CN208654373U - 一种用于井下声波探测自承式铠装光缆结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于井下声波探测自承式铠装光缆结构，包括：紧套光纤(10)、包裹所述紧套光纤(10)的第一不锈钢管(20)、包裹所述第一不锈钢管(20)的第二不锈钢管(30)、螺旋缠绕在所述第二不锈钢管(30)外壁上的2层不锈钢丝(40)。本实用新型的光缆，其光纤声波探测器的动态范围、灵敏度、失真等部分技术指标大幅度提高，抗电磁干扰能力大幅度增强。本结构光缆可以从井内直接下入，便于下入井内的抗拉光缆，不需要任何载体。光缆采用整块不锈钢板激光焊接方式加工而成，耐高压不会出现泄漏。方便用于井下高温高压方式的井下密封结构，利用卡套式密封组件进行密封。

Description

一种用于井下声波探测自承式铠装光缆结构

技术领域

本实用新型涉及井下声波探测技术领域，尤其涉及一种用于井下声波探测自承式铠装光缆结构。

背景技术

常见铠装光纤(光缆)，就是在光纤的外面再裹上一层保护性的"铠甲"，主要用于满足客户防鼠咬、防潮湿等要求。一般铠装跳线在外皮里面有一层金属铠，使里面纤芯受到保护，有抗强压抗拉伸功能，能防鼠咬虫蛀等作用。分室内,室外用途光缆。有单铠和双铠之分(室内光缆)。单芯室内铠装光缆结构为:单芯单模室内铠装光缆(单铠)紧包光纤+芳纶(起抗拉作用)+不锈钢软管(起抗压、抗弯曲、防鼠咬的作用)+不锈钢编织丝(起抗扭的作用)+外护套(通常使用PVC聚氯乙烯，根据不同作用还有阻燃PVC聚氯乙烯、LSZH低烟无卤材料、特氟龙、硅胶管等)。常见光缆一般应用环境在于室内光缆通信、室外架空光缆通信、室外地埋通信。

比较来说，地埋铠装光缆相对架空光缆及室内光缆的结构在承压承拉各方面都有很大提高，GYTA光缆的结构是将单模或多模光纤套入由高模量的聚酯材料做成的松套管中，套管内填充防水化合物。缆芯的中心是一根金属加强芯，对于某些芯数的光缆来说，金属加强芯外还需挤上一层聚乙烯(PE)。松套管(和填充绳)围绕中心加强芯绞合成紧凑的圆形缆芯，缆芯内的缝隙充以阻水填充物。涂塑铝带(APL)纵包后挤制聚乙烯护套成缆。

声波测井(Sonic Logging)是通过研究声波在井下岩层和介质中的传播特性，从而了解岩层的地质特性和井的技术状况的一种测井方法。不同岩石、不同性质流体的纵波速度是不同的，因此，通过测量声波在地层中的传播速度，可以研究地层及其孔隙流体的性质。声波的速度特性是声波时差测井等声速类测井方法的基础。现在井下测量声波的传感器一般采用电子传感器方式，单点测试。

现在井下监测系统最新使用光纤监测井下声波信号，通过声波的振动作用到光纤上。所以对于此种应用的需求光缆需要具备以下的能力：1)耐压能力，光缆需要能够承受70Mpa以上的压力而不会发生断裂；2)耐拉能力，光缆需要能够承受10000N以上的拉力而不会发生断裂；3)声波介质传导能力，声波能够通过光缆的外铠、包裹层传递而发生的衰减越少越好。

但是，现有技术中存在诸多的问题，例如1)光缆的耐拉能力不足，由于现有光缆采用铠装单铠结构，组成由内部抗拉钢丝、松套管、外护套(聚乙烯材质构成)，抗拉钢丝抗拉能力在2-30芯范围不超过1500N，抗拉能力弱，容易在井下环境使用中造成断裂。2)光缆的耐压能力不足，受到外部压力时容易出现断裂。由于现有光缆采用铠装单铠结构，组成由内部抗拉钢丝、松套管、外护套(聚乙烯材质构成)，耐压采用涂塑铝带(APL)纵包后缠绕而成，抗压能力能力在2-30芯范围不超过1000N，无密封能力，容易在井下高压环境使用中造成断裂。3)光缆的声波传导能力不足，由于现有光缆采用松套管内嵌防水化合物的方式来进行防水处理，而防水化合物对于声波的衰减幅度大，声波传感经过固体材料、液体材料、光纤进行传递，信号衰减40％。声波在介质中传播时会被吸收而减弱，声波可以在液体、固体中传播，并具有一定的传播速度。声波在穿过介质时会被吸收而产生衰减，气体吸收最强则衰减最大，液体次之，固体吸收最少则衰减最小。4)使用温度范围小，一般为-40℃-+70℃。只适合在常温、室内、室外一般环境中使用。

因此，需要新的光缆设计技术，以解决现有技术中所存在的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供了一种用于井下声波探测自承式铠装光缆结构，其包括：紧套光纤10、包裹所述紧套光纤10的第一不锈钢管20、包裹所述第一不锈钢管20的第二不锈钢管30、螺旋缠绕在所述第二不锈钢管30外壁上的2层不锈钢丝。

根据实用新型的一个技术方案，其中所述铠装光缆结构的抗拉强度大于12000N。

根据实用新型的一个技术方案，其中所述铠装光缆结构工作时的弯曲半径不小于20D。

根据实用新型的一个技术方案，其中所述铠装光缆结构抗压能力大于100Mpa。

根据实用新型的一个技术方案，其中所述铠装光缆结构的工作温度为-40～300℃。

由于本结构设计的铠装光缆采用金属全包裹铠装结构，而且最外层铠装层是一体式的金属保护层，中间采用激光焊接技术，没有任何裂缝，整体抗拉能力增强，抗拉钢丝抗拉能力在2-12芯范围大于4700N，甚至大于12000N，抗拉能力强，避免在井下环境使用中造成光缆断裂。

本发明采用金属双铠结构，铠装层加工可以采用激光焊接，未设置聚乙烯材料保护层，抗压能力例如在2-12芯范围大于100Mpa，铠装层无目视焊缝或空洞，保护在井下高压环境使用中不会造成光纤损伤。

本发明中，声波的传输路径例如可以是首先通过不锈钢丝，然后通过2层不锈钢管，最终通过紧套光纤，声波的传递过程传递介质均为固体，硬接触，测声波的频率在0-1500Hz，有效实现声波的传递。

另外，本发明的结构使用温度范围增大，一般为-40℃-+300℃。在油气田井内实现声波监测，一般井垂深为1000-8000米，所以井内最低点温度最高可达到120度，所以选用高温光纤，可以长期在井下工作而不会失效。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的技术方案。

图1为根据本实用新型一个实施方案的用于井下声波探测自承式铠装光缆结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

图1为根据本实用新型一个实施方案的用于井下声波探测自承式铠装光缆结构示意图。如图1所示，根据本实用新型的用于井下声波探测自承式铠装光缆结构包括紧套光纤10、包裹所述紧套光纤10的第一不锈钢管20、包裹所述第一不锈钢管20的第二不锈钢管30、螺旋缠绕在所述第二不锈钢管30外壁上的2层不锈钢丝。

光缆采用双层金属铠装结构，内部嵌入紧套光纤10，其中具有紧套二次被覆结构的单模或多模光纤称为紧套光纤，本领域技术人员对此易于理解。

采用2层不锈钢管(20,30)包裹保护。最外层采用2层不锈钢丝40螺旋缠绕保护，以增强抗拉能力。

工作中，声波的传输路径是首先通过不锈钢丝，然后通过2层不锈钢管，最终通过紧套光纤，声波的传递过程传递介质均为固体，硬接触，测声波的频率在0-1500Hz，有效实现声波的传递。

本结构设计的铠装光缆采用金属全包裹铠装结构，而且铠装层是一体式的金属保护层，中间采用激光焊接技术，没有任何裂缝，整体抗拉能力增强，抗拉钢丝抗拉能力在2-12芯范围大于4700N，甚至大于12000N，抗拉能力强，避免在井下环境使用中造成光缆断裂。

本发明采用金属双铠结构，铠装层加工可以采用激光焊接，未设置聚乙烯材料保护层，抗压能力例如在2-12芯范围大于100Mpa，铠装层无目视焊缝或空洞，保护在井下高压环境使用中不会造成光纤损伤。

下表是根据本发明一些技术方案中光缆的技术参数：

本发明结构光缆可以用于井下声波振动探测领域，有效的解决了以往地面探测精度低、噪音大的问题。本结构光缆可以从井内油管直接下入，不需要任何载体，光缆自承重。可以节省油管方法下入井内的作业方式中大量油管的应用带来的资金的长期投入，降低了系统下入的成本，节省了作业队伍的作业开支。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种用于井下声波探测自承式铠装光缆结构，其特征在于，包括：紧套光纤(10)、包裹所述紧套光纤(10)的第一不锈钢管(20)、包裹所述第一不锈钢管(20)的第二不锈钢管(30)、螺旋缠绕在所述第二不锈钢管(30)外壁上的2层不锈钢丝(40)。

2.根据权利要求1所述的用于井下声波探测自承式铠装光缆结构，其中所述铠装光缆结构的抗拉强度大于12000N。

3.根据权利要求1所述的用于井下声波探测自承式铠装光缆结构，其中，所述铠装光缆结构工作时的弯曲半径不小于20D。

4.根据权利要求1所述的用于井下声波探测自承式铠装光缆结构，其中，所述铠装光缆结构抗压能力大于100Mpa。

5.根据权利要求1所述的用于井下声波探测自承式铠装光缆结构，其中，所述铠装光缆结构的工作温度为-40～300℃。