一种油气勘探机器人用碳纤维光纤承荷探测电缆的制作方法

本实用新型属于探测电缆技术领域，具体涉及一种油气勘探机器人用碳纤维光纤承荷探测电缆。

背景技术：

高温高压油、气井的勘探测井作业，通常通过探测电缆连接井下的测井仪和地面的监测设备，高温高压油、气井中含有H2S等腐蚀性气体，且压力较大，深入井下的电缆必须具备良好的防腐蚀性能和抗压能力，探测电缆还要承受井下仪器的重量，需要具备优良的承荷能力和抗拉性能，现有的探测电缆采用金属的铠装层，金属材料应用量大，使得电缆本身的重量较重，且金属抗腐蚀能力不够优良，导致电缆使用寿命短，且信号传输能力受影响。

技术实现要素：

发明目的：针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种重量强、油气勘探机器人用碳纤维光纤承荷探测电缆。

技术方案：为了实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种油气勘探机器人用碳纤维光纤承荷探测电缆，包括不锈钢管和设置在不锈钢管内的支架，在所述支架与不锈钢管之间形成若干空腔，在所述空腔内设置有光纤单元，在所述空腔内填充有阻水剂；在所述不锈钢管外向外依次设置有芳纶纤维层、内层碳纤维和外层碳纤维。

作为优选，所述芳纶纤维层采用对位芳纶纤维或者间位芳纶纤维。

作为优选，所述对位芳纶纤维采用Kevlar纤维、Twaron纤维或者Technora 纤维；所述间位芳纶纤维为Nomex纤维、Tametar纤维或者Conex纤维。

作为优选，所述支架2为“十”字形状、“＊”形状、“*”形状或者“米”字状，不同形状的支架2形成4个、5个、6个或者8个空腔，在每个空腔内设置有光纤单元。

作为优选，所述支架采用橡胶、聚醚醚酮或者铝合金制成。

作为优选，所述阻水剂为阻水油膏、阻水纱和/或阻水粉。

作为优选，在所述不锈钢管与芳纶纤维层之间设置有屏蔽层，所述屏蔽层为缠绕在不锈钢管外的一层半导电尼龙带。

作为优选，在所述外层碳纤维外设置有外护层，所述外护层是由涂覆在外层碳纤维外的聚酰亚胺形成。

作为优选，所述不锈钢管采用奥氏体不锈钢制成。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型的油气勘探机器人用碳纤维光纤承荷探测电缆，在装有光纤单元的不锈钢管外设置有芳纶纤维层和双层的碳纤维层，芳纶纤维层强度高、韧性好、耐高温、耐撕拉、易于加工和成型，碳纤维强度高，抗压耐高温性能好，耐腐蚀能力强，能应对油气井内的各种腐蚀性气体的腐蚀，本实用新型设置有两层碳纤维层，无需在外层加装铠装层，取代了传统的双层不锈钢铠装层，使得电缆整体的重量大大减轻，并大大提高了电缆的承荷性能，本实用新型将芳纶纤维层和碳纤维层结合使用，使得电缆耐高温，耐腐蚀，质量轻，耐撕拉，承荷能力强，寿命增长，保证油气勘探工作的高质量、稳定进行。

附图说明

图1是油气勘探机器人用碳纤维光纤承荷探测电缆结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本实用新型，实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

如图1所示，一种油气勘探机器人用碳纤维光纤承荷探测电缆，包括不锈钢管1和设置在不锈钢管1内的支架2，在支架2与不锈钢管1之间形成若干空腔 3，在空腔3内设置有光纤单元4，在空腔3内填充有阻水剂31；在不锈钢管1 外向外依次设置有芳纶纤维层5、内层碳纤维6和外层碳纤维7。

芳纶纤维层5采用对位芳纶纤维或者间位芳纶纤维。其中对位芳纶纤维采用美国杜邦的Kevlar纤维、日本帝人公司的Twaron纤维或者Technora纤维；间位芳纶纤维为美国杜邦的Nomex纤维、烟台泰和新材的Tametar纤维或者日本帝人的Conex纤维。芳纶纤维具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、高耐磨、高抗撕裂性等优良性能，其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560℃的温度下，不分解，不融化，具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期，芳纶纤维编织在不锈钢管1的外周，大大提高电缆的强度、承载能力和使用寿命。本实用新型优选采用美国杜邦的Kevlar纤维，Kevlar纤维强度高、韧性好、耐高温、易于加工和成型，其强度为同等质量钢铁的5倍，Kevlar密度为每立方厘米1.44克，仅为钢铁的五分之一(钢铁密度为每立方厘米7.859克)。

内层碳纤维6涂覆在芳纶纤维层5的外表面，由于涂覆在碳纤维层的厚度较薄，本实用新型设置有两层碳纤维层，无需在外层加装铠装层，取代了传统的双层不锈钢铠装层，使得电缆整体的重量大大减轻，并大大提高了电缆的承荷性能。碳纤维对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性，不溶不胀，耐蚀性极其优异，碳纤维拉伸强度约为2到7GPa，拉伸模量约为200到700GPa，密度约为1.5到2.0克每立方厘米，强度高，抗压耐高温性能好，耐腐蚀能力强，能应对油气井内的各种腐蚀性气体的腐蚀，提高电缆的使用寿命，碳纤维是作为电缆防腐、抗压、耐温、承载的绝佳材料。

支架2为“十”字形状、“＊”形状、“*”形状或者“米”字状，其中“十”字形状、“＊”形状、“*”形状或者“米”字状形状的支架2分别形成4个、5 个、6个或者8个空腔3，可以根据光纤单元4的数量采用不同形状的支架2，在每个空腔3内设置有光纤单元4。如图1所示，本实用新型的优选采用“十”字型的支架2，空腔3靠近支架2的内表面设置成弧形，以适应光纤单元4的形状。

光纤单元4内的光纤根据需要设置为单模光纤或者多模光纤，或者单模光纤与多模光纤的组合。单模光纤1310nm衰减指标小于0.80dB/km，1550nm衰减指标小于0.60dB/km；光纤耐温范围-50～300℃，光纤余长大于3‰。

支架2采用橡胶、聚醚醚酮或者铝合金制成，橡胶支架为现有的较长使用的支架，本实用新型优选采用聚醚醚酮或者铝合金支架。聚醚醚酮具有良好机械性能、耐高温、耐磨耗、并能耐高压，抗拉伸。且聚醚醚酮的密度低，易于加工，可使用多种传统的热塑加工设备直接加工，在提高电缆性能的同时也大大简化了工艺步骤，适合快速的进行电缆的大批量正产，降低能源消耗，提高产能。铝合金的支架密度低、质量轻、抗拉强度好，耐弯折，寿命长。

不锈钢管1内填充的阻水剂31为阻水油膏、阻水纱、阻水粉或者三者的任意组合，以提高阻水效率，不锈钢管1和阻水剂31配合，防止油井气井内的气体液体进入电缆内部。

在不锈钢管1与芳纶纤维层5之间设置有屏蔽层8，屏蔽层8为缠绕在不锈钢管1外的一层半导电尼龙带，屏蔽层8可增强电缆的整体抗外界电磁场干扰性能，使信号传输稳定，视频成像清晰，数据采收率达到99.95％以上。

在外层碳纤维7外设置有外护层9，外护层9是由涂覆在外层碳纤维7外的聚酰亚胺形成，用于固化碳纤维，防止碳纤维层损伤。

不锈钢管1采用奥氏体不锈钢制成，奥氏体不锈钢管由奥氏体不锈钢带通过制管、激光焊接而成，密封无缝隙，并在线进行涡流无损探伤，焊接后的钢管耐压大于100MPa，确保电缆在井下能承受100MPa的井压。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。