[发明专利]具有吸收层的烃监控电缆

说明书

技术领域

所述实施方案涉及用于烃井中的井下条件监控的烃监控电缆。具体地， 所述烃监控电缆的实施方案被配置用于在或许约11/2和5年之间的延长时 期内放置并且相对连续地监控井。

背景技术

多种烃应用包括布置在烃井内的电缆的使用。例如，在从井生产烃的 期间，可以将烃电缆安置在井内，从而在生产期间监控井的条件。可以存 在贯穿电缆的光纤芯，以得到井的条件信息例如温度。事实上，由于光纤 的特性，通过来自沿该光纤芯的每一点的读数可以获得井的温度曲线。可 以使用这样的信息来推断在生产应用中有用的生产数据。例如，可以通过 研究横过由这样的烃监控电缆获得的温度曲线的温差，来计算流率的估计 值。

当使用如上指出的烃监控电缆时，可以将该电缆留置在沿井的几千英 尺现场，并且暴露于烃井的环境达延长的时期。例如，烃生产可以在约11/2 至5年的时期内进行，其中试图将该电缆留置在现场历时此持续时期。如 此，就可以进行井条件的实时监控。同样地，就可以根据井内变化的条件 来更改生产应用。

不幸的是，烃监控电缆对井内的井下条件的长期暴露会使得光纤芯易 受在其中形成的缺陷的影响，从而影响它的性能。这可能由暴露于一些井 下物质而产生，所述的一些井下物质表现为导致光纤芯中的光学不完整性 的光纤缺陷导致剂。例如，在工作烃井中大量存在的氢倾向于扩散 (attenuate)到光纤芯中，从而与其玻璃材料反应，以形成有破坏性的羟基。 这又将导致内部裂缝和光纤芯劣化，从而导致穿过其中的信号传递的分 散。此过程可以由井下环境的高温所加速，最后致使电缆对于光纤监控和 通信无效。事实上，光纤芯通常为回路构造(loop configuration)，向井下传 送光信号，并且向井上提供返回路径，以在井表面进行测量和分析。因而， 从电缆长度的观点，沿光纤芯的路径形成这样缺陷的机会是双倍的。

为了避免氢或其它光纤缺陷导致剂扩散进入到光纤芯中，可以使该芯 由起屏蔽罩(shield)作用的许多涂层、凝胶和/或金属层所包围。例如，碳涂 层可以特别有效地屏蔽在下面的光纤芯免受氢的攻击。不幸的是，对在下 面的光纤芯的有效屏蔽会留下不合实际尺寸的监控光缆的总外形，从而可 能堵塞井本身到显著的程度。此外，这样的屏蔽还会使得光纤芯易受在其 中热诱导的缺陷的影响。即，即使在可以实现减小的外形，例如通过使用 薄碳涂层实现的情况下，此屏蔽层的添加也对具有其本身热膨胀系数的电 缆引入了新的材料。此新引入的屏蔽材料的热膨胀系数可能与包围该屏蔽 材料的其它材料层例如导体层或外部聚合物夹套(jacket)的热膨胀系数失 配。作为屏蔽层和监控电缆的其它外部层之间的热膨胀系数失配的结果， 在下面的光纤芯就会经受机械应力。结果，当在井的通常高温的井下环境 中留置电缆达延长的时期时，就会在芯中形成缺陷。

不论屏蔽的类型，如果将实际尺寸的常规烃监控电缆留置在合适的位 置以进行井下监控，则通常将造成其光纤容量在约几个月中失效。在整个 生产中，典型烃井的高压、高温、氢环境最终致使电缆对于井下条件的连 续光纤监控无效。

发明内容

提供用于安置在井的井下环境中的烃监控电缆。该电缆包括在周围具 有碳层的光纤芯，所述碳层用于提供免受对井下环境的缺陷诱导剂即氢的 暴露的屏蔽。碳层本身具有第一热膨胀系数，而在该碳层周围的外部聚合 物层具有第二热膨胀系数。第三热膨胀系数的中间聚合物层被布置在碳层 和外部聚合物层之间。基于第一和第二热膨胀系数选择中间聚合物层，从 而避免来自井下环境的促进光纤缺陷的热膨胀。

在另一个实施方案中，烃监控电缆可以包括在周围具有导电层的光纤 芯。该导电层可以带正电，以推斥环境的光纤缺陷导致剂。而且，在再一 个实施方案中，烃监控电缆可以包括光纤芯，其中所述聚合物-基吸收层被 布置在所述光纤芯周围，用于吸收环境的光纤缺陷导致剂。具体地，该聚 合物-基吸收层可以包括为了吸收而分散通过其中的石英玻璃和碳之一。

附图说明

图1是布置在井中的烃监控电缆的一个实施方案的侧面横截面图。

图2是从2-2获取的图1的烃监控电缆的放大横截面图。

图3是烃监控电缆的一个备选实施方案的横截面图。

图4是烃监控电缆的再一个实施方案的横截面图。