CN102234943B - 一种柔性抽油绳的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性抽油绳的制造方法，包括如下顺序进行的步骤：采用捻制设备将多根钢丝股捻制成密封钢绳；在密封钢绳外表面编织捆绑钢绳的丝网；在丝网外表面上涂覆外护密封层，将丝网及密封钢绳封闭在其内。采用该方法制造的抽油绳的单根钢丝与钢丝之间、钢丝股与钢丝股之间均形成密封的整体，即使抽油绳局部发生破损也不会造成整根抽油绳的渗漏，因此不会影响抽油绳的使用，提高了抽油绳的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种柔性钢绳的制造方法，尤其涉及一种石油行业提捞式抽油机上用的柔性抽油绳的制造方法。
背景技术
抽油杆是抽油设备的重要部件，它将抽油机的运动和能量传递给井下抽油泵，抽油杆的疲劳强度和使用寿命决定和影响了整套抽油设备的最大下泵深度和排量。目前，抽油机使用的抽油杆主要是由多根低碳合金圆钢抽油杆首尾相接而成，各根抽油杆之间通过接箍相连。由于抽油杆在抽油过程中往往受到多种载荷作用以及磨损和腐蚀，其接箍在长期承受交变、冲击和振动载荷的条件下，往往容易发生脱扣、甚至断裂，抽油杆本身也易产生弯曲疲劳折断；此外，接箍的多级“活塞效应”会产生较大的摩擦阻力，它与油管的磨损也较严重，使它成为有杆抽油系统中最薄弱的环节。据统计，我国由于抽油杆失效引起的油井事故约占抽油井事故总数的60～70％，在一定程度上制约了这种采油方式的进一步发展和扩大应用。
公开号为CN 101126209A的中国专利公开了一种抽油杆用钢丝绳生产工艺，采用不旋转结构作为钢丝绳的主体结构，在主体结构钢丝表面镀锌构成镀锌钢丝绳，镀锌钢丝绳经预张拉后在表面再涂覆一层高分子聚合物；其工艺主要包括以下步骤：采用不旋转结构作为钢丝绳的主体结构；采用钢丝镀锌的表面状态；通过拉丝、捻股、合绳工艺，得到一条钢丝绳；对钢丝绳采用预张拉技术，取破断拉力的50％±5％作为预张拉的载荷，在静态载荷下保持120分钟±10分钟，然后缓慢、均匀地释放载荷；在预张拉后的钢丝绳外表面涂覆上一层高分子聚合物。
采用该钢丝绳作抽油杆，强度高、与油管的摩擦小，抗腐蚀能力强，但是经过长时间的摩擦和恶劣的工况条件下，钢丝绳外表面涂覆的保护层容易受损产生裂纹、脱皮等现象，并且，由于钢丝绳采用单根钢丝经捻股、合绳制成，单根钢丝之间、钢丝股与钢丝股之间存在缝隙，且缝隙间互相连通，这种内部结构的钢丝绳在存在压力的油井中使用时，井下液体会通过钢丝绳内部结构件的缝隙渗透上升，甚至到达地面，给环境造成污染。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种柔性抽油绳的制造方法，采用该方法制造的抽油绳的单根钢丝与钢丝之间、钢丝股与钢丝股之间均形成密封的整体，即使抽油绳局部发生破损也不会造成整根抽油绳的渗漏，因此不会影响抽油绳的使用。
为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种柔性抽油绳的制造方法，包括如下顺序进行的步骤：采用捻制设备将多根钢丝股捻制成密封钢绳；在密封钢绳外表面编织捆绑钢绳的丝网；在丝网外表面上涂覆外护密封层，将丝网及密封钢绳封闭在其内。
捻制密封钢绳包括如下进行的步骤：(a1)将多根钢丝股捻制成钢绳，同时，采用灌料机在钢丝股捻制的结交点灌料，使得灌注的填充物充满钢丝股内部缝隙空间，形成密封钢绳；(a2)将密封钢绳进行去应力处理，以便去除密封钢绳的内部加工应力。
其中，步骤(a1)中在结交点灌料的同时对结交点进行加热，使得灌注的填充物达到粘溶状态，以便充满钢丝股内部缝隙空间。
编织丝网包括如下进行的步骤：(b1)采用编织机在所述密封钢绳的外表面上编织丝网；(b2)采用可控加温箱对编织有丝网的密封钢绳加热，使得密封钢绳上的填充物软化；(b3)将带有丝网的密封钢绳进行缩径处理，使得丝网将所述密封钢绳包裹紧实。
其中，钢丝股和所述丝网的网丝股分别采用多根钢丝捻制而成，在钢丝捻制的结交点处灌料，使得灌注的填充物充满钢丝内部缝隙空间。
涂覆外护密封层包括如下进行的步骤：(c1)对裹有丝网的密封钢绳进行预热处理，使得密封钢绳上的填充物达到粘溶状态；(c2)将塑化好的外护涂料涂覆在外表面上，使得外护涂料与所述填充物融为一体，形成外护密封层。
此外，还包括将涂覆有外护密封层的钢绳依次进行如下处理：(d1)将涂覆有外护密封层的钢绳进行加热，使得外护密封层达到塑化状态；(d2)钢绳整体通过定径模进行压光定径处理，使所述钢绳整体外表面光滑，直径统一。
其中，填充物与外护涂料为高分子或橡胶材料。
本发明另一方面提供一种柔性抽油绳的制造方法，包括如下顺序进行的步骤：采用捻制设备将通信线缆股和围绕通信线缆股布置的多根钢丝股捻制成密封钢绳，使得通信线缆股位于密封钢绳的芯部；在密封钢绳外表面编织捆绑钢绳的丝网；在丝网外表面上涂覆外护密封层，将丝网及密封钢绳封闭在其内。
捻制密封钢绳包括如下进行的步骤：(e1)将多根钢丝股以通信线缆股为中心捻制成钢绳，同时，采用灌料机在捻制的结交点灌料，使得灌注的填充物充满钢丝股和通信线缆股内部缝隙空间，形成密封钢绳。(e2)将密封钢绳进行去应力处理，以便去除密封钢绳的内部加工应力。
其中，通信线缆股采用多股铜线导体外涂覆一层抗高温外护绝缘层制成。
本发明的有益效果体现在以下方面：
1、在钢丝以及钢丝股捻制的结交点灌注填充物，使得填充物充满钢丝股内部缝隙空间，钢绳内部形成密封的整体，钢绳整体受力均匀；
2、充填满钢丝股内部封闭空间的填充物构成整体连接骨架，为绳表面与外护密封层的粘结提供了很好的粘结面；
3、在密封钢绳的外表面编织丝网，使得丝网捆绑钢绳，更有效的防止了抽油绳在承重状态下破股，提高了抽油绳的使用寿命；
4、编织的丝网同时又是外护密封层的骨架，具有网状骨架的外护密封层与抽油绳内部整体填充物连接骨架溶为一体，加强了外护密封层与绳体外表面粘结强度，延长了外护密封层的使用寿命；
5、配套的缩径工艺解决了生产密封抽油绳过程中，由于内部充填高分子或橡胶材料而造成直径突变，导致延伸率增大的问题，延长了抽油绳的使用寿命；
6、在密封钢绳的外表面涂覆外护密封层，减小了抽油绳与油管的摩擦，并防止了外界环境对抽油绳的腐蚀。
附图说明
图1、1a是本发明柔性抽油绳的制造方法中密封钢绳的生产工艺流程图；
图2是对密封钢绳编织丝网的工艺流程图；
图3a、3b是对图2中生产的带有丝网的密封钢绳外表面涂覆外护密封层的工艺流程图；
图4是对由上述工艺制得的抽油绳进行压光定径处理的工艺流程图；
图5、5a是采用本发明的方法制造的抽油绳的截面示意图。
附图标记说明：1-外护密封层；2-丝网、3、3a-密封钢绳；4-钢丝股；4a-结交点；5-通信线缆股；6-填充物；7-钢丝；8、8a-抽油绳；9-通信导线；11-放线机；12-通信导线；13-捻制机；14-灌料机；15-温控压线模；15a-加热体；15b-注料孔；16-去应力器；17-牵引机；19-收线机；
21-放线机；22-编织机；23-可控加温箱；24-滚轮式紧网器；25-牵引机；26-带有丝网的密封钢绳；27-收线机；
31-放线机；32-挤出机；33-冷水槽；34-牵引机；35-涂有外护密封层的钢绳；36-收线机；37-硫化线；
41-放线机；42-加热箱；43-温控定径模；44-冷水槽；45-牵引机；47-收线机。
具体实施方式
本发明柔性抽油绳的制造方法主要包括按照以下顺序进行的步骤：
实施例1
1、密封钢绳的制造
如图1本发明的密封钢绳的制造工艺流程图所示。
首先，采用捻制机13将多根钢丝股4捻制成钢绳，在捻制的结交点4a处设有温控压线模15，温控压线模15上设有注料孔15b，其上方设有灌料机14，灌料机14与注料孔15b相连，以便灌料机14通过注料孔15b将填充物注入到捻制的结交点4a处，同时，通过温控压线模15上的加热体15a对结交点4a加热，使得灌注的填充物能够达到粘溶状态，以便填充物能够充满钢丝股内部的缝隙空间，从而形成密封钢绳；
然后，将制得的密封钢绳通过去应力器16进行去应力处理，以便去除密封钢绳内部的加工应力，得到的密封钢绳3储存在收线机19上。
捻制钢绳时采用的钢丝股4通过多根钢丝7捻制而成，并且在捻制的结交点灌料和加热，使得灌注的填充物6充满钢丝的内部缝隙空间，从而使得钢丝股也形成一个密封的整体。
本发明中采用的填充物6为高分子或橡胶及具有同类性质的材料。
2、编织丝网
如图2对本发明密封钢绳3编织丝网的工艺流程图所示。
首先，使步骤1中制得的密封钢绳3经过编织机22，编织机22在密封钢绳3的外表面上编织丝网，形成带有丝网的密封钢绳；
之后，使带有丝网的密封钢绳通过可控加温箱23，可控加温箱23对编织有丝网的密封钢绳加热，以便密封钢绳上的填充物软化；
最后，使上述步骤制得的密封钢绳通过滚轮式紧网器24进行缩径处理，以便丝网将密封钢绳包裹紧实，并且避免了内部充填的填充物造成的钢绳直径突变。制得的带有丝网的密封钢绳26储存在收线机27上。
编织的丝网网目为菱形状，长轴对角尺寸在7-9mm之间，编织丝网的钢丝直径在0.6mm-1.4mm范围内，编网层数为1-3层。为获得良好的柔韧性和绳体包裹的紧实性，丝网的网丝股采用多根钢丝捻制而成，编网时根据钢绳主提重力及提捞频次的不同，采用网丝股的根数也不相同，在8根-24根之间选择。
3、涂覆外护密封层
本发明中的外护密封层可以采用高分子或者橡胶材料制造。
采用高分子材料制造钢绳的外护密封层时，其工艺流程图如图3a所示。
首先，将步骤2制得的带有丝网的密封钢绳26进行预热处理(图中未示出)，使得密封钢绳上的填充物达到粘溶状态，预热温度根据填充物的粘结性而定；
然后，使预热后的钢绳经过挤出机32，挤出机32将塑化好的外护涂料涂覆在丝网的外表面上，使得外护涂料与钢绳上的填充物融为一体；
之后，将上步得到的钢绳通过冷水槽33冷却，使得外护涂料和填充物冷却，形成外护密封层，这样便得到了涂有外护密封层的钢绳35，储存在收线机36上。
采用橡胶材料制造钢绳的外护密封层时，其工艺流程图如图3b所示，预热后的钢绳经过挤出机32，挤出机32将塑化好的外护涂料涂覆在丝网的外表面上后，将钢绳整体经过硫化线37进行硫化处理，其它工艺过程与采用高分子材料制造外护密封层的工艺过程相同。
4、压光定径处理
本发明制造方法中的压光定径处理工艺流程如图4所示。
首先，将步骤3中制得的涂有外护密封层的钢绳35经过加热箱42进行加热处理，使得外护密封层达到塑化状态光亮；
然后，钢绳整体经过温控定径模43进行压光定径，之后再经过冷水槽44冷却，使得柔性抽油绳外表面光滑，直径统一，达到其使用标准，这样便得到了本发明方法制造的柔性抽油绳8，其结构图如图5所示。
实施例2
1、通信导线的制备
将多股铜线导体外涂覆一层抗高温外护绝缘层，以制成通信导线。其中，通信导线要求电阻率低、外护层抗高温，抗拉伸强度大，在拉伸过程中具有良好的抗断裂即绝缘性，具有可靠的工作稳定性。
2、密封钢绳的制造
如图1a所示，将步骤1制得的通信导线9捻制成通信线缆股5，将通信线缆股5通过捻制机13，使得通信线缆股5与多股钢丝股4一起捻制，其余工艺过程与实施例1相同，以制备密封钢绳3a，并使得通信线缆股5位于密封钢绳3a的芯部。
后续工艺过程与实施例1相同，这样，便可得到本发明方法制造的具有通信功能的柔性抽油绳8a，其结构图如图5a所示。
尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种柔性抽油绳的制造方法，包括如下顺序进行的步骤：
采用捻制设备将多根钢丝股捻制成密封钢绳；
在密封钢绳外表面编织捆绑钢绳的丝网；
在丝网外表面上涂覆外护密封层，将丝网及密封钢绳封闭在其内。
2.如权利要求1所述的柔性抽油绳制造方法，其特征在于，所述捻制密封钢绳包括如下进行的步骤：
（a1）将多根钢丝股捻制成钢绳，同时，采用灌料机在钢丝股捻制的结交点灌料，使得灌注的填充物充满钢丝股内部缝隙空间，形成密封钢绳；
（a2）将密封钢绳进行去应力处理，以便去除密封钢绳的内部加工应力。
3.如权利要求2所述的柔性抽油绳制造方法，其特征在于，所述步骤（a1）中在结交点灌料的同时对结交点进行加热，使得灌注的填充物达到粘溶状态，以便充满钢丝股内部缝隙空间。
4.如权利要求1-3任一所述的柔性抽油绳制造方法，其特征在于，所述编织丝网包括如下进行的步骤：
（b1）采用编织机在所述密封钢绳的外表面上编织丝网；
（b2）采用可控加温箱对编织有丝网的密封钢绳加热，使得密封钢绳上的填充物软化；
（b3）将带有丝网的密封钢绳进行缩径处理，使得丝网将所述密封钢绳包裹紧实。
5.如权利要求4所述的柔性抽油绳制造方法，其特征在于，所述钢丝股和所述丝网的网丝股分别采用多根钢丝捻制而成，在钢丝捻制的结交点处灌料，使得灌注的填充物充满钢丝内部缝隙空间。
6.如权利要求5所述的柔性抽油绳制造方法，其特征在于，所述涂覆外护密封层包括如下进行的步骤：
（c1）对裹有丝网的密封钢绳进行预热处理，使得密封钢绳上的填充物达到粘溶状态；
（c2）将塑化好的外护涂料涂覆在外表面上，使得外护涂料与所述填充物融为一体，形成外护密封层。
7.如权利要求6所述的柔性抽油绳制造方法，其特征在于，还包括将所述涂覆有外护密封层的钢绳依次进行如下处理：
（d1）将所述涂覆有外护密封层的钢绳进行加热，使得外护密封层达到塑化状态；
（d2）钢绳整体通过定径模进行压光定径处理，使所述钢绳整体外表面光滑，直径统一。
8.如权利要求6所述的柔性抽油绳制造方法，其特征在于，所述填充物与所述外护涂料为高分子材料。
9.一种柔性抽油绳的制造方法，包括如下顺序进行的步骤：
采用捻制设备将通信线缆股和围绕通信线缆股布置的多根钢丝股捻制成密封钢绳，使得通信线缆股位于密封钢绳的芯部；
在密封钢绳外表面编织捆绑钢绳的丝网；
在丝网外表面上涂覆外护密封层，将丝网及密封钢绳封闭在其内。
10.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述捻制密封钢绳包括如下进行的步骤：
（e1）将多根钢丝股以通信线缆股为中心捻制成钢绳，同时，采用灌料机在捻制的结交点灌料，使得灌注的填充物充满钢丝股和通信线缆股内部缝隙空间，形成密封钢绳；
（e2）将密封钢绳进行去应力处理，以便去除密封钢绳的内部加工应力。
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