一种用于油气井下的光缆的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于油气井下的光缆，该光缆包括缆芯和包裹在缆芯外面的保护层，所述保护层由外到内包括紧密贴合的不锈钢管外护层(1)、耐高温中间保护层(2)和不锈钢管内护层(3)，缆芯包括纤膏(4)和填充在纤膏(4)中的耐高温光纤(5)，且纤膏(4)与不锈钢管内护层(3)接触，耐高温光纤(5)与不锈钢管内护层(3)不接触。本实用新型的光缆具有耐腐蚀性、耐高温性和耐水浸性，以及氢损较低、抗振动和抗碰撞能力较高的特性，即该光缆能够适应油井下高温、高压、水浸、氢侵、碰撞及振动等恶劣环境的需要，可以在井下长期使用，将其用于光纤传感器时，能够提高光纤传感器测定的准确性和稳定性。
【专利说明】—种用于油气井下的光缆
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于油气井下的光缆。
【背景技术】
[0002]在油气开采过程中，对油气井下压力、温度等参数进行实时监测，是了解油气井下油气层的物理状态、优化采油技术方案、提高油气采收率和产量的重要措施之一。传统的电子类传感器无法在井下恶劣的环境诸如高温、高压、腐蚀、地磁地电干扰下工作，而光纤传感器可以克服这些困难，其对电磁干扰不敏感而且能承受极端条件，包括高温、高压(30MPa以上)以及强烈的冲击与振动，可以高精度地测量井筒和井场环境参数。而且光纤传感器横截面积小，外形短，在井筒中占据空间小，在油气田开采过程中有着广泛的应用前景。
[0003]光缆作为整个光纤传感系统中的重要组成部分，承担着传输信号以及承载井下光纤传感器部分重量的任务。目前的油气井下常用的光缆的缆芯外面只设置有多个不锈钢保护层，且不锈钢保护层由不锈钢套管组成，而不锈钢套管是通过短管之间的焊接形成的，焊接的接头处不耐腐蚀、不防水，另外，由于不锈钢本身性质的原因使得光缆不耐高温和不抗震，而油气井下的环境又非常复杂和恶劣，因此，现有的光缆在油气井下使用时，光缆的寿命短，将其用于光纤传感器时，测定的准确性也不高。因此，急需一种能够适应油气井下的高温、高压、水浸、氢侵、碰撞及振动等复杂恶劣环境的光缆，以提高光纤传感器测定的准确性和稳定性。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是克服现有技术中光缆无法适应油气井下的高温、高压、水浸、氢侵、碰撞及振动等复杂恶劣环境的缺陷，提供一种用于油气井下的光缆。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种用于油气井下的光缆，该光缆包括缆芯和包裹在缆芯外面的保护层，所述保护层由外到内包括紧密贴合的不锈钢管外护层、耐高温中间保护层和不锈钢管内护层，所述缆芯包括纤膏和填充在所述纤膏中的耐高温光纤，且所述纤膏与所述不锈钢管内护层接触，所述耐高温光纤与所述不锈钢管内护层不接触。
[0006]优选地，所述耐高温中间保护层为聚四氟乙烯保护层或橡胶保护层。
[0007]优选地，在所述耐高温光纤的表面上还设置有聚酰亚胺涂覆层，所述耐高温光纤通过聚酰亚胺涂覆层与纤膏接触。
[0008]优选地，所述聚酰亚胺涂覆层的径向厚度与所述耐高温光纤的半径的比例为1:0.5~2 ο
[0009]优选地，所述不锈钢管外护层的径向厚度、所述耐高温中间保护层的径向厚度、所述不锈钢管内护层的径向厚度、所述缆芯的半径之间的比例为1:1-2:0.1-0.5:0.1-0.5。
[0010]优选地，所述不锈钢管外护层和所述不锈钢管内护层均为一体成型的结构。
[0011]优选地，所述耐高温光纤为1-8芯的光纤。
[0012]优选地，所述纤膏为防氢损纤膏。
[0013]优选地，所述防氢损纤膏由基础油、胶凝剂和抗氧剂混合而成。
[0014]本实用新型的用于油气井下的光缆，由于在不锈钢管保护层之间增加了耐高温中间保护层，且光纤采用耐高温光纤，不仅使该光缆具有耐高温性，而且还使该光缆具有耐腐蚀性和耐水浸性，以及具有氢损较低、抗振动和抗碰撞能力较高的特性。当不锈钢管外护层和不锈钢管内护层为一体成型结构时，能够进一步提高光缆的抗压、防水和耐腐蚀性，当光缆中的耐高温中间保护层采用聚四氟乙烯材料时，不仅能够进一步提高光缆的耐高温性，还能够进一步提高光缆的抗震性，此外，当耐高温光纤的表面覆盖聚酰亚胺涂覆层时，能够进一步提高光缆的耐高温性，当纤膏采用防氢损纤膏时，能够显著降低氢损。因此，本实用新型的光缆具有耐腐蚀性、耐高温性和耐水浸性，以及氢损较低、抗振动和抗碰撞能力较高的特性，即该光缆能够适应油井下高温、高压、水浸、氢侵、碰撞及振动等恶劣环境的需要，可以在井下长期使用，将其用于光纤传感器时，能够提高光纤传感器测定的准确性和稳定性。
[0015]本实用新型的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的一种优选实施方式的用于油气井下的光缆。
[0017]附图标记说明
[0018]I不锈钢管外护层；2耐高温中间保护层；3不锈钢管内护层；4纤膏；5耐高温光纤。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0020]如图1所示，本实用新型提供了一种用于油气井下的光缆，该光缆包括缆芯和包裹在缆芯外面的保护层，保护层由外到内包括紧密贴合的不锈钢管外护层1、耐高温中间保护层2和不锈钢管内护层3，缆芯包括纤膏4和填充在纤膏4中的耐高温光纤5，且纤膏4与不锈钢管内护层3接触，耐高温光纤5与不锈钢管内护层3不接触。
[0021]本实用新型中，耐高温中间保护层2只要能够起到耐高温和抗震的作用即可，但是，为了进一步提高光缆的耐高温性并同时使光缆具有更强的抗震性，优选地，耐高温中间保护层2为聚四氟乙烯保护层或橡胶保护层，其中，聚四氟乙烯保护层中的聚四氟乙烯可以为本领域常规的聚四氟乙烯塑料，橡胶保护层中的橡胶可以为耐高温的橡胶制品，例如可以为工作温度超过200°C的丙烯酸酯橡胶。
[0022]本领域的技术人员应该理解的是聚四氟乙烯本身具有耐高温的特性，其使用工作温度可达250°C。
[0023]本实用新型中，耐高温光纤5的芯数可以为本领域常规所需的芯数，例如，耐高温光纤5可以为1-8芯的光纤,优选为4芯的光纤。
[0024]本实用新型中，耐高温光纤5可以为本领域常规的耐高温光纤，该耐高温光纤5的表面可以覆盖耐高温的涂覆层，也可以不覆盖耐高温的涂覆层，优选地，在耐高温光纤5的表面设置有耐高温的涂覆层，进一步优选地，当在耐高温光纤5的表面上设置有聚酰亚胺涂覆层(未示出)，耐高温光纤5通过聚酰亚胺涂覆层与纤膏4接触时，能够进一步提高光缆的耐高温性，使得光缆的工作温度高达300°C。其中，聚酰亚胺可以为本领域常用的聚酰亚胺。
[0025]本实用新型中，在耐高温光纤5的表面上设置有聚酰亚胺涂覆层是指在每个光纤芯的表面分别设置有聚酰亚胺涂覆层。
[0026]本实用新型中，聚酰亚胺涂覆层的径向厚度与耐高温光纤5的半径可以为本领域常规的比例，例如可以为1:0.5-2。
[0027]本实用新型中，不锈钢管外护层I的径向厚度、耐高温中间保护层2的径向厚度、不锈钢管内护层3的径向厚度、缆芯的半径之间的比例可以为本领域常规的规格比例，但是，为了进一步提高光缆的耐腐蚀性、耐高温性和耐水浸性，并进一步降低氢损、以及更有效地抗振动和碰撞，优选地，不锈钢管外护层I的径向厚度、耐高温中间保护层2的径向厚度、不锈钢管内护层3的径向厚度、缆芯的半径之间的比例为1:1-2:0.1-0.5:0.1-0.5。
[0028]本实用新型中，优选地，不锈钢管外护层I和不锈钢管内护层3均为一体成型的结构，一体成型的结构是指不锈钢管外护层I和不锈钢管内护层3均为单根的不锈钢管，不需要经过焊接成型，该一体成型的结构，能够克服焊接的短管接口处不耐水浸，不耐腐蚀等缺陷，进一步提高了光缆的耐腐蚀性和耐水性。其中，一体成型的结构的具体成型方法可以为本领域常规的成型方法。
[0029]本实用新型中，不锈钢管外护层I和不锈钢管内护层3的不锈钢可以为本领域常规的不锈钢材质，例如可以为316L、825和13Cr中的至少一种。
[0030]本实用新型中，纤膏4可以为本领域常用的纤膏，但是为了进一步增强光缆的防氢损能力，优选地，纤膏4选用防氢损纤膏，其中，该防氢损纤膏只要是能够显著提高防氢损能力即可，例如可以由基础油、胶凝剂和抗氧剂混合而成，基础油、胶凝剂和抗氧剂为本领域常规用于混合制备防氢损纤膏的基础油、胶凝剂和抗氧剂，其具体的种类和用量可以根据实际使用时所需的防氢损能力进行调整和选取。
[0031]如上所述，根据本实用新型的优选的实施方式，本实用新型提供了如下的用于油气井下的光缆，该光缆包括缆芯和包裹在缆芯外面的保护层，保护层由外到内包括紧密贴合的不锈钢管外护层1、耐高温中间保护层2和不锈钢管内护层3，缆芯包括纤膏4和填充在纤膏4中的耐高温光纤5，且纤膏4与不锈钢管内护层3接触，耐高温光纤5与不锈钢管内护层3不接触，其中，耐高温中间保护层2为聚四氟乙烯保护层或橡胶保护层，聚四氟乙烯保护层为聚四氟乙烯塑料，橡胶保护层中的耐高温橡胶制品为工作温度超过200°C的丙烯酸酯橡胶。耐高温光纤5为1-8芯的光纤，在耐高温光纤5的表面上设置有耐高温的聚酰亚胺涂覆层(未示出)，聚酰亚胺涂覆层的径向厚度与耐高温光纤5的半径为1:0.5-2，不锈钢管外护层I的径向厚度、耐高温中间保护层2的径向厚度、不锈钢管内护层3的径向厚度、缆芯的半径之间的比例为1:1-2:0.1-0.5:0.1-0.5，不锈钢管外护层I和不锈钢管内护层3均为一体成型的结构，不锈钢材质为316L、825和13Cr中的至少一种，纤膏4选用由基础油、胶凝剂和抗氧剂混合而成的防氢损纤膏。
[0032]因此，本实用新型的光缆具有耐腐蚀性、耐高温性和耐水浸性，以及氢损较低、抗振动和抗碰撞能力较高的特性，即该光缆能够适应油井下高温、高压、水浸、氢侵、碰撞及振动等恶劣环境的需要，可以在井下长期使用，将其用于光纤传感器时，能够提高光纤传感器测定的准确性和稳定性。
[0033]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0034]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0035]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【权利要求】
1.一种用于油气井下的光缆，其特征在于，该光缆包括缆芯和包裹在缆芯外面的保护层，所述保护层由外到内包括紧密贴合的不锈钢管外护层(1)、耐高温中间保护层(2)和不锈钢管内护层(3)，所述缆芯包括纤膏(4)和填充在所述纤膏(4)中的耐高温光纤(5)，且所述纤膏(4)与所述不锈钢管内护层(3)接触，所述耐高温光纤(5)与所述不锈钢管内护层⑶不接触。
2.根据权利要求1所述的光缆，其特征在于，所述耐高温中间保护层(2)为聚四氟乙烯保护层或橡胶保护层。
3.根据权利要求1所述的光缆，其特征在于，在所述耐高温光纤(5)的表面上还设置有聚酰亚胺涂覆层，所述耐高温光纤(5)通过聚酰亚胺涂覆层与纤膏(4)接触。
4.根据权利要求3所述的光缆，其特征在于，所述聚酰亚胺涂覆层的径向厚度与所述耐高温光纤(5)的半径的比例为1:0.5-2。
5.根据权利要求1或2所述的光缆，其特征在于，所述不锈钢管外护层(1)的径向厚度、所述耐高温中间保护层(2)的径向厚度、所述不锈钢管内护层(3)的径向厚度、所述缆芯的半径之间的比例为1:1_2:0.1-0.5:0.1-0.5。
6.根据权利要求1所述的光缆，其特征在于，所述不锈钢管外护层(1)和所述不锈钢管内护层(3)均为一体成型的结构。
7.根据权利要求1所述的光缆，其特征在于，所述耐高温光纤(5)为1-8芯的光纤。
8.根据权利要求1所述的光缆，其特征在于，所述纤膏(4)为防氢损纤膏。
【文档编号】G02B6/44GK204129286SQ201420369181
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】李小凡, 郭士生, 付豪, 李三喜, 李艳飞, 张海山, 吕京生, 闫波, 李舜水, 薛蓥, 唐亮 申请人:中国海洋石油总公司, 中海石油(中国)有限公司上海分公司, 山东省科学院激光研究所