CN105700090A - 可浸式光学设备、方法和系统 - Google Patents

可浸式光学设备、方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105700090A
CN105700090A CN201510635212.1A CN201510635212A CN105700090A CN 105700090 A CN105700090 A CN 105700090A CN 201510635212 A CN201510635212 A CN 201510635212A CN 105700090 A CN105700090 A CN 105700090A
Authority
CN
China
Prior art keywords
immersion
optical
fibre
optical cable
cable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510635212.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105700090B (zh
Inventor
R.A.P.费尔尼霍夫
J.C.史密斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PGS Americas Inc
Original Assignee
PGS Geophysical AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PGS Geophysical AS filed Critical PGS Geophysical AS
Publication of CN105700090A publication Critical patent/CN105700090A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105700090B publication Critical patent/CN105700090B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4415—Cables for special applications
    • G02B6/4416—Heterogeneous cables
    • G02B6/4422—Heterogeneous cables of the overhead type
    • G02B6/4423—Electro-corrosion preventing means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/18—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/22—Transmitting seismic signals to recording or processing apparatus
    • G01V1/226—Optoseismic systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/38—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
    • G01V1/3808—Seismic data acquisition, e.g. survey design
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4415—Cables for special applications
    • G02B6/4427—Pressure resistant cables, e.g. undersea cables
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2589—Bidirectional transmission
    • H04B10/25891—Transmission components
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
    • G01V1/186—Hydrophones
    • G01V1/188—Hydrophones with pressure compensating means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/10—Aspects of acoustic signal generation or detection
    • G01V2210/14—Signal detection
    • G01V2210/142—Receiver location
    • G01V2210/1427—Sea bed
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4429—Means specially adapted for strengthening or protecting the cables
    • G02B6/443—Protective covering

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Media Introduction/Drainage Providing Device (AREA)

Abstract

本发明涉及可浸式光学设备、方法以及系统。根据一个示例，可浸式传感器站联接到光缆。所述光缆可以是可浸式的。可浸式传感器站可连接可浸式光缆作为永久油藏监测系统的部分。所述可浸式光缆可容纳多根可浸式光纤导管。可浸式传感器站在其周围环境处于1500米或更深的高压海洋深度中的情况下可以是压力平衡的。

Description

可浸式光学设备、方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年10月3日提交的美国临时申请号62/059,271的优先权，其通过引用并入。
背景技术
光纤普遍用于在高带宽下传送数据。发展光纤通信技术的投资已集中在使得此类带宽在长距离上可用的方面。长距离进一步需要生产同时负担得起且鲁棒的电缆。
光缆通常必须不仅耐受与运输和安装相关联的损伤，而且耐受老化和长期暴露于包括环境污染物的因素的潜在影响。在海洋环境中的一个此类示例称作氢暗化效应。在长暴露时间之后，无论是否由腐蚀、生物过程或其它海洋相关的原因引起，氢均可扩散到光纤的芯中，并且可与硅、掺杂剂和/或其它杂质发生化学反应以将光学信号承载材料（例如玻璃）“着色”。在长距离上的光学信号可由此着色覆盖，导致过多的光学信号衰减。
永久（油气）油藏监测（PRM）是这样一种技术：采集油藏状态的多张三维地震勘测“图片”，使得地质学家或油藏工程师可规划额外钻孔的位置来提高油气萃取效率和/或可评定当前萃取技术随时间推移的效率。在一些情况下，采集油藏的多张地震照片可称作四维（4D）震测。
基于海洋的PRM面临基于陆地的油藏监测系统所未面临的重大挑战。这对于海底设备来说尤其如此，因为水深延伸到1000米的范围且甚至更深。
发明内容
本公开大体涉及海洋地震勘测和/或监测领域。举例来说，本公开可应用于海洋地震勘测和/或监测，其中可使用一个或更多个震源来产生与地下地层相互作用的波场，以及使用地震传感器（拖曳的或者海洋底部）来接收由震源产生的地震能量或自然存在的地震事件，且受到与地下地层的相互作用的影响。如本文所使用的，“海床”和“海底”是指水体（例如，大洋、大海或湖泊）的底层，而“水下”是指位于水体表面以下，有可能位于底层处或底层附近。水体能够是咸水水体、淡水水体或微咸水水体。
保护光纤免于氢暗化和海洋相关的退化机制的标准设计方法涉及将光纤导管布线穿过具有不锈钢的或聚合物的管的紧密密封的光缆（在本文中称为“一根或多根紧密密封的光纤导管”）。如本文所使用的，紧密密封的光纤导管旨在表示,光纤导管被密封以防止或至少减小由环境因素（例如污染物和水）渗透的可能性。例如，紧密密封的光纤导管可以此方式构造，使得防止周围环境中的液体接触光缆的内容物。在此示例中，不锈钢的或聚合物的管可经涂覆以提供抵抗液体渗透的冗余密封，特别是在深的高压海洋应用中。如在一些海洋环境光纤应用中可存在的高压能够导致氢扩散中的增加，从而与硅、掺杂剂或光纤芯中其它杂质发生化学反应并且促进上述的损害效应。例如，与在海平面的约101.3千帕的标准大气压对比，在海洋环境中的深度处，周围水的外部环境压力可在500米的深度处增大到约5,127千帕的压力，以及能够在1500米的深度处增大到约15,179千帕。
海洋地震勘探和/或监测领域已经利用了掩埋在陆地上的电缆和海洋电缆的光纤技术。基于光通信的地震勘探电缆和海床电缆通常采用商业上可获得的光缆和技术作为系统设计的架构。尽管存在与标准设计方法相关联的制造复杂性和/或材料成本的增加，但对于防止将光纤暴露至水的上述预防在海洋地震勘探和/或监测领域中已成为普遍接受的实践。
与上述标准工业实践相反，本公开的实施例允许海洋环境中的周围水进入光纤导管、容纳光纤导管的光缆以及将光缆和光纤导管连接在一起的传感器站。因此，这些光纤导管、光缆和传感器站称为“可浸式的”。因此，如本文所使用的，“可浸式的”旨在，设备被设计成被动地或主动地允许周围环境（例如海洋环境）中的液体渗透到该设备内部并且接触内部的内容物。在至少一个实施例中，提供可浸式传感器站，其设计成来主动地允许周围环境（例如海洋环境）中的液体渗透到可浸式传感器站内部并且接触内部的内容物。如本文所使用的，描述了系统的光纤导管、光缆、传感器站、壳体、装置和/或部件。每个均可单独称为“设备”。如本文所用的术语“系统”旨在表示联接在一起以实现特别功能的一个或更多个设备。
在至少一个实施例中，提供可浸式传感器站以允许海水渗透到其内部并且接触其中的内容物。这些内容物可包括传感器、模数转换器和联接到传感器站的光缆以及容纳在光缆中的光纤导管。以此方式，可浸式传感器站可有助于“压力平衡的”设备，包括在上述高压海洋环境中的系统连接和/或构型。如本文所使用的，术语“压力平衡的”旨在表示，从封装内部朝外部向外所提供的压力的量（也称为内压）与从封装外部朝内部向内所存在的压力的量（也称为外压）大致相似。如本文中所使用的，“大致相似”在用来比较两个可测量值时指示第二可测量值是在第一可测量值的90%到110%内。
如上文所定义且本文中所使用的，术语“压力平衡的”是要与术语“耐压的”和/或“耐水的”区分开来。如本文中所使用的，术语耐压的旨在指代设备的这样的能力，即它以其预期方式起作用并承受住来自外面或外部环境的增大的压力且降低由于增大的压力导致部件损坏的可能性。如本文所使用的，术语“耐水的”旨在表示设备的有目的的构造，以防止或减小设备与水的接触导致设备损坏的可能性，或使得与水的接触将仅产生对设备功能和预期用途的无害影响或仅产生削弱。
此外，在设备的设计和构造中的可浸入的目的可允许此类基于光通信的地震勘探和监测仪器的制造、组装和部署中具有更小的复杂性和更低的材料成本。
如将在本文中进一步描述，在一些实施例中，光缆和光纤导管自身以可浸方式构造，以在部署中便于海水进入传感器站并且产生压力平衡。在一些实施例中，紧密密封的光纤导管与可浸式光纤导管一起使用。然而，实施例并不限于此示例。
在一些实施例中，为永久油藏监测（PRM）提供可浸式传感器站。连接光缆（其容纳光纤导管）的可浸式传感器站可提供具有预计可在20-25年或更长的水下寿命范围期间操作的永久油藏监测系统。可用于其它潜在执行中的PRM的至少一个实施例能够包括联接到可浸式传感器的可浸式光缆。在一些实施例中，紧密密封的光缆和/或紧密密封的光纤导管联接到可浸式传感器站。除了其它益处之外，利用可浸式光缆、可浸式光纤导管和/或可浸式传感器站的本文所述的各种实施例可产生在制造、部署和/或维护成本上的相当大的节省。
应理解到，本公开并不限于特定装置或方法，其当然可以变化。还应理解到，本文所使用的术语是仅出于描述特定实施例的目的，且其并不旨在是限制性的。如本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”、“该”和“所述”包括单数和复数的指示对象，除非上下文以其它方式明确指示，例如“若干”、“至少一个”和“一个或更多个”。此外，词语“能够”和“可”贯穿本申请是以容许的意义（即，具有……的可能性、能够……），而不是以强制的意义（即，必须）来使用。术语“包括”及其衍生词表示“包括但不限于”。术语“联接的”和“联接”旨在表示根据适合上下文的情况以物理方式或以信号传输的方式直接或间接地连接。
本文的附图遵循编号约定，其中（一个或多个）第一数字对应于附图编号且其余数字指代附图中的元件或部件。不同图之间类似的元件或部件可通过使用类似数字来指代。举例来说，在图1中108可指示元件“08”，以及在图2中可将类似元件标记为208。如将领会到的，能够添加、交换和/或省去在本文各种实施例中示出的元件，以便提供本公开的若干额外实施例。另外，如将领会到的，图中所提供的元件的比例和相对比例尺旨在说明本公开的一些实施例而不应理解成限制性的含义。
附图说明
图1图示根据本公开的一个或更多个实施例的符合在设备中使用的紧密密封的光纤导管的示例的截面图。
图2图示根据本公开的一个或更多个实施例的符合在设备中使用的可浸式光纤导管的示例的截面图。
图3图示根据本公开的一个或更多个实施例的符合在设备中使用的强度构件的示例的截面图。
图4图示根据本公开的一个或更多个实施例的符合在设备中使用的容纳可浸式光纤导管的可浸式光缆的示例的截面图。
图5图示根据本公开的一个或更多个实施例的符合使用的部署在永久油藏监测（PRM）系统中的一个或更多个可浸式传感器站和一条或更多条可浸式光缆的示例。
图6图示根据本公开的一个或更多个实施例的可浸式传感器站的一部分的示例的分解图。
图7图示根据本公开的一个或更多个实施例的可浸式传感器站的一部分的示例的组装的截面图。
图8是图示根据本公开的一个或更多个实施例的符合在设备中使用的紧套光纤的当其浸没在海水中时有限的抗拉强度随时间推移而降低的图表。
图9图示根据本公开的一个或更多个实施例的用于使用可浸式传感器站的方法流程图。
图10图示根据本公开的一个或更多个实施例的用于组装可浸式传感器站的方法流程图。
具体实施方式
图1图示根据本公开的一个或更多个实施例的符合使用的紧密密封的光纤导管100的示例的截面图。图1所示的紧密密封的光纤导管100的示例图示承载在具有防水外层108的不锈钢管106的内部105中的二十根光纤101。多于或少于二十根的光纤可容纳在紧密密封的光纤导管100内。实施例不限于此示例中所示数量。在此示例中，具有防水外层108的不锈钢管对紧密密封的光纤导管100产生“紧密密封”。换言之，能够通过将光纤101紧密密封在不锈钢管106和防水外层108中来保护光纤101。
紧密密封的光纤导管100内的每根光纤101被示出包括由芯材料（例如玻璃）形成的芯102以承载光学信号。由包层材料（例如折射率低于芯材料的玻璃）形成的包层103被示出设置在芯102外表面周围。并且，由涂层材料（例如丙烯酸酯塑料）形成的涂层104被示出设置在包层103的外表面周围。丙烯酸酯塑料指代包含丙烯酸的一种或更多种衍生物的合成塑料材料的族。芯102、包层103和涂层104可分别由适用于光纤芯、光纤包层和光纤涂层的任何材料形成，例如行业中普遍已知以及使用的那些材料。
在一些实施例中，光纤101能够均是符合国际电信联盟（ITU）标准ITU-TG.652.D的单模的、低水峰的具有250微米的直径的双（层）丙烯酸酯光纤。在一些实施例中，内部105填充有凝胶。凝胶可以是阻水凝胶并且能够填充内部105的空隙体积的至少85%。凝胶可包括碳或其它掺杂剂以在氢扩散到光纤中之前捕获可用的氢。在一些实施例中，不锈钢管106能够包括316L不锈钢，其外部直径约2毫米以及壁厚在50微米-200微米的范围内。防水外层108能够提供抵抗不锈钢管106中的缺陷的冗余密封。防水外层108能够是具有PolyBondTM添加剂或另外的相容性试剂的高密度聚乙烯（HDPE）的护套。防水外层108可降低界面的表面能量以促进与不锈钢管106的金属的结合，并且可包括可选的着色剂，给予紧密密封的光纤导管100接近3.0毫米的总外部直径。在一些实施例中，光纤101可具有相对于不锈钢管106长度的0.1%或更多的超过长度，以适应在各种导管材料上的不同应变。
如上所述的，容纳光纤导管的光缆可部署在若干水下环境中，包括水下应用，例如PRM。在此类应用中，光缆和/或光纤导管可在相对长的时间周期内（例如多月或多年）暴露至水中。特别地，PRM系统可设计用于在水中在可深于例如1500米的深度处的数十年的操作。然而PRM系统也可部署且使用于更浅的深度处。在此类高压海洋环境中，设备可使用填充有凝胶的不锈钢导管以容纳光纤并且在每一个连接和每个拼接处提供鲁棒的紧密密封，例如用于将光纤连接至光学地震传感器封装中的多个光学部件。
如本文所使用的，光学地震传感器封装旨在表示用于地震感测的多个光学设备的组件。例如，多个光学设备中的一个或更多个可连接且布置在传感器盒的内部（在本文中称为光学地震传感器封装的第一部分）中，以及多个光学设备中的一个或更多个可关于传感器盒的外部（在本文中称为光学地震传感器封装的第二部分）进行连接和布置。用于地震感测的多个光学设备可包括光学部件，例如在光缆内的光纤导管内的光纤。多个光学设备能够进一步包括光学干涉仪装置（也称为干涉仪光学装置）、三轴线光学加速度计、拼接模块、拼接管理盘、光学遥测块以及光学水听器或者用于地震感测的其它可能的光学设备。例如，光学水听器可连接到传感器盒的外部（光学地震传感器封装的第二部分），并且三轴线光学加速度计可连接到传感器盒的内部（光学地震传感器封装的第一部分）作为光学地震传感器封装的部分。光纤可被拼接以连接处于光学地震传感器封装内并且容纳在传感器站内的光学干涉仪、光学加速度计和光学水听器之间，并且在它们之间传送光学信号。
在以前，在海洋环境中容纳光学地震传感器封装的传感器站会有目的地构造以提供用于多个光学设备的水密性的封闭，以便保护设备免于暴露至水和/或使其承受住深水中的高压。
容纳在光纤导管、光缆和传感器站内的光纤到PRM系统的连接和组合的数量可以达到数百，并且可能为数千。因此，在紧密密封的光纤导管中的每个紧密的密封对于系统代表成本、耗时和潜在故障点。在此类密封的数量与相关联的成本和故障点风险一起能够减小的情况下，制造交付周期能够缩短，产生改善的制造效率。
本公开的实施例利用以下事实：对于短长度（例如在数米到数千米的范围内）的光纤，引起氢暗化效应的水暴露和氢扩散可以不是故障的根本原因。即，只要暴露的光纤长度保持相对短，则氢暗化和海洋相关的退化机制并不是主要顾虑。例如，在一些实施例中，暴露的光纤尺度可根据应用在从约1米或更小直到约2千米的范围内。
在此类长度上，氢暗化（即使其发生）可具有相对可忽略的效应。此外，在部署有多个PRM系统的深度（例如那些低于500米的深度）处通常所遇到的低温下，温跃层可导致周围水温仅处于约0-4摄氏度。在此类低温下，氢扩散可发生如此缓慢，使得可预期到在PRM系统的20-25年寿命期间发生的可辨别的氢暗化极少或没有。额外地，在对于PRM的操作环境中，注意到，在周围海水中的低水平的可用氢可使得甚至更加无需顾虑氢暗化。
图2图示根据本公开的一个或更多个实施例的符合使用的可浸式光纤导管210的示例的截面图。举例来说，可浸式光纤导管210示出承载在外管217的内部216中的四根光纤211。在至少一个实施例中，可浸式光纤导管210具有松弛的塑料外管217。根据实施例，可浸式光纤导管210不填充凝胶，例如防水凝胶。反而，可浸式光纤导管210可具有多个流体通道（例如，完全穿过可浸式光纤导管210的外管217的周期性开口，或互连的局部的穿孔），以容许流体（例如海水）在可浸式光纤导管210的内部216和外部之间流动。如本文所使用的，完全穿过材料的壁或互连以提供流体通道的开口被称为“通路（vent）”。因此，图2的示例实施例图示在可浸式光纤导管210的内部216和外部之间提供液体（例如海水）的流体连通的多个通路218。在一些实施例中，通路218可以是可选的，因为在可浸式光纤导管210的内部216和外部之间提供流体连通的溢流（flooding）可以可替代地和/或额外地从可浸式光纤导管210的未密封端部实现。额外地，可在关于可浸式光纤导管210的其它地方构造或提供其它设计以使得能够实现容纳在其中的光纤211的溢流。
应该注意到，因为可浸式光纤导管210和如在图4中讨论以及在430处示出的可浸式光缆在海洋环境中是可浸入的，所以它们在PRM系统的高压操作环境下可以是压力平衡的。此外，由于它们在此类环境中能够是压力平衡的，因此相比于图1中示为106的具有其相关联的防水外层108的不锈钢管，外管（即图2中的217）能够由刚度较小且成本较低的材料形成，例如塑料。因此，对于容纳光纤和/或光纤导管，相比于使用刚性较大且成本较高的外管（例如不锈钢管），在可浸式光纤导管210中组装光纤210以及将可浸式光纤导管放置在可浸式光缆或其它壳体内的过程，以及将与地震传感器相关联的多个光学设备连接到光纤的过程可以被简化。
在图2的实施例中，示出可浸式光纤导管210内的每根光纤211包括由芯材料（例如玻璃）形成的芯202，以承载光学信号。由包层材料（例如折射率低于芯材料的玻璃）形成的包层203设置在芯202的外表面周围。并且，由涂层材料（例如丙烯酸酯塑料）形成的涂层204设置在包层203的外表面周围。
与关于图1所描述的紧密密封的光纤导管100相反，图2的实施例示出可浸式光纤导管210的光纤211可分别包括紧密缓冲层215。如本文所使用的，“紧密缓冲层”或“紧套”旨在表示存在材料设置在部件外表面周围，例如图2中对于每根光纤211的涂层204的紧密缓冲层215。因此，术语“紧密缓冲层”或“紧套”旨在表示存在与部件外表面一致的材料层，无论是否为光纤211或其它部件的涂层204。在各种实施例中，紧密缓冲层（例如图2中对于光纤211的涂层204的紧密缓冲层215）能够以抵抗与部件外表面分离的方式粘附。因此，在图2的示例实施例中，在海水存在的情况下，选择且设计紧密缓冲层215以粘附至光纤211的涂层204。用于PRM操作环境中的紧密缓冲层材料的示例可从减轻水分子扩散效应的适形聚合物中适当选择。因此，如上所述的，此类紧密缓冲层可有助于耐水的部件。
通过添加图2的示例实施例所示的紧密缓冲层215，其中所示的光纤能够称为紧套光纤211。在各种实施例中，图2所示的紧密缓冲层215的材料可以是包括热塑性弹性体和/或热塑性含氟聚合物中至少一种。例如，紧密缓冲层215的材料可以是使用热塑性弹性体（例如源自DuPont的Hytrel?）或热塑性含氟聚合物（例如源自Arkema的Kynar?聚偏氟乙烯（PVDF））聚合的，这两种材料都提供抗脱层的紧密一致的覆层。这两种材料在水中均是稳定的（化学上温和的），而PVDF显示较低的氢渗透性。着色剂可添加到紧密缓冲层材料以使得紧套光纤211可以容易辨别。
在一些实施例中，紧套光纤211能够是符合ITU标准ITU-TG.657.A1的单模的、低水峰的光纤，其涂层204（例如丙烯酸酯塑料）具有250微米的外部直径，以及其紧密缓冲层215具有500到900微米的外部直径。
在一些实施例中，用于可浸式光纤导管的外管217可以是松弛的塑料外管。此类松弛的塑料外管217能够由聚丙烯和/或PVDF形成，具有约3.0毫米的外部直径以及约2.0毫米的内径。可包括着色剂以使得多个此类可浸式光纤导管210可以彼此之间容易辨别和/或从具有紧密密封的光纤导管的光缆内的组合中容易辨别。紧套光纤211可具有相对于外管217长度的0.1%或更多的超过长度，以适应各种导管材料和设备的不同应变。
当暴露至水时，涂覆有适当选择的适形聚合物的紧套光纤211（例如具有紧密缓冲层215）能够减轻水分子扩散的效应。相反，在无保护光纤的情况下，水分子会通过下列方式来引起光纤故障：扩展已有的表面缺陷，以与水结冰相似的方式引起裂纹传播，以及在水泥表面内扩展破裂。在图2的示例实施例中，紧密缓冲层涂层抵抗脱层以保持粘附到紧套光纤211，使得它们是耐水的并且由此减小水分子扩散导致上述此类故障的可能性。在一个示例中，当水扩散通过紧密缓冲层215的聚合物材料并且扩散到涂层204中时，可在包层203和/或芯202的玻璃的外表面上形成硅酸盐层。在一些实例中，硅酸盐可以不转移。反而，所形成的硅酸盐可保持贴合紧密缓冲层215的内表面。并且，因此，所形成的硅酸盐可阻止其它水分子的进一步扩散。由此，图2中所示的紧密缓冲层215可显著减小由裂纹生长导致的机械退化。
图3图示根据本公开的一个或更多个实施例的符合使用的强度构件320的示例的截面图。在实施例中，强度构件320可以是由高强度钢形成的钢丝，其具有约3.2毫米的外部直径。钢丝可镀锌以便耐腐蚀，或可替代地或额外地可具有Galfan?涂层。钢丝能够充当历久的柔性的强度构件320，以及在一些实施例中可以提供足够强度的其它丝线和/或绞线材料替代，以及一些实施例可包括中空的或具有非邻接截面的强度构件。合适材料可包括其它金属、聚合物和/或天然纤维或其它。
图4图示具有电缆外护套434的可浸式光缆430的示例的截面图。可浸式光缆430的电缆外护套434被示出容纳根据本公开的一个或更多个实施例的符合使用的多根可浸式光纤导管410、多个强度构件（420A、420B和420C），以及多根紧密密封的光纤导管400。图4示出封闭三个绞线层的可浸式光缆430的示例实施例，其包括由强度构件420A构成的中心层。在所图示的实施例中，围绕中心强度构件420A的是具有六条绞线的中间层。中间层具有三个强度构件420B，穿插着三根紧密密封的光纤导管400。在一些实施例中，中间层螺旋地缠绕中心层。在所图示的实施例中，围绕中间层的是具有十二条绞线的外层。外层具有八个强度构件420C，穿插着四根可浸式光纤导管410。在一些实施例中，外层螺旋地反向缠绕中间层。然而，相比图4的示例实施例中所示，实施例可具有更多或更少的层，以及每个层中每种类型绞线的数量可以更多或更少。
可以选择相对的绕组节距以提供层之间的扭矩平衡。例如，每三条外层绞线中的两条能够是强度构件420C，以及每三条外层绞线中的第三条能够是可浸式光纤导管410。可替代的实施例可包括紧密密封的光纤导管400、可浸式光纤导管410和可浸式光缆430内的强度构件420的其它组合和构型。刚才描述的绞线的各种组合和构型能够封闭在电缆外护套434中。在一些实施例中，电缆外护套434能够由HDPE材料形成。
因此，在各种实施例中，可浸式光纤导管410能够定位在可浸式光缆430的电缆外护套434的内壁中。在一些实施例中，可浸式光纤导管410能够定位成邻近可浸式光缆430的内壁。即，可浸式光纤导管410能够相对于紧密密封的光纤导管400定位成径向向外。
可浸式光纤导管410的外管（例如图2中图示的217）能够具有穿过其的通路（例如图2中图示的218），以使得能够实现可浸式光纤导管的溢流。在各种实施例中，强度构件420（例如镀锌钢丝）也能够定位在可浸式光缆430的内壁中。此外，在各种实施例中，紧密密封的光纤导管400也能够定位在可浸式光缆的内壁中。
在一些实施例中，电缆外护套434能够具有周期性通路436以提供在可浸式光缆430的外部和内部之间的流体连通。即，电缆外护套434能够具有穿过其以使得能够实现可浸式光缆430的溢流的通路，其实施例在436处示出。通路436是可选的，因为可替代地和/或额外地可以从可浸式光缆430的未密封末端使得能够实现在外部和内部之间提供流体连通的溢流，和/或在其它任何地方制造开口使得能够接近紧密密封的光纤导管400和/或可浸式光纤导管410。当在可浸式光纤导管410的外管和/或可浸式光缆的电缆外护套434中提供通路436时，调整通路的尺寸和形状以根据期望的部署规格适于提供在适当速率下的自由溢流，并且使得能够实现在外管和/或电缆外护套434的外部和内部之间的流体连通。
聚合物垫层432可设置在可浸式光缆430的内壁周围以延伸到可浸式光纤导管410和强度构件420之间的空隙中。即，聚合物垫层432可通过形成在电缆外护套434的内表面上并且延伸到外层绞线之间的空隙中来封闭外绞线层，例如以向可浸式光缆430提供额外的抗压性，和/或减小由强度构件420施加在可浸式光纤导管410上的弯曲诱导的承载力。当通路436设在电缆外护套434中时，通路436也可穿透聚合物垫层432。
举例来说，图4所示的可浸式光缆430封闭十二个强度构件420、三根紧密密封的光纤导管400以及四根可浸式光纤导管410。四根可浸式光纤导管410分别包含四根紧套光纤211，如关于图2所述的，并且三根紧密密封的光纤导管400分别包含仅涂覆有丙烯酸酯塑料的二十根光纤，如关于图1所述的。然而，实施例不限于特别数量的强度构件、紧密密封的光纤导管、仅涂覆有丙烯酸酯塑料的光纤、可浸式光纤导管和/或紧套光纤。
因此，本公开在各种实施例中描述可浸式光纤导管和定位在该可浸式光纤导管的内壁中的紧套光纤。如本文所使用的，紧套光纤能够包括承载光学信号的芯材料、设置在芯材料外表面周围的折射率低于芯材料的包层材料、设置在包层材料的外表面周围的涂层材料（例如丙烯酸酯），以及设置在涂层材料的外表面周围的紧密缓冲层材料。
图4图示相对于可浸式光纤导管410定位成径向向内的紧密密封的光纤导管400。内部紧密密封的光纤导管400可由涂覆的不锈钢管形成，如关于图1所述的，并且能够终止于在深水中高压下呈水密性的连接处，以便为许多光纤提供“长途”导管，其中光纤能够由主要存在于电缆段的电缆端部终端中的光学遥测的系统来供给，如关于图5所述的，并且潜在地带有传感器站中的一些连接。
如本文所述的，能够允许可浸式光纤导管410在部署时以海水自由溢流。当这些可浸式光纤导管410自由溢流时，它们能够是压力平衡的，使得在水下环境中在可浸式光纤导管410的内部和外部之间有极少的或没有压差。这可使得能够实现较低成本材料和/或处理方法的更宽泛选择，以及减小遍及系统的高压密封的数量。
然而，可浸式光纤导管410可以不与紧密密封的光纤导管400一样强固。如关于图2所述的，与如关于图1所述的在紧密密封的光纤导管400中的其它光纤相比，包含在可浸式光纤导管410内的紧套光纤211可以是不同的。例如，在可浸式光纤导管410内的紧套光纤211能够包括额外的挤出的适形紧密缓冲层，其由热塑性弹性体和/或热塑性含氟聚合物形成。这些紧套光纤能够促进在传感器站之间的“短途”互连和/或到电缆段的电缆端部终端的连接。
图5图示根据本公开的一个或更多个实施例的电缆段540的示例。在一些实施例中，电缆段540能够包括可浸式光缆530，如关于图4所述的。电缆段540能够在其每个端部处具有电缆端部终端538-1、538-2。电缆段540能够包括可沿电缆段540的长度以机械和/或光学的方式联接的若干传感器站537。在一些实施例中，电缆段540能够是PRM电缆段并且可接近2千米长。在一些实施例中，可存在沿电缆段540的长度以间隔分布的10-30个传感器站537。然而，其它长度和/或传感器站的组合是与本公开一致的。PRM电缆可与在电缆端部终端538-1、538-2处联接在一起的多个此类电缆段540一起部署。
仪表化的水下电缆已用于海底和过渡区的地震勘测并且也用于油藏监测应用。此类电缆能够永久性地部署在油藏上方用于PRM，其旨在如本文所述获取并且输出四分量（4C）和/或四维（4D）地震数据，以使得能够改善油藏管理并且增加产量。
此类PRM电缆可以是“电气的”，因为它们联接到将感兴趣的参数转换成电信号的传感器站。通过在传感器站的自足式的电子设备，可将此类数据数字化和/或多路复用。此类PRM电缆自身可包含提供功能性（例如功率传送和数据恢复）的各种电气传输线和导体。此类PRM电缆可以是很长的和/或包括几千个传感器通道。部署此类PRM电缆至海床的成本可以与电缆自身的成本一样高。因此，可期望PRM电缆在很长的时间周期上（例如30年）是极为可靠的。作为可替代的方案，可使用（可能从光学传感器）以光学方式传输多路复用信号的光缆。在一些实施例中，此类光学传感器可通过干涉测量处理来提供信号。在一些实施例中，此类光缆和光学传感器可以是全光纤的和/或可以不包括电气部件。此类系统可以不使用水下电子设备，并且因此能够是完全“被动式的”。
如关于图1所述的，光纤可具有经受膨胀的单个的塑料涂层，其可以是丙烯酸酯。例如，塑料可以在处理后放松，并且超出光纤涂层的最小膨胀的任何事物可导致微弯曲诱导信号和/或强度衰减。当不受保护地浸没在水中时，水分子可扩散通过塑料涂层并且在接触光纤的玻璃时可发生化学反应以形成硅酸盐。如果此硅酸盐形成在玻璃表面中的缺陷内，则在其形成时其会扩大缺陷。与其它脆性材料一样，玻璃的抗拉强度可受此类缺陷的物理尺寸影响。当浸没在水中时，最适用的丙烯酸酯降解并且最终破裂。因此，在存在到玻璃的不受保护的路径的情况下，水分子能够迅速逃离以由更多的水分子所替代，由此会开始且保持裂纹传播，这会导致光纤的机械故障。
与水一样，氢原子能够通过扩散进入光纤。然而，氢能够直接扩散到光纤的玻璃芯中并且通过与硅键合形成羟基。此着色过程可损害玻璃的光学性质，这会导致过多的信号衰减。着色过程可由氢浓度和温度两者驱动。当水下电缆非常长（数百千米）时，每单位长度的少量氢扩散能够导致显著的信号衰减。
因此，可以此方式设计水下电缆以保护光纤免于水和氢两者的扩散。光纤可包含在紧密密封的钢管内，如关于图1所述的，该钢管在螺旋形缠绕电缆的剖面中形成部件，如关于图4所述的。这些紧密密封的钢管能够承受在海床处或海床附近存在的高压。可在这些紧密密封的钢管内的间隙空间填充吸氢凝胶。因此，可保护光纤免受氢和水两者扩散的影响，并且可显示可靠的光学和机械性质。此类光纤导管设计可称为“钢松管”或“钢管中的光纤”（fiberinsteeltube,FIST）。保护光纤免于氢和水的影响也可包括使用电缆端部终端（例如图5中在538-1、538-2示出的），或与（例如）维持屏障的传感器站相关联的周期性释放，该屏障在深水中高压处的呈水密性的。
对于类似PRM的应用，长的水下电缆有时可由单个长度接近2-5千米的电缆段540形成。这些电缆段540的至少一些可具有沿它们的长度（例如以50米的间隔）设置的传感器站537。因此，在这些情形中，可在制造中制成数百个此类紧密密封的钢管，并且可制成与相关联的光学设备（例如光学传感器、联接器、过滤器等）拼接的数百个光纤，以此方式被容纳或封装，以保护其免于与水接触。这些方法可以是昂贵的和/或可涉及对制造的巨大时间投入。
相反，本公开描述可以较不昂贵的和/或较迅速的方法来构建PRM电缆和相关联的传感器站的实施例。例如，本公开在各种实施例中描述可浸式传感器站，其能够是自由溢流的，使得紧套光纤与海水接触。即，可浸式传感器站的内部与可浸式传感器站的外部流体连通，以使得能够实现可浸式传感器站的溢流。因此，可以存在，没有在至少一些传感器站中接入紧密密封的钢管，使得光纤拼接能够在硬件上制成，例如本文所述的拼接管理盘，其存在于自由溢流的传感器站内。
图6和图7分别图示根据本公开的一个或更多个实施例的传感器站的分解图和截面图。如本文所述的，传感器站能够容纳电气的或被动式的光学传感器，其能够用来感测例如加速度、运动和/或压力以及其它的参数。例如，光学传感器能够用来感测地震能量。例如，地震能量可以是自然发生的，或可由震源为了执行PRM的目的而给予的。
感测地震能量能够包括检测水下运动和/或压力变化。一些地震传感器（例如水听器）能够在水下检测以压力变化的形式的地震能量。一些其它地震传感器（例如加速度计）能够产生与所检测运动的速度的时间导数（即加速度）相关的信号。光学地震传感器能够响应于所检测的物理参数生成相应的光学信号。相应的光学信号可由（例如）反射波长的变化、相位或干涉图样的变化而引起，这些由被动式干涉仪响应于物理参数的变化所产生。用来感测参数（例如加速度、运动和/或压力或其它）的光学传感器能够容纳于如本文所述的在海床处或接近海床的用于PRM的传感器站中。
图6图示根据本公开的一个或更多个实施例的可浸式传感器站638的一部分的示例的分解图。在各种实施例中，可浸式传感器站638能够包括可浸式光缆630、光学遥测块647、光学地震传感器封装648、拼接管理盘649，以便于光纤的拼接，并且便于管理将可浸式光缆630、光学地震传感器封装648和光学遥测块647联接的光纤的线圈。如读者将领会到的，遥测是高度自动化的通信过程，可通过其做出测量，并且在远程点或不可接近的点收集其它数据并且传输到接收仪器用于监测。因此如本文所使用的光学遥测块647是以光学方式传送在可浸式传感器站的远程位置处的测量结果和其它数据采集的光学设备。可浸式传感器站638能够进一步包括电缆夹645，其能够在无粘附剂的情况下机械地联接到可浸式光缆630。如图6所示的，可浸式传感器站638能够进一步包括两个罩壳半部643-1、643-2，其能够在光学遥测块647、光学地震传感器封装648、拼接管理盘649、电缆夹645和弯曲应变消除（BSR）构件（弯曲加强件）的两个部分642-1、642-2周围被闭合，BSR构件的两个部分642-1、642-2位于可浸式传感器站638的每个远端处，其中带有可浸式光缆630穿过其。
BSR构件的部分642-1、642-2能够分别机械地连接到两个罩壳半部643-1、643-2。两个罩壳半部643-1、643-2中每个均能够在拼接管理盘649周围闭合，以产生大致圆柱状的外部以及来产生内部的半圆柱状的两个隔室。在一些实施例中，光学地震传感器封装648能够容纳在内部的半圆柱状隔室中的一个内，以及光学遥测块647能够容纳在另一个半圆柱状隔室内。
在一些实施例中，电缆夹645能够在BSR构件的部分642-1、642-2之间机械地连接到可浸式光缆630。除了其它部件之外，如此定位的电缆夹645还能够向可浸式光缆630、光学遥测块647、光学地震传感器封装648和/或拼接管理盘649提供机械支撑。
可浸式传感器站638能够包括可自由浸入的腔体。在一些实例中，可浸式传感器站638能够与PRM关联来利用。因此，除了其它部件之外，可浸式光缆630、光学遥测块647、光学地震传感器封装648和/或拼接管理盘649能够与水接触。在PRM操作期间，水可以是高压水。因此，除了其它部件之外，可浸式光缆630、光学遥测块647、光学地震传感器封装648和/或拼接管理盘649每个均能够配置成耐水的和耐压的，以抵抗由暴露至水（特别是高压水）可能导致的损坏。
图7图示根据本公开的一个或更多个实施例的可浸式传感器站738的一部分的示例的截面图。与图6一致，图7图示的截面图示出由罩壳半部743-2（在此截面图中仅示出743-2并未示出743-1）封闭的可自由浸入的腔体，其中光学地震传感器封装748容纳在拼接管理盘749后面，该拼接管理盘749具有为了容易观察光学地震传感器封装748而被移除的中心段。
光学地震传感器封装748能够配置成水密性而且耐压的以封闭容纳在其中的传感器。在一些实施例中，光学地震传感器封装748能够配置用于获取且输出四维（4D-x、y、z和时间）和四分量（4C-传感器盒、加速度计、水听器和干涉仪光学装置以及拼接（片状）模块隔室）地震数据。因此，光学地震传感器封装748能够容纳三轴线光学加速度计750，其能够是三个光学加速度计的正交阵列，以及其也配置成耐压的。在一些实施例中，三轴线光学加速度计750能够是三个干涉测量光学加速度计的正交阵列。另外，光学地震传感器封装748能够容纳也配置成耐压的光学水听器751。在一些实施例中，光学水听器751能够是干涉测量光学水听器。在一些实施例中，光学地震传感器封装748能够容纳拼接模块752，其配置成耐压的以便于光纤的拼接，该光纤联接光学地震传感器封装748内的光学部件，除了其它光学部件之外，例如三轴线光学加速度计750和光学水听器751。
拼接管理盘749能够是预制模块，其配置成耐压的并且为光学地震传感器封装748和光学遥测块（如图6中在647所示出的）提供到可浸式光缆730的接口。如本文所述的，光学地震传感器封装748能够具有紧套光纤754-1、754-2，其连接到拼接管理盘749用于输入和/或输出光学信号。另外，拼接管理盘749能够具有紧套光纤753-1、753-2，其连接到可浸式光缆730用于输入和/或输出光学信号。即，紧套光纤753-1、753-2能够拼接到来自可浸式光纤导管的另外的紧套光纤，和/或拼接到来自可浸式光缆730中的紧密密封的光纤导管的丙烯酸酯涂覆的光纤。光学遥测块也能够具有紧套光纤用于连接到拼接管理盘749。在一些实施例中，可浸式光缆730能够使得在可自由浸入的腔体内的它的电缆外护套734被移除，以便于接近光纤。
在各种实施例中，在可浸式传感器站738的每个远端处的BSR构件的两个部分742-1、742-1能够通过在两个部分742-1、742-1之间的刚性构件（未示出）机械地连接。在一些实施例中，BSR构件的两个部分742-1、742-1可分别具有防转装置746-1、746-2以减少可浸式光缆730在可浸式传感器站738内的旋转，和/或以提供可浸式光缆730至可浸式传感器站738的附接。
在可浸式传感器站738内，能够产生光纤拼接以将光学地震传感器封装748连接到紧套光纤（图2中在211处示出的）和/或丙烯酸酯涂覆的光纤（图1中在101示出的）中的一根或更多根，其存在于可浸式光缆730的电缆外护套734内。如本文所述的，能够经由拼接管理盘749间接产生此类拼接。能够在光学遥测块（图6中在647处示出的）与紧套光纤和/或存在于可浸式光缆730的电缆外护套734内的丙烯酸酯涂覆的光纤之间产生相似的光纤拼接连接。可以使用在水中化学上温和的带有粘合剂内衬的热缩套来保护光纤拼接部。如本文所使用的，在水中化学上温和旨在表示，衬套不与水发生化学反应。用于已互连光纤的拼接部可在拼接管理盘749上执行并且存在于拼接管理盘749上，该拼接管理盘749划分图6中在643-1、643-2处示出的罩壳半部。此构造能够允许可浸式光缆730和可浸式传感器站738在部署时溢流，无需设计和/或制造复杂的屏障，以减小暴露至氢和/或水的潜在效应，其可以是在高压下的。因此，与其它方法相比，此电缆段架构在制造和部署中可以是更模块化的、易于维护的和成本有效的。
为使得可浸式光纤导管中的紧套光纤的长度能够限于长电缆，如图4所示的，一些可浸式光缆实施例在可浸式光缆的电缆外护套内结合紧密密封的导管。在每个电缆段的电缆端部终端处，可接入中间层中的这些紧密密封的导管以将其中的所选择的光纤连接到在可浸式光缆的外层中的紧套光纤，和/或将在一根紧密密封的导管中的光纤连接到在相邻电缆段中的紧密密封的导管中的光纤。在电缆端部终端处的电缆段的连接和/或光纤拼接部的保护能够通过压力密封模块（称为“拼接罐”）提供，当部署在水下时其可维持在约1个大气压。因此，一些实施例能够具有在可浸式光缆的全长上延伸的紧密密封的光纤导管，并且在这些紧密密封的光纤导管内的光纤可以不暴露至外部环境（例如在高压下的氢和/或水）。在压力密封模块内，在外层中的可浸式光纤导管内的紧套光纤可拼接到在同一电缆段中和/或在相邻电缆段中的中间层中的紧密密封的导管内的光纤。除拼接之外，合适的连接技术能够包括经由被动式分离器、放大器和/或主动式复用器来联接。主动式复用器可包括放大器、过滤器、开关、移频器、解调器、缓冲器和/或调制器。
图8图示当浸没在海水中时紧套光纤的有限抗拉强度随时间降低的图表860。图8所示的图表860具有纵轴861，其表示紧套光纤的所测量的抗拉强度的线性梯度，该线性梯度能够表示如所测量的以吉帕斯卡为单位抗拉强度。图表860具有横轴862，其表示，如在约20摄氏度下以天数为单位所测量的紧套光纤浸没在海水中的时间的对数梯度。
在浸没在海水中之前和之后不久，紧套光纤能够具有相对稳定的抗拉强度864。当浸没在海水中时，扩散可以开始，并且在约10天后，通过硅酸盐驱动的裂纹传播，紧套光纤的抗拉强度可逐渐降低至图表860中的866。在约25天后，紧套光纤损失抗拉强度的速率可以开始下降。在约60天后，在图表860中的868处，抗拉强度可变得随时间推移保持相对稳定，其中抗拉强度为其初始值的约93%。
光纤的未受保护丙烯酸酯涂层（例如关于图1所述的）能够与通过硅酸盐裂纹传播的光纤玻璃弱化同时降解。在丙烯酸酯涂层破裂时，则水能够直接到达光纤玻璃而不是通过扩散来到达。因此，光纤可以比光纤保持完整丙烯酸酯涂层的情况更迅速地出现机械上的故障。添加在水中更稳定的额外的塑料紧密缓冲层可显著降低丙烯酸酯涂层降解速率。对于紧套光纤，如本文所述的，水可如先前所述扩散并且产生硅酸盐，且玻璃的抗拉强度会降低。然而，稳定的紧密缓冲层的存在可防止丙烯酸酯涂层的物理破坏，由此减小涂层中破裂的可能性。
因此，当硅酸盐形成时，它们可变得被物理地捕集在丙烯酸酯和玻璃之间的界面处。最终，在分界面处的玻璃表面可变得涂覆有硅酸盐，其可提供限制紧套光纤的抗拉强度随时间推移进一步退化的保护层。合适的紧密缓冲层材料（例如热塑性弹性体和热塑性含氟聚合物）可显示耐水性和低松弛两者。在其中海底土和水的分析表示可能增加的氢暴露的实例中，PVDF可在可能暴露至水的紧套光纤上用作紧密缓冲层材料，因为其可提供对氢的增加的不可渗透性，而同时在水中保持稳定（化学上温和的）。
图9图示根据本公开的一个或更多个实施例的用于使用可浸式传感器站的方法流程图。如在方框971处所示的，本方法能够包括使用容纳在可浸式传感器站中的光学地震传感器封装检测水体中的地震信号，该可浸式传感器站具有与水体流体连通的内部。如在方框973处所示的，在各种实施例中，本方法能够包括沿联接到可浸式传感器站的光缆传送所检测到的来自光学地震传感器封装的地震信号。在至少一个实施例中，本方法进一步包括沿具有与水体流体连通的内部的可浸式光缆传送所检测到的地震信号。在至少一个实施例中，本方法进一步包括经由具有与水体流体连通的内部的可浸式光纤导管传送所检测到的来自与光学地震传感器封装相关联的光学部件的地震信号。可浸式光纤导管可容纳在可浸式光缆内。本方法还可包括经由在可浸式光纤导管内的至少一根紧套光纤传送所检测到的来自与可浸式传感器站内的光学地震传感器封装相关联的光学部件的地震信号。例如，在一些实施例中，在可浸式传感器站内的光学地震传感器封装能够配置用于通过容纳输出光学地震信号的三轴线光学加速度计和光学水听器获取并且输出4C和/或4D地震数据。
图10图示根据本公开的一个或更多个实施例的用于组装可浸式传感器站的方法流程图。如在方框1091处所示的，本方法可包括组装可浸式传感器站。组装可浸式传感器站包括组装光学地震传感器封装并且将光学遥测块联接到光学地震传感器封装。如在方框1093处所示的，本方法还可包括将光缆联接到可浸式传感器站。在至少一个实施例中，将光缆联接到可浸式传感器站可包括使用可浸式传感器站中的拼接管理盘，以便于将光纤从光缆拼接到光学地震传感器封装和光学遥测块。此外，组装光学地震传感器封装可包括在压力平衡的传感器盒的内部中联接三轴线光学加速度计和光学干涉仪，并且将光学水听器联接到压力平衡的传感器盒的外部。在至少一个实施例中，将光缆联接到可浸式传感器站可包括将具有多个流体通道的可浸式光缆联接到可浸式传感器站。在至少一个另外的实施例中，本方法可包括使可浸式光纤导管穿过可浸式光缆的内部。根据各种实施例，容纳在可浸式光纤导管中的紧套光纤可联接到可浸式传感器站中的光学地震传感器封装。
虽然上文已描述了特定实施例，但这些实施例并不旨在限制本公开的范围，即使是在关于特定特征仅描述了单个实施例的情况下也如此。例如，尽管前述公开呈现了特定的光缆和光纤实施例，其可用于满足由在PRM设施中所经历的极端环境条件和相关联的寿命所引起的各种挑战，但是此类实施例也可以应用在多个其它情境和应用中。除非另有陈述，否则本公开中所提供的特征的示例旨在是说明性的而不是限制性的。以上公开旨在涵盖对于将受益于本公开的本领域技术人员所显而易见的此类替代例、修改和等效方案。
本公开的范围包括本文所公开的特征中的任何特征或组合（明确地或隐含地）或其任何概括，而不管其是否减少本文所解决的任何的或所有的问题。本文已描述了本公开的各种优点，但实施例可提供此类优点中的一些、所有或不提供任何此类优点，或可提供其它优点。
在上述具体实施方式中，出于简化本公开的目的，将一些特征一起组合在单个实施例中。本公开的这种方法将不解释为反映这样一个意图，即本公开的所公开实施例必须使用比每个权利要求中明确叙述的特征更多的特征。相反地，如以下权利要求中所反映的，有创造性的主题在于少于所公开单个实施例的全部特征。因此，以下权利要求由此并入具体实施方式中，且每个权利要求作为单独的实施例保持独立。

Claims (29)

1.一种系统，其包括：
光缆，其具有光纤导管；以及
可浸式传感器站，联接到所述光缆。
2.根据权利要求1所述的系统，其中系统包括：
至少两根光纤导管，其联接到所述可浸式传感器站；以及
其中所述两根光纤导管中的至少一根是可浸式光纤导管。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述可浸式光纤导管联接到所述可浸式传感器站的内部以使得能够实现所述可浸式传感器站的溢流。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光缆包括电缆外护套，所述电缆外护套具有局部的穿孔穿过其的多个流体通道，以使得能够实现所述光缆的溢流。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光缆包括电缆外护套，所述电缆外护套具有完全穿过所述电缆外护套的周期性开口，以使得能够实现所述光缆的溢流。
6.根据权利要求1所述的系统，进一步包括定位在所述光缆的内壁中的可浸式光纤导管。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述可浸式光纤导管包括外管，所述外管具有穿过其的通路，以使得能够实现所述可浸式光纤导管的溢流。
8.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述可浸式传感器站的内部容纳以光学方式联接到所述光缆的光学地震感测封装；以及
所述可浸式传感器站的所述内部与所述可浸式传感器站的外部流体连通，以使得能够实现所述可浸式传感器站的溢流，使得所述可浸式传感器站在海洋环境中能够是压力平衡的。
9.一种系统，其包括：
光缆，所述光缆容纳多根光纤导管；以及
可浸式传感器站，其联接到所述光缆，其中，所述可浸式传感器站包括：
光学地震传感器封装；
光学遥测块；以及
拼接管理盘，其便于在所述可浸式传感器站中光纤的拼接，其联接所述光缆、所述光学地震传感器封装和所述光学遥测块。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述系统进一步包括：
可浸式光缆，其具有联接到所述可浸式传感器站的多个通路；
可浸式光纤导管，其具有容纳在所述可浸式光缆内的多个通路；以及
光纤，其定位在所述可浸式光纤导管的内壁中，其中，所述光纤包括：
以承载光学信号的芯材料；
包层材料，其具有的折射率低于所述芯材料并且设置在所述芯材料的外表面周围；
涂层材料，其设置在所述包层材料的外表面周围；以及
紧密缓冲层，其设置在所述涂层材料的外表面周围。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述紧密缓冲层包括热塑性弹性体和热塑性含氟聚合物中的至少一种。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述可浸式光缆包括：
紧密密封的光纤导管；以及
强度构件。
13.根据权利要求9所述的系统，进一步包括：
电缆夹，其机械地连接到所述光缆；
两个罩壳半部，其闭合在所述光学遥测块、所述拼接管理盘、所述光学地震传感器封装和所述电缆夹的周围；以及
弯曲应变消除构件，其带有所述光缆穿过其中，其中，所述弯曲应变消除构件机械地连接到所述两个罩壳半部。
14.根据权利要求9所述的系统，其中，所述光缆、所述光学地震传感器封装、所述光学遥测块和所述拼接管理盘每个均配置成耐水的和耐压的。
15.根据权利要求9所述的系统，其中，所述光学地震传感器封装包括以下中的至少一个：
光学水听器，其配置成压力平衡的；
三轴线光学加速度计，其配置成压力平衡的；以及
拼接模块，其配置成压力平衡的以便于光纤的拼接，所述光纤联接在所述光学地震传感器封装内的光学部件。
16.根据权利要求9所述的系统，其中，所述光缆是可浸式光缆，所述可浸式光缆进一步包括定位在所述可浸式光缆的内壁中并且邻近所述内壁的可浸式光纤导管。
17.根据权利要求16所述的系统，进一步包括螺旋地缠绕在所述可浸式光缆的所述内壁中的强度构件。
18.根据权利要求17所述的系统，进一步包括定位在所述可浸式光缆的所述内壁中的紧密密封的光纤导管。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述紧密密封的光纤导管相对于所述可浸式光纤导管定位成径向向内的。
20.根据权利要求16所述的系统，进一步包括聚合物垫层，其设置在所述可浸式光缆的所述内壁周围，以延伸到所述可浸式光纤导管和所述强度构件之间的间隙中。
21.一种方法，其包括：
使用容纳在可浸式传感器站中的光学地震传感器封装检测水体中的地震信号，所述可浸式传感器站具有与所述水体流体连通的内部；以及
沿联接到所述可浸式传感器站的光缆传送所检测到的来自所述光学地震传感器封装的地震信号。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
沿具有与所述水体流体连通的内部的可浸式光缆传送所检测到的地震信号。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
经由可浸式光纤导管传送所检测到的来自与所述光学地震传感器封装相关联的光学部件的地震信号，所述可浸式光纤导管具有与所述水体流体连通的内部，且所述可浸式光纤导管容纳在所述可浸式光缆内。
24.一种方法，其包括：
组装可浸式传感器站，其中，组装所述可浸式传感器站包括：
组装光学地震传感器封装；以及
将光学遥测块联接到所述光学地震传感器封装；以及
将光缆联接到所述可浸式传感器站。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，将所述光缆联接到所述可浸式传感器站包括：
使用所述可浸式传感器站中的拼接管理盘以便于将光纤从所述光缆拼接到所述光学地震传感器封装和所述光学遥测块。
26.根据权利要求24所述的方法，其中，组装所述光学地震传感器封装包括：
将三轴线光学加速度计和光学干涉仪联接在压力平衡的传感器盒的内部中；以及
将光学水听器联接到所述压力平衡的传感器盒的外部。
27.根据权利要求24所述的方法，其中，联接所述光缆包括将具有多个流体通道的可浸式光缆联接到所述可浸式传感器站。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述方法包括使可浸式光纤导管通过可浸式光缆的内部。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
将容纳在所述可浸式光纤导管中的紧套光纤联接到所述可浸式传感器站中的所述光学地震传感器封装。
CN201510635212.1A 2014-10-03 2015-09-30 可浸式光学设备、方法和系统 Active CN105700090B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462059271P 2014-10-03 2014-10-03
US62/059271 2014-10-03
US14/820,993 US10101481B2 (en) 2014-10-03 2015-08-07 Floodable optical apparatus, methods and systems
US14/820993 2015-08-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105700090A true CN105700090A (zh) 2016-06-22
CN105700090B CN105700090B (zh) 2020-01-10

Family

ID=54251389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510635212.1A Active CN105700090B (zh) 2014-10-03 2015-09-30 可浸式光学设备、方法和系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10101481B2 (zh)
EP (1) EP3002613B1 (zh)
CN (1) CN105700090B (zh)
AU (1) AU2015230692B2 (zh)
BR (1) BR102015025227B1 (zh)
MX (1) MX364795B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107449504A (zh) * 2017-09-08 2017-12-08 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 一种管路水听器填料函及其使用方法
CN114674413A (zh) * 2022-04-06 2022-06-28 武汉理工大学 全光纤拖曳水听器阵列和制造方法及水听方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10175437B2 (en) * 2014-02-18 2019-01-08 Pgs Geophysical As Subsea cable having floodable optical fiber conduit
BR112018009958A2 (pt) * 2015-11-17 2018-11-13 Fairfield Industries Incorporated automação de deck traseiro
CN106249278B (zh) * 2016-07-21 2018-12-21 华通科创(唐山)石油工程技术服务有限公司 一种用于石油勘探的高精度检波设备
US10088641B1 (en) * 2017-07-26 2018-10-02 Northrop Grumman Systems Corporation Radiation resistant fiber optical assembly
US10215939B1 (en) * 2017-08-25 2019-02-26 Schlumberger Technology Corporation Fiber-optic strength member components for use in outer strength member layers
EP3770662A4 (en) * 2018-03-23 2021-04-28 NEC Corporation UNDERWATER OPTICAL TRANSMISSION DEVICE AND UNDERWATER OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM
US20210063669A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 Champion Optical Network Engineering, Llc Submersible passive optical module and system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08234067A (ja) * 1995-02-27 1996-09-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバケーブル
CN101499330A (zh) * 2008-02-01 2009-08-05 普拉德研究及开发股份有限公司 电缆
US7660206B2 (en) * 2004-12-21 2010-02-09 Optoplan As Ocean bottom seismic station
CN104849818A (zh) * 2014-02-18 2015-08-19 Pgs地球物理公司 具有可浸没光纤管道的海底电缆

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4042723A (en) * 1976-05-12 1977-08-16 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Method for monitoring the properties of plastic coatings on optical fibers
GB2051398B (en) 1979-04-24 1983-04-13 Nippon Telegraph & Telephone Optical fibre submarine cable
US4367967A (en) 1981-06-03 1983-01-11 Preformed Line Marine, Inc. Bending strain relief with bend restricting capability
US6314056B1 (en) 1998-01-23 2001-11-06 Petroleum Geo-Services Fiber optic sensor system and method
US20030011878A1 (en) 2001-07-11 2003-01-16 Maas Steven J. Remote pumping of optical amplifier system and method
US6606186B2 (en) 2001-07-25 2003-08-12 Pgs Americas, Inc. Dynamic fiber optic sensor signal processing scheme
US6850461B2 (en) * 2002-07-18 2005-02-01 Pgs Americas, Inc. Fiber-optic seismic array telemetry, system, and method
US7447113B2 (en) 2003-10-23 2008-11-04 Pgs Americas, Inc. Kirchhoff prestack time migration method for PS waves
US7167412B2 (en) 2004-12-17 2007-01-23 Pgs Americas, Inc. Apparatus for steering a marine seismic streamer via controlled bending
US7222534B2 (en) 2005-03-31 2007-05-29 Pgs Americas, Inc. Optical accelerometer, optical inclinometer and seismic sensor system using such accelerometer and inclinometer
NZ572688A (en) * 2006-05-22 2011-12-22 Prysmian Spa Heavy duty cable with an outer sheath having an extruded fibril reinforced polymeric matrix
US8149647B2 (en) * 2006-11-16 2012-04-03 Westerngeco L.L.C. Seismic cable and acoustically decoupled sensor
WO2009055918A1 (en) 2007-11-02 2009-05-07 Marport Canada Inc. System and method for underwater seismic data acquisition
US7671598B2 (en) 2007-12-03 2010-03-02 Pgs Geophysical As Method and apparatus for reducing induction noise in measurements made with a towed electromagnetic survey system
US8424847B2 (en) 2009-09-03 2013-04-23 Geokinetics Acquisition Company Passive marine equipment recovery device
US8990022B2 (en) 2009-12-23 2015-03-24 Pgs Geophysical As Direct velocity seismic sensing
US8645071B2 (en) 2009-12-23 2014-02-04 Pgs Geophysical As Direct velocity seismic sensing
US20120250457A1 (en) 2011-03-28 2012-10-04 Pgs Americas, Inc. Systems and methods for wireless communication in a geophysical survey streamer
FR2974263B1 (fr) 2011-04-14 2014-10-24 Thales Sa Hydrophone tout optique insensible a la temperature et a la pression statique
WO2013016011A2 (en) 2011-07-28 2013-01-31 Bp Corporation North America Inc. Field correlation for real-time passive seismic surveillance
US9316756B2 (en) 2012-08-07 2016-04-19 Pgs Geophysical As System and method of a reservoir monitoring system
US9459363B2 (en) 2012-12-06 2016-10-04 Pgs Geophysical As Method and system of performing geophysical surveys with autonomous underwater vehicles
US9684088B2 (en) 2012-12-28 2017-06-20 Pgs Geophysical As Rigid-stem active method and system
US9250343B2 (en) 2012-12-28 2016-02-02 Pgs Geophysical As Rigid-stem survey method and system
US9423520B2 (en) 2012-12-28 2016-08-23 Pgs Geophysical As Rigid protracted geophysical equipment comprising control surfaces
US9244184B2 (en) 2012-12-28 2016-01-26 Pgs Geophysical As Rigid-stem lead-in method and system
US9535180B2 (en) 2013-02-22 2017-01-03 Cgg Services Sa Method and system for pneumatic control for vibrator source element
US9753168B2 (en) 2013-03-08 2017-09-05 Pgs Geophysical As Marine streamer having variable stiffness

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08234067A (ja) * 1995-02-27 1996-09-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバケーブル
US7660206B2 (en) * 2004-12-21 2010-02-09 Optoplan As Ocean bottom seismic station
CN101499330A (zh) * 2008-02-01 2009-08-05 普拉德研究及开发股份有限公司 电缆
CN104849818A (zh) * 2014-02-18 2015-08-19 Pgs地球物理公司 具有可浸没光纤管道的海底电缆

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107449504A (zh) * 2017-09-08 2017-12-08 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 一种管路水听器填料函及其使用方法
CN114674413A (zh) * 2022-04-06 2022-06-28 武汉理工大学 全光纤拖曳水听器阵列和制造方法及水听方法
CN114674413B (zh) * 2022-04-06 2022-12-23 武汉理工大学 全光纤拖曳水听器阵列和制造方法及水听方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10101481B2 (en) 2018-10-16
BR102015025227A2 (pt) 2016-05-24
CN105700090B (zh) 2020-01-10
EP3002613A1 (en) 2016-04-06
EP3002613B1 (en) 2023-04-26
MX2015014028A (es) 2016-07-19
AU2015230692B2 (en) 2020-10-15
AU2015230692A1 (en) 2016-04-21
MX364795B (es) 2019-05-07
BR102015025227B1 (pt) 2022-02-01
US20160097872A1 (en) 2016-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105700090A (zh) 可浸式光学设备、方法和系统
US10175437B2 (en) Subsea cable having floodable optical fiber conduit
US6934451B2 (en) Mount for use in optical fiber hydrophone array
US6870997B2 (en) Fiber splice tray for use in optical fiber hydrophone array
US6879545B2 (en) Woven fiber protection cable assembly for use in optical fiber hydrophone array
AU2012272590B2 (en) Fiber-optic monitoring cable
US9703007B2 (en) Method of producing a seismic streamer cable
US20040264298A1 (en) Termination assembly for use in optical fiber hydrophone array
FR2864202A1 (fr) Dispositif tubulaire instrumente pour le transport d'un fluide sous pression
US9823433B2 (en) Staggered optical fiber splices
US6904222B2 (en) Optical fiber splice protection apparatus for use in optical fiber hydrophone array
US10711591B2 (en) Sensing umbilical
CN109765561B (zh) 光纤水听器阵段结构和光纤水听器阵列结构
EP2261615B1 (en) Seismic streamer
AU2015200537B2 (en) Subsea cable having floodable optical fiber conduit
Nash High Reliability Fibre-optic Sensor Architectures for Seismic Permanent Reservoir Monitoring

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200220

Address after: American Texas

Patentee after: PGs Americas

Address before: Oslo

Patentee before: PGS Geophysical A/S