NO317133B1

NO317133B1 - Pressure-resistant liquid and gas-tight coupling device for fiber optic cable and its use in oil wells

Info

Publication number: NO317133B1
Application number: NO983888A
Authority: NO
Inventors: Per Sundal; Svein Olsen; Knut Ove Fidje; Marian Nymark Melle
Original assignee: Telenor Fiber Solutions As; Prototech As
Priority date: 1998-08-25
Filing date: 1998-08-25
Publication date: 2004-08-23
Also published as: NO983888L; NO983888D0

Description

Oppfinnelsen omfatter en demonterbar anordning for gass- og væsketett sammenkopling av prefabrikerte fiberoptiske kabler som angitt i innledningen i krav 1 og 2 samt anvendelse av ovennevnte system i forbindelse med sammenkobling av optiske fiber nede i oljebrønner (krav 3). Med prefabrikerte kabler menes her kabler som, før bruk, er kappet og påmontert termineringskontakter i endene. Kontaktene har en diameter som er to til tre ganger større enn kabelen. The invention includes a demountable device for gas- and liquid-tight interconnection of prefabricated fiber optic cables as stated in the introduction in claims 1 and 2 as well as application of the above system in connection with interconnection of optical fibers down in oil wells (claim 3). Prefabricated cables here mean cables which, before use, have been cut and fitted with termination contacts at the ends. The connectors have a diameter that is two to three times larger than the cable.

Anordningen er et moduloppbygd system som kan brukes ved sammenkobling av to eller flere terminerte singelmodus fiberoptiske kabler, og er konstruert for å forenkle installasjonsarbeidet i krevende arbeids- og driftsmiljøer. Fiberoptiske kabler kan transmittere lyssignal over store avstander. Effekttap i kabelen skyldes delvis lysbrytning/absorpsjon i selve kabelen og delvis lysbrytningsproblemer i skjøter og andre koblings-punkter. For å redusere effekttap i slike punkter, blir kabelen påmontert termineringskontakter for presis anslutning til termineringsmoduler. Montering av fiberoptiske kabelkontakter stiller store krav til renhet og presisjon, og lar seg best gjøre i renrom, under kontrollerbare betingelser. The device is a modular system that can be used when connecting two or more terminated single-mode fiber optic cables, and is designed to simplify installation work in demanding work and operating environments. Fiber optic cables can transmit light signals over great distances. Power loss in the cable is partly due to light refraction/absorption in the cable itself and partly to light refraction problems in joints and other connection points. To reduce power loss at such points, the cable is fitted with termination contacts for precise connection to termination modules. Assembling fiber optic cable connectors places high demands on cleanliness and precision, and can best be done in a clean room, under controllable conditions.

Når kabelen på forhånd er påmontert termineringer, blir feltbasert monteringsarbeid vesentlig forenklet ved at kablene i skjøtepunktet kun føres inn i en boks og klipses fast i en termineringsmodul. Dette gjør at behovet for driftsstans, i forbindelse med installasjon og reparasjon, blir lite. Anordningen er utformet slik at koblingen får maksimal beskyttelse mot ytre påvirkninger av smuss, væske og gass ved vekslende trykk- og temperaturforhold. Videre er anordningen utformet slik at koblingen er tilgjengelig for demontering og remontering, uten at kabler, kabelgjennomføringer og termineringer skades. Kjente metoder for beskyttelse av fiberoptiske koblinger krever at kabelkontakter monteres på monteringsstedet. Årsaken til dette er at kontaktene har større diameter enn kabelen,og kan dermed ikke trekkes gjennom kjente kabelgjennomføringer. When the cable is mounted on terminations in advance, field-based assembly work is greatly simplified by the fact that the cables at the junction point are only fed into a box and clipped into a termination module. This means that there is little need for downtime, in connection with installation and repair. The device is designed so that the coupling receives maximum protection against external influences from dirt, liquid and gas at changing pressure and temperature conditions. Furthermore, the device is designed so that the connection is accessible for disassembly and reassembly, without damaging cables, cable glands and terminations. Known methods of protecting fiber optic links require cable connectors to be installed at the installation site. The reason for this is that the contacts have a larger diameter than the cable, and thus cannot be pulled through known cable glands.

Videre blir kabelgjennomføringene gjort tette ved ulike typer sveising eller ved påføring av lim eller annen herdende masse. Disse metodene har praktiske begrensninger ved at kabelgjenomføringene ikke lar seg åpne for kontroll eller omkobling. Furthermore, the cable entries are made tight by various types of welding or by applying glue or other hardening compound. These methods have practical limitations in that the cable glands cannot be opened for inspection or switching.

U.S. Patent no. 5,657,413 beskriver et koblingssystem der fiberoptiske koblinger blir beskyttet av en påsmeltet kappe. Ved demontering av en slik kobling må det beskyttende laget brytes opp og kabelen blir ødelagt. U.S. Patent no. 5,657,413 describes a coupling system in which fiber optic connectors are protected by a fused jacket. When disassembling such a connector, the protective layer must be broken up and the cable destroyed.

Noen patenter bl. a. norsk patent NO-B-171934 beskriver koblings- systemer for optisk kabel med skrutettinger i kabelgjennomføringene. Kabelen blir på monteringsstedet trædd på en mutter og et konus-arrangement, og ført inn i koblingsboksen før termineringskontaktene monteres. Montering av slike kontakter krever utstyr som ikke er godkjent i EX-ornrådet. Koblingspunktene kan ikke demonteres uten at termineringene fjernes. Some patents, e.g. a. Norwegian patent NO-B-171934 describes connection systems for optical cable with screw seals in the cable glands. At the installation site, the cable is threaded onto a nut and a cone arrangement, and fed into the junction box before the termination contacts are fitted. Installation of such contacts requires equipment that is not approved by the EX orn council. The connection points cannot be dismantled without removing the terminations.

Anordningen, i følge oppfinnelsen, har til sammenlikning en splittet demonterbar skrukobling som tetting og strekkavlaster, og er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av karakteristikken i krav 1. Ved demontering kan de splittede delene taes ut og kabelgjennomføringene far dermed en indre diameter som er stor nok til at prefabrikkerte kabler kan trekkes inn til koblingspunktet. Montering av prefabrikkerte kabler kan i slike tilfeller utføres i EX-områder. Anordningen som er vist i figurene 1 -6, er i følge oppfinnelsen, beregnet for nedsenking i sjøvann, lagertanker eller oljebrønner, og kan brukes i miljøer med trykk opp til 70 bar. Koblingssystemets temperaturområde for effektiv bruk, er bare begrenset av kabelkappens varmebestandighet. Fig. 1 og 2 viser en vann og støvtett sylindrisk beholder (1) for koblingskontakter med avtakbart lokk (3) som har feste for to eller flere kabelgjennomføringer (2). Gjennomføringen (2) kan tilpasses den fiberoptiske kabelens dimensjon. Beholderen har en brakett (4) for innfestning i flere posisjoner. The device, according to the invention, for comparison has a split demountable screw connection as a seal and strain relief, and is characterized by the features that appear from the characteristic in claim 1. When disassembling, the split parts can be taken out and the cable glands thus have an inner diameter that is large enough so that prefabricated cables can be pulled in to the connection point. Assembly of prefabricated cables can in such cases be carried out in EX areas. The device shown in figures 1-6 is, according to the invention, intended for immersion in seawater, storage tanks or oil wells, and can be used in environments with pressures of up to 70 bar. The connection system's temperature range for efficient use is only limited by the heat resistance of the cable jacket. Fig. 1 and 2 show a water and dust-proof cylindrical container (1) for coupling contacts with a removable lid (3) which has attachment for two or more cable glands (2). The feedthrough (2) can be adapted to the dimension of the fiber optic cable. The container has a bracket (4) for attachment in several positions.

Fig 3-6 viser kabelgjennomføringen i flere projeksjoner. Den skiller seg vesentlig ut fra kjent teknikk ved å være demonterbar. Både kabler og kabelgjennomføringenes ulike deler kan demonteres og gjenbrukes. Fig 3-6 shows the cable entry in several projections. It differs significantly from known technology by being demountable. Both cables and the various parts of the cable glands can be dismantled and reused.

En kabelgjennomføring, i følge oppfinnelsen, omfatter en gjennomføringsnippel som vist i snitt-tegningene fig. 3 og 6 samt sammenstillingstegningene 4 og 5. Gjennomføringens indre diameter bestemmes av et sett splittede konuser (6) som tillater gjennomføring av kabel med ferdig påmonterte termineringskontakter, der kontaktenes diameter er 2-3 ganger større kabelens diameter. Nippelens indre diameter gjøres fleksibel ved hjelp av to delte konuser (6) og en O-formet gummipakning (7) i tettningssonen. Når nippelen tilstrammes, klemmer konusene (6) mot gummipakningen fra motstående kanter. Ved behov kan pakningen (7) deles i to C-formede deler. Nippelens ytre består av et utvendig gjenget hus (8) med spor for O-ring (9) for anslag mot beholderens (1) lokk (3). For tilstramming er nippelen utstyrt med en mutter (5) for anslag mot de løse konus-innleggene (6). Mutteren er utført på en slik måte at den avlaster strekk i kabelens lengderetning. Dette er gjort ved hjelp av en påskrudd gripeanordning (11) som kan tilpasses fiberkabelens diameter. A cable feed-through, according to the invention, comprises a feed-through nipple as shown in the sectional drawings fig. 3 and 6 as well as the assembly drawings 4 and 5. The internal diameter of the feedthrough is determined by a set of split cones (6) which allow the cable to be passed through with fully assembled termination contacts, where the diameter of the contacts is 2-3 times larger than the diameter of the cable. The inner diameter of the nipple is made flexible by means of two split cones (6) and an O-shaped rubber gasket (7) in the sealing zone. When the nipple is tightened, the cones (6) press against the rubber gasket from opposite edges. If necessary, the gasket (7) can be divided into two C-shaped parts. The outside of the nipple consists of an externally threaded housing (8) with a groove for an O-ring (9) for abutment against the lid (3) of the container (1). For tightening, the nipple is equipped with a nut (5) for abutment against the loose cone inserts (6). The nut is designed in such a way that it relieves tension in the cable's longitudinal direction. This is done by means of a screwed-on gripping device (11) which can be adjusted to the diameter of the fiber cable.

Claims

1. Pressure-resistant liquid and gas-tight connection device for fiber optic cable with conical screw sealing in the cable's bushings, characterized in that the cable bushing has two sets of split cones (6) which, from opposite edges, are pressed against a split rubber gasket (7) by means of a threaded clamping sleeve (5 ), where the strain relief (11) is an integral part, in the form of a clamp (11) with a screw connection, which forms a segment of the clamping sleeve's contact surface, so that the clamp can be dismantled and make room in the sealing zone for the passage of cable with, in advance, pre-assembled termination contacts.

2. Pressure-resistant liquid- and gas-tight coupling device according to claim 1, characterized by a modular termination system where the cable feed-through and strain reliefs have external, centered screw fasteners for reuse, which can hold cables with different diameters in an exact centered position, so that loose sealing cones can be dismantled without to damage cables or connectors.

3. Use of a liquid- and gas-tight connecting device according to claims 1 and 2 for connecting fiber optic cables in oil wells with high pressure and temperature conditions.