一種用於油氣井下的光纜的製作方法

2023-10-08 09:34:14 2

一種用於油氣井下的光纜的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用於油氣井下的光纜，該光纜包括纜芯和包裹在纜芯外面的保護層，所述保護層由外到內包括緊密貼合的不鏽鋼管外護層(1)、耐高溫中間保護層(2)和不鏽鋼管內護層(3)，纜芯包括纖膏(4)和填充在纖膏(4)中的耐高溫光纖(5)，且纖膏(4)與不鏽鋼管內護層(3)接觸，耐高溫光纖(5)與不鏽鋼管內護層(3)不接觸。本實用新型的光纜具有耐腐蝕性、耐高溫性和耐水浸性，以及氫損較低、抗振動和抗碰撞能力較高的特性，即該光纜能夠適應油井下高溫、高壓、水浸、氫侵、碰撞及振動等惡劣環境的需要，可以在井下長期使用，將其用於光纖傳感器時，能夠提高光纖傳感器測定的準確性和穩定性。
【專利說明】—種用於油氣井下的光纜

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用於油氣井下的光纜。

【背景技術】
[0002]在油氣開採過程中，對油氣井下壓力、溫度等參數進行實時監測，是了解油氣井下油氣層的物理狀態、優化採油技術方案、提高油氣採收率和產量的重要措施之一。傳統的電子類傳感器無法在井下惡劣的環境諸如高溫、高壓、腐蝕、地磁地電幹擾下工作，而光纖傳感器可以克服這些困難，其對電磁幹擾不敏感而且能承受極端條件，包括高溫、高壓(30MPa以上)以及強烈的衝擊與振動，可以高精度地測量井筒和井場環境參數。而且光纖傳感器橫截面積小，外形短，在井筒中佔據空間小，在油氣田開採過程中有著廣泛的應用前景。
[0003]光纜作為整個光纖傳感系統中的重要組成部分，承擔著傳輸信號以及承載井下光纖傳感器部分重量的任務。目前的油氣井下常用的光纜的纜芯外面只設置有多個不鏽鋼保護層，且不鏽鋼保護層由不鏽鋼套管組成，而不鏽鋼套管是通過短管之間的焊接形成的，焊接的接頭處不耐腐蝕、不防水，另外，由於不鏽鋼本身性質的原因使得光纜不耐高溫和不抗震，而油氣井下的環境又非常複雜和惡劣，因此，現有的光纜在油氣井下使用時，光纜的壽命短，將其用於光纖傳感器時，測定的準確性也不高。因此，急需一種能夠適應油氣井下的高溫、高壓、水浸、氫侵、碰撞及振動等複雜惡劣環境的光纜，以提高光纖傳感器測定的準確性和穩定性。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是克服現有技術中光纜無法適應油氣井下的高溫、高壓、水浸、氫侵、碰撞及振動等複雜惡劣環境的缺陷，提供一種用於油氣井下的光纜。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型提供了一種用於油氣井下的光纜，該光纜包括纜芯和包裹在纜芯外面的保護層，所述保護層由外到內包括緊密貼合的不鏽鋼管外護層、耐高溫中間保護層和不鏽鋼管內護層，所述纜芯包括纖膏和填充在所述纖膏中的耐高溫光纖，且所述纖膏與所述不鏽鋼管內護層接觸，所述耐高溫光纖與所述不鏽鋼管內護層不接觸。
[0006]優選地，所述耐高溫中間保護層為聚四氟乙烯保護層或橡膠保護層。
[0007]優選地，在所述耐高溫光纖的表面上還設置有聚醯亞胺塗覆層，所述耐高溫光纖通過聚醯亞胺塗覆層與纖膏接觸。
[0008]優選地，所述聚醯亞胺塗覆層的徑向厚度與所述耐高溫光纖的半徑的比例為1:0.5~2 ο
[0009]優選地，所述不鏽鋼管外護層的徑向厚度、所述耐高溫中間保護層的徑向厚度、所述不鏽鋼管內護層的徑向厚度、所述纜芯的半徑之間的比例為1:1-2:0.1-0.5:0.1-0.5。
[0010]優選地，所述不鏽鋼管外護層和所述不鏽鋼管內護層均為一體成型的結構。
[0011]優選地，所述耐高溫光纖為1-8芯的光纖。
[0012]優選地，所述纖膏為防氫損纖膏。
[0013]優選地，所述防氫損纖膏由基礎油、膠凝劑和抗氧劑混合而成。
[0014]本實用新型的用於油氣井下的光纜，由於在不鏽鋼管保護層之間增加了耐高溫中間保護層，且光纖採用耐高溫光纖，不僅使該光纜具有耐高溫性，而且還使該光纜具有耐腐蝕性和耐水浸性，以及具有氫損較低、抗振動和抗碰撞能力較高的特性。當不鏽鋼管外護層和不鏽鋼管內護層為一體成型結構時，能夠進一步提高光纜的抗壓、防水和耐腐蝕性，當光纜中的耐高溫中間保護層採用聚四氟乙烯材料時，不僅能夠進一步提高光纜的耐高溫性，還能夠進一步提高光纜的抗震性，此外，當耐高溫光纖的表面覆蓋聚醯亞胺塗覆層時，能夠進一步提高光纜的耐高溫性，當纖膏採用防氫損纖膏時，能夠顯著降低氫損。因此，本實用新型的光纜具有耐腐蝕性、耐高溫性和耐水浸性，以及氫損較低、抗振動和抗碰撞能力較高的特性，即該光纜能夠適應油井下高溫、高壓、水浸、氫侵、碰撞及振動等惡劣環境的需要，可以在井下長期使用，將其用於光纖傳感器時，能夠提高光纖傳感器測定的準確性和穩定性。
[0015]本實用新型的其它特徵和優點將在隨後的【具體實施方式】部分予以詳細說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的一種優選實施方式的用於油氣井下的光纜。
[0017]附圖標記說明
[0018]I不鏽鋼管外護層；2耐高溫中間保護層；3不鏽鋼管內護層；4纖膏；5耐高溫光纖。

【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用於說明和解釋本實用新型，並不用於限制本實用新型。
[0020]如圖1所示，本實用新型提供了一種用於油氣井下的光纜，該光纜包括纜芯和包裹在纜芯外面的保護層，保護層由外到內包括緊密貼合的不鏽鋼管外護層1、耐高溫中間保護層2和不鏽鋼管內護層3，纜芯包括纖膏4和填充在纖膏4中的耐高溫光纖5，且纖膏4與不鏽鋼管內護層3接觸，耐高溫光纖5與不鏽鋼管內護層3不接觸。
[0021]本實用新型中，耐高溫中間保護層2隻要能夠起到耐高溫和抗震的作用即可，但是，為了進一步提高光纜的耐高溫性並同時使光纜具有更強的抗震性，優選地，耐高溫中間保護層2為聚四氟乙烯保護層或橡膠保護層，其中，聚四氟乙烯保護層中的聚四氟乙烯可以為本領域常規的聚四氟乙烯塑料，橡膠保護層中的橡膠可以為耐高溫的橡膠製品，例如可以為工作溫度超過200°C的丙烯酸酯橡膠。
[0022]本領域的技術人員應該理解的是聚四氟乙烯本身具有耐高溫的特性，其使用工作溫度可達250°C。
[0023]本實用新型中，耐高溫光纖5的芯數可以為本領域常規所需的芯數，例如，耐高溫光纖5可以為1-8芯的光纖,優選為4芯的光纖。
[0024]本實用新型中，耐高溫光纖5可以為本領域常規的耐高溫光纖，該耐高溫光纖5的表面可以覆蓋耐高溫的塗覆層，也可以不覆蓋耐高溫的塗覆層，優選地，在耐高溫光纖5的表面設置有耐高溫的塗覆層，進一步優選地，當在耐高溫光纖5的表面上設置有聚醯亞胺塗覆層(未示出)，耐高溫光纖5通過聚醯亞胺塗覆層與纖膏4接觸時，能夠進一步提高光纜的耐高溫性，使得光纜的工作溫度高達300°C。其中，聚醯亞胺可以為本領域常用的聚醯亞胺。
[0025]本實用新型中，在耐高溫光纖5的表面上設置有聚醯亞胺塗覆層是指在每個光纖芯的表面分別設置有聚醯亞胺塗覆層。
[0026]本實用新型中，聚醯亞胺塗覆層的徑向厚度與耐高溫光纖5的半徑可以為本領域常規的比例，例如可以為1:0.5-2。
[0027]本實用新型中，不鏽鋼管外護層I的徑向厚度、耐高溫中間保護層2的徑向厚度、不鏽鋼管內護層3的徑向厚度、纜芯的半徑之間的比例可以為本領域常規的規格比例，但是，為了進一步提高光纜的耐腐蝕性、耐高溫性和耐水浸性，並進一步降低氫損、以及更有效地抗振動和碰撞，優選地，不鏽鋼管外護層I的徑向厚度、耐高溫中間保護層2的徑向厚度、不鏽鋼管內護層3的徑向厚度、纜芯的半徑之間的比例為1:1-2:0.1-0.5:0.1-0.5。
[0028]本實用新型中，優選地，不鏽鋼管外護層I和不鏽鋼管內護層3均為一體成型的結構，一體成型的結構是指不鏽鋼管外護層I和不鏽鋼管內護層3均為單根的不鏽鋼管，不需要經過焊接成型，該一體成型的結構，能夠克服焊接的短管接口處不耐水浸，不耐腐蝕等缺陷，進一步提高了光纜的耐腐蝕性和耐水性。其中，一體成型的結構的具體成型方法可以為本領域常規的成型方法。
[0029]本實用新型中，不鏽鋼管外護層I和不鏽鋼管內護層3的不鏽鋼可以為本領域常規的不鏽鋼材質，例如可以為316L、825和13Cr中的至少一種。
[0030]本實用新型中，纖膏4可以為本領域常用的纖膏，但是為了進一步增強光纜的防氫損能力，優選地，纖膏4選用防氫損纖膏，其中，該防氫損纖膏只要是能夠顯著提高防氫損能力即可，例如可以由基礎油、膠凝劑和抗氧劑混合而成，基礎油、膠凝劑和抗氧劑為本領域常規用於混合製備防氫損纖膏的基礎油、膠凝劑和抗氧劑，其具體的種類和用量可以根據實際使用時所需的防氫損能力進行調整和選取。
[0031]如上所述，根據本實用新型的優選的實施方式，本實用新型提供了如下的用於油氣井下的光纜，該光纜包括纜芯和包裹在纜芯外面的保護層，保護層由外到內包括緊密貼合的不鏽鋼管外護層1、耐高溫中間保護層2和不鏽鋼管內護層3，纜芯包括纖膏4和填充在纖膏4中的耐高溫光纖5，且纖膏4與不鏽鋼管內護層3接觸，耐高溫光纖5與不鏽鋼管內護層3不接觸，其中，耐高溫中間保護層2為聚四氟乙烯保護層或橡膠保護層，聚四氟乙烯保護層為聚四氟乙烯塑料，橡膠保護層中的耐高溫橡膠製品為工作溫度超過200°C的丙烯酸酯橡膠。耐高溫光纖5為1-8芯的光纖，在耐高溫光纖5的表面上設置有耐高溫的聚醯亞胺塗覆層(未示出)，聚醯亞胺塗覆層的徑向厚度與耐高溫光纖5的半徑為1:0.5-2，不鏽鋼管外護層I的徑向厚度、耐高溫中間保護層2的徑向厚度、不鏽鋼管內護層3的徑向厚度、纜芯的半徑之間的比例為1:1-2:0.1-0.5:0.1-0.5，不鏽鋼管外護層I和不鏽鋼管內護層3均為一體成型的結構，不鏽鋼材質為316L、825和13Cr中的至少一種，纖膏4選用由基礎油、膠凝劑和抗氧劑混合而成的防氫損纖膏。
[0032]因此，本實用新型的光纜具有耐腐蝕性、耐高溫性和耐水浸性，以及氫損較低、抗振動和抗碰撞能力較高的特性，即該光纜能夠適應油井下高溫、高壓、水浸、氫侵、碰撞及振動等惡劣環境的需要，可以在井下長期使用，將其用於光纖傳感器時，能夠提高光纖傳感器測定的準確性和穩定性。
[0033]以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型並不限於上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思範圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本實用新型的保護範圍。
[0034]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0035]此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。
【權利要求】
1.一種用於油氣井下的光纜，其特徵在於，該光纜包括纜芯和包裹在纜芯外面的保護層，所述保護層由外到內包括緊密貼合的不鏽鋼管外護層(1)、耐高溫中間保護層(2)和不鏽鋼管內護層(3)，所述纜芯包括纖膏(4)和填充在所述纖膏(4)中的耐高溫光纖(5)，且所述纖膏(4)與所述不鏽鋼管內護層(3)接觸，所述耐高溫光纖(5)與所述不鏽鋼管內護層⑶不接觸。
2.根據權利要求1所述的光纜，其特徵在於，所述耐高溫中間保護層(2)為聚四氟乙烯保護層或橡膠保護層。
3.根據權利要求1所述的光纜，其特徵在於，在所述耐高溫光纖(5)的表面上還設置有聚醯亞胺塗覆層，所述耐高溫光纖(5)通過聚醯亞胺塗覆層與纖膏(4)接觸。
4.根據權利要求3所述的光纜，其特徵在於，所述聚醯亞胺塗覆層的徑向厚度與所述耐高溫光纖(5)的半徑的比例為1:0.5-2。
5.根據權利要求1或2所述的光纜，其特徵在於，所述不鏽鋼管外護層(1)的徑向厚度、所述耐高溫中間保護層(2)的徑向厚度、所述不鏽鋼管內護層(3)的徑向厚度、所述纜芯的半徑之間的比例為1:1_2:0.1-0.5:0.1-0.5。
6.根據權利要求1所述的光纜，其特徵在於，所述不鏽鋼管外護層(1)和所述不鏽鋼管內護層(3)均為一體成型的結構。
7.根據權利要求1所述的光纜，其特徵在於，所述耐高溫光纖(5)為1-8芯的光纖。
8.根據權利要求1所述的光纜，其特徵在於，所述纖膏(4)為防氫損纖膏。
【文檔編號】G02B6/44GK204129286SQ201420369181
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年7月4日 優先權日:2014年7月4日
【發明者】李小凡, 郭士生, 付豪, 李三喜, 李豔飛, 張海山, 呂京生, 閆波, 李舜水, 薛鎣, 唐亮 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油(中國)有限公司上海分公司, 山東省科學院雷射研究所