[实用新型]一种水下生产系统用脐带缆

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于深海油气资源开发的电缆，尤其涉及一种水下生产系统脐带缆，该电缆主要由电缆、光缆、液压或化学药剂管组成，主要用于深海油气资源的开发。

背景技术

脐带缆是海底油气勘采、海洋工程等领域的关键设备，主要为深海生产系统提供电力、气液压动力、化学注入和数据传输通道。由于“脐带缆”的设计要兼顾电、通信、液压等功能外，还要满足复杂海况的动态响应要求，其材料强度、柔韧性、抗腐蚀和抗渗透要求极高。

水下脐带缆经常使用在海水中，又常常与油接触，不仅要求耐碱性还有耐油性；由于水下脐带缆使用时需要经常移动和收放，还应具有耐磨性；另外，由于深海油气勘探开发中使用的水下脐带缆使用在水下1500米，水下脐带缆垂直使用长度最短长度也为1500米，长度决定了电缆自身的重量较大，另外，水下脐带电缆还需要与其他水下设备连接，因此要求脐带缆自身具有良好的浮力性能。

此种水下生产系统脐带缆主要由电缆（动力缆）、光缆（单模）、液压或化学药剂管（钢管）的组成。其中电缆主要起传输电力作用，光缆主要起通信作用，钢管主要起液压和保护作用，三种单元结合在一起后，各单元结构、位置安排合理，保护有效，使此种水下生产系统脐带缆具有顾电、通信、液压等功能。

目前有关脐带缆的现有技术主要有以下几种：

1、授权公告号CN201749732U，授权公告日为2011年2月16日的中国实用新型公开了一种水下机器人用光电复合脐带缆，涉及的是一种将电能传输和光纤通信功能综合在一起的光电复合脐带缆，适用于无人遥控水下机器人，用于对水下机器人的电动机所需电能的传输，同时实现了将水下机器人获取的图像等各种信息上传至测控船，并将测控船下达的各种指令等信息下传给水下机器人。包括电缆单元、光纤单元、填充阻水材料、绕包层、内护层、芳纶加强层和外护层；电缆单元具有电缆单元导体，在电缆单元导体外挤包有电缆单元绝缘层；在光纤单元外部绞合有若干根电缆单元构成缆芯，在缆芯的光纤单元和电缆单元间隙中填充阻水材料，在缆芯外部有绕包层，绕包层外挤包有内护层，内护层外缠绕有芳纶加强层，在芳纶加强层外挤包有外护层。该实用新型不但能够完成正常的水下机器人的电动机所需的电能传输，而且能够将水下机器人获取的图像等各种信息上传至遥控船，并将测控船下达的各种指令等信息传给水下机器人，确保水下机器人能够保持准确的航行姿态和各种科学研究所需要的操作。但是该实用新型的光电复合脐带缆如果用于海底油气勘采、海洋工程等领域时，由于其特殊的工作环境，很容易造成脐带缆的腐蚀，使用寿命大大缩短，在石油开采时，往往具有很大的液压力，而该实用新型不能够承受如此大的液压力，根本无法用于石油开采领域。

2、授权公告号为CN202167262U，授权公告日为2012年3月14日的中国实用新型公开了一种水下生产系统脐带缆，设置有外护层、镀锌钢丝铠装层和脐带缆主体，如外护层套于镀锌钢丝铠装层外表面，镀锌钢丝铠装层设置于脐带缆主体外侧；外护层为低密度高分子材料层，且厚度大于等于3mm；镀锌钢丝铠装层由连续环状阵列的镀锌钢丝组成；脐带缆主体设置有光纤单元，电缆单元，管路单元，阻水填充条组成，电缆单元设置于脐带缆主体中间，光缆单元、管路单元和阻水填充条设置于电缆单元外围。电缆单元包括四芯电源线单芯导体、阻水填充体和四芯电源线护套，四芯电源线单芯导体外侧包覆于四芯电源线单芯绝缘体，四芯电源线护套包覆于四芯电源线外侧，且四芯电源线护套为低密度高分子材料护套，阻水填充条设置于四芯电源线护套外侧。光纤单元包括光纤单元保护层、芳纶加强层和光纤组，光纤组设置于光纤单元中间，芳纶加强层围绕于光纤组外侧，光纤单元保护层包覆于芳纶加强外侧。采用这种结构的一种水下生产系统脐带缆，功能齐全，抗拉、耐弯折、耐腐蚀和承重能力强，不易老化，能很好地适应不同的水下环境，满足水下作业不同的需求，尤其是深水油气勘探开发。但是由于该实用新型电缆单元位于脐带缆主体中间，其抗压能力弱，用于深还环境容易压坏电缆；该实用新型光纤单元包括光纤组、芳纶加强层、光单元保护层，光纤组设置与光纤单元的中间，芳纶加强层围绕光纤组外侧，光单元保护层包覆在芳纶加强层外侧，使用芳纶加强层的制造成本较高，在实际应用中，技术不够成熟，容易出现各种技术问题。由于该实用新型经常使用在深水中，其周围会产生大量的水汽，在脐带缆发生变形时，水汽可能从变形处渗进光纤单元，污染光纤组，造成光纤单元的损坏；该实用新型采用芳纶作为填充物，使用芳纶作为填充物可以是脐带缆缆心圆整，又可以加强电缆抗拉强度和耐弯折度，但是芳纶的使用成本较高，且应用技术不够成熟，生产工艺不好控制。