CN109215861A - 一种耐腐蚀潜油泵电缆及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀潜油泵电缆及其制造方法，其方法步骤包括导体处理、涂抹粘合剂、挤制绝缘层、绞合、挤制护套层、涂抹防腐层和铠装。利用这种方法制成的潜油泵电缆内到外依次包括导体、绝缘层、护套层、防腐层和铠装层；导体和绝缘层之间通过粘合剂粘接；绝缘层和护套层之间采用碳纤维进行填充；导体的数量不少于3束，每束导体由不少于26根的铜丝绞合而成。本发明是针对现有的潜油泵电缆耐腐蚀性差导致使用寿命短、易受热溶胀加大外径误差和铠装圆整度难控制等技术问题进行改进。本发明具有使用寿命长、外径控制要求精度高、耐高温和耐腐蚀等优点。

Description

一种耐腐蚀潜油泵电缆及其制造方法

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及到一种耐腐蚀的潜油泵电缆及其制造方法。

背景技术

潜油泵电缆是潜油电泵机组配套使用的专用电缆，敷设于油井中潜油泵电力电缆可分为圆形和扁形两种。受油井套管狭小空间的限制，通常潜油泵电力电缆以扁形为主。由于扁形电缆是非对称结构，当电力传输时，因磁场的不平衡而产生的电磁感应会引起磁滞损耗，使电缆发热。当油井套管尺寸允许的情况下宜采用圆形电缆，结构对称的圆形电缆其产生的电磁场均匀分布，相互干扰小，电磁兼容性好，在油井中敷设时也便于收、放线。当油井套管尺寸允许的情况下宜采用圆形电缆。

电潜泵机组它的抽油效率较高但由于此类电缆不允许接头，依据油井深度每段电缆的采购长度均在2800m以上，且电缆的使用寿命短，1～1.5年就需要更换。再加上潜油泵电缆用于井下高温、高压和高腐蚀特殊环境中，以及下井安装并穿越井口封隔器时要求密封。因此对于扁形或圆形潜油泵电缆的外径控制要求很高。现有的潜油泵电缆在使用时容易被腐蚀损坏，进一步的降低了电缆使用寿命，具体表现为油井下的气体渗入到导体与绝缘层间隙之间，潜油泵电缆的绝缘层在油井中易受热溶胀，铠装后的电缆圆整度不足，铠装易使护套层发生变形，此外，铠装不够严密也会使护套层在油井中受热溶胀，加大了潜油泵电缆的外径误差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种耐腐蚀潜油泵电缆及其制造方法；以解决现有技术中的潜油泵电缆因耐腐蚀性差而导致使用寿命短、绝缘层和护套层易受热溶胀加大外径误差和铠装圆整度难控制等的技术问题；本发明具有使用寿命长、外径控制要求精度高、圆整度高、耐高温和耐腐蚀等优点。

本发明通过以下技术方案实现：本发明公开了一种耐腐蚀潜油泵电缆及其制造方法，其制造方法包括以下步骤：

步骤a：导体处理，选择铜丝作为电缆的导体，且在铜丝表面镀锡，得到粗加工导体；

步骤b：涂抹粘合剂，将粘合剂均匀涂抹在粗加工导体的外周，涂抹需加热且加热温度范围设置在55-60℃；得到粘合导体；

步骤c：挤制绝缘层，采用挤出机将绝缘层挤制到粘合导体的外周，绝缘层采用丁腈橡胶混合物制成，得到绝缘导体；

步骤d：绞合，将绝缘导体绞合在一起，得到缆芯；

步骤e：挤制护套层，采用连续式挤铅机将铝合金材料挤制到缆芯的外周形成护套层，其连续挤出温度范围为290-390℃，获得粗制电缆；

步骤f：涂抹防腐层，将防腐材料均匀涂抹到粗制电缆的外周形成防腐层，得到防腐电缆；

步骤g：铠装，采用镀锡钢带对防腐电缆进行重叠绕包，获得潜油泵电缆。

优选地，为了提高电缆的防腐蚀性能和耐高温性能，步骤b中，粘合剂由聚丙烯酸酯、聚氨酯和滑石粉组成，且重量比为：

聚丙烯酸酯 45-55份

聚氨酯 35-45份

滑石粉 5-12份；

聚丙烯酸酯能形成光泽好的膜，粘合牢固，不易剥落，粘结污染小，耐老化性能好；聚氨酯具有括耐磨性能好、机械强度大、粘接性能好和耐油性好，但其阻燃性能差；滑石粉具有吸附能力强、耐火性好、抗酸性强和绝缘性能好。

优选地，为了使得硫化效果更加理想，增强耐高温性和耐油性和提高抗静电性。步骤c中，丁腈橡胶混合物包括丁腈橡胶粉末、氯丁橡胶粉末、氟橡胶粉末、邻苯二甲酸二甲酯、硫化促进剂、硫化迟延剂、氧化锌和陶瓷粉末，丁腈橡胶粉末、氯丁橡胶粉末、氟橡胶粉末、邻苯二甲酸二甲酯、硫化促进剂、硫化迟延剂、氧化锌和陶瓷粉末的重量组分为：

丁腈橡胶具有优异的耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，但绝缘性能低，弹性低；氯丁橡胶有良好的物理机械性能、耐老化、耐热、耐油和耐化学腐蚀性优异，具有一定的阻燃性，但其耐寒性稍差，电绝缘性不佳；氟橡胶具有高度的化学稳定性，弹性高，有极好的耐老化性能和电绝缘性能高；邻苯二甲酸二甲酯有良好的成膜性、粘着性和防水性，作为一种增塑剂，可以使其柔韧性增强，容易加工；硫化促进剂用以加快硫化速率，缩短硫化时间；硫化迟延剂为了避免早期硫化，使得胶料的操作安全性变高；氧化锌可作为一种硫化剂使得橡胶变成坚实有弹性的物质，不会变黏，而且有较好的耐热性；陶瓷粉末耐热温度高、密度小、绝缘性好、耐腐蚀和耐高温性能好。

优选地，为了进一步的增强电缆的耐腐蚀性。步骤f中，防腐层是由环氧煤沥青、过氯乙烯树脂、云母粉和二氧化硅原料组成，原料的重量比为：

环氧煤沥青俗称水柏油，具有优异的电绝缘性、抗杂散电流和耐热等优良性能；过氯乙烯树脂良好的电绝缘性、耐腐蚀和阻燃性能好；云母粉可提高涂层的抗渗性、耐磨性和物理机械强度；二氧化硅可作为一种触变剂，使涂层在涂抹过程中有较低的黏度，以易于施工。

优选地，为了能够使电缆更好的散热，增强其耐热性和保证电缆的外径整度。步骤d中，在将绝缘导体绞合过程中还需要对缆芯进行填充散热材料，散热材料选用碳纤维。

优选地，为了防止铠装不到位导致油气进入铠装层内使得电缆受热溶胀缩短使用寿命。步骤g中，镀锡钢带进行两次绕包铠装，第一次为顺时针绕包，第二次为逆时针绕包。

一种耐腐蚀潜油泵电缆，采用以上制造方法制得,电缆从内到外依次包括导体、绝缘层、护套层、防腐层和铠装层；导体和绝缘层之间通过粘合剂粘接；绝缘层和护套层之间采用碳纤维进行填充；导体的数量不少于3束且每束导体由不少于26根的铜丝绞合而成。

优选地，为了提高电缆的外径精度，每束导体的横截面积为圆形，电缆的横截面为长圆形。

优选地，为了提高电缆的外径精度和电缆的圆整度，每束导体的横截面积为扇形，电缆的横截面为圆形。

与现有的潜油泵电缆相比，本发明采用镀锡的导体与绝缘层之间通过粘合剂紧密相连提高了导体的耐腐蚀性，且以丁腈橡胶混合物作为绝缘层，加大了绝缘层的耐高温性能、耐油性、抗静电性和耐老化性，在油井中不易受热溶胀，提高了外径精度；此外，本发明还在护套层和铠装层之间设置有防腐层，除了降低护套层在铠装时变形的程度，还进一步的提高了电缆的耐腐蚀性能；最后，本发明采用二次铠装的方式重叠绕包，提高了缆芯结构的紧凑性，减小了潜油泵电缆的外径误差。本发明具有使用寿命长、外径控制要求精度高、圆整度高、耐高温和耐腐蚀等优点。

附图说明

图1为实施例1和实施例2中的潜油泵电缆的截面图；

图2为实施例3和实施例4中的潜油泵电缆的截面图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

实施例1公开了一种耐腐蚀潜油泵电缆及其制造方法，其制造方法包括以下步骤：

步骤a：导体处理，选择铜丝作为电缆的导体，且在铜丝表面镀锡，得到粗加工导体；粗加工导体的形状由压形模具压制为圆形结构。

步骤b：涂抹粘合剂2，将粘合剂2均匀涂抹在粗加工导体的外周，涂抹过程中需加热，加热温度设置在55℃；得到粘合导体；

粘合剂2由聚丙烯酸酯、聚氨酯和滑石粉组成，且重量比为：

聚丙烯酸酯 46份

聚氨酯 44份

滑石粉 10份。

步骤c：挤制绝缘层3，采用挤出机将绝缘层3挤制到粘合导体的外周，绝缘层3采用丁腈橡胶混合物制成，将丁腈橡胶混合物放入硫化管中，硫化管的温度控制在170℃左右，再通过挤出机的模具挤出，挤出机的压力控制在20MPa，得到绝缘导体；

丁腈橡胶混合物包括丁腈橡胶粉末、氯丁橡胶粉末、氟橡胶粉末、邻苯二甲酸二甲酯、硫化促进剂、硫化迟延剂、氧化锌和陶瓷粉末，丁腈橡胶粉末、氯丁橡胶粉末、氟橡胶粉末、邻苯二甲酸二甲酯、硫化促进剂、硫化迟延剂、氧化锌和陶瓷粉末的重量组分为：

步骤d：绞合，将绝缘导体绞合在一起，得到缆芯；在将绝缘导体绞合过程中还需要对缆芯进行填充散热材料4，散热材料4选用碳纤维。

步骤e：挤制护套层5，采用连续式挤铅机将铝合金材料挤制到缆芯的外周，形成护套层5，其连续挤出温度为290℃，获得粗制电缆；

步骤f：涂抹防腐层，将防腐材料均匀涂抹到粗制电缆的外周，形成防腐层，得到防腐电缆；

防腐层是由环氧煤沥青、过氯乙烯树脂、云母粉和二氧化硅原料组成，原料的重量比为：

步骤g：铠装，采用镀锡钢带对防腐电缆进行重叠绕包，获得潜油泵电缆；镀锡钢带进行两次绕包铠装，第一次为顺时针绕包，第二次为逆时针绕包。

一种耐腐蚀潜油泵电缆，采用以上制造方法制得,如图1所示，电缆从内到外依次包括导体1、绝缘层3、护套层4、防腐层(图中未标注)和铠装层6；导体1和绝缘层3之间通过粘合剂2粘接；绝缘层3和护套层4之间采用碳纤维5进行填充，导体1的数量不少于3束且每束导体1由37根的铜丝绞合而成，每束导体1的横截面积为圆形，电缆的横截面为长圆形。

实施例2

实施例2公开了一种耐腐蚀潜油泵电缆及其制造方法，其制造方法包括以下步骤：

步骤a：导体处理，选择铜丝作为电缆的导体，且在铜丝表面镀锡，得到粗加工导体；粗加工导体的形状由压形模具压制为圆形结构。

步骤b：涂抹粘合剂2，将粘合剂2均匀涂抹在粗加工导体的外周，涂抹过程中需加热，加热温度设置在60℃；得到粘合导体；

粘合剂2由聚丙烯酸酯、聚氨酯和滑石粉组成，且重量比为：

聚丙烯酸酯 55份

聚氨酯 38份

滑石粉 7份。

步骤c：挤制绝缘层3，采用挤出机将绝缘层3挤制到粘合导体的外周，绝缘层3采用丁腈橡胶混合物制成，将丁腈橡胶混合物放入硫化管中，硫化管的温度控制在170℃左右，再通过挤出机的模具挤出，挤出机的压力控制在20MPa，得到绝缘导体；

丁腈橡胶混合物包括丁腈橡胶粉末、氯丁橡胶粉末、氟橡胶粉末、邻苯二甲酸二甲酯、硫化促进剂、硫化迟延剂、氧化锌和陶瓷粉末，丁腈橡胶粉末、氯丁橡胶粉末、氟橡胶粉末、邻苯二甲酸二甲酯、硫化促进剂、硫化迟延剂、氧化锌和陶瓷粉末的重量组分为：

步骤d：绞合，将绝缘导体绞合在一起，得到缆芯；在将绝缘导体绞合过程中还需要对缆芯进行填充散热材料4，散热材料4选用碳纤维。

步骤e：挤制护套层5，采用连续式挤铅机将铝合金材料挤制到缆芯的外周，形成护套层5，其连续挤出温度为390℃，获得粗制电缆；

步骤f：涂抹防腐层，将防腐材料均匀涂抹到粗制电缆的外周，形成防腐层，得到防腐电缆；

防腐层是由环氧煤沥青、过氯乙烯树脂、云母粉和二氧化硅原料组成，原料的重量比为：

步骤g：铠装，采用镀锡钢带对防腐电缆进行重叠绕包，获得潜油泵电缆；镀锡钢带进行两次绕包铠装，第一次为顺时针绕包，第二次为逆时针绕包。

一种耐腐蚀潜油泵电缆，采用以上制造方法制得,如图1所示，电缆从内到外依次包括导体1、绝缘层3、护套层5、防腐层(图中未标注)和铠装层6；导体1和绝缘层3之间通过粘合剂2粘接；绝缘层3和护套层4之间采用碳纤维4进行填充，导体1的数量不少于3束且每束导体1由37根的铜丝绞合而成，每束导体1的横截面积为圆形，电缆的横截面为长圆形。

实施例3

实施例3公开了一种耐腐蚀潜油泵电缆及其制造方法，其制造方法包括以下步骤：

步骤a：导体处理，选择铜丝作为电缆的导体，且在铜丝表面镀锡，得到粗加工导体；粗加工导体的形状由压形模具压制为扇形结构。

步骤b：涂抹粘合剂2，将粘合剂2均匀涂抹在粗加工导体的外周，涂抹过程中需加热，加热温度设置在55℃；得到粘合导体；

粘合剂2由聚丙烯酸酯、聚氨酯和滑石粉组成，且重量比为：

聚丙烯酸酯 49份

聚氨酯 43份

滑石粉 8份。

步骤c：挤制绝缘层3，采用挤出机将绝缘层3挤制到粘合导体的外周，绝缘层3采用丁腈橡胶混合物制成，将丁腈橡胶混合物放入硫化管中，硫化管的温度控制在170℃左右，再通过挤出机的模具挤出，挤出机的压力控制在20MPa，得到绝缘导体；

丁腈橡胶混合物包括丁腈橡胶粉末、氯丁橡胶粉末、氟橡胶粉末、邻苯二甲酸二甲酯、硫化促进剂、硫化迟延剂、氧化锌和陶瓷粉末，丁腈橡胶粉末、氯丁橡胶粉末、氟橡胶粉末、邻苯二甲酸二甲酯、硫化促进剂、硫化迟延剂、氧化锌和陶瓷粉末的重量组分为：

步骤d：绞合，将绝缘导体绞合在一起，得到缆芯；在将绝缘导体绞合过程中还需要对缆芯缆芯进行填充散热材料4，散热材料4选用碳纤维。

步骤e：挤制护套层5，采用连续式挤铅机将铝合金材料挤制到缆芯的外周，形成护套层5，其连续挤出温度为290℃，获得粗制电缆；

步骤f：涂抹防腐层，将防腐材料均匀涂抹到粗制电缆的外周，形成防腐层，得到防腐电缆；

防腐层是由环氧煤沥青、过氯乙烯树脂、云母粉和二氧化硅原料组成，原料的重量比为：

步骤g：铠装，采用镀锡钢带对防腐电缆进行重叠绕包，获得潜油泵电缆；镀锡钢带进行两次绕包铠装，第一次为顺时针绕包，第二次为逆时针绕包。

一种耐腐蚀潜油泵电缆，采用以上制造方法制得,如图2所示，电缆从内到外依次包括导体1、绝缘层3、护套层5、防腐层(图中未标注)和铠装层6；导体1和绝缘层3之间通过粘合剂2粘接；绝缘层3和护套层5之间采用碳纤维4进行填充，导体1的数量不少于3束且每束导体1由33根的铜丝绞合而成。每束导体1的横截面积为扇形，电缆的横截面为圆形。

实施例4

实施例4公开了一种耐腐蚀潜油泵电缆及其制造方法，其制造方法包括以下步骤：

步骤a：导体处理，选择铜丝作为电缆的导体，且在铜丝表面镀锡，得到粗加工导体；粗加工导体的形状由压形模具压制为扇形结构。

步骤b：涂抹粘合剂2，将粘合剂2均匀涂抹在粗加工导体的外周，涂抹过程中需加热，加热温度设置在60℃；得到粘合导体；

粘合剂2由聚丙烯酸酯、聚氨酯和滑石粉组成，且重量比为：

聚丙烯酸酯 52份

聚氨酯 38份

滑石粉 10份。

步骤c：挤制绝缘层3，采用挤出机将绝缘层3挤制到粘合导体的外周，绝缘层3采用丁腈橡胶混合物制成，将丁腈橡胶混合物放入硫化管中，硫化管的温度控制在170℃左右，再通过挤出机的模具挤出，挤出机的压力控制在20MPa，得到绝缘导体；

丁腈橡胶混合物包括丁腈橡胶粉末、氯丁橡胶粉末、氟橡胶粉末、邻苯二甲酸二甲酯、硫化促进剂、硫化迟延剂、氧化锌和陶瓷粉末，丁腈橡胶粉末、氯丁橡胶粉末、氟橡胶粉末、邻苯二甲酸二甲酯、硫化促进剂、硫化迟延剂、氧化锌和陶瓷粉末的重量组分为：

步骤d：绞合，将绝缘导体绞合在一起，得到缆芯；在将绝缘导体绞合过程中还需要对缆芯进行填充散热材料4，散热材料4选用碳纤维。

步骤e：挤制护套层5，采用连续式挤铅机将铝合金材料挤制到缆芯的外周，形成护套层5，其连续挤出温度为390℃，获得粗制电缆；

步骤f：涂抹防腐层，将防腐材料均匀涂抹到粗制电缆的外周，形成防腐层，得到防腐电缆；

防腐层是由环氧煤沥青、过氯乙烯树脂、云母粉和二氧化硅原料组成，原料的重量比为：

步骤g：铠装，采用镀锡钢带对防腐电缆进行重叠绕包，获得潜油泵电缆；镀锡钢带进行两次绕包铠装，第一次为顺时针绕包，第二次为逆时针绕包。

一种耐腐蚀潜油泵电缆，采用以上制造方法制得,如图2所示，电缆从内到外依次包括数量不少于3根的导体1、绝缘层3、护套层5、防腐层(图中未标注)和铠装层6；导体1和绝缘层3之间通过粘合剂2粘接；绝缘层3和护套层5之间采用碳纤维4进行填充，导体1的数量不少于3束且每束导体1由33根的铜丝绞合而成。每束导体1的横截面积为扇形，电缆的横截面为圆形。

操作步骤如下：将实施例1-4所得的潜油泵电缆进行性能测试，具体结果如下表所示，下表中所述的标准为潜油泵电缆质量指标要求。

表1为本发明与现有的潜油泵电缆制造方法制备的电缆的对比数据

另取实施例1-4所得潜油泵电缆进行耐腐蚀测试，并采用现有的潜油泵电缆作为对比例在相同的测试条件下测试，其步骤如下：

1.将实施例1-4的潜油泵电缆分别剥去铠装层，接着置于pH为4的酸性溶液中浸泡2h，然后于常温下暴晒3h，并重复酸浸、暴晒20次后观察电缆的表面是否有裂纹。

2.将实施例1-4的潜油泵电缆分别剥去铠装层，接着置于pH为9的碱性性溶液中浸泡2h，然后于常温下暴晒3h，并重复碱浸、暴晒20次后观察电缆的表面是否有裂纹。

3.将实施例1-4的潜油泵电缆分别剥去铠装层，接着放入高温容器中，两端露在外面，向容器里加入介质，介质采用HU-30汽轮机油与水组合，比例为1:1；接着给容器加温到180℃，保持40个小时，然后测量电缆的外形尺寸。

测试结果：经观察现有的潜油泵电缆通过酸碱度测试后，表面分别出现有1mm-5mm不等的细纹，而实施例1-4的潜油泵电缆的表面较为光滑，仅有少量的1mm左右的小细纹；现有的潜油泵电缆通过高温测试后，电缆的外形尺寸增加了1mm，而实施例1-4的潜油泵电缆的表面的硬度虽有下降，但电缆的外形尺寸基本保持不变。

Claims (9)

1.一种耐腐蚀潜油泵电缆的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a：导体处理，选择铜丝作为电缆的导体，且在铜丝表面镀锡，得到粗加工导体；

步骤b：涂抹粘合剂，将所述粘合剂均匀涂抹在所述粗加工导体的外周，涂抹需加热且加热温度范围设置在55-60℃；得到粘合导体；

步骤c：挤制绝缘层，采用挤出机将所述绝缘层挤制到所述粘合导体的外周，所述绝缘层采用丁腈橡胶混合物制成，得到绝缘导体；

步骤d：绞合，将所述绝缘导体绞合在一起，得到缆芯；

步骤e：挤制护套层，采用连续式挤铅机将所述铝合金材料挤制到所述缆芯的外周形成所述护套层，其连续挤出温度范围为290-390℃，获得粗制电缆；

步骤f：涂抹防腐层，将防腐材料均匀涂抹到所述粗制电缆的外周形成所述防腐层，得到防腐电缆；

步骤g：铠装，采用镀锡钢带对所述防腐电缆进行重叠绕包，获得所述潜油泵电缆。

2.如权利要求1所述的一种耐腐蚀潜油泵电缆的制造方法，其特征在于，步骤b中，所述粘合剂由聚丙烯酸酯、聚氨酯和滑石粉组成，且重量比为：

聚丙烯酸酯 45-55份

聚氨酯 35-45份

滑石粉 5-12份。

3.如权利要求1所述的一种耐腐蚀潜油泵电缆的制造方法，其特征在于，步骤c中，所述丁腈橡胶混合物包括丁腈橡胶粉末、氯丁橡胶粉末、氟橡胶粉末、邻苯二甲酸二甲酯、硫化促进剂、硫化迟延剂、氧化锌和陶瓷粉末，所述丁腈橡胶粉末、氯丁橡胶粉末、氟橡胶粉末、邻苯二甲酸二甲酯、硫化促进剂、硫化迟延剂、氧化锌和所述陶瓷粉末的重量组分为：

4.如权利要求1所述的一种耐腐蚀潜油泵电缆的制造方法，其特征在于，步骤f中，所述防腐层是由环氧煤沥青、过氯乙烯树脂、云母粉和二氧化硅原料组成，所述原料的重量比为：

5.如权利要求1所述的一种耐腐蚀潜油泵电缆的制造方法，其特征在于，步骤d中，在将所述绝缘导体绞合过程中还需要对缆芯进行填充散热材料，所述散热材料选用碳纤维。

6.如权利要求1所述的一种耐腐蚀潜油泵电缆的制造方法，其特征在于，步骤g中，镀锡钢带进行两次绕包铠装，第一次为顺时针绕包，第二次为逆时针绕包。

7.一种耐腐蚀潜油泵电缆，其特征在于，所述耐腐蚀潜油泵电缆采用权利要求1-6任一所述的防腐蚀潜油泵电缆的制造方法制得，所述电缆从内到外依次包括数量不少于3束的导体、绝缘层、护套层、防腐层和铠装层；所述导体和所述绝缘层之间通过粘合剂粘接；所述绝缘层和所述护套层之间采用碳纤维填充，所述导体的数量不少于3束且每束所述导体由不少于26根的铜丝绞合而成。

8.如权利要求7所述的一种耐腐蚀潜油泵电缆，其特征在于，每束所述导体的横截面积为圆形，所述电缆的横截面为长圆形。

9.如权利要求7所述的一种耐腐蚀潜油泵电缆，其特征在于，每束所述导体的横截面积为扇形，所述电缆的横截面为圆形。