Волоконно-оптический кабель для измерения температурного распределения в паронагнетательных скважинах

 

Изобретение относится к области оптических кабелей и может быть использовано в устройствах для добычи вязкой нефти при воздействии на призабойную зону скважин пара при высоких температурах по 350°С и выше и давления до 170 атм. Кабель включает размещенное в герметичной металлической трубке оптическое волокно. Защитная оболочка представляет собой непосредственно прилегающий к волокну слой металлизации и оплетку из стеклонити, охватывающую слой металлизации. Герметичная металлическая трубка заполнена инертным газом. Обеспечено повышение температуры возможной эксплуатации кабеля и снижение его стоимости. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано при добыче вязкой нефти, при воздействии на призабойную зону скважин паром при высоких температуре (до 350°С и выше) и давлении (до 170 атм) в устройствах для проведения измерений температурного распределения по скважине.

Известен волоконно-оптический кабель для проведения измерений в скважинах, включающий размещенное в герметичной металлической трубке, покрытое защитной оболочкой оптическое волокно (патент США №6148925, Е 21 В 19/08, 21.11.2000).

Недостатком известного кабеля является невысокая окружающая его температура возможной эксплуатации.

Известен волоконно-оптический кабель, включающий размещенное в герметичной металлической трубке, заполненной наполнителем, покрытое защитной оболочкой оптическое волокно (патент РФ №2017246).

Недостатком известного кабеля является то, что он не предназначен для использования в скважинах и тем более в паронагнетательных (высокие температура и давление).

Известен, выбранный в качестве прототипа, волоконно-оптический кабель для измерения температурного распределения и давления 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 известного кабеля является ограниченная область использования (температура эксплуатации до 250°С), что определяется температурой деструкции полимерных материалов (не более 300°С при постоянном воздействии температуры), поскольку его защитная оболочка выполнена из полимера. Другим недостатком является то, что в качестве наполнителя использовано “силиконовое масло”, которое при нагреве выделяет водород, диффундирующий через оболочку в оптическое волокно и совместно с кислородом образующий воду, вызывающую деградацию оптического волокна. Металлическая трубка (наружная оболочка) кабеля изготовлена по технологии лазерной сварки, что удорожает стоимость кабеля.

Задачей изобретения является получение технического результата, выражающегося в расширении области использования и обеспечении долговременной эксплуатации (не менее 10000 часов) при температуре свыше 350°С, снижении стоимости кабеля.

Технический результат достигается тем, что в волоконно-оптическом кабеле для измерения температурного распределения в паронагнетательных скважинах, включающем размещенное в герметичной металлической трубке, заполненной наполнителем, покрытое защитной оболочкой оптическое волокно, согласно изобретению защитная оболочка представляет собой слой металлизации, прилегающий к оптическому волокну, и охватывающую его оплетку из стеклонити, при этом в качестве наполнителя применен инертный газ.

В конкретном варианте слой металлизации может быть выполнен из меди и его толщина может составлять несколько десятков микрометров.

Целесообразно металлическую трубку выполнять из нержавеющей стали с толщиной стенки около 1 мм, при этом она может состоять из сваренных между собой отрезков цельнотянутых трубок.

В качестве инертного газа может быть использован, например, аргон под давлением примерно 1 кг/см².

На чертеже приведен кабель в поперечном разрезе.

Кабель включает оптическое волокно 1, покрытое защитной оболочкой, представляющей собой слой 2 металлизации из меди, золота, никеля и т.д. толщиной несколько десятков микрометров и охватывающую его оплетку 3 из стеклонити. Слой 2 металлизации обеспечивает долговременную эксплуатацию оптического волокна при температурах свыше 350°С. Оплетка 3 обеспечивает механическую защиту оптического волокна при изготовлении и эксплуатации кабеля. Герметичная металлическая трубка 4, например, из нержавеющей стали заполнена наполнителем - инертным газом, например аргоном, под давлением примерно 1 кг/см², в которой и размещены оптическое волокно 1, слой 2 металлизации и оплетка 3. Трубка 4 состоит из сваренных между собой отрезков цельнотянутых трубок и имеет толщину стенки около 1 мм. Кабель в процессе изготовления наматывается на транспортный барабан, либо на барабан подъемника. Спуск кабеля в скважину и его расположение в ней осуществляются известным образом.

Измерение температурного распределения в скважине осуществляется с помощью известной аппаратуры известным методом.

Изготовлен кабель диаметром 6 мм. В данное время он проходит испытания.

Предлагаемый кабель, имея невысокую стоимость, может быть использован в паронагнетательных скважинах, характеризующихся сложными термобарическими условиями (давление до 170 атм, температура свыше 350°С).

Формула изобретения

1. Волоконно-оптический кабель для измерения температурного распределения в паронагнетательных скважинах, включающий размещенное в герметичной металлической трубке, заполненной наполнителем, покрытое защитной оболочкой оптическое волокно, отличающийся тем, что защитная оболочка представляет собой слой металлизации, прилегающий к оптическому волокну, и охватывающую его оплетку из стеклонити, при этом в качестве наполнителя применен инертный газ.

2. Кабель по п.1, отличающийся тем, что слой металлизации выполнен из меди.

3. Кабель по п.1 или 2, отличающийся тем, что толщина слоя металлизации составляет несколько десятков микрометров.

4. Кабель по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве инертного газа использован аргон.

5. Кабель по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что инертный газ находится под давлением примерно 1 атм.

6. Кабель по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что металлическая трубка выполнена из нержавеющей стали.

7. Кабель по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что металлическая трубка состоит из сваренных между собой отрезков цельнотянутых трубок.

8. Кабель по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что толщина стенки металлической трубки составляет около 1 мм.

РИСУНКИРисунок 1

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 27.12.2006        БИ: 36/2006