专利名称：适于温度300度、压力50MPa的测井传感器连接封装装置的制作方法
技术领域：
本发明属于通信领域，涉及一种适于温度300度、压力50MPa的测井传感器连接封
-Μ. ο
背景技术：
光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的新型传感技术。国外一些发达国家对光纤传感技术的应用研究已取得丰硕成果，不少光纤传感系统已实用化，成为替代传统传感器的商品。光纤的典型结构是一种细长多层同轴圆柱形实体复合纤维。自内向外为纤芯(芯层)一包层一涂覆层。核心部分为纤芯和包层，二者共同构成介质光波导，形成对光信号的传导和约束，实现光的传输，所以又将二者构成的光纤称为裸光纤。因裸光纤的主要成分为二氧化硅，它是一种脆性易碎材料，抗弯曲性能差，韧性差，为提高光纤的微弯性能，通常再涂覆一层高分子涂层，涂覆层又称被覆层，是一层高分子涂层，主要对裸光纤提供机械保护。在油田的开发过程中，人们需要知道在产液或注水过程中有关井内流体的持性与状态的详细资料，这就要用到石油测井，其可靠性和准确性至关重要。而传统的电子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。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(几十兆帕以上)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，同时，光纤传感器具有分布式测量能力，可以测量被测量的空间分布，给出剖面信息。而且，光纤传感器横截面积小，外形短，在井筒中占据空间极小。为方便传输数据 ，光纤传感器连接有光纤抽头以与传感光缆连接，传统技术采用直接熔接后在连接处包覆一层密封外套的连接方式，连接处机械强度差，抗弯折能力弱。
发明内容
为克服传统技术在光缆传感器和传感光缆连接处机械强度差，抗弯折能力弱的技术缺陷，本发明提供一种适于温度300度、压力50MPa (兆帕)的测井传感器连接封装装置。本发明所述适于温度300度、压力50MPa的测井传感器连接封装装置，包括光纤传感器、传感光缆和光缆压套，光纤传感器，包括伸出的第一光纤抽头，所述传感光缆穿过光缆压套，伸出部分为第二光纤抽头；
所述第一光纤抽头、第二光纤抽头末端固定连接；所述第一光纤抽头和第二光纤抽头外围包覆有内径大于连接点附近光纤外径的密封套，从而在密封套和连接点之间形成光纤冗余空间。优选的,还包括套在连接点外的保护外套。进一步的，所述保护外套材料为聚四氟乙烯。优选的，所述连接点外还涂抹有保护树脂。
进一步的，所述保护树脂为聚酰亚胺树脂。优选的，所述密封套包括密封内衬和套在密封内衬外面的密封外套。优选的，所述光纤冗余空间的长度与连接的传感光缆长度比为1:1.2至1:1.5。优选的，还包括位于密封套靠近传感器一端，将密封套密封锁紧在传感器上的传感器螺母和密封垫片。优选的，还包括夹紧光缆压套的光缆卡式夹头和紧固光缆卡式夹头的光缆锁紧螺母。采用本发明所述的适用于温度300度、压力50MPa环境的测井传感器连接封装装置，对光纤连接点附近的光缆剥离了被覆层，形成一个光纤冗余空间，能让光纤接头不受外力和应力的作用，有效的保护连接点；保证传感传感器与传感光缆的接头有良好的机械强度和抗弯折能力。
图1示出本发明所述适于温度300度、压力50MPa的测井传感器连接封装装置的一种具体实现方式；
各图中附图标记名称为1.光纤传感器，2.传感器压帽，3.密封垫片，4.传感器螺母，
5.第一光纤抽头，6.第二光纤抽头,7.连接点,8.保护树脂层,9.保护外套，10.光纤冗余空间，11.密封外套，12.密封内衬13.光缆压套卡口，14.光缆压套，15.光缆卡式夹头，16.密封胶层，17.光缆锁紧螺母，18.传感光缆，A.连接的传感光缆长度。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明。本发明所述适于温度300度、压力50MPa的测井传感器连接封装装置，包括光纤传感器1、传感光缆18和光缆压套14，光纤传感器包括伸出的第一光纤抽头5，所述传感光缆穿过光缆压套14，伸出部分为第二光纤抽头6 ；
所述第一光纤抽头5、第二光纤抽头6末端固定连接；所述第一光纤抽头5和第二光纤抽头6外围包覆有内径大于连接点附近光纤外径的密封套，从而在密封套和连接点之间形成光纤冗余空间10。传统光纤连接采用熔接后在连接处再直接包覆一层密封套的连接方式，连接处机械强度差，抗弯折能力弱。本发明在连接处采用内径大于连接点附近光纤外径的密封套，使密封套与连接点之间形成一个光纤冗余空间。当连接处密封套受外力变形时，由于光纤冗余空间的存在，密封套的变形不会直接传递到内部的光纤抽头连接处，且光纤冗余空间使得连接处的可变形允许范围增大，提高了连接处的机械强度和抗弯折能力。构造光纤冗余空间可以采用内径大于光纤外径的密封套，但优选的，可以采用内径与完整光纤外径相同的密封外套，同时对连接点附近的光纤抽头部分进行剥离，可以剥离全部涂覆层而仅保留光纤纤芯和包层，也可以根据需要，剥离部分涂覆层构成不同厚度的光纤冗余空间。根据不同的光纤直径和光纤冗余空间外径，光纤冗余空间长度设置不同，发明人经过试验，发现光纤冗余空间的长度与连接的传感光缆长度比为1:1. 2至1:1. 5时，连接处的抗弯折性能和密封性能较佳，更进一步的，上述长度比为1:1. 3时，取得最佳的实用效果。所谓连接的传感光缆长度为光纤冗余空间靠近传感光缆端面到光缆压套远离光纤冗余空间的距离，如附图中标示出的距离A。为进一步提高光纤连接点的机械性能，还可以在连接点外套上保护外壳，聚四氟乙烯(俗称特氟龙)具有密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化能力、耐温优异(能在+250°C至_180°C的温度下长期工作)，对人没有毒性。保护外壳的厚度较薄，一般为
O.1至O. 5毫米，长度设置在25-50毫米，以保持连接处的柔韧性。连接点外还可以预先涂上保护树脂后再套上保护外壳，以保护连接点，优选使用聚酰亚胺树脂，聚酰亚胺树脂作为绝缘漆广泛运用于电缆光纤，同时也是一种优良的耐高温涂料。以下给出本发明的一个
具体实施例方式 先将传感光纤18表面涂抹密封胶形成密封胶层16后穿过光缆压套14，然后进行切割打磨；将光纤传感器的密封垫片3安装在光纤传感器I上；光纤传感器伸出的第一光纤抽头5与要连接的第二光纤抽头6将外面的涂覆层全部剥离，预先将保护外套穿过光纤抽头，然后再进行两个光纤抽头的熔接，熔接后在熔接点上涂抹保护树脂形成保护树脂层8，然后将保护外套9套接在熔接点上，以保证熔接点的强度和质量。上述光纤熔接和保护工作完成后，在光纤传感器的压帽2和光缆压套14之间安装好密封内衬12，接着将密封外套11安装在密封内衬12外面，传感光缆末端用光缆卡式夹头夹紧，紧固传感器螺母4和穿过光缆卡式夹头15的光缆锁紧螺母17，将传感光缆和密封外套紧固；然后在光缆压套卡口 13上进行多次滚压密封。密封外套安装在熔接点外，抗腐蚀性要求较高，密封外套外表面可以涂抹抗腐蚀涂层。密封内衬则要求机械性能好，材质性能应当优于密封外套，如果是同种材料，则密封内衬的厚度通常大于密封外套厚度。传感器压帽2、光缆压套14、密封内衬12、密封外套11、传感器螺母4、光缆锁紧螺母17为牌号为304、304L或306的钢材中任意一种。所述的光缆压套14、光纤传感器金属垫片3材料为经过调质后的45#钢、Cr12,Cr12MoV或其它模具钢之任意一种。Crl2为高碳高铬莱氏体钢，Crl2MoV为钢材行业的国标名称，这里指符合该标准的钢材，Crl2MoV模具钢淬透性、淬火回火后的硬度、强度、韧性均优于CR12钢。所谓调质是钢材冶炼领域的公知技术，指淬火+高温回火；也就是先淬火，淬火后再进行高温回火即可。调质的主要目的是得到强度、塑性都比较好的综合机械性能。本发明所述的传感光纤和光纤传感器中的光纤适用于普通多模、单模光纤、聚酰亚胺被覆光纤、金属被覆光纤之任意一种或多种。本发明通过多重保护能保证光纤传感器与传感光缆的接头有良好的机械强度和抗弯折能力；通过多次密封能保证传感传感器和传感光缆中光纤能保持在独立的、隔绝的空间中运行，因为其良好的隔离性能有效延长光缆及传感器的使用寿命，让测试系统长期、不间断的工作在测定位面。本装置中所有金属材料均采用抗腐蚀能力较强的金属加工，如前所述的牌号为304、304L或306的钢材，以及经过调质后的45#钢、Cr12, Cr12MoV或其它模具钢等材料，能有效抵抗油井下复杂的、较强的腐蚀环境；经过独特设计形成的光纤冗余空间能让光纤接头不受外力和应力的作用，有效的保护熔接点。由于本装置具有在长期高温下良好的密封性能，可以耐高达300°C高温、抗10000N以上拉力、抗50MPa，甚至IOOMPa以上压力、抗腐蚀等优异性能，能应对油井下复杂的工作环境；本装置适用于油井汽井等非常恶劣的环境中测量井筒和井场的环境参数和传递相关信号(如液位面深度等)，并且能够精确测量，拓展了光纤传感器的应用领域，能给勘探钻取工作提供持续、长期、准确的测量参数。前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
权利要求
1.适于温度300度、压力50MPa的测井传感器连接封装装置，包括光纤传感器(I)、传感光缆(18)和光缆压套(14)，光纤传感器(I)包括伸出的第一光纤抽头(5)，所述传感光缆(18)穿过光缆压套(14)，伸出部分为第二光纤抽头(6)； 其特征在于所述第一光纤抽头(5)、第二光纤抽头(6)末端固定连接，且所述第一光纤抽头(5)和第二光纤抽头(6)外围包覆有内径大于连接点附近光纤外径的密封套，从而在密封套和连接点之间形成光纤冗余空间(10)。
2.如权利要求1所述适于温度300度、压力50MPa的测井传感器连接封装装置，其特征在于还包括套在连接点外的保护外套(9)。
3.如权利要求2所述适于温度300度、压力50MPa的测井传感器连接封装装置，其特征在于所述保护外套(9)材料为聚四氟乙烯。
4.如权利要求1所述适用于温度300度、压力50MPa环境的测井传感器连接封装装置，其特征在于所述连接点外还有保护树脂层(8)。
5.如权利要求4所述适于温度300度、压力50MPa的测井传感器连接封装装置，其特征在于所述保护树脂层(8)为聚酰亚胺树脂。
6.如权利要求1所述适于温度300度、压力50MPa的测井传感器连接封装装置，其特征在于所述密封套包括密封内衬(12)和套在密封内衬外面的密封外套(11)。
7.如权利要求1所述适于温度300度、压力50MPa的测井传感器连接封装装置，其特征在于所述连接点附近的光纤仅包括光纤纤芯和包层。
8.如权利要求1所述适于温度300度、压力50MPa的测井传感器连接封装装置，其特征在于所述光纤冗余空间(10)的长度与连接的传感光缆长度比为1:1. 2至1:1.5。
9.如权利要求1所述适于温度300度、压力50MPa的测井传感器连接封装装置，其特征在于还包括位于密封套靠近光纤传感器一端，将密封套密封锁紧在光纤传感器上的传感器螺母(4)和密封垫片(3)。
10.如权利要求1所述适于温度300度、压力50MPa的测井传感器连接封装装置，其特征在于还包括夹紧光缆压套的光缆卡式夹头(15)和紧固光缆卡式夹头(15)的光缆锁紧螺母(17)。
全文摘要
适于温度300度、压力50MPa的测井传感器连接封装装置，具备如下全部特征包括光纤传感器、传感光缆和光缆压套，光纤传感器包括伸出的第一光纤抽头，所述传感光缆穿过光缆压套，伸出部分为第二光纤抽头；所述第一光纤抽头、第二光纤抽头末端固定连接，且连接点附近光纤抽头部分仅包括光纤纤芯和包层。所述第一光纤抽头和第二光纤抽头外围整体包覆有内径大于完整光纤外径的密封套，从而在密封套和连接点之间形成光纤冗余空间。本发明对光纤连接点附近的光缆剥离了被覆层，形成一个光纤冗余空间，能让光纤接头不受外力和应力的作用，有效的保护连接点；保证传感传感器与传感光缆的接头有良好的机械强度和抗弯折能力。
文档编号G02B6/38GK103064153SQ20131002586
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月24日 优先权日2013年1月24日
发明者王茜袆, 陈方春 申请人:四川汇源光通信有限公司