水下生產(chǎn)系統(tǒng)中心大孔徑臍帶纜的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種水下生產(chǎn)系統(tǒng)中心大孔徑臍帶纜，包括鋼管單元和絕緣外護(hù)單元，鋼管單元包括中心鋼管單元和位于中心鋼管單元外側(cè)四周的若干個(gè)外側(cè)鋼管單元，在中心鋼管單元、外側(cè)鋼管單元和絕緣外護(hù)單元之間設(shè)置有一個(gè)光纜單元、若干個(gè)電纜單元和若干個(gè)填充單元；絕緣外護(hù)單元由里到外依次包括包帶層、內(nèi)護(hù)套層、鋼絲鎧裝層和外護(hù)套層。本實(shí)用新型集電力傳輸、數(shù)字信號(hào)和視頻信號(hào)傳輸以及氣體或液體輸送等多功能于一體，為多單元復(fù)合結(jié)構(gòu)，鋼管為水下生產(chǎn)系統(tǒng)提供液壓及化學(xué)藥劑注入，電纜單元提供電力電源，光纜單元傳遞上部模塊的控制信號(hào)及水下生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，填充單元空隙充圓，鎧裝鋼絲為加強(qiáng)單元，用于提高拉力或者增加重量，最外層為絕緣外護(hù)套，起保護(hù)作用，各功能和加強(qiáng)單元多為螺旋結(jié)構(gòu)，使本實(shí)用新型具有較好的彎曲性能。
【專利說明】水下生產(chǎn)系統(tǒng)中心大孔徑臍帶纜
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0002]本實(shí)用新型涉及一種電纜，特別是涉及一種水下生產(chǎn)系統(tǒng)中心大孔徑臍帶纜。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]水下生產(chǎn)系統(tǒng)臍帶纜是電纜、光纜、液壓或化學(xué)藥劑管的組合，有點(diǎn)像嬰兒從母體上汲取營養(yǎng)的那根臍帶。它是海底油氣勘采、海洋工程等領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備，主要為深海生產(chǎn)系統(tǒng)提供電力、氣液壓動(dòng)力、化學(xué)注入和數(shù)據(jù)傳輸。由于臍帶纜的設(shè)計(jì)既要兼顧電力、通信、液壓等功能，又要滿足復(fù)雜海況的要求，對其材料強(qiáng)度、柔韌性、抗腐蝕和抗?jié)B透要求極高。
[0005]作為水下控制系統(tǒng)關(guān)鍵組成部分之一的水下生產(chǎn)系統(tǒng)臍帶纜，是連接上部設(shè)施和水下生產(chǎn)系統(tǒng)之間的“神經(jīng)和生命線”。臍帶纜在海洋工程中的應(yīng)用已有近50年的發(fā)展歷史，并已成功地應(yīng)用到了淺水、深水和超深水領(lǐng)域。我國對于臍帶纜的研究起步較晚，在水下臍帶纜的研究、設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域與國際先進(jìn)水平存在較大差距。目前.我國流花11-1、陸豐22-1、惠州32-5、惠州26-1N油田使用的臍帶纜產(chǎn)品全部依賴進(jìn)口，嚴(yán)重制約了我國深海油氣田的開發(fā)。
[0006]目前，由于海洋石油開發(fā)的蓬勃發(fā)展，臍帶纜常常供不應(yīng)求，需要排訂單到一兩年內(nèi)，價(jià)格也是節(jié)節(jié)攀升，石油公司需要付出大量外匯購買。因此，開展水下生產(chǎn)臍帶纜系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究，建立具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)體系，對于推進(jìn)水下生產(chǎn)系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化、降低深水油氣田開發(fā)成本具有重要意義，將有效提升我國在深海油氣開發(fā)裝備方面的自主研發(fā)能力，對我國南海深水油氣田的開發(fā)以及保障我國能源安全具有重要的戰(zhàn)略意義。若掌握了該纜的研制生產(chǎn)平臺(tái)，也就具有了該纜生產(chǎn)的主動(dòng)權(quán)，為打破國外壟斷、擺脫中國海洋石油開發(fā)對國外公司的依賴提供有力保障。
[0007]實(shí)用新型內(nèi)容:
[0008]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種集電力傳輸、數(shù)字信號(hào)和視頻信號(hào)傳輸以及氣體或液體輸送等多功能于一體的水下生產(chǎn)系統(tǒng)中心大孔徑臍帶纜。
[0009]本實(shí)用新型為解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
[0010]一種水下生產(chǎn)系統(tǒng)中心大孔徑臍帶纜，包括鋼管單元和絕緣外護(hù)單元，所述鋼管單元包括中心鋼管單元和位于中心鋼管單元外側(cè)四周的若干個(gè)外側(cè)鋼管單元，在所述中心鋼管單元、外側(cè)鋼管單元和絕緣外護(hù)單元之間設(shè)置有一個(gè)光纜單元、若干個(gè)電纜單元和若干個(gè)填充單元；所述絕緣外護(hù)單元由里到外依次包括包帶層、內(nèi)護(hù)套層、鋼絲鎧裝層和外護(hù)套層。
[0011]所述中心鋼管單元和外側(cè)鋼管單元均由不銹鋼管和不銹鋼管外側(cè)的聚氨酯彈性體襯層組成。
[0012]所述光纜單元由里到外依次包括光纖鋼管、光單元加強(qiáng)鋼絲和光單元護(hù)套；所述光纖鋼管包括光纖、油膏和鋼管，所述光單元加強(qiáng)鋼絲為鍍鋅鋼絲，所述光單元護(hù)套為聚乙烯擠包護(hù)套。
[0013]所述填充單元由聚氨酯彈性體填充材料組成。
[0014]所述電纜單元由里到外依次包括銅導(dǎo)體、交聯(lián)聚乙烯擠包絕緣層、聚脂薄膜包帶層和聚乙烯擠包護(hù)套層。
[0015]所述包帶層為高強(qiáng)度無紡布包帶層。
[0016]所述內(nèi)護(hù)套層為聚乙烯擠包內(nèi)護(hù)套層。
[0017]所述鋼絲鎧裝層由四層鍍鋅鋼絲纏繞而成。
[0018]所述外護(hù)套層為聚乙烯擠包外護(hù)套層。
[0019]本實(shí)用新型的積極有益效果如下:
[0020]1、本實(shí)用新型集電力傳輸、數(shù)字信號(hào)和視頻信號(hào)傳輸以及氣體或液體輸送等多功能于一體，為多單元復(fù)合結(jié)構(gòu)，由鋼管、電單元、光單元等功能單元組成，鋼管為水下生產(chǎn)系統(tǒng)提供液壓及化學(xué)藥劑注入，電單元提供電力電源，光單元傳遞上部模塊的控制信號(hào)及水下生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)；除了功能單元外，本實(shí)用新型還有填充單元空隙充圓，以及鎧裝鋼絲或鋼棒等加強(qiáng)單元，用于提高拉力或者增加重量，最外層為聚合物護(hù)套，起保護(hù)作用。各功能和加強(qiáng)單元多為螺旋結(jié)構(gòu)，保證本實(shí)用新型具有較好的彎曲性能。
[0021]2、本實(shí)用新型的電纜單元由導(dǎo)體、絕緣、包帶和護(hù)套等組成，外護(hù)套采用擠壓式擠出，以使結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。為使導(dǎo)體柔軟且不易斷裂，導(dǎo)體采用多股銅絲絞合而成，電纜通電以后，導(dǎo)體要發(fā)熱，比較理想的絕緣材料應(yīng)有良好的絕緣性能和導(dǎo)熱性能，因此，絕緣材料選用交聯(lián)聚乙烯材料，保持優(yōu)良的電氣性能(與等截面的聚氯乙烯絕緣電纜相比，電纜的截流量可提高約25%。)交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜重量輕，直徑小，耐熱好，負(fù)載能力強(qiáng)，不熔化，耐化學(xué)腐蝕，且機(jī)械強(qiáng)度高，安裝敷設(shè)方便，附件接頭簡單，是比較理想的絕緣材料。
[0022]3、本實(shí)用新型的光纜單元包括光纖、油膏、松套鋼管、鎧裝和護(hù)套:
[0023]①由于靜態(tài)纜的長度常常在10 km以上，因而光纖采用非色散位移單模光纖(G.652D)。油膏有以下幾個(gè)作用:可以有效地阻止水份的進(jìn)入，以防止光纖暴露于空氣中受到損害；有較好的隔熱作用，可以防止瞬間溫度變化給光纖帶來的損害；使光纖懸浮于鋼管中，防止光纖受到鋼管的損傷，且使光纖在任何時(shí)候保持穩(wěn)定的位置和狀態(tài)。但是油膏不能完全避免氫氣的損害。光纜內(nèi)的氫氣可能來源于:從光纜構(gòu)件中釋放出來的氫，包括與材料長期老化作用有關(guān)的氫；填充油膏時(shí)泵入光纜中的壓縮空氣內(nèi)含的氫；鋼管在有潮氣時(shí)的腐蝕作用產(chǎn)生的氫氣；細(xì)菌引起的生物腐蝕等。因此，金屬松套鋼管內(nèi)宜用吸氫油膏來有效降低氫損。
[0024]②根據(jù)GB/T 21412.5規(guī)定，光纜設(shè)計(jì)應(yīng)提供防止光纖拉伸和斷裂的機(jī)械防護(hù)，拉伸和斷裂防護(hù)可采用外部鎧裝的方法。選用鍍鋅鋼絲作為光纜單元鎧裝材料較為合適。在實(shí)際使用過程中為了光纜單元使用時(shí)不會(huì)退扭，采用雙層鍍鋅鋼絲反向絞合。
[0025]③光纜護(hù)套是光纜單元的主要組成部分，其質(zhì)量的好壞，選用的適當(dāng)與否，直接影響光纜的使用壽命。在深水下工作的臍帶纜的護(hù)套需有優(yōu)異的防腐性能以及耐海水能力。由于高密度聚乙烯(HDPE)具有優(yōu)良的耐臭氧性、耐熱老化性與熱變形性、耐寒性、耐酸性與耐堿性，且吸水量〈0.01%，因此HDPE非常適合作為光單元的護(hù)套材料。
[0026]4、本實(shí)用新型的鋼管單元包括中心鋼管單元和位于中心鋼管單元外側(cè)四周的若干個(gè)外側(cè)鋼管單元，中心鋼管單元和外側(cè)鋼管單元均由不銹鋼管和不銹鋼管外側(cè)的聚氨酯彈性體襯層組成。鋼管單元的作用是為水流體和化學(xué)注入流體(防腐劑、水合物抑制劑、甲醇等)提供通道，同時(shí)也被用于排泄井口產(chǎn)出的液體。面對深水海水侵蝕、低溫和外壓的挑戰(zhàn)，金屬鋼管由于其優(yōu)良的抗壓潰能力、抗海水侵蝕能力、優(yōu)良的高低溫力學(xué)性能、易加工性和易連接性，成為中等或更深的海水中應(yīng)用的臍帶纜管單元材料的理想選擇。
[0027]5、本實(shí)用新型的絕緣外護(hù)單元從里到外依次包括包帶層、內(nèi)護(hù)套層、鋼絲鎧裝層和外護(hù)套層，臍帶纜外護(hù)層主要包括鎧裝層和護(hù)套層，鎧裝層由四層鍍鋅鋼絲纏繞而成，鎧裝層主要起加強(qiáng)作用，給臍帶纜提供抗拉、抗扭和抗壓保護(hù)。護(hù)套層的作用是提供機(jī)械緩沖、減小摩擦，使纜圓整、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等。在深海下工作的臍帶纜的護(hù)套需有很好的防腐性能以及耐海水能力等，采用高密度聚乙烯材料作為護(hù)套材料。
[0028]6、本實(shí)用新型的鋼管襯層采用聚氨酯彈性體，填充采用聚氨酯彈性體填充。聚氨酯彈性體是介于橡膠和塑料之間的一種材料，在很寬的溫度范圍內(nèi)-40?120°C，具有柔性，而不需要增塑劑；對油類(礦物油，動(dòng)植物油脂和潤滑油)和許多溶劑有良好的抵抗能力；還有良好的耐天候性，極優(yōu)的耐高能射線性能。眾所周知的耐磨性，抗撕裂性，屈擾強(qiáng)度都是優(yōu)良的；拉伸強(qiáng)度高，伸長率大，長期壓縮永久變形率低等都是顯著優(yōu)點(diǎn)。
[0029]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0030]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]【具體實(shí)施方式】:
[0032]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明:
[0033]參見圖1，一種水下生產(chǎn)系統(tǒng)中心大孔徑臍帶纜，包括鋼管單元和絕緣外護(hù)單元，所述鋼管單元包括中心鋼管單元9和位于中心鋼管單元9外側(cè)四周的若干個(gè)外側(cè)鋼管單元1，在中心鋼管單元9、外側(cè)鋼管單元I和絕緣外護(hù)單元之間設(shè)置有一個(gè)光纜單元2、若干個(gè)電纜單元4和若干個(gè)填充單元3 ;所述絕緣外護(hù)單元由里到外依次包括包帶層5、內(nèi)護(hù)套層
6、鋼絲鎧裝層7和外護(hù)套層8。所述中心鋼管單元9和外側(cè)鋼管單元I均由不銹鋼管和不銹鋼管外側(cè)的聚氨酯彈性體襯層組成。
[0034]所述光纜單元2由里到外依次包括光纖鋼管、光單元加強(qiáng)鋼絲和光單元護(hù)套；所述光纖鋼管包括光纖、油膏和鋼管，所述光單元加強(qiáng)鋼絲為鍍鋅鋼絲，所述光單元護(hù)套為聚乙烯擠包護(hù)套。所述電纜單元4由里到外依次包括銅導(dǎo)體、交聯(lián)聚乙烯擠包絕緣層、聚脂薄膜包帶層和聚乙烯擠包護(hù)套層。
[0035]所述填充單元3由聚氨酯彈性體填充材料組成，包帶層5為高強(qiáng)度無紡布包帶層，內(nèi)護(hù)套層6為聚乙烯擠包內(nèi)護(hù)套層，鋼絲鎧裝層7由四層鍍鋅鋼絲纏繞而成，外護(hù)套層8為聚乙烯擠包外護(hù)套層。
[0036]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種水下生產(chǎn)系統(tǒng)中心大孔徑臍帶纜，包括鋼管單元和絕緣外護(hù)單元，其特征在于:所述鋼管單元包括中心鋼管單元(9)和位于中心鋼管單元(9)外側(cè)四周的若干個(gè)外側(cè)鋼管單元(1)，在所述中心鋼管單元(9)、外側(cè)鋼管單元(I)和絕緣外護(hù)單元之間設(shè)置有一個(gè)光纜單元(2)、若干個(gè)電纜單元(4)和若干個(gè)填充單元(3);所述絕緣外護(hù)單元由里到外依次包括包帶層(5)、內(nèi)護(hù)套層(6)、鋼絲鎧裝層(7)和外護(hù)套層(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下生產(chǎn)系統(tǒng)中心大孔徑臍帶纜，其特征在于:所述中心鋼管單元(9)和外側(cè)鋼管單元(I)均由不銹鋼管和不銹鋼管外側(cè)的聚氨酯彈性體襯層組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下生產(chǎn)系統(tǒng)中心大孔徑臍帶纜，其特征在于:所述光纜單元(2)由里到外依次包括光纖鋼管、光單元加強(qiáng)鋼絲和光單元護(hù)套；所述光纖鋼管包括光纖、油膏和鋼管，所述光單元加強(qiáng)鋼絲為鍍鋅鋼絲，所述光單元護(hù)套為聚乙烯擠包護(hù)套。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下生產(chǎn)系統(tǒng)中心大孔徑臍帶纜，其特征在于:所述填充單元(3)由聚氨酯彈性體填充材料組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下生產(chǎn)系統(tǒng)中心大孔徑臍帶纜，其特征在于:所述電纜單元(4)由里到外依次包括銅導(dǎo)體、交聯(lián)聚乙烯擠包絕緣層、聚脂薄膜包帶層和聚乙烯擠包護(hù)套層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下生產(chǎn)系統(tǒng)中心大孔徑臍帶纜，其特征在于:所述包帶層(5)為高強(qiáng)度無紡布包帶層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下生產(chǎn)系統(tǒng)中心大孔徑臍帶纜，其特征在于:所述內(nèi)護(hù)套層(6)為聚乙烯擠包內(nèi)護(hù)套層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下生產(chǎn)系統(tǒng)中心大孔徑臍帶纜，其特征在于:所述鋼絲鎧裝層(7)由四層鍍鋅鋼絲纏繞而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下生產(chǎn)系統(tǒng)中心大孔徑臍帶纜，其特征在于:所述外護(hù)套層(8)為聚乙烯擠包外護(hù)套層。
【文檔編號(hào)】H01B7/00GK203456124SQ201320505355
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】生長飛, 李磊, 韓世奇, 彭旺全, 郝蘇麗, 軒娜紅 申請人:河南華泰特種電纜有限公司