深井探测光纤传输系统技术方案

一种深井探测光纤传输系统，包括地面仪器、电缆、旋转接头、绞车、井下仪器，其特征在于还有地面光端机、光电混合缆、井下光电混合缆联接器和井下光端机，所述地面仪器通过电缆和旋转接头与地面光端机相连，光电混合缆缠绕在绞车上，该光电混合缆地面端接地面光端机，井下端通过井下光电混合缆联接器接井下光端机和井下仪器，所述的井下光端机外包覆有耐热防护罩和耐压防护罩，该井下光端机分别通过连接筒与光电混合缆连接与井下仪器连接时，还采用密封环密封。所述的井下光端机采用ＧＳＴ型小型光端机；电源转换器采用ＴＧＳＤ型测井系统专用供电器。本系统探井深度达６０００米以上，能传输音频、视频数据信号，不受电磁场干扰，提高了数据精度和扩大了信息范围，探测效率大大提高。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及深井探测和光电传输，特别是一种将光纤传输技术应用于油田测井作业的深井探测光纤传输系统。电缆传输技术存在明显的不足主要有信息传输量小，仅几K至几百K，衰减大，传输距离短，不超过3000米，易受电磁干扰，传输精度低，失真大。测井设备还有采用存储式结构技术的。中国科学院西安光学精密机械研究所的专利技术专利“注汽井测井仪”(申请号98113054，申请日1998.12.28，授权公告日2002年2月20日)，就是采用存储式结构技术的产品。存储式结构技术的主要特点是，把从井下测得的数据储存起来，待返回地面后由接口将储存数据回放地面机处理分析，无须实时传输，虽然不用电缆传输测试信号，但仍存在着许多不足之处，目前仅能做到二千多米以内的温度、压力、干度、流量四参数数据的存储容量，根本无法做图象及声波的视频、音频探测数据的存储；且回放地面机处理分析测量数据无法与实际测量的深度位置精确的定量化对应；完成一口井的全部探测，仍需要多次收放电缆，更换测量仪器，探测效率极低，不能适用于深井探测。在我国西部地区的油井深度绝大部分都在4000米以上，井深5～6千米的油井也有相当数量，目前的测井传输系统对此就无能为力了。光纤传输技术是目前传输速度最高，带宽最宽的传输方式。一根光纤可以传输数十个G的信息量，与电线传输几K至几百K的信息量相比增加万倍以上，由于其衰减小，抗各种干扰能力强等突出优点，已被广泛应用于多个领域，进行视频、音频，数据信号的传输，形成多种型式的传输系统，各类光端机亦被用于各种传输系统进行信号转换、合成、分解，但尚未有用于油井测试中的传输。一根光纤所能传送的信息对目前测井的信息量来讲可以说是无限大的，但在各类光纤传输系统中，各类光端机均是在常温常压，相对温度不高的环境中使用，同样光电混合缆的使用场合也是在常温常压或10几Mpa的环境中使用，没有同时在高温(150℃以上)和高压(60Mpa以上)环境中使用的实例及相关产品报导。为了满足深井探测工况的使用要求，该光纤传输系统所采用的器件、设备必须具备以下特定的性能条件系统应能完成双向传输，将视频信号、音频信号、数据信号等向地面传输，而将地面控制信号及数字交换对码信号向井下传输；要求光端机结构紧凑，外径小，适应油井内使用。油井出油孔直径一般为100～165mm，为了保证光端机在油井内能正常作业，要求光端机外径小至30mm左右；光端机及其接口要在高压的油、水、泥浆特殊环境中正常使用。油井中充满浆液，随深度加大，其压力亦随之增加，当井深为6000米时，其井内压力可高达60Mpa以上，井下光端机必须采取耐压密封措施才能保证它在井下环境工作；地温随井深增加而增加，一般井深每增加1000米，地温升高33℃左右，6000米井深其井内温度可达180℃～200℃，因此必须对井下仪器设备采取隔热耐热防护措施；光电混合缆必须满足油井工况要求。光电混合缆既能双向传输信号，又能向井下仪器送电，要求混合缆中既含有电线又含有光纤；油井光缆垂直使用，并下端悬挂重物，要求光缆承载能力大于光缆自重加悬挂物重量；光缆在使用中作卷绕运动、受弯曲、提伸力作用，并与井边强力磨擦，受损严重，要求光缆有一定机械强度及柔性，光缆不允许自转，其扭力要求为零；光缆垂直使用，在载荷力作用下受到拉伸挤压，要求光缆受拉应变小并且光纤有足够的余长量，并对光纤有适当的保护；光电混合缆能在井下高温(180℃～200℃)，高压(60Mpa以上)环境中正常使用；光电混合缆与井下光端机及其联接器件必须体积小，联接牢固，装拆方便，并且应耐高温高压，密封性好；必须适应井下供电需求。本专利技术的技术解决方案如下一种深井探测光纤传输系统，包括地面仪器、电缆、旋转接头、绞车、井下仪器，其特征在于还有地面光端机、光电混合缆、井下光混合缆联接器和井下光端机，所述地面仪器通过电缆和旋转接头与地面光端机相连，光电混合缆缠绕在绞车上，该光电混合缆地面端接地面光端机，井下端通过井下光电混合缆联接器接井下光端机和井下仪器，所述的井下光端机外包覆有耐热防护罩和耐压防护罩，该耐压防护罩的一端通过连接筒与光电混合缆连接，另一端与井下仪器连接，连接时还采用密封环密封。所述的井下光端机采用上海光导通讯设备有限公司的GST型小型光端机，电源转换器采用TGSD型测井系统专用供电器。所述的光电混合缆的中芯是不锈钢松套管，供安设有预置余长的通信光纤，其周围自内向外依次是六根绞合式高温导线、内层钢丝铠装和外层钢丝铠装。因而解决了光纤的受压、受拉的问题，并且光纤可在管内还预置了余长，可保证通信畅通。所述的井下光电混合缆联接器的构成包括光缆接头体、钢丝夹头、外钢丝卡环、内钢丝卡环、连接筒、电线密封接头座、电线密封接头和光纤不锈钢松套管密封管组成。本专利技术的技术效果采用本专利技术深井探测光纤传输系统后，测井深度能达到6000米以上，而且探测的项目、传输的数据量、信息传输精度比现有技术均有大幅度提高。原来电传输仅能在井深3000米内进行数据传输，现在不仅井深可达6000米以上，而且能实现图像、视频、音频及数据传输，扩大了探测功能范围。电缆传输数据量仅为几K至几百K，而单根单模光纤即可传输数十个G。实现了宽带传输，信息传输精度大大提高，电缆传输不仅本身信息损耗大，而且受周围电磁场的干扰影响，而光纤传输的特性是损耗小，不受电磁场的干扰。采用本专利技术测井系统后可大幅度提高测井效率，为油田开发，油井修复都可提供高质量的井况地质资料。图2是本专利技术中光电混合缆的断面示意图。图3是本专利技术中光电混合缆连接器结构剖视图。图4是本专利技术中井下器件分解示意图。图中1-地面仪器 2-电缆 3-旋转接头4-地面光端机 5-绞车 6-光电混合缆61-不锈钢松套管 62-绞合式高温导线 63-屏蔽带64-内层钢丝 65-外层钢丝 7-井下光电混合缆联接器70-光缆接头体71-钢丝夹头 72-外钢丝卡环73-内钢丝卡环74-连接筒741-电线密封接头座742-电线密封接头 743-光纤不锈钢松套管密封管744-电线接头插 8-光端机 81-耐热防护罩82-耐压防护罩83-密封环84-耐热防护罩盖9-井下仪器具体实施例方式先请参阅附图说明图1，由图1可知，本专利技术深井探测光纤传输系统，包括地面仪器1、电缆2、旋转接头3、绞车5、井下仪器9，其特点是还有地面光端机4、光电混合缆6、井下光电混合缆联接器7和井下光端机8，所述的地面仪器1通过电缆2和旋转接头3与地面光端机4相连，该光电混合缆6缠绕在绞车5上，该光电混合缆6的地面端接地面光端机4，井下端通过井下光电混合缆联接器7接井下光端机8和井下仪器9，所述的井下光端机8外包覆有耐热防护罩81和耐压防护罩82，该井下光端机8分别与连接筒74和井下仪器9连接时，还采用密封环83密封，所述的井下光端机8采用上海光导通信设备有限公司的GST型小型光端机，电源转换器也采用上海光导通信设备有限公司的TGSD型测井系统专用供电器。该光端机不仅体积小，而且还具有视频、音频、数字信号兼容转换功能，其信噪比高、失真度小、误码率低、接收灵敏度高，外径小于30mm能适应测井工况要求。该专用供电器耐压600V，输出±5V两组电压，纹波100μV，启动范围30～80V，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深井探测光纤传输系统，包括地面仪器（１）、电缆（２）、旋转接头（３）、绞车（５）、井下仪器（９），其特征在于还有地面光端机（４）、测井光电混合缆（６）、井下光电混合缆联接器（７）和井下光端机（８），所述地面仪器（１）通过电缆（２）和旋转接头（３）与地面光端机（４）相连，测井光电混合缆（６）缠绕在绞车（５）上，该测井光电混合缆（６）地面端接地面光端机（４），井下端通过井下光电混合缆联接器（７）接井下光端机（８）和井下仪器（９），所述的井下光端机（８）外包覆有耐热防护罩（８１）和耐压防护罩（８２），该耐压防护罩（８２）的一端通过连接筒（７４）与测井光电混合缆（６）连接，另一端与井下仪器（９）连接，连接处还采用密封环（８３）密封。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴任，龚锡康，
申请(专利权)人：上海光导传输技术研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]