ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКОННЫЕ КАБЕЛИ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СТВОЛЕ СКВАЖИНЫ Российский патент 2011 года по МПК G02B6/44 

Уровень техники

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к электрическим и/или оптическим кабелям, в частности к кабелям талевых канатов, имеющим внутри себя оптическое волокно (оптические волокна).

Описание предшествующего уровня техники

В нефтяной промышленности кабели талевого каната используются для того, чтобы поддерживать инструменты, снабжать энергией, собирать данные в забое из стволов скважин. В случае сбора данных использование оптических волокон в электрическом и/или оптическом кабеле предоставляет возможность переноса больших количеств информации, чем традиционные провода. Это важно, поскольку при заданном диаметре решающими для оптимальной конструкции кабеля являются такие факторы, как максимизация передачи данных, прочности кабеля, предельно допустимой мощности и стойкости к воздействию внешней среды. Оптические волокна представляют некоторые трудности, такие как деградация, обусловленная воздействием водорода, в особенности при высоких температурах; отсутствие характеристик растяжения/натяжения, сопоставимых с другими элементами кабеля; возможность улетучивания летучих органических соединений (VOC), содержащихся в покрытиях или других защитных полимерных слоях на оптических волокнах; и гидролитическое разрушение стекла в присутствии воды.

Электрические и/или оптические кабели, такие как те, что используются в операциях с талевым канатом при нефтедобыче, часто включают в себя элементы, которые придают кабелям прочность на растяжение. Исторически для формирования придающих прочность элементов поверх внешних поверхностей таких кабелей накладывались один или более слоев проволоки, содержащей первосортную сталь (для подъемных канатов) или ферритную сталь. Металлические придающие прочность элементы в кабелях под действием нагрузки растягиваются, а затем возвращаются к своей первоначальной длине. Полимерные (не имеющие поперечных связей) материалы в кабелях талевых канатов растягиваются, но не возвращаются к своей первоначальной длине. Существующие конструкции волоконных оптических проводов, используемых в кабелях талевых канатов, включили в себя несколько мер по защите волоконных оптических элементов. Например, в принадлежащем компании Schlumberger (Шлюмбергер) патенте «Fiber Optic Cable and Core» («Волоконно-оптический кабель и сердцевина») (патент США 4375313) намотанные по винтовой линии оптические волокна размещены вокруг полимерной сердцевины с наложением поверх этих оптических волокон дополнительного полимерного материала. В этом типе конструкции полимерный материал растягивается вместе с придающими прочность элементами, и винтовая конфигурация оптических волокон позволяет им удлиняться вместе с этим растяжением. Однако когда усилие растяжения снимается с кабеля, полимерный материал не возвращается к своей первоначальной длине, что ведет к образованию участков концентрации местных напряжений и вызывает ослабление сигнала. Оптические волокна имеют характеристики деформации, заметно отличающиеся от характеристик металлических придающих прочность элементов кабеля, и ограниченную способность к растяжению. Таким образом, типичное механическое ограничение для приемлемых эксплуатационных характеристик кабелей на основе оптических волокон представляет собой величину растяжения, которое может выдержать кабель. Настоящее изобретение предусматривает кабели, содержащие оптическое волокно (оптические волокна) в сочетании с металлическими проводами в конфигурациях, которые избегают тех ограничений, связанных с механикой или стойкостью, что присутствуют на предшествующем уровне техники.

Сущность изобретения

В одном аспекте настоящего изобретения предусматривается кабель, который включает в себя пучки проводов, сформированные из, по меньшей мере, одного оптического волокна, расположенного либо центрально, либо по винтовой линии вокруг центральной оси пучка, металлические провода, расположенные по винтовой линии вокруг центральной оси пучков, и полимерный изоляционный материал.

В другом аспекте настоящего изобретения предусматривается кабель, включающий в себя канал, образованный из металлических проводов, имеющих профиль «замкового камня арки» (профиль сектора кольца), которые окружают одно или более оптических волокон, и заполнитель пустот, представляющий собой консистентную смазку с низкой летучестью или любой подходящий гель, и слой изоляции, размещенный вокруг этой трубки.

Весь кабель согласно изобретению может дополнительно включать в себя кожухи, которые в первом случае окружают внешние провода пучков проводов и заключены в полимерный изолирующий материал, или во втором случае кожухи заключают в себе внешнюю периферию полимерного изолирующего материала.

Также предусматривается способ для изготовления кабеля. Способ включает в себя этапы, на которых формируют пучок проводов посредством размещения располагаемых по винтовой линии проводов и оптических волокон вокруг периферии центрального оптического волокна или металлического провода, заключают эти провода, оптические волокна в полимерный изоляционный материал и группируют эти пучки проводов вместе.

Перечень чертежей

Фиг.1 - поперечное сечение типичной конструкции кабеля предшествующего уровня техники.

Фиг.2 - поперечное сечение конструкции кабеля на основе оптического волокна, относящейся к предшествующему уровню техники.

Фиг.3 - поперечное сечение первого иллюстративного варианта реализации пучка проводов кабеля в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.4 - поперечное сечение второго иллюстративного варианта реализации пучка проводов кабеля в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.5 - поперечное сечение третьего иллюстративного варианта реализации пучка проводов кабеля в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.6 - поперечное сечение четвертого иллюстративного варианта реализации кабеля в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.7 - поперечное сечение пятого иллюстративного варианта реализации пучка проводов кабеля в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.8 - поперечное сечение шестого иллюстративного варианта реализации пучка проводов кабеля в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.9 - поперечное сечение седьмого иллюстративного варианта реализации пучка проводов кабеля в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.10 - поперечное сечение восьмого иллюстративного варианта реализации пучка проводов кабеля в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное описание изобретения

Ниже описываются иллюстративные варианты осуществления изобретения. Ради ясности в этом описании приведены не все признаки фактического варианта реализации изобретения. Конечно, следует отдавать себе отчет в том, что при разработке любого такого фактического варианта осуществления изобретения должны быть приняты многочисленные специфические по реализациям решения, имеющие целью достижение конкретных целей разработчика, таких как соответствие ограничениям, связанным с системой и связанным с производством, которые будут изменяться от одного варианта реализации к другому. Кроме того, следует отдавать себе отчет в том, что попытка такой разработки могла бы быть сложной и требовать времени, но тем не менее являлась бы предприятием, обыденным для специалистов с обычным уровнем квалификации в данной области техники, имеющих преимущество ознакомления с данным раскрытием.

Настоящее изобретение относится к кабелям талевых канатов, имеющим оптическое волокно (оптические волокна), используемое (используемые) в сочетании с металлическими проводами, и к их использованию, в частности, в вариантах применения, связанных с нефтедобычей. В настоящем изобретении могут быть использованы имеющиеся в продаже металлические провода. В некоторых вариантах осуществления изобретения эти металлические провода являются медными. В кабелях по настоящему изобретению могут быть использованы любые профили поперечного сечения металлических проводов. Примеры профилей включают в себя треугольный, круглый, неправильной формы, квадратный, ромбический, трапецеидальный, плоский, сигарообразный, овальный, дугообразный, прямоугольный, в форме «замкового камня арки», каплеобразный, клиновидный и тому подобное, но не ограничены ими.

В настоящем изобретении могут быть использованы любые имеющиеся в продаже оптические волокна. Эти оптические волокна могут представлять собой одномодовые волокна или многомодовые волокна, которые имеют герметические покрытия или не имеют покрытий. В случае герметического покрытия поверх оптических волокон обычно накладывается углеродное или металлическое покрытие. Дополнительно поверх герметического покрытия может быть наложено дополнительное вторичное покрытие, такое как акриловые покрытия, силиконовые/PFA-покрытия или полиимидные покрытия, но не ограничиваясь ими. Оптическое волокно может быть размещено в любом месте в конфигурации сердцевины кабеля стандартного талевого каната. Оптические волокна могут быть размещены в кабеле по центру или по винтовой линии.

Размещение оптических волокон в разнообразных местах и областях кабеля создает широкое разнообразие средств мониторинга работы и условий в стволе скважины. При размещении оптического волокна внутри кабеля в винтовом положении быстро получают измерения физических характеристик забоя скважины, таких как температура или давление среди многих других характеристик. В противоположность этому размещение оптического волокна в центральном положении по центральной оси кабеля делает возможным измерение натяжения, хотя это положение может не позволять проведение быстрых измерений физических характеристик.

Оптические волокна желательны для передачи данных с высокой скоростью, например со скоростью от 10 миллионов битов в секунду до 1 миллиарда битов в секунду против скорости обычно от 500 тысяч битов в секунду до 1 миллиона битов в секунду, характерной для медных проводов. Оптические волокна могут также сделать возможным лучшее разделение передачи энергии и данных, равно как устранение проблем с перекрестными помехами, связанными с металлическими проводами.

Обычная технология введения оптических волокон в кабели талевых канатов представляет собой использование металлической (то есть изготовленной из нержавеющей стали) трубки, которая и вмещает оптические волокна, поскольку оптические волокна являются хрупкими и подвержены разрушению и деградации. При использовании для защиты волокон металлических трубок эти трубки должны быть достаточно прочными для того, чтобы выдерживать давления до 207 МПа и температуры в 320°С. К сожалению, размер, необходимый для этой прочности и стойкости, лишает конструкции кабелей талевых канатов ценного пространства, тем самым отнимая пространство у проводов. Кроме того, такие трубки могут быть повреждены, когда они натягиваются на шкивы при очень высоком усилии натяжения. Настоящее изобретение позволяет располагать оптические волокна в идущем по винтовой линии или центральном проводе любой конфигурации кабеля талевого каната без необходимости в металлической трубке.

Кроме того, металлические трубки обычно имеют ограниченную усталостную стойкость и предел упругости при растяжении, обычно не превышающий 0,4%. Поскольку настоящее изобретение устраняет необходимость в металлических трубках, длина растяжения может быть увеличена до значения, превышающего 1,5%. Помимо этого, использование металлических трубок ограничивает количество оптических волокон, которое может вмещаться в кабель. Поскольку настоящее изобретение устраняет необходимость в металлической трубке, то количество оптических волокон может быть увеличено при сохранении или увеличении предельно допустимой мощности.

Кроме того, часто оптические волокна нуждаются в сращивании при повреждении кабеля в забое скважины. Когда оптические волокна заключены в металлическую трубку, сращивание не является практически осуществимым. Настоящее изобретение также преодолевает это ограничение и делает возможным сращивание оптического волокна в любой точке вдоль кабеля талевого каната.

В вариантах осуществления, соответствующих настоящему изобретению, оптические волокна или металлические провода размещаются в центре обернутых по винтовой линии пучков проводов. Этот центральный металлический провод или оптическое волокно затем обертывается располагаемыми по винтовой линии металлическими проводами и/или оптическими волокнами для создания более крупных пучков проводов, и этот пучок может быть заключен в полимерный изоляционный материал. Пучки проводов могут затем быть объединены с другими пучками проводов для формирования кабеля. В разновидностях этой конструкции пучки оптических волокон/металлических проводов могут быть объединены с отдельными располагаемыми по винтовой линии оптическими волокнами. В состав пучков или кабелей, сформированных из пучков, могут быть включены металлические проволоки любого подходящего размера или даже нити. Проволоки и нити обеспечивают сопротивление сжатию, и проволоки могут обеспечить дополнительную допустимую токовую нагрузку. Предпочтительно, чтобы металлические проволоки являлись медными проводами. Возможно использование разнообразных конфигураций этих вариантов осуществления изобретения с целью обеспечения таких свойств, как повышенная эффективность с точки зрения компактности, более высокая пропускная способность металлических проводов, большее количество оптических волокон и улучшенные характеристики работы на растяжение.

Варианты осуществления настоящего изобретения обычно включают в себя один или более полимерных изоляционных материалов, окружающих внешние провода пучка проводов, который способен выдерживать высокие температуры. Такие материалы могут включать в себя: семейство полимеров полиарилэфирэфир кетона (РЕЕК (полиэфирэфиркетон), РЕКК (полиэфиркетонкетон)), полиолефины (ЕРС (сополимер этилена и пропилена), ТРХ (поли-4-метил-1-пентен)), фторполимеры (ETFE (сополимер этилена и тетрафторэтилена), PFA, MFA) или им подобные, но не обязательно ограничиваются ими. Полимерный изоляционный материал может также представлять собой спакетированный диэлектрик, такой как те, что описаны в патенте США 6600108 (авторы Mydur и другие).

В варианты осуществления настоящего изобретения могут быть дополнительно включены заполнители пустот. Заполнители пустот обычно занимают те пространства пустот, что расположены между центральными или внешними проводами/оптическими волокнами внутри пучка проводов. Заполнители пустот могут также занимать пространства пустот, образованные между множеством пучков проводов или даже между множеством пучков проводов и внешней рубашкой, такой как рубашка из ленты. Примеры подходящих заполнителей пустот включают в себя каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (EPDM), нитрильный каучук, полиизобутилен, консистентную смазку с низкой летучестью (такую как Krytox®), фторэластомеры, металлические провода, проволоки, нити (из TFE (тетрафторэтилена), хлопка, простого полиэфира), любой подходящий гель или любую их комбинацию.

Фиг.1 изображает поперечное сечение типичной конструкции кабеля, используемой для применений в забое скважины. Кабель (100) включает в себя центральный пучок (102) проводов, имеющий множественные провода и внешний изолирующий материал. Кабель (100), помимо этого, включает в себя множество внешних пучков (104) проводов, каждый из которых имеет несколько металлических проводов (106) (на чертеже указан только один) и полимерный изолирующий материал (108) (на чертеже указан только один), окружающий внешние металлические провода (106). Обычно, металлический провод (106) является медным проводом. Центральный пучок (102) проводов в типичных кабелях предшествующего уровня техники имеет по сути своей ту же самую конструкцию, что и внешние пучки (104) проводов. Внешние пучки (104) проводов окружены лентой и/или рубашкой (110) из ленты, изготовленной из материала, который может быть как электропроводным, так и неэлектропроводным и который способен выдерживать высокие температуры. Пространство в пределах ленты и/или рубашки (110) из ленты, не занятое центральным пучком (102) проводов и внешними проводами (104), заполнено заполнителем (112), который может быть изготовлен как из электропроводного, так и из неэлектропроводного материала. Эта лента и/или рубашка (110) из ленты, заполнитель (112), внешние пучки (104) проводов и центральный пучок (102) проводов окружены и защищены первым армированным слоем (114) и вторым армированным слоем (116), обычно изготавливаемыми из материала с высокой прочностью на растяжение, такого как оцинкованная улучшенная первосортная сталь (для подъемных канатов), легированная сталь или тому подобное.

Фиг.2 иллюстрирует кабель на основе оптического волокна, относящийся к предшествующему уровню техники, сконструированный для использования в нефтедобыче. В кабеле (200) центральный пучок (102) проводов, показанный на фиг.1, заменен металлической трубкой (202), содержащей одно или более оптических волокон (204) (на чертеже показаны три). Оптические волокна (204) заключены в металлическую трубку (202), сконструированную таким образом, чтобы защищать оптические волокна (204). Помимо этого, кабель (200) обычно включает в себя заполнители (206) пустот (на чертеже указан только один), такие как нить, для обеспечения сопротивления сжатию. Хотя металлическая трубка (202) предоставляет ограниченную защиту, металлические трубки, как известно, подвержены механическому разрушению, такому как пластическое растяжение, смятие или растрескивание, которое затем приводит к повреждению кабеля от воздействия условий, имеющихся при размещении в забое скважины. Настоящее изобретение преодолевает это ограничение, устраняя необходимость в таких конструкциях.

Фиг.3 иллюстрирует в поперечном сечении первый вариант реализации пучка проводов с оптическим волокном, соответствующего настоящему изобретению. Пучок (300) проводов включает в себя оптическое волокно (302), расположенное по центру на центральной оси пучка (300) проводов, и множество металлических проводов (304) (на чертеже указан только один), расположенных по винтовой линии вокруг оптического волокна (302). Металлические провода (304) окружены полимерным изолирующим материалом (306). Помимо этого, пространство между оптическим волокном (302) и металлическими проводами (304) может быть заполнено заполнителем (308) пустот. Пучок (300) проводов может служить в качестве центрального пучка проводов, такого как пучок (102) проводов кабеля (100), изображенного на фиг.1. Также пучок (300) проводов может быть расположен в кабеле в качестве одного или более внешних пучков проводов, например, посредством замены внешних пучков (104) проводов на фиг.1.

Фиг.4 представляет собой поперечное сечение второго иллюстративного варианта осуществления настоящего изобретения. Пучок (400) проводов имеет множество оптических волокон (402) (на чертеже указано только одно), расположенных под нулевым углом навивки или под любым подходящим углом навивки по отношению к центральной оси кабеля (400), и множество металлических проводов (404) (на чертеже указан только один), окружающих оптические волокна (402), в котором металлические проводники расположены под любым подходящим углом наклона винтовой линии. Пучок (400) проводов дополнительно содержит заполнители (406) пустот (на чертеже указан только один), которые в предпочтительном варианте представляют собой нити, а в более предпочтительном варианте нити из TFE (тетрафторэтилена), в качестве заполнителей пустот, округляющих центральную часть пучка (400) проводов и обеспечивающих сопротивление сжатию. Металлические провода (404) заключены в полимерный изолирующий материал (408). Как и в случае с пучком (300) проводов, показанном на фиг.3, пучок (400) проводов при его использовании для приготовления кабеля может служить в качестве центрального и/или внешнего пучка проводов.

Фиг.5 представляет при помощи поперечного сечения третий иллюстративный вариант реализации кабеля в соответствии с настоящим изобретением. Пучок проводов (500) сформирован из металлических проволок (502), имеющих профиль «замкового камня арки», которые образуют провод с пространством для оптических волокон (504) (на чертеже указано только одно), и других компонентов в центре пучка проводов (500), равно как и предоставляют канал, стойкий к сжатию и смятию, который защищает оптические волокна (504). В предпочтительном варианте металлические проволоки (502), имеющие профиль «замкового камня арки», являются медными проволоками и могут быть покрыты никелевым покрытием или любым подходящим покрытием для стойкости к воздействию окружающей среды. В таком случае, в этом стойком к смятию канале, образованном металлическими проволоками (502), имеющими профиль «замкового камня арки», содержатся одно или более оптических волокон (504). Оптическое волокно (оптические волокна) (504) могут быть расположены по или параллельно центральной оси и сориентированы под нулевым углом навивки или под любым подходящим углом наклона винтовой линии. Пространство между оптическим волокном (оптическими волокнами) (504) и металлическими проволоками (502), имеющими профиль «замкового камня арки», может быть заполнено заполнителями (506) пустот. Предпочтительно, чтобы заполнитель (506) пустот являлся консистентной смазкой (506), имеющей низкую летучесть и стойкой к сжатию, такой как Krytox®, любым подходящим материалом-гелем или любым другим заполнителем пустот, имеющим низкую летучесть. Помимо этого, в трубке также могут быть проложены другие заполнители (508) пустот, такие как нити (на чертеже указана только одна), предпочтительно, чтобы нити из TFE (тетрафторэтилена). Вокруг металлических проволок (502), имеющих профиль «замкового камня арки», могут быть устроены малые медные провода (510) (на чертеже указан только один), а поверх их внешней поверхности может быть нанесен посредством экструзии полимерный изоляционный материал (512), который заключает в себе и защищает пучок (500) проводов.

Фиг.6 изображает в поперечном сечении четвертый иллюстративный вариант осуществления настоящего изобретения. Пучок (600) проводов составлен из меньших пучков проводов, содержащих оптические волокна. Пучок (600) проводов включает в себя центральный пучок (602) проводов и множество внешних пучков (604) проводов (на чертеже указан только один пучок). Оптические волокна и металлические провода центрального пучка (602) проводов и внешних пучков (604) проводов имеют конфигурацию, описанную при помощи пучка (300) проводов, изображенного на фиг.3, с тем исключением, что они не имеют полимерного изолирующего материала (306), размещенного вокруг внешних проводов (304). Металлические провода (606) (на чертеже указан только один) и (608) (на чертеже указан только один) размещены по пространству пустот пучка (600) проводов и обеспечивают дополнительное сопротивление сжатию и пропускную способность проводов. Внешние пучки (604) проводов и металлические провода (608) заключены в полимерный изоляционный материал (610). Пучок (600) проводов может быть использован как в качестве центрального, так и в качестве внешних пучков проводов в конфигурации кабеля.

В варианте осуществления изобретения, проиллюстрированном на фиг.7, пучок (700) проводов включает в себя оптические волокна (702), расположенные по винтовой линии вокруг центрального металлического провода (704). Множество металлических проводов (706) (на чертеже указан только один) окружают по винтовой линии центральный металлический провод (704). Металлические провода (706) и оптические волокна (702) окружены полимерным изоляционным материалом (708). Пространство (710) пустот, образованное между центральным металлическим проводом (704), металлическими проводами (706) и оптическими волокнами (702), может быть дополнительно заполнено заполнителем пустот. Пучок (700) проводов может быть использован в качестве центрального и внешних пучков проводов в конфигурации кабеля.

Согласно фиг.8, которая иллюстрирует шестой вариант осуществления настоящего изобретения, пучок (800) проводов включает в себя центральное оптическое волокно (802), расположенное на центральной оси пучка (800) проводов. Одно или более оптических волокон (804) (на чертеже указано только одно) и множество металлических проводов (806) (на чертеже указан только один) расположены по винтовой линии вокруг центрального оптического волокна (802). Пучок проводов дополнительно включает в себя заполнитель (808) из полимерного изоляционного материала. Пространство (810) пустот, образованное между центральным оптическим волокном (802), металлическими проводами (806) и оптическими волокнами (804), может быть дополнительно заполнено заполнителем пустот. Пучок (800) проводов может быть использован в конфигурации кабеля в качестве центрального и внешних пучков проводов.

Фиг.9 изображает в поперечном сечении седьмой иллюстративный вариант осуществления настоящего изобретения. Пучок (900) проводов может включать в себя любое сочетание оптических волокон (902), металлических проводов (904) (на чертеже указан только один), полимерный изолирующий материал (906) или другие компоненты в соответствии с изобретением. Помимо этого, пучок (900) проводов включает в себя кожух (908), размещенный вокруг внешней периферии металлических проводов (904). Кожух (908) может стать частью провода и также защищает волоконную оптику от водорода, воды и других агрессивных химических воздействий. Кожух (908) может представлять собой экструзию припоя из сплава олова и золота, любого другого поддающегося экструзии металла или металлического сплава или металлическую обертку. Кожух (908) может также представлять собой сварную металлическую трубку, которая натянута и спрофилирована вокруг внешней периферии металлических проводов (904). В качестве дополнительной защиты от агрессивного воздействия водорода поверх кожуха (908) могут быть также расположены углеродные нанотрубки. Помимо этого, при формировании кожуха (908) из металлической обертки швы металлической обертки могут быть выполнены внахлестку или отбортованы для дополнительной защиты от воды и химической агрессии. Поверх кожуха (908) выполняется экструзия полимерного изоляционного материала (906) для создания волоконной оптики и электрически изолированного провода. Кожух (908) может быть включен в состав любого пучка проводов по настоящему изобретению.

Обратимся к фиг.10, которая иллюстрирует восьмой вариант осуществления настоящего изобретения. Пучок (1000) проводов, соответствующий настоящему изобретению, может дополнительно включать в себя рубашку-обшивку (1002), заключающую в себе полимерный изолирующий материал (1004), где рубашка-обшивка (1002) обеспечивает дополнительную защиту для пучка (1000) проводов. Этот пучок проводов может включать в себя металлические провода (1006) (на чертеже указан только один), оптические волокна (1008) (на чертеже указано только одно), заполнители (1010) пустот (на чертеже указан только один), полимерный изолирующий материал (1004) или любые другие компоненты в соответствии с изобретением. Для формирования рубашки-обшивки (1002) может быть использована медная или другая металлическая лента. Рубашка-обшивка (1002) может также представлять собой экструзию припоя из сплава олова и золота, любого другого поддающегося экструзии материала или металлического сплава или сварную металлическую трубку, которая натянута и спрофилирована вокруг внешней периферии полимерного изолирующего материала (1004). При использовании металлической ленты швы этой ленты могут быть при желании выполнены внахлестку или отбортованы, а на внешнюю поверхность ленты может быть нанесено покрытие в целях повышения свойств герметичности.

В некоторых ситуациях может также потребоваться устроить дополнительный слой металлических проводов поверх внешних проводов пучка проводов. Дополнительный слой проводов может быть расположен в том же самом направлении или в противоположном направлении, что и внешний слой. Дополнительный слой проводов может быть расположен под нулевым углом навивки или под любым подходящим углом навивки.

Хотя в данном описании были представлены конкретные конфигурации кабеля и пучка проводов, кабели и пучки проводов, имеющие и другие количества и конфигурации проводов и пучков проводов, находятся в рамках объема настоящего изобретения. Конкретные варианты осуществления изобретения, раскрытые выше, являются лишь иллюстративными, поскольку изобретение может быть модифицировано и осуществлено иными, но эквивалентными способами, очевидными для специалистов в данной области техники, имеющих преимущество ознакомления с положениями данного документа. Более того, не подразумевается наложение никаких ограничений на детали конструкции или устройства, показанные в данном документе, помимо тех ограничений, что описаны в приводимой ниже формуле изобретения. Следовательно, очевидно, что конкретные варианты осуществления, раскрытые выше, могут быть изменены или модифицированы, и все такие изменения считаются находящимися в рамках объема и сущности этого изобретения. Следовательно, объем охраны, запрашиваемый в данном документе, является таким, что приведен в изложенной ниже формуле изобретения.

Изобретение относится к электрическим и/или оптическим кабелям, в частности к кабелям талевых канатов, имеющим внутри себя оптическое волокно (оптические волокна). Техническим результатом изобретения является возможность создания кабеля, содержащего оптические волокна в сочетании с металлическими проводами, который позволяет выдержать значительные растяжения. Кабель содержит множество пучков проводов, в котором каждый из пучков проводов содержит, по меньшей мере, одно оптическое волокно, расположенное либо по центру, либо по винтовой линии вокруг центральной оси пучка проводов, по меньшей мере, один металлический провод, расположенный по винтовой линии вокруг центральной оси упомянутого пучка проводов, и дополнительно содержит, по меньшей мере, один металлический проводник, имеющий плоский профиль и один или более полимерных изоляционных материалов, размещенных вокруг оптического волокна и металлического провода. Еще один вариант кабеля содержит, по меньшей мере, один пучок проводов, содержащий металлические провода, имеющие профиль «замкового камня арки», которые образуют канал, стойкий к смятию. Канал окружает, по меньшей мере, одно оптическое волокно, расположенное либо по центру, либо по винтовой линии, и, по меньшей мере, один заполнитель пустот. Дополнительно, по меньшей мере, один пучок проводов содержит полимерный изоляционный материал, размещенный вокруг канала, стойкого к смятию. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Кабель, содержащий множество пучков проводов, в котором каждый из упомянутых пучков проводов содержит:
по меньшей мере, одно оптическое волокно, расположенное либо по центру, либо по винтовой линии вокруг центральной оси упомянутого пучка проводов;
по меньшей мере, один металлический провод, расположенный по винтовой линии вокруг упомянутой центральной оси упомянутого пучка проводов, и дополнительно содержащий при этом, по меньшей мере, один металлический проводник, имеющий плоский профиль, и один или более полимерных изоляционных материалов, размещенных вокруг упомянутого оптического волокна и металлического провода.

2. Кабель по п.1, в котором упомянутое оптическое волокно является либо одномодовым волокном, либо многомодовым волокном.

3. Кабель по п.1, в котором упомянутое оптическое волокно имеет герметическое покрытие.

4. Кабель по п.1, в котором упомянутые металлические провода являются медными проводами.

5. Кабель по п.1, дополнительно содержащий одно или более расположенных по винтовой линии оптических волокон, рассредоточенных по кабелю.

6. Кабель по п.1, дополнительно содержащий один или более заполнителей пустот.

7. Кабель по п.1, в котором, по меньшей мере, один из упомянутых пучков проводов имеет центральный металлический провод, расположенный по центру на центральной оси упомянутого пучка проводов.

8. Кабель по п.1, в котором, по меньшей мере, один из упомянутых пучков проводов имеет центральное оптическое волокно, расположенное по центру на центральной оси упомянутого пучка проводов, и, по меньшей мере, одно оптическое волокно, расположенное по винтовой линии вокруг центральной оси упомянутого пучка проводов.

9. Кабель по п.1, в котором, по меньшей мере, один из упомянутых пучков проводов дополнительно содержит кожух, размещенный вокруг внешней периферии упомянутых металлических проводов и/или оптических волокон.

10. Кабель по п.1, в котором, по меньшей мере, один из упомянутых пучков проводов дополнительно содержит рубашку-обшивку, размещенную вокруг внешней периферии упомянутого полимерного изолирующего материала.

11. Кабель по п.1, размещаемый в забое скважины при операциях с талевым канатом при нефтедобыче.

12. Кабель по п.1, размещаемый при сейсмических операциях.

13. Кабель, содержащий множество пучков проводов, в котором, по меньшей мере, один пучок проводов содержит:
металлические провода, имеющие профиль «замкового камня арки», которые образуют канал, стойкий к смятию, причем упомянутый канал окружает, по меньшей мере, одно оптическое волокно, расположенное либо по центру, либо по винтовой линии, и, по меньшей мере, один заполнитель пустот; и
полимерный изоляционный материал, размещенный вокруг упомянутого канала, стойкого к смятию.

14. Кабель по п.13, в котором упомянутый заполнитель пустот содержит, по меньшей мере, одну нить из TFE (тетрафторэтилена).

15. Кабель по п.13, в котором упомянутые металлические провода, имеющие профиль «замкового камня арки», покрыты медью.

16. Кабель по п.13, в котором упомянутые металлические провода, имеющие профиль «замкового камня арки», покрыты никелем.

17. Кабель по п.13, в котором упомянутый канал полностью заключает в себе упомянутое оптическое волокно или упомянутые оптические волокна и упомянутый заполнитель пустот или упомянутые заполнители пустот.

18. Кабель по п.13, дополнительно содержащий множество медных проводов, размещенных вокруг внешней поверхности упомянутого канала.

19. Кабель по п.13, в котором, по меньшей мере, один из упомянутых пучков проводов дополнительно содержит рубашку-обшивку, размещенную вокруг внешней периферии упомянутого полимерного изолирующего материала.

20. Кабель по п.13, размещаемый в забое скважины при операциях с талевым канатом при нефтедобыче.

21. Кабель по п.13, размещаемый при сейсмических операциях.