CN109486044A - 一种耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料及电缆 - Google Patents

一种耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料及电缆 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料及电缆，本发明耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料由重量比如下的原料制备而成：原胶43～49份；增塑剂9～11份；阻燃剂7～9份；稳定剂1.5～2.5份；填充补强剂26～29份；硫化剂和硫化促进剂5～7份；防老剂0.4～0.6份。与现有技术相比，本发明耐严寒型变频顶驱电缆护套胶料，具有较好的耐低温性，其低温冲击(‑50℃)时不开裂，低温弯曲(‑50℃)时不开裂。解决了因电缆护套料耐低温性差，即低温硬化及开裂现象的问题。同时减少了电缆在低温环境下敷设吊装后出现螺旋弯曲现象，在持续低温环境中易恢复拉直。

Description

一种耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料及电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术，尤其涉及一种耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料及电缆。
背景技术
油田顶驱装置专用电缆使用于钻机顶驱装置上，使用时频繁进行上下往复移动，一口油井打好后，电缆需要被拆下，并卷圈，搬运到新地点后，再次重新安装，移动安装也较常规电缆频繁，特别是油田所处的地理，气候等环境十分恶劣，如沙漠高温地区，严寒地区等环境，所以要求电缆必须具有较强的机械物理性能，耐环境老化性能，耐低温性能。现有顶驱电缆在耐环境老化抗拉伸卷绕，抗拉强度等多个方面，满足了常温及一般低温环境下，钻机顶驱装置的使用，而且综合控制电缆将数据线对，控制线和动力线集成在一条或两条电缆中，极大地方便了频繁的拆装工作，也减少了电缆的安装空间。
现有该品种电缆护套材料在极端严寒的情况下，如环境温度在-50℃条件下，护套材料出现较严重的低温硬化及开裂现象。敷设过程中，装配人员无法将低温硬化的护套电缆弯曲接续到端子上，吊装时出现螺旋弯曲现象，在持续低温环境中难以恢复。
现有顶驱电缆，在变频动力电缆、综合控制缆和辅助动力缆方面因导体组成、绞线结构和绝缘成缆结构不够优化在频繁弯曲移动条件下，断线的频次仍较高，制约了电缆寿命。
发明内容
本发明的目的在于，针对目前电缆料耐低温性差，易发生低温硬化及开裂现象的题，提出一种耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料，该护套胶料减少了电缆低温硬化及开裂的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料，由重量比如下的原料制备而成：
所述原胶包括氯化聚乙烯CPE-135B和三元乙丙橡胶4044，所述增塑剂包括癸二酸二辛酯DOS和磷酸三辛酯，所述阻燃剂包括三氧化二锑和氯化石蜡，所述稳定剂包括硬酯酸铅和二盐基亚磷酸铅，所述填充补强剂包括炭黑N330、煅烧陶土和滑石粉4000，所述硫化剂和硫化促进剂包括过氧化二异丙苯DCP、交联剂TAIC和氧化镁，所述防老剂包括防老剂RD。
进一步地，所述原胶中氯化聚乙烯CPE-135B与三元乙丙橡胶4044的重量比为28～32：15～17。
进一步地，所述增塑剂中癸二酸二辛酯DOS与磷酸三辛酯的重量比为6～8：2～3。
进一步地，所述阻燃剂包括三氧化二锑和氯化石蜡，所述三氧化二锑和氯化石蜡的重量比为2.5～3.5：4.5～5.5。
进一步地，所述稳定剂中硬酯酸铅和二盐基亚磷酸铅的重量比为1.2～1.8：0.3～0.7。
进一步地，所述填充补强剂中炭黑N330、煅烧陶土和滑石粉4000的重量比为9.5～10.5：9～10：7.5～8.5。
进一步地，所述硫化剂和硫化促进剂中过氧化二异丙苯DCP、交联剂TAIC和氧化镁的重量比为1.2～1.6：1.3～1.9：2.5～3.5。
本发明的另一个目的还公开了一种耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将按照重量配比称取原料，其中过氧化二异丙苯DCP要单独承装；
步骤二、混胶过程，将除过氧化二异丙苯DCP外的组分混合放入密炼机中混炼，待料温达到100-120℃时放出(优选为110℃时)，转入开炼机上混炼，先拉片降温至80℃以下，加入过氧化二异丙苯DCP，然后打四次三角包以保证各组分混合均匀；
步骤三、在出片机上出片，胶料制备完成后静置12-36小时，(优选为24小时)，在分子热运动的作用下，胶料组份会分散得更均匀，然后可以转入使用。
本发明的另一个目的还公开了一种耐严寒型变频顶驱电缆，解决因导体组成、绞线结构和绝缘成缆结构不够优化在频繁弯曲移动条件下，断线的频次较高的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种耐严寒型变频顶驱电缆，其护套材料采用上述耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料。所述耐严寒型变频顶驱电缆包括但不限于变频动力电缆、综合控制缆和辅助动力电缆。所述耐严寒型变频顶驱电缆包括电缆芯线绞合节距比为10～12倍同向绞合要求和电缆护套材料。
进一步地，所述耐严寒型变频顶驱电缆的电缆芯线绝缘后，采用单芯编织屏蔽方式截止到距离两端3米处；在3+3结构成缆后两端4.5米处开始采用总编织屏蔽方式；编织层采用镀锡铜丝编织角度≤45°，编织总屏蔽编织层前后可绕包薄型金属箔带。
进一步地，所述耐严寒型变频顶驱电缆芯线绞合不采用同心绞合的方式，，最外层绞合节距比为10～12倍，次外层节距比为12～14倍，单组绞合节距为12～14倍，采用分组绞合方式易于电缆弯曲芯线串动；可将屏蔽线缆分组、分层绞入；总屏蔽采用镀锡铜丝编织，编织角度≤45°，编织前绕包金属箔带。
进一步地，所述耐严寒型变频顶驱电缆芯线绞合不采用同心绞合的方式，采用分组绞合方式易于电缆弯曲芯线串动；且绝缘线芯外采用增加棉纱编织层，以增加弯曲抗拉强度；总屏蔽采用镀锡铜丝编织，编织角度≤45°，编织前绕包金属箔带。
导体绞合工艺改进：导体伸长率控制在较高的范围，技术要求为25％～35％。使用国际和国家标准中6类导体单丝直径为0.2mm的单线。
通过同向绞合方式，控制绞合节径比在较小的范围，技术要求为10～12倍，提高导体线芯的弯曲性能。
绝缘线芯分组绞合工艺改进：将传统控制电缆的同心绞合方式，优化为分组绞合，然后再进行总成缆绞合的多次复绞工艺
分组绞合时采用较小的节径比，技术要求：12～14倍
总成缆绞合采用较小的节径比，技术要求：10～12倍
无论分组绞合和总成缆绞合，绞向均为右向，采用同向绞合方式。
本发明一种耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料及电缆，与现有技术相比较具有以下优点：
本发明的一种耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料，能用于变频顶驱装置专用电缆所有电缆的护套层。与现有技术相比，本发明耐严寒型变频顶驱电缆护套胶料，具有较好的耐低温性，其低温冲击(-50℃)时不开裂，低温弯曲(-50℃)时不开裂。解决了因电缆护套料耐低温性差，即低温硬化及开裂现象的问题。同时减少电缆在低温环境下敷设吊装后出现螺旋弯曲现象，在持续低温环境中易恢复拉直。
本发明一种耐严寒型变频顶驱电缆，包括变频顶驱装置专用电缆所有电缆的护套层，所述电缆护套的材料采用上述电缆护套料。通过导体线径的改进及导体绞合工艺上的结构优化，绝缘线芯采用同向非同心绞合方式，控制绞合节径比在较小的范围，线芯和护套之间线接触方式变更成为点接触方式，减小了弯曲中线芯之间，线芯和护套之间摩擦力，当电缆弯曲时线芯受力后可以产生相对位移，以抵消弯曲应力，从而减少断线频次，采用较小的节径比可以使受力消失后各线芯能够更好地回复原位，以保持成缆的稳定。综合控制电缆及辅助动力电缆绝缘线芯采用分组绞合工艺改进：将传统控制电缆的同心绞合方式，优化为分组绞合，然后再进行总成缆绞合的多次复绞。与现有的技术相比，本发明的一种耐严寒型(油田)变频顶驱电缆，包括变频动力电缆、综合控制电缆和辅助动力电缆，除了具备上述的耐严寒型外，还具有更好高频次弯曲性能。
附图说明
图1为实施例7所述电缆的结构示意图；
图2为实施例8所述电缆的结构示意图；
图3为实施例9所述电缆的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明：
实施例1
本实施例公开了一种耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料，所述电缆专用护套胶料由表1所示重量比的原料及组份混炼制成：
本实施例所述耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一.将配方中的组份精确称重配料，其中硫化剂DCP要单独放入一个容器中。
步骤二.混胶过程，称重混合好的料(DCP除外)放入密炼机中混炼，待料温达到110℃时放出，转入开炼机上混炼，先拉片降温至80℃以下，加入硫化剂DCP，然后打四次三角包以保证各组分混合均匀。
步骤三.在出片机上出片.胶料制备完成后静置二十四小时，在分子热运动的作用下，胶料组份会分散得更均匀，然后可以转入使用。
表1电缆专用护套胶料的原料
实施例2
本本实施例公开了一种耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料，所述电缆专用护套胶料由表2所示重量比的原料及组份混炼制成：
表2电缆护套料的原料
本实施例所述耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料的制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例公开了一种耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料，所述电缆专用护套胶料由表3所示重量比的原料及组份混炼制成：
表3电缆护套料的原料
本实施例所述耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料的制备方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例公开一种耐严寒型电缆护套，电缆护套采用实施例1中电缆料制备而成，本实施例电缆测试项目及性能参数如表4：
表4测试结果
测试项目 低温弯曲(-50℃) 低温冲击(-50℃)
试验结果 不开裂 不开裂
本实施例所述耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料的制备方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例公开一种耐严寒型电缆护套，电缆护套采用实施例2中电缆料制备而成，本实施例电缆测试项目及性能参数如表5：
表5测试结果
测试项目 低温弯曲(-50℃) 低温冲击(-50℃)
试验结果 不开裂 不开裂
本实施例所述耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料的制备方法与实施例1相同。
实施例6
本实施例公开一种耐严寒型电缆护套，电缆护套采用实施例3中电缆料制备而成，本实施例电缆测试项目及性能参数如表6：
表6测试结果
测试项目 低温弯曲(-50℃) 低温冲击(-50℃)
试验结果 不开裂 不开裂
本实施例所述耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料的制备方法与实施例1相同。
结论1
从实施例4～6可以看出，本发明的一种耐严寒型电缆护套料，具有较好的耐低温性，其低温冲击(-50℃)时不开裂，低温弯曲(-50℃)时不开裂。
实施例7：本实施例公开了一种3*+3*变频动力缆(如图1)所示三根主动力线加三根接地线组成，主动力线包括镀锡铜导体电线芯1和包覆在其外层的无卤低烟弹性体绝缘2；接地线包括镀锡铜导体电线芯1和包覆在其外层的无卤低烟弹性体绝缘2。导体采用6类导体结构，导体绞合节距比为10～14倍，采用主线单芯编织屏蔽方式截止到距离两端3米处；在3+3结构成缆后绕包包带或者自粘胶带3，成缆节距比为10～12倍同向绞合，距离两端4.5米处开始采用总编织屏蔽方式；编织层采用镀锡铜丝编织角度≤45°，包带或者自粘胶带3外顺次绕包薄型金属箔带、镀锡铜丝编织层4(编织总屏蔽编织层)和绕包薄型金属箔带，外保护层采用绕包包带或者自粘胶带3。
实施例8；本实施例公开了一种38芯综合控制缆(如图2所示)，绝缘线芯包括镀锡铜导体电线芯1和包覆在其外层的无卤低烟弹性体绝缘2，导体结构采用6类导体，其结构采用分组同向绞合办法，其中有四组2芯屏蔽线组，放置于电缆中心。外层采用单组为3芯等芯或者不等芯结构组，分层分组按照最外层绞合节距比为10～12倍，次外层节距比为12～14倍，单组绞合节距比为12～14倍进行绞合成缆作业。然后成缆绕包实施例1所述耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料6、聚酯带5、镀锡铜丝编织层4，最外层使用实施例1所述耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料6。
实施例9：本实施例公开了一种辅助动力缆(如图3所示)，导体结构采用6类导体，单芯7绝缘外采用棉纱编织9，编织后绕包聚酯带5，再采用分组绞合，单组绞合节距比为12～14倍同向绞合，总成缆采用10～12倍的节距比成缆。成缆方向与单组绞合方向相同，成缆中部设置有填充8。导体绞合和成缆绞合均采用同向绞，成缆外依次设置有镀锡铜丝编织层4和实施例1所述耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料6。
试验例1；在实施例7～9的电缆外护套上取样，制片对用实施例1～3护套胶料综合性能进行测试：老化前试验项目：
表7测试结果
试验例2：(2018.12.5黑龙江漠河，盘锦油田钻井现场。实测现场环境温度-42℃)低温工作现场工况试验，分别使用的是100米长的变频动力电缆、综合控制电缆及辅助动力电缆，在低温环境现场进行拉放接线等敷设作业，作业中三种电缆都无严重的螺旋弯曲现象，也极易拉直敷设安装。安装完毕后，在顶驱变频装置设备上以弯曲半径为10倍的角度进行反复弯曲试验，连续进行5000次，然后逐米检查电缆外观，结果外护套无一处开裂。并进行全部线芯的导通实验，未出现断线现象。
结论2
基于以上两点，本发明提供的一种耐严寒型变频顶驱装置用电缆，即便是在恶劣低温环境下，反复以最小弯曲半径收放试验，也不会出现螺旋弯曲及无法拉直现象，此外，在超低温环境下，电缆也不会出现开裂的问题。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料，其特征在于，由重量比如下的原料制备而成：
所述原胶包括氯化聚乙烯CPE-135B和三元乙丙橡胶4044，所述增塑剂包括癸二酸二辛酯DOS和磷酸三辛酯，所述阻燃剂包括三氧化二锑和氯化石蜡，所述稳定剂包括硬酯酸铅和二盐基亚磷酸铅，所述填充补强剂包括炭黑N330、煅烧陶土和滑石粉4000，所述硫化剂和硫化促进剂包括过氧化二异丙苯DCP、交联剂TAIC和氧化镁，所述防老剂包括防老剂RD。
2.根据权利要求1所述耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料，其特征在于，所述原胶中氯化聚乙烯CPE-135B与三元乙丙橡胶4044的重量比为28～32：15～17。
3.根据权利要求1所述耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料，其特征在于，所述增塑剂中癸二酸二辛酯DOS与磷酸三辛酯的重量比为6～8：2～3。
4.根据权利要求1所述耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料，其特征在于，所述阻燃剂中三氧化二锑和氯化石蜡的重量比为2.5～3.5：4.5～5.5。
5.根据权利要求1所述耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料，其特征在于，所述稳定剂中硬酯酸铅和二盐基亚磷酸铅的重量比为1.2～1.8：0.3～0.7。
6.根据权利要求1所述耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料，其特征在于，所述填充补强剂中炭黑N330、煅烧陶土和滑石粉4000的重量比为9.5～10.5：9～10：7.5～8.5。
7.根据权利要求1所述耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料，其特征在于，所述硫化剂和硫化促进剂中过氧化二异丙苯DCP、交联剂TAIC和氧化镁的重量比为1.2～1.6：1.3～1.9：2.5～3.5。
8.一种耐严寒型变频顶驱电缆，其特征在于，其护套材料采用权利要求1-7任意一项所述耐严寒型变频顶驱电缆专用护套胶料。
9.根据权利要求8所述耐严寒型变频顶驱电缆，其特征在于，所述耐严寒型变频顶驱电缆的电缆芯线绝缘后，采用单芯编织屏蔽方式截止到距离两端3米处；在3+3结构成缆后两端4.5米处开始采用总编织屏蔽方式；编织层采用镀锡铜丝编织角度≤45°，编织总屏蔽编织层前后可绕包薄型金属箔带。
10.根据权利要求8所述耐严寒型变频顶驱电缆，其特征在于，所述耐严寒型变频顶驱电缆芯线绞合不采用同心绞合的方式，采用分组绞合方式，最外层绞合节距比为10～12倍，次外层节距比为12～14倍，单组绞合节距为12～14倍，易于电缆弯曲芯线串动；将屏蔽线缆分组、分层绞入；总屏蔽采用镀锡铜丝编织，编织角度≤45°，编织前绕包金属箔带。
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