CN206312648U - 一种高传输承荷探测电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高传输承荷探测电缆，包括：若干电缆导体，用于传输信号；绝缘层，包覆电缆导体，将各个电缆导体之间绝缘分离，所述电缆导体被绝缘层包裹形成缆芯；屏蔽层，设在绝缘层外侧，屏蔽各种干扰；铠装层，设在屏蔽层外侧，由多根钢丝铠装而成；在若干电缆导体中设置有由两根电缆导体形成的双绞线结构的缆芯，以提高电缆信号传输速率。本实用新型改进了电缆缆芯的绞合方式，中间两根缆芯采用双绞线的形式，有效抑制共模干扰，双绞线的通讯方式有利于曼码、DSL以及OFDM等传输方式，使电缆即使在强干扰环境下，双绞线也能传送极好的图像信号；双绞线电缆可以实现双工通讯，替代传统的单工通讯方式，可使电缆的传输速率由200kbs提高到5Mbps。

Description

一种高传输承荷探测电缆

技术领域

本实用新型涉及电缆领域，具体的说是涉及一种高传输承荷探测电缆。

背景技术

石油作为战略资源越来越重要，在石油开采过程中，需要通过各种测井仪器采集井下的各种指标和参数，并经过测井电缆传输到地面的分析控制单元，根据不同情况采用处理措施，对井下仪器进行控制，常用的电缆长度一般4000-7000米，信号衰减很大，速度提高困难，目前井下仪器发展迅速，使得电缆传输的速度成为效率瓶颈，因此高速可靠的通过长电缆传输数据是非常重要的研究方向。目前远距离传输主要通过光纤通信，但在测井传输系统中要求承受拉力和高温高压的工作环境，使得光纤在工程设计上难度大，维护成本高，因此目前采用电缆的远距离传输不可替代。

承荷探测电缆作为下井仪器测量用连接线，在传递信号的同时，还具有承载设备的作用。受现有测井技术和遥测短接设备等客观因素影响，数据的传输速率一般在100Kbps左右，通过正交频分复用技术（OFDM）数据传输速率最高可以到500Kbps，传输速度相对较慢，且抗干扰能力弱，数据损失比较严重，传统的测井电缆已经不能满足使用需求，亟需做出改变，以满足市场对该电缆的需求。

现有测井电缆的缆芯结构是1+6绞合的形式，1+6形式的具体结构可参见专利文献CN201773614U,CN2762292Y等，该类型的电缆测井过程中必然会存在下列几个问题：

1、在感应测井过程中，发射线圈在岩层中感应出的涡流之间相互影响，使得测井仪记录的电导率信号大大减弱；

2、测井过程中，串扰现象严重，数据经过遥测短接传输到地面后缺失严重，参考意义不大；

综上所述，有必要设计一种新的电缆，来解决上述问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目在于提供一种高传输承荷探测电缆，通过对电缆绞合结构的全新设计，改变了传统的绞合形式，有效的降低了电缆的趋肤效应，并确保信号纯净。

为了达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高传输承荷探测电缆，该电缆包括：

若干电缆导体，所述电缆导体用于传输信号；

绝缘层，包覆电缆导体，将各个电缆导体之间绝缘分离，所述电缆导体被绝缘层包裹形成缆芯；

屏蔽层，设在绝缘层外侧，屏蔽各种干扰，保证电缆信号的纯净；

铠装层，设在屏蔽层外侧，由多根钢丝铠装而成，保护内部结构不受损伤；

其中，在若干电缆导体中设置有由两根电缆导体形成的双绞线结构，以提高电缆信号传输速率。

优选的，所述电缆导体为四芯电缆，采用2+2的非常规绞合形式，中间两根缆芯采用双绞线的形式，另两根缆芯成缆到双绞线的缝隙上，该成缆方式可有效抑制共模干扰。

优选的，双绞线可采用曼码、DSL或OFDM传输方式，多根双绞线相互之间不会发生干扰，双绞线采用双工通讯替代传统的单工通讯方式，可使电缆的传输速率达到5Mbps。

优选的，形成双绞线的缆芯直径大于其他非双绞线的缆芯直径，双绞线的缆芯内部电缆导体采用的导丝数量大于非双绞线的导丝数量，双绞线的缆芯的绝缘层厚度也大于非双绞线缆芯的绝缘层厚度。

优选的，所述铠装层分为内铠装层和外铠装层，内铠装层和外铠装层由多根钢丝铠装而成，还具有内护套层，内铠装层与内护套层之间填充密封胶，所述钢丝与钢丝之间，内铠装层与外铠装层之间以及电缆与阻流管之间无缝隙存在。

优选的，所述内铠装层或外铠装层的钢丝截面为圆形、扇环形、Z字形或可组合成圆环状的异形丝。

优选的，所述电缆芯为二芯、三芯、四芯或七芯结构。

优选的，其中，所述屏蔽层为屏蔽料或屏蔽带，确保电缆信号传输的纯净。

优选的，采用七芯电缆，其组合结构为2+5，即中心位置处设置有两根电缆导体，其他5根电缆导体均匀排布在周围，中间的两根电缆导体1采用双绞线结构。

优选的，根据电缆内电缆导体的数量，电缆中也可以设置两组或多组双绞线结构。

本实用新型的有益效果是：

改进了电缆缆芯的绞合方式，以4芯电缆为例，由正规绞合方式设计为2+2的非常规绞合形式，中间两根缆芯采用双绞线的形式，另两根缆芯成缆到双绞线的缝隙上，该成缆方式可有效抑制共模干扰，双绞线的通讯方式有利于曼码、DSL以及OFDM等传输方式，使电缆即使在强干扰环境下，双绞线也能传送极好的图像信号，而且多根双绞线相互之间不会发生干扰；双绞线电缆可以实现双工通讯，替代传统的单工通讯方式，可使电缆的传输速率由200kbs提高到5Mbps。传输速率的提高，可简化井下测井仪器，优化电路，直接将信号传输到井面，不需要数据处理等一系列工作。钢丝与钢丝之间，内铠装层与外铠装层之间以及电缆与阻流管之间的缝隙填充有密封胶或挤出护套，电缆下井难度系数降低，使用寿命提高，环境污染大大降低。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型另一结构示意图；

其中：1、电缆导体，1-1、双绞线电缆导体，1-2、非双绞线电缆导体，2、绝缘，3、屏蔽层，4、填充，5、内铠装层，6、外铠装层。

具体实施方式

下面，参考附图，对本实用新型进行更全面的说明，附图中示出了本实用新型的示例性实施例。然而，本实用新型可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本实用新型全面和完整，并将本实用新型的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。

实施例一

如图1所示，本实用新型一种高传输承荷探测电缆，电缆的最中心为电缆导体1，电缆导体1可以设置不同数量，附图显示为四根，即四芯电缆，也有二芯、三芯、七芯结构。四芯电缆的常规设置方式为四根相同的缆芯形成。为了获得更高的传输质量，在现有技术中常规4芯排布结构的基础上进行改进，将电缆的其中两根缆芯设为双绞线结构，另两根缆芯成缆到双绞线的缝隙上，简称2+2结构，该成缆方式可有效抑制共模干扰，双绞线的通讯方式有利于曼码、DSL以及OFDM等传输方式，使电缆即使在强干扰环境下，双绞线也能传送极好的图像信号，而且多根双绞线相互之间不会发生干扰；双绞线电缆可以实现双工通讯，替代传统的单工通讯方式，可使电缆的传输速率由200kbs提高到5Mbps。

电缆中心缆芯双绞线形式的设计，在共模传输时能够有效抑制共模干扰，共模传输是因为两导体电位相同，因此互电容为零，电容因为互电容减小而减小，而电流方向相反，互电感最大，电感因为互电感增大而增大，这样即使在强干扰环境下，双绞线也能传送极好的图像信号，而且多根双绞线相互之间不会发生干扰。采用特性阻抗低的双绞线能够抑制串扰，双绞线的特性阻抗为100Ω左右，传输延迟时间为5.3ns/m，不仅成本低，使用也方便。

在优选的四芯电缆的实施例中，采用双绞线结构的两根缆芯比其他两根缆芯设置得具有更粗的电缆导体直径，双绞线的电缆导体1-1采用19根导丝形成，设为3层，最中心1根，中间层6根，外层12根紧密排列，其余非双绞线的电缆导体1-2采用7根导丝形成。每根电缆导体外部都包覆有绝缘层2，双绞线结构的两根电缆导体1-1外侧的绝缘层厚度大于非双绞线的两根电缆导体1-2外侧的绝缘层厚度。也就是说双绞线结构的缆芯的直径大于其余缆芯的直径。这样的优势在于可以改善各个缆芯之间的紧密度，并且双绞线结构的电缆导体1-1更加远离铠装层，能够更大限度地降低铠装层对各个电缆导体传输质量的影响。

由于影响传输质量的重要原因之一是串扰，串扰是由互容和互感引起的，电缆线间串扰是当两条或几条较长的导线相平行又靠得很近时，其中任一导线上的信号将对其他导线上的信号产生干扰。线间干扰大多发生在多芯电缆上平行的导线之间。串扰的强弱与相邻两信号线间互阻抗和信号线本身的阻抗有关。

用两点接地的双绞线作传输线，既可以显著降低串扰噪声，又能起到静电屏蔽作用。

每根电缆导体1都被绝缘层2包裹，绝缘层2的作用是将各个电缆导体1分隔绝缘，防止各个电缆导体之间的连通导电，每根电缆导体1都由7根导丝绞合而成。绝缘层2的外侧为屏蔽层3、屏蔽层3的作用是屏蔽其他信号和电磁干扰，所述屏蔽层3为屏蔽料或屏蔽带，屏蔽层3将所有电缆导体1包裹在内，确保电缆信号传输的纯净；内铠装层5和外铠装层6，其作用是对其内部的缆芯结构提供保护以适应恶劣的工作环境，并且具有很好的抗拉抗压性能和适宜的柔性以适应外部通道的变化；填充4、其分布在绝缘层2与屏蔽层3之间以及屏蔽层3和内外铠装层5、6之间，作用是保持和支撑各个电缆导1在正确位置，防止变形和移位，填充4可以为密封胶或挤出护套。

其中，屏蔽层3外还设有内护套层，所述内铠装层5为多根钢丝铠装而成，内铠装层5与内护套层之间填充密封胶。

所述外铠装层6也由多根钢丝铠装而成。所述钢丝与钢丝之间，内铠装层5与外铠装层6之间以及电缆与阻流管之间无缝隙存在。

所述内外铠装层的钢丝截面可以为圆形，也可以为扇环形，Z字形等其他可组合成圆环状的异形丝。

实施例二

如图2所示，另一优选实施例为7芯电缆，如果采用7芯电缆，常规的七芯电缆结构通常为一根缆芯在中间，其他六根环绕在周围的结构。以7芯铠装电缆为例，衰减常数随频率呈现线性变化。并且重要的一点是由于铠装层的影响有临近效应，中心缆芯比外围缆芯的衰减常数小，因此中心缆芯的传输衰减较小，也就是说中心缆芯的传输信号质量比外围缆芯的质量高。

为了获得更高的传输质量，在现有技术中常规7芯排布结构的基础上进行改进，将电缆的中间缆芯设置为双芯结构，即中心位置处设置有两根电缆导体，其他5根电缆导体均匀排布在周围，中间的两根电缆导体1采用双绞线结构。也就是说常规7芯电缆设置是1+6结构，本实用新型采用了2+5结构。

因为临近效应的原因，铠装的影响比较大，使得临近铠装层的电缆芯信号衰减较大，也就是说中心位置的缆芯相对于周围缆芯更加远离铠装层的干扰，具有更优的传输质量，因此将双绞线结构的缆芯设于中心位置具有更好的传输信号的技术效果。

由于双绞线结构的缆芯具有较好的传输特性，因此不限于采用一组双绞线结构，也可以设置两组双绞线结构或多组双绞线结构，例如在7芯电缆中可以为2+5结构，也可以是2+2+3结构或1+2+2+2结构。其他例如三芯电缆可以采用2+1结构。具有更多数量缆芯的电缆也可以此类推进行一组、两组或多组双绞线结构布置。

由于在铠装层的钢丝与钢丝之间，内铠装层与外铠装层之间以及电缆与阻流管之间的缝隙填充有密封胶或挤出护套，电缆下井难度系数降低，使用寿命提高，环境污染大大降低。并且外铠装层6的外表面近乎视为纯圆型，与阻流管形成动密封，在很大程度上提高了下井流畅度。

本方案中，虽然仅给出了4和7芯结构，但是不改变其他结构，仅改变电缆芯数量的其他方案的变形，应当也视为落入本方案的保护范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高传输承荷探测电缆，其特征在于，该电缆包括：

若干电缆导体，用于传输信号；

绝缘层，用于包覆电缆导体，将各个电缆导体之间绝缘分离，所述电缆导体被绝缘层包裹形成缆芯；

屏蔽层，设在绝缘层外侧，用于屏蔽各种干扰；

铠装层，设在屏蔽层外侧，由多根钢丝铠装而成；

其中，在若干电缆导体中采用两根电缆导体形成为双绞线结构，以提高电缆信号传输速率。

2.根据权利要求1所述的高传输承荷探测电缆，其特征在于，所述电缆导体为四芯电缆，采用2+2的非常规绞合形式，中间两根缆芯采用双绞线的形式，另两根缆芯成缆到双绞线的缝隙上，该成缆方式可有效抑制共模干扰。

3.根据权利要求2所述的高传输承荷探测电缆，其特征在于，双绞线采用曼码、DSL或OFDM传输方式，多根双绞线相互之间不会发生干扰，双绞线采用双工通讯替代传统的单工通讯方式，可使电缆的传输速率达到5Mbps。

4.根据权利要求2或3所述的高传输承荷探测电缆，其特征在于，形成双绞线的缆芯直径大于其他非双绞线的缆芯直径，双绞线的缆芯内部电缆导体采用的导丝数量大于非双绞线的导丝数量，双绞线的缆芯的绝缘层厚度也大于非双绞线缆芯的绝缘层厚度。

5.根据权利要求1至3任一项所述的高传输承荷探测电缆，其特征在于，所述铠装层分为内铠装层和外铠装层，内铠装层和外铠装层由多根钢丝铠装而成，还具有内护套层，内铠装层与内护套层之间填充密封胶，所述钢丝与钢丝之间，内铠装层与外铠装层之间以及电缆与阻流管之间无缝隙存在。

6.根据权利要求1至3任一项所述的高传输承荷探测电缆，所述的高传输承荷探测电缆，其特征在于，所述铠装层的钢丝截面为圆形、扇环形、Z字形或可组合成圆环状的异形丝。

7.根据权利要求1所述的高传输承荷探测电缆，其特征在于，所述电缆芯为二芯、三芯、四芯或七芯结构。

8.根据权利要求1至3任一项所述的高传输承荷探测电缆，其特征在于，所述屏蔽层为屏蔽料或屏蔽带，确保电缆信号传输的纯净。

9.根据权利要求1所述的高传输承荷探测电缆，其特征在于，采用七芯电缆，其组合结构为2+5，即中心位置处设置有两根电缆导体，其他5根电缆导体均匀排布在周围，中间的两根电缆导体1采用双绞线结构。

10.根据权利要求1所述的高传输承荷探测电缆，其特征在于，根据电缆内电缆导体的数量，电缆中也可以设置两组或多组双绞线结构。