一种油井抽油杆加热电缆及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种油井抽油杆加热电缆及其制造方法，该电缆包括铜导体，在铜导体外面依次设有聚酰亚胺绕包烧结层、陶瓷橡胶绝缘层、内护层和外护套层，所述陶瓷橡胶绝缘层按重量份数计包含成份如下：硅橡胶40‑45份、陶瓷粉20‑25份、玻璃粉15‑20份、石英粉5‑10份、云母粉8‑10份、气相法白碳黑5‑10份、偶联剂0.5‑1份、软化剂2‑5份、双二五硫化剂0.8‑1份；所述内护层是由双层云母带搭接绕包而成，所述外护套层为钢带沿纵缝焊接拉制而成；在铜导体一端设有与外护套层连接的电缆封头。有益效果是：该加热电缆的使用温度可达到600℃，提高了耐温性能，防潮绝缘效果好，安全性能高，即使外护套被磨损浸水，电缆也不会因而击穿；耐高温，重量相对较轻，抗拉性能强，不易断裂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种加热电缆，特别涉及一种油井抽油杆加热电缆及其制造方法。
技术介绍
油井抽油杆加热电缆应用石油开采，尤其是在稠油的开采过程中。因地下原油中含有大量石蜡、沥青，随着原油抽油杆缓慢提升，接近地表层原油的温度相应下降，出现原油凝结现象，油井原油流量也相应降低及停产。为了提高原油产量，需要在油井抽油杆内安装一根加热电缆，提升原油温度，以达到温度补偿，从而提高原油的流动性能。早在上世纪70年代，我国就开始应用油杆伴热技术。至今已有40多年，油杆伴热技术主要是利用集肤效应原理，也就是将绝缘单芯电缆放入空心油杆内，电缆底端与空心油杆短接，形成回路，通电后电缆产生涡流使油杆发热，达到热补偿效果。从而看出电缆质量及使用寿命，决定了采油产量。传统的加热电缆结构是钢绞线与铜导体绞合，外面设有聚丙烯绝缘层。其工作温度只能达到150℃，由于井下油温较高，可达280℃左右，绝缘材料耐温差距较大，使用寿命较短，易击穿。改进后的加热电缆结构由内至外依次包括单根铜杆导体、聚酰亚胺薄膜绕包、氟塑料薄膜绕包和钢管护套。其中氟塑料薄膜绕包的耐热温度可达250℃，位于钢管护套内的绝缘导体按每段100m分段对接，钢管护套按每段6-9m分段横缝焊接而成。该加热电缆虽然提高了耐热温度，但仍未达到井下油温，而且存在电缆敷设易断裂，绝缘绕包不防潮易击穿等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种耐高温、强度高，防潮绝缘效果好，使用寿命长的油井抽油杆加热电缆及其制造方法。为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：一种油井抽油杆加热电缆，包括设在中心的铜导体，其特殊之处是：在铜导体外面依次设有聚酰亚胺绕包烧结层、陶瓷橡胶绝缘层、内护层和外护套层，所述陶瓷橡胶绝缘层按重量份数计包含成份如下：硅橡胶40-45份、陶瓷粉20-25份、玻璃粉15-20份、石英粉5-10份、云母粉8-10份、气相法白碳黑5-10份、偶联剂0.5-1份、软化剂2-5份、双二五硫化剂0.8-1份；所述内护层是由双层云母带搭接绕包而成，所述外护套层为钢带沿纵缝焊接拉制而成；在铜导体一端设有与外护套层连接的电缆封头，用于实现铜导体与外护套层的短接。作为进一步优选，所述聚酰亚胺绕包烧结层是由二层聚酰亚胺薄膜重叠绕包烧结而成，以提高耐高温、耐电压和隔氧性能，避免铜导体产生高温氧化。作为进一步优选，所述硅橡胶为甲基硅橡胶，其门尼粘度ML(1+4)180℃为30～35、乙烯含量为63％，其作用是作为主体材料，具有耐低温-50℃和高温180℃特性，在高温300℃以上不产生碳化物，以达到本专利技术所需电缆性能。作为进一步优选，所述陶瓷粉粒度为3000目、耐温为1200℃，该陶瓷粉在300℃以下主要起填充、绝缘作用，在超过300℃高温时陶瓷粉具有结壳、高温绝缘、无炭化作用。作为进一步优选，所述玻璃粉的纯度大于等于95％，该玻璃粉粒度为325目、耐温为400℃，该玻璃粉在高温时具有结壳、高温绝缘特性，使形成的绝缘层具有较大机械强度，能承受一定机械冲击力，在高温或受潮情况下仍具有优异的电气绝缘性能，能够确保电缆在高温燃烧、机械敲击和淋水条件下保持一段时间的正常工作。作为进一步优选，所述云母粉粒度为400目，用于提高电缆的耐高温绝缘性能。作为进一步优选，所述软化剂为硬脂酸或甲基硅油，用于调节陶瓷橡胶绝缘层的柔软性，使其便于挤出加工。一种油井抽油杆加热电缆的制造方法，包含步骤如下：1、导体挤压选用直径略大于所需铜导体规格的无氧铜杆，经过高温挤压机挤压成型得到所需规格的铜导体，用于降低铜导体的电阻率；2、聚酰亚胺薄膜绕包、烧结在铜导体外面重叠缠绕双层聚酰亚胺薄膜并烧结，烧结温度为450±5℃，每点在烧结管道内停留时间为0.5～1.5min，达到粘接牢固不可剥离、表面平整，形成聚酰亚胺绕包烧结层；3、陶瓷橡胶混炼将制备陶瓷橡胶绝缘层的原料放入炼胶机中进行混炼，控制混炼温度为50～60℃，混炼时间为15-20min。混炼后通过滤胶机进行过滤得到所需陶瓷橡胶；所述陶瓷橡胶绝缘层原料按重量份数计包含成份如下：硅橡胶40-45份、陶瓷粉20-25份、玻璃粉15-20份、石英粉5-10份、云母粉8-10份、气相法白碳黑5-10份、偶联剂0.5-1份、软化剂2-5份、双二五硫化剂0.8-1份；4、陶瓷橡胶挤出并连续硫化将得到的陶瓷橡胶通过硅橡胶挤出机挤出包裹在聚酰亚胺绕包烧结层外面形成陶瓷橡胶绝缘层，控制陶瓷橡胶绝缘层的厚度为2±0.2mm，且表面光滑平整、不偏心；控制硫化管道压力为0.8±0.05Mpa、温度为170±5℃；5、火花打压试验及内护层绕包通过工频火花试验机进行火花打压试验，试验电压值15Kv，试验率要达到100％；再选用双层云母带搭接绕包形成内护层；6、钢带纵缝焊接紧压将钢带通过电缆钢护套纵包焊接机卷曲并沿钢带卷曲后的纵缝焊接拉制形成外护套层，最终达到成品电缆要求外径，同时达到电缆结构紧密无间隙；7、成品检验，将检验合格后的电缆外端头焊接电缆封头，实现铜导体与外护套层的短接，即可制成成品电缆。作为进一步优选，所述滤胶机的过滤网设置为三层，由内至外依次为20目、40目、60目。作为进一步优选，所述步骤7中对成品电缆要进行6Kv/5min的交流电压试验，确保不击穿，绝缘电阻大于等于50MΩ。本专利技术的有益效果是：1、通过聚酰亚胺绕包烧结层可达到耐高温、耐电压和隔氧性能，避免铜导体产生高温氧化；由于陶瓷橡胶绝缘层是由硅橡胶、陶瓷粉、玻璃粉等材料混炼而成，将硅橡胶作为该陶瓷橡胶绝缘层的主体材料是充分利用其耐低温和高温特性；使用陶瓷粉在300℃以下主要起填充、绝缘作用，在超过300℃高温时陶瓷粉具有结壳、高温绝缘、无炭化作用；使用玻璃粉在高温时具有结壳、高温绝缘特性，使形成的绝缘层具有较大机械强度，能承受一定机械冲击力，在高温或受潮情况下仍具有优异的电气绝缘性能。通过陶瓷橡胶绝缘层在300℃以下成为软瓷性橡胶，300-600℃之间是随着温度提高，使结壳速度加快，在600℃会达到陶瓷性绝缘，即达到无机物矿物质绝缘，因此该加热电缆的使用温度可达到600℃，进一步提高了耐温性能，防潮绝缘效果好，安全性能高，即使外护套被磨损浸水，电缆也不会因而击穿；耐高温，重量相对较轻。2、由于内护层是由双层云母带搭接绕包而成，因此具有耐温隔热保护绝缘层作用；由于外护套层为钢带沿纵缝焊接拉制而成，因此强度高，使用寿命长，制造长度可达到2000米以上且无横缝焊接，抗拉性能强，不易断裂。附图说明图1是本专利技术的横截面结构示意图。图2是本专利技术的端头结构示意图。图中：铜导体1，聚酰亚胺绕包烧结层2，陶瓷橡胶绝缘层3，内护层4，外护套层5，电缆封头6。具体实施方式实施例1如图1所示，本专利技术涉及的一种油井抽油杆加热电缆，包括设在中心的铜导体1，该铜导体1是由无氧铜杆通过挤压机挤压而成，所述铜导体1的直径为6.2mm。在铜导体1外面依次设有聚酰亚胺绕包烧结层2、陶瓷橡胶绝缘层3、内护层4和外护套层5。所述聚酰亚胺绕包烧结层2是由二层厚度为0.05mm的聚酰亚胺薄膜重叠绕包烧结而成，其中内层聚酰亚胺薄膜具有双面胶，外层聚酰亚胺薄膜具有单面胶。以提高耐高温、耐电压和隔氧性能，避免铜导体1产生高温氧化。所述陶瓷橡胶绝缘层3原料按重量份本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油井抽油杆加热电缆，包括设在中心的铜导体，其特征是：在铜导体外面依次设有聚酰亚胺绕包烧结层、陶瓷橡胶绝缘层、内护层和外护套层，所述陶瓷橡胶绝缘层按重量份数计包含成份如下：硅橡胶40‑45份、陶瓷粉20‑25份、玻璃粉15‑20份、石英粉5‑10份、云母粉8‑10份、气相法白碳黑5‑10份、偶联剂0.5‑1份、软化剂2‑5份、双二五硫化剂0.8‑1份；所述内护层是由双层云母带搭接绕包而成，所述外护套层为钢带沿纵缝焊接拉制而成；在铜导体一端设有与外护套层连接的电缆封头，用于实现铜导体与外护套层的短接。

【技术特征摘要】
1.一种油井抽油杆加热电缆，包括设在中心的铜导体，其特征是：在铜导体外面依次设有聚酰亚胺绕包烧结层、陶瓷橡胶绝缘层、内护层和外护套层，所述陶瓷橡胶绝缘层按重量份数计包含成份如下：硅橡胶40-45份、陶瓷粉20-25份、玻璃粉15-20份、石英粉5-10份、云母粉8-10份、气相法白碳黑5-10份、偶联剂0.5-1份、软化剂2-5份、双二五硫化剂0.8-1份；所述内护层是由双层云母带搭接绕包而成，所述外护套层为钢带沿纵缝焊接拉制而成；在铜导体一端设有与外护套层连接的电缆封头，用于实现铜导体与外护套层的短接。2.根据权利要求1所述的一种油井抽油杆加热电缆，其特征是：所述聚酰亚胺绕包烧结层是由二层聚酰亚胺薄膜重叠绕包烧结而成。3.根据权利要求1所述的一种油井抽油杆加热电缆，其特征是：所述硅橡胶为甲基硅橡胶，其门尼粘度ML(1+4)180℃为30～35、乙烯含量为63％。4.根据权利要求1所述的一种油井抽油杆加热电缆，其特征是：所述陶瓷粉粒度为3000目、耐温为1200℃。5.根据权利要求1所述的一种油井抽油杆加热电缆，其特征是：所述玻璃粉的纯度大于等于95％，该玻璃粉粒度为325目、耐温为400℃。6.根据权利要求1所述的一种油井抽油杆加热电缆，其特征是：所述云母粉粒度为400目，用于提高电缆的耐高温绝缘性能。7.根据权利要求1所述的一种油井抽油杆加热电缆，其特征是：所述软化剂为硬脂酸或甲基硅油。8.一种如权利要求1所述的油井抽油杆加热电缆的制造方法，包含步骤如下：(1)导体挤压选用直径略大于所需铜导体规格的无氧铜杆，经过高温挤压机挤压成...

【专利技术属性】
技术研发人员：李萌，李季，刘朝鹏，宋建昌，高思远，
申请(专利权)人：沈兴线缆集团有限公司，李萌，
类型：发明
国别省市：河北;13