CN111897064B - 一种应变拾取磁吸附光缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应变拾取磁吸附光缆，包括紧包光纤；紧包光纤的外表面紧贴设置光纤外护套；光纤外护套的外侧设置保护层，保护层内设置若干个包裹于光纤外护套外侧的吸附元件，若干个吸附元件沿紧包光纤的长度方向间隔分布。本发明吸附元件紧贴套管内壁，外部地震声波传递到套管后可直接作用于传感光缆上，降低了由套管到光缆过程中的能量损失，提高了光缆对微弱地震信号的拾取能力，提高了系统对微弱地震信号的响应能力；且紧包光纤、光纤外护套、吸附元件、保护层之间均紧密贴合，无任何间隙，使得作用于光缆上的声波信号绝大部分加载到光纤上，降低了光缆中油膏层、空气层对声波能量的衰减，提高光纤对微弱信号的拾取能力。

Description

一种应变拾取磁吸附光缆
技术领域
本发明属于光纤传感的技术领域，具体涉及一种应变拾取磁吸附光缆。
背景技术
光纤分布式声波传感(DAS)技术，已经成为油气田勘探和开发、生产作业状态监测的重要探测技术，它是利用光纤兼具信号传输和传感的双重功能，不需要外接传感器，只需在光缆的一端连接测试仪器，就能够检测出沿光纤的声场连续分布。与现有电缆连接地震检波器的测试技术相比，光纤分布式声波传感技术具有频带宽、不受电磁干扰、结构简单、易于布设，测试距离长等优点，并逐步取代检波器探测技术。
在油气田勘探和开发过程中，常采用光纤分布式声波传感技术对油井进行探测，获取油井周围的油藏分布、地质构造等信息。目前在地震勘探领域使用的传感光缆，大部分都使用传感效果不佳的普通室外通信光缆或者多层铠装光缆来作为传感光缆。但上述光缆布设于油气井内时由于悬挂重锤及自身重量导致光缆通常分布于油气井套管的中央，无法将光缆推靠于套管内壁上，导致地震波信号从套管传输至光缆过程中，需经过泥浆、空气、水传输至光缆上，在此过程中地震波信号损失极大，导致外部声波或振动能量于光纤应变的耦合效率较低，从而降低了光纤对外界声波和振动感知的灵敏度，限制了光纤的探测范围。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种应变拾取磁吸附光缆，以解决现有光纤分布式声波传感技术无法将光缆推靠于套管内壁上，导致地震波信号从套管传输至光缆过程中，需经过泥浆、空气、水传输至光缆上，在此过程中地震波信号损失极大，导致外部声波或振动能量于光纤应变的耦合效率较低，从而降低了光纤对外界声波和振动感知的灵敏度，限制了光纤的探测范围的问题。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种应变拾取磁吸附光缆，其包括紧包光纤；紧包光纤的外表面紧贴设置光纤外护套；光纤外护套的外侧设置保护层，保护层内设置若干个包裹于光纤外护套外侧的吸附元件，若干个吸附元件沿紧包光纤的长度方向间隔分布。
优选地，保护层的两侧设置若干组加强单元。
优选地，加强单元内设置增强芯，增强芯的直径为1mm-8mm。
优选地，沿光纤外护套外侧紧贴设置若干根增强芯。
优选地，紧包光纤和光纤外护套均容置于保护层一侧开设的凹槽内。
优选地，保护层内设置增强芯，沿增强芯长度方向间隔分布若干个吸附元件。
优选地，增强芯为纤维类材料或纤维复合材料或金属丝或钢丝绳，增强芯直径为1mm-8mm。
优选地，吸附元件为橡胶磁条、铁氧体或钐钴磁片，吸附元件的形状为矩形、圆形或椭圆形。
优选地，紧包光纤内的光纤为单模光纤，光纤数量为1根，光纤为通信光纤或光栅阵列光纤。
优选地，光纤外护套为用于保证光纤应变低失真、低损耗直接传递的毛细金属管或紧包护套；光纤外护套的材质为聚氯乙烯或尼龙或聚丙烯或聚全氟乙丙烯或聚偏氟乙烯或弹性体。
本发明提供的应变拾取磁吸附光缆，具有以下有益效果：
本发明吸附元件紧贴套管内壁，外部地震声波传递到套管后可直接作用于传感光缆上，降低了由套管到光缆过程中的能量损失，提高了光缆对微弱地震信号的拾取能力，提高了系统对微弱地震信号的响应能力。
本发明的紧包光纤、光纤外护套、吸附元件、保护层之间均紧密贴合，无任何间隙，使得作用于光缆上的声波信号绝大部分加载到光纤上，降低了光缆中油膏层、空气层对声波能量的衰减，提高光纤对微弱信号的拾取能力。
附图说明
图1为实施例1磁吸附带状光缆切面立体结构图。
图2为图1的另一视角的剖视图。
图3为实施例2磁吸附光缆横截面示意图。
图4为实施例3磁吸附光缆切面立体结构图。
图5为实施例3磁吸附光缆横截面示意图。
其中，1、紧包光纤；2、光纤外护套；3、保护层；4、吸附元件；5、增强芯；6、加强单元；7、凹槽。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1，参考图1和图2，本方案的一种应变拾取磁吸附光缆，包括紧包光纤1、光纤外护套2、保护层3、吸附元件4和加强单元6。
其中，紧包光纤1的外表面紧贴设置光纤外护套2；紧包光纤1内的光纤种类为单模光纤，光纤数量最少为1根；紧套管光纤套管为高分子聚合物材料，可选择聚氯乙烯、低烟无卤聚烯烃、尼龙、弹性体等材料。
紧套管光纤内光纤种类为单模光纤，光纤数量为1根，光纤类型为普通通信光纤，光纤类型还可以选择光栅阵列光纤等。
光纤外护套2的外径为2.0mm～8.0mm，光纤外护套2的材质为高分子聚合物材料，可根据使用环境要求选择聚氯乙烯、尼龙、聚丙烯、聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙烯、弹性体等材料。
光纤外护套2的外侧设置保护层3，保护层3紧贴在光纤外护套2，保护层3内设置若干个包裹于光纤外护套2外侧的吸附元件4，若干个吸附元件4沿紧包光纤1的长度方向间隔分布。
吸附元件4为橡胶磁条、铁氧体、钐钴磁片等，吸附元件4的形状可以为矩形、圆形、椭圆形，吸附元件4长度为3mm-40mm，吸附元件4厚度0.2mm-3mm。
加强单元6设置于吸附单元两侧，加强单元6可根据实际工程状况设置为多组，加强单元6内设置增强芯5；
增强芯5可为纤维类材料或纤维复合材料或金属丝或钢丝绳，增强芯5的直径为1mm-8mm。
本实施例的工作原理为：
将磁吸附光缆下放于金属套管内部，设置于光缆内部的吸附元件4吸附套管会使光缆紧密贴合于套管内壁上，当外界地震信号通过地层传导于金属套管上，声波信号可直接传导至贴合于套管内壁的光缆上，由于光缆中保护层3，吸附元件4、光纤外护套2、紧包光纤1各部分紧密接触，声波能量近乎于无损失的从套管传导于紧包光纤1，避免了套管内泥浆、液体及空气对声波能量的衰减，提高了光纤对微弱声波信号的响应能力。
实施例2，参考图3，本方案的一种应变拾取磁吸附光缆，包括紧包光纤1、光纤外护套2、保护层3、吸附元件4和增强芯5；紧包光纤1的外表面紧贴设置光纤外护套2。
其中，若干根增强芯5沿光纤外护套2外侧紧贴设置，其用于对紧包光纤和光纤外护套提高结构强度，其中将吸附单元4以一定间隔设置于保护层内，保护层外再设置若干根增强芯；其中优选的可将其中一根增强芯替换为紧包光纤，其中紧包光纤的结构为毛细钢管内设置裸光纤，该结构中将保护层外侧设置的若干根增强芯中的一根替换为紧包光纤，其优点是紧包光纤螺旋型设置增强了光缆的抗拉性能，且毛细钢管中设置裸光纤的方案可以使应变良好传递，增强了光缆的振动响应灵敏度。
增强芯5的材质可为纤维类材料或纤维复合材料或金属丝或钢丝绳，增强芯5直径为1mm-8mm。
光纤外护套2的外侧设置保护层3，保护层3内设置若干个包裹于光纤外护套2外侧的吸附元件4，若干个吸附元件4沿紧包光纤1的长度方向间隔分布。
吸附元件4沿光纤长度方向上以固定间隔分布；吸附元件4为橡胶磁条、铁氧体、钐钴磁片等，吸附元件4的形状为矩形、圆形、椭圆形，吸附元件4长度为3mm-40mm，吸附元件4厚度0.2mm-3mm。
本实施例2的工作原理为：将磁吸附光缆下放于金属套管内部，设置于光缆内部的吸附元件4吸附套管会使光缆紧密贴合于套管内壁上，当外界地震信号通过地层传导于金属套管上，声波信号可直接传导至贴合于套管内壁的光缆上，由于将增强芯5中的一根替换为紧包光纤1，作用于套管内壁的振动信号可直接传递于紧包光纤上，避免了避免了套管内泥浆、液体及空气对声波能量的衰减，提高了光纤对微弱声波信号的响应能力。
实施例3，参考图4、5，本方案的一种应变拾取磁吸附光缆，包括紧包光纤1、光纤外护套2、保护层3、吸附元件4和增强芯5。
在保护层3一侧设置凹槽7，凹槽7内设置紧包光纤1和光纤外护套2，凹槽7可以为矩形、圆形或者椭圆形。该结构设置的优点为可在现有光缆结构基础上通过更换紧包光纤1和光纤外护套2来实现不同的光缆类型及性能，提高了光缆在不同地形、不同井况中的应用能力。
吸附元件4设置于保护层3内，吸附元件4沿光纤长度方向上以固定间隔分布；吸附元件4为橡胶磁条、铁氧体、钐钴磁片等，吸附元件4的形状为矩形、圆形、椭圆形，吸附元件4长度为3mm-40mm，吸附元件4厚度0.2mm-3mm。
增强芯5设置于保护层3内，其材质可以为纤维类材料或纤维复合材料或金属丝或钢丝绳，增强芯5直径为1mm-8mm。
本实施例3的工作原理为：将磁吸附光缆下放于金属套管内部，设置于光缆内部的吸附元件4吸附套管会使光缆紧密贴合于套管内壁上，当外界地震信号通过地层传导于金属套管上，声波信号可直接传导至贴合于套管内壁的光缆上，由于光缆中紧包光纤1与光纤外护套2及吸附单元4、保护层3之间均紧密贴合，作用于套管内壁的振动信号可直接传递于紧包光纤上，避免了避免了套管内泥浆、液体及空气对声波能量的衰减，提高了光纤对微弱声波信号的响应能力。
本发明的吸附单元可紧贴套管内壁，外部地震声波传递到套管后可直接作用于传感光缆上，降低了由套管到光缆过程中的能量损失，提高了光缆对微弱地震信号的拾取能力，提高了系统对微弱地震信号的响应能力。
本发明的紧包光纤1、光纤外护套2、及吸附元件4、保护层3之间均紧密贴合，无任何间隙，使得作用于光缆上的声波信号绝大部分加载到光纤上，降低了光缆中油膏层、空气层对声波能量的衰减，提高光纤对微弱信号的拾取能力。
本发明的光纤外护套2、保护层3材料均为热塑性高分子材料混合物，前增强芯5的材料为纤维类材料或纤维类复合材料或细金属丝，因而光缆具有重量轻、柔软等特点，光纤现场安装、施工更加方便。
本发明光缆外形呈扁平带状，相比于圆形光缆，更容易吸附于金属套管内壁，而且可根据实际井况调整加强单元6组数，匹配合适的拉力强度，更适合于不同井况施工。
虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (1)

1.一种应变拾取磁吸附光缆，其特征在于：包括紧包光纤；所述紧包光纤的外表面紧贴设置光纤外护套；所述光纤外护套的外侧设置保护层，保护层紧贴在光纤外护套，保护层内设置若干个包裹于光纤外护套外侧的吸附元件，若干个吸附元件沿紧包光纤的长度方向间隔分布；所述紧包光纤、光纤外护套、及吸附元件和保护层之间均紧密贴合，无间隙；
保护层的两侧设置若干组加强单元；
加强单元内设置增强芯，增强芯的直径为1mm-8mm；
所述增强芯为纤维类材料或金属丝，增强芯直径为1mm-8mm；
所述吸附元件为橡胶磁条、铁氧体或钐钴磁片，所述吸附元件的形状为矩形、圆形或椭圆形；
所述紧包光纤内的光纤为单模光纤，光纤数量为1根，光纤为通信光纤或光栅阵列光纤；
所述光纤外护套的材质为聚氯乙烯或尼龙或聚丙烯或聚全氟乙丙烯或聚偏氟乙烯。
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