水下生產系統中心大孔徑臍帶纜的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種水下生產系統中心大孔徑臍帶纜，包括鋼管單元和絕緣外護單元，鋼管單元包括中心鋼管單元和位于中心鋼管單元外側四周的若干個外側鋼管單元，在中心鋼管單元、外側鋼管單元和絕緣外護單元之間設置有一個光纜單元、若干個電纜單元和若干個填充單元；絕緣外護單元由里到外依次包括包帶層、內護套層、鋼絲鎧裝層和外護套層。本實用新型集電力傳輸、數字信號和視頻信號傳輸以及氣體或液體輸送等多功能于一體，為多單元復合結構，鋼管為水下生產系統提供液壓及化學藥劑注入，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及水下生產系統的數據，填充單元空隙充圓，鎧裝鋼絲為加強單元，用于提高拉力或者增加重量，最外層為絕緣外護套，起保護作用，各功能和加強單元多為螺旋結構，使本實用新型具有較好的彎曲性能。
【專利說明】水下生產系統中心大孔徑臍帶纜
[0001]【技術領域】:
[0002]本實用新型涉及一種電纜，特別是涉及一種水下生產系統中心大孔徑臍帶纜。
[0003]【背景技術】:
[0004]水下生產系統臍帶纜是電纜、光纜、液壓或化學藥劑管的組合，有點像嬰兒從母體上汲取營養的那根臍帶。它是海底油氣勘采、海洋工程等領域的關鍵設備，主要為深海生產系統提供電力、氣液壓動力、化學注入和數據傳輸。由于臍帶纜的設計既要兼顧電力、通信、液壓等功能，又要滿足復雜海況的要求，對其材料強度、柔韌性、抗腐蝕和抗滲透要求極高。
[0005]作為水下控制系統關鍵組成部分之一的水下生產系統臍帶纜，是連接上部設施和水下生產系統之間的“神經和生命線”。臍帶纜在海洋工程中的應用已有近50年的發展歷史，并已成功地應用到了淺水、深水和超深水領域。我國對于臍帶纜的研究起步較晚，在水下臍帶纜的研究、設計及制造領域與國際先進水平存在較大差距。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品全部依賴進口，嚴重制約了我國深海油氣田的開發。
[0006]目前，由于海洋石油開發的蓬勃發展，臍帶纜常常供不應求，需要排訂單到一兩年內，價格也是節節攀升，石油公司需要付出大量外匯購買。因此，開展水下生產臍帶纜系統關鍵技術研究，建立具有自主知識產權的關鍵技術體系，對于推進水下生產系統關鍵設備的國產化、降低深水油氣田開發成本具有重要意義，將有效提升我國在深海油氣開發裝備方面的自主研發能力，對我國南海深水油氣田的開發以及保障我國能源安全具有重要的戰略意義。若掌握了該纜的研制生產平臺，也就具有了該纜生產的主動權，為打破國外壟斷、擺脫中國海洋石油開發對國外公司的依賴提供有力保障。
[0007]實用新型內容:
[0008]本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種集電力傳輸、數字信號和視頻信號傳輸以及氣體或液體輸送等多功能于一體的水下生產系統中心大孔徑臍帶纜。
[0009]本實用新型為解決技術問題所采取的技術方案是:
[0010]一種水下生產系統中心大孔徑臍帶纜，包括鋼管單元和絕緣外護單元，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四周的若干個外側鋼管單元，在所述中心鋼管單元、外側鋼管單元和絕緣外護單元之間設置有一個光纜單元、若干個電纜單元和若干個填充單元；所述絕緣外護單元由里到外依次包括包帶層、內護套層、鋼絲鎧裝層和外護套層。
[0011]所述中心鋼管單元和外側鋼管單元均由不銹鋼管和不銹鋼管外側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、光單元加強鋼絲和光單元護套；所述光纖鋼管包括光纖、油膏和鋼管，所述光單元加強鋼絲為鍍鋅鋼絲，所述光單元護套為聚乙烯擠包護套。
[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體、交聯聚乙烯擠包絕緣層、聚脂薄膜包帶層和聚乙烯擠包護套層。
[0015]所述包帶層為高強度無紡布包帶層。
[0016]所述內護套層為聚乙烯擠包內護套層。
[0017]所述鋼絲鎧裝層由四層鍍鋅鋼絲纏繞而成。
[0018]所述外護套層為聚乙烯擠包外護套層。
[0019]本實用新型的積極有益效果如下:
[0020]1、本實用新型集電力傳輸、數字信號和視頻信號傳輸以及氣體或液體輸送等多功能于一體，為多單元復合結構，由鋼管、電單元、光單元等功能單元組成，鋼管為水下生產系統提供液壓及化學藥劑注入，電單元提供電力電源，光單元傳遞上部模塊的控制信號及水下生產系統的數據；除了功能單元外，本實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單元，用于提高拉力或者增加重量，最外層為聚合物護套，起保護作用。各功能和加強單元多為螺旋結構，保證本實用新型具有較好的彎曲性能。
[0021]2、本實用新型的電纜單元由導體、絕緣、包帶和護套等組成，外護套采用擠壓式擠出，以使結構更穩定。為使導體柔軟且不易斷裂，導體采用多股銅絲絞合而成，電纜通電以后，導體要發熱，比較理想的絕緣材料應有良好的絕緣性能和導熱性能，因此，絕緣材料選用交聯聚乙烯材料，保持優良的電氣性能(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%。)交聯聚乙烯絕緣電纜重量輕，直徑小，耐熱好，負載能力強，不熔化，耐化學腐蝕，且機械強度高，安裝敷設方便，附件接頭簡單，是比較理想的絕緣材料。
[0022]3、本實用新型的光纜單元包括光纖、油膏、松套鋼管、鎧裝和護套:
[0023]①由于靜態纜的長度常常在10 km以上，因而光纖采用非色散位移單模光纖(G.652D)。油膏有以下幾個作用:可以有效地阻止水份的進入，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，且使光纖在任何時候保持穩定的位置和狀態。但是油膏不能完全避免氫氣的損害。光纜內的氫氣可能來源于:從光纜構件中釋放出來的氫，包括與材料長期老化作用有關的氫；填充油膏時泵入光纜中的壓縮空氣內含的氫；鋼管在有潮氣時的腐蝕作用產生的氫氣；細菌引起的生物腐蝕等。因此，金屬松套鋼管內宜用吸氫油膏來有效降低氫損。
[0024]②根據GB/T 21412.5規定，光纜設計應提供防止光纖拉伸和斷裂的機械防護，拉伸和斷裂防護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。在實際使用過程中為了光纜單元使用時不會退扭，采用雙層鍍鋅鋼絲反向絞合。
[0025]③光纜護套是光纜單元的主要組成部分，其質量的好壞，選用的適當與否，直接影響光纜的使用壽命。在深水下工作的臍帶纜的護套需有優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套材料。
[0026]4、本實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四周的若干個外側鋼管單元，中心鋼管單元和外側鋼管單元均由不銹鋼管和不銹鋼管外側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注入流體(防腐劑、水合物抑制劑、甲醇等)提供通道，同時也被用于排泄井口產出的液體。面對深水海水侵蝕、低溫和外壓的挑戰，金屬鋼管由于其優良的抗壓潰能力、抗海水侵蝕能力、優良的高低溫力學性能、易加工性和易連接性，成為中等或更深的海水中應用的臍帶纜管單元材料的理想選擇。
[0027]5、本實用新型的絕緣外護單元從里到外依次包括包帶層、內護套層、鋼絲鎧裝層和外護套層，臍帶纜外護層主要包括鎧裝層和護套層，鎧裝層由四層鍍鋅鋼絲纏繞而成，鎧裝層主要起加強作用，給臍帶纜提供抗拉、抗扭和抗壓保護。護套層的作用是提供機械緩沖、減小摩擦，使纜圓整、結構穩定等。在深海下工作的臍帶纜的護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套材料。
[0028]6、本實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-40?120°C，具有柔性，而不需要增塑劑；對油類(礦物油，動植物油脂和潤滑油)和許多溶劑有良好的抵抗能力；還有良好的耐天候性，極優的耐高能射線性能。眾所周知的耐磨性，抗撕裂性，屈擾強度都是優良的；拉伸強度高，伸長率大，長期壓縮永久變形率低等都是顯著優點。
[0029]【專利附圖】
【附圖說明】:
[0030]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0031]【具體實施方式】:
[0032]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明:
[0033]參見圖1，一種水下生產系統中心大孔徑臍帶纜，包括鋼管單元和絕緣外護單元，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外側四周的若干個外側鋼管單元1，在中心鋼管單元9、外側鋼管單元I和絕緣外護單元之間設置有一個光纜單元2、若干個電纜單元4和若干個填充單元3 ;所述絕緣外護單元由里到外依次包括包帶層5、內護套層
6、鋼絲鎧裝層7和外護套層8。所述中心鋼管單元9和外側鋼管單元I均由不銹鋼管和不銹鋼管外側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、光單元加強鋼絲和光單元護套；所述光纖鋼管包括光纖、油膏和鋼管，所述光單元加強鋼絲為鍍鋅鋼絲，所述光單元護套為聚乙烯擠包護套。所述電纜單元4由里到外依次包括銅導體、交聯聚乙烯擠包絕緣層、聚脂薄膜包帶層和聚乙烯擠包護套層。
[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為高強度無紡布包帶層，內護套層6為聚乙烯擠包內護套層，鋼絲鎧裝層7由四層鍍鋅鋼絲纏繞而成，外護套層8為聚乙烯擠包外護套層。
[0036]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種水下生產系統中心大孔徑臍帶纜，包括鋼管單元和絕緣外護單元，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)外側四周的若干個外側鋼管單元(1)，在所述中心鋼管單元(9)、外側鋼管單元(I)和絕緣外護單元之間設置有一個光纜單元(2)、若干個電纜單元(4)和若干個填充單元(3);所述絕緣外護單元由里到外依次包括包帶層(5)、內護套層(6)、鋼絲鎧裝層(7)和外護套層(8)。
2.根據權利要求1所述的水下生產系統中心大孔徑臍帶纜，其特征在于:所述中心鋼管單元(9)和外側鋼管單元(I)均由不銹鋼管和不銹鋼管外側的聚氨酯彈性體襯層組成。
3.根據權利要求1所述的水下生產系統中心大孔徑臍帶纜，其特征在于:所述光纜單元(2)由里到外依次包括光纖鋼管、光單元加強鋼絲和光單元護套；所述光纖鋼管包括光纖、油膏和鋼管，所述光單元加強鋼絲為鍍鋅鋼絲，所述光單元護套為聚乙烯擠包護套。
4.根據權利要求1所述的水下生產系統中心大孔徑臍帶纜，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.根據權利要求1所述的水下生產系統中心大孔徑臍帶纜，其特征在于:所述電纜單元(4)由里到外依次包括銅導體、交聯聚乙烯擠包絕緣層、聚脂薄膜包帶層和聚乙烯擠包護套層。
6.根據權利要求1所述的水下生產系統中心大孔徑臍帶纜，其特征在于:所述包帶層(5)為高強度無紡布包帶層。
7.根據權利要求1所述的水下生產系統中心大孔徑臍帶纜，其特征在于:所述內護套層(6)為聚乙烯擠包內護套層。
8.根據權利要求1所述的水下生產系統中心大孔徑臍帶纜，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.根據權利要求1所述的水下生產系統中心大孔徑臍帶纜，其特征在于:所述外護套層(8)為聚乙烯擠包外護套層。
【文檔編號】H01B7/00GK203456124SQ201320505355
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】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