CN108206079A - 一种油井用耐高温光电复合光缆及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种油井用耐高温光电复合光缆及其生产方法，用于解决提高光电复合光缆耐高温、高压性能以及方便生产的技术问题。一种油井用耐高温光电复合光缆，包括光纤单元、导体单元、填充单元、包覆单元和铠装单元；所述的光纤单元位于复合光缆的中间偏心位置，包括外层涂覆聚酰亚胺的光纤和用于套装光纤的不锈钢管，所述的导体单元螺旋绞合在不锈钢管一侧，所述的填充单元填充在光纤单元和导体单元之间的空隙内，共同形成缆芯；缆芯的外侧由内至外分别设置所述的包覆单元和铠装单元；所述铠装单元包括绞合方向相反的内层铠装钢丝和外层铠装钢丝。发明有益效果：提高了复合光缆的耐温和耐压性能。
Description
技术领域
本发明涉及电复合光缆技术领域，具体地说是一种油井用耐高温光电复合光缆及其生产方法。
背景技术
在石油开采中，如何高效、经济地将原油从油气井中开采出来一直是我们一个重要的课题。当前，我国稠油井的开采在整个原油开采中所占的比例越来越高。针对稠油井开采的普遍方法是向油井内注入高温、高压蒸汽，提高稠油温度，增加其流动性，以达到驱油的目的。因此，油井内为高温(可达250℃)、高压的环境(＞30Mpa)。传统的测井用的光缆或电缆，主要应用于常温油井(<100℃)，工作温度低，压力小，不能用于该稠油井这种特殊环境，因此为解决上述问题，研制出一种可以在高温和高压环境下正常使用的光电复合缆，并实现光信息和电力传输。
发明内容
本发明的目的在于提供一种油井用耐高温光电复合光缆及其生产方法，用于解决提高光电复合光缆耐高温、高压性能以及方便生产的技术问题。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种油井用耐高温光电复合光缆，包括光纤单元、导体单元、填充单元、包覆单元和铠装单元；所述的光纤单元位于复合光缆的中间偏心位置，包括外层涂覆聚酰亚胺的光纤和用于套装光纤的不锈钢管，所述的导体单元螺旋绞合在不锈钢管一侧，所述的填充单元填充在光纤单元和导体单元之间的空隙内，共同形成缆芯；缆芯的外侧由内至外分别设置所述的包覆单元和铠装单元；所述铠装单元包括绞合方向相反的内层铠装钢丝和外层铠装钢丝。
进一步的，所述不锈钢管和光纤之间填充高温吸氢纤膏。
进一步的，所述不锈钢管为无缝焊接。
进一步的，所述导体单元包括多股铜线绞合而成导线，以及导线外侧的绝缘层；所述铜线外设有锡层。
进一步的，所述填充单元包括玻璃纤维，玻璃纤维的外侧设置聚全氟乙丙烯层；填充单元设有多种不同粗细尺寸。
进一步的，所述包覆单元包括包绕层以及设置在包绕层外侧的护套层；包绕层采用聚酰亚胺带，护套层采用聚四氟乙丙烯。
一种油井用耐高温光电复合光缆生产方法，包括以下步骤：
在光纤外涂覆、固化聚酰亚胺涂层，将涂覆后的光纤放入无缝不锈钢管内，在不锈钢管和光纤之间填充耐高温吸氢纤膏；
在玻璃纤维外挤制一层聚全氟乙丙烯，形成粗细尺寸不同的填充绳；
套装光纤后的不锈钢管设置在复合光缆的偏心位置，采用螺旋绞合的方式将导体单元设置在不锈钢管的一侧，将填充绳填充在不锈钢管和导体单元之间的空隙之间，形成缆芯；
在缆芯外由内之外分别设置包覆单元和铠装单元；包覆单元包括内侧的聚酰亚胺带和外侧聚四氟乙丙烯层；铠装单元包括绞合方向相反的内层铠装钢丝和外层铠装钢丝。
进一步的，所述聚酰亚胺涂层的耐温范围为-165～300℃，光纤的涂覆外径为190μm～200μm。
进一步的，所述的不锈钢管是通过激光焊接装置，焊接的无缝不锈钢管。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明采用聚酰亚胺涂覆光纤，光纤低损耗，具有良好的机械性能和耐高低温性能，光纤工作温度范围广；光纤外的不锈钢管具有很好耐化学腐蚀和耐压性能；镀锡导线，可以提高导线的耐化学腐蚀能力；导线外的绝缘层采用聚全氟乙丙烯氟材料，具有很好的耐高温性能、优异电绝缘性能、优异的化学稳定性能、很好的耐湿和耐水性；导体单采用螺旋绞合的方式设置在不锈钢管的一侧，并采用不同粗细直径的填充绳进行填充，保证缆芯良好的圆整度，并且缆芯紧凑，缆径小；缆芯外采用聚酰亚胺带和聚四氟乙丙烯层进行保护，具有良好的耐热、耐压性能；本发明铠装层采用双层高强度镀锌钢丝，内外层钢丝采用正反向绞合，铠装层扭矩平衡，结构稳定，可反复弯曲收放线进行使用。
附图说明
图1为本发明实施例的整体结构剖视示意图；
图2为本发明实施例中缆芯的结构剖视示意图；
图中：1.光纤；2.不锈钢管；3.导线；4.纤膏；5.玻璃纤维；6.包绕层；7.护套层；8.内层铠装钢丝；9.外层铠装钢丝。
具体实施方式
为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和技术描述以避免不必要地限制本发明。
如图1和图2所示，一种油井用耐高温光电复合光缆，包括光纤单元、导体单元、填充单元、包覆单元和铠装单元。所述的光纤单元位于复合光缆的一侧偏心位置，包括外层涂覆耐高温聚酰亚胺层的光纤1和用于套装光纤1的不锈钢管2；所述不锈钢管2和光纤1之间填充高温吸氢纤膏4；所述不锈钢管2通过激光焊无缝焊接。
所述的导体单元设有3个，3个导体单元与所述不锈钢管2采用非对称安装方式，即3个导体单元采用螺旋绞合方式位于所述不锈钢管2的一侧。所述的填充单元螺旋绞合在所述导体单元与不锈钢管2之间的空隙中，使光缆更加圆整。光纤单元、导体单元和填充单元，共同组成光缆的缆芯。所述的导体单元包括导线3和设置在导线3外侧的导线绝缘层；导线3采用多股铜线绞合而成，导线3外镀锡层，提高耐腐蚀性能；导线绝缘层采用聚全氟乙丙烯(FEP)材料。所述的填充单元主要为了保证缆芯的圆整度，填充单元采用玻璃纤维5为线芯，外部挤制聚全氟乙丙烯(FEP)外护层形成填充绳。
所述的缆芯外侧采用包覆单元包覆，包覆单元包括包绕层6和护套层7。包绕层6直接包绕在缆芯外侧，其采用聚酰亚胺带，能够耐高温。所述的护套层7设置在包绕层6的外侧，护套层7采用聚四氟乙丙烯，使缆芯具有优异的耐温性能。所述包覆单元的外侧设置所述的铠装单元，铠装单元包括内层铠装钢丝8和外层铠装钢丝9；内层铠装钢丝8螺旋绞合在所述包覆单元的外侧，所述的外层铠装钢丝9螺旋绞合在内层铠装钢丝8的外侧；内层铠装钢丝8和外层铠装钢丝9的绞合方向相反，使该复合缆的扭矩平衡，避免在下井使用过程中造成旋转打扭，并提高抗拉和承载性能；所述的内层铠装钢丝8和外层铠装钢丝9采用高强度的镀锌钢丝。
优选的，一种油井用耐高温光电复合光缆的结构和性能：油井用耐高温光电复合缆整体外径11.8mm左右；不锈钢管2的外径3.9mm，厚度0.8mm；导线3的截面积0.56mm2，导线绝缘层厚度0.3mm；填充单元(填充绳)根据缆芯内不锈钢管2和导体单元的间隙来确定(如Φ0.5mm～1.2mm)；缆芯外包覆包绕层6和护套层7后，外径为7.2mm；内层铠装钢丝8外径为1.0mm，外层铠装钢丝9外径为1.26mm，内层铠装钢丝8和外层铠装钢丝9数量各为24根；该光电复合缆可承载一定载荷，抗拉能力达到80kN以上。
一种油井用耐高温光电复合光缆生产方法，包括以下步骤：
采用拉丝塔将光纤1拉出，在光纤1外涂覆、固化聚酰亚胺涂层，聚酰亚胺涂层的耐温范围为-165～300℃，光纤1的涂覆外径为190μm～200μm；
采用激光焊接装置，将不锈钢带焊接为无缝不锈钢管2；将上述涂覆后的光纤1通过放线装置伸入不锈钢管2内；在不锈钢管2和光纤1之间填充耐高温吸氢纤膏4；
将铜线通过锡液池，在铜线外涂一层锡层；将涂层后的多股铜线绞合而成导线3；采用挤塑机在导线3的外部挤制一层聚全氟乙丙烯作为绝缘层；
采用挤塑机在玻璃纤维5外挤制一层聚全氟乙丙烯，形成粗细尺寸不同的填充绳；
套装光纤1后的不锈钢管2设置在复合光缆的偏心位置，采用光缆成铰机以螺旋绞合的方式将绝缘导线3设置在不锈钢管2的一侧，将填充绳填充在不锈钢管2和绝缘导线3之间的空隙之间，形成缆芯；通过绕包设备在缆芯外设置聚酰亚胺带；在设置聚酰亚胺带后的缆芯外均匀设置一层护套层7(聚四氟乙丙烯层)，保证缆芯内的结构更紧凑；
采用笼绞设备在包覆护套层7的缆芯外分别绞合内层铠装钢丝8和外层铠装钢丝9，内层铠装钢丝8和外层铠装钢丝9的绞合方向分别相反，保证光电复合光缆的扭力平衡，提高结构稳定性。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种油井用耐高温光电复合光缆，其特征是，包括光纤单元、导体单元、填充单元、包覆单元和铠装单元；所述的光纤单元位于复合光缆的中间偏心位置，包括外层涂覆聚酰亚胺的光纤和用于套装光纤的不锈钢管，所述的导体单元螺旋绞合在不锈钢管一侧，所述的填充单元填充在光纤单元和导体单元之间的空隙内，共同形成缆芯；缆芯的外侧由内至外分别设置所述的包覆单元和铠装单元；所述铠装单元包括绞合方向相反的内层铠装钢丝和外层铠装钢丝。
2.根据权利要求1所述的一种油井用耐高温光电复合光缆，其特征是，所述不锈钢管和光纤之间填充高温吸氢纤膏。
3.根据权利要求1所述的一种油井用耐高温光电复合光缆，其特征是，所述不锈钢管为无缝焊接钢管。
4.根据权利要求1所述的一种油井用耐高温光电复合光缆，其特征是，所述导体单元包括多股铜线绞合而成导线，以及导线外侧的绝缘层；所述铜线外设有锡层。
5.根据权利要求1所述的一种油井用耐高温光电复合光缆，其特征是，所述填充单元包括玻璃纤维，玻璃纤维的外侧设置聚全氟乙丙烯层；填充单元设有多种不同粗细尺寸。
6.根据权利要求1所述的一种油井用耐高温光电复合光缆，其特征是，所述包覆单元包括包绕层以及设置在包绕层外侧的护套层；包绕层采用聚酰亚胺带，护套层采用聚四氟乙丙烯。
7.一种油井用耐高温光电复合光缆生产方法，其特征是，包括以下步骤：
在光纤外涂覆、固化聚酰亚胺涂层，将涂覆后的光纤放入无缝不锈钢管内，在不锈钢管和光纤之间填充耐高温吸氢纤膏；
在玻璃纤维外挤制一层聚全氟乙丙烯，形成粗细尺寸不同的填充绳；
套装光纤后的不锈钢管设置在复合光缆的偏心位置，采用螺旋绞合的方式将导体单元设置在不锈钢管的一侧，将填充绳填充在不锈钢管和导体单元之间的空隙之间，形成缆芯；
在缆芯外由内之外分别设置包覆单元和铠装单元；包覆单元包括内侧的聚酰亚胺带和外侧聚四氟乙丙烯层；铠装单元包括绞合方向相反的内层铠装钢丝和外层铠装钢丝。
8.根据权利要求7所述的一种油井用耐高温光电复合光缆生产方法，其特征是，所述聚酰亚胺涂层的耐温范围为-165～300℃，光纤的涂覆外径为190μm～200μm。
9.根据权利要求7所述的一种油井用耐高温光电复合光缆生产方法，其特征是，所述的不锈钢管是通过激光焊接装置，焊接的无缝不锈钢管。
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