异形填充条、具有异形填充条的脐带缆及其生产工艺制造技术

异形填充条、具有异形填充条的脐带缆及其生产工艺，属于电缆制造技术领域。本发明专利技术中的脐带缆将电缆和油管的功能集成一体，有效降低使用和操作成本；填充保护层采用异形填充条螺旋绞合成缆相扣紧压，不仅能安全保护电单元和光缆正常工作，而且能够满足采油过程中承受的径向压力要求，具有良好的机械性能；铠装包带和第一、二、三铠装共同作用，保护脐带缆能够承受采油过程中受到的内部和外部径向压力。本发明专利技术的新型采油脐带缆填补了脐带缆在陆上油井直接用于采油的空白，避免动员修井机带来的使用和操作成本，且制作工艺简单，具有良好的应用前景。用前景。用前景。

【技术实现步骤摘要】
异形填充条、具有异形填充条的脐带缆及其生产工艺


[0001]本专利技术涉及一种异形填充条、具有异形填充条的脐带缆及其生产工艺，属于电缆制造


技术介绍

[0002]填充条在电缆制造领域使用率非常高，是适合于各种电缆成缆时使用的阻燃或非阻燃型填充物。但现有的填充材料支撑力不够，铠装后易成变形，在电缆内部易形成挤压。
[0003]近年来随着深海油田的开发，脐带缆作为一种包含电单元、软管/钢管单元、光缆单元等单元的复合线缆，广泛用于水下生产系统提供电气液压动力、化学注入通道，同时为上部模块控制信号以及水下生产系统提供传输通道，其显著的技术优势、可观的经济效益得到国内外各大石油公司的广泛关注。
[0004]国内外脐带缆多用于海上油气输送，对于陆上油井直接用于采油还未见商用案例。地下油田的采油需要将设备侵入到油井中，对设备耐高温、耐腐蚀、抗冲击性提出了高要求。现有技术中，地下油田采油时，生产油管和电缆(用于连接电潜泵等)是分开的，常常将电缆绑在生产油管外面。上述方案存在以下缺陷：
[0005]1、电缆和生产油管分开布置，不便于管理和维护，还增加绑扎电缆的工序，费时费力。
[0006]2、传统的生产油管作业过程中需要使用修井机来作业起放油管(绑扎有电缆)和电潜泵。一旦作业发生问题(如：电潜泵故障)，由于油管机械强度弱，不能通过拉动油管取回电潜泵，而需要动用修井机拉出电潜泵进行维修，修井机的使用和操作成本很高。
[0007]因此，有必要研制出一种能将电缆和油管的功能集成一体的耐高温、耐磨损、耐腐蚀以及机械强度高的新型采油用脐带缆，无需借助修井机，通过试井车拉动即可实现输油管道、电潜泵的上升和下降。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足提供一种异形填充条、具有异形填充条的采油用脐带缆及其生产工艺，能够集成电缆和油管的功能，具有耐高温、耐腐蚀的特点，并具有足够的机械强度来承载线缆本身以及电潜泵系统的重量，不需要动员修井机进行油管、电潜泵的起吊和下放，能有效降低使用和操作成本。
[0009]1、本专利技术的第一个目的是提供一种异形填充条，技术方案如下：
[0010]异形填充条，其横截面的轮廓线由四条曲边依次顺滑连接而成；四条曲边两两相对布置，分别是上曲边、下曲边、左曲边、右曲边。上曲边的弧长L2、下曲边的弧长L1同圆心，且所对应的圆心角相等；所述左曲边的弧长、右曲边的弧长相等，弧长为L3。上述异形填充条外形构造简单，易于挤塑成型。
[0011]进一步的，填充条的尺寸参数根据以下公式(1)计算求得：
[0012][0013]其中：R1为下曲边弧长L1半径，R2为上曲边弧长L2半径，R3为左、右曲边弧长L3半径；d为填充条横截面厚度，θ1为下曲边弧长L1所对应的圆心角，θ2为左、右曲边弧长L3所对应的圆心角。
[0014]采用上述结构的填充条，在应用时，可以将若干填充条螺旋绞合并相互扣压在缆芯外构成填充保护层。L1、L2同圆心，且所对应的圆心角相等，保证填充保护层的厚度一致，保证电缆芯的圆整性；左曲边的弧长、右曲边的弧长相等，左曲边外凸，右曲边内凹，便于填充条的生产和绞合，保证相邻填充条之间扣压紧实，在发生形变时，内凹的曲边仍然可以紧贴、抱住相邻外凸的曲边，且在形变作用下，相邻填充条之间贴合的更加紧密、相互扣压得更加紧实。上曲边、左曲边、下曲边、右曲边之间通过圆弧倒角r顺滑过渡连接，圆弧倒角可以使异形填充条之间产生缝隙，后续塑性材料渗入该缝隙中，使填充保护层与后续挤塑层之间连接牢固、紧密。
[0015]上述结构的填充条可以保证成缆后紧压、紧密和截面整体性，填充条侧边采用曲线设计，增加了填充条接触面的受力面积，沿曲面可使受力分散，使填充块构件达到互锁的效果，保证脐带缆的截面的整体性。上述填充条，单个构件外形接近正方形，成缆后脐带缆截面具备几何对称性和各向力学性能均一性的特点，保证了各工况下脐带缆结构的稳定性。
[0016]2、本专利技术的第二个目的是提供一种具有异形填充条的脐带缆，采用的技术方案如下：
[0017]脐带缆包括脐带缆主体以及保护层，所述脐带缆主体包括液压通道以及缠绕包裹在脐带缆主体外的铠装包带；所述保护层包括在铠装包带外由内而外依次设立的金属保护层、填充保护层、绝缘层、第三铠装、外护套。
[0018]进一步的，液压通道为中空管状，采用特种高耐磨损、高防腐蚀、耐高温塑性材料；浸入油井中液体深度不低于100m，要求液压通道的内部承压不低于20MPa；油井中常规工作温度较高，一般不低于80℃，要求液压通道耐高温90℃以上。
[0019]进一步的，铠装包带设置在液压通道和金属保护层之间，铠装包带采用超双相不锈钢带，可提高脐带缆的耐腐蚀能力和径向承压能力，增加脐带缆的使用寿命。
[0020]进一步的，金属保护层包括第一铠装、第二铠装；所述第一铠装采用m层铠装钢丝绞合在铠装包带外，并挤塑中间隔离层包覆于铠装钢丝，m≥1；所述第二铠装采用n层铠装钢丝且反向绞合在第一铠装外，并挤塑中间隔离层包覆于对应的铠装钢丝，n≥1。同时需要满足：
[0021]1)当m＝1且n＝1时，第一铠装、第二铠装的绞合方向相反；生产时，金属保护层的工艺生产顺序为：第一铠装疏绕—中间隔离层挤塑—第二铠装疏绕—中间隔离层挤塑；
[0022]2)当m、n≥2时，m、n应为偶数，其中第一铠装中m层钢丝的绞合方向相同，第二铠装中n层钢丝的绞合方向相同并与第一铠装中钢丝的绞合方向相反；生产时，m层钢丝和n层钢丝中每一层钢丝疏绕工序之间都需要插入中间隔离层的挤塑工序，即m(n)层钢丝第k层钢丝疏绕完成后，需挤塑中间隔离层后再进行第k+1层钢丝疏绕。
[0023]在铠装包带外螺旋绞合铠装层，以增强脐带缆径向承压能力。上述第一铠装、第二铠装均采用高强度耐腐蚀钢丝，抗拉强度达到1200MPa以上，第一铠装、第二铠装的整体抗拉强度相等。为了避免铠装螺旋绞合产生的扭转应力对内层输油管道的影响，脐带缆采用第一、第二铠装反向螺旋绞合，消除单层铠装因螺旋绞合产生的内应力，并采用高强度钢丝。
[0024]中间隔离层采用高性能耐腐耐高温塑性材料，一方面限制铠装钢丝的位移，填充钢丝间的空隙，使截面整体受力；另一方面中间隔离层包覆铠装钢丝表面，隔离层与钢丝的摩擦作用可增强缆的轴向拉伸能力，同时包覆铠装钢丝表面，隔绝与外界环境的接触，大大减缓了铠装钢丝的氧化和腐蚀速率，延长脐带缆的使用寿命。铠装包带和金属保护层对液压通道进行双重保护，保证液压通道在运行工况下的圆整性、抗压性、抗弯性。
[0025]为保证前一道铠装疏绕工序在下一道中间隔离层挤塑过程中各个铠装钢丝之间的间距变动在误差范围内，需要在钢丝绞合过程中同时挤塑部分隔离层(过程与普通海缆铠装成缆时涂敷沥青相似)，且在铠装成缆工序前进路径上设置风冷设备，加速挤塑的部分隔离层温度迅速降低而快速塑形，从而限制铠装钢丝在进入下一道工序之前的位移偏量。
[0026]进一步的，填充保护层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异形填充条，其特征是，所述填充条的横截面，其轮廓线由四条曲边依次顺滑连接而成；四条曲边两两相对布置，分别是上曲边、下曲边、左曲边、右曲边。2.根据权利要求1所述的异形填充条，其特征是，所述上曲边的弧长L2、下曲边的弧长L1同圆心，且所对应的圆心角相等；所述左曲边的弧长、右曲边的弧长相等，弧长为L3。3.根据权利要求2所述的异形填充条，其特征是，所述填充条的尺寸参数根据以下公式(1)计算求得：其中：R1为下曲边弧长L1半径，R2为上曲边弧长L2半径，R3为左、右曲边弧长L3半径；d为填充条横截面厚度，θ1为下曲边弧长L1所对应的圆心角，θ2为左、右曲边弧长L3所对应的圆心角。4.根据权利要求2或3所述的异形填充条，其特征是，所述上曲边、左曲边、下曲边、右曲边之间通过圆弧倒角r顺滑过渡连接。5.具有异形填充条的脐带缆，其特征是，包括脐带缆主体以及保护层，所述保护层包括填充保护层；所述填充保护层由若干填充条螺旋绞合并相互扣压在脐带缆主体外构成。6.根据权利要求5所述的具有异形填充条的脐带缆，其特征是，所述脐带缆主体包括液压通道以及缠绕包裹在脐带缆主体外的铠装包带，所述铠装包带采用超双相不锈钢带。7.根据权利要求6所述的具有异形填充条的脐带缆，其特征是，所述保护层还包括设于铠装包带外的金属保护层，所述填充保护层绞合于金属保护层外；部分填充条内嵌有电单元和/或光单元。8.根据权利要求7所述的具有异形填充条的脐带缆，其特征是，所述金属保护层包括第一铠装、第二铠装；所述第一铠装采用m层铠装钢丝绞合在铠装包带外，并挤塑中间隔离层包覆于铠装钢丝，m≥1；所述第二铠装采用n层铠装钢丝且反向绞合在第一铠装外，并挤塑中间隔离层包覆于对应的铠装钢丝，n≥1。9.根据权利要求5、6、7或8...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭一柱，全亚明，刘志杰，陈大勇，张慧甍，赵文明，王艺颖，刘星宏，
申请(专利权)人：中航宝胜海洋工程电缆有限公司，
类型：发明
国别省市：