CN109524167A - 一种耐高温承载荷光电混合缆及其制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温承载荷光电混合缆，从内至外依次包括光纤、光纤保护管、耐高温内护套、耐高温绝缘导线、耐高温外护套、第一铠装层和第二铠装层。本发明的优点是：既具有电力和信号传输的功能，又具有光纤通信及光纤传感的功能，实现了线缆的多功能化；混合缆可在井下高达200℃的工作环境中长期工作，进而确保了混合缆在高温下长期工作的可靠性和使用寿命；混合缆具有较高的耐受井下大气侧压能力，抗压强度大于70MPa，使混合缆能在井下高温高压的恶劣环境中长期工作；采用漆包圆铜线制作耐高温绝缘导线，可以减小绝缘导线的直径，提高混合缆结构设计的灵活性，确保在传统电缆中增加光单元后不改变电缆的整体外径。
Description
技术领域
本发明涉及线缆领域，具体涉及一种耐高温承载荷光电混合缆及其制作工艺。
背景技术
承载荷探测电缆主要应用于各种油、气井的测井、射孔和取芯等作业，以及海洋、河流的水利测量，另外在地质勘探、地热测井等场合，也作为井下传感设备、测量仪器的电力传输、数据传输和通信连接用线缆，需要同时承载井下仪器设备及电缆自身的重量。目前使用的承载荷探测电缆中传输电力、数据及控制信号的部件主要为绝缘铜导线，但采用绝缘铜导线传输存在损耗大、传输距离短和抗干扰能力差的缺陷。
随着光纤通信技术及传感技术的发展，光纤将逐步应用于井下设备的数据传输和通信以及井下温度、振动等多种信号的传感；但常规的光纤光缆工作温度一般为-40℃至+70℃，难以适应井下高温、高压力的恶劣工作环境。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种耐高温承载荷光电混合缆及其制作工艺，可适应高温高压力的恶劣工作环境。
本发明采用的技术方案是：
一种耐高温承载荷光电混合缆，从内至外依次包括光纤、光纤保护管、耐高温内护套、耐高温绝缘导线、耐高温外护套、第一铠装层和第二铠装层。
进一步的，所述光纤保护管内设置有光单元填充物。
进一步的，所述耐高温内护套和耐高温外护套之间还设置有若干根耐高温填充绳，所述耐高温绝缘导线也有若干根，所述若干根耐高温填充绳和若干根耐高温绝缘导线螺旋绞合在一起。
进一步的，所述第二铠装层外设置有第三铠装层，所述第一铠装层、第二铠装层和第三铠装层均由高强度镀锌钢丝或高强度不锈钢丝绞合而成。
进一步的，所述光纤为用于传感和通信的单模光纤、多模光纤、多芯单模光纤或多芯多模光纤。
进一步的，所述光纤为丙烯酸酯涂层光纤、150℃丙烯酸酯类涂层中温光纤、200℃聚酰亚胺涂层光纤或涂碳光纤。
一种耐高温承载荷光电混合缆的制作工艺，包括以下操作步骤：
a、光纤单元的制备：将不锈钢带导入钢管成型模具中，纵包成有缝的不锈钢的光纤保护管，同时将光纤和光单元填充物导入，再经过激光焊接机将不锈钢带纵包成型后的光纤保护管上的纵向缝口焊接完整，而后将焊接好后的光纤保护管通过拉拔模具进行拉拔，最后通过涡流探伤对由光纤和光纤保护管组成的光纤单元进行漏焊检测，检测完经过轮式牵引将拉拔后的光纤单元送至收线架即可；
b、内护套的制备：采用高温挤出机在步骤a制备好的光纤单元外机制一层内护套，厚度为0.35-0.45mm；
c、光电混合缆中缆芯的制备：将步骤b中制备好的包覆有内护套的光纤单元作为中心原件，将若干根耐高温绝缘导线和若干根耐高温填充绳间隔排列、均匀分布在中心原件周围，采用笼绞机进行绞合成缆，形成光电混合缆的缆芯；
d、 外护套的制备：在步骤c中制备出的缆芯外挤制一层外护套；
e、第一铠装层和第二铠装层的制备：采用笼绞机将细高强度镀锌钢丝或高强度不锈钢丝均匀绞合在外护套外，形成第一铠装层，而后将粗高强度镀锌钢丝或高强度不锈钢丝均匀绞合在第一铠装层外，形成第二铠装层。
进一步的，所述步骤a中拉拔模具共有两个，所述两个拉拔模具的拉拔口径分别为Ø3.2mm和Ø3.4mm，所述步骤c中的耐高温绝缘导线为直径1.21-1.23mm的漆包圆铜线。
进一步的，所述步骤e中的细高强度镀锌钢丝或高强度不锈钢丝的直径为0.95-1.05mm，所述粗高强度镀锌钢丝或高强度不锈钢丝的直径为1.24-1.28mm，所述第一铠装层和第二铠装层的绞合节径比均为6.5-8.5，所述第一铠装层的绞合方向为右向，所述第二铠装层的绞合方向为左向。
进一步的，所述步骤c中缆芯的绞合节距为65-75mm。
本发明的有益效果是：1、将光纤与若干根耐高温绝缘导线进行复合，使制备得到的混合缆既具有电力和信号传输的功能，又具有光纤通信及光纤传感的功能，实现了线缆的井下传感设备、测量仪器的供电、数据传输及通信、电缆沿线的温度和振动分布等多重功能；2、光纤、绝缘导线和填充绳均具有耐高温性能，确保混合缆可在井下高达200℃的工作环境中长期工作，进而确保了混合缆在高温下长期工作的可靠性和使用寿命；3、采用不锈钢带制备光纤保护管，使制备得到的混合缆具有较高的耐受井下大气侧压能力，抗压强度大于70MPa，使混合缆能在井下高温高压的恶劣环境中长期工作；4、采用漆包圆铜线制作耐高温绝缘导线，由于漆膜较薄，且具有较高的绝缘强度，因而可以减小绝缘导线的直径，提高了混合缆结构设计的灵活性，确保在传统电缆中增加光单元后不改变电缆的整体外径，也可完全避免常规绝缘导体的热塑性绝缘材料在高温高压下易产生形变，导致包覆在导体外的绝缘厚度局部变薄，容易产生电场击穿或绝缘电阻不满足要求等后果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中：1、光纤，2、光纤保护管，3、耐高温绝缘导线，4、耐高温填充绳，5、耐高温内护套，6、耐高温外护套，7、第一铠装层，8、第二铠装层，9、光单元填充物。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
实施例1
如图1所示，一种耐高温承载荷光电混合缆，从内至外依次包括光纤1、光纤保护管2、耐高温内护套5、耐高温填充绳4和耐高温绝缘导线3、耐高温外护套6、第一铠装层7和第二铠装层8，光纤1为用于传感和通信的单模光纤、多模光纤、多芯单模光纤或多芯多模光纤，在第二铠装层8的外面还可包裹一层第三铠装层，光纤保护管2内共有十八芯光纤，其中四芯为200℃聚酰亚胺涂覆层光纤，八芯为150℃丙烯酸酯涂覆层中温光纤，光纤保护管2采用不锈钢制备而成，使制备得到的混合缆具有较高的耐受井下大气侧压能力，抗压强度大于70MPa，使混合缆能在井下高温高压的恶劣环境中长期工作，光纤保护管2内于十八芯光纤1之间还设置有光单元填充物9，光单元填充物9为纤膏，耐高温填充绳4的材料为全氟乙丙烯，共有六根，耐高温绝缘导线3的材料为漆包圆铜线，共有六根，六根耐高温填充绳4和六根耐高温绝缘导线3螺旋绞合在一起，耐高温内护套5和耐高温外护套6的材料均为全氟乙丙烯，长期工作温度可达200℃，第一铠装层7和第二铠装层8，以及可能设置的第三铠装层均采用高强度镀锌钢丝制备而成，具有较高的抗拉强度和拉伸弹性模量，起承载抗拉作用；
上述一种耐高温承载荷光电混合缆的制作工艺，具体操作步骤如下：
a、光纤单元的制备：将宽度为10.99mm的不锈钢带装到放带架上，再通过钢带牵引机将不锈钢带牵引至钢管成型模具处，保证不锈钢带稳定不抖动，放带张力控制在78-80N，将不锈钢带导入Ø3.8mm的钢管成型模具中，纵包成有缝的不锈钢的光纤保护管2，而后将十八芯光纤1同时导入到光纤保护管2中，同时光单元填充物9纤膏在填充物导入模具的作用下也被导入至光纤保护管2中，再经过激光焊接机将不锈钢带纵包成型后的光纤保护管2上的纵向缝口焊接完整，而后将焊接好后的光纤保护管2通过拉拔模具进行拉拔，拉拔模具共有两个，两个拉拔模具的拉拔口径分别为Ø3.2mm和Ø3.4mm，首次拉拔后的光纤保护管2外径为Ø3.4mm，再次拉拔后的光纤保护管2外径为Ø3.2mm，最后通过涡流探伤对由光纤和光纤保护管组成的光纤单元进行漏焊检测，检测完经过轮式牵引将拉拔后的光纤单元送至收线架即可；
b、内护套的制备：采用氟塑料高温挤出机在步骤a制备好的光纤单元外机制一层全氟乙丙烯内护套，厚度为0.35-0.45mm；
c、光电混合缆中缆芯的制备：将步骤b中制备好的包覆有内护套的光纤单元作为中心原件，将六根耐高温绝缘导线和六根耐高温填充绳间隔排列、均匀分布在中心原件周围，采用笼绞机进行绞合成缆，绞合节距为65-75mm，形成光电混合缆的缆芯；
d、 外护套的制备：在步骤c中制备出的缆芯外挤制一层全氟乙丙烯外护套；
e、第一铠装层和第二铠装层的制备：采用笼绞机将24根直径为1.0mm的高强度镀锌钢丝均匀绞合在外护套外，形成第一铠装层，而后将24根直径为1.26mm的高强度镀锌钢丝均匀绞合在第一铠装层外，形成第二铠装层，第一铠装层和第二铠装层的绞合节径比均为6.5-8.5，第一铠装层的绞合方向为右向，第二铠装层的绞合方向为左向。
Claims (10)
1.一种耐高温承载荷光电混合缆，其特征在于，从内至外依次包括光纤、光纤保护管、耐高温内护套、耐高温绝缘导线、耐高温外护套、第一铠装层和第二铠装层。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温承载荷光电混合缆，其特征在于，所述光纤保护管内设置有光单元填充物。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温承载荷光电混合缆，其特征在于，所述耐高温内护套和耐高温外护套之间还设置有若干根耐高温填充绳，所述耐高温绝缘导线也有若干根，所述若干根耐高温填充绳和若干根耐高温绝缘导线螺旋绞合在一起。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温承载荷光电混合缆，其特征在于，所述第二铠装层外设置有第三铠装层，所述第一铠装层、第二铠装层和第三铠装层均由高强度镀锌钢丝或高强度不锈钢丝绞合而成。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温承载荷光电混合缆，其特征在于，所述光纤为用于传感和通信的单模光纤、多模光纤、多芯单模光纤或多芯多模光纤。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温承载荷光电混合缆，其特征在于，所述光纤为丙烯酸酯涂层光纤、150℃丙烯酸酯类涂层中温光纤、200℃聚酰亚胺涂层光纤或涂碳光纤。
7.一种耐高温承载荷光电混合缆的制作工艺，其特征在于，包括以下操作步骤：
a、光纤单元的制备：将不锈钢带导入钢管成型模具中，纵包成有缝的不锈钢的光纤保护管，同时将光纤和光单元填充物导入，再经过激光焊接机将不锈钢带纵包成型后的光纤保护管上的纵向缝口焊接完整，而后将焊接好后的光纤保护管通过拉拔模具进行拉拔，最后通过涡流探伤对由光纤和光纤保护管组成的光纤单元进行漏焊检测，检测完经过轮式牵引将拉拔后的光纤单元送至收线架即可；
b、内护套的制备：采用高温挤出机在步骤a制备好的光纤单元外机制一层内护套，厚度为0.35-0.45mm；
c、光电混合缆中缆芯的制备：将步骤b中制备好的包覆有内护套的光纤单元作为中心原件，将若干根耐高温绝缘导线和若干根耐高温填充绳间隔排列、均匀分布在中心原件周围，采用笼绞机进行绞合成缆，形成光电混合缆的缆芯；
d、 外护套的制备：在步骤c中制备出的缆芯外挤制一层外护套；
e、第一铠装层和第二铠装层的制备：采用笼绞机将细高强度镀锌钢丝或高强度不锈钢丝均匀绞合在外护套外，形成第一铠装层，而后将粗高强度镀锌钢丝或高强度不锈钢丝均匀绞合在第一铠装层外，形成第二铠装层。
8.根据权利要求7所述的一种耐高温承载荷光电混合缆的制作工艺，其特征在于，所述步骤a中拉拔模具共有两个，所述两个拉拔模具的拉拔口径分别为Ø3.2mm和Ø3.4mm，所述步骤c中的耐高温绝缘导线为直径1.21-1.23mm的漆包圆铜线。
9.根据权利要求7所述的一种耐高温承载荷光电混合缆的制作工艺，其特征在于，所述步骤e中的细高强度镀锌钢丝或高强度不锈钢丝的直径为0.95-1.05mm，所述粗高强度镀锌钢丝或高强度不锈钢丝的直径为1.24-1.28mm，所述第一铠装层和第二铠装层的绞合节径比均为6.5-8.5，所述第一铠装层的绞合方向为右向，所述第二铠装层的绞合方向为左向。
10.根据权利要求7所述的一种耐高温承载荷光电混合缆的制作工艺，其特征在于，所述步骤c中缆芯的绞合节距为65-75mm。
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