[實用新型]具有改進疲勞壽命的彎曲不敏感性的光－電電纜

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820112435.5
• 申請日: 2008-04-22
• 公開（公告）號: CN201196694Y
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 約瑟夫·瓦爾基;弗拉基米爾·赫爾南德斯-索羅斯;蘇里亞·西曼云塔;丹·塔巴蘭;金秉俊
• 申請（專利權(quán)）人: 普拉德研究及開發(fā)股份有限公司
• 主分類號: G02B6/44
• 分類號: G02B6/44;H01B11/22
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王旭

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型總體上涉及光-電電纜，并且更具體地涉及用于油田測井 電纜、地震勘探的混合光-電電纜及其制造方法。

背景技術(shù)

本部分中的陳述僅提供與本實用新型相關(guān)的背景信息，并且可能不構(gòu) 成現(xiàn)有技術(shù)。

當正鉆探油井時，探頭通常周期地下降進入鉆井以測量它橫過的地層 的特征。典型地，測井電纜在鉆井中支持并運動探頭，為探頭運送電力， 并且在探頭與地表處的儀器和控制設(shè)施之間中繼控制指令和數(shù)據(jù)。由于測 量和測量儀器已變得更精密，數(shù)據(jù)傳輸速度已增加到現(xiàn)有電纜可能變得飽 和的點。

如光纖電話電纜所展示的，光纖技術(shù)能夠增加多個數(shù)量級的數(shù)據(jù)傳輸 速率。然而由于使用測井電纜的要求條件，電話光纖電纜將是不可接受的。 電話電纜被設(shè)計以在使用中保持靜止，并且不會遇到在油井中發(fā)現(xiàn)的溫度 與壓力極端情況。

相反，測井電纜圍繞滑輪反復拉動，并隨著它下降進入井和從井提升 出來在絞車卷筒上卷上和卷下。因此，該電纜必須承受圍繞幾英尺直徑的 反復彎曲，和數(shù)千磅的張力。一旦在井中，電纜遇到可能超過每平方英寸 2萬磅的壓力和可能超過175℃的溫度。然而，光纖對變形(尤其點負載) 極敏感，這極大地增加了光纖內(nèi)的光信號的衰減。它們也對濕氣敏感，濕 氣在光纖中攻擊微小裂紋，減小其強度。此外，它們對原子和分子氫敏感， 氫與石英(Silica)反應(yīng)，增加了光纖的衰減。當制造電纜時，并且隨后當使 用時，電纜部件(電導體、強度部件等)上的應(yīng)力(彎曲與拉伸)使它們 在電纜內(nèi)相對于彼此運動。這能夠?qū)е鹿饫w的局部變形。拉伸電纜拉伸了 光纖，從而增加了其應(yīng)力，加重了其衰減，并且有時導致它們斷裂。井內(nèi) 的高壓和高溫有助于濕氣和氫侵入電纜和光纖。如指示，典型的光學電話 通信電纜不是為這些操作條件而設(shè)計的。

考慮到前述內(nèi)容，Anderson等人的U.S.4,375,313中公開了一種與本 申請共同轉(zhuǎn)讓的期望用于油井和地震勘探應(yīng)用的光-電電纜，其與本申請共 同轉(zhuǎn)讓，該專利的內(nèi)容通過參考整體并入這里。該U.S.4,375,313專利公 開了一種緩沖結(jié)構(gòu)，用于保護光纖免于濕氣、氫和不均勻的應(yīng)力。雖然這 種緩沖結(jié)構(gòu)適合反復和苛求的測井應(yīng)用，考慮到在更深油和氣井中應(yīng)用電 纜和采用要求增加數(shù)據(jù)傳輸量的更精密的工具，仍需要更好地緩沖光纖對 抗應(yīng)力和濕氣以及氫保護。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的實施方案提供了具有提高的彎曲不敏感性、疲勞壽命和 對氫侵蝕的保護的光纖元件、混合光-電導體、混合光-電導體組件和光-電 芯組件。在一種優(yōu)選形式中，光纖元件包括光纖和圍繞光纖的碳層。

在另一種形式中，混合光-電導體包括：至少一個光纖元件；圍繞至 少一個光纖元件設(shè)置的至少一個電導體；和圍繞至少一個電導體設(shè)置的固 定層，用于將至少一個電導體固定到位。該至少一個光纖元件包括光纖和 圍繞光纖元件的碳層。

在另一種形式中，混合光-電導體組件包括：成捆設(shè)置的多個光-電導 體；和用于結(jié)合多個光-電導體的填充材料。該光-電導體每個包括光纖元 件和包圍光纖元件的電導體。該光纖元件具有光纖和圍繞光纖的碳層。

在另一種形式中，混合光-電導體包括：至少一個光纖元件；圍繞至 少一個光纖元件設(shè)置的至少一個電導體；第一聚合物；和第二聚合物層。 第一聚合物層將至少一個電導體固定就位。第二聚合物層包圍第一聚合物 層，用于提高光-電導體的機械強度。

在另一種形式中，混合光-電導體組件包括：成捆設(shè)置的多個光-電導 體；嵌條；和填充材料。多個光-電導體確定了外部輪廓和相鄰光-電導體 之間的多個間隙。多個嵌條設(shè)置在鄰近外部輪廓的間隙中。填充材料填充 在間隙中，以連結(jié)多個導體和嵌條以形成芯組件。

在另一種形式中，用于電纜組件的護套系統(tǒng)包括：適合包圍電纜芯的 聚合物復合材料；包圍聚合物復合材料的第一強度元件；包圍第一強度元 件的第一聚合物層；包圍第一聚合物層的第二強度元件；和包圍第二強度 元件的第二聚合物層。

在另一種形式中，制造光電導體組件的方法包括：提供多個光-電導 體；成捆設(shè)置多個光-電導體，這些光-電導體確定了外部輪廓和相鄰光-電 導體之間的多個間隙；將多個嵌條放置在鄰近外部輪廓的間隙中；將填充 材料填充入間隙中；和將保護層放置在導體和嵌條周圍。