本實(shí)用新型涉及電纜領(lǐng)域,具體的說(shuō)是涉及一種高傳輸承荷探測(cè)電纜。
背景技術(shù):
石油作為戰(zhàn)略資源越來(lái)越重要,在石油開采過(guò)程中,需要通過(guò)各種測(cè)井儀器采集井下的各種指標(biāo)和參數(shù),并經(jīng)過(guò)測(cè)井電纜傳輸?shù)降孛娴姆治隹刂茊卧?,根?jù)不同情況采用處理措施,對(duì)井下儀器進(jìn)行控制,常用的電纜長(zhǎng)度一般4000-7000米,信號(hào)衰減很大,速度提高困難,目前井下儀器發(fā)展迅速,使得電纜傳輸?shù)乃俣瘸蔀樾势款i,因此高速可靠的通過(guò)長(zhǎng)電纜傳輸數(shù)據(jù)是非常重要的研究方向。目前遠(yuǎn)距離傳輸主要通過(guò)光纖通信,但在測(cè)井傳輸系統(tǒng)中要求承受拉力和高溫高壓的工作環(huán)境,使得光纖在工程設(shè)計(jì)上難度大,維護(hù)成本高,因此目前采用電纜的遠(yuǎn)距離傳輸不可替代。
承荷探測(cè)電纜作為下井儀器測(cè)量用連接線,在傳遞信號(hào)的同時(shí),還具有承載設(shè)備的作用。受現(xiàn)有測(cè)井技術(shù)和遙測(cè)短接設(shè)備等客觀因素影響,數(shù)據(jù)的傳輸速率一般在100Kbps左右,通過(guò)正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)數(shù)據(jù)傳輸速率最高可以到500Kbps,傳輸速度相對(duì)較慢,且抗干擾能力弱,數(shù)據(jù)損失比較嚴(yán)重,傳統(tǒng)的測(cè)井電纜已經(jīng)不能滿足使用需求,亟需做出改變,以滿足市場(chǎng)對(duì)該電纜的需求。
現(xiàn)有測(cè)井電纜的纜芯結(jié)構(gòu)是1+6絞合的形式,1+6形式的具體結(jié)構(gòu)可參見專利文獻(xiàn)CN201773614U,CN2762292Y等,該類型的電纜測(cè)井過(guò)程中必然會(huì)存在下列幾個(gè)問(wèn)題:
1、在感應(yīng)測(cè)井過(guò)程中,發(fā)射線圈在巖層中感應(yīng)出的渦流之間相互影響,使得測(cè)井儀記錄的電導(dǎo)率信號(hào)大大減弱;
2、測(cè)井過(guò)程中,串?dāng)_現(xiàn)象嚴(yán)重,數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)遙測(cè)短接傳輸?shù)降孛婧笕笔?yán)重,參考意義不大;
綜上所述,有必要設(shè)計(jì)一種新的電纜,來(lái)解決上述問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題,本實(shí)用新型的目在于提供一種高傳輸承荷探測(cè)電纜,通過(guò)對(duì)電纜絞合結(jié)構(gòu)的全新設(shè)計(jì),改變了傳統(tǒng)的絞合形式,有效的降低了電纜的趨膚效應(yīng),并確保信號(hào)純凈。
為了達(dá)成上述目的,本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
一種高傳輸承荷探測(cè)電纜,該電纜包括:
若干電纜導(dǎo)體,所述電纜導(dǎo)體用于傳輸信號(hào);
絕緣層,包覆電纜導(dǎo)體,將各個(gè)電纜導(dǎo)體之間絕緣分離,所述電纜導(dǎo)體被絕緣層包裹形成纜芯;
屏蔽層,設(shè)在絕緣層外側(cè),屏蔽各種干擾,保證電纜信號(hào)的純凈;
鎧裝層,設(shè)在屏蔽層外側(cè),由多根鋼絲鎧裝而成,保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不受損傷;
其中,在若干電纜導(dǎo)體中設(shè)置有由兩根電纜導(dǎo)體形成的雙絞線結(jié)構(gòu),以提高電纜信號(hào)傳輸速率。
優(yōu)選的,所述電纜導(dǎo)體為四芯電纜,采用2+2的非常規(guī)絞合形式,中間兩根纜芯采用雙絞線的形式,另兩根纜芯成纜到雙絞線的縫隙上,該成纜方式可有效抑制共模干擾。
優(yōu)選的,雙絞線可采用曼碼、DSL或OFDM傳輸方式,多根雙絞線相互之間不會(huì)發(fā)生干擾,雙絞線采用雙工通訊替代傳統(tǒng)的單工通訊方式,可使電纜的傳輸速率達(dá)到5Mbps。
優(yōu)選的,形成雙絞線的纜芯直徑大于其他非雙絞線的纜芯直徑,雙絞線的纜芯內(nèi)部電纜導(dǎo)體采用的導(dǎo)絲數(shù)量大于非雙絞線的導(dǎo)絲數(shù)量,雙絞線的纜芯的絕緣層厚度也大于非雙絞線纜芯的絕緣層厚度。
優(yōu)選的,所述鎧裝層分為內(nèi)鎧裝層和外鎧裝層,內(nèi)鎧裝層和外鎧裝層由多根鋼絲鎧裝而成,還具有內(nèi)護(hù)套層,內(nèi)鎧裝層與內(nèi)護(hù)套層之間填充密封膠,所述鋼絲與鋼絲之間,內(nèi)鎧裝層與外鎧裝層之間以及電纜與阻流管之間無(wú)縫隙存在。
優(yōu)選的,所述內(nèi)鎧裝層或外鎧裝層的鋼絲截面為圓形、扇環(huán)形、Z字形或可組合成圓環(huán)狀的異形絲。
優(yōu)選的,所述電纜芯為二芯、三芯、四芯或七芯結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選的,其中,所述屏蔽層為屏蔽料或屏蔽帶,確保電纜信號(hào)傳輸?shù)募儍簟?/p>
優(yōu)選的,采用七芯電纜,其組合結(jié)構(gòu)為2+5,即中心位置處設(shè)置有兩根電纜導(dǎo)體,其他5根電纜導(dǎo)體均勻排布在周圍,中間的兩根電纜導(dǎo)體1采用雙絞線結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選的,根據(jù)電纜內(nèi)電纜導(dǎo)體的數(shù)量,電纜中也可以設(shè)置兩組或多組雙絞線結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型的有益效果是:
改進(jìn)了電纜纜芯的絞合方式,以4芯電纜為例,由正規(guī)絞合方式設(shè)計(jì)為2+2的非常規(guī)絞合形式,中間兩根纜芯采用雙絞線的形式,另兩根纜芯成纜到雙絞線的縫隙上,該成纜方式可有效抑制共模干擾,雙絞線的通訊方式有利于曼碼、DSL以及OFDM等傳輸方式,使電纜即使在強(qiáng)干擾環(huán)境下,雙絞線也能傳送極好的圖像信號(hào),而且多根雙絞線相互之間不會(huì)發(fā)生干擾;雙絞線電纜可以實(shí)現(xiàn)雙工通訊,替代傳統(tǒng)的單工通訊方式,可使電纜的傳輸速率由200kbs提高到5Mbps。傳輸速率的提高,可簡(jiǎn)化井下測(cè)井儀器,優(yōu)化電路,直接將信號(hào)傳輸?shù)骄?,不需要?shù)據(jù)處理等一系列工作。鋼絲與鋼絲之間,內(nèi)鎧裝層與外鎧裝層之間以及電纜與阻流管之間的縫隙填充有密封膠或擠出護(hù)套,電纜下井難度系數(shù)降低,使用壽命提高,環(huán)境污染大大降低。
附圖說(shuō)明
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本實(shí)用新型另一結(jié)構(gòu)示意圖;
其中:1、電纜導(dǎo)體,1-1、雙絞線電纜導(dǎo)體,1-2、非雙絞線電纜導(dǎo)體,2、絕緣,3、屏蔽層,4、填充,5、內(nèi)鎧裝層,6、外鎧裝層。
具體實(shí)施方式
下面,參考附圖,對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的說(shuō)明,附圖中示出了本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例。然而,本實(shí)用新型可以體現(xiàn)為多種不同形式,并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實(shí)施例。而是,提供這些實(shí)施例,從而使本實(shí)用新型全面和完整,并將本實(shí)用新型的范圍完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。
為了易于說(shuō)明,在這里可以使用諸如“上”、“下”“左”“右”等空間相對(duì)術(shù)語(yǔ),用于說(shuō)明圖中示出的一個(gè)元件或特征相對(duì)于另一個(gè)元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是,除了圖中示出的方位之外,空間術(shù)語(yǔ)意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如,如果圖中的裝置被倒置,被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。因此,示例性術(shù)語(yǔ)“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或位于其他方位),這里所用的空間相對(duì)說(shuō)明可相應(yīng)地解釋。
實(shí)施例一
如圖1所示,本實(shí)用新型一種高傳輸承荷探測(cè)電纜,電纜的最中心為電纜導(dǎo)體1,電纜導(dǎo)體1可以設(shè)置不同數(shù)量,附圖顯示為四根,即四芯電纜,也有二芯、三芯、七芯結(jié)構(gòu)。四芯電纜的常規(guī)設(shè)置方式為四根相同的纜芯形成。為了獲得更高的傳輸質(zhì)量,在現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)4芯排布結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),將電纜的其中兩根纜芯設(shè)為雙絞線結(jié)構(gòu),另兩根纜芯成纜到雙絞線的縫隙上,簡(jiǎn)稱2+2結(jié)構(gòu),該成纜方式可有效抑制共模干擾,雙絞線的通訊方式有利于曼碼、DSL以及OFDM等傳輸方式,使電纜即使在強(qiáng)干擾環(huán)境下,雙絞線也能傳送極好的圖像信號(hào),而且多根雙絞線相互之間不會(huì)發(fā)生干擾;雙絞線電纜可以實(shí)現(xiàn)雙工通訊,替代傳統(tǒng)的單工通訊方式,可使電纜的傳輸速率由200kbs提高到5Mbps。
電纜中心纜芯雙絞線形式的設(shè)計(jì),在共模傳輸時(shí)能夠有效抑制共模干擾,共模傳輸是因?yàn)閮蓪?dǎo)體電位相同,因此互電容為零,電容因?yàn)榛ル娙轀p小而減小,而電流方向相反,互電感最大,電感因?yàn)榛ル姼性龃蠖龃?,這樣即使在強(qiáng)干擾環(huán)境下,雙絞線也能傳送極好的圖像信號(hào),而且多根雙絞線相互之間不會(huì)發(fā)生干擾。采用特性阻抗低的雙絞線能夠抑制串?dāng)_,雙絞線的特性阻抗為100?左右,傳輸延遲時(shí)間為5.3ns/m,不僅成本低,使用也方便。
在優(yōu)選的四芯電纜的實(shí)施例中,采用雙絞線結(jié)構(gòu)的兩根纜芯比其他兩根纜芯設(shè)置得具有更粗的電纜導(dǎo)體直徑,雙絞線的電纜導(dǎo)體1-1采用19根導(dǎo)絲形成,設(shè)為3層,最中心1根,中間層6根,外層12根緊密排列,其余非雙絞線的電纜導(dǎo)體1-2采用7根導(dǎo)絲形成。每根電纜導(dǎo)體外部都包覆有絕緣層2,雙絞線結(jié)構(gòu)的兩根電纜導(dǎo)體1-1外側(cè)的絕緣層厚度大于非雙絞線的兩根電纜導(dǎo)體1-2外側(cè)的絕緣層厚度。也就是說(shuō)雙絞線結(jié)構(gòu)的纜芯的直徑大于其余纜芯的直徑。這樣的優(yōu)勢(shì)在于可以改善各個(gè)纜芯之間的緊密度,并且雙絞線結(jié)構(gòu)的電纜導(dǎo)體1-1更加遠(yuǎn)離鎧裝層,能夠更大限度地降低鎧裝層對(duì)各個(gè)電纜導(dǎo)體傳輸質(zhì)量的影響。
由于影響傳輸質(zhì)量的重要原因之一是串?dāng)_,串?dāng)_是由互容和互感引起的,電纜線間串?dāng)_是當(dāng)兩條或幾條較長(zhǎng)的導(dǎo)線相平行又靠得很近時(shí),其中任一導(dǎo)線上的信號(hào)將對(duì)其他導(dǎo)線上的信號(hào)產(chǎn)生干擾。線間干擾大多發(fā)生在多芯電纜上平行的導(dǎo)線之間。串?dāng)_的強(qiáng)弱與相鄰兩信號(hào)線間互阻抗和信號(hào)線本身的阻抗有關(guān)。
用兩點(diǎn)接地的雙絞線作傳輸線,既可以顯著降低串?dāng)_噪聲,又能起到靜電屏蔽作用。
每根電纜導(dǎo)體1都被絕緣層2包裹,絕緣層2的作用是將各個(gè)電纜導(dǎo)體1分隔絕緣,防止各個(gè)電纜導(dǎo)體之間的連通導(dǎo)電,每根電纜導(dǎo)體1都由7根導(dǎo)絲絞合而成。絕緣層2的外側(cè)為屏蔽層3、屏蔽層3的作用是屏蔽其他信號(hào)和電磁干擾,所述屏蔽層3為屏蔽料或屏蔽帶,屏蔽層3將所有電纜導(dǎo)體1包裹在內(nèi),確保電纜信號(hào)傳輸?shù)募儍?;?nèi)鎧裝層5和外鎧裝層6,其作用是對(duì)其內(nèi)部的纜芯結(jié)構(gòu)提供保護(hù)以適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境,并且具有很好的抗拉抗壓性能和適宜的柔性以適應(yīng)外部通道的變化;填充4、其分布在絕緣層2與屏蔽層3之間以及屏蔽層3和內(nèi)外鎧裝層5、6之間,作用是保持和支撐各個(gè)電纜導(dǎo)1在正確位置,防止變形和移位,填充4可以為密封膠或擠出護(hù)套。
其中,屏蔽層3外還設(shè)有內(nèi)護(hù)套層,所述內(nèi)鎧裝層5為多根鋼絲鎧裝而成,內(nèi)鎧裝層5與內(nèi)護(hù)套層之間填充密封膠。
所述外鎧裝層6也由多根鋼絲鎧裝而成。所述鋼絲與鋼絲之間,內(nèi)鎧裝層5與外鎧裝層6之間以及電纜與阻流管之間無(wú)縫隙存在。
所述內(nèi)外鎧裝層的鋼絲截面可以為圓形,也可以為扇環(huán)形,Z字形等其他可組合成圓環(huán)狀的異形絲。
實(shí)施例二
如圖2所示,另一優(yōu)選實(shí)施例為7芯電纜,如果采用7芯電纜,常規(guī)的七芯電纜結(jié)構(gòu)通常為一根纜芯在中間,其他六根環(huán)繞在周圍的結(jié)構(gòu)。以7芯鎧裝電纜為例,衰減常數(shù)隨頻率呈現(xiàn)線性變化。并且重要的一點(diǎn)是由于鎧裝層的影響有臨近效應(yīng),中心纜芯比外圍纜芯的衰減常數(shù)小,因此中心纜芯的傳輸衰減較小,也就是說(shuō)中心纜芯的傳輸信號(hào)質(zhì)量比外圍纜芯的質(zhì)量高。
為了獲得更高的傳輸質(zhì)量,在現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)7芯排布結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),將電纜的中間纜芯設(shè)置為雙芯結(jié)構(gòu),即中心位置處設(shè)置有兩根電纜導(dǎo)體,其他5根電纜導(dǎo)體均勻排布在周圍,中間的兩根電纜導(dǎo)體1采用雙絞線結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)常規(guī)7芯電纜設(shè)置是1+6結(jié)構(gòu),本實(shí)用新型采用了2+5結(jié)構(gòu)。
因?yàn)榕R近效應(yīng)的原因,鎧裝的影響比較大,使得臨近鎧裝層的電纜芯信號(hào)衰減較大,也就是說(shuō)中心位置的纜芯相對(duì)于周圍纜芯更加遠(yuǎn)離鎧裝層的干擾,具有更優(yōu)的傳輸質(zhì)量,因此將雙絞線結(jié)構(gòu)的纜芯設(shè)于中心位置具有更好的傳輸信號(hào)的技術(shù)效果。
由于雙絞線結(jié)構(gòu)的纜芯具有較好的傳輸特性,因此不限于采用一組雙絞線結(jié)構(gòu),也可以設(shè)置兩組雙絞線結(jié)構(gòu)或多組雙絞線結(jié)構(gòu),例如在7芯電纜中可以為2+5結(jié)構(gòu),也可以是2+2+3結(jié)構(gòu)或1+2+2+2結(jié)構(gòu)。其他例如三芯電纜可以采用2+1結(jié)構(gòu)。具有更多數(shù)量纜芯的電纜也可以此類推進(jìn)行一組、兩組或多組雙絞線結(jié)構(gòu)布置。
由于在鎧裝層的鋼絲與鋼絲之間,內(nèi)鎧裝層與外鎧裝層之間以及電纜與阻流管之間的縫隙填充有密封膠或擠出護(hù)套,電纜下井難度系數(shù)降低,使用壽命提高,環(huán)境污染大大降低。并且外鎧裝層6的外表面近乎視為純圓型,與阻流管形成動(dòng)密封,在很大程度上提高了下井流暢度。
本方案中,雖然僅給出了4和7芯結(jié)構(gòu),但是不改變其他結(jié)構(gòu),僅改變電纜芯數(shù)量的其他方案的變形,應(yīng)當(dāng)也視為落入本方案的保護(hù)范圍。
對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說(shuō)明,使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下,在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此,本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。