石油天然气钻采设备 承荷探测电缆检测

石油天然气钻采设备承荷探测电缆检测

承荷探测电缆是石油天然气勘探开发中不可或缺的关键设备，主要用于将井下测井仪器输送至目标深度，并承担仪器重量、承受井内复杂环境（高温、高压、腐蚀介质、机械应力），同时稳定传输测井数据信号。其性能与可靠性直接关系到测井作业的安全性、数据的准确性以及整个钻井工程的效率和成本。

鉴于其关键作用和恶劣的服役环境，对承荷探测电缆进行系统、全面、规范的检测是确保其性能可靠、延长使用寿命、保障作业安全的核心环节。检测工作应贯穿电缆的全生命周期，包括新缆出厂验收、使用前检查、定期维护检测以及损伤修复后的复检。

核心检测项目详解：

承荷探测电缆的检测涵盖多个维度，以下为重点检测项目：

1. 外观与结构检查：

   • 导体： 检查导体表面是否光滑、无氧化、无毛刺、无压扁、无断丝（对于绞合导体）。测量导体直径是否符合规格。
   • 绝缘层： 检查绝缘材料（如聚乙烯、乙丙橡胶、聚酰亚胺等）表面是否光滑、色泽均匀、无气泡、无杂质、无开裂、无老化龟裂、无机械损伤（如压痕、刮伤）。测量绝缘层的最小厚度和偏心度。
   • 缆芯结构： 检查缆芯绞合是否紧密、圆整，各绝缘线芯排列是否规则，填充物是否饱满均匀。
   • 内护套/垫层： 检查内护套材料是否完好，有无破损、气泡、杂质，厚度是否达标。
   • 铠装层： 这是承重和抗拉的核心层。重点检查：
     • 钢丝（通常是高强度镀锌钢丝或防腐合金钢丝）表面：应光滑、无锈蚀、无裂纹、无严重磨损。
     • 钢丝直径：测量是否符合规格。
     • 钢丝绞合：检查绞合是否紧密、均匀，钢丝之间无松动现象。测量绞合节距。
     • 钢丝层数与方向：确认是否符合设计要求（通常为反向绞合的双层或多层）。
   • 外护套： 检查外护套材料（耐磨、耐油、耐候材料）是否完好，无破损、开裂、老化、气泡、杂质以及深度划痕。测量外护套厚度。检查电缆外径是否符合要求。
   • 接头（如有）： 对电缆本体与仪器连接头、电缆分段连接头进行细致检查，确认密封性、绝缘性能、机械强度和连接的可靠性，无锈蚀、损伤。

2. 电气性能检测：

   • 导体直流电阻： 测量单位长度电缆导体的直流电阻值（通常要求20°C下），检查是否符合标准，判断导体是否完整、有无损伤或接触不良。
   • 绝缘电阻： 关键项目。 在规定的直流电压下（如500V DC），测量导体与导体之间、导体与铠装/大地之间的绝缘电阻值（通常在兆欧·公里单位）。要求远高于规定最低值，确保绝缘层没有受潮、劣化或贯穿性损伤。常在干燥和浸水（模拟井液环境）状态下分别测试。
   • 耐电压试验： 关键项目。 对电缆施加远高于工作电压的交流或直流高压（如交流工频电压几kV到十几kV，持续1-5分钟），考核绝缘层和护套的介电强度，检查是否能承受井下可能出现的瞬时过电压而不被击穿。要求无闪络、无击穿。
   • 工作电容： 测量导体之间、导体对铠装/地的电容值，确保在允许范围内，这对信号传输质量和匹配很重要。
   • 连续性/通断性： 确认所有导体通路完整，无断路或接触不良。

3. 机械性能检测：

   • 拉伸性能测试： 核心项目。 这是评估电缆承重和抗拉强度的关键。
     • 破断拉力： 在拉伸试验机上缓慢增加拉力直至电缆断裂，记录最大破断拉力值（BL）。必须满足或超过规定的安全系数要求。
     • 伸长率： 测量在特定拉力（如50% BL）下或断裂时的伸长量，评估电缆的韧性。
     • 永久变形： 在施加规定拉力（如50% BL）一段时间后卸载，测量残余伸长量，评估材料的塑性变形特性。
   • 铠装钢丝抗拉强度及延伸率： 抽取铠装钢丝样本进行单独拉伸试验，检验其强度和塑性是否符合材料要求。
   • 弯曲性能： 模拟电缆通过滑轮或滚筒的情况，检测在规定直径的滚筒上反复弯曲后（通常为弯曲-拉直循环），电缆外观、结构（尤其是铠装层是否松散、跳丝）和电气性能（绝缘电阻）的变化，确保其柔韧性。
   • 扭转性能： 模拟电缆在井下可能发生的扭转工况，检测在规定扭矩下反复扭转后电缆的性能变化，特别是铠装层是否出现“鸟笼”现象（松散鼓起）。
   • 压扁试验： 对电缆施加径向压力，评估其在滚筒挤压或意外挤压下的抗变形能力和绝缘保护能力。

4. 结构完整性检测：

   • X射线或工业无损检测： 用于在不破坏电缆的前提下，透视检查内部结构：
     • 铠装钢丝的排列、间隙、断丝情况。
     • 缆芯结构是否变形、移位。
     • 内部是否有气泡、杂质、损伤等缺陷。
   • 超声波检测： 可用于检测铠装钢丝的断丝、锈蚀以及内部连接点的潜在缺陷。

5. 环境适应性检测：

   • 高温老化试验： 将电缆置于模拟井下高温环境的烘箱中（温度根据电缆等级，可达150°C甚至更高），持续规定时间后，检测其外观、机械性能（拉伸）和电气性能（绝缘电阻、耐压）的变化，评估长期耐热性。
   • 耐油、耐化学试剂试验： 将电缆试样浸泡在规定的油品或模拟井液化学试剂中，一定时间和温度后，检测护套和绝缘材料的溶胀、变形、硬度变化及电气性能劣化情况。
   • 温度循环试验： 让电缆在高低温度之间循环变化，考核材料在不同热胀冷缩应力下的稳定性和性能保持能力。

检测周期与实施：

• 新电缆： 出厂前必须进行全面的型式试验和严格的出厂检验。
• 投入使用前： 每次下井作业前都应进行基本的外观、结构和电气性能（导体通断、绝缘电阻）检查。
• 定期检测： 根据使用频率、作业环境恶劣程度（高温、高压、腐蚀性、磨损）等因素制定计划。通常建议每使用一定深度（如50万英尺或更短）或每隔几个月进行一次较为全面的检测（包含拉伸试验抽查、更细致的电气测试、X光检查等）。
• 损伤修复后： 任何形式的修复（如接头重做、铠装修理）后，必须进行严格的复检，特别是修复区域的电气性能和机械强度测试。
• 存放后启用： 长期存放的电缆在重新启用前，应进行全面的检查和必要的电气性能测试。

结论：

对承荷探测电缆实施系统、科学、规范的检测，是确保石油天然气钻探测井作业安全、高效、可靠的基础。通过严格执行涵盖外观结构、电气性能、机械强度、结构完整性和环境适应性的全方位检测项目，能够及时发现电缆潜在的缺陷、损伤和老化劣化趋势，有效预防因电缆失效导致的测井仪器落井、数据传输中断甚至井场安全事故。将检测作为一项常态化的、基于风险管理的核心工作，对于延长电缆使用寿命、降低作业风险、保障油田勘探开发效益具有至关重要的意义。在实际操作中，应严格遵循相关技术标准和规范，并详细记录每次检测的结果，形成完整的电缆健康档案。