浅谈地电观测深井电缆的研发杨恒勇

浅谈地电观测深井电缆的研发杨恒勇

杨恒勇乔文玮沈爱红

（江苏华能电缆股份有限公司江苏高邮225613）

摘要：介绍了地电观测深井电缆的使用特性，满足这些特性在设计研发中的选材、制造工艺及可靠性检测等。提出了通过测量地电阻率的相对变化来预测地震发生的可能性。

关键词：地电观测；地电阻率；高抗拉；井下密封

一引言

地电观测深井电缆是承载机械负荷进行地电阻率测量的专用电缆。地电阻率观测是我国地震监测的主要方法之一，在地震监测预报中发挥着重要作用。目前，国内的地电阻率观测技术多采用对称四极法，其供电电极和测量电极的埋深为2-3m左右，供电极距多为1000-2000m，占地面积大，需要环境保护区的范围达2-5km2，较大的保护区使部分地电台站观测环境保护的任务越来越重。随着地方经济的快速发展，地震观测环境遭到破坏，严重影响地电阻率观测的质量。将地电阻率的观测装置埋设在深井中并适当缩小极距可以有效减小降雨、灌溉、金属管线等因素及环境干扰对观测造成的干扰。目前国内已有一些台站采用井下地电阻率观测方案，利用钻井的方式将观测电极埋到100-200m的深度进行地电观测，并取得较好的效果。但仍然存在一些问题：

1.由于地电观测不能使用金属装置吊装和固定井下电极，大都使用绳索与电极相连，造成地电深井观测电极垂直定位精度误差较大且不稳定，使垂直电阻率观测装置产生变化，观测结果不理想；

2.检查装置稳定性时需要在电极埋设处断开电极与连接电缆，这在电极埋在井下后是无法实现的；

3.电缆在井下直接与电极（大地）相连，在高压下液体会顺着导电芯线与绝缘层间向上渗透使导线的绝缘程度下降。

因此急需研发一种高强度/高绝缘性能/新结构的深井地电专用电缆，以满足深井地电阻率观测的需求。

二地电观测深井电缆的结构特征

电缆采用两芯地电观测导体加金属地电检测层结构；地电观测导体外有密封层、地电检测层、阻水层、两股高抗拉纤维绳和抗压外护层。电缆承载破断拉力大于8000N，地电检测层井下一端与大地绝缘，能承受30Mpa的侧压力。电缆结构见图1

d高抗拉纤维绳编织：采用高模量芳纶纤维在阻水层外编织两股能承载8000N以上的纤维绳，芳纶纤维编织时收线张力和放线张力一般控制在2000N以上，确保地电深井观测电极垂直定位精度误差在可控范围内。

四电缆可靠性检测

1.密封检测：我们将制造完工的电缆下井的一端浸入水中6个小时，测量地电检测层的绝缘性能，其绝缘电阻大于500MΩ•km，满足地电检测要求。

2.承载负荷检测：从成品电缆上取样一段，在测程0～300KN的拉力试验机上做破断拉力试验，结果达8210N。

3.负载伸长率试验：将编织好的芳纶纤维绳取样15米挂重25kg，垂直做伸长率试验，试验5天伸长15mm；10天伸长20mm；15天伸长22mm；20天伸长23mm；25天伸长23mm；得出在试验条件下芳纶纤维绳的伸长率小于0.2%。应用于地电观测装置上，能够解决目前地电深井观测电极垂直定位精度误差大且不稳定的问题。

五随着地震监测预报事业的发展对地电观测站台环境保护的要求越来越高，通过深井监测地电阻率的相对变化来推断地层的应力应变过程，预测发生地震的可能性，成为地电阻率观测的发展趋势。深井地电阻率观测法必将得到大力推广。因此，将新型抗拉纤维、高强度阻水密封溶合剂、耐磨抗撕裂材料应用于地电观测深井电缆，有效解决了电缆屏蔽回路进水、电缆非金属承载重量、抗深井压力等问题。保证了观测数据的准确稳定性。同时亦为地震系统培养出一批专业技术人才，为地震地电学科的发展提供人力资源。

参考文献：

[1]徐应麟主编《电线电缆手册2》机械工业出版社2002

[2]王卫东主编《电缆工艺技术原理及应用》机械工业出版社2011