一種高溫油氣環(huán)境下防止氫損的光纖的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種高溫油氣環(huán)境下防止氫損的光纖，包括：不銹鋼管、封裝層、涂覆層和光纖芯層，其中，光纖芯層為同時(shí)摻雜Ge和F原子形成的硅玻璃層，涂覆層為復(fù)合阻氫材料，包裹在光纖芯層外面，封裝層封裝在涂覆層外面，封裝層的材料為氟樹脂材料、無縫鋼管材料或阻水無機(jī)油膏材料，不銹鋼管采用激光焊接技術(shù)焊接而成，封裝層、涂覆層和光纖芯層組成的光纖芯導(dǎo)入不銹鋼管中。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及油井設(shè)備領(lǐng)域，具體而言，涉及一種高溫油氣環(huán)境下防止氫損的 光纖。 一種高溫油氣環(huán)境下防止氫損的光纖

【背景技術(shù)】
[0002] 稠油熱采井的監(jiān)測(cè)一直是油井測(cè)試工作的難點(diǎn)，尤其是對(duì)注氣剖面的測(cè)試，有助 于了解吸氣剖面的信息，確定油藏位置，優(yōu)化注氣質(zhì)量具有重要的意義。分布式光纖目前 是實(shí)現(xiàn)注汽井剖面溫度監(jiān)測(cè)的唯一辦法，但是在生產(chǎn)井中使用時(shí)，井下高溫油氣條件下光 纖氫損現(xiàn)象加劇，使光信號(hào)傳輸衰減增大，將會(huì)造成數(shù)據(jù)失真，影響測(cè)試精度，甚至無法測(cè) 量數(shù)據(jù)，同時(shí)，測(cè)試光纖的使用壽命變短。因此繼續(xù)設(shè)計(jì)一套適合SAGD(Steam Assisted Gravity Drainage,蒸汽輔助重力泄油）生產(chǎn)井的防氫損光纖測(cè)試系統(tǒng)是油田生產(chǎn)中亟需 解決的問題。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 本實(shí)用新型提供一種高溫油氣環(huán)境下防止氫損的光纖，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在 的至少一個(gè)問題。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種高溫油氣環(huán)境下防止氫損的光纖，包括： 不銹鋼管、封裝層、涂覆層和光纖芯層，其中，光纖芯層為鍺酸鹽氟氧化物玻璃層，涂覆層為 復(fù)合阻氫材料，包裹在光纖芯層外面，封裝層封裝在涂覆層外面，封裝層的材料為氟樹脂材 料、無縫鋼管材料或阻水無機(jī)油膏材料，不銹鋼管采用激光焊接技術(shù)焊接而成，封裝層、涂 覆層和光纖芯層組成的光纖芯導(dǎo)入不銹鋼管中。
[0005] 可選的，復(fù)合阻氫材料為碳材料和金屬材料。
[0006] 可選的，封裝層與不銹鋼管之間填充有耐溫油膏。
[0007] 可選的，封裝層外包裹有隔溫層。
[0008] 可選的，隔溫層的材料為無機(jī)耐溫材料。
[0009] 上述實(shí)施例中，提供了一種新的防氫損稠油熱采井光纖，優(yōu)化的光纖傳感器的設(shè) 計(jì)在國內(nèi)有突破性的意義，提高了溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具有較高的抗高溫、抗壓和抗拉 強(qiáng)度以及防氫損特性，研制出的適合SAGD生產(chǎn)井使用條件的新型高溫抗氫損光纖及復(fù)合 阻氫材料具有極大的應(yīng)用價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提 下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0011] 圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的高溫油氣環(huán)境下防止氫損的光纖結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下 所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0013] 圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的高溫油氣環(huán)境下防止氫損的光纖結(jié)構(gòu)示意圖。如 圖所示，該光纖包括：不銹鋼管4、封裝層3、涂覆層2和光纖芯層1，其中，光纖芯層1為同 時(shí)摻雜Ge和F原子形成的硅玻璃層（鍺酸鹽氟氧化物玻璃層），涂覆層2為復(fù)合阻氫材料， 包裹在光纖芯層1外面，封裝層3封裝在涂覆層外面，封裝層3的材料為氟樹脂材料、無縫 鋼管材料或阻水無機(jī)油膏材料，不銹鋼管4采用激光焊接技術(shù)焊接而成，封裝層3、涂覆層2 和光纖芯層1組成的光纖芯導(dǎo)入不銹鋼管4中。
[0014] 其中，光纖芯層同時(shí)摻雜Ge和F原子是由于：測(cè)試表明，純娃芯光纖的氫損是最低 的，而芯層摻雜Ge0 2的光纖卻很容易觀察到氫損現(xiàn)象。表明由于芯層的摻雜，使得玻璃的 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的形變，增加了玻璃中的缺陷濃度，使光纖氫損增加。為了減低芯層摻雜 光纖的氫損，研究表明，共摻雜過程可以有效降低光纖的氫損。共摻雜過程即在光纖芯層中 同時(shí)摻雜Ge和F原子的過程，這種共摻雜能夠有效地改善玻璃的結(jié)構(gòu)弛豫時(shí)間，減少玻璃 中的殘余應(yīng)力，減少缺陷濃度，降低氫損，因此這種共摻雜過程又被稱為結(jié)構(gòu)弛豫摻雜。
[0015] 同時(shí)，光纖氫損還與拉絲過程有關(guān)。拉絲過程是高溫預(yù)制棒在一定的張力下，體積 急劇變化的一種過程。由于預(yù)制棒處于2000度左右的高溫狀態(tài)，在快速拉伸時(shí)，其部分化 學(xué)鍵可能被拉斷，同時(shí)拉絲過程又是一種急冷的過程。當(dāng)這些被拉斷的化學(xué)鍵未能完全弛 豫而被固化在光纖中時(shí)，便形成了結(jié)構(gòu)缺陷。因此缺陷是和拉絲有關(guān)的。研究表明，光纖的 拉絲速度越大，光纖的氫損越大；拉絲張力越大,氫損也越大。
[0016] 涂覆層可以采用特定的涂覆材料進(jìn)行制備，這種涂覆材料具有表面較致密的特 性，對(duì)氫有較好的阻擋作用，例如可以采用復(fù)合阻氫材料，降低外界的氫對(duì)光纖的滲透。光 纖涂覆材料現(xiàn)在一般采用丙烯酸樹脂材料進(jìn)行涂覆，光纖涂覆層的主要作用是對(duì)光纖的玻 璃外層的表面進(jìn)行保護(hù)，提高光纖的強(qiáng)度和增加使用壽命。當(dāng)采用碳材料和金屬材料代替 丙烯酸樹脂材料進(jìn)行涂覆時(shí)，可得到表面性能較致密的涂覆層，這種涂覆層能夠較好的對(duì) 氫進(jìn)行阻擋，減緩氫擴(kuò)散的物理行為，降低氫損。
[0017] 封裝層采用氟樹脂材料、無縫鋼管材料、阻水無機(jī)油膏材料等性能較穩(wěn)定的復(fù)合 材料，也能夠起到一定的阻氫作用，減緩氫擴(kuò)散的物理行為，降低氫損。
[0018] 不銹鋼管采用激光焊接技術(shù)，將耐高溫抗氫損光纖芯納入不銹鋼管中，給予充分 的防潮和強(qiáng)度保護(hù)。同時(shí)，采用耐溫油膏和擠制耐溫層，使得光纜具有抗沖擊、高度防潮和 隔熱等優(yōu)異性能，對(duì)于保證光纜在井下、隧道等一些敷設(shè)條件惡劣的環(huán)境中長期安全可靠 的使用，提供了強(qiáng)有力的物質(zhì)和技術(shù)保障。其技術(shù)原理主要包括三個(gè)方面：
[0019] 一是激光焊接原理，利用高功率YAG (Yttrium Aluminum Garnet,紀(jì)錯(cuò)石槽石）固 體激光器激發(fā)出連續(xù)穩(wěn)定的激光，將通過彎曲成型裝置做成管狀結(jié)構(gòu)的不銹鋼帶焊接在一 起，使之成為封閉的不銹鋼管，同時(shí)導(dǎo)入光纖和保護(hù)油膏，達(dá)到對(duì)光纖傳輸單元充分的防潮 和強(qiáng)度保護(hù)作用。
[0020] 二是采用耐溫油膏，耐溫油膏是靠在高溫下溢出X ·鹵素自由基來捕捉HO ·活性 羥基自由基，以達(dá)到ΛΧ · > ΛΗ0 ·，從而降低溫度，溫度下降，RH+02的熱氧反應(yīng)減弱導(dǎo)致 ΛH0·劇減，結(jié)果使熱氧反應(yīng)繼續(xù)減緩，最終導(dǎo)致放熱<吸（散）熱。
[0021] 三是隔溫層。隔溫層主要是在內(nèi)鋼管纜芯與外鋼管之間擠填無機(jī)耐溫材料，構(gòu)成 一個(gè)完整的不可燃的不熔融的固體物包裹在線芯之外，以阻止熱氧對(duì)芯內(nèi)元件有機(jī)物的影 響
[0022] 表1列出了本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例實(shí)驗(yàn)測(cè)得的光纖性能；表2列出了本實(shí)用新型 一個(gè)實(shí)施例實(shí)驗(yàn)測(cè)得的不銹鋼管幾何性能。
[0023] 表 1
[0024] 序號(hào)|項(xiàng)目 I單位I指標(biāo) 1_耐熱性__300度，光纖保持光學(xué)連續(xù)性 2 _外徑 mm_4. 5,公差〈0· 1_ 3 _光纖損耗 dB/km <0. 7_
[0025] 表 2
[0026] 序號(hào) 項(xiàng)目 指標(biāo) 短期 I 500 - 800 1 允許拉伸力(N)__ 長期200-400 短期 1000 - 3000 2 允許壓扁力(N/丨OOmni)__ 長期 300-1000 靜態(tài) 10D 3 最小彎曲半徑(D:光纜外徑mm)__ 動(dòng)態(tài) 20D
[0027] 上述實(shí)施例中，提供了一種新的防氫損稠油熱采井光纖，優(yōu)化的光纖傳感器的設(shè) 計(jì)在國內(nèi)有突破性的意義，提高了溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具有較高的抗高溫、抗壓和抗拉 強(qiáng)度以及防氫損特性，研制出的適合SAGD生產(chǎn)井使用條件的新型高溫抗氫損光纖及復(fù)合 阻氫材料具有極大的應(yīng)用價(jià)值。
[0028] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：附圖只是一個(gè)實(shí)施例的示意圖，附圖中的模塊或 流程并不一定是實(shí)施本實(shí)用新型所必須的。
[0029] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實(shí)施例中的裝置中的模塊可以按照實(shí)施例描述分 布于實(shí)施例的裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)裝置中。上 述實(shí)施例的模塊可以合并為一個(gè)模塊，也可以進(jìn)一步拆分成多個(gè)子模塊。
[0030] 最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制； 盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解： 其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同 替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型實(shí)施例技術(shù)方案 的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種高溫油氣環(huán)境下防止氫損的光纖，其特征在于，包括：不銹鋼管、封裝層、涂覆 層和光纖芯層，其中，所述光纖芯層為鍺酸鹽氟氧化物玻璃層，所述涂覆層為復(fù)合阻氫材 料，包裹在所述光纖芯層外面，所述封裝層封裝在所述涂覆層外面，所述封裝層的材料為氟 樹脂材料、無縫鋼管材料或阻水無機(jī)油膏材料，所述不銹鋼管采用激光焊接技術(shù)焊接而成， 所述封裝層、所述涂覆層和所述光纖芯層組成的光纖芯導(dǎo)入所述不銹鋼管中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，所述封裝層與所述不銹鋼管之間填充有 耐溫油膏。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，所述封裝層外包裹有隔溫層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖，其特征在于，所述隔溫層的材料為無機(jī)耐溫材料。
【文檔編號(hào)】G02B6/44GK203894443SQ201420019710
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】李儒峰 申請(qǐng)人:李儒峰