一种油井抽油杆碳纤维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碳纤维加热电缆及其制造方法，该电缆包括铜导体、导体绝缘层、碳纤维发热层、碳纤维绝缘层和外护套，所述导体绝缘层和碳纤维绝缘层内分别含有陶瓷橡胶层，碳纤维发热层通过多个内卡箍与铜导体电联接，形成相互并联的多个电阻；碳纤维发热层通过多个外卡箍与外护套电联接，通过外护套接地形成所述多个电阻的并联回路；所述外卡箍分别位于相邻二个内卡箍的中间位置，所述外护套为钢带沿纵缝焊接拉制而成。本发明专利技术的有益效果是：电热转换效率高，可达到98％；使用温度可达到600℃，防潮绝缘效果好，安全性能高；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。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，该电缆包括铜导体、导体绝缘层、碳纤维发热层、碳纤维绝缘层和外护套，所述导体绝缘层和碳纤维绝缘层内分别含有陶瓷橡胶层，碳纤维发热层通过多个内卡箍与铜导体电联接，形成相互并联的多个电阻；碳纤维发热层通过多个外卡箍与外护套电联接，通过外护套接地形成所述多个电阻的并联回路；所述外卡箍分别位于相邻二个内卡箍的中间位置，所述外护套为钢带沿纵缝焊接拉制而成。本专利技术的有益效果是：电热转换效率高，可达到98％；使用温度可达到600℃，防潮绝缘效果好，安全性能高；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。【专利说明】-种油井抽油杆碳纤维加热电缆及其制造方法
本专利技术设及一种加热电缆，特别设及一种油井抽油杆碳纤维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、渐青，随着原油抽油杆缓慢提升，接近地表层原油的溫度相应下降，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，提升原油溫度，W达到溫度补偿，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，现有油杆伴 热技术主要是利用集肤效应原理，也就是将绝缘单忍电缆放入空屯、油杆内，电缆底端与空 屯、油杆短接，形成回路，通电后电缆产生满流使油杆发热，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，外面设有聚丙締绝缘层。其工作溫 度只能达到150°c，由于井下油溫较高，可达280°C左右，绝缘材料耐溫差距较大，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导体、聚酷亚胺薄膜绕包、 氣塑料薄膜绕包和钢管护套。其中氣塑料薄膜绕包的耐热溫度可达25(TC，位于钢管护套内 的绝缘导体按每段IOOm分段对接，钢管护套按每段6-9m分段横缝焊接而成。该加热电缆工 作时通过增大电流使铜导体发热，并通过钢管护套将热量传给抽油杆，不仅电热转换效率 低，电能消耗大，而且虽然提高了耐热溫度，但仍未达到井下油溫，并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电热转换效率高，节能耐高溫、强度高，防 潮绝缘效果好，使用寿命长的油井抽油杆碳纤维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： -种油井抽油杆碳纤维加热电缆，包括设在中屯、的铜导体，其特殊之处是:在铜导 体外面依次设有导体绝缘层、碳纤维发热层、碳纤维绝缘层和外护套，所述导体绝缘层和碳 纤维绝缘层内分别含有陶瓷橡胶层，在导体绝缘层上均布设有内环槽并在碳纤维发热层上 位于每个内环槽处分别卡设有内卡髓，碳纤维发热层通过多个内卡髓与铜导体电联接，形 成相互并联的多个电阻;在碳纤维绝缘层上均布有外环槽并在外环槽内分别设有外卡髓， 碳纤维发热层通过多个外卡髓与外护套电联接，通过外护套接地形成所述多个电阻的并联 回路;所述外卡髓分别位于相邻二个内卡髓的中间位置，所述外护套为钢带沿纵缝焊接拉 制而成。[000引作为进一步优选，所述导体绝缘层由内至外依次由所述陶瓷橡胶层和绝缘内护层 构成。 作为进一步优选，所述碳纤维绝缘层由内至外依次由云母带绕包层、所述陶瓷橡 胶层和绝缘外护层构成。 作为进一步优选，所述陶瓷橡胶层按重量份数计包含成份如下:娃橡胶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。 作为进一步优选，所述内环槽和外环槽的轴向宽度为20mm，相邻二个内环槽或外 环槽的间距为2~42M。 作为进一步优选，所述碳纤维发热层是由一根或多根碳纤维发热体绞合在导体绝 缘层上形成，碳纤维发热体绞合的节距为碳纤维发热层外径的25-28倍。 作为进一步优选，所述娃橡胶为甲基娃橡胶，其口尼粘度ML (1+4) 180°C为30~35、 乙締含量为63%，其作用是作为主体材料，具有耐低溫-50°C和高溫180°C特性，在高溫300 °C W上不产生碳化物，W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、耐溫为1200°C，该陶瓷粉在300°CW 下主要起填充、绝缘作用，在超过300°C高溫时陶瓷粉具有结壳、高溫绝缘、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、耐溫 为40(TC，该玻璃粉在高溫时具有结壳、高溫绝缘特性，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，在高溫或受潮情况下仍具有优异的电气绝缘性能，能够确保电缆 在高溫燃烧、机械敲击和淋水条件下保持一段时间的正常工作。 -种油井抽油杆碳纤维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，经过高溫挤压机挤压成型得成所需 规格的铜导体，用于降低铜导体的电阻率； 2、制作导体绝缘层 1)通过娃橡胶挤出机将陶瓷橡胶挤出包裹在铜导体外面形成内部的陶瓷橡胶层， 使陶瓷橡胶层表面光滑平整、不偏屯、;然后进入硫化管道进行连续硫化； 2)用云母带搭接绕包形成绝缘内护层，通过内部的陶瓷橡胶层和绝缘内护层组成 导体绝缘层； 3、制作碳纤维发热层 在导体绝缘层上均布开设若干个内环槽，将一根或多根碳纤维发热体绞合在绝缘 内护层上形成碳纤维发热层，在碳纤维发热层上对应每个内环槽处分别用内卡髓将碳纤维 发热体与铜导体卡牢，使碳纤维发热层通过多个内卡髓与铜导体电联接，形成相互并联的 多个电阻； 4、制作碳纤维绝缘层 1)在碳纤维发热层外面搭接缠绕云母带形成云母带绕包层； 2)通过娃橡胶挤出机将陶瓷橡胶挤出包裹在云母带绕包层外面形成外部的陶瓷 橡胶层，使该陶瓷橡胶层表面光滑平整、不偏屯、;然后进入硫化管道进行连续硫化； 3)再用云母带搭接绕包形成绝缘外护层;通过云母带绕包层、外部的陶瓷橡胶层 和绝缘外护层形成碳纤维绝缘层； 5、在碳纤维绝缘层上均布开设外环槽，使每个外环槽分别位于相邻二个内环槽之 间的中间位置，在每个外环槽内分别卡入外卡髓将碳纤维发热层卡牢，并使外卡髓外径略 大于绝缘外护层的外径； 6、制作外护套 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 护套套设在碳纤维绝缘层的外面，确保外护套与外卡髓紧密接触，使碳纤维发热层通过多 个外卡髓与外护套电联接;最终达到成品电缆要求外径，同时保证电缆结构紧密无间隙。 作为进一步优选，所述陶瓷橡胶的原料按重量份数计包含成份如下： 娃橡胶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； 制备陶瓷橡胶时，将所述原料放入炼胶机中进行混炼，控制混炼溫度为50~60°C， 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； 作为进一步优选，所述滤胶机的过滤网设置为S层，由内至外依次为20目、40目、 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油井抽油杆碳纤维加热电缆，包括设在中心的铜导体，其特征是：在铜导体外面依次设有导体绝缘层、碳纤维发热层、碳纤维绝缘层和外护套，所述导体绝缘层和碳纤维绝缘层内分别含有陶瓷橡胶层，在导体绝缘层上均布设有内环槽并在碳纤维发热层上位于每个内环槽处分别卡设有内卡箍，碳纤维发热层通过多个内卡箍与铜导体电联接，形成相互并联的多个电阻；在碳纤维绝缘层上均布有外环槽并在外环槽内分别设有外卡箍，碳纤维发热层通过多个外卡箍与外护套电联接，通过外护套接地形成所述多个电阻的并联回路；所述外卡箍分别位于相邻二个内卡箍的中间位置，所述外护套为钢带沿纵缝焊接拉制而成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李萌，李季，刘朝鹏，宋建昌，栾长雨，吴奇，
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