ПЕРЕДАЮЩИЙ КАБЕЛЬ, СНАБЖЕННЫЙ АНКЕРОМ

Полезная модель относится к кабелям, главным образом, геофизического оборудования, в частности, в области сейсморазведки и сбора сейсмических данных, а также к любой области, в которой требуется прочная анкеровка кабеля. Более конкретно, полезная модель относится к системам сбора сейсмических данных, включающим сеть кабелей, соединенных с центральным обрабатывающим модулем, например, на борту автомобиля.
Полезная модель, в частности, относится к способам сейсморазведки в нефтяной промышленности, но может применяться в любой области, в которой используется сеть сбора сейсмических данных, или в любой системе, в которой требуется прочная крепление кабеля. Однако одно конкретное приложение полезной модели относится к системам наземного сбора сейсмических данных.
Последовательности волн, отражаемых слоями геосреды, регистрируются датчиками, которые генерируют аналоговый сигнал, характеризующий отражение волн на геологических стыках геосреды.
Как указано выше, полезная модель, в частности, относится к системе сбора сейсмических данных, в которой задействована кабельная сеть.
В этом типе сети данные обычно посылаются от электронного модуля аналого-цифрового преобразователя к центральному обрабатывающему модулю через электронные модули, называемые концентраторами.
Эти электронные модули выполняют различные функции, включающие в себя:
- подачу питания на модули от аккумуляторов;
- синхронизацию модулей;
- обработку сигнала и взаимодействие с цифровой сетью (передачу данных на центральный обрабатывающий модуль, передачу команд, полученных от центрального обрабатывающего модуля на модули).
Операции наземной сейсморазведки проводятся в трех типах областей или зон:
- в сухих зонах, в которых возникают очень низкие растягивающие напряжения, и в которых оборудование, включающее кабели и электронные модули, должно быть водонепроницаемым до глубины 1 м;
- в болотистых зонах, в которых возникают низкие растягивающие напряжения, и в которых от оборудования требуется высокая устойчивость к нежелательным воздействиям и водонепроницаемость до глубины 5 м;
- в мелководных зонах, в которых возникают высокие растягивающие и изгибные напряжения, и в которых от оборудования требуется высокая устойчивость к нежелательным воздействиям и водонепроницаемость до глубины 15 м.
Болотистые и мелководные зоны обычно называют переходными зонами.
Геофизическое оборудование обычно применяется в сухих, болотистых и мелководных зонах для около 95% наземных операций.
Оборудование для этих вышеупомянутых наземных операций включает в себя передающие кабели различной конструкции в зависимости от потребностей. Например, в геофизической промышленности для операций, выполняемых в болотистых и мелководных зонах, кабели выполняются в виде передающих жгутов, включающих в себя проводники из меди, собираемые в передающие пары или четверки. Эти проводники являются изолированными проводами и предназначены для передачи данных в оборудовании. Поверх жгута могут добавляться несущие элементы или водонабухающие нити. Для обеспечения водонепроницаемости жгут может снабжаться кожухом из термоплавкого вещества или заполняться гелем. Данный узел формирует сердцевину кабеля.
Кабели должны быть стойкими к растяжению, трению, ударам, температурному воздействию и старению под действием ультрафиолетового излучения и к прочим факторам. В особенности требуется защита меди передающего жгута кабеля от возможного разрушения.
Кабель может выбираться из двух различных типов.
Первый тип - это базовый кабель, включающий в себя узел сердечника и натянутый на него в продольном направлении арамидный несущий элемент в одиночном термопластичном кожухе.
Второй тип - это кабель с улучшенными характеристиками или усиленный кабель, который включает в себя узел сердечника и по меньшей мере одну оплетку, например арамидную, между двумя термопластичными кожухами, например, для операций, выполняемых в болотистых или мелководных зонах, поскольку он более устойчив к внешним воздействиям при работе в полевых условиях. Таким образом, второй тип кабеля с улучшенными характеристиками содержит два кожуха, в которых заключен узел сердечника. Два кожуха прочно скрепляются друг с другом в процессе экструзии. Кабель второго типа, обладающий улучшенными характеристиками, более приспособлен для сопротивления следующим факторам:
- прохождению животных (грызунов, жвачных и тому подобных животных);
- вандализму;
- прохождению колес автомобилей.
Несущий элемент, такой как оплетка, проходящая внутри кабеля между двумя термопластическими кожухами вдоль продольной оси кабеля, может встраиваться в качестве элемента для снятия напряжений, обеспечивающего стойкость кабеля к внешним воздействиям и прочность без создания напряжений в узле сердечника. При такой конфигурации два кожуха скрепляются между собой в окнах, созданных оплеткой. Следует отметить, что эти несущие элементы не обязательно оплетаются, но могут в альтернативных вариантах обматываться или натягиваться.
Операции, выполняемые в болотистых и мелководных зонах, создают особенно сложные условия для соединительных элементов, образующих оконечные устройства кабелей. Натяжение за счет течений или приливов, а также установка или извлечение оборудования предполагает наличие высоких нагрузок, которые приходится передавать через кабель на оконечные устройства. Такая передача высоких нагрузок может производиться при помощи анкера за счет крепления несущих элементов.
Известным решением для анкера является добавление элемента с двумя отверстиями и перемычки между ними, при которой одна половина образующих оплетку нитей проходит в одно отверстие, а другая половина образующих оплетку нитей проходит в другое отверстие. За перемычкой выполняется узел. Подобное решение представлено в Технической инструкции компании Sercel 428XL V4.0 Technical Manual, Ref. No. 0311429, September 28, 2010, 264-266, фиг.6-3. Однако подобное решение предполагает наличие ручных операций, не является качественным и имеет среднюю эффективность.
Другое известное решение, также описанное в указанной Технической инструкции (с. 269-272, фиг. 6-14), заключается в добавлении двух взаимосвязанных конусов, между которыми зажимаются несущие элементы. Подобное решение является весьма эффективным. Однако данное решение предполагает наличие ручных операций и очень сложно выполнимо без повреждения несущих элементов при зачистке внешнего кожуха, поэтому от оператора требуется высокая квалификация, которая должна регулярно проверяться. Кроме того, размер окон оплетки должен быть задан таким, чтобы обеспечить возможность зачистки внешнего кожуха. Таким образом, данное решение является очень дорогостоящим и сложным в реализации.
Наиболее близким к полезной модели является передающий кабель, описанный в документе US 6385132 В1. В известном решении фиксация несущего элемента (несущих элементов) заключается в напрессовывании на внешний кожух кабеля цилиндрического анкера. Однако диаметр кабеля не является строго постоянным, из-за чего на кабеле могут создаваться различные давления или может возникнуть пережатие кабеля. Давления и/или пережатие могут привести к повреждению кабеля. Кроме того, внешний кожух кабеля может быть выполнен из полиуретана. Подобный материал требует предварительной механической или химической обработки перед установкой анкера, что приводит к повышению затрат.
Кроме того, в кабеле около торцов анкера при натяжении кабеля возникают разрушения или разрывы, например, за счет напряжений сдвига. В связи с этим данное решение является ненадежным в промышленном отношении, и его эффективность является низкой.
Полезная модель направлена на преодоление различных указанных выше недостатков известных решений.
Более конкретно, задачей полезной модели является разработка технологии эффективной защиты кабеля, применяемого, в частности, при геофизических исследованиях, от разрушений, вызванных натяжением, ударами, температурными воздействиями и старением под действием ультрафиолетового излучения.
В частности, задачей полезной модели является разработка кабеля с разгруженным несущим элементом.
Другой задачей полезной модели является разработка стабильно работающего и эффективного анкера.
Также задачей полезной модели является упрощение конструкции кабеля.
Еще одной задачей полезной модели является обеспечение независимости конструкции анкера от отклонений геометрии кабеля.
Кроме того, задачей полезной модели является максимальное увеличение эффективности напрессованного анкера, в частности, для усиленного кабеля.
Указанные задачи решены в передающем кабеле, в частности, для передачи данных и/или тока в геофизическом оборудовании, который имеет продольную ось и включает в себя по меньшей мере один проводник для передачи данных и/или тока, по меньшей мере один несущий элемент вокруг указанного по меньшей мере одного проводника, внешний кожух и анкер, напрессованный на внешний кожух. Согласно полезной модели внешний кожух имеет шлифованный участок, а анкер напрессован на указанный шлифованный участок.
Следует заметить, что продольная ось кабеля не препятствует его изгибу и позволяет ему сохранять достаточную гибкость.
Продольная ось проходит вдоль кабеля, когда кабель является прямолинейным.
Согласно полезной модели за счет анкера найдено решение для разгрузки по меньшей мере одного несущего элемента кабеля. Безусловно, шлифованный участок гарантирует получение более высокой точности диаметра кабеля, чем та, что получается в процессе экструзии, за счет чего анкер, напрессованный на указанный шлифованный участок, не пережимает кабель и не оказывает на него давления.
Другим преимуществом полезной модели является то, что внешний кожух имеет меньшую толщину, за счет чего упрощается передача усилий для анкеровки кабеля.
Дополнительным преимущество является то, что шлифованный участок обеспечивает получение обработанной поверхности, за счет чего происходит сцепление напрессованного анкера. Известно, что при формировании кожуха из полиуретанового материала происходит наплавление не обладающего сцепными свойствами слоя поверх кожуха. Данный слой необходимо подвергать химической или механической обработке для обеспечения напрессовывания на стержень. Шлифованный участок может обеспечить необходимую для эффективного крепления шероховатость. Процесс шлифовки внешнего кожуха для получения шлифованного участка может включать в себя механическую или химическую обработку поверхности, в результате которой может не возникнуть потребности в выполнении дополнительного этапа обработки.
Анкер может выполнять функцию разгрузки несущего элемента.
Анкер может быть выполнен, по меньшей мере частично, коническим. Подобная форма обеспечивает постепенную разгрузку с увеличением передаваемых напряжений от несущего элемента внутри анкера. Коническая форма позволяет создать в анкере градиент жесткости. За счет этого может быть устранена концентрация напряжений в начале анкера, которая может привести к образованию трещин при воздействии на кабель растягивающих усилий. Коническая форма способствует предотвращению возникновения любых разрушений или разрывов в кабеле.
Анкер может иметь снаружи, например, по меньшей мере одну кольцевую канавку, расположенную вокруг продольной оси. Наличие такой канавки может обеспечить преимущество при напрессовывании возможного дополнительного элемента, такого как оконечное устройство, которое может устанавливаться с хорошим сцеплением.
Анкер может иметь первую часть конической формы и примыкающую к ней вторую часть с по меньшей мере одной указанной канавкой. В данном случае первая часть обеспечивает разгрузку, а вторая часть передает напряжения на напрессованный дополнительный элемент.
Шлифованный участок имеет по меньшей мере один край, образующий механический упор, который расположен по окружности вокруг продольной оси. Предпочтительно шлифованный участок имеет два противоположных края, каждый из которых образует механический упор.
В этом случае анкер может, по меньшей мере частично, упираться в указанный механический упор (механические упоры).
Благодаря механическому упору (механическим упорам) анкер фиксируется и не может перемещаться вдоль кабеля, что повышает разгрузочную способность анкера без применения дополнительной детали.
Предпочтительно конфигурация анкера выполнена такой, чтобы обеспечить по меньшей мере частичное восприятие напряжений несущего элемента. Это позволяет разгрузить кабель, в особенности, перед его оконечным устройством.
В конкретном варианте осуществления полезной модели шлифованный участок и анкер находятся рядом с оконечным устройством кабеля, таким как соединитель, или электронный модуль, или узел сети.
Кабель может содержать внутренний кожух вокруг указанного по меньшей мере одного проводника. В этом случае кабель является кабелем с улучшенными характеристиками, имеющим два разных кожуха. По меньшей мере часть по меньшей мере одного несущего элемента может находиться между внутренним и внешним кожухами. Несущий элемент может быть оплетен или обмотан вокруг внутреннего кожуха. В альтернативном варианте несущий элемент может быть натянут на внутренний кожух.
Внутренний кожух, внешний кожух и/или анкер могут включать в себя полиуретановый компаунд.
Указанный по меньшей мере один проводник может находиться в передающем жгуте, количество проводников в котором составляет от одного до восьми, предпочтительно четное количество, такое как два, четыре, шесть или восемь.
Другие особенности и преимущества различных вариантов осуществления полезной модели станут очевидны из дальнейшего описания иллюстративных и не исчерпывающих примеров со ссылками на чертежи.
На фиг. 1 схематично показан кабель в соответствии с одним из вариантов осуществления полезной модели без анкера, вид в перспективе;
на фиг. 2 - то же, но с анкером;
на фиг. 3 - кабель, показанный на фиг. 1, вид в продольном сечении;
на фиг. 4 - кабель, показанный на фиг. 2, вид в продольном сечении;
на фиг. 5 - вид на кабель, аналогичный виду на фиг. 4, на котором показаны зоны обжатия форм для напрессовки анкера;
на фиг. 6 - поперечное сечение кабеля.
Полезная модель относится к анкеровке передающих кабелей, предназначенных для применения в тяжелых и напряженных условиях, в частности, в сейсмических операциях, связанных с разведкой нефтяных месторождений.
Кабели для геофизических операций, проводимых в болотистых или мелководных зонах, могут представлять собой кабель подобный, показанному на фиг. 6.
Как показано на фиг. 6, кабель 1 выполнен в виде передающего жгута, состоящего из набора передающих пар или, как в данном примере, передающих четверок проводников 2. Вокруг передающего жгута 2 расположен гидроизоляционный состав 3. К гидроизоляционному составу 3 примыкают несущие элементы 4, расположенные во внутреннем кожухе 5. Вокруг внутреннего кожуха 5 расположена оплетка 6 в качестве еще одного несущего элемента. Оплетка 6 охвачена внешним кожухом 7. Оплетка 6 обеспечивает повышенную прочность кабеля 1.
Кабель 1, показанный на фиг. 6, или передающий кабель любого другого типа, имеющий продольную ось X и содержащий по меньшей мере один проводник 2 для передачи данных и/или тока, по меньшей мере один несущий элемент вокруг указанного по меньшей мере одного проводника и внешний кожух 7, может быть использован в настоящей полезной модели.
Следует отметить, что продольная ось X кабеля не препятствует изгибу кабеля и позволяет ему сохранять достаточную гибкость. Продольная ось X проходит вдоль кабеля 1, когда кабель является прямолинейным, как показано на фиг. 1-5.
На фиг. 1-5 показаны различные элементы кабеля 1, в частности, проводники 2, внутренний кожух 5 и внешний кожух 7, хотя данные элементы обычно не видны снаружи, за исключением внешнего кожуха 7.
Как показано на фиг. 1 и 3, на внешнем кожухе 7 кабеля 1 выполнен шлифованный участок 10. Этот шлифованный участок 10 выполняется путем шлифования внешнего кожуха 7 по всему периметру кабеля 1 вокруг продольной оси X, например, равномерно, как показано на этих фигурах. Шлифование внешнего кожуха 7 обеспечивает получение точное диаметра внешнего кожуха 7 на шлифованном участке 10. Кроме того, шлифование внешнего кожуха 7 позволяет проводить механическую и/или химическую обработку полимерного материала, образующего внешний кожух, например, полиуретана.
Более того, шлифование внешнего кожуха 7 позволяет выполнить, по меньшей мере, один механический упор 11. В данном примере используются два механических упора 11, расположенных на краях шлифованного участка 10. В данном примере выполнения механические упоры 11 проходят равномерно по всему периметру кабеля 1, как показано на фигурах.
На фиг. 2 и 4 кабель 1 показан с анкером 12, который напрессован на шлифованный участок 10 в соответствии с полезной моделью. Анкер 12 в данном варианте осуществления полезной модели закрывает весь шлифованный участок 10 по всему периметру кабеля 1.
Благодаря получению точного диаметра кабеля 1 на шлифованном участке 10 анкер 12, напрессованный на шлифованный участок 10, не пережимает кабель и не оказывает на него давления.
За счет этого может предотвращаться разрыв или разрушение кабеля 1 в данной зоне, несмотря на наличие анкера 12.
В данном примере анкер 12 выполнен, по меньшей мере частично, коническим. Такая форма обеспечивает постепенную разгрузку кабеля 1 и, в особенности, снятие напряжений, воспринимаемых несущим элементом, в частности, в данном случае оплеткой 6. Кроме того, анкер 12 имеет снаружи, по меньшей мере, одну кольцевую канавку 13, расположенную вокруг продольной оси X. Канавка 13 может быть частью звена, соединяющегося с дополнительным элементом, таким как концевое устройство, которое устанавливается вокруг анкера 12, например, путем напрессовывания.
Более конкретно, в данном варианте осуществления полезной модели анкер 12 имеет первую часть 14, имеющую форму конуса или усеченного конуса, и примыкающую к ней вторую часть 15, имеющую указанную по меньшей мере одну канавку 13. В данном примере выполнения для увеличения поверхности сцепления с элементом, который может дополнительно напрессовываться на анкер, имеются три канавки 13,. Вторая часть 15 анкера имеет по существу цилиндрическую форму, как показано на фигурах.
Анкер 12, по меньшей мере частично, упирается в механические упоры 11, как, в частности, показано на фиг. 4. В данном варианте осуществления полезной модели первая часть 14 анкера 12 упирается в первый механический упор 11, а вторая часть 15 анкера 12 упирается во второй, противоположный механический упор 11. Благодаря наличию механических упоров 11 анкер 12 фиксируется и не может перемещаться вдоль кабеля 1, что повышает разгрузочную способность анкера 12. Анкер 12 в данном варианте осуществления полезной модели имеет конфигурацию, обеспечивающую, по меньшей мере частичное, восприятие напряжений несущего элемента, образованного оплеткой 6. Наличие анкера 12 обеспечивает разгрузку кабеля 1.
На фиг. 5 показаны части форм M и M', применяемых при напрессовывании анкера 12. Круговые формы M и M' устанавливаются на внешний кожух 7 снаружи в продольном направлении относительно шлифованного участка 10 таким образом, чтобы края E и E' форм M и M' находились в тех же плоскостях P и P', перпендикулярных продольной оси X, что и механические упоры 11. Таким образом, расположение форм M и M' обеспечивает напрессовку анкера 12, за счет чего анкер 12 упирается в механические упоры 11.
Установка анкера 12 на кабель 1 осуществляется следующим образом.
На внешнем кожухе 7 образуют шлифованный участок 10 путем шлифования этого кожуха до определенного диаметра, как показано на фиг. 1 и 3, а затем на шлифованный участок 10 напрессовывают анкер 12, как показано на фиг. 2, 4 и 5.
Кроме того, перед напрессовыванием анкера 12 может проводиться химическая и/или механическая подготовка внешней поверхности 20 шлифованного участка 10 и примыкающих к нему участков 21 и 22.
При шлифовании участка внешнего кожуха 7 на по меньшей мере одном краю шлифованного участка 10 образуется механический упор 11, а напрессовывание анкера 12 выполняется таким образом, чтобы анкер 12, по меньшей мере частично, упирался в по меньшей мере один указанный упор (упоры) 11, как описано выше.