CN113338908B - 一种多功能碳纤维光纤复合杆及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油测井技术领域，具体涉及一种多功能碳纤维光纤复合杆及其制造方法，将分布式光纤温度监测单元、分布式光纤声波监测单元、光纤光栅测压单元和热激励单元集成布置在碳纤维复合层内，制备出能够采集温度、声波、压力、流量并具备加热功能的碳纤维复合杆，使其本身即可具备监测功能，无需增设监测设备，便于布置，并且能够实现分布式监测，监测范围广，满足高温、高压、腐蚀环境下对井下多参数实时监测的要求。
Description
技术领域
本发明属于石油测井技术领域，具体涉及一种多功能碳纤维光纤复合杆及其制造方法。
背景技术
随着智能油田建设的发展，实时监测井下生产动态的需求越来越强烈。传统的井下监测技术通常需要分别下入不同的测试管缆来实现温度、压力、流量等参数监测，并且实时性不强。近年来快速发展的分布式光纤温度监测技术和分布式光纤声波监测技术使得实时监测井下生产动态成为现实。然而，现有的井下光纤监测所用的光缆大多采用钢管铠装，在入井过程中存在被挤压的风险，入井难度大。此外，高温高压井筒中含有腐蚀性介质，且压力较大，要求入井设备具备良好的防腐蚀性能和抗压能力，同时还需要具备良好的承载能力、抗拉能力和下入能力，碳纤维杆技术为解决上述问题提供了一种途径。
目前，碳纤维技术被广泛应用于制造连续抽油杆并在油田得到推广应用，如中国专利文献CN106285499B公布了一种带有电加热功能的连续碳纤维复合材料抽油杆及其制造方法，中国专利文献CN106761444A公布了一种恒温伴热碳纤维连续抽油杆及制造装置和制造方法，中国专利文献CN105848321A公布了一种油井抽油杆碳纤维加热电缆及其制造方法，但是目前碳纤维制得的抽油杆只是从增加碳纤维抽油杆加热功能以提高原油流动性或者消除结蜡，并不具有监测和采集数据信息的功能。
此外，碳纤维技术也被用于制造探测管缆以增加其强度、降低其重量，如中国专利文献CN109065232A公布了油气勘探机器人用碳纤维光纤承荷探测电缆，中国专利文献CN207852360U公布了一种碳纤维光纤承荷探测电缆，中国专利文献CN209117208U公布了一种碳纤维光纤复合架空相线在线测温系统，专利CN205049787U公布了一种碳纤维光缆，而碳纤维制得的探测管缆主要目的是在光纤外包覆碳纤维材料以增加探测管缆强度和降低其重量，并且多数只是作为信号传输线路，下端仍然需要连接信息采集设备进行井下数据收集；即使部分光缆有监测功能，也只能监测温度和采集声波，功能过于单一，不能满足对井下生产动态多参数实时监测的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能碳纤维光纤复合杆及其制造方法，将分布式光纤温度监测单元、分布式光纤声波监测单元、光纤光栅测压单元和热激励单元集成布置在碳纤维复合层内，制备出能够采集温度、声波、压力、流量并具备加热功能的碳纤维复合杆，使其本身即可具备监测功能，无需增设监测设备，便于布置，并且能够实现分布式监测，监测范围广，满足高温、高压、腐蚀环境下对井下多参数实时监测的要求。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种多功能碳纤维光纤复合杆，包括分布式光纤温度与声波监测单元、光纤光栅测压单元、热激励单元和碳纤维复合层；
所述分布式光纤温度与声波监测单元、光纤光栅测压单元和热激励单元封装在碳纤维复合层内；
所述分布式光纤温度与声波监测单元、光纤光栅测压单元和热激励单元周围的碳纤维复合层内部空间充填有缆膏。将分布式光纤温度监测单元、分布式光纤声波监测单元、光纤光栅测压单元和热激励单元集成布置在碳纤维复合层内，制备出能够采集温度、声波、压力、流量并具备加热功能的碳纤维复合杆，实现井下多参数监测，并满足高温、高压、腐蚀环境下对井下生产动态实时监测的要求。
本发明的技术方案还有：所述分布式光纤温度与声波监测单元包括测温测声无缝不锈钢管、测温单模光纤和测声多模光纤；一个测温单模光纤和一个测声多模光纤为一对，一对以上的所述测温单模光纤、测声多模光纤封装在测温测声无缝不锈钢管内，测温测声无缝不锈钢管内剩余空间填充有分布式光纤温度与声波监测单元纤膏；
所述测温测声无缝不锈钢管的下端通过封装端密封。为了防止井下液体污染无缝不锈钢管内的光纤，需要将无缝不锈钢管的下端密封。
本发明的技术方案还有所述封装端是将测温单模光纤的下端、测声多模光纤的下端分别进行光纤错熔或者光纤打结并封装在中空的钢制密封卡套内制作而成，所述钢制密封卡套安装在测温测声无缝不锈钢管的下端。
本发明的技术方案还有：所述封装端是将容纳有测温单模光纤、测声多模光纤的测温测声无缝不锈钢管的下端L长度部分制作成螺旋弹簧状并将测温测声无缝不锈钢管下端面进行焊接密封制作而成。将测温测声无缝不锈钢管的下端制作成螺旋弹簧状用于光纤下端的固定限位，无需进行光纤错熔或打结，加工更加方便。
本发明的技术方案还有：所述光纤光栅测压单元包括光纤光栅压力计和光纤光栅压力计光缆；
所述光纤光栅压力计连接在光纤光栅压力计光缆下端，组成光纤光栅测压组；
所述光纤光栅测压单元包含有3组以上所述光纤光栅测压组，所有光纤光栅测压组用碳纤维捆绑为一体；3组以上所述光纤光栅压力计至少有两组布置在碳纤维复合层的下部、至少有一组布置在碳纤维复合层的上部；
所述光纤光栅压力计沿碳纤维复合层轴线方向从下到上依序布置；
在所述碳纤维复合层侧壁开设有与所述光纤光栅压力计布设位置对应的开孔，所述开孔长度与光纤光栅压力计长度相同、开孔宽度为2-3mm。优选的，所述光纤光栅压力计的直径小于等于10mm、长度小于等于300mm、压力灵敏度不低于240pm/MPa，开设开孔保证井筒流体与光纤光栅压力计中的传力部分直接接触。
本发明的技术方案还有：所述光纤光栅压力计光缆包括测压无缝不锈钢管和测压单模光纤；一条以上的所述测压单模光纤封装在测压无缝不锈钢管内部，所述测压单模光纤下端与光纤光栅压力计连接；
所述测压无缝不锈钢管内测压单模光纤周围空间填充有光纤光栅测压单元纤膏。优先的，所述单模光纤选用波长1550nm、衰减指标小于0.4dB/km或者波长1310nm、衰减指标小于0.6dB/km的高灵敏度工程光纤；所述多模光纤选用波长850nm、衰减指标小于3.0dB/km或者波长1300nm、衰减指标小于1.0dB/km的高灵敏度工程光纤；所述单模光纤和多模光纤的耐温范围在-50℃到300℃之间，光纤余长大于3‰。
本发明的技术方案还有：所述热激励单元包括热激励加热单元和热激励加热管缆；所述热激励加热单元连接在热激励加热管缆下端，组成热激励组；
所述热激励单元至少要包括1组热激励组，所有热激励组用碳纤维捆绑为一体；
所述热激励加热单元沿碳纤维复合层轴线方向从下到上依序布置，两个相邻的所述热激励加热单元之间的最小距离大于等于20m、最大距离小于等于100m，相邻的所述光纤光栅压力计和热激励加热单元之间的轴向距离至少相隔1m。利用单点热激励功能能够产生热脉冲，能够用于将温度信号的转换进而计算出流体流量，由于光纤敏感度有限，通过热激励加热单元对井筒流动流体进行单点加热，满足井筒液流低流量测量要求，具体利用热脉冲测定流量的方法不是本发明的保护内容，在此不做赘述。
本发明的技术方案还有：所述热激励加热管缆包括铜导体、铜导体陶瓷橡胶层和铜导体绝缘保护层；所述铜导体外壁包覆有一层铜导体陶瓷橡胶层；所述铜导体陶瓷橡胶层外壁包覆有一层铜导体绝缘保护层；
所述热激励加热单元包括碳纤维发热体绝缘保护层、碳纤维发热体陶瓷橡胶层、云母带缠绕包覆层和碳纤维发热体；所述碳纤维发热体外壁紧密包覆有云母带缠绕包覆层；所述云母带缠绕包覆层外壁紧密包覆有碳纤维发热体陶瓷橡胶层；所述碳纤维发热体陶瓷橡胶层外壁紧密包覆有碳纤维发热体绝缘保护层；
所述碳纤维发热体是由1根碳纤维发热材料组成或1根以上碳纤维发热材料绞合而成；所述碳纤维发热体与铜导体直接相连。
本发明的技术方案还有：所述碳纤维复合层包括碳纤维加强层和碳纤维外护套；所述碳纤维加强层为碳纤维编织套管；所述碳纤维外护套采用碳纤维线束缠绕在碳纤维加强层外侧；所述分布式光纤温度与声波监测单元、光纤光栅测压组和热激励组设置在碳纤维加强层内。
本发明还公开了一种多功能碳纤维光纤复合杆的制造方法，包括以下步骤：
分布式光纤温度与声波监测单元的制作：将一对以上的测温单模光纤和测声多模光纤封装在测温测声无缝不锈钢管内，测温测声无缝不锈钢管内剩余空间填充有分布式光纤温度与声波监测单元纤膏；将所述测温测声无缝不锈钢管的下端密封；
单个光纤光栅测压组的制作：将光纤光栅压力计连接在光纤光栅压力计光缆下端，组成单个光纤光栅测压组，光纤光栅压力计光缆长度根据需要确定；
光纤光栅测压单元的制作：将多个光纤光栅测压组用碳纤维捆绑在一起，制作成光纤光栅测压单元；
单个热激励组的制作：将所述热激励加热单元连接在热激励加热管缆下端，组成单个热激励组，热激励加热管缆的长度根据需要确定；
热激励单元的制作：将一个或多个热激励组用碳纤维捆绑在一起，通过挤压方式制作成热激励单元；
光纤光栅测压和热激励组合体的制作：将光纤光栅测压单元和热激励单元用碳纤维捆绑在一起，制作成光纤光栅测压和热激励组合体；
多功能碳纤维光纤复合杆的成型：将分布式光纤温度与声波监测单元、光纤光栅测压和热激励组合体通过挤压方式制成多功能碳纤维光纤复合杆；
多功能碳纤维光纤复合杆的开孔：在多功能碳纤维光纤复合杆侧壁与光纤光栅压力计对应位置，利用开孔工具制作长度与光纤光栅压力计长度相同、开孔宽度为2-3mm的开孔。最终制得的所述多功能碳纤维光纤复合杆最低耐温200℃、最低耐压20MPa、最小直径16mm，以满足井下测量对温度、压力、尺寸的要求。
本发明的有益效果：
1、本发明的多功能碳纤维光纤复合杆将分布式光纤温度监测、分布式光纤声波监测、单点光纤光栅压力监测以及单点热激励功能集于一体，实现井下多参数监测，并通过碳纤维包覆，兼具质量轻、强度高的特点，满足高温、高压、腐蚀环境下对井下生产动态实时监测的要求；
2、本发明的多功能碳纤维光纤复合杆能够作为临时入井测试工具使用，也可以作为永久性入井测试工具使用，无需增设探测设备，方便布置；
3、本发明的多功能碳纤维光纤复合杆利用单点热激励功能能够产生热脉冲，能够用于将温度信号的转换进而计算出流体流量，由于光纤敏感度有限，通过热激励加热单元对井筒流动流体进行单点加热，满足井筒液流低流量测量要求，提高了流量的检测精度和范围。
附图说明
图1为本发明所述多功能碳纤维光纤复合杆内部结构展开示意图；
图2为本发明所述多功能碳纤维光纤复合杆端面结构示意图；
图3为本发明所述光纤光栅压力计光缆端面结构示意图；
图4为本发明所述热激励加热管缆端面结构示意图；
图5为本发明所述碳纤维发热体横截面结构示意图；
图6为本发明所述碳纤维复合层横截面结构示意图；
图中：1-分布式光纤温度与声波监测单元、2-光纤光栅测压单元、3-热激励单元、4-碳纤维复合层、5-缆膏；
1010-测温测声无缝不锈钢管、1011-测温单模光纤、1012-测声多模光纤、1013-分布式光纤温度与声波监测单元纤膏、1014-封装端；
201-光纤光栅压力计、202-光纤光栅压力计光缆、2020-测压无缝不锈钢管、2021-测压单模光纤、2022-光纤光栅测压单元纤膏；
301-热激励加热单元、3011-碳纤维发热体绝缘保护层、3012-碳纤维发热体陶瓷橡胶层、3013-云母带缠绕包覆层、3014-碳纤维发热体；
302-热激励加热管缆、3021-铜导体、3022-铜导体陶瓷橡胶层、3023-铜导体绝缘保护层；
401-碳纤维加强层、402-碳纤维外护套；
6-光纤光栅测压组、7-热激励组。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
实施例1
如图1-图6所示，一种多功能碳纤维光纤复合杆，包括分布式光纤温度与声波监测单元1、光纤光栅测压单元2、热激励单元3和碳纤维复合层4。
所述分布式光纤温度与声波监测单元1、光纤光栅测压单元2和热激励单元3封装在碳纤维复合层4内。
所述分布式光纤温度与声波监测单元1、光纤光栅测压单元2和热激励单元3周围的碳纤维复合层4内部空间充填有缆膏5。
所述分布式光纤温度与声波监测单元1包括测温测声无缝不锈钢管1010、测温单模光纤1011和测声多模光纤1012；一个测温单模光纤1011和一个测声多模光纤1012为一对，两对所述测温单模光纤1011、测声多模光纤1012封装在测温测声无缝不锈钢管1010内，测温测声无缝不锈钢管1010内剩余空间填充有分布式光纤温度与声波监测单元纤膏1013。其中一对测温单模光纤1011和一个测声多模光纤1012为备用。
所述测温测声无缝不锈钢管1010的下端通过封装端1014密封。
所述封装端1014是将测温单模光纤1011的下端、测声多模光纤1012的下端分别进行光纤错熔或者光纤打结并封装在中空的钢制密封卡套内制作而成，所述钢制密封卡套通过螺纹连接安装在测温测声无缝不锈钢管1010的下端。
所述光纤光栅测压单元2包括光纤光栅压力计201和光纤光栅压力计光缆202。
所述光纤光栅压力计201连接在光纤光栅压力计光缆202下端，组成光纤光栅测压组6。
所述光纤光栅测压单元2包含有3组所述光纤光栅测压组6，所有光纤光栅测压组6用碳纤维捆绑为一体；3组所述光纤光栅压力计201有两组布置在碳纤维复合层4的下部、有一组布置在碳纤维复合层4的上部。布置在所述碳纤维复合层4最下部的光纤光栅压力计201之间的最小距离大于等于20m、最大距离小于等于300m；布置在所述碳纤维复合层4上部的光纤光栅压力计201与布置在碳纤维复合层4中间位置的光纤光栅压力计201之间的最小距离大于等于1000m、最大距离小于等于2000m。
所述光纤光栅压力计201沿碳纤维复合层4轴线方向从下到上依序布置。
在所述碳纤维复合层4侧壁开设有与所述光纤光栅压力计201布设位置对应的开孔，所述开孔长度与光纤光栅压力计201长度相同、开孔宽度为2.5mm。
所述光纤光栅压力计光缆202包括测压无缝不锈钢管2020和测压单模光纤2021；两条所述测压单模光纤2021封装在测压无缝不锈钢管2020内部，其中一条测压单模光纤2021作为备用，所述测压单模光纤2021下端与光纤光栅压力计201连接。
所述测压无缝不锈钢管2020内测压单模光纤2021周围空间填充有光纤光栅测压单元纤膏2022。
所述热激励单元3包括热激励加热单元301和热激励加热管缆302；所述热激励加热单元301连接在热激励加热管缆302下端，组成热激励组7。
所述热激励单元3包括3组热激励组7，所有热激励组7用碳纤维捆绑为一体。
所述热激励加热单元301沿碳纤维复合层4轴线方向从下到上依序布置，两个相邻的所述热激励加热单元301之间的最小距离大于等于20m、最大距离小于等于100m，两个相邻的所述热激励加热单元301之间的距离需要保证热交换时间以满足对温度变化的测定，从而更加准确的测定出流体流量；相邻的所述光纤光栅压力计201和热激励加热单元301之间的轴向距离至少相隔1m。
所述热激励加热管缆302包括铜导体3021、铜导体陶瓷橡胶层3022和铜导体绝缘保护层3023；所述铜导体3021外壁包覆有一层铜导体陶瓷橡胶层3022；所述铜导体陶瓷橡胶层3022外壁包覆有一层铜导体绝缘保护层3023。
所述热激励加热单元301包括碳纤维发热体绝缘保护层3011、碳纤维发热体陶瓷橡胶层3012、云母带缠绕包覆层3013和碳纤维发热体3014；所述碳纤维发热体3014外壁紧密包覆有云母带缠绕包覆层3013；所述云母带缠绕包覆层3013外壁紧密包覆有碳纤维发热体陶瓷橡胶层3012；所述碳纤维发热体陶瓷橡胶层3012外壁紧密包覆有碳纤维发热体绝缘保护层3011。
所述碳纤维发热体3014是由20根碳纤维发热材料绞合而成；所述碳纤维发热体3014与铜导体3021直接相连。
所述碳纤维复合层4包括碳纤维加强层401和碳纤维外护套402；所述碳纤维加强层401为碳纤维编织套管；所述碳纤维外护套402采用碳纤维线束缠绕在碳纤维加强层401外侧；所述分布式光纤温度与声波监测单元1、光纤光栅测压组6和热激励组7设置在碳纤维加强层401内。
本发明提供了一种多功能碳纤维光纤复合杆的制造方法，以制造2000米长多功能碳纤维光纤复合杆为例，包括以下步骤：
分布式光纤温度与声波监测单元1的制作：制作长度为2000m、外径为2±0.05mmmm的分布式光纤温度与声波监测单元1，光纤下端采用错熔方式进行处理，并将光纤下端封装在中空的钢制密封卡套内，所述钢制密封卡套安装在测温测声无缝不锈钢管1010的下端。
单个光纤光栅测压组6的制作：制作长度为1900m的光纤光栅测压组6、长度为1880m的光纤光栅测压组6和长度为880m的光纤光栅测压组6。
光纤光栅测压单元2的制作：将三组光纤光栅测压组6用碳纤维捆绑在一起，制作成外径为10±0.05mm、长度为1900m的光纤光栅测压单元2。
单个热激励组7的制作：制作长度为1800m的热激励组7、长度为1780m的热激励组7、长度为1730m的热激励组7。
热激励单元3的制作：将三组热激励组7用碳纤维捆绑在一起，通过挤压方式制作成外径为5mm±0.05mm、长度为1800m的热激励单元3。
光纤光栅测压和热激励组合体的制作：将制成的总长为1900m的光纤光栅测压单元2和制成的总长为1800m的热激励单元3用碳纤维捆绑在一起，制作成外径为11±0.05mm、长度为2000m的光纤光栅测压和热激励组合体。
多功能碳纤维光纤复合杆的成型：将制作的外径为2±0.05mm、长度为2000m的分布式光纤温度与声波监测单元1和制作的外径为11±0.05mm、长度为2000m的光纤光栅测压和热激励组合体，通过挤压方式制成长度为2000m、外径为20±0.05mm的多功能碳纤维光纤复合杆。
多功能碳纤维光纤复合杆开孔：在多功能碳纤维光纤复合杆1900m、1880m和880m处利用开孔工具分别制作长度为300mm、宽度为3mm的开孔，确保井筒流体与光纤光栅压力计201中的传力部分直接接触。
实施例2
与实施例1不同之处在于，所述封装端1014是将容纳有测温单模光纤1011、测声多模光纤1012的测温测声无缝不锈钢管1010的下端L长度部分制作成螺旋弹簧状并将测温测声无缝不锈钢管1010下端面进行焊接密封制作而成。
Claims (7)
1.一种多功能碳纤维光纤复合杆，其特征在于：包括分布式光纤温度与声波监测单元(1)、光纤光栅测压单元(2)、热激励单元(3)和碳纤维复合层(4)；
所述分布式光纤温度与声波监测单元(1)、光纤光栅测压单元(2)和热激励单元(3)封装在碳纤维复合层(4)内；
所述分布式光纤温度与声波监测单元(1)、光纤光栅测压单元(2)和热激励单元(3)周围的碳纤维复合层(4)内部空间充填有缆膏(5)；
所述分布式光纤温度与声波监测单元(1)包括测温测声无缝不锈钢管(1010)、测温单模光纤(1011)和测声多模光纤(1012)；一个测温单模光纤(1011)和一个测声多模光纤(1012)为一对，一对以上的所述测温单模光纤(1011)、测声多模光纤(1012)封装在测温测声无缝不锈钢管(1010)内，测温测声无缝不锈钢管(1010)内剩余空间填充有分布式光纤温度与声波监测单元纤膏(1013)；
所述测温测声无缝不锈钢管(1010)的下端通过封装端(1014)密封；
所述光纤光栅测压单元(2)包括光纤光栅压力计(201)和光纤光栅压力计光缆(202)；
所述光纤光栅压力计(201)连接在光纤光栅压力计光缆(202)下端，组成光纤光栅测压组(6)；
所述光纤光栅测压单元(2)包含有3组以上所述光纤光栅测压组(6)，所有光纤光栅测压组(6)用碳纤维捆绑为一体；3组以上所述光纤光栅压力计(201)至少有两组布置在碳纤维复合层(4)的下部、至少有一组布置在碳纤维复合层(4)的上部；
所述光纤光栅压力计(201)沿碳纤维复合层(4)轴线方向从下到上依序布置；
在所述碳纤维复合层(4)侧壁开设有与所述光纤光栅压力计(201)布设位置对应的开孔，所述开孔长度与光纤光栅压力计(201)长度相同、开孔宽度为2-3mm；
所述热激励单元(3)包括热激励加热单元(301)和热激励加热管缆(302)；所述热激励加热单元(301)连接在热激励加热管缆(302)下端，组成热激励组(7)；
所述热激励单元(3)至少要包括1组热激励组(7)，所有热激励组(7)用碳纤维捆绑为一体；
所述热激励加热单元(301)沿碳纤维复合层(4)轴线方向从下到上依序布置，两个相邻的所述热激励加热单元(301)之间的最小轴向距离大于等于20m、最大轴向距离小于等于100m，相邻的所述光纤光栅压力计(201)和热激励加热单元(301)之间的轴向距离至少相隔1m。
2.如权利要求1所述多功能碳纤维光纤复合杆，其特征在于：所述封装端(1014)是将测温单模光纤(1011)的下端、测声多模光纤(1012)的下端分别进行光纤错熔或者光纤打结并封装在中空的钢制密封卡套内制作而成，所述钢制密封卡套安装在测温测声无缝不锈钢管(1010)的下端。
3.如权利要求1所述多功能碳纤维光纤复合杆，其特征在于：所述封装端(1014)是将容纳有测温单模光纤(1011)、测声多模光纤(1012)的测温测声无缝不锈钢管(1010)的下端L长度部分制作成螺旋弹簧状并将测温测声无缝不锈钢管(1010)下端面进行焊接密封制作而成。
4.如权利要求1所述多功能碳纤维光纤复合杆，其特征在于：所述光纤光栅压力计光缆(202)包括测压无缝不锈钢管(2020)和测压单模光纤(2021)；一条以上的所述测压单模光纤(2021)封装在测压无缝不锈钢管(2020)内部，所述测压单模光纤(2021)下端与光纤光栅压力计(201)连接；
所述测压无缝不锈钢管(2020)内测压单模光纤(2021)周围空间填充有光纤光栅测压单元纤膏(2022)。
5.如权利要求1所述多功能碳纤维光纤复合杆，其特征在于：所述热激励加热管缆(302)包括铜导体(3021)、铜导体陶瓷橡胶层(3022)和铜导体绝缘保护层(3023)；所述铜导体(3021)外壁包覆有一层铜导体陶瓷橡胶层(3022)；所述铜导体陶瓷橡胶层(3022)外壁包覆有一层铜导体绝缘保护层(3023)；
所述热激励加热单元(301)包括碳纤维发热体绝缘保护层(3011)、碳纤维发热体陶瓷橡胶层(3012)、云母带缠绕包覆层(3013)和碳纤维发热体(3014)；所述碳纤维发热体(3014)外壁紧密包覆有云母带缠绕包覆层(3013)；所述云母带缠绕包覆层(3013)外壁紧密包覆有碳纤维发热体陶瓷橡胶层(3012)；所述碳纤维发热体陶瓷橡胶层(3012)外壁紧密包覆有碳纤维发热体绝缘保护层(3011)；
所述碳纤维发热体(3014)是由1根碳纤维发热材料组成或1根以上碳纤维发热材料绞合而成；所述碳纤维发热体(3014)与铜导体(3021)直接相连。
6.如权利要求5所述多功能碳纤维光纤复合杆，其特征在于：所述碳纤维复合层(4)包括碳纤维加强层(401)和碳纤维外护套(402)；所述碳纤维加强层(401)为碳纤维编织套管；所述碳纤维外护套(402)采用碳纤维线束缠绕在碳纤维加强层(401)外侧；所述分布式光纤温度与声波监测单元(1)、光纤光栅测压组(6)和热激励组(7)设置在碳纤维加强层(401)内。
7.一种多功能碳纤维光纤复合杆的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
分布式光纤温度与声波监测单元(1)的制作：将一对以上的测温单模光纤(1011)和测声多模光纤(1012)封装在测温测声无缝不锈钢管(1010)内，测温测声无缝不锈钢管(1010)内剩余空间填充有分布式光纤温度与声波监测单元纤膏(1013)；将所述测温测声无缝不锈钢管(1010)的下端密封；
单个光纤光栅测压组(6)的制作：将光纤光栅压力计(201)连接在光纤光栅压力计光缆(202)下端，组成单个光纤光栅测压组(6)，光纤光栅压力计光缆(202)长度根据需要确定；
光纤光栅测压单元(2)的制作：将多个光纤光栅测压组(6)用碳纤维捆绑在一起，制作成光纤光栅测压单元(2)；
单个热激励组(7)的制作：将热激励加热单元(301)连接在热激励加热管缆(302)下端，组成单个热激励组(7)，热激励加热管缆(302)的长度根据需要确定；
热激励单元(3)的制作：将一个或多个热激励组(7)用碳纤维捆绑在一起，通过挤压方式制作成热激励单元(3)；
光纤光栅测压和热激励组合体的制作：将光纤光栅测压单元(2)和热激励单元(3)用碳纤维捆绑在一起，制作成光纤光栅测压和热激励组合体；
多功能碳纤维光纤复合杆的成型：将分布式光纤温度与声波监测单元(1)、光纤光栅测压和热激励组合体通过挤压方式制成多功能碳纤维光纤复合杆；
多功能碳纤维光纤复合杆的开孔：在多功能碳纤维光纤复合杆侧壁与光纤光栅压力计(201)对应位置，利用开孔工具制作长度与光纤光栅压力计(201)长度相同、开孔宽度为2-3mm的开孔。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103438815A (zh) * | 2013-08-02 | 2013-12-11 | 东南大学 | 一种高耐久长标距光纤光栅传感器及其制造方法 |
| CN112798159A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-05-14 | 吉林大学 | 一种碳纤维管封装的光纤光栅压力传感器 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57147601A (en) * | 1981-03-06 | 1982-09-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical fiber cable |
| CN100347119C (zh) * | 2005-07-01 | 2007-11-07 | 哈尔滨工业大学 | 用于修复钢筋混凝土的光栅光纤碳纤维复合材料及其制造方法 |
| CN101738214B (zh) * | 2008-11-07 | 2013-01-02 | 深圳市海川实业股份有限公司 | 光纤光栅传感器内埋于纤维高聚物复合材料的系统及方法 |
| CN202512945U (zh) * | 2012-04-20 | 2012-10-31 | 河南科信电缆有限公司 | 一种具有测温光栅的碳纤维光电复合电缆 |
| CN104183328A (zh) * | 2013-05-23 | 2014-12-03 | 河南科信电缆有限公司 | 一种碳纤维芯光电复合自测温电缆 |
| CN104751971A (zh) * | 2013-12-31 | 2015-07-01 | 河南中录电缆有限公司 | 自测温光纤复合导线 |
| GB201417836D0 (en) * | 2014-10-08 | 2014-11-19 | Optasense Holdings Ltd | Fibre optic cable with transverse sensitivity |
| CN108527807B (zh) * | 2018-04-04 | 2020-03-27 | 中国石油大学(北京) | 一种非金属柔性管及其制造方法 |
| CN109119196A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-01-01 | 广东迅维科技发展有限公司 | 一种光电复合缆及连续油管测井系统 |
| KR102228020B1 (ko) * | 2019-04-29 | 2021-03-17 | 리오엠엔씨(주) | 복합소재를 이용한 광섬유 복합가공지선 |
| CN210370524U (zh) * | 2019-06-18 | 2020-04-21 | 中复碳芯电缆科技有限公司 | 一种智能复合材料抽油杆系统 |
| CN110617059A (zh) * | 2019-10-09 | 2019-12-27 | 中油奥博(成都)科技有限公司 | 一种可吸附在油气井金属管壁内侧的磁吸式油井光缆 |
| CN110780410A (zh) * | 2019-10-09 | 2020-02-11 | 江苏中天科技股份有限公司 | 一种灵敏度增强的柔软轻型分布式声波传感光缆 |
-
2021
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103438815A (zh) * | 2013-08-02 | 2013-12-11 | 东南大学 | 一种高耐久长标距光纤光栅传感器及其制造方法 |
| CN112798159A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-05-14 | 吉林大学 | 一种碳纤维管封装的光纤光栅压力传感器 |
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