig. 14 viser en tverrsnittstegning av en kabel som anvender små styrke-elementer anbrakt inntil en sentral leder slik at en sentral komponent av kabelen dannes.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0029]Illustrative utførelsesformer av oppfinnelsen er beskrevet i det følgende. Av hensyn til tydeligheten er ikke alle trekk ved en virkelig implementering beskrevet heri. Det vil selvfølgelig innses at i utviklingen av en hvilken som helst slik aktuell utførelsesform må tallrike implementasjons-spesifikke avgjørelser foretas for å oppnå utviklerens spesifikke mål, som f.eks. å etterkomme systemrelaterte og forretningsrelaterte begrensninger, som vil variere fra én implementasjon til en annen. Videre vil det innses at en slik utviklingsanstrengelse kan være komplisert og tidkrevende men likevel vil være et rutineforetagende for de vanlige fagkyndige som har fordelen med å ha denne beskrivelse tilgjengelig.

[0030]Oppfinnelsen vedrører høyfaste kabler som inkluderer flertrådete vaiere som styrkeelementer, hvor kablene sendes ned i borehull anvendt sammen med innretninger for å analysere geologiske formasjoner inntil en brønn. Metoder for fremstilling av slike kabler og anvendelsen av kablene i seismiske og borehulls-operasjoner er også beskrevet. Kabler ifølge oppfinnelsen har forbedret motstand mot korrosjon, så vel som forbedret dreiemomentbalanse. Noen kabelutførelses-former ifølge oppfinnelsen vil også hjelpe til med å hindre eller minimere farlig gassvandring fra et borehull til overflaten. Videre kan kablene ifølge oppfinnelsen produseres mer effektivt enn tradisjonelle armerte elektriske borehullskabler.

[0031]Kabler ifølge oppfinnelsen anvender sammenbuntede filamenter som styrkeelementer. Betegnelsen "filament" som anvendt heri, angir en enkelt kontinuerlig metalltråd som forløper langs hele lengden av kabelen som den anvendes for å danne og bør betraktes som ekvivalenten av en armeringsvaier med mindre annet er angitt. Et flertall filamenter er bundet sammen til å danne et "styrkeelement" og kan inkludere en polerkappe som omslutter filamentene. Styrke elementene kan anvendes som et sentralt styrkeelement, eller endog anordnes i lag omkring en sentralt aksialt posisjonert komponent eller styrkeelement, for å danne et lag av styrkeelementer. Mer enn ett lag av styrkeelementer kan også dannes. Videre, når elektrisk ledende filamenter anvendes i å danne styrkeelementet, hvis styrkeelementet har høy nok elektrisk ledningsevne, kan det anvendes for å lede elektrisitet.

[0032]Som illustrert i fig. 1A og 1B, som illustrerer en utførelsesform av kabler ifølge oppfinnelsen, kan individuelle filamenter 102 (bare ett er nummerert) være skrueformet slått (bundet) sammen omkring et sentralt filament 104 med rota-sjonsretning A for å danne styrkeelementet 106. Retningen A er en motrotasjons-retning ifølge rotasjonsorienteringen B i fig. 1B for flertallet av skrueformet sammenbuntede styrkeelementer 106 (bare ett er forsynt med nummer) som danner kabelen 108, når styrkeelementene legges som lag over den sentrale komponent 110 i kabelen 108. Kabelen 108 inkluderer videre en kappe 112 inneholdende flertallet av styrkeelementer 106 og den sentrale komponent 110, så vel som en polymerkappe 112 som omslutter filamentene 102, 104 av styrkeelementet 106. Slagningsvinklene av filamentene 104 i de flertrådete filament-styrkeelementene 106, og slagningsvinklene av styrkeelementene 106 som buntet sammen til å danne kabelen 108 kan reguleres for optimal dreiemomentbalanse. De polymere materialer anvendt fra danne kappen 112 som omslutter filamentene 102, 104 og antallet av styrkeelementer 106 (bare ett er antydet i fig. 1B), kan kontinuerlig bindes for å holde elementene på plass. Polymeren kan være forand-ret med korte fibere for å tilveiebringe slike fordeler som ekstra styrke eller abrasjonsmotstand. Et endelig, fiberfattig polymerlag kan inkluderes for å tilveiebringe en optimal tettende overflate som også kan fremvise riv- og ripemotstand.

[0033]Med henvisning til fig. 1B, kan ringromsgap 114 (bare ett er antydet) dannet mellom filamentene 102, 104, styrkeelementene 106 og lederen 110 i kabler ifølge oppfinnelsen være fylt med polymere materialer, for å minimere eller hindre infil-trasjon, akkumulasjon og/eller transport av nedhulls fluider og gasser. Polymerkappen 112 kan også tjene som et filter eller felle for mange korrosive fluider. Ved å minimere styrkeelementene 106 eksponering for disse materialer og hindre akkumulering av korrosive fluider i ringromsgapene 114, er det antatt at filamente-nes 102, 104 og kabelens brukstid forbedres signifikant.

[0034]Mens utførelsesformene ifølge oppfinnelsen ikke er bundet til noen spesiell teori eller operasjonsmekanisme, kan det følgende illustrere dreiemoment-balanseringen av noen kabler ifølge oppfinnelsen. Hvert flertrådet filament styrkeelement har en gitt dreiemomentverdi (Twri) før kabelslåingen ved strekket T (alle dreiemomenter er gitt et referansestrekk). Oppsummering av verdiene for alle styrkeelementene av en gitt type gir den totale dreiemomentverdi (Tc). Slagningsvinklene ("lay angles") anvendt for individuelle filamenter i styrkeelementene, og kabelslagningen av de komplette styrkeelementer over kabelkjernen kan justeres for å tilveiebringe optimal dreiemomentbalanse, som forklart ved hjelp av de følgende uttrykk:

Twri = dreiemoment for ett flertrådet vaier-styrkeelement før kabelslåing

TwriT= ^Twri

TwriC = Dreiemoment (motsatt Twri) skapt ved kabelslagning av et flertrådet

kabelstyrkeelement over kablekjernen

TwriCT= ^ TwriC

TwriT = TwriCT

[0035]Kabelslagningen av styrkeelementene over kabelens sentrale komponent ved en motrotasjon i forhold til rotasjonen av de individuelle ytre filamenter i styrkeelementene skaper glatte trådkabler og flertrådete dimensjonerte kabler som kan motstå høyere arbeidsbelastning (dvs. 500 kgf til 1000 kgf).

[0036]De armerte elektriske borehullskabler ifølge oppfinnelsen inkluderer generelt en sentral komponent, og minst tre (3) styrkeelementer anbrakt inntil den sentrale komponent. Hvert styrkeelement omfatter et sentralt filament, minst tre (3) filamenter skrueformet anbrakt inntil det sentrale filament, og en polymerkappe som omslutter det sentrale filament og filamenter anbrakt inntil det sentrale filament. Den sentrale komponent kan være en isolert leder, leder, eller et styrkeelement. Den sentrale komponent kan ha en slik konstruksjon at det dannes en monokabel, glatt trådkabel, flertrådet kabel, heptakabel, seismisk, kvadkabel eller endog en koaksial kabel. Styrkeelementene er foretrukket skrueformet anbrakt omkring den sentrale komponent. Polymerkappen er foretrukket behandlet, i det minste delvis, med etfiberarmeringsmateriale.

[0037]Kabler ifølge oppfinnelsen kan anvende hvilke som helst egnede materialer for å danne filamenter som har høy styrke og gir slike fordeler som korrosjonsmotstand, lav friksjon, lav abrasjon og høy tetthetsterskel. Ikke-begrensende eksempler på slike materialer inkluderer stål, stål med et karboninnhold i området 0,6 vekt-% til omtrent 1 vekt-%, og høyfaste ståltråder med styrke mer enn 2900 MPa, og liknende. Ved bruk av bildekk-korder, for å fremstille styrkeelementene muliggjør at det kan anvendes lavere slagningsvinkler, som kan resultere i kabler med høyere arbeidsstyrke. Filamentmaterialene kan også være et høyfast organisk materiale som f.eks. men ikke begrenset til lange kontinuerlige fiberarmerte komposittmaterialer, dannet fra en polymer som f.eks. PEEK, PEK, PP, PPS, fluorpolymerer, termoplaster, termoplastiske elastomerer, termoherdende polymerer og liknende, og de kontinuerlige fibere kan være karbon, glass, kvarts eller hvilket som helst egnet syntetisk materiale.

[0038]Som beskrevet i det foregående, kan kabler ifølge oppfinnelsen inkludere flertrådete filamenter forsynt med kappe. Mellomrommene dannet mellom styrkeelementene (de flertrådete filamenter) og mellom styrkeelementer og den sentrale komponent, kan også være fylt med et polymert materiale. Polymere materiale, anvendt for å danne polymerkappene og fylle mellomrommene kan være et hvilket som helst egnet polymert materiale. Egnede eksempler inkluderer men er ikke nødvendigvis begrenset til polyolefin (som f.eks. EPC eller polypropylen), andre polyolefiner, polyamid, polyuretan, termoplastisk polyuretan, polyaryletereterketon (PEEK), polyaryleterketon (PEK), polyfenylensulfid (PPS), modifisert polyfenylensulfid, polymerer av etylentetrafluoretylen ETFE), polymerer av poly(1,4-fenylen), polytetrafluoretylen (PTFE), perfluoralkoksy (PFA) polymerer, fluorert etylenpropylen (FEP) polymerer, polytetrafluoretylen-perfluorometylvinyleter (MFA) polymerer, "Parmax", etylenkloro-trifluoroetyelen, (som f.eks. "Halar", klorert etylenpropylen og hvilke som helst blandinger derav. Foretrukne polymere materialer er etylentetrafluoroetylen-polymerer, perfluoralkoksypolymerer, fluorerte etylenpropylenpolymerer og polytetrafluoroetylen-perfluormetylvinyleterpolymerer.

[0039]Det polymere materiale kan være plassert sammenhengende fra kabelens senter til det ytterste lag av armeringsvaiere, eller kan strekke seg endog forbi den ytre periferien slik at det dannes en polymerkappe som fullstendig omslutter armeringsvaierne. Ved "kontinuerlig anbrakt" menes at det polymere materiale berører eller er forbundet i hele kabelen på en ubrutt måte slik at det dannes en matriks som omslutter og isolerer andre kabelkomponenter, som f.eks. den sentrale komponent og styrkeelementenes filamenter. Med fornyet henvisning til fig. 1A og 1B, representeres et eksempel på en slik sammenhengende matriks som omslutter og isolerer andre kabelkomponenter ved polymerkappen 112 så vel som at den fyller mellomrommene 114 med polymert materiale. I noen tilfeller, når det anvendes forskjellige polymere materialer, kan de materialer som danner polymerkappen også være kjemisk og/eller mekanisk bundet med hverandre. I noen utførelsesformer kan det polymere materiale være kjemisk og/eller mekanisk bundet sammenhengende fra det innerste lag til det ytterste lag. Sagt på en annen måte kan de polymere materialer være bundet kontinuerlig fra senter av kabelen til dens periferi og danne en glatt kappe som er ripemotstandsdyktig. Korte karbon-fibere, glassfibere eller andre syntetiske fibere kan tilsettes til kappematerialene for å forsterke termoplasten eller den termoplastiske elastomer og gi beskyttelse mot gjennomkutting. I tillegg kan grafitt-, keramikk- eller andre partikler tilsettes til polymermatriksen for å øke abrasjonsmotstand.

[0040]Kabler ifølge oppfinnelsen kan inkludere metalliske ledere, og i noen tilfeller med én eller flere optiske fibere. Med henvisning til fig. 1, inneholdes ledere og optiske fibere, når de anvendes, typisk inne i den sentrale komponent av kabelen, som vist ved ledere 116 (bare én er antydet). Ledere og optiske fibere kan også anbringes i andre områder av kabelen, inklusive mellomrommene 114. Hvilke som helst egnede metalliske ledere kan anvendes. Eksempler på metalliske ledere inkluderer men er ikke nødvendigvis begrenset til kopper, nikkelbelagt kopper eller aluminium. Foretrukne metalliske ledere er kopperledere. Mens et hvilket som helst antall metalliske ledere kan anvendes i dannelse av den sentrale komponent 110, anvendes foretrukket fra 1 til omtrent 60 metalliske ledere, mer foretrukket 1, 7, 19 eller 37 metalliske ledere. I fig. 1, viser den sentrale komponent 110 syv (7) ledere 116 for å danne en monokabel.

[0041]Hvilke som helst kommersielt tilgjengelige optiske fibere kan anvendes. De optiske fibere kan være enkeltmodusfibere eller multimodusfibere, som er enten hermetisk belagt eller ikke belagt. Når de er hermetisk belagt, er et karbonbelegg eller metallbelegg typisk påført over de optiske fibere. En optisk fiber kan anbringes i en hvilken som helst lokalitet i en standard trådvaierkabel-kjernekonfigura- sjon. Optiske fibere kan anvendes sentralt (aksialt) eller skrueformet i kabelen. Ett eller flere ytterligere belegg, som f.eks., men ikke begrenset til akrylbelegg, silikonbelegg, silikon/PFA-belegg, silikon/PFA-silikonbelegg eller polyimidbelegg, kan på-føres på den optiske fiber. Belagte optiske fibere som kan fås i handelen kan gis et ytterligere belegg av et mykt polymert materiale som f.eks. silikon, EPDM og liknende, for å tillate innleiring av hvilke som helst metalliske ledere som anbringes omkring de optiske fibere. Et slikt belegg kan tillate at rommet mellom den optiske fiber og de metalliske ledere fylles fullstendig, så vel som å redusere svekking av den optiske fibers dataoverføringsevne.

[0042]Et beskyttende polymerbelegg kan påføres hvert filament for korrosjonsbeskyttelse. Ikke-begrensende eksempler på belegg inkludert: fluorpolymerbelegg som f.eks. FEP, "Tefzel", PFA, PTFE, MFA; PEEK eller PEK med fluorpolymer-kombinasjon; PPS- og PTFE-kombinasjon; latex-belegg; eller gummibelegg. Filamenter kan også belegges med et omtrent 0,012 mm til omtrent 0,08 mm metallisk belegg, som kan forbedre binding av filamentene til de polymere kappe-materialer. Belegningsmaterialene kan inkludere slike materialer som "ToughMet"

(en høyfast, kopper-nikkel-tinn-legering fremstilt av Brush Wellman), messing, kopper, kopperlegeringer og liknende.

[0043]Polymer-kappematerialet og filament-belegningsmaterialet kan selekteres slik at filamentene ikke er bundet til og kan bevege seg inne i kappen. I slike scenarier kan kappematerialene inkludere polyolefiner (f.eks. EPC eller polypropylen), fluorpolymerer (som f.eks. "Tefzel", PFA eller MFA), PEEK eller PEK, "Parmax", eller endog PPS.

[0044]I noen tilfeller, har de ubehandlede polymerer som danner kappene ikke tilstrekkelig mekaniske egenskaper til å motstå 11500 kg strekk- eller trykkrefter når kabelen dras over taljene, slik at det polymere materiale kan forandres med korte fibere. Fibrene kan være karbon, glassfibere, keramikk, "Kevlar", "Vectran", kvarts, nanokarbon eller et hvilket som helst egnet syntetisk materiale. Ettersom friksjonen for polymerer behandlet med korte fibere kan være signifikant høyere enn for ubehandlet polymer, kan for å tilveiebringe lavere fraksjon et 0,025- 0,38 mm lag av ubehandlet materiale tilføyes over utsiden av den fiberbehandlede kappe.

[0045]Partikler kan tilsettes til polymere materialer som danner kappene for å forbedre slitasjemotstand og andre mekaniske egenskaper. Dette kan foretas enten i form av et 0,025 mm-0,38 mm lag påført utsiden av kappen eller i hele kappens polymermatriks. Partiklene kan inkludere "Ceramer", bornitrid, PTFE, grafitt eller en hvilken som helst kombinasjon derav. Som et alternativ til "Ceramer" kan fluorpolymerer eller andre polymerer armeres med nanopartikler for å forbedre slitasjemotstand og andre mekaniske egenskaper. Dette kan skje i form av en 0,025 mm til en 0,025 mm kappe påført utsiden av kappen eller i hele kappens polymermatriks. Nanopartikler kan inkludere nanoleire, nanosilika, nanokarbon-bunter, nanokarbonfibere eller andre egnede nanomaterialer.

[0046]Myke polymerer (med et hardhetsområde mindre enn 50 ShoreA) kan ekstruderes over det sentrale filament i styrkeelementene anvendt ifølge denne oppfinnelse. Egnede materialer inkluderer men er ikke begrenset til "Santoprene" eller en hvilken som helst annen polymer som er myknet ved tilsetning av egnede plastiseringsmidler.

[0047]Fyllstoffstaver kan anbringes i mellomrommene dannet mellom styrkeelementene og styrkeelementene og den sentrale komponent i kabler ifølge oppfinnelsen. Videre inkluderer noen fyllstoffstaver en kompresjonsbestandig stav og en kompresjonsresistent polymer som inneslutter staven. Fyllstoffstavene kan være tildannet av flere tett bundne syntetiske garn, eller monofilamenter. Materialer anvendt for å fremstille de kompresjonsresistente fyllstoffstaver inkluderer men er ikke nødvendigvis begrenset til tetrafluoretylen (TFE), polyfenylensulfid (PPS), polyetereterketon (PEEK), polyeterketon (PEK), fluorpolymerer og syntetiske fibere, som polyester, polyamider, "Kevlar", "Vectran", glassfibere, karbon-fibere, kvartsfibere og likende. Eksempler på kompresjonsresistente polymerer anvendt for å inneslutte fyllstoffstaven inkluderer som ikke-begrenset eksempel "Tefzel", MFA, perfluoralkoksyharpiks (PFA), fluorert etylenpropylen (FEP), polyfenylensulfid (PPS), polyetereterketon (PEEK), polyolefiner (som f.eks. [EPC] eller polypropylen [PP]), karbonfiber-forsterkede fluorpolymerer og liknende. Disse fyllstoffstaver kan også minimere skade på optiske fibere ettersom kabelen bedre kan opprettholde geometri når høy strekkraft utøves.

[0048]Materialene som danner kappematerialene anvendt i kablene ifølge oppfinnelsen kan videre inkludere etfluorpolymer-tilsetningsstoff, eller fluorpolymer- tilsetningsstoffer, i materialblandingen for å danne kabelen. Slikt eller slike tilsetningsstoffer kan være nyttige for å produsere lange kabellengder av høy kvalitet med høye produksjonshastigheter. Egnede fluorpolymertilsetningsstoffer inkluderer men er ikke nødvendigvis begrenset til polytetrafluoretylen, perfluoral-koksypolymer, etylentetrafluoretylenkopolymer, fluorert etylenpropylen, perfluorert poly(etylenpropylen) og hvilken som helst blanding derav. Fluorpolymerene kan også være kopolymerer av tetrafluoretylen og etylen og eventuelt en tredje komonomer, kopolymerer av tetrafluoretylen og vinylidenfluorid og eventuelt en tredje komonomer og kopolymerer av klortrifluoretylen og etylen og eventuelt en tredje komonomer, kopolymerer av heksafluorpropylen og etylen og eventuelt en tredje komonomer, og polymerer av heksafluorpropylen og vinylidenfluorid og eventuelt en tredje komonomer. Fluorpolymer-tilsetningsstoffer bør ha en smeltet topp-temperatur under ekstrusjons-bearbeidingstemperaturen og foretrukket i området fra omtrent 200 °C til omtrent 350 °C. For å fremstille blandingen blir fluorpolymer-tilsetningsstoffer blandet med det polymere materiale. Fluorpolymer-tilsetnings-stoffet kan inkorporeres i blandingen i en mengde på omtrent 5 vekt-% eller mindre basert på den totale vekt av blandingen, foretrukket omtrent 1 vekt-% eller mindre basert på den totale vekt av blandingen, mer foretrukket omtrent 0,75 vekt-% eller mindre basert på den totale vekt av blandingen.

[0049]Komponenter anvendt i kabelen ifølge oppfinnelsen kan posisjoneres ved null slagningsvinkel eller en hvilken som helst passende slagningsvinkel i forhold til senteraksen av kabelen. Generelt er den sentrale komponent posisjonert ved slagningsvinkel null, mens styrkeelementer som omgir den sentrale isolerte leder er skrueformet posisjonert omkring den sentrale komponent ved ønskede slagningsvinkler.

[0050]Kabler ifølge oppfinnelsen kan ha en hvilken som helst praktisk konstruksjon, inklusive monokabler, koaksialkabler, 4-slåtte kabler, 7-slåtte kabler, glatte kabler, flertrådskabler og liknende. I koaksiale kabelkonstruksjoner ifølge oppfinnelsen er et flertall metalliske ledere anbrakt inntil den ytre periferi av den sentrale komponent. Også for hvilke som helst kabler ifølge oppfinnelsen kan de isolerte ledere ytterligere være innesluttet i en tape. Alle materialer, inklusive tapen anbrakt omkring de isolerte ledere, kan selekteres slik at de vil bindes kjemisk og/eller mekanisk med hverandre. Kabler ifølge oppfinnelsen kan ha en ytre diameter på fra omtrent 1 mm til omtrent 125 mm, og foretrukket, fra omtrent 2 mm til omtrent 20 mm.

[0051]I noen utførelsesformer av oppfinnelsen blir styrkeelementene produsert med mellomrom dannet mellom de individuelle filamenter fylt med et polymert materiale, og slik at styrkeelementene tillates å bli bundet med kabelens polymerkappe. Dette er illustrert i det følgende i forbindelse med figuren 2, 3 og 4. Fig. 2 illustrerer en prosess for å danne styrkeelementer med mellomrom fylt med et polymert materiale og evnen til å binde styrkeelementet med kabelens polymerkappe. I fig. 2 kompresjonsekstruderes et polymert materiale 202 over et sentralt filament 204 i ekstruderen 206. Det polymere materiale 202 kan være en ikke-fiberarmert polymer, kort fiberarmert polymer, dannet polymer, eller en myk polymer. Andre filamenter 208 (bare én er antydet) leveres fra spoler 210 og kabelslås over polymert materiale 202 med en passende slagningsvinkel, ved prosesspunktet 212 for å danne styrkeelementet 214. I en utførelsesform, hvis en kortfiberarmert polymer anvendes som polymert materiale 202, kan styrkeelementet 214 da passere gjennom en varmekilde 216 (som f.eks. en elektromagnetisk varmekilde) som oppvarmer det polymere materiale 202 tilstrekkelig slik at de ytre filamenter 208 blir delvis innleiret i det polymere materiale 202. Hvis en myk polymer eller dannet polymer anvendes som det polymere materiale 202 behøver varmekilden 216 ikke å være nødvendig. Styrkeelementet 214 kan passere gjennom en serie ruller 218, og som vist i fig. 3, som tjener til ytterligere å innleire det ytre filament inn i det polymere materiale 202 og opprettholde en konsistent tverrsnittsprofil. En ytre polymerkappe 220, som kan være kortfiberarmert, kan da kompresjonsekstruderes over de ytre filamenter 208 for å fullføre styrkeelementet 224. Polymerkappen eliminerer mellomrom mellom vaierne og tillater at styrkeelementene kan bindes på plass når de kabelslås på de armerte kabler.

[0052]I noen utførelsesformer kunne styrkeelementet 214 ha høyst to lag av filamenter som omgir det sentrale filament 204, hvert lag med ni eller færre ytre filamenter 208. Disse lag kunne påføres ved å gjenta prosessen beskrevet i fig. 2. Et polymert materiale 202 ville bli anbrakt over hvert lag av filamenter.

[0053]Med henvisning til fig. 3, beskrives en metode som beskrives ovenfor i fig. 2, og som anvender to serier av regulerbare ruller 302 og 304 forskjøvet med en omtrent 90 graders vinkel. Som vist i fig. 3 presser nøyaktig dimensjonerte spor 306 i rullene de kabelslåtte ytre filamenter 208 jevnt inn i det polymere materiale 202 og resulterer i ytre filamenter 208 som er fast brakt i kontakt med og innleiret ettersom styrkeelementet beveges i retningen C. Fig. 4 illustrerer videre ved tverrsnittstegning av selve styrkeelementet fremstillingen beskrevet i fig. 2, ovenfor. I fig. 4, kompresjonsekstruderes polymert materiale 202 over et sentralt filament 204. Deretter kabelslås ytre filamenter 208 (bare ett er antydet) over det polymere materiale 202. Andre filamenter 208 blir så innleiret i det polymere materiale 202. En ytre polymert kappe 220 kan da ekstruderes over de ytre filamenter 208 for å komplettere styrkeelementet 224.

[0054]Fig. 5A, 5B, 5C og 5D illustrerer flere utførelsesformer av flertrådete filamentstyrkeelementer nyttige for noen kabler ifølge oppfinnelsen. I fig. 5A kan en myk eller dannet polymer 502 anbringes over det sentrale filament 504 av styrkeelementet. Den myke eller dannede polymer 502 fyller mellomrom dannet mellom de ytre filamenter 506 (bare ett antydet) og det sentrale filament 504, og en polymerkappe 508 (som kan være kortfiberarmert) som er anbrakt inntil de ytre filamenter 506. Noen oppvarming kreves heller ikke i å danne styrkeelementet 510. I fig. 5B er konstruksjonen nesten den samme som i fig. 5A, bortsett fra at mellomrommet 512 dannet mellom de ytre filamenter 506 og det sentrale filament 504 ikke er fylt for å danne styrkeelementet 514. Styrkeelementet 522 i fig. 5C anvender et kortfiberarmert polymert materiale 524 plassert fullstendig og sammenhengende over det sentrale filament 504 og isolerer filamentet 504 fra de ytre filamenter 506. Fig. 5D viser et flertrådet vaier-styrkeelement 532 uten noen polymerkappe, sammensatt bare av ytre filamenter 506 og det sentrale filamentet 504.

[0055]Figurene 6 og 7A-7B illustrerer noen kabelutførelsesformer, og fremstilling av disse kabler ifølge oppfinnelsen og som er monokabler med dreiemoment-balanserte flertrådete vaier-styrkeelementer. I fig. 6, kompresjonsekstruderes en fiberarmert polymerkappe 602 med ekstruderen 606 over en sentral komponent 604 som er en monokabelleder, som f.eks. den sentrale komponent 110 i fig. 1B. Flertrådete filamentstyrkeelementer 608 (bare én er antydet) kabelslås fra spoler 610 (bare én er antydet) over polymerpakken 602 med passende slagningsvinkler. Denne slagningsvinkel kan være motsatt den vinkel som anvendes for filamentene i styrkeelementene 608 (dvs. hvis de ytre vaiere blir kabelslått i retning med ur viserne på styrkeelementene, kabelslås de fullstendige styrkeelementer i retning mot urviserne på kabelen.) Deretter passerer kabelen omfattende styrkeelementene 608 og den polymer-kappeforsynte 602 sentrale komponent 604, som beveger seg i retningen D, gjennom en elektromagnetisk varmekilde 612. Varmen smelter den fiberarmerte kappe 602 på kabelens sentrale komponent 604 og styrkeelementene 608 forsiktig og tillater at styrkeelementene 608 blir i det minste delvis innleiret i polymerkappen 602 av kabelens sentrale komponent 604. Kabelen passerer så gjennom en serie ruller 614 for ytterligere å innleire styrkeelementene 608 og opprettholde en konstant tverrsnittsprofil. Som en opsjon kan fyllstoffstaver 616 (bare én er antydet), eventuelt belagt i fiberarmert polymer, eller andre egnede fyllstoffmaterialer, påføres fra spoler 618 (bare én er antydet) inn i sporene mellom de ytre overflater av styrkeelementene 608. Passering gjennom en andre varmekilde 620 ville gjøre det mulig at fyllstoffene 616 i det minste komme til å ligge inne i polymeren i kappen 602. En andre serie av ruller 622 kunne videre innleire fyllstoffstavene 616 på plass og opprettholde kabelens profil. En ytre fiberarmert polymerkappe kan så kompresjonsekstruderes fra ekstruderen 624 over styrkeelementene 608 og eventuelle fyllstoffstaver 616 for å danne monokabelen 626.

[0056]Figurene 7A til 7F viser ved hjelp av tverrsnittstegninger trinnene anvendt for å fremstille monokabelen med dreiemoment-balanserte styrkeelementer beskrevet i det foregående i forbindelse med fig. 6. I fig. 7A vises en kappeutstyrt monokabelleder 702 i tverrsnitt, som inkluderer en ytre polymerkappe 704 som omslutter en monokabelisolert leder 706. Lederen 706 inkluderer en sentral metallisk leder 708 med seks ytre metalliske ledere 710 (bare én antydet) skrueformet kablet over den sentrale leder 708. Et elektrisk isolerende polymert materiale 712 er anbrakt inntil de ytre ledere 710. I fig. 7B, er et flertall styrke-elementer 720 (åtte i dette tilfelle, men bare én er indikert) som er liknende til eller de samme som styrkeelementet 224 vist i fig. 4, skruemessig anbrakt i et første lag, eller indre lag, inntil monokabellederen 702. I fig. 7C, er styrkeelementer 720 innleiret i den ytre polymerkappe 704 av monokabellederen 702. Fig. 7D viser hvorledes optiske fyllstoffstaver 730 (bare én er antydet) kan anbringes inntil og i kontakt med to styrkeelementer 720.1 fig. 7E er fyllstoffstaver 730 innleiret i polymerkappen av to styrkeelementer 720. Fig. 7F viser at en fiberarmert polymer kappe 740 kan kompresjonsekstruderes over styrkeelementene 720 og fyllstoffstavene 730 for å danne monokabelen 750.

[0057]Figurene 8A til 8F viser i tverrsnittstegninger en koaksialkabel med dreiemomentbalanserte styrkeelementer ifølge oppfinnelsen, fremstilt ved hjelp av

metoder beskrevet i forbindelse med fig. 6. I fig. 8A er en kappeutstyrt monokabelleder 802 vist i tverrsnitt, som inkluderer en ytre polymerkappe 804 som omslutter en koaksial isolert leder 806. Lederen 806 inkluderer en sentral metallisk leder 808 med seks ytre metalliske ledere 810 (bare én er antydet) skrueformet kabelslått over den sentrale leder 808. Et elektrisk isolerende polymert materiale 812 er anbrakt inntil de ytre ledere 810, og metalliske ledere 814 er anbrakt på periferien av det elektrisk isolerende polymere materiale 812, for å danne den koaksiale leder. I fig. 8B er et flertall styrkeelementer 820 (bare ett er antydet) skrumessig anbrakt i et første lang, eller indre lag, inntil lederen 802. I fig. 8C er styrkeelementer 820 innleiret i den ytre polymerkappe 804 av lederen 802. Fig. 8D viser fyllstoffstaver 830 (bare én er antydet) anbrakt inntil og i kontakt med to styrkeelementer 820. I fig. 8E er fyllstoffstaver 830 innleiret i polymerkappen av to styrkeelementer 820.

Fig. 8F viser at en fiberarmert polymerkappe 840 kan kompresjonsekstruderes over styrkeelementene 820 og fyllstoffstavene 830 for å danne koaksialkabelen 850.

[0058]Fig. 9A til 9F illustrerer en 7-slått kabelutførelsesform med dreiemomentbalansert flertrådete filamentstyrke-elementer, ifølge oppfinnelsen. I fig. 9A, er en fiberarmert polymerkappe 904 kompresjonsekstrudert over en standard 7-slått kabelleder 906 som tjener som sentral komponenten 902 i kabelen. Den 7-slåtte kabelleder 906 er hovedsakelig en bunt av syv monokabelisolerte ledere 706 vist i fig. 7, med én leder 706 anbrakt på den sentrale akse, og seks ledere 706b (bare én er antydet) skruemessig anbrakt på den sentrale leder 706b. Styrkeelementer 920 (bare én er antydet) er kabelslått i et første lag, eller indre lag, over den sentrale komponent 902 i en slagningsvinkel. Deretter passerer kabelen gjennom en elektromagnetisk varmekilde. Varmen smelter svakt den fiberarmerte kappe 904 på kabelens sentrale komponent 902 og styrkeelementene 920 og tillater at styrkeelementene 920 blir delvis innleiret inn i kabelens kjernekappe 904, og kabelen passerer gjennom en serie ruller for ytterligere å innleire styrkeelementene og opprettholde en konstant profil, som vist i fig. 9C. Som en opsjon, som vist i fig. 9D, kan mindre styrkeelementer eller enkeltfilamenter, belagt i fiberarmert polymer, 930 (bare én er antydet) kabelslås inn i sporene mellom de ytre overflater av styrkeelementene 920. Passering gjennom en andre varmekilde, som vist i fig. 9E, kunne tillate at de individuelle mindre styrkeelementer eller enkeltfilamenter 930 blir anbrakt i polymeren og en andre serie av ruller kunne videre innleire og opprettholde kabelens profil. I fig. 9F kan en ytre, fiberarmert polymerkappe 940 så kompresjonsekstruderes over den ytre periferi av de mindre styrkeelementer eller enkeltfilamenter 930 og styrkeelementene 920.

[0059]Fig. 10A til 10E illustrerer enda en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen, som er en kabel med dreiemoment-balanserte styrkeelementer og skole-formede isolerte ledere. Som vist i fig. 10A, kompresjonsekstruderes en ytre fiberarmert polymerkappe 1002 over et sentralt styrkeelement 224a, som f.eks. 224 beskrevet i forbindelse med fig. 4 og i det foregående, for å danne den sentrale komponent 1004. Ytterligere styrkeelementer 224b (bare én er antydet) blir så kabelslått over den sentrale komponent 1004 ved en slagningsvinkel i et første lag eller indre lag. Denne slagningsvinkel vil være motsatt vinkelen anvendt for de ytre filamenter 208 (det vises til fig. 4) som danner styrkeelementene (dvs. hvis de ytre vaiere ble kabelslått i retning med urviserne på styrkeelementene blir styrkeelementene kabelslått i retning mot urviserne på kabelen). Deretter, passerer kabelen gjennom en varmekilde. Varmen smelter de fiberarmerte kapper svakt på det sentrale styrkeelement 1004 og skrueformede styrkeelementer 224b og tillater at de skrueformede styrkeelementer 224b blir delvis innleiret i kappen 1002 på det sentrale styrkeelement 1004 (som vist i fig. 10C). Kabelen passerer gjennom en serie ruller for ytterligere å innleire styrkeelementene 224b inn i kappen 1002 for å opprettholde en konstant profil. Med henvisning til fig. 10B er små, isolerte ledere 1006 skrueformet kabelslått over overflatene av ytre styrkeelementer 224b i de eksponerte ytre perifere mellomrom mellom styrkeelementene 224b. Lederne 1006 er dimensjonert slik at de ikke står ut forbi den ytre profil, som representert ved omkretsen E av totaliteten av styrkeelementet 224b. Med henvisning til fig. 10E er en ytre fiberarmert polymerkappe 1008 kompresjonsekstrudert over styrkeelementene 224b og lederne 1006 for å danne kabelen 1010.

[0060]Fig. 11 A, 11B, 11C og 11D illustrerer ved hjelp av tverrsnittstegninger konstruksjonen av en seismisk skytekabel med dreiemomentbalanserte flertrådete vaierstyrkeelementer ifølge oppfinnelsen. I fig. 11A, er en polymerkappe 1102, som kan være fiberarmert, kompresjonsekstrudert over en sentral kabelkompo-nent 1104 som kan være en hvilken som helst seismisk skytekabelkjerne som vil være kjent for eller fortrolig for de fagkyndige. Styrkeelementer 1106 (bare én er antydet) er kabelslått over kappen 1102 og komponenten 1104, som vist i fig. 11B. Deretter passerer kabelen gjennom en varmekilde og varme smelter kappene som omslutter kabelens sentrale komponent 1102 og styrkeelementene litt slik at styrkeelementene 1106 kan bli delvis innleiret inn i kappen 1102 (se fig. 11C). Kabelen kan deretter passere gjennom en serie av ruller for ytterligere å innleire styrkeelementet 1106 og opprettholde en vedvarende profil. Som vist i fig. 11D blir en ytre, fiberarmert polymerkappe 1108 kompresjonsekstrudert over styrkeelementene 1106 for å danne den seismiske kabel 1110.

[0061]Fig. 12 illustrerer enda en ytterligere kabelutførelsesform ifølge oppfinnelsen. I fig. 12 er kabelen satt sammen fra styrkeelementer og individuelle ledere. Fire styrkeelementer 1202 som hvert inneholder et flertall filamenter 1204 (bare én er antydet) er kabelslått omkring en sentral leder 1206. De prikkede sirkler E (bare én er antydet) representerer effektive omkretser av styrkeelementene 1202. Fire andre isolerte ledere 1208 (bare én er antydet) er plassert i rommene mellom utsidene av styrkeelementene 1202. Individuelle armeringsvaiere 1210 (bare én er antydet) i en hvilken som helst passende størrelse anvendes i hele kabelen for å fylle mellomrom. De ytre ledere 1208 kan være inneholdt inne i metalliske omslag 1216. Den sentrale leder 1206 kan være et fiber-optisk element inneholdt i et rustfritt stålrør eller omspunnet av tråder, f.eks. Eventuelt kan én eller flere ledere 1208, anbrakt i metalliske omslag, anbringes ved senter av kabelen som lederen 1206. I det minste ett lag, i denne utførelsesform to lag, av omviklede armeringsvaiere, 1212 og 1214, er anbrakt omkring utsiden av denne høyfaste kabel-kjernekabel. Eventuelt, kan polymert fyllstoff være anbrakt i hele den høyfaste kabelkjerne for å fylle alle mellomrom.

[0062]Fig. 13 illustrerer en enda ytterligere kabelutførelsesform ifølge oppfinnelsen. I dette tilfelle, anvendes lange kontinuerlige fiber/polymer komposittmaterialer 1302 (bare ett er antydet) i kjernen av kabelen som styrkeelementer. De polymere materialer kan anbringes i hele kabelkjernen i andre varierte diametre 1304 (bare én er antydet). En polymerkappe 1306 er ekstrudert over de høyfaste kjerneholdige polymer komposittmaterialer 1302 og 1304. Et lag av små armeringsvaiere 1308 er kabelslått skrueformet omkring den indre kappe 1306 for å holde komponentene på plass. Et ytre kappelag 1310 av det samme polymere materiale som den indre kappen 1306 er anbrakt over armeringsvaierne 1308. På grunn av at der er fremstilt av det samme materiale kan indre 1306 og ytre 1310 kapper bindes gjennom rommene mellom armeringsvaierne 1308. Den ytre kappe 1310 kan videre forsterkes med grafitt eller korte syntetiske fibere for abrasjons-og gjennomkuttingsmotstand. Den høyfaste kjerne kan inneholde isolerte ledere 1312 (bare én er antydet) eller optisk fiber inneholdt i et rør eller omspunnet av metalltråder 1314.

[0063]Antallet og størrelsene av ledere og styrkeelementer kan variere avhengig av de spesifikke konstruksjonskrav i kablene ifølge oppfinnelsen. For eksempel, hvis 12 til 18-AWG-vaiere anvendes kunne fire ledere 1312 anvendes som vist i fig. 13. Hvis 8 til 11-AWG-vaiere anvendes vil da imidlertid muligens to ledere 1312 bli anvendt.

[0064]Fig. 14 illustrerer i tverrsnitt en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen, ved bruk av små styrkeelementer anbrakt inntil en sentral leder, idet kombina-sjonen danner en sentral komponent av kabelen. Styrkeelementene 1402 (bare to er antydet) låses mot hverandre og tilveiebringer kompresjons- eller kollaps-motstand til den sentrale leder 1404. Denne sentrale leder 1404 kan være et fiber-optisk element eller en kompresjonsmotstandsdyktig, metallomslått leder, som beskrevet i det foregående. Individuelle armeringsvaiere 1406 (bare én er antydet) kan anvendes som hulromsfyller mellom styrkeelementene 1402. Som en even-tualitet kan styrkeelementene 1402 legges rett og omsluttes løst med et klebebånd for å holde dem på plass under konstruksjon. På grunn av at dette klebebånd bare tjener et midlertidig formål er det ikke nødvendig med overlapping. To eller flere lag 1408 av omviklede armeringsvaiere kan være slått omkring et indre lag 1410 av styrkeelementer 1402. Isolerte ledere 1412 (bare én er antydet) kan være jevnt fordelt innenfor et ytre lag 1414 av styrkeelementer 1402. Ytterligere lag av omviklede armeringsvaiere 1416 og 1418 er anbrakt over laget 1414 omfattende ytre ledere 1412 og styrkeelementer 1402.

[0065]I samsvar med oppfinnelsen kan dreiemomentbalanserte kabler også opp-nås ved bruk av et indre og et ytre lag av flertrådete vaierstyrkeelementer. For eksempel kunne en kabel ha et ytre lag av styrkeelementer anbrakt inntil et indre lag av styrkeelementer, hvor det ytre lag er dannet av i det minste fire (4) ytre styrkeelementer. Styrkeelementene som danner det ytre lag kan være orientert i en slagningsvinkel motsatt slagningsvinkelen av styrkeelementene som danner det indre lag av styrkeelementene.

[0066]Kablene kan inkludere armeringsvaiere anvendt som elektrisk strøm-returledninger som tilveiebringer baner til grunnen for nedhulls utstyr eller verktøy. Oppfinnelsen muliggjør bruken av armeringsvaiere for strømretur mens elektrisk støtrisiko minimeres. I noen utførelsesformer isolerer det polymere materiale i det minste en armeringsvaier i det første lag av armeringsvaiere slik at deres bruk som elektriske strømreturledninger muliggjøres.

[0067]Kabler ifølge oppfinnelsen kan anvendes med borehullsinnretninger for å utføre operasjoner i borehull som penetrerer geologiske formasjoner som kan inneholde gass- og oljereservoarer. Kablene kan anvendes for gjensidig forbindelse av brønnloggeverktøy, som f.eks. gammastråleemittere/mottakere, kalibreringsinnretninger, resistivitetsmålende innretninger, seismiske innretninger, nøytronemittere, mottakere og liknende, til én eller flere energiforsyninger og dataloggeutstyr utenfor brønnen. Kabler i følge oppfinnelsen kan også anvendes i seismiske operasjoner inklusive undervanns- og undergrunns seismiske operasjoner. Kablene kan også være nyttige som permanente overvåkningskabler for borehull.

Claims (19)

1. Elektrisk borehulls-kabel (108), omfattende: en sentral komponent (110) og et indre lag av styrkeelementer (106), der det indre laget består av minst tre (3) styrkeelementer, hvor det indre laget er anordnet ved siden av den sentrale komponenten (110) med en slagvinkel, og hvor hvert styrkeelement (106) erkarakterisert vedå omfatte: 1. et sentral filament (104), ii. minst tre (3) filamenter (102) anbrakt skrueformet tilstøtende det sentrale filamentet (104), og iii. en polymerkappe (112) som omslutter det sentrale filamentet (104) og filamenter (102), og er anbrakt tilstøtende det sentrale filamentet og fyller mellomrommet (114) mellom filamentene; og en sammenhengende polymerkappematrise som omslutter og binder styrkeelementene (106) og den sentrale komponenten (110).

2. Elektrisk kabel ifølge krav 1, hvor den sentrale komponenten (110) er en isolert leder.

3. Elektrisk kabel ifølge krav 1, hvor styrkeelementene (106) er anordnet i skruelinjet form rundt den sentrale komponenten (110).

4. Elektrisk kabel ifølge krav 1, hvor polymerkappen (112) videre omfatter et fiberforsterkningsmateriale.

5. Elektrisk kabel ifølge krav 1, hvor filamentene (102) kan bestå av et høy-fast metall eller organisk komposittmateriale.

6. Elektrisk kabel ifølge krav 5, hvor filamentene (102) er høy-fast stål.

7. Elektrisk kabel ifølge krav 5, hvor filamentene (102) er av lange sammenhengende fibre av høy styrke forsterket med komposittmateriale.

8. Elektrisk kabel ifølge krav 1, hvor det indre laget omfatter i det minste fire (4) styrkeelementer (106) anordnet skruelinjeformet rundt den sentrale komponenten (110).

9. Elektrisk kabel ifølge krav 8, hvor styrkeelementene (106) omfatter minst seks (6) filamenter (102) anordnet skruelinjeformet tilstøtende det sentrale filamentet (104).

10. Elektrisk kabel ifølge krav 1, videre omfattende minst én leder som er anordnet mellom styrkeelementene (106) anordnet tilstøtende den sentrale komponenten (110).

11. Elektrisk kabel ifølge krav 1, videre omfattende et ytre lag av styrkeelementer (106) anordnet skruelinjeformet rundt den sentrale komponenten (110), hvor mellomliggende rom er fylt med et fiberforsterket polymermateriale, hvorved kabelen har en glatt ytre overflate.

12. Elektrisk kabel ifølge krav 1, hvor den sentrale komponenten (110) er et styrkeelement som omfatter et sentralt filament, der minst tre (3) fiberbunter er anordnet skruelinjeformet tilstøtende den sentrale komponenten, og isolerte metalledere er anordnet i mellomrommene som dannes mellom de anordnede skruelinjeformede styrkeelementene, og polymerkappen omslutter den sentrale komponenten, styrkeelementene, og de isolerte metallederne, hvorved kabelen har en glatt ytre overflate.

13. Elektrisk kabel ifølge krav 1, videre omfattende et ytre lag av styrkeelementer (106) anordnet skruelinjeformet rundt den sentrale komponenten (110), hvor mellomliggende rom er fylt med armerings-vaier, og i det minste ett lag av armerings-vaieren som er brukt, hvorved kabelen har en glatt ytterflate .

14. Elektrisk kabel ifølge krav 1, hvor den sentrale komponenten (110) omfatter en optisk fiber.

15. Elektrisk kabel ifølge krav 1, videre omfattende et ytre lag av styrkeelementer anordnet tilstøtende det indre laget av styrkeelementene, det ytre laget omfatter minst fire (4) styrkeelementer, hvor styrkeelementene i det ytre laget er orientert i en slagvinkel motsatt slagvinkelen til styrkeelementene det indre laget, og hvor hvert av styrkeelementene i det ytre laget omfatter et sentral filament og minst tre (3) filamenter anordnet skruelinjeformet tilstøtende det sentrale filamentet.

16. Elektriske kabel ifølge krav 15, hvor styrkeelementene i de indre lagene og de ytre lagene utgjør hver ni (9) filamenter anordnet skruelinjeformet tilstøtende det sentrale filamentet.

17. Elektrisk kabel ifølge krav 1, hvor minst ett av styrkeelementene (106) har høy elektrisk ledningsevne.

18. Elektrisk kabel ifølge krav 1, hvor den sentrale komponenten (110) omfatter en optisk fiber innesluttet i et rør eller bunter av vaier.

19. Elektrisk kabel ifølge krav 1, videre omfattende minst én fyllstoff-stav anordnet tilstøtende og i kontakt med to av styrkeelementene (106).