RU156786U1

RU156786U1 - Геофизический волоконно-оптический кабель

Info

Publication number: RU156786U1
Application number: RU2015105598/07U
Authority: RU
Inventors: Борис Георгиевич Горшков; Дмитрий Владимирович Зазирный; Евгений Сергеевич Ларин; Семен Владимирович Молостов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ПетроФайбер"
Priority date: 2015-02-19
Filing date: 2015-02-19
Publication date: 2015-11-20

Abstract

1. Геофизический волоконно-оптический кабель, включающий 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.2. Кабель по п. 1, в котором в свободный канал уложено, преимущественно, от 1 до 8 оптических волокон.3. Кабель по п. 1, в котором для обеспечения стойкости к воздействию водорода оптическое волокно содержит карбоновое покрытие.4. Кабель по п. 3, в котором для обеспечения теплостойкости оптическое волокно поверх карбонового содержит теплостойкое покрытие, например полиамидимидное.5. Кабель по п. 1, в котором наряду с одним или несколькими оптическими волокнами в свободный канал уложен один или несколько изолированных металлических проводников.6. Кабель по п. 5, в котором изолированный металлический проводник представляет собой медный или никелевый провод, имеющий зависимость сопротивления от температуры, предпочтительно в эмалевой высокотемпературной изоляции, например, ПЭВ-2.7. Кабель по п. 1, в котором трос содержит от 3 до 10 металлических проволок.8. Кабель по п. 1, в котором металлические проволоки троса выполнены коррозионно-стойкими.9. Кабель по п. 8, в котором металлические проволоки выполнены оцинкованными или кадмированными, либо из легированной стали.10. Кабель по п. 1, в котором образующие трос проволоки предварительно деформированы для предотвращения самопроизвольного расплетания троса.11. Кабель по одному из пп. 1-10, в котором трос имеет �

Description

Предложение относится к техническим средствам для геофизического исследования и мониторинга нефтяных и газовых скважин и может применяться для измерения температур и давления в широком диапазоне их значений, а также в агрессивных средах. Предлагаемый кабель может применяться также для передачи информации от традиционных геофизических приборов к устью скважины.

Известен геофизический оптический кабель, содержащий, по меньше мере, одну токопроводящую жилу и наружную оболочку, выполненную из полимерного материала - гелькоута, при этом, по меньшей мере, одна токопроводящая жила расположена в массе полимерного композиционного материала, армированного стеклянными или углеродными волокнами, параллельно, по меньшей мере, одной токопроводящей жиле в массе полимерного композиционного материала расположен стальной трос и оптическое волокно (RU 147382, 2014).

Недостатком известного кабеля является то, что он имеет низкую стойкость к поперечному сжатию и подвержен деформациям вплоть до разрушения под действием сдавливающих нагрузок внешней среды (жидкость и/или газ), что в конечном итоге осложняет возможность осуществления его надежной герметизации на фонтанной арматуре скважины и может приводить к потере герметичности и истечения жидкости или газа за пределы герметизирующих устройств арматуры. Кроме того кабель имеет низкую стойкость к высоким температурам внешней среды.

Известна конструкция оптического кабеля для тяжелых условий эксплуатации, преимущественно, в нефтяных скважинах. Кабель содержит набор оптических волокон, металлическую герметичную трубку, наполнитель, преимущественно, тиксотропный гель, силовой элемент в виде расположенных по окружности металлических, преимущественно, стальных проволок и внешнего покрытия, преимущественно, полимерного (US 7000696, 2006).

Известна также более сложная конструкция (US 7024081, 2006), где роль силового элемента выполняет вторая (внешняя) металлическая трубка, обладающая герметичностью, причем пространство между трубками заполнено полимером, предпочтительно, вспененным. Кроме того, в состав контактирующего с оптическими волокнами геля введен поглотитель водорода. Преимуществом можно считать меньшую площадь поперечного сечения и меньшую погонную массу кабеля. Однако техническое решение имеет те же недостатки, что и указанное выше.

Аналогичными характеристиками обладает и известное техническое решение (US 7424190, 2008).

Известен геофизический кабель, включающий наружный и внутренний слои брони со слоем изоляции между ними, а также оптоволоконный модуль в центре, размещенный в металлическом капилляре, например, из нержавеющей стали, который одновременно является токопроводящей жилой и имеет снаружи подушку-изолятор, а с внутренней - гидрофобный заполнитель с размещенными оптоволоконными каналами, причем внутренний слой брони с наложенной на него изоляцией является токопроводящей жилой и каркасом, воспринимающим на себя внешнее давление (RU 50337, 2005).

Недостатками известных технических решений является сложность конструкции и низкая стойкость к поперечному сжатию из-за присутствия в конструкциях металлической трубки (капилляра) из коррозионно-стойкого материала (сталь, инконель и т.д.), что ведет к появлению остаточных деформаций в результате действия сдавливающих нагрузок внешней среды (жидкость и/или газ) и в конечном итоге осложняет возможность осуществления их надежной герметизации на фонтанной арматуре скважины и может приводить к потере ее герметичности и истечения жидкости и/или газа за пределы герметизирующих устройств арматуры. Кроме того они имеют низкую стойкость к высоким температурам внешней среды.

Техническим результатом настоящего предложения является создание простой конструкции геофизического волоконно-оптического кабеля, обладающего высокой температурной стойкостью, устойчивостью по отношению к внешнему давлению и наличию водорода.

Технический результат достигается тем, что геофизический волоконно-оптический кабель включает 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.

Способствует достижению технического результата то, что:

- в свободный канал троса уложено, преимущественно, от 1 до 8 оптических волокон;

- для обеспечения стойкости к воздействию водорода каждое оптическое волокно содержит карбоновое покрытие, а для обеспечения теплостойкости оптическое волокно поверх карбонового содержит теплостойкое покрытие, например, полиамидимидное;

- наряду с одним или несколькими оптическими волокнами в свободный канал уложен один или несколько изолированных металлических проводников, каждый из которых представляет собой медный или никелевый провод, имеющий зависимость сопротивления от температуры, предпочтительно в эмалевой высокотемпературной изоляции, например, ПЭВ-2;

- трос содержит от 3 до 10 металлических проволок, выполненных коррозионно стойкими, например, оцинкованными или кадмированными, либо из легированной стали, причем образующие трос проволоки предварительно деформированы для предотвращения самопроизвольного расплетания троса, а сам трос имеет спиральный повив и ошлангован по внешней поверхности высокотемпературным полимером, например, полиамидом;

- в качестве материала с низким модулем упругости для заполнения свободного канала и свободного пространства между металлическими проволоками троса использован резиноподобный силикон, например, одно- или двухкомпонентный силиконовый герметик или иной кремнийорганический компаунд, например, компаунд СИЭЛ.

Предложенное техническое решение поясняется графическим изображением кабеля (поперечное сечение).

Геофизический волоконно-оптический кабель в одном из частных случаев выполнен с ошлангованным тросом по внешней поверхности высокотемпературным полимером, например, полиамидом (имеет внешнюю полимерную оболочку 1). Кабель включает силовой элемент - трос из металлических проволок 2, уложенных таким образом, что в центре образован свободный канал 3. В указанный свободный канал 3 уложены одно или несколько оптических волокон 4. Указанный свободный канал 3 и свободное пространство 5 между металлическими проволоками 2 троса заполнено материалом 6 с низким модулем упругости. Трос содержит от 3 до 10 металлических проволок 2, в данном случае пять, выполненных коррозионно стойкими, например, оцинкованными или кадмированными, либо из легированной стали. Образующие трос проволоки 2 предварительно деформированы для предотвращения самопроизвольного расплетания троса, а сам трос имеет спиральный повив. В свободный канал 3 троса уложено от 1 до 8 оптических волокон, в данном случае два. Для обеспечения стойкости к воздействию водорода каждое оптическое волокно 4 содержит карбоновое покрытие, а для обеспечения теплостойкости оптическое волокно 4 поверх карбонового содержит теплостойкое покрытие, например, полиамидимидное. Наряду с двумя оптическими волокнами 4 в свободный канал 3 может быть уложен один или несколько изолированных металлических проводников 6, в данном случае два. Каждый из проводников 6 представляет собой медный или никелевый провод, имеющий зависимость сопротивления от температуры, предпочтительно, в эмалевой высокотемпературной изоляции, например, ПЭВ-2. В качестве материала 6 с низким модулем упругости для заполнения свободного канала 3 и свободного пространства 5 между металлическими проволоками 2 троса использован резиноподобный силикон, например, одно- или двухкомпонентный силиконовый герметик или иной кремнийорганический компаунд, например, компаунд СИЭЛ.

Работает геофизический волоконно-оптический кабель следующим образом. При необходимости проведения исследований, в скважину, например, нефтяную, известным образом вводят необходимый прибор или набор приборов, связанных с кабелем, навитым на барабан подъемника. Благодаря низкому модулю упругости оптическое волокно 4 в свободном канале 3 в малой степени подвержено влиянию микроизгибов, приводящих к оптическим потерям. Кроме того, кремнийорганические полимеры термостойки, благодаря чему кабель оказывается высокотемпературным (при использовании высокотемпературных оптических волокон). При наличии одного или нескольких изолированных металлических проводников 6 в свободном канале 3 возможно измерение также средней по кабелю температуры.

Claims

1. Геофизический волоконно-оптический кабель, включающий 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.

2. Кабель по п. 1, в котором в свободный канал уложено, преимущественно, от 1 до 8 оптических волокон.

3. Кабель по п. 1, в котором для обеспечения стойкости к воздействию водорода оптическое волокно содержит карбоновое покрытие.

4. Кабель по п. 3, в котором для обеспечения теплостойкости оптическое волокно поверх карбонового содержит теплостойкое покрытие, например полиамидимидное.

5. Кабель по п. 1, в котором наряду с одним или несколькими оптическими волокнами в свободный канал уложен один или несколько изолированных металлических проводников.

6. Кабель по п. 5, в котором изолированный металлический проводник представляет собой медный или никелевый провод, имеющий зависимость сопротивления от температуры, предпочтительно в эмалевой высокотемпературной изоляции, например, ПЭВ-2.

7. Кабель по п. 1, в котором трос содержит от 3 до 10 металлических проволок.

8. Кабель по п. 1, в котором металлические проволоки троса выполнены коррозионно-стойкими.

9. Кабель по п. 8, в котором металлические проволоки выполнены оцинкованными или кадмированными, либо из легированной стали.

10. Кабель по п. 1, в котором образующие трос проволоки предварительно деформированы для предотвращения самопроизвольного расплетания троса.

11. Кабель по одному из пп. 1-10, в котором трос имеет спиральный повив.

12. Кабель по п. 1, в котором в качестве материала с низким модулем упругости использован резиноподобный силикон, например одно- или двухкомпонентный силиконовый герметик или иной кремнийорганический компаунд, например компаунд СИЭЛ.

13. Кабель по п. 1, в котором трос ошлангован по внешней поверхности высокотемпературным полимером, например полиамидом.