RU196039U1 - Geophysical Fiber Optic Stabilized Cable - Google Patents
Geophysical Fiber Optic Stabilized Cable Download PDFInfo
- Publication number
- RU196039U1 RU196039U1 RU2019135119U RU2019135119U RU196039U1 RU 196039 U1 RU196039 U1 RU 196039U1 RU 2019135119 U RU2019135119 U RU 2019135119U RU 2019135119 U RU2019135119 U RU 2019135119U RU 196039 U1 RU196039 U1 RU 196039U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cable
- fiber
- optical fibers
- geophysical
- fiber optic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B11/00—Communication cables or conductors
- H01B11/22—Cables including at least one electrical conductor together with optical fibres
Landscapes
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к геофизике и нефтяной промышленности и предназначена для повышения точности определения расстояний при смежном и раздельном проведении геофизических исследований и работ в скважинах с волоконно-оптическим каналом, а также к конструкции кабеля.Геофизический оптоволоконный кабель включает внешнюю 1 и внутреннюю 2 броню, состоящую из металлических проволок со слоем изоляции 3 между ними, и как минимум один оптоволоконный модуль 4. Один или более волоконных модулей 4 размещены в повиве внутренней брони 2, каждый из которых выполнен в виде металлической трубки 5 с оптическими волокнами 6 внутри с избытком длины, а в центре кабеля расположенными электрическими проводниками 7 в полимерной изоляции 8 с наполнителем 9.Диаметр трубки 5 оптоволоконного модуля 4 равен диаметру проволок внутренней брони 2.Для создания волоконно-оптического канала используют одномодовые оптические волокна, или многомодовые оптические волокна, или произвольную комбинацию одномодовых и многомодовых оптических волокон, или произвольную комбинацию одномодовых и многомодовых оптических волокон, причем часть волокон имеют нанесенные лазером решетки Брэгга.Технический результат - создание конструкции геофизического кабеля с волоконно-оптическими каналами, позволяющей проходить под нагрузкой стабилизацию кабеля, обеспечивая увязку расстояний, измеренных по двум способам: по оптоволокну по времени прихода сигнала и по физической длине кабеля, что дает точное определение местоположения геофизических событий по глубине скважины. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to geophysics and the oil industry and is intended to increase the accuracy of determining distances in adjacent and separate geophysical studies and work in wells with a fiber optic channel, as well as to the cable structure. The geophysical fiber optic cable includes external 1 and internal 2 armor, consisting of of metal wires with an insulation layer 3 between them, and at least one fiber-optic module 4. One or more fiber modules 4 are placed in the mid-armor of the inner armor 2, each of which is made in the form of a metal tube 5 with optical fibers 6 inside with an excess of length, and in the center of the cable located electrical conductors 7 in polymer insulation 8 with a filler 9. The diameter of the tube 5 of the fiber optic module 4 is equal to the diameter of the wires of the inner armor 2. To create fiber optic channels use single-mode optical fibers, or multimode optical fibers, or an arbitrary combination of single-mode and multimode optical fibers, or an arbitrary combination of single-mode and multimode optical optical fibers, and some of the fibers have Bragg gratings deposited by the laser. The technical result is the construction of a geophysical cable with fiber-optic channels, which allows cable stabilization under load, ensuring the alignment of distances measured by two methods: optical fiber according to signal arrival time and physical cable length, which gives an accurate determination of the location of geophysical events along the depth of the well. 5 cp f-ly, 2 ill.
Description
Область техникиTechnical field
Полезная модель относится к геофизике и нефтяной промышленности и предназначена для повышения точности определения расстояний при смежном и раздельном проведении геофизических исследований и работ в скважинах с волоконно-оптическим каналом, а также к конструкции кабеля.The utility model relates to geophysics and the oil industry and is intended to increase the accuracy of determining distances in adjacent and separate geophysical studies and work in wells with a fiber optic channel, as well as to cable construction.
Уровень техникиState of the art
Известна конструкция геофизического кабеля, включающая трос из металлических проволок, уложенных таким образом, что в центре образован свободный канал, и одно или несколько оптических волокон, уложенных в указанный свободный канал, причем указанный свободный канал и свободное пространство между металлическими проволоками троса заполнено материалом с низким модулем упругости [Патент на полезную модель RU 156786, МПК Н01В 11/22, опубл. 20.11.2015].A known design of a geophysical cable, including a cable made of metal wires laid in such a way that a free channel is formed in the center, and one or more optical fibers laid in the specified free channel, the specified free channel and the free space between the metal wires of the cable is filled with low material modulus of elasticity [Patent for utility model RU 156786, IPC Н01В 11/22, publ. 11/20/2015].
Недостатком известного кабеля является его невысокая механическая прочность, что при снижении гидростатического давления в скважине (создании депрессии) приведет к разгерметизации кабеля, а в случае ошлангования (покрытия) полимером, может привести к разрыву внешней полимерной оболочки. Кроме того, кабель при стабилизации под нагрузкой может выбрать весь избыток волокна, заложенного для температурной компенсации расширения стальных проволок. Это может привести или к обрыву оптических волокон, или к существенному уменьшению избытка волокна, что приведет к невозможности выполнения измерений во всем температурном диапазоне.A disadvantage of the known cable is its low mechanical strength, which, when the hydrostatic pressure in the well is reduced (creating depression), will lead to cable depressurization, and in the case of slagging (coating) with the polymer, it can lead to rupture of the outer polymer shell. In addition, the cable, when stabilized under load, can select the entire excess of fiber laid for temperature compensation of the expansion of steel wires. This can lead either to the breakage of optical fibers, or to a significant reduction in excess fiber, which will lead to the inability to perform measurements in the entire temperature range.
Известна конструкция геофизического кабеля, для эксплуатации преимущественно в нефтяных скважинах. Кабель состоит из центральной металлической трубки, в которой размещены оптические волокна в гидрофобном геле, силовых элементов в виде стальных проволок, расположенных по окружности, и наружного полимерного покрытия [Патент US 23225471, опубл. 21.03.2003].Known design of a geophysical cable, for operation mainly in oil wells. The cable consists of a central metal tube in which optical fibers are placed in a hydrophobic gel, power elements in the form of steel wires located around a circle, and an external polymer coating [Patent US 23225471, publ. 03/21/2003].
Известна конструкция геофизического кабеля, включающая наружный и внутренний слои брони с возможным слоем изоляции между ними, подушки изолятора, расположенные вокруг центрального стального капилляра из нержавеющей стали, являющегося дополнительной токопроводящей жилой и носителем, вмещающим оптическое волокно [Патент на полезную модель RU 131897, МПК H01B 7/24, опуб. 27.08.2013]. Данная конструкция кабеля взята за прототип для предлагаемого технического решения.A known design of a geophysical cable, including the outer and inner layers of armor with a possible insulation layer between them, insulator pads located around a central steel capillary made of stainless steel, which is an additional conductive core and a carrier containing optical fiber [Utility Model Patent RU 131897, IPC
Недостатком вышеперечисленных технических решений является центральное расположение оптических волокон в конструкции кабеля, в центральном канале, образуемом стальной витой проволокой или стальной трубкой, именуемой капиллярным каналом. Данная структурная особенность не позволяет произвести стабилизацию геофизического кабеля.The disadvantage of the above technical solutions is the central location of the optical fibers in the cable structure, in the central channel formed by a twisted steel wire or steel tube, called a capillary channel. This structural feature does not allow stabilization of the geophysical cable.
Одной из важнейших задач, которую выполняет геофизический кабель: определение с высокой точностью расстояния до события внутри скважины. Допуск на удлинение в 0,03%. Для того, чтобы длина кабеля не изменялась при воздействии переменных осевых усилий в течение срока эксплуатации, на завершающей стадии изготовления кабель должен быть подвергнут стабилизации, для достижения оптимального (нормируемого) значения коэффициента остаточного относительного удлинения.One of the most important tasks performed by the geophysical cable: determining with high accuracy the distance to the event inside the well. Elongation tolerance of 0.03%. In order to ensure that the cable length does not change under the influence of variable axial forces during the service life, the cable must be stabilized at the final stage of manufacturing in order to achieve the optimal (normalized) value of the coefficient of residual elongation.
Остаточные удлинения нового кабеля довольно велики, это объясняется технологическими особенностями при изготовлении кабеля. При растяжении кабеля проволоки брони вытягиваются, в них выравниваются напряжения и ликвидируются существующие зазоры, уменьшается диаметр кабеля, возникают остаточные деформации вращения и кручения. Результатом является линейное удлинение, которое зависит от физико-механических свойств элементов кабеля и может достигать нескольких процентов.The residual elongations of the new cable are quite large, this is due to technological features in the manufacture of the cable. When the cable is stretched, the armor wires are pulled, the stresses are equalized in them and the existing gaps are eliminated, the cable diameter decreases, and residual deformations of rotation and torsion occur. The result is linear elongation, which depends on the physicomechanical properties of the cable elements and can reach several percent.
В ходе стабилизации кабель перематывается под нагрузкой нормируемой как величина, не превышающая 60% от номинального разрывного усилия для данной конструкции. Эта операция позволяет придать постоянство механической длине кабеля не хуже чем в 0,03% погрешности (30 см на 1 км). Нанесение магнитных меток вдоль кабеля позволяет проводить измерения расстояния с необходимой точностью.During stabilization, the cable is rewound under a load normalized as a value not exceeding 60% of the nominal breaking force for this design. This operation allows to give constancy to the mechanical length of the cable no worse than in 0.03% of the error (30 cm per 1 km). Magnetic marking along the cable allows distance measurements to be made with the necessary accuracy.
С другой стороны, в гибридном кабеле используются оптические волокна, для измерения температурных аномалий вдоль длины геофизического кабеля. Современные методы в премиальных волоконно-оптических распределенных датчиках на Рамановском рассеянии (RDTS) позволяют получить пространственное разрешение 25-30 см, с шагом дискретизации 12,5 см сопоставимое с точностью стабилизации геофизического кабеля. В конструктивном исполнении кабеля оптическое волокно помещается в металлическую трубку. Разница в коэффициентах температурного расширения материалов, из которых изготовлены оптические волокна (плавленый кварц), и металлическая трубка (нержавеющая сталь) отличаются на два порядка и примерно равны 5,2⋅10-7°С-1 и 1,2⋅10-5°С-1 соответственно. При нагреве модуль вытягивается сильнее, чем оптическое волокно. Поэтому в оптоволоконный модуль (металлическая трубка с оптическим волокном) необходимо заложить определенный избыток волокна. При максимальной температуре эксплуатации кабеля волокно должно находиться в ненатянутом состоянии. При нормальных условиях не должно быть изгибов, вызывающих дополнительные потери. Избыток оптического волокна, который получается в результате технологической операции изготовления металлического модуля с волокном, обычно не превышает 0,4%. Поэтому при процедуре стабилизации, возникает опасность обрыва оптических волокон.Hybrid cables, on the other hand, use optical fibers to measure temperature anomalies along the length of the geophysical cable. Modern methods in premium Raman scattering fiber-optic distributed sensors (RDTS) allow spatial resolution of 25-30 cm, with a sampling step of 12.5 cm, comparable to the stabilization accuracy of the geophysical cable. In the design of the cable, the optical fiber is placed in a metal tube. The difference in the coefficients of thermal expansion of the materials of which the optical fibers are made (fused silica) and the metal tube (stainless steel) differ by two orders of magnitude and are approximately equal to 5.2⋅10 -7 ° С -1 and 1.2⋅10 -5 ° C -1, respectively. When heated, the module extends more strongly than the optical fiber. Therefore, in a fiber optic module (metal tube with optical fiber), it is necessary to lay a certain excess of fiber. At the maximum operating temperature of the cable, the fiber should be in a loose state. Under normal conditions there should be no bends causing additional losses. The excess optical fiber, which is obtained as a result of the technological operation of manufacturing a metal module with a fiber, usually does not exceed 0.4%. Therefore, during the stabilization procedure, there is a danger of breakage of the optical fibers.
Таким образом, с одной стороны нужен большой избыток волокна для возможности стабилизации геофизического кабеля, и работы в широком температурном диапазоне, а с другой стороны, избыток оптического волокна существенно ухудшает пространственное разрешение волоконно-оптического метода.Thus, on the one hand, a large excess of fiber is needed to stabilize the geophysical cable and work in a wide temperature range, and on the other hand, an excess of optical fiber significantly degrades the spatial resolution of the fiber-optic method.
Предполагается, что при создании избытка волокна в трубке оно преднамеренно или самопроизвольно укладывается в цилиндрическую спираль внутри трубки. При строгой регулярности расположения спирали в трубке, еще можно надеяться на точность измерения местоположения. Но так как в вертикальном центральном модуле под собственным весом, под влиянием движения заполняющего геля (в случае низкотемпературных кабелей), под влиянием неравномерного распределения температуры вдоль кабеля, при смотке и намотке геофизического кабеля на барабан и т.д. распределение оптического волокна вдоль металлической трубки может меняться. Таким образом, появляется неоднозначность в определении местоположения события, превышающего разрешающую способность оптического метода.It is assumed that when creating excess fiber in the tube, it intentionally or spontaneously fits into a cylindrical spiral inside the tube. With the strict regularity of the location of the spiral in the tube, one can still hope for the accuracy of the location measurement. But since the vertical central module is under its own weight, under the influence of the motion of the filling gel (in the case of low-temperature cables), under the influence of the uneven distribution of temperature along the cable, when winding and winding the geophysical cable onto a drum, etc. the distribution of the optical fiber along the metal tube may vary. Thus, ambiguity appears in determining the location of an event that exceeds the resolution of the optical method.
Для достижения увязки местоположения регистрируемых событий необходимо производить привязку длины кабеля по магнитным меткам и длины оптоволокна по тепловым меткам во время спуска кабеля в скважину. Бронирование геофизического кабеля производится, путем нанесения металлических проволок на внутренние слои изделия в продольном направлении под углом, обеспечивающим круговое непрерывное наложение с постоянным шагом.To achieve linking the location of the recorded events, it is necessary to link the cable length by magnetic marks and the length of the optical fiber by thermal marks while lowering the cable into the well. Reservation of the geophysical cable is carried out by applying metal wires to the inner layers of the product in the longitudinal direction at an angle that provides continuous circular laying with a constant pitch.
В предлагаемой конструкции кабеля, металлический модуль, один или несколько, с оптическими волокнами, в геофизическом кабеле выполнен в качестве одной или нескольких проволок внешней брони. Известно, что при повиве модуля появляется дополнительный избыток волокна. Это связано с тем, что в идеальном варианте оптическое волокно располагается в центре трубки, повторяя ее контур. Однако при стабилизации, т.е. при возникновении механической нагрузки, кабель начинает вытягиваться, и оптическое волокно отклоняется от условного первоначального положения к внутренней стенке металлической трубки по направлению к центральной оси кабеля. Кроме того, во время стабилизации кабеля происходит его удлинение. При возникновении растягивающих нагрузок в стабилизированном кабеле с оптическим волокном возникают механические изменения, отражающиеся в уменьшении диаметра кабеля ΔD, определяющего величину запаса оптоволокна, и увеличении длины шага скрутки брони ΔS. Численное значение данных параметров определяется деформационными свойствами стали (как модуль упругости Юнга Е), используемой для изготовления брони, и структурными особенностями кабеля как изделия в целом. Определение последних показателей, в том числе и относительной вытяжки кабеля, лучше проводить экспериментальным путем, отразим их совокупность в качестве эмпирических коэффициентов Kэi, применяемых для определения конечных деформаций в уравнениях ниже:In the proposed cable design, a metal module, one or more, with optical fibers, in the geophysical cable is made as one or more wires of external armor. It is known that when a module is wound, an additional excess of fiber appears. This is due to the fact that, in an ideal embodiment, the optical fiber is located in the center of the tube, repeating its contour. However, during stabilization, i.e. when a mechanical load occurs, the cable begins to stretch, and the optical fiber deviates from the conditional initial position to the inner wall of the metal tube towards the central axis of the cable. In addition, during stabilization of the cable, it lengthens. When tensile loads occur in a stabilized cable with optical fiber, mechanical changes occur, which are reflected in a decrease in the cable diameter ΔD, which determines the amount of optical fiber stock, and an increase in the armor twist pitch ΔS. The numerical value of these parameters is determined by the deformation properties of steel (as the Young's modulus of elasticity E) used for the manufacture of armor, and by the structural features of the cable as a product as a whole. The determination of the latest indicators, including the relative drawing of the cable, is best done experimentally, we will reflect their combination as empirical coefficients K ei , used to determine the final deformations in the equations below:
Р⋅KэПр⋅S=ΔS=S1-S2;P⋅K ePR ⋅S = ΔS = S 1 -S 2 ;
Р⋅KэПп⋅D=ΔD=D1-D2;P ⋅ K epp ⋅ D = ΔD = D 1 -D 2 ;
где P - напряжение, действующее на кабель, Па; S - шаг скрутки, мм; S1, S2 - шаг скрутки до и после вытяжки, мм; D - диаметр кабеля, мм; D1, D2 - диаметр кабеля до и после вытяжки, мм; ΔS - абсолютная продольная деформация кабеля, мм; ΔD - абсолютная поперечная деформация кабеля, мм; KэПр, KэПп - эмпирические коэффициенты воздействия продольных и поперечных деформаций, Па-1. См. Схему деформации растяжения кабеля на Фиг. 1where P is the voltage acting on the cable, Pa; S - twisting step, mm; S 1 , S 2 - twisting step before and after drawing, mm; D - cable diameter, mm; D 1 , D 2 - cable diameter before and after drawing, mm; ΔS is the absolute longitudinal strain of the cable, mm; ΔD is the absolute transverse strain of the cable, mm; K ePR , K ePp - empirical coefficients of the impact of longitudinal and transverse strains, Pa -1 . See Cable Tensile Strain Pattern in FIG. 1
В итоге можно записать необходимое условие на избыток волокна в оптическом модуле, которое должно быть после изготовления кабеля:As a result, we can write down the necessary condition for the excess fiber in the optical module, which should be after the manufacture of the cable:
где ε0 - избыток волокна, закладываемый в процессе изготовления модуля, ε1 - относительное изменения избытка волокна в модуле в процессе вытяжки кабеля; ε2 - относительное значение избытка волокна в модуле за счет повива; Δ - нормируемое значения коэффициента остаточного относительного удлинения кабеля пересчитанного для металлического модуля с волокном.where ε 0 is the excess fiber laid in the manufacturing process of the module, ε 1 is the relative change in the excess fiber in the module during cable drawing; ε 2 is the relative value of the excess fiber in the module due to the midwife; Δ is the normalized value of the coefficient of residual elongation of the cable recalculated for the metal module with fiber.
Из вышесказанного следует, что ключевыми параметрами при расчете оптоволоконной части конструкции кабеля должны быть: температурный диапазон, геометрические размеры модуля, шаг скрутки, радиус волокна с отсутствием изгибных потерь в волокне. Последнее значение задается производителем для данного типа волокна. И он является важным параметром, который необходимо учитывать при расчете конструкции. Так как предлагаемая конструкция кабеля имеет две спиральных скрутки, то необходимо рассчитать наложение двух радиусов кривизны, причем должно выполняться условие:From the above it follows that the key parameters in the calculation of the optical fiber part of the cable structure should be: temperature range, geometric dimensions of the module, twist pitch, fiber radius with no bending loss in the fiber. The last value is set by the manufacturer for this type of fiber. And it is an important parameter that must be taken into account when calculating the design. Since the proposed cable design has two spiral twists, it is necessary to calculate the overlap of two radii of curvature, and the condition must be met:
где ρ суммарная кривизна радиусов спирали, не менее величины заданной производителем, ρ1 - радиус кривизны спирали, по которому волокно уложено внутри модуля, ρ2 - радиус кривизны спирали, которое образуется при повиве металлического модуля.where ρ is the total curvature of the radii of the spiral, not less than the value specified by the manufacturer, ρ 1 is the radius of curvature of the spiral along which the fiber is laid inside the module, ρ 2 is the radius of curvature of the spiral that is formed when the metal module is twisted.
Сущность полезной моделиUtility Model Essence
Проблема, решаемая полезной моделью - создание простой и надежной конструкции геофизического кабеля, свободной от недостатков прототипа.The problem solved by the utility model is the creation of a simple and reliable design of the geophysical cable, free from the disadvantages of the prototype.
Выше указанная проблема решается и достигается технический результат с помощью указанных в 1-м пункте формулы полезной модели признаков, общих с прототипом, таких как геофизический волоконно-оптический кабель включающий, внешнюю и внутреннюю броню, состоящую из металлических проволок со слоем изоляции между ними и как минимум один оптоволоконный модуль, и отличительных существенных признаков, таких как один или более волоконных модулей размещены в повиве внутренней брони, каждый из которых выполнен в виде металлической трубки с оптическими волокнами внутри с избытком длины, а в центре кабеля расположенными электрическими проводниками в полимерной изоляции и наполнителем.The above mentioned problem is solved and the technical result is achieved using the features specified in the first paragraph of the formula of the utility model common with the prototype, such as a geophysical fiber-optic cable including, external and internal armor, consisting of metal wires with a layer of insulation between them and how at least one fiber optic module, and distinctive essential features, such as one or more fiber modules are placed in the midwire of the internal armor, each of which is made in the form of a metal tube with optical kimi fibers inside with an excess length, and in the center of the cable electrical conductors disposed in the polymeric insulation and filler.
Согласно п. 2 формулы полезной модели диаметр трубки оптоволоконного модуля равен диаметру проволок внутренней брони.According to
Согласно п. 3 формулы полезной модели для создания волоконно-оптического канала используют одномодовые оптические волокна.According to
Согласно п. 4 формулы полезной модели для создания волоконно-оптического канала используют многомодовые оптические волокна.According to
Согласно п. 5 формулы полезной модели для создания волоконно-оптического канала используют произвольную комбинацию одномодовых и многомодовых оптических волокон.According to
Согласно п. 6 формулы полезной модели для создания волоконно-оптического канала используют произвольную комбинацию одномодовых и многомодовых оптических волокон, причем часть волокон имеют нанесенные лазером решетки Брэгга.According to
Выше перечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - создание конструкции геофизического кабеля с волоконно-оптическими каналами, позволяющей проходить под нагрузкой стабилизацию кабеля, обеспечивая увязку расстояний, измеренных по двум способам: по оптоволокну по времени прихода сигнала и по физической длине кабеля, что дает точное определение местоположения геофизических событий по глубине скважины.The above set of essential features allows you to get the following technical result - the creation of a design of a geophysical cable with fiber-optic channels, which allows cable stabilization under load, linking the distances measured by two methods: optical fiber by signal arrival time and physical cable length, which gives an accurate location of geophysical events along the depth of the well.
Перечень графических материалов. Полезная модель иллюстрируется графиком, геофизическим кабелем в поперечном разрезе и примером реализации.The list of graphic materials. The utility model is illustrated by a graph, a geophysical cable in cross section and an example implementation.
Фиг. 1. Схема деформации растяжения кабеля;FIG. 1. Scheme of strain of cable stretching;
Фиг. 2 геофизический кабель поперечный разрез.FIG. 2 geophysical cable cross section.
Сведения, подтверждающие осуществимость полезной модели.Information confirming the feasibility of a utility model.
Геофизический волоконно-оптический кабель включает (Фиг. 2), внешнюю 1 и внутреннюю 2 броню, состоящую из металлических проволок со слоем изоляции 3 между ними и как минимум один оптоволоконный модуль 4. Один или более волоконных модулей 4 размещены в повиве внутренней брони 2, каждый из которых выполнен в виде металлической трубки 5 с оптическими волокнами 6 внутри с избытком длины, а в центре кабеля расположенными электрическими проводниками 7 в полимерной изоляции 8 с наполнителем 9.The geophysical fiber-optic cable includes (Fig. 2), outer 1 and inner 2 armor, consisting of metal wires with an
Диаметр трубки 5 оптоволоконного модуля 4 равен диаметру проволок внутренней брони 2.The diameter of the
Для создания волоконно-оптического канала используют одномодовые оптические волокна или многомодовые оптические волокна или произвольную комбинацию одномодовых и многомодовых оптических волокон или произвольную комбинацию одномодовых и многомодовых оптических волокон, причем часть волокон имеют нанесенные лазером решетки Брэгга.To create a fiber-optic channel, single-mode optical fibers or multimode optical fibers or an arbitrary combination of single-mode and multimode optical fibers or an arbitrary combination of single-mode and multimode optical fibers are used, and some of the fibers have laser-deposited Bragg gratings.
Пример реализации полезной модели с использованием процедур по времени прихода обратного лазерного сигнала по оптоволокну и по физической длине кабеля, измеряемой по магнитным меткам.An example of the implementation of a utility model using procedures on the time of arrival of the return laser signal along the optical fiber and along the physical length of the cable, measured by magnetic marks.
Геофизический кабель для работы в температурном диапазоне -40°С -+150°С (фиг. 2), сердечник кабеля с медными проводниками, вокруг которого накладывается два повива брони, имеет диаметр 12,6 мм. Внутренний повив брони выполняется из стальной проволоки диаметром 1,8 мм. В этот повив помещается металлический модуль с наружным диаметром 1,8 мм и внутренним 1,4 мм. В этот модуль закладывают два многомодовых и два одномодовых волоконных световода. С учетом рабочего диапазона температур, выбираем световоды с покрытием из высокотемпературного уретан - акрилата. Внешний диаметр покрытия будет 250 мкм. Проведенные расчеты показали, что общий расчетный избыток волокна 3,9×10-3, что равно 0,39%.The geophysical cable for operation in the temperature range of -40 ° С - + 150 ° С (Fig. 2), the core of the cable with copper conductors, around which two armor coils are superimposed, has a diameter of 12.6 mm. The inner armor coil is made of steel wire with a diameter of 1.8 mm. A metal module with an outer diameter of 1.8 mm and an inner 1.4 mm is placed in this coil. Two multimode and two single-mode optical fibers are laid in this module. Given the operating temperature range, we select optical fibers coated with high-temperature urethane - acrylate. The outer diameter of the coating will be 250 microns. The calculations showed that the total estimated excess fiber is 3.9 × 10 -3 , which is 0.39%.
На завершающей стадии изготовления кабель подвергают стабилизации, для достижения оптимального (нормируемого) значения коэффициента остаточного относительного удлинения. Калибровку после стабилизации оптической части проводят в процессе перемотки геофизического кабеля, с периодической остановкой, в период которой на кабель накладывают греющее устройство, зона нагрева которого равна по длине пространственному разрешению RDTS, который подключен к одному из волокон оптического модуля, сравнивая показатели прибора и отсчета по магнитным меткам, определяют коэффициент пропорциональности по формуле:At the final stage of manufacturing, the cable is stabilized to achieve the optimal (normalized) value of the coefficient of residual elongation. Calibration after stabilization of the optical part is carried out during the rewinding of the geophysical cable, with a periodic stop during which a heating device is applied to the cable, the heating zone of which is equal in length to the spatial resolution of the RDTS, which is connected to one of the fibers of the optical module, comparing the parameters of the device and the readout magnetic labels, determine the proportionality coefficient by the formula:
Lкабеля=K⋅Lволокна;L cable = K⋅L fiber ;
где Lкабеля, Lволокна длины кабеля и оптического волокна, мм; K - коэффициент пропорциональности, который учитывают при расчете расстояний оптического метода.where L cable , L fiber cable length and optical fiber, mm; K is the coefficient of proportionality, which is taken into account when calculating the distances of the optical method.
Эффективность предлагаемого решения достигается тем, что оптические волокна размещены в стальной трубке, находящейся в конструкции кабеля в состоянии спирального повива таким образом, что во время стабилизации геофизического кабеля и происходящих при этом процессов: удлинения кабеля за счет уплотнения элементов конструкции кабеля, уменьшения диаметра, выравнивания натяжения проволок брони и т.д.; изделие эксплуатировалось без физических разрушений. При этом длина волоконно-оптического канала остается неизменной, а компенсация за удлинение кабеля достигается за счет размещения в трубке оптоволокна с избытком длины и изменения положения его в самой трубке, что является достаточным условием при неизменной длине оптического канала. Это касается и компенсации удлинения за счет разницы коэффициентов температурного расширения материалов трубки и оптического волокна.The effectiveness of the proposed solution is achieved by the fact that the optical fibers are placed in a steel tube located in the cable structure in the state of a spiral coil in such a way that during stabilization of the geophysical cable and the processes occurring during this: cable elongation due to compaction of the cable structure elements, reduction in diameter, alignment armor wire tension, etc .; the product was operated without physical damage. At the same time, the length of the fiber-optic channel remains unchanged, and compensation for cable elongation is achieved by placing an excess fiber in the tube and changing its position in the tube itself, which is a sufficient condition for a constant length of the optical channel. This also applies to compensation for elongation due to the difference in the coefficients of thermal expansion of the materials of the tube and optical fiber.
Данное описание и чертежи рассматривается как материал, иллюстрирующий полезную модель, сущность которой и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.This description and drawings are considered as material illustrating a utility model, the essence of which and the scope of patent claims are defined in the following formula, a set of essential features and their equivalents.
Литература.Literature.
1) Б.В. Авдеев, В.А. Исаев, В.В. Моисеев, С.В. Шаталин. Новые кабельные конструкции, использующие нечувствительные к изгибу волокна. "Фотон-Экспресс", 2007, №б (62), с. 105-106.1) B.V. Avdeev, V.A. Isaev, V.V. Moiseev, S.V. Shatalin. New cable designs using bend-insensitive fibers. "Photon Express", 2007, No. 6 (62), p. 105-106.
2) Гюнтер Мальке, Петер Гессинг. Волоконно-оптические кабели. Новосибирск, 2001 г.2) Gunter Malke, Peter Hessing. Fiber optic cables. Novosibirsk, 2001
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019135119U RU196039U1 (en) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | Geophysical Fiber Optic Stabilized Cable |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019135119U RU196039U1 (en) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | Geophysical Fiber Optic Stabilized Cable |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU196039U1 true RU196039U1 (en) | 2020-02-14 |
Family
ID=69626600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019135119U RU196039U1 (en) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | Geophysical Fiber Optic Stabilized Cable |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU196039U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU202982U1 (en) * | 2020-02-25 | 2021-03-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Предприятие "ФХС-ПНГ" | Geophysical cable with optical fiber and capillary tube |
RU213867U1 (en) * | 2022-05-05 | 2022-10-04 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭГК-ЭЛЕКТРО" | FIBER-OPTIC CABLE FOR DISTRIBUTED FIBER-OPTIC THERMOMETRY SYSTEM (ALLOCATION) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU131897U1 (en) * | 2013-02-25 | 2013-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью Томское научно-производственное и внедренческое общество "СИАМ" | SUBMERSIBLE SIGNAL-SUPPLY CABLE |
US8623787B2 (en) * | 2005-04-21 | 2014-01-07 | Nkt Cables Ultera A/S | Superconductive multi-phase cable system, a method of its manufacture and its use |
RU156786U1 (en) * | 2015-02-19 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ПетроФайбер" | GEOPHYSICAL FIBER OPTICAL CABLE |
RU159036U1 (en) * | 2015-08-20 | 2016-01-27 | Российская Федерация от лица которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации | FIRE-RESISTANT FIRE-SAFE OPTICAL CABLE |
-
2019
- 2019-10-31 RU RU2019135119U patent/RU196039U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8623787B2 (en) * | 2005-04-21 | 2014-01-07 | Nkt Cables Ultera A/S | Superconductive multi-phase cable system, a method of its manufacture and its use |
RU131897U1 (en) * | 2013-02-25 | 2013-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью Томское научно-производственное и внедренческое общество "СИАМ" | SUBMERSIBLE SIGNAL-SUPPLY CABLE |
RU156786U1 (en) * | 2015-02-19 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ПетроФайбер" | GEOPHYSICAL FIBER OPTICAL CABLE |
RU159036U1 (en) * | 2015-08-20 | 2016-01-27 | Российская Федерация от лица которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации | FIRE-RESISTANT FIRE-SAFE OPTICAL CABLE |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU202982U1 (en) * | 2020-02-25 | 2021-03-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Предприятие "ФХС-ПНГ" | Geophysical cable with optical fiber and capillary tube |
RU213867U1 (en) * | 2022-05-05 | 2022-10-04 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭГК-ЭЛЕКТРО" | FIBER-OPTIC CABLE FOR DISTRIBUTED FIBER-OPTIC THERMOMETRY SYSTEM (ALLOCATION) |
RU2799502C1 (en) * | 2022-08-18 | 2023-07-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Инкаб" | Fiber optic communication cable |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20040258373A1 (en) | Monitoring cable | |
CN106796323B (en) | Optical fiber | |
US8290324B2 (en) | Single-mode optical fiber having an enlarged effective area | |
US8301000B2 (en) | Single-mode optical fiber | |
US4696542A (en) | Armored optical fiber cable | |
US9958299B2 (en) | Cable and method for introducing initial tensile strain to optical fiber | |
RU2463266C2 (en) | Optical fibre with tin-doped transition part between core and cladding | |
US11473943B2 (en) | Optical fiber sensor | |
BRPI0903197A2 (en) | single mode fiber optic | |
CN108139235B (en) | DPTSS cable | |
RU196039U1 (en) | Geophysical Fiber Optic Stabilized Cable | |
WO2005043208A1 (en) | Fiber optic assemblies, cables, and manufacturing methods therefor | |
CN110632719A (en) | Internal fixed point type ultra-weak fiber grating strain cable | |
JP2008180866A (en) | Optical fiber cord | |
CN210514734U (en) | Internal fixed point type ultra-weak fiber grating strain cable | |
CN110596837B (en) | Stress-packaging-free temperature-sensing optical fiber cable and preparation method thereof | |
US11391603B2 (en) | Multi-core optical fiber and method for manufacturing multi-core optical fiber | |
CN210572930U (en) | Temperature-sensing optical fiber cable free of stress packaging | |
CN210572929U (en) | Ultra-weak fiber grating optical cable for water temperature monitoring | |
JPWO2005038425A1 (en) | Optical fiber and polarization mode dispersion measuring method for optical fiber | |
CN213338126U (en) | Temperature measuring optical cable for oil well | |
CN111897063A (en) | Temperature measurement optical cable for oil well | |
WO2014171858A1 (en) | Distributed fibre-optic pressure sensor | |
RU139213U1 (en) | DISTRIBUTED FIBER OPTICAL SENSOR OF TEMPERATURE OF THE INCREASED SENSITIVITY | |
EP4411324A1 (en) | Multisensing cable for overhead power transmission lines |