CN219512421U - 一种用于地震勘探的分布式声压敏感型水听传感光缆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于地震勘探的分布式声压敏感型水听传感光缆，所述光缆包括内芯、硬护套、软护套，紧包光纤和外护套，所述内芯作为承拉层，其由承载钢丝组成，所述硬护套作为隔震层，其包括第一硬护套和第二硬护套，所述第一硬护套设置在内芯的外层，所述第二硬护套设置于软护套的外层，所述软护套作为弹性层，其位于第一硬护套和第二硬护套之间，所述紧包光纤作为光纤层，其螺旋缠绕在第二硬护套外层，所述外护套作为透声层，其设置在紧包光纤外层。本实用新型可提高光缆声压灵敏度，能够接收从0～180度方向的全指向性声波信号，将测量范围从井中拓展到陆地和海洋。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于地震勘探的分布式声压敏感型水听传感光缆，属于石油物探和测井行业领域。
背景技术
以连续光纤为传感元件的分布式光缆及其测量技术正在成为石油测井和石油物探等多个行业中的一项前沿的并且重要的工程测量手段。但是目前市场上绝大多数工程应用中采用的都是直光纤光缆，即光纤在光缆中的形态是近似直线或只有很小的缠绕角度，这种光缆只能耦合振动信号，必须依赖与弹性介质，如岩石、钢铁等介质的紧密贴合才能有效捕捉到振动信号，在非弹性体，如液体中就很难捕捉到振动信号，并且即便与弹性介质有紧密耦合的情况下光缆也只能捕捉到沿光缆轴向方向传递的信号，对垂直于光缆轴向或与之有较大入射角度(如超过30度)的信号就会变得不敏感，这导致传统的光缆或普通的螺旋光缆对振动信号的耦合是有局限的，而当将光纤以固定的缠绕角度以一定的预紧张力紧密在光缆内部进行缠绕后制成的光缆，能够实现如水听器一样的压敏传感特性，能够在液体等非弹性体介质中实现对声压信号的传感和采集，这样光缆就可以不再需要沉放在海底，不再需要在大地中埋设，也不需要和井筒井壁耦合就可以传感和采集信号，这就可以大幅度降低传感光缆在实际工程应用中的难度和条件限制，我们称这种光缆为压敏传感型水听传感光缆。
在石油物探和测井行业中，已经出现的测量光缆基本以铠装直光纤或近似直光纤光缆为代表。此类技术，基本工艺结构都是围绕着光缆最内层的光纤包裹绝缘、阻水、减震和抗拉的外层结构而形成的。虽然这样的结构有效的保护了脆弱易断的光纤在恶劣的井下环境中进行可靠的应用，但却在测量效果上引入了层层阻碍，导致实际测量结果大打折扣；并且由于直光纤的形状特点，这种光缆只能测量平行于光纤走向的信号，也使得测量结果存在着局限。
综上，当前测量光缆在地震勘探存在的缺点有：
1、外层必须铠装，由于铠装层的存在，必然降低光缆的测量灵敏度。
2、由于直光纤的内部形态，只能耦合各项异性的振动信号，不能感知各项同性的压强信号。
3、耦合各项异性的振动信号光缆必须依赖对振动信号有良好的耦合基础，因此适用环境有非常大的局限。
4、直光纤只能局限地测量与光纤平行的信号，只能在井中开展应用，还不能应用于陆地和水中(海洋、江河、湖泊等)。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种用于地震勘探的分布式声压敏感型水听传感光缆，克服现有测量光缆只能在井中进行测量的局限，将测量范围从井中拓展到陆地和海洋。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：
一种用于地震勘探的分布式声压敏感型水听传感光缆，所述光缆包括内芯、硬护套、软护套，紧包光纤和外护套，所述内芯作为承拉层，其由承载钢丝组成，所述硬护套作为隔震层，其包括第一硬护套和第二硬护套，所述第一硬护套设置在内芯的外层，所述第二硬护套设置于软护套的外层，所述软护套作为弹性层，其位于第一硬护套和第二硬护套之间，所述紧包光纤作为光纤层，其螺旋缠绕在第二硬护套外层，所述外护套作为透声层，其设置在紧包光纤外层。
作为本方案的进一步优选，所述内芯包括内铠装和外铠装，所述内铠装和外铠装采用两层钢丝绞合而成。
作为本方案的进一步优选，所述第一硬护套和第二硬护套的隔震层为HDPE高密度聚乙烯层。
作为本方案的进一步优选，所述软护套的弹性层为PU材质层。
作为本方案的进一步优选，所述第一硬护套、第二硬护套和软护套的厚度相同。
作为本方案的进一步优选，所述紧包光纤采用62°螺旋缠绕，并且共设置三根光纤，呈120°分布。
作为本方案的更进一步优选，各个光纤之间的间隙空间填补有芳纶材料。
作为本方案的进一步优选，所述外护套采用PU透声材料制作。
本实用新型的有益效果如下：
(1)本实用新型提出一种非铠装结构声压敏感型水听传感光缆，去掉传统测量光缆外部铠装层而以透声高密度聚氨酯材料进行替代，可提高光缆声压灵敏度15～18dB；
(2)提出一种以62度固定角度对光纤进行螺旋缠绕的光缆结构，解决普通传感光缆只能传感与光缆轴向平行方向振动信号的局限；能够使得传感光缆接收从0～180度方向的全指向性声波信号。
(3)解决现有技术的测量光缆只能在井中进行测量的局限，将测量范围从井中拓展到陆地和海洋；
(4)解决现有技术只能测量振动信号的局限，可以将测量范围拓展到压强信号的测量。
综上，本实用新型可以在非弹性体介质中耦合声压信号，对信号的拾取是无方向性的，因为其不再依赖与弹性体介质的耦合条件，因此拓展了光缆的应用场景，不再需要埋设、或用磁铁与井壁等钢铁吸附，即便在液体中悬浮一样能耦合到声波信号，并且对声信号的拾取无方向性的选择。
附图说明
图1是本实用新型的截面图；
图2是本实用新型的立体图。
图中标记为：1-内芯，2-内铠装，3-外铠装，4-第一硬护套，5-软护套，6-第二硬护套，7-紧包光纤，8-外护套。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1和2所示，一种用于地震勘探的分布式声压敏感型水听传感光缆，所述光缆包括内芯1、硬护套、软护套5，紧包光纤7和外护套8，所述内芯1作为承拉层，其由承载钢丝组成，所述硬护套作为隔震层，其包括第一硬护套4和第二硬护套5，所述第一硬护套4设置在内芯1的外层，所述第二硬护套6设置于软护套5的外层，所述软护套5作为弹性层，其位于第一硬护套4和第二硬护套6之间，所述紧包光纤7作为光纤层，其螺旋缠绕在第二硬护套6外层，所述外护套8作为透声层，其设置在紧包光纤7外层。
本实施例中，内芯包括内铠装和外铠装，具体是采用两层钢丝绞合而成，该内芯提高了光缆的整体比重并使光缆能够承受不小于5KN的工作拉力。
本实施例中，第一硬护套4采用偏硬质的HDPE高密度聚乙烯材料挤出包裹内芯而形成，其与光缆内芯具有良好的同心度。该HDPE硬质护套的外层再通过挤出一层PU材质的软护套5用于柔化钢丝内芯的弹性系数并隔离钢丝内部的摩擦振动。PU软质护套外再挤出一层HDPE硬质护套(第一硬护套6)用于承载紧包光纤的缠绕。
本实施例中，光纤层的紧包光纤7采用62°螺旋缠绕，且设置三根光纤，呈120°分布，其余空间采用芳纶材料补充空隙以减少对光纤的磨损。
本实施例中，最外层的外护套8为PU透声材料，比重与水接近，以减少在水中的声阻抗。
综上，本实用新型实现了分布式声压型敏感的传感光缆，可以在非弹性体介质中耦合声压信号，对信号的拾取是无方向性的，而普通的传感光缆多为振动敏感性，只能在弹性体介质中耦合振动信号，对信号的拾取是有方向性的。也正是因为不再依赖与弹性体介质的耦合条件，因此拓展了这款传感光缆的应用场景，不再需要埋设、或用磁铁与井壁等钢铁吸附，即便在液体中悬浮一样能耦合到声波信号，并且对声信号的拾取无方向性的选择。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本实用新型的保护范围内。
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (8)
1.一种用于地震勘探的分布式声压敏感型水听传感光缆，其特征在于，所述光缆包括内芯、硬护套、软护套，紧包光纤和外护套，所述内芯作为承拉层，其由承载钢丝组成，所述硬护套作为隔震层，其包括第一硬护套和第二硬护套，所述第一硬护套设置在内芯的外层，所述第二硬护套设置于软护套的外层，所述软护套作为弹性层，其位于第一硬护套和第二硬护套之间，所述紧包光纤作为光纤层，其螺旋缠绕在第二硬护套外层，所述外护套作为透声层，其设置在紧包光纤外层。
2.根据权利要求1所述的一种用于地震勘探的分布式声压敏感型水听传感光缆，其特征在于，所述内芯包括内铠装和外铠装，所述内铠装和外铠装采用两层钢丝绞合而成。
3.根据权利要求1所述的一种用于地震勘探的分布式声压敏感型水听传感光缆，其特征在于，所述第一硬护套和第二硬护套的隔震层为HDPE高密度聚乙烯层。
4.根据权利要求1所述的一种用于地震勘探的分布式声压敏感型水听传感光缆，其特征在于，所述软护套的弹性层为PU材质层。
5.根据权利要求1所述的一种用于地震勘探的分布式声压敏感型水听传感光缆，其特征在于，所述第一硬护套、第二硬护套和软护套的厚度相同。
6.根据权利要求1所述的一种用于地震勘探的分布式声压敏感型水听传感光缆，其特征在于，所述紧包光纤采用62°螺旋缠绕，并且共设置三根光纤，呈120°分布。
7.根据权利要求6所述的一种用于地震勘探的分布式声压敏感型水听传感光缆，其特征在于，各个光纤之间的间隙空间填补有芳纶材料。
8.根据权利要求1所述的一种用于地震勘探的分布式声压敏感型水听传感光缆，其特征在于，所述外护套采用PU透声材料制作。
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2023
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