CN105097087A - 具有锚的传输电缆以及用于提供具有锚的传输电缆的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有锚的传输电缆以及用于提供具有锚的传输电缆的方法，提出一种具体来说在地球物理设备中的传输电缆(1)，所述电缆具有纵向轴线(X)且包含：-至少一个导体(2)，用于传输数据和/或电流，-所述电缆中的围绕所述至少一个导体的至少一个强度部件，-外部护套(7)，-所述外部护套(7)上的研磨区域(10)，-包覆模制到所述研磨区域(10)上的锚(12)。

Description

具有锚的传输电缆以及用于提供具有锚的传输电缆的方法

技术领域

本发明涉及尤其用于地球物理设备的电缆，具体来说是在地震勘探以及地震数据获取领域中，而且在需要电缆的锚定强度的任何应用中。更具体来说，本发明涉及地震数据获取系统，其包含连接到(例如)车辆机载的中央处理单元的电缆网络。

本发明特别涉及用于石油工业的地震勘探方法，但可应用于实施地震数据网络的任何领域以及需要电缆的锚定强度的任何应用。然而，本发明的一个特定应用涉及陆地地震数据获取系统。

背景技术

在本发明的领域中，所述领域中的地震数据获取操作常规上使用地球物理或地震传感器连接到的电子单元网络。

在一实施例中，一般涉及使用术语地震检波器的这些传感器一般通过电缆而互连在传感器群组中以形成被称作“串”的群集。一个或多个这些串连接到所述电子单元。由电缆数字网络互连的电子单元对来自传感器群组的信号执行模拟-数字转换(ADC)。在另一实施例中所述传感器是数字种类的，它们发送到电子单元的信号已经是数字的。

在两个实施例中，电子单元经由所述数字网络将这些数据发送到记录车，中央数据处理单元被机载在所述车上。

为了收集地球物理数据，激活与地面接触的一个或多个地震源以传播全向地震波链。所述源可尤其由海洋环境中的爆炸物、下降重物、振动器或空气枪组成。

由地表下层反射的波链被传感器检测到，所述传感器产生表征所述地表下的地质界面上的波的反射的模拟信号。

如上文所指定，本发明特别应用于实施电缆网络的地震数据获取系统。

在此类型的网络中，所述数据常规上是经由被称为集线器的电子模块被从ADC电子单元发送到中央处理单元。

这些电子模块执行不同的功能，包含：

-经由电池向所述单元进行电力供应；

-所述单元的同步；

-处理所述信号且与数字网络介接(将数据传递到中央处理单元，将从中央处理单元接收到的命令发送到所述单元)。

陆地地震操作在三种区域或地区中进行：

-干燥区域，其中存在非常低的张应力，且需要包含电缆和电子模块的设备具有低至1m深的水密性；

-湿地区域，其中存在较低的张应力，且需要所述设备具有高稳健性以及低至5m深的水密性；

-浅水区域，其中存在较高的张应力和弯曲应力，且需要所述设备具有高稳健性以及高达15m深的水密性。

湿地和浅水区域两者一般被称作过渡区域。

地球物理设备一般用于干燥和湿地以及浅水区域中以用于大约95％的陆地操作。

用于这些前述陆地操作的设备包含传输电缆，所述传输电缆依据需要而具有各种设计。在地球物理界，对于湿地和浅水操作，所述电缆例如被建构为传输束，所述传输束包含由铜制成且被组装为传输对或四元组的导体。这些导体是绝缘电线且旨在通过设备传输数据。可在所述束的顶部上添加强度部件或水可膨胀纱线。所述束可套有热熔化合物或填充有凝胶，旨在提供水密性。此组合件形成电缆的芯组合件。

所述电缆必须对张力、拉力、碾压、温度和UV老化等有抵抗力。尤其寻求存在于电缆的传输束中的铜的保护来抵抗可能的降级。

可在两种不同质量的电缆中选择所述电缆。

第一基础电缆包含芯组合件以及在单一热塑护套下的纵向松卷聚酰胺强度部件。

第二高性能或加强型电缆包含芯组合件以及在两个热塑护套之间的至少一个编织层，例如是聚酰胺编织层，例如用于湿地和浅水操作，这更稳健地处置场地约束。这个第二高性能电缆因此在于芯组合件的二层护套。所述两个护套在挤压过程期间较强地彼此结合。第二高性能电缆更适于抵抗：

-动物(啮齿动物、反刍动物等)的通过；

-故意破坏；

-车轮的通过。

强度部件(例如，在电缆内在两个热塑护套之间沿着电缆的纵向轴线延伸的编织层)可被集成为应力释放，从而在不向芯组合件加压的同时提供电缆稳健性和强度。在那个配置中，所述两个护套在由编织层形成的窗口中彼此结合。必须注意，这些强度部件不一定是编织的，而是可以替代地松卷或卷起。

湿地和浅水操作对于构成电缆的终端的连接器来说是特别苛刻的。由于水流或潮汐以及设备摆开或移除而引起的张力引发需要由电缆转移到所述终端的较高的力。锚可以通过锚定强度部件来执行此较高的力的转移。

锚的已知解决方案是添加一零件，所述零件具有两个开口以及在所述开口之间的桥接器，使得一半的纱线在一开口中形成编织层，且一半的纱线在另一开口中形成编织层。在所述桥接器后方形成结。然而，此解决方案是手动操作的，不是定性的且具有中等的效率。

另一已知的解决方案是添加两个互锁的锥形物，强度部件粘在所述锥形物之间。此解决方案是非常有效的。然而，此解决方案是手动操作的且在剥离外部护套时很难在不损坏强度部件的情况下实现，使得操作者需要经过训练且定期测试。此外，编织层的窗口的大小必须经界定以便使得有可能剥离外部护套。因此，此解决方案是非常昂贵的且难以实现。

另一已知的锚定强度部件的解决方案是将圆柱形锚添加到电缆中。然而，电缆的直径不是确切恒定的，使得将压力施加到电缆上或电缆可能被挤夹。压力和/或挤夹会损坏电缆。此外，电缆的外部护套可由聚氨酯制成。此材料在应用锚之前需要机械或化学的预处理，这是昂贵的。另外，当经受张力时，例如由于剪应力而引起的折断或撕裂会出现在锚末端附近的电缆中。此解决方案因此在业界对于电缆是有风险的，且效率较低。

本发明的目标

在至少一个实施例中，本发明尤其旨在克服现有技术的这些不同缺点。

更具体来说，本发明的至少一个实施例的目标是提供一种用于有效地保护电缆的技术，所述电缆尤其用于地球物理探索背景中，抵抗归因于张力、碾压、温度和UV老化而引起的劣化。

本发明的特定目标是提供用于所述电缆中的强度部件的应力释放的解决方案。

本发明的另一目标是提供可重复且有效的锚。

本发明的另一目标是简化电缆设计。

本发明的另一目标是除去锚设计中的电缆几何公差。

本发明的另一目标是使包覆模制的锚的效率最大化，尤其是在加强型电缆的背景下。

发明内容

本发明的特定实施例提出一种传输电缆，尤其用于在地球物理设备中传输数据和/或电流，所述电缆具有纵向轴线且包含：

-至少一个导体，用于传输数据和/或电流，

-所述电缆中的围绕所述至少一个导体的至少一个强度部件，

-外部护套，

-所述外部护套上的研磨区域，

-包覆模制到所述研磨区域上的锚。

应注意，所述电缆的纵向轴线不防止电缆弯曲以及非常柔软。

在电缆是直的时，所述纵向轴线是沿着所述电缆。

根据本发明且归因于所述锚，找到了用于所述电缆中的至少一个强度部件的应力释放的解决方案。实际上，所述研磨区域保证了所述电缆的比挤压过程更精确的直径，使得包覆模制到所述研磨区域上的锚不挤夹电缆或向电缆施加压力。

本发明的另一优点是，外部护套较细，使得更容易传输力以便锚定所述电缆。

额外的优点是，所述研磨区域提供经更改的表面，使得包覆模制的锚粘附到所述表面。实际上，在聚氨酯材料形成所述护套的情况下，已知此材料热析护套顶部上的非粘附层。此层需要化学地或机械地更改，以便允许包覆模制固定。所述研磨区域可提供有效结合所需的粗糙度。在此情况下，研磨外部护套以便形成研磨区域的步骤可包含对表面的机械或化学处理，使得此处理不需要额外的步骤。

所述锚可为用于强度部件的应力释放。

所述锚可为至少部分锥形的。此形状产生逐渐的应力释放，其中在锚内递增地传输来自强度部件的应力。此锥形形状旨在提供锚中的刚度梯度。此可防止在锚开端处的应力集中，这将在拉动电缆时产生破裂。此锥形形状可因此防止电缆中出现任何折断或撕裂。

所述锚可例如在外部具有至少一个凹槽，所述凹槽具有围绕纵向轴线的圆形形状。此凹槽对于允许包覆模制可能的补充零件(例如，终端)可为有利的，所述补充零件可被添加且归因于凹槽而将较强地粘附。

所述锚可具有拥有锥形形状的第一部分以及邻近于所述第一部分的具有所述至少一个凹槽的第二部分。在此实施例中，所述第一部分可例如允许应力释放，且所述第二部分可形成应力到可能的包覆模制的补充零件的传输。

研磨区域具有(例如)形成机械止挡部的至少一个末端，所述机械止挡部围绕纵向轴线是圆形的，优选地，所述研磨区域具有两个相对的末端，每一末端形成一机械止挡部。

在此情况下，所述锚可至少部分与所述机械止挡部相抵地搁置。

因此，归因于所述机械止挡部，所述锚被卡住，无法沿着电缆移动，这加强了锚的应力释放作用，且在制造电缆的方法中不需要任何额外的零件或步骤。

所述锚有利地经配置以至少部分支撑存在于强度部件中的应力。这产生电缆的应力释放，尤其是在电缆的终端前面。

在特定实施例中，研磨区域和锚靠近电缆的终端(例如，连接器或节点或电子单元)而存在。

所述电缆可包含围绕所述至少一个导体的内部护套。在此情况下，所述电缆是具有两个不同护套的高性能护套。所述至少一个强度部件的至少部分可存在于内部护套与外部护套之间。强度部件可围绕内部护套编织。或者，所述强度部件可围绕内部护套卷起。所述强度部件可例如在内部护套上松卷。

所述内部护套、所述外部护套和/或所述锚包含(例如)聚氨酯材料。

所述至少一个导体可存在于传输束中且可具有在范围一到八中的编号，优选地具有偶数编号，例如二、四、六或八。

根据本发明的另一方面，与上文单独地或组合地，提供一种用于提供具有锚的电缆的方法，所述电缆包含至少一个导体、一个强度部件和一个外部护套，所述方法包含以下步骤：

-将所述外部护套的区域研磨到特定直径，以便形成研磨区域，

-将锚包覆模制到所述研磨区域上。

归因于根据本发明的方法，找到了用于所述电缆中的所述强度部件的应力释放的解决方案。实际上，研磨区域保证了所述电缆的精确直径，使得包覆模制到所述研磨区域上的锚不挤夹电缆或向电缆施加压力。

所述方法可进一步包含在包覆模制所述锚之前化学地和/或机械地制备研磨区域及其邻近部分的外表面的步骤。

在特定实施例中，所述研磨区域的形成可包含在聚氨酯材料的情况下对表面进行机械处理，使得不需要额外的步骤。

在所述方法中，研磨所述外部护套的区域的步骤可包含在所述研磨区域的至少一个末端处制成机械止挡部，且可应用包覆模制所述锚的步骤，使得所述锚至少部分与所述机械止挡部中的至少一者相抵地搁置。归因于机械止挡部的制成，所述锚被卡住，无法沿着电缆移动，这加强了锚的应力释放作用。

附图说明

通过借助于指示性而非详尽的实例而给出的以下描述并且通过附图将明白本发明的实施例的其它特征及优点，在这些附图中：

-图1是不具有锚的根据本发明的实施例的电缆的示意性透视图，

-图2是具有锚的图1的电缆的类似视图。

-图3是图1的电缆的示意性纵向横截面图，

-图4是图2的电缆的示意性纵向横截面图，

-图5是类似于图4的视图，展示了夹持模具以用于包覆模制锚的区，且

-图6是电缆的实例的内部部分的示意性横截面图。

具体实施方式

本发明涉及锚定传输电缆，所述传输电缆经设计以用于苛刻且有应力的环境，尤其用于石油勘探背景下的地震操作中。

用于湿地和浅水操作的地球物理中的电缆可例如如图6中所示的电缆。

在此图中，电缆1被建构为传输束，所述传输束由传输对或者在此实例中是由具有导体2的传输四元组的组合件制成。在传输束2周围，存在阻水化合物3。在阻水化合物3邻近处，存在内部或内护套5中的强度部件4。在内部护套5周围，存在作为另一强度部件的编织层6，所述编织层6被外部护套7包裹。编织层6向电缆1提供很多强度。

根据本发明的方法，可使用图6中所示的此电缆1或具有纵向轴线X且包含用于传输数据和/或电流的至少一个导体2、电缆1中的围绕所述至少一个导体2的至少一个强度部件、外部护套7的任何其它类型的传输电缆。根据本发明的电缆1可具有图6中所示的电缆或具有纵向轴线X且包含用于传输数据和/或电流的至少一个导体2、电缆中的围绕所述至少一个导体2的至少一个强度部件以及外部或外护套7的任何其它类型的电缆的特征。

应注意，所述纵向轴线X不防止电缆弯曲以及非常柔软。在电缆是直的时，所述纵向轴线X是沿着所述电缆1，如图1到5中所示。

在图1到5中，电缆1的不同元件是可见的，尤其是导体2、内部护套5以及外部护套7，虽然这些元件正常不可从外部看见，除了外部护套7之外。

图1和3展示电缆1的一部分，其中在外部护套7上制成研磨区域10。通过全部围绕纵向轴线X在电缆1的整个周边中(如图所示)且在此实例中均匀地研磨外部护套7来制成研磨区域10。对外部护套7的研磨允许精确地知晓研磨区域10中的外部护套7的直径。此外，对外部护套7的研磨允许对形成外部护套的聚合材料(例如，聚氨酯)进行机械和/或化学处理。另外，对外部护套7的研磨允许在研磨区域10的末端处制成至少一个机械止挡部11，在此实例中是两个机械止挡部11。机械止挡部11在此实例中是在电缆1的整个周边中均匀地制成，如图所示。

在图2和4中，根据本发明，电缆1展示为具有已被包覆模制在研磨区域10上的锚12。锚12在此实施例中在电缆1的整个周边中覆盖整个研磨区域10。

归因于研磨区域10中的电缆1的精确直径，包覆模制到研磨区域10上的锚12不挤夹电缆或向电缆施加压力。此可防止此区中的电缆1的任何撕裂或折断，尽管存在锚12也如此。

在此实例中，锚12是至少部分锥形的。此形状可允许电缆1中的应力的渐进应力释放，且尤其是由强度部件，在此实例中具体是由编织层6支撑的应力的渐进应力释放。

此外，锚12在外部具有至少一个凹槽13，所述凹槽13具有围绕纵向轴线X的圆形形状。此凹槽13可为到可能的补充零件(例如，终端)的部分，将例如通过包覆模制而使所述补充零件在锚12周围。

更精确地说，在此实施例中，锚12具有拥有锥形或截头圆锥形状的第一部分14以及邻近于所述第一部分14的具有所述至少一个凹槽13(在此实例中是三个凹槽13)的第二部分15，以便增加用于粘附到可能的包覆模制的补充零件的表面。第二部分15具有大体上圆柱形形状，如图所示。

锚12至少部分与机械止挡部11相抵地搁置，如图4中具体展示。在此实施例中，锚12的第一部分14与第一机械止挡部11相抵地搁置，且锚12的第二部分15与第二相对的机械止挡部11相抵地搁置。因此，归因于机械止挡部11，锚12被卡住，无法沿着电缆1移动，这加强了锚12的应力释放作用。锚12在此实施例中经配置以至少部分支撑存在于由编织层6形成的强度部件中的应力。锚12的存在产生电缆1的应力释放。

图5展示在锚12的包覆模制期间所使用的模具M和M'的部分。将圆形模具M和M'放置到外部护套7上，在研磨区域10纵向外部，使得模具M和M'的末端E和E'与机械止挡部11在相同的垂直于纵向轴线X的平面P和P'中。因此，模具M和M'的放置允许模制锚12，使得锚12与机械止挡部11相抵地搁置。

图1到6展示根据本发明的电缆1，且它们还展示根据本发明的方法。此方法旨在提供具有锚12的电缆1。所述方法包含以下步骤：

-将外部护套7的区域研磨到特定直径，以便形成研磨区域10，如图1和3中所示，

-将锚12包覆模制到研磨区域10上，如图2、4和5中所示。

在此实施例中，所述方法进一步包含在包覆模制锚12之前化学地和/或机械地制备研磨区域10及其邻近部分(在此实例中是两个邻近部分21和22)的外表面20的步骤。

研磨外部护套7的区域的步骤在此实施例中包含在所述研磨区域10的至少一个末端处制成机械止挡部11，且应用包覆模制所述锚12的步骤，使得所述锚12至少部分与所述机械止挡部11中的至少一者相抵地搁置，这在此实施例中已经阐释。

在说明书和权利要求书中，表达“包含一”必须被理解为意味着“包含至少一个”，除非明确著述。

Claims (17)

1.一种具体来说在地球物理设备中的传输电缆(1)，所述电缆具有纵向轴线(X)且包含：

至少一个导体(2)，用于传输数据和/或电流，

所述电缆中的围绕所述至少一个导体的至少一个强度部件，

外部护套(7)，

所述外部护套(7)上的研磨区域(10)，

包覆模制到所述研磨区域(10)上的锚(12)。

2.根据权利要求1所述的电缆(1)，其中所述锚(12)是至少部分锥形的。

3.根据权利要求1或2所述的电缆(1)，其中所述锚(12)在外部具有至少一个凹槽(13)，所述凹槽具有围绕所述纵向轴线(X)的圆形形状。

4.根据权利要求2和3所述的电缆(1)，其中所述锚(12)具有拥有锥形形状的第一部分(14)以及邻近于所述第一部分(14)的具有所述至少一个凹槽(13)的第二部分(15)。

5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的电缆(1)，其中所述研磨区域(10)具有形成机械止挡部(11)的至少一个末端，所述机械止挡部(11)围绕所述纵向轴线(X)是圆形的，优选地，所述研磨区域(10)具有两个相对的末端，每一末端形成一机械止挡部(11)。

6.根据权利要求5所述的电缆(1)，其中所述锚(12)至少部分与所述机械止挡部(11)相抵地搁置。

7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的电缆(1)，其中所述锚(12)经配置以至少部分支撑存在于所述强度部件中的应力。

8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电缆(1)，其中所述研磨区域(10)和锚(12)靠近所述电缆的终端而存在，所述终端例如为连接器或电子单元或节点。

9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电缆(1)，其中所述电缆(1)包含围绕所述至少一个导体(2)的内部护套(5)，且其中所述至少一个强度部件的至少部分存在于所述内部护套(5)与所述外部护套(7)之间。

10.根据前述权利要求所述的电缆(1)，其中所述强度部件(6)是围绕所述内部护套(5)而编织。

11.根据权利要求9所述的电缆(1)，其中所述强度部件(6)是围绕所述内部护套(5)而卷起。

12.根据权利要求9所述的电缆(1)，其中所述强度部件(6)是围绕所述内部护套(5)而松卷。

13.根据权利要求9到12中任一权利要求所述的电缆，其中所述内部护套(5)、所述外部护套(7)和/或所述锚(12)包含聚氨酯化合物。

14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电缆(1)，其中所述至少一个导体(2)存在于传输束中且具有在范围一到八中的编号，优选地具有偶数编号，例如二、四、六或八。

15.一种用于提供具有锚(12)的电缆(1)的方法，所述电缆(1)包含至少一个导体(2)、一个强度部件和一个外部护套(7)，所述方法包含以下步骤：

将所述外部护套的区域研磨到特定直径，以便形成研磨区域(10)，

将所述锚(12)包覆模制到所述研磨区域(10)上。

16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包含在包覆模制所述锚(12)之前化学地制备所述研磨区域(10)及其邻近部分(20、21、22)的外表面的步骤。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其中所述研磨所述外部护套(7)的区域的步骤包含在所述研磨区域(10)的至少一个末端处制成机械止挡部(11)，且应用所述包覆模制所述锚(12)的步骤，以使得所述锚(12)至少部分与所述机械止挡部(11)中的至少一者相抵地搁置。