石油天然气井下仪器用多功能电缆及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种石油天然气井下仪器用多功能电缆及其制造方法，电力电缆缆芯的外周挤包电力电缆护套层；多根控制电缆绝缘线芯相互绞合构成控制电缆缆芯，控制电缆缆芯的外周绕包有铜箔屏蔽层；仪表电缆绝缘线芯两两绞合形成对绞线对，对绞线对的缝隙填充有非吸湿性聚丙烯网状撕裂纤维填芯；多组对绞线对相互绞合构成仪表电缆缆芯，在仪表电缆缆芯的外周绕包有铜箔屏蔽层；将电力电缆缆芯、控制电缆缆芯和仪表电缆缆芯呈正三角形分布且中心设有钢丝绳、外周空隙处对称放置芳纶纤维绳，然后绞合构成复合缆芯；复合缆芯的外周依次绕包橡胶布带绕包层，挤包橡胶内衬层，包覆隔磁屏蔽铠装层且挤包耐腐蚀外护套。该电缆抗拉强度高，拒水性好，耐腐蚀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电缆，特别涉及一种石油天然气井下仪器用多功能电缆；本专利技术还涉及一种石油天然气井下仪器用多功能电缆的制造方法。
技术介绍
石油天然气是现代工业的基本原料，钻井系统包括位于井眼最下方的钻头及逐节连接在钻头上的钻杆，钻杆为中空结构，随着钻头的掘进，钻杆逐节旋接加长，井眼内使用钻井液作为循环冲洗介质。在钻井过程中还要经过固井、测井、解卡等作业，固井液和解卡液的成分复杂，对电缆的腐蚀性强，随着井深的增加，井下的温度越来越高，电缆在井下还要承受较为频繁的扭动和一定的拉力，井壁的岩石有可能对电缆造成损伤。普通的电缆采用普通的乙丙橡胶绝缘及采用普通的橡胶护套，抗拉强度低，防水性能不佳，遇到硬物容易发生损伤。普通乙丙橡胶绝缘电阻低，机械性能、老化性能差，使得电缆的使用寿命短，容易出现断裂。普通橡胶护套的机械性能、老化性能差，不耐油，浸油后抗拉强度及断裂伸长率下降幅度大，容易出现开裂，不能适应井下复杂的环境。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种抗拉强度高，拒水性好，耐腐蚀，抗老化的石油天然气井下仪器用多功能电缆。为实现以上目的，本专利技术的一种石油天然气井下仪器用多功能电缆，电力电缆绞合铜导体外周包覆有电力电缆绝缘层构成电力电缆绝缘线芯，多根所述电力电缆绝缘线芯相互绞合构成电力电缆缆芯，所述电力电缆缆芯的外周包覆有电力电缆护套层；控制电缆绞合铜导体外周包覆有控制电缆绝缘层构成控制电缆绝缘线芯，多根所述控制电缆绝缘线芯相互绞合构成控制电缆缆芯，所述控制电缆缆芯的外周绕包有控制电缆铜箔屏蔽层，所述控制电缆铜箔屏蔽层的铜箔面向内且内侧设有控制电缆引流线，所述控制电缆引流线贯穿控制电缆缆芯全长度并与铜箔面紧靠在一起；仪表电缆绞合铜导体外周包覆有仪表电缆绝缘层构成仪表电缆绝缘线芯，所述仪表电缆绝缘线芯两两绞合形成对绞线对，所述对绞线对的缝隙填充有非吸湿性聚丙烯网状撕裂纤维填芯，多组所述对绞线对相互绞合构成仪表电缆缆芯，所述仪表电缆缆芯的外周绕包有仪表电缆铜箔屏蔽层，所述仪表电缆铜箔屏蔽层的铜箔面向内且内侧设有仪表电缆引流线，所述仪表电缆引流线贯穿仪表电缆缆芯全长度并与铜箔面紧靠在一起；所述电力电缆缆芯、控制电缆缆芯和仪表电缆缆芯呈正三角形分布且外周空隙处对称设有芳纶纤维绳、中心空隙处设有一根钢丝绳，所述电力电缆缆芯、控制电缆缆芯、仪表电缆缆芯和三根所述芳纶纤维绳围绕所述钢丝绳以同心圆方式相互绞合构成复合缆芯，所述复合缆芯的外周绕包有橡胶布带绕包层，所述橡胶布带绕包层的外周包覆有橡胶内衬层，所述橡胶内衬层的外周包覆有隔磁屏蔽铠装层，所述隔磁屏蔽铠装层的外周包覆有耐腐蚀外护套。相对于现有技术，本专利技术取得了以下有益效果：电力电缆缆芯、控制电缆缆芯和仪表电缆缆芯呈正三角形分布，提高了电缆的圆整度，且结构稳定，电缆的中心设有钢丝绳，且缆芯的外周呈正三角形分布有三根芳纶纤维绳，提高了缆芯的抗拉强度；缆芯的外周设有橡胶布带绕包层提高了电缆的拒水性能；橡胶布带绕包层外周的隔磁屏蔽铠装层，强度高，且有隔磁效果，防止电缆的电流磁场对井下仪器造成干涉，遇到硬物不容易损伤；耐腐蚀外护套可以适应井下复杂的工作环境，使用寿命长。作为本专利技术的改进，所述电力电缆绞合铜导体采用多根直径为0.32mm的镀锡铜丝正规绞合而成，绞合节距比为10～12；所述控制电缆绞合铜导体为单丝直径为0.15～0.21mm的镀锡铜导体，首先采用同方向一次性束丝组成股线，然后多根股线反方向进行绞合，同方向束丝的节径比为7～10倍，股线反方向绞合的节径比为12～14倍；所述仪表电缆绞合铜导体为单丝直径为0.12～0.15mm的镀锡铜导体正规绞合而成，绞合节距比为10～12；所述橡胶布带绕包层的厚度为0.25mm，重叠率为50%~55%。作为本专利技术的改进，所述隔磁屏蔽铠装层采用直径为6.0±0.03 mm的铜合金丝编织而成，编织覆盖率不低于90%，且铜合金丝的原料组分及重量含量如下，铜：铁：铅：镧：锌=88：0.25：0.15：1.8：9.8。该隔磁屏蔽铠装层既可以隔磁，避免电流磁场对井下仪器造成干扰及涡流磁滞造成的损耗，增大载流量，机械强度又比铜更大，而成本则比铜低廉，并且具有优异的耐腐蚀性能，且机械抗拉强度高，可以保护电缆不受机械损伤。作为本专利技术的改进，所述电力电缆绝缘层、控制电缆绝缘层和仪表电缆绝缘层所用绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下：三元乙丙橡胶BK50：15份；三元乙丙橡胶4640：5份；硬脂酸：0.1～0.3份；过氧化苯甲酰：0.4～0.6份；氧化锌：1.5～2.0份；2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚：0.6～0.8份；N,N’-二(β-萘基)对苯二胺：0.2～0.4份；钛白粉：1.1～1.5份；象山煅烧陶土：9～11份；微晶石蜡：1.2～1.5份；凡士林：1.1～1.5份；白炭黑：2～3份；滑石粉：14～18份；N，N’-间苯撑双马来酰亚胺：0.6～1.0份。该绝缘橡胶老化前的抗张强度≥7.8 N/mm²，烘箱老化后的抗张强度最大变化率在±11%以内，烘箱老化后的断裂伸长率最大变化率在±8%以内；空气弹老化后的抗张强度最大变化率在±7%以内，空气弹老化后的断裂伸长率最大变化率在±9%以内；20℃时的最小绝缘电阻≥9700 MΩ·km；浸油试验后抗张强度达到浸油试验前抗张强度的71%以上，浸油后断裂伸长率达到浸油前断裂伸长率的74%以上。作为本专利技术的改进，所述橡胶内衬层的原料组分及重量含量如下：乙烯醋酸乙酯：22份；三(2,3-二溴丙基)异三聚氰酸酯：2～3份；氧化锌：0.7～1.0份；微晶石蜡：1.2～1.4份；硬脂酸锌：0.3～0.5份；炭黑：4～6份；滑石粉：12～15份；气相法白炭黑：1.8～2.5份；凡士林：1.6～2.0份；象山煅烧陶土：11～15份；4,4’-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺：0.6～1.0份；N，N’-间苯撑双马来酰亚胺：0.6～1.0份；2-硫醇基苯骈噻唑：0.2～0.5份。该内衬橡胶烘箱老化后抗张强度最大变化率在±7%以内，烘箱老化后的断裂伸长率最大变化率在±4%以内；热延伸试验负荷下的最大伸长率≤14%，热延伸试验负荷下的最大永久伸长率为0。作为本专利技术的改进，所述电力电缆护套层及耐腐蚀外护套所用护套橡胶的原料组分及重量含量如下：氯磺化聚乙烯橡胶H40：20份；2-硫醇基苯骈噻唑：0.2~0.5份；二硫化二苯并噻唑：0.4~0.6份；二硫化双(硫羰基二甲胺)：0.6~1.0份；氧化镁：1.1~1.5份；氧化锌：1.2~1.5份；N,N’-二苯基对苯二胺：0.3~0.5份；微晶石蜡：0.6~1份；3-氨丙基三乙氧基硅烷：0.6~1份；邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯：0.6~1份；氢氧化铝：1.4~2份；邻苯二甲酸二辛酯：2 ~2.5份；气相法白炭黑：5.0~6.5份；滑石粉：5~6.5份；凡士林：0.5~1.5份；硬脂酸：0.1~0.3份。该护套橡胶老化前的抗张强度≥17.4 N/mm²，老化前的断裂伸长率≥390%；烘箱老化后的抗张强度为老化前的抗张强度的94%以上，烘箱老化后断裂伸长率为烘箱老化前断裂伸长率的92%以上；浸油试验后抗张强度达到浸油试验前抗张强度的84%以上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石油天然气井下仪器用多功能电缆，其特征在于：电力电缆绞合铜导体外周包覆有电力电缆绝缘层构成电力电缆绝缘线芯，多根所述电力电缆绝缘线芯相互绞合构成电力电缆缆芯，所述电力电缆缆芯的外周包覆有电力电缆护套层；控制电缆绞合铜导体外周包覆有控制电缆绝缘层构成控制电缆绝缘线芯，多根所述控制电缆绝缘线芯相互绞合构成控制电缆缆芯，所述控制电缆缆芯的外周绕包有控制电缆铜箔屏蔽层，所述控制电缆铜箔屏蔽层的铜箔面向内且内侧设有控制电缆引流线，所述控制电缆引流线贯穿控制电缆缆芯全长度并与铜箔面紧靠在一起；仪表电缆绞合铜导体外周包覆有仪表电缆绝缘层构成仪表电缆绝缘线芯，所述仪表电缆绝缘线芯两两绞合形成对绞线对，所述对绞线对的缝隙填充有非吸湿性聚丙烯网状撕裂纤维填芯，多组所述对绞线对相互绞合构成仪表电缆缆芯，所述仪表电缆缆芯的外周绕包有仪表电缆铜箔屏蔽层，所述仪表电缆铜箔屏蔽层的铜箔面向内且内侧设有仪表电缆引流线，所述仪表电缆引流线贯穿仪表电缆缆芯全长度并与铜箔面紧靠在一起；所述电力电缆缆芯、控制电缆缆芯和仪表电缆缆芯呈正三角形分布且外周空隙处对称设有芳纶纤维绳、中心空隙处设有一根钢丝绳，所述电力电缆缆芯、控制电缆缆芯、仪表电缆缆芯和三根所述芳纶纤维绳围绕所述钢丝绳以同心圆方式相互绞合构成复合缆芯，所述复合缆芯的外周绕包有橡胶布带绕包层，所述橡胶布带绕包层的外周包覆有橡胶内衬层，所述橡胶内衬层的外周包覆有隔磁屏蔽铠装层，所述隔磁屏蔽铠装层的外周包覆有耐腐蚀外护套。...

【技术特征摘要】
1.一种石油天然气井下仪器用多功能电缆，其特征在于：电力电缆绞合铜导体外周包覆有电力电缆绝缘层构成电力电缆绝缘线芯，多根所述电力电缆绝缘线芯相互绞合构成电力电缆缆芯，所述电力电缆缆芯的外周包覆有电力电缆护套层；控制电缆绞合铜导体外周包覆有控制电缆绝缘层构成控制电缆绝缘线芯，多根所述控制电缆绝缘线芯相互绞合构成控制电缆缆芯，所述控制电缆缆芯的外周绕包有控制电缆铜箔屏蔽层，所述控制电缆铜箔屏蔽层的铜箔面向内且内侧设有控制电缆引流线，所述控制电缆引流线贯穿控制电缆缆芯全长度并与铜箔面紧靠在一起；仪表电缆绞合铜导体外周包覆有仪表电缆绝缘层构成仪表电缆绝缘线芯，所述仪表电缆绝缘线芯两两绞合形成对绞线对，所述对绞线对的缝隙填充有非吸湿性聚丙烯网状撕裂纤维填芯，多组所述对绞线对相互绞合构成仪表电缆缆芯，所述仪表电缆缆芯的外周绕包有仪表电缆铜箔屏蔽层，所述仪表电缆铜箔屏蔽层的铜箔面向内且内侧设有仪表电缆引流线，所述仪表电缆引流线贯穿仪表电缆缆芯全长度并与铜箔面紧靠在一起；所述电力电缆缆芯、控制电缆缆芯和仪表电缆缆芯呈正三角形分布且外周空隙处对称设有芳纶纤维绳、中心空隙处设有一根钢丝绳，所述电力电缆缆芯、控制电缆缆芯、仪表电缆缆芯和三根所述芳纶纤维绳围绕所述钢丝绳以同心圆方式相互绞合构成复合缆芯，所述复合缆芯的外周绕包有橡胶布带绕包层，所述橡胶布带绕包层的外周包覆有橡胶内衬层，所述橡胶内衬层的外周包覆有隔磁屏蔽铠装层，所述隔磁屏蔽铠装层的外周包覆有耐腐蚀外护套。2.根据权利要求1所述的石油天然气井下仪器用多功能电缆，其特征在于：所述电力电缆绞合铜导体采用多根直径为0.32mm的镀锡铜丝正规绞合而成，绞合节距比为10～12；所述控制电缆绞合铜导体为单丝直径为0.15～0.21mm的镀锡铜导体，首先采用同方向一次性束丝组成股线，然后多根股线反方向进行绞合，同方向束丝的节径比为7～10倍，股线反方向绞合的节径比为12～14倍；所述仪表电缆绞合铜导体为单丝直径为0.12～0.15mm的镀锡铜导体正规绞合而成，绞合节距比为10～12；所述橡胶布带绕包层的厚度为0.25mm，重叠率为50%~55%。3.根据权利要求1所述的石油天然气井下仪器用多功能电缆，其特征在于：所述隔磁屏蔽铠装层采用直径为6.0±0.03 mm的铜合金丝编织而成，编织覆盖率不低于90%，且铜合金丝的原料组分及重量含量如下，铜：铁：铅：镧：锌=88：0.25：0.15：1.8：9.8。4.根据权利要求1所述的石油天然气井下仪器用多功能电缆，其特征在于，所述电力电缆绝缘层、控制电缆绝缘层和仪表电缆绝缘层所用绝缘橡胶的原料组分及重量含量如下：三元乙丙橡胶BK50：15份；三元乙丙橡胶4640：5份；硬脂酸：0.1～0.3份；过氧化苯甲酰：0.4～0.6份；氧化锌：1.5～2.0份；2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚：0.6～0.8份；N,N’-二(β-萘基)对苯二胺：0.2～0.4份；钛白粉：1.1～1.5份；象山煅烧陶土：9～11份；微晶石蜡：1.2～1.5份；凡士林：1.1～1.5份；白炭黑：2～3份；滑石粉：14～18份；N，N’-间苯撑双马来酰亚胺：0.6～1.0份。5.根据权利要求1所述的石油天然气井下仪器用多功能电缆，其特征在于，所述橡胶内衬层的原料组分及重量含量如下：乙烯醋酸乙酯：22份；三(2,3-二溴丙基)异三聚氰酸酯：2～3份；氧化锌：0.7～1.0份；微晶石蜡：1.2～1.4份；硬脂酸锌：0.3～0.5份；炭黑：4～6份；滑石粉：12～15份；气相法白炭黑：1.8～2.5份；凡士林：1.6～2.0份；象山煅烧陶土：11～15份；4,4’-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺：0.6～1.0份；N，N’-间苯撑双马来酰亚胺：0.6～1.0份；2-硫醇基苯骈噻唑：0.2～0.5份。6.根据权利要求1所述的石油天然气井下仪器用多功能电缆，其特征在于，所述电力电缆护套层及耐腐蚀外护套所用护套橡胶的原料组分及重量含量如下：氯磺化聚乙烯橡胶H40：20份；2-硫醇基苯骈噻唑：0.2~0.5份；二硫化二苯并噻唑：0.4~0.6份；二硫化双(硫羰基二甲胺)：0.6~1.0份；氧化镁：1.1~1.5份；氧化锌：1.2~1.5份；N,N’-二苯基对苯二胺：0.3~0.5份；微晶石蜡：0.6~1份；3-氨丙基三乙氧基硅烷：0.6~1份；邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯：0.6~1份；氢氧化铝：1.4~2份；邻苯二甲酸二辛酯：2 ~2.5份；气相法白炭黑：5.0~6.5份；滑石粉：5~6.5份；凡士林：0.5~1.5份；硬脂酸：0.1~0.3份。7.一种石油天然气井下仪器用多功能电缆的制造方法，其特征是，依次包括以下步骤：⑴将多根直径为0.32mm的镀锡铜丝正规绞合成电力电缆绞合铜导体，绞合节距比为10～12，在电力电缆绞合铜导体的外周挤包电力电缆绝缘层构成电力电缆绝缘线芯，然后将多根所述电力电缆绝缘线芯相互绞合构成电力电缆缆芯，再在所述电力电缆缆芯的外周挤包电力电缆护套层；⑵将多根直径为0.15～0.21mm的镀锡铜丝同向束丝成股线，然后多根股线反向绞合成控制电缆绞合铜导体，同向束丝的节径比为7～10倍，股线反方向绞合的节径比为12～14倍；在所述控制电缆绞合铜导体的外周挤包控制电缆绝缘层构成控制电缆绝缘线芯，多根所述控制电缆绝缘线芯相互绞合构成控制电缆缆芯，再在控制电缆缆芯的外周绕包控制电缆铜箔屏蔽层，所述控制电缆铜箔屏蔽层的铜箔面向内且内侧设有控制电缆引流线，所述控制电缆引流线贯穿控制电缆缆芯全长度并与铜箔面紧靠在一起；⑶将多根直径为0.12～0.15mm的镀锡铜导体正规绞合成仪表电缆绞合铜导体，绞合节距比为10～12，在所述仪表电缆绞合铜导体的外周挤...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷大为，李夫光，
申请(专利权)人：扬州市永诚电器线缆有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32