ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к термометрии и может быть использована для измерения температурного распределения в газовых и нефтяных скважинах.
Известен волоконно-оптический кабель для измерения температурного распределения в скважинах, включающий размещенное в герметичной металлической трубке, заполненной наполнителем, покрытое защитной оболочкой оптическое волокно (WWW. oil and gas international, corn. New real time down hole fider - optic monitoring system launched at SEG. 10/07/2002; Salt Lake City). Недостатком данного волоконно-оптического кабеля является недостаточная гибкость кабеля. Кроме того, металлическая трубка (наружная оболочка) кабеля изготовлена по технологии лазерной сварки, что удорожает стоимость кабеля.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является волоконно-оптический кабель для измерения температурного распределения в паронагнетательных скважинах, описанный в патенте на изобретение РФ №2238578, включающий оптическое волокно, размещенное в герметичной металлической трубке, заполненной инертным газом, покрытое защитной оболочкой. Защитная оболочка представляет собой прилегающий к оптическому волокну слой металлизации и оплетку из стеклонити, охватывающую слой металлизации. Недостатком известного волоконно-оптического кабеля является низкая точность измерения температурного распределения по скважине, а также недостаточная гибкость кабеля.
Технический результат заявляемой полезной модели состоит в повышении точности измерения температурного распределения. Дополнительным техническим результатом является повышение прочности и гибкости кабеля.
Указанный технический результат достигается тем, что заявляемый волоконно-оптический кабель, состоящий из, по меньшей мере, двух соединенных между собой оптических волокон, промежуточной защитной оболочки, наружной защитной оболочки, двух встречно навитых навивок из проволоки, имеет следующие конструктивные особенности:
1. Оптические волокна не помещены в буферную трубку - пластиковую трубку, внутренний диаметр которой значительно больше внешнего диаметра оптического волокна, предназначенную для изоляции оптического волокна от внешних воздействий.
2. Навивки из проволоки встречно навиты.
3. При измерении температурного распределения измерительную систему попеременно подключают ко входам соединенных между собой оптических волокон, что позволяет компенсировать неравномерность расположения оптических волокон внутри кабеля и, следовательно, повысить точность измерений.
В заявляемом кабеле может быть использовано одномодовое и/или многомодовое оптическое волокно. Промежуточная защитная оболочка и наружная защитная оболочка может быть изготовлена из полимерного материала (полиэтилена, полипропилена, блоксополимера 02 МК, фторопласта). Промежуточная защитная оболочка обеспечивает защиту от ультрафиолета. Наружная защитная оболочка препятствует вращению оптического волокна вокруг своей оси, а значит защищает оптическое волокно от повреждений. Наружная защитная оболочка может иметь круглую или квадратную форму. Встречно навитые навивки из проволоки обеспечивают гибкость и прочность оптического волокна, а также обеспечивают продольное расширение оптического волокна.
Заявляемая полезная модель поясняется следующими иллюстрациями.
На Фиг.1 представлен разрез волоконно-оптияческого кабеля для измерения температурного распределения, где:
1 - многомодовое оптическое волокно (2 шт.);
2 - первая навивка из стальной проволоки;
3 - промежуточная защитная оболочка;
4 - вторая навивка из стальной проволоки;
5 - наружная защитная оболочка;
6 - гидрофобный гель.
На Фиг.2 представлен общий вид волоконно-оптического кабеля для измерения температурного распределения, где:
1 - многомодовое оптическое волокно;
6 - гидрофобный гель;
7 - петлевое соединение;
8 - камера;
9 - оптический иммерсионный гель;
10 - ввод 1;
11 - ввод 2.
Заявляемое устройства реализуется следующим образом. Волоконно-оптический кабель для измерения температурного распределения включает два многомодовых оптических волокна 1, первую навивку из стальной проволоки 2, промежуточную защитную оболочку 3, вторую навивку из стальной проволоки 4, навитую встречно первой навивке из стальной проволоки 2, наружную защитную оболочку 5. Пространство между многомодовыми оптическими волокнами 1 заполнено гидрофобным гелем 6. Два многомодовых оптических волокна 1 соединены между собой петлевым соединением 7 сварным способом. Для обеспечения механической прочности и влагозащищенности место сварки многомодовых волокон 1 с помощью клея герметично соединяют с камерой 8, заполненной оптическим иммерсионным гелем 9, который компенсирует наличие небольшого зазора между торцами многомодовых оптических волокон 1. Первая навивка из стальной проволоки 2 и вторая навивка из стальной проволоки 4 обеспечивают гибкость и прочность многомодового оптического волокна 1. Промежуточная защитная оболочка 3 изготовлена из фторопласта, обеспечивает защиту многомодового оптического волокна 1 от ультрафиолета. Наружная защитная оболочка 5 защищает многомодовое оптическое волокна 1 от повреждений, изготовлена из фторопласта, имеет круглую форму.
Заявляемый волоконно-оптический кабель для измерения температурного распределения обладает техническими характеристиками, представленными в таблице 1.
Таблица 1.
Основные технические характеристики волоконно-оптического кабеля
Характеристика
Значение характеристики
Максимальная длина
4000 м
Диаметр защитной оболочки
4 мм
Число проходных волокон
1-2
Число петлевых волокон
0-1
Рабочий диаметр волокна
62,5 мкм
Внешний диаметр волокна
125 мкм
Защитеная оболочка
900 мкм
Затухание не более
4 Дб/км
Пространственное разрешение
1 м
Точность
0,5%
Пространственная точность
2 м
Измерение температурного распределения в скважинах осуществляют с помощью измерительных систем, построенных на принципе регистрации комбинационного Рамановского рассеяния и оптической рефлектометрии временной области.
Заявляемый волоконно-оптический кабель является гибким и прочным, обеспечивает высокую точность измерения температурного распределения в газовых и нефтяных скважинах.