CN106409399A - 海洋空气枪震源电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海洋空气枪震源电缆，其要点是：包括中心高压气管、信号线、点火线、成缆填充层、第一绕包层、内护套、第二绕包层、铠装层和外护套。信号线设置在中心高压气管外周。点火线设置在中心高压气管外周。成缆填充层采用灌封在中心高压气管与第一绕包层之间，将信号线和点火线周围的间隙填满。第一绕包层绕包在成缆填充层外。内护套包覆在第一绕包层的外部。第二绕包层绕包在内护套外。铠装层由若干钢丝绞合在绕包层外。外护套挤包在铠装层外。

Description

海洋空气枪震源电缆
技术领域
本发明涉及海洋勘探复合电缆，具体是一种用于海洋地震勘探拖缆系统中的海洋空气枪震源电缆。
背景技术
随着地球人口的增加以及人类生活质量的提高，需要更多的自然资源来满足人类生产和生活的需要，从而导致了陆上资源的过度开采，能源危机日益突出，能源问题己经成为二十一世纪的几个核心问题之一。海洋覆盖着地球的三分之二面积，其中蕴藏着大量的固体矿物资源和石油资源，它将是人类生存和发展的最大资源提供者。严峻的生存形势迫使人类必须把注意力转向海洋，然而，迄今为止，人类对海洋的探索还刚起步，对海洋内部及其底部的认识还停留在初级阶段。对海洋的认识探索和开发过程中，存在着诸多的限制因素，其中复杂多变的海洋环境和科技的发展水平是主要的因素。在现代研究和开发海洋的先进技术手段中，海洋物理探测技术具有极其重大的意义。
一个典型的海洋地震勘探拖缆系统可以分为船上设备和海上设备两个部分，船上设备包括导航系统，震源控制系统，水鸟控制系统，拖缆供电系统，数据采集主控系统，数据实时存储与显示系统等。海上设备包括震源，水鸟和拖缆等。其中震源采用空气枪模拟人工震源，产生地震波。空气枪与船上震源控制系统是通过空气枪用电缆进行连接的。船上震源控制系统的高压气体通过空气枪用电缆当中的管道传递到空气枪并激发。
为适应海上物探船等工作的极端使用环境要求，该电缆具有耐爆破气压、抗拉力大、柔软性好等特点。目前该电缆市场上全部依赖进口，国内厂家尚无生产水平。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、可靠性好、使用寿命长的用于海洋地震勘探拖缆系统中的海洋空气枪震源电缆。
实现本发明目的的基本技术方案是:一种海洋空气枪震源电缆，其结构特点是：包括中心高压气管、信号线、点火线、成缆填充层、第一绕包层、内护套、第二绕包层、铠装层和外护套。信号线有2组，2组信号线对称设置在中心高压气管外周。点火线有2组。2组点火线设置在中心高压气管外周，且分别位于2组信号线之间。成缆填充层采用灌封在中心高压气管与第一绕包层之间，将信号线和点火线周围的间隙填满。第一绕包层绕包在成缆填充层外。内护套包覆在第一绕包层的外部。第二绕包层绕包在内护套外。铠装层由若干钢丝绞合在绕包层外。外护套挤包在铠装层外。
以上述基本技术方案为基础的技术方案是：中心高压气管包括尼龙管、编织层、气管护套和缓冲层。尼龙管壁厚1.0至2.0毫米。编织层有2层，2层编织层均由芳纶丝编织而成，其编织覆盖率为85%至95%。一层编织层编织在尼龙管外，另一层编织层编织在前一层编织层外。2层编织层的总厚度为2.5至4.0毫米。气管护套采用TPU材料制成，气管护套包覆在编织层的外部。缓冲层采用绕包带绕包在中心高压气管的气管护套外。
以上述技术方案为基础的技术方案是：中心高压气管的气管护套沿其轴线方向设有贯穿其内外的泄压孔。泄压孔每8个为一组，同组之间的各泄压孔的间距为5至10毫米，各组沿气管护套轴线方向等间隔160至200毫米设置。
以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：信号线包括信号线主线芯、泄露线、填充条、铝塑带和信号线护套。信号线主线芯有2根，2根信号线主线芯绞合设置。2根信号线主线芯均包括导体和绝缘层。导体为镀锡铜丝绞合而成。绝缘层采用聚丙烯挤包在导体外。泄漏线是由多根镀锡铜丝绞合而成。填充条采用聚丙烯或聚乙烯制成，填充条的直径与泄漏线的外径相同，填充条与泄漏线分别设置在2根信号线主线芯的两侧。铝塑带绕包设置在信号线主线芯、泄露线和填充条的外部。绕包搭盖率为20%至30%。
以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：2组点火线共有22根，11根为一组。点火线包括点火线导体和点火线绝缘层。点火线导体由多根镀锡铜丝绞合而成。点火线绝缘层采用聚丙烯挤包在点火线导体外。沿电缆周向逆时针方向与2组信号线中的最后一根相邻的点火线采用不同颜色做为标记。
以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：第一绕包层采用加强型无纺布绕包，绕包的搭盖率为20%至35%。
以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：内护套采用聚醚型聚氨酯材料。
以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：第二绕包层采用聚酯带，绕包的搭盖率为20%至30%。
以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：铠装层的钢丝采用双层正反向绞合在绕包层外，所述钢丝先预成型处理。钢丝还设有包覆层，包覆层采用HDPE材质制成，包覆层挤塑包覆在钢丝上。
以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：成缆填充层采用硅胶灌封。
本发明具有积极的效果：（1）本发明的海洋空气枪震源电缆具有高抗拉力、高柔性和高抗腐蚀，可以替代进口电缆，填补了同行业国内空白，为开拓性的发明。
（2）本发明的海洋空气枪震源电缆带中心高压气管，不仅能承受高达140kg压力气体输送到电缆末端设备，同时集电力供应、信号传输为一体。
（3）本发明的海洋空气枪震源电缆在水下工作，电缆设有钢丝铠装层，能承受33吨的拉力，使用可靠性好。
（4）本发明的海洋空气枪震源电缆的中心高压气管从里到外分别包括尼龙管，编织层，气管护套和绕包缓冲层，中心高压气管工作气压可达3000PSI，试验气压为工作气压的4倍。
（5）本发明的海洋空气枪震源电缆的信号线与点火线能耐低温、电性能好、抗拉力为30kg。信号线设有泄露线并采用铝塑带绕包，在提升屏蔽性能的同时，也保证了在满足信号单元抗拉要求的条件下，线芯外径可以缩小20%，从而降低电缆的整体外径，结构更加稳定，而且使客户在放线车尺寸限定下可以存放更多的电缆，从而提高了客户的极限作业深度。
（6）本发明的海洋空气枪震源电缆的成缆填充层，采用硅胶灌封，解决了传统灌封材料易卤化线芯的弊端，同时提高了电缆的横向及纵向阻水性能，大大的提高了产品的使用寿命。
（7）本发明的海洋空气枪震源电缆的内护套采用聚醚型聚氨酯材料，此种材料的强度高、抗撕裂性能好，保护线芯不受外界的伤害，同时此种材料的耐低温性能优越，完全可以满足零下25℃的要求。
（8）本发明的海洋空气枪震源电缆的铠装层的钢丝设有高密度聚乙烯材质的包覆层，抗海水腐蚀性大大提高。钢丝先预成型处理，再双层正反向绞合，有效避免了钢丝的反弹性，易于客户进行装配。
（9）本发明的海洋空气枪震源电缆的外护套采用聚醚型聚氨酯材料制成，此种材料的强度高、抗撕裂性能好、保护线芯不受外界的伤害，同时此种材料的耐低温性能优越，完全可以满足零下25℃的要求，外护套的厚度为4.5mm以上，提高了电缆的耐磨性、抗拉性。
（10）本发明的海洋空气枪震源电缆的气管护套上设有泄压孔，能有效避免局部因气管端头装配时密封性差从而气体逸散出来产生电缆鼓泡，造成结构上的破坏，大大提高了电缆的使用寿命。
（11）本发明的海洋空气枪震源电缆的沿电缆周向逆时针方向与2组信号线中的最后一根相邻的点火线采用不同颜色做为标记，便于两端快速定位进行连接，极大的提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明的海洋空气枪震源电缆的横截面的结构示意图。
图2为图1中的信号线的横截面的放大结构示意图。
图3为气管护套的结构示意图。
上述附图中的标记如下：
中心高压气管1，尼龙管1-1，编织层1-2，气管护套1-3，
缓冲层1-4，
信号线2，信号线主线芯2-1，导体2-1-1，绝缘层2-1-2，
泄露线2-2，填充条2-3，铝塑带2-4，信号线护套2-5，
点火线3，点火线导体3-1，点火线绝缘层3-2，
成缆填充层4，
第一绕包层5，
内护套6，
第二绕包层7，
铠装层8，钢丝8-1，包覆层8-2，
外护套9。
具体实施方式
（实施例1）
见图1至图3，本实施例的海洋空气枪震源电缆包括中心高压气管1、信号线2、点火线3、成缆填充层4、第一绕包层5、内护套6、第二绕包层7、铠装层8和外护套9。
见图1和图3，中心高压气管1包括尼龙管1-1、编织层1-2、气管护套1-3和缓冲层1-4。尼龙管1-1壁厚1.0至2.0毫米，本实施例为1.5毫米。编织层1-2有2层，2层编织层1-2均由芳纶丝编织而成，其编织覆盖率为85%至95%。一层编织层1-2编织在尼龙管1-1外，另一层编织层1-2编织在前一层编织层1-2外。2层编织层1-2的总厚度为2.5至4.0毫米，本实施例为3毫米。气管护套1-3采用TPU（热塑性聚氨酯弹性体橡胶）制成，气管护套1-3包覆在编织层1-2的外部。气管护套1-3沿其轴线方向设有贯穿其内外的泄压孔1-3-1。本实施例的泄压孔1-3-1每8个为一组，同组之间的各泄压孔1-3-1的间距为5至10毫米，各组沿气管护套1-3轴线方向等间隔160至200毫米设置。缓冲层1-4采用绕包带绕包在中心高压气管1的气管护套1-3外。
见图1和图2，信号线2有10根，5根为一组，共2组。2组信号线2对称设置在中心高压气管1外周。信号线2包括信号线主线芯2-1、泄露线2-2、填充条2-3、铝塑带2-4和信号线护套2-5。信号线主线芯2-1有2根，2根信号线主线芯2-1绞合设置。2根信号线主线芯2-1均包括导体2-1-1和绝缘层2-1-2。导体2-1-1由若干镀锡铜丝采用绞合工艺制成。绝缘层2-1-2采用聚丙烯，绝缘层2-1-2采用挤压式工艺挤包在导体2-1-1外。泄漏线2-2是由多根镀锡铜丝绞合而成。填充条2-3采用聚丙烯或聚乙烯制成，填充条2-3的直径与泄漏线2-2的外径相同，填充条2-3与泄漏线2-2分别设置在2根信号线主线芯2-1的两侧。铝塑带2-4绕包设置在信号线主线芯2-1、泄露线2-2和填充条2-3的外部。绕包搭盖率为20%至30%，本实施例为25%。
见图1，点火线3有22根，11根为一组，共2组。点火线3围绕中心高压气管1设置，2组点火线3分别设置在2组信号线2之间。点火线3包括点火线导体3-1和点火线绝缘层3-2。点火线导体3-1由多根镀锡铜丝绞合而成。点火线绝缘层3-2采用聚丙烯，点火线绝缘层3-2采用挤压式工艺挤包在点火线导体3-1外。沿电缆周向逆时针方向与2组信号线2中的最后一根相邻的点火线3采用不同颜色做为标记，本实施例中与位于上方的一组信号线2的左端的信号线2相邻的点火线3的点火线绝缘层3-2采用红色，与位于下方的一组信号线2的右端的信号线2相邻的点火线3的点火线绝缘层3-2采用蓝色。
见图1，成缆填充层4采用硅胶灌封在缓冲层1-4与第一绕包层5之间，将信号线3和点火线4周围的间隙填满。
见图1，第一绕包层5采用加强型无纺布制成，加强型无纺布绕包在成缆填充层4外。绕包的搭盖率为20%至35%，本实施例为25%
见图1，内护套6采用聚醚型聚氨酯材料，内护套6包覆在第一绕包层5的外部。
见图1，第二绕包层7采用聚酯带，第二绕包层7绕包在内护套6外。绕包的搭盖率为20%至30%，本实施例为25%。
见图1，铠装层8由若干钢丝8-1采用双层正反向绞合在绕包层7外，上述钢丝8-1先预成型处理。所述钢丝8-1还设有包覆层8-2，包覆层8-2采用HDPE（高密度聚乙烯）材质制成，包覆层8-2挤塑包覆在钢丝8-1上。
见图1，外护套9采用聚醚型聚氨酯材料制成，外护套9挤包在铠装层8外。外护套9的厚度为4.5毫米至6毫米，本实施例为5毫米。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换和变化，具体应用过程中还可以根据上述实施例的启发进行相应的改造，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海洋空气枪震源电缆，其特征在于：包括中心高压气管（1）、信号线（2）、点火线（3）、成缆填充层（4）、第一绕包层（5）、内护套（6）、第二绕包层（7）、铠装层（8）和外护套（9）；信号线（2）有2组，2组信号线（2）对称设置在中心高压气管（1）外周；点火线（3）有2组；2组点火线（3）设置在中心高压气管（1）外周，且分别位于2组信号线（2）之间；成缆填充层（4）采用灌封在中心高压气管（1）与第一绕包层（5）之间，将信号线（3）和点火线（4）周围的间隙填满；第一绕包层（5）绕包在成缆填充层（4）外；内护套（6）包覆在第一绕包层（5）的外部；第二绕包层（7）绕包在内护套（6）外；铠装层（8）由若干钢丝（8-1）绞合在绕包层（7）外；外护套（9）挤包在铠装层（8）外。
2.根据权利要求1所述的海洋空气枪震源电缆，其特征在于：中心高压气管（1）包括尼龙管（1-1）、编织层（1-2）、气管护套（1-3）和缓冲层（1-4）；尼龙管（1-1）壁厚1.0至2.0毫米；编织层（1-2）有2层，2层编织层（1-2）均由芳纶丝编织而成，其编织覆盖率为85%至95%；一层编织层（1-2）编织在尼龙管（1-1）外，另一层编织层（1-2）编织在前一层编织层（1-2）外；2层编织层（1-2）的总厚度为2.5至4.0毫米；气管护套（1-3）采用TPU材料制成，气管护套（1-3）包覆在编织层（1-2）的外部；缓冲层（1-4）采用绕包带绕包在中心高压气管（1）的气管护套（1-3）外。
3.根据权利要求2所述的海洋空气枪震源电缆，其特征在于：中心高压气管（1）的气管护套（1-3）沿其轴线方向设有贯穿其内外的泄压孔（1-3-1）；泄压孔（1-3-1）每8个为一组，同组之间的各泄压孔（1-3-1）的间距为5至10毫米，各组沿气管护套（1-3）轴线方向等间隔160至200毫米设置。
4.根据权利要求1至3之一所述的海洋空气枪震源电缆，其特征在于：信号线（2）包括信号线主线芯（2-1）、泄露线（2-2）、填充条（2-3）、铝塑带（2-4）和信号线护套（2-5）；信号线主线芯（2-1）有2根，2根信号线主线芯（2-1）绞合设置；2根信号线主线芯（2-1）均包括导体（2-1-1）和绝缘层（2-1-2）；导体（2-1-1）为镀锡铜丝绞合而成；绝缘层（2-1-2）采用聚丙烯挤包在导体（2-1-1）外；泄漏线（2-2）是由多根镀锡铜丝绞合而成；填充条（2-3）采用聚丙烯或聚乙烯制成，填充条（2-3）的直径与泄漏线（2-2）的外径相同，填充条（2-3）与泄漏线（2-2）分别设置在2根信号线主线芯（2-1）的两侧；铝塑带（2-4）绕包设置在信号线主线芯（2-1）、泄露线（2-2）和填充条（2-3）的外部；绕包搭盖率为20%至30%。
5.根据权利要求1至3之一所述的海洋空气枪震源电缆，其特征在于：2组点火线（3）共有22根，11根为一组；点火线（3）包括点火线导体（3-1）和点火线绝缘层（3-2）；点火线导体（3-1）由多根镀锡铜丝绞合而成；点火线绝缘层（3-2）采用聚丙烯挤包在点火线导体（3-1）外；沿电缆周向逆时针方向与2组信号线（2）中的最后一根相邻的点火线（3）采用不同颜色做为标记。
6.根据权利要求1至3之一所述的海洋空气枪震源电缆，其特征在于：第一绕包层（5）采用加强型无纺布绕包，绕包的搭盖率为20%至35%。
7.根据权利要求1至3之一所述的海洋空气枪震源电缆，其特征在于：内护套（6）采用聚醚型聚氨酯材料。
8.根据权利要求1至3之一所述的海洋空气枪震源电缆，其特征在于：第二绕包层（7）采用聚酯带，绕包的搭盖率为20%至30%。
9.根据权利要求1至3之一所述的海洋空气枪震源电缆，其特征在于：铠装层（8）的钢丝（8-1）采用双层正反向绞合在绕包层（7）外，所述钢丝（8-1）先预成型处理；钢丝（8-1）还设有包覆层（8-2），包覆层（8-2）采用HDPE材质制成，包覆层（8-2）挤塑包覆在钢丝（8-1）上。
10.根据权利要求1至3之一所述的海洋空气枪震源电缆，其特征在于：成缆填充层（4）采用硅胶灌封。
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