КАБЕЛЬ ГИБКИЙ ДЛЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ РАБОТ

Полезная модель относится к кабельной промышленности, а более конкретно - к гибким геофизическим кабелям, предназначенным для передачи и приема электрических сигналов высокой частоты при проведении сейсмических работ в полевых условиях при температуре окружающего воздуха от минус 60° до плюс 55°С с допустимым нагревом их в летний период до плюс 70°С.
Известен геофизический кабель по патенту РФ на изобретение №2248594. В этом кабеле каждая жила выполнена бронированной, а промежутки между ними и центральная часть заполнены проволоками. Все жилы и проволоки свиты между собой, а на эти свитки наложены многослойные повивы брони. Такая конструкция кабеля прочная и обладает повышенной осевой жесткостью, что очень важно при проталкивании кабеля в скважину. Она обладает высокой разрывной прочностью за счет использования многослойной брони. Однако такое исполнение отрицательно сказывается на гибкости кабеля. Кроме этого, за счет жесткости наружной брони радиусы изгиба у такого кабеля ограничены. Все перечисленные конструктивные особенности кабеля не позволяют использовать его для полевой сейсморазведки. Для полевой сейсморазведки геофизические кабели должны быть прочными и одновременно максимально гибкими и выдерживать широкий температурный диапазон эксплуатации, поскольку их эксплуатация происходит при многократных изгибах в любых климатических зонах на поверхности земли.
Наиболее близкой по технической сути и по назначению к заявляемому кабелю является конструкция многожильного кабеля для работ с цифровыми сейсмостанциями марки КЦПВ-74 (Технические условия ТУ-16-505.776-75, Подольсккабель). Кабель предназначен для работы в полевых условиях в диапазоне температур от минус 40° до плюс 60°С для передачи сигналов частотой до 800 Гц. Содержит от 70 до 74 токопроводящих жил в полиэтиленовой изоляции толщиной 0,3 мм. Жилы изготовлены из одной биметаллической проволоки (сталь-медь) диаметром 0,5 мм и скручены в пары с шагом скрутки не более 100 мм. Жилы в паре отличаются по цвету. Пары скручены в кабель по системе повивной скрутки. Повивы имеют взаимно противоположные направления и в каждом повиве пары отличаются расцветкой от других пар. Шаги скрутки для смежных пар в каждом повиве взаимно согласованы. Поверх верхнего повива наложена обмотка из
полиэтилентерефталатной ленты с перекрытием, а поверх обмотки - оболочка из поливинилхлоридного пластиката толщиной 2,0мм с минусовым отклонением 10%. Наружный диаметр кабеля составляет не более 19,5см +5%, а вес 1 км кабеля - 330 кг. Конструкция известного кабеля за счет применения биметаллической проволоки имеет повышенную разрывную прочность, не менее 4,9 кН. Однако жилы из биметаллической проволоки, обладая высокой прочностью и упругостью, не очень гибкие, что затрудняет сматывание их на барабан при проведении полевых работ. Поскольку шаги скрутки смежных пар согласованы, то при передаче сигналов при частоте до 800 Гц обеспечена необходимая помехоустойчивость. Однако, при более высоких частотах согласованность шагов скрутки только смежных пар недостаточна, и не исключено влияние передающих каналов друг на друга.
Задача полезной модели - повысить эксплуатационную надежность кабеля при многократных его перемотках и протягивании в условиях полевых работ и повысить достоверность результатов при передаче высокочастотных сигналов.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель при решении поставленной задачи, заключается в исключении влияния передающих каналов друг на друга, то есть в защите от воздействия внутренних помех, и повышении тем самым помехоустойчивости при передаче высокочастотных сигналов, а также в повышении гибкости кабеля и прочности на растяжение.
R
Технический результат достигается следующим образом. Общее с прототипом является то, что заявляемый кабель содержит изолированные полиэтиленом или полипропиленом токопроводящие жилы, скрученные в пары, а затем эти пары скручены в кабель. В каждой паре жилы отличаются по цвету. Кабель содержит также обмотку из полиэтилентерефталатной пленки, наложенную поверх общей скрутки пар, расцветка каждой из которых отличается от расцветки других пар, и оболочку из эластичного материала поверх обмотки. В отличие от прототипа заявляемый кабель дополнительно содержит упрочняющий сердечник в оболочке из полиэтилена или полипропилена, скрученный из высокомодульных технических нитей, например нитей НСВМ (ГОСТ 28007) или РУСАР (ТУ 2272-001-51605609), при этом пары токопроводящих жилы скручены в кабель вокруг упрочняющего сердечника, и все шаги скрутки пар согласованы. Кроме этого, все токопроводящие жилы выполнены из медных или медных луженых оловом проволок, а в пары эти изолированные жилы скручены однонаправленной скруткой.
Оболочка кабеля выполнена одно- или двухслойной из термоэластопласта или термопластичного полиуретана, или из поливинилхлоридного пластиката.
2
2
В частных случаях выполнения кабель для передачи электрических сигналов частотой до 12 МГц содержит пять пар токопроводящих жил сечением 0,12 мм, выполненных из медных или медных луженых оловом проволок с толщиной изоляции не менее 0,4 мм. Для приема и передачи электрических сигналов частотой до 10 МГц кабель содержит восемь или одиннадцать пар токопроводящих жил сечением 0,10 мм, выполненных из медных или медных луженых оловом проволок с толщиной изоляции не менее 0,24 мм.
Оптимальные значения изоляции, согласованность шагов скрутки пар, а также тот факт, что сопротивление токопроводящих жил из медных проволок меньше, чем из биметаллических, позволяют исключить влияние высокочастотных электрических сигналов друг на друга, обеспечить малые электрические потери и малое затухание сигналов, тем самым повысить помехоустойчивость и получать достоверные результаты. Заявляемый кабель за счет упрочняющего сердечника из высокомодульных технических нитей характеризуется малым линейным растяжением под воздействием механической нагрузки при протягивании кабеля на большие расстояния, в том числе и в трудных эксплуатационных условиях, например на болотах. Следовательно, кабель имеет высокую прочность на растяжение, которая за счет применения этих технических нитей выше, чем у прототипа. Высокая прочность на растяжение в свою очередь дает возможность применения медных проводников малого диаметра в качестве токопроводящих жил для передачи высокочастотных сигналов. Применение технических нитей и мягкой, легкой и пластичной меди обеспечивают гибкость (а значит легкое наматывание на барабан лебедки), меньший вес и габариты. Все это положительно сказывается на эксплуатационной надежности кабеля.
Указанная совокупность существенных признаков не обнаружена в уровне техники, что подтверждает новизну заявляемого кабеля.
Далее полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 изображено поперечное сечение кабеля для передачи электрических сигналов частотой до 12 МГц. На фиг.2 - поперечное сечение кабеля из восьми пар для приема и передачи электрических сигналов частотой до 10 МГц. На фиг.3 - то же, что и на фиг.2, но для одиннадцати пар.
R
Кабель содержит пары 1 скрученных изолированных полиэтиленом или полипропиленом токопроводящих жил. Все пары скручены вместе вокруг упрочняющего сердечника 2 в оболочке 3 из полиэтилена или полипропилена. Сердечник 2 скручен из высокомодульных технических нитей НСВМ (ГОСТ 28007) или РУСАР (ТУ 2272-001-51605609). Возможно применение и других равноценных материалов из номенклатуры высокомодульных технических нитей для изготовления упрочняющего сердечника 2. Номинальная толщина оболочки сердечника для кабеля, выполненного из скрученных пяти и восьми пар токопроводящих жил, составляет 0,4 мм (фиг.1, 2), а для кабеля из одиннадцати пар - 1,15 мм (фиг.3). Поверх общей скрутки пар 1 наложена обмотка 4 из полиэтилентерефталатной пленки, а поверх обмотки 4 - оболочка 5 из термоэластопласта или термопластичного полиуретана, или из поливинилхлоридного пластиката. Оболочка может быть однослойной или двухслойной, но ее номинальная толщина должна составлять не менее 1,5 мм. Нижнее допустимое отклонение от толщины не должно превышать 0,15 от этого значения.
2
Все токопроводящие жилы в парах 1, которые служат для передачи сигналов частотой до 12 Мгц (фиг.1), выполнены из медных или медных луженых оловом проволок и соответствуют классу 4 по ГОСТ 22483. Толщина изоляции жил составляет не менее 0,4 мм. А для приема и передачи сигналов частотой до 10 Мгц токопроводящие жилы в парах 1 (фиг.2, 3) выполнены сечением 0,10 мм из медных или медных луженых оловом проволок с толщиной изоляции не менее 0,24 мм. Изоляция токопроводящих жил в каждой паре отличается по цвету. Кроме того, все пары отличаются друг от друга цветом хотя бы одной изолированной токопроводящей жилы. Каждая из пар 1 имеет свой шаг скрутки и эти шаги взаимно согласованы для всех пар. Номинальный диаметр кабеля при перечисленных параметрах составляет от 8,7 мм до 10,3 мм, а вес 1 км кабеля до 114 кг. Как видно, его габариты и масса намного ниже, чем у прототипа. Конструктивные параметры кабеля определяются исходя из требований к электрическим параметрам по известным методикам.
Полезная модель промышленно применима. Технология изготовления заявляемого кабеля проста и доступна и не требует сложного специального оборудования. Он изготавливается на кабельных заводах с применением стандартного технологического оборудования по типовым технологическим
процессам. Концы высокомодульных технических нитей, из которых скручен сердечник, закрепляют клеем холодного отвержения, в состав которого входит, например, эпоксидная смола, полиэтиленполиамин, дибутилфталат и тальк. Размотка кабеля в процессе эксплуатации производится с барабана лебедки диаметром не менее 150 мм. Конструкция заявляемого кабеля и применяемые изоляционные материалы позволяют использовать его по поверхности почвы со следами нефти, органических кислот и солончаковости, а также располагать отдельные участки в воде на глубине не более 1 м. Заделку кабелей в присоединительные устройства производят приемами и методами, исключающими повреждения оболочки и изоляции жил.
Образцы кабелей были испытаны и показали хорошие результаты при приеме электрических сигналов частотой до 10 Мгц и передаче электрических сигналов частотой до 12 МГц при температуре окружающего воздуха от минус 50 до плюс 70°С. Кабель выдерживает 100 циклов изгибов на угол ±π радиан по радиусу, равному (50±5) мм при растягивающем усилии 50 Н при температуре -45°С.