专利名称：：一种油田专用电缆及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种电力电缆，具体涉及一种适合油田专用的低压电力电缆。
背景技术：
：目前"磕头机"(抽油机)用电力电缆绝缘普遍有开裂现象，这不但影响电缆使用性能，而且直接关系到人身安全和油井的安全"。由于油田环境恶劣，气候温差大，致使油田上使用的交联聚乙烯绝缘钢带铠装电缆机械性能下降，并导致电缆绝缘幵裂，不仅加大了维护的工作量和维护费用，而且给油井运行安全带来了隐患。最早抽油机(磕头机)用电力电缆选用O.6/lkVVV22铜芯聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，由于油田地处沙漠或戈壁滩，地理环境十分恶劣，夏天地表温度在+5(TC高温，阳光照射强烈加速绝缘的老化，冬天在一30。C左右，而且经常接触碱的腐蚀，而聚氯乙烯绝缘抗低温性能很差，在高温下聚氯乙烯中的增塑剂易挥发，使绝缘发脆，再加上油、碱的侵蚀造成了绝缘的开裂现象，直接影响到电缆的性能，使电缆普遍存在绝缘开裂现象，后来更换为0.6/lkVYJV22铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，情况有所改善，但是一直还是存在着绝缘开裂问题。石油单位迫切要求，研发耐应力开裂、耐气候老化的电缆，作为磕头机的动力传输使用
发明内容长、并具有优良的耐高温、耐寒、耐紫外线照射、耐环境应力开裂、耐气候老化优良等电气和机械性能要求，从产品原材料配方上、产品结构、生产加工工艺技术方面设计出的具有耐光氧化老化、抗开裂、机械强度高的油田专用电缆及其制造方法。解决本发明技术问题的技术方案是本发明油田专用电缆包括导体、绝缘层、外护套，导体外包耐高温、耐寒、耐环境应力开裂、耐气候老化绝缘层，外护套为耐光氧化老化、抗开裂、机械强度高的外套。优选的是该油田专用电缆的绝缘层采用硅烷交联混合料制成，该硅烷交联混合料的重量百分比组成为硅垸交联(A+B)料97%-98%;炭黑2%-3%;硅烷交联(A+B)料是接枝聚乙烯A料与催化剂母料B料(催化剂母料B料可采用二月硅酸二丁基锡脂(DBDTL)，二者的重量份配比为接枝聚乙烯A料催化剂母料B料二(9297):(38)，优选接枝聚乙烯A料催化剂母料B料二95:5。接枝聚乙烯A料由聚乙烯树脂、硅烷、引发剂制成，催化剂母料B料由抗氧剂、催化剂制成。外护套采用阻燃聚氯乙烯料制成。本发明油田专用电缆结构中导体外的绝缘层具有耐高温、耐寒、耐环境应力开裂、耐气候老化，又有耐光氧化老化、碱耐性、耐油、阻燃、耐热老化、抗开裂、机械强度高，可大大提高电缆的安全可靠性和使用寿命。本发明耐光氧化老化油田专用电缆的制造方法，包括以下步骤1.拉丝将金属导体材料拉成丝，即导线；2.绞线将拉成丝的多根导线绞成股；3.绝缘材料混合加工及挤出将规定比列的用作绝缘材料的硅烷交联混合料混合均匀，由挤塑机挤出，成型在绞成股的绞线外作为绝缘层；4.交联采用英国道康宁公司开发的SioplasE法，使硅垸交联混合料进行交联，即硅垸交联混合料用挤塑机挤在电缆导体上后，放在70度90度的温水中交联，经过交联使得聚乙烯分子链接枝，从原来的线状分子变为网状分子；5.成缆将多股绝缘线芯绞合成缆，将无纺布层在多股绝缘线芯成缆时，绕包在多股成缆绝缘线芯外面。6.铠装将钢带包覆在成缆的缆线外；可在铠装前在无纺布层外用挤塑机挤出PVC内护套；7.外护套挤出将用作外护套材料的阻燃聚氯乙烯料由挤塑机挤出，成型在已铠装的缆线外；8.成品检验、包装入库优选的是，步骤3中用作绝缘材料的硅烷交联混合料为硅烷交联(A+B)料和炭黑，重量百分比组成为硅烷交联(A+B)料97%-98%、炭黑2%-3.0%;进一步优选的是硅烷交联(A+B)料是接枝聚乙烯A料与催化剂母料B料(催化剂母料B料采用二月硅酸二丁基锡脂(DBDTL))，二者的重量份配比为接枝聚乙烯A料9297、催化剂母料B料37;进一步优选的是将接枝聚乙烯A料95重量份、催化剂母料B料5重量份的比例均匀混合；进一步优选的是将接枝聚乙烯A料与催化剂母料B料二月硅酸二丁基锡脂(DBDTL)按规定的比例均匀混合，再与炭黑混合均匀后的混合物储存期不超过3小时，需要边混边挤塑。优选的是，步骤6中，在铠装前，用无纺布层包覆在成缆的线芯夕卜，在无纺布层外再用挤塑机成型PVC内护套，在内护套外进行铠装。本发明油田专用电力电缆是一种低压耐候性电力电缆，它代替目前油井磕头机用的普通YJV22交联聚乙烯绝缘钢带铠装电力电缆，克服了普通电力电缆不适用于恶劣自然环境的缺点，有较好的市场前景。新疆是中国石油重要产地，克拉玛依油田、吐哈油田主要是磕头机抽油，因此对这种耐光氧化老化油专用电缆将会有很大需求，全国其它类似新疆恶劣气候并采用磕头机抽油的地区也适合采用此电缆，本发明将会带来较好的社会经济效益。图1为本发明耐光氧化老化油田专用电缆结构示意图图2为本发明耐光氧化老化油田专用电缆生产工艺流程图具体实施例方式以下结合实施例附图，对本发明作进一步的描述。图1是本发明油田专用电缆的一种具体结构示意图，包括导体、绝缘层、内护套、铠装层、外护套，内护套内有无纺布层，导体是由多根金属导线形成绞合线，外包耐高温、耐寒、耐环境应力开裂、耐气候老化绝缘层，具有外包绝缘层的多根绞合线置于无纺布层内，在无纺布层内多根绞合线之间可有填充料，填充料可采用PP填充料，外护层为耐光氧化老化、抗开裂、机械强度高的外护套。导体l为铜导体，绝缘层2的绝缘材料选取硅烷交联混合料绝缘材料，填充料3采用PP填充料即PP撕裂膜，无纺布层4为无纺布绕包，将四根分别包有绝缘层的铜导体线和填充料包覆为一体，无纺布层之外为内护套5，内护套5为PVC内护套，钢带铠装6在内护套5外，钢带铠装6外为外护套7，外护套7采用阻燃聚氯乙烯料即为阻燃PVC护套。目前交联聚乙烯绝缘材料有辐照交联料和硅垸交联料。辐照交联料的生产设备投资大，而硅垸交联料的生产可在普通塑料挤出机上挤出，无需专用设备。本实施例中采用硅垸交联料。在电缆的生产过程中，硅垸交联料的接枝和成型是在挤出过程中一次完成，交联是在煮线池中完成，交联的速度可依靠改变温度和时间来进行调节及控制。目前国内大部分低压电缆，基本上都是采用交联聚乙烯绝缘为主，因为交联聚乙烯(交联聚乙烯是硅烷交联绝缘材料加配合剂经过交联后形成的)具有以下优异性能a、交联聚乙烯分子结构对称，不含有极性基团，是一种非极性材料，其介电常数小、因此具有卓越的介电性能。b、低温性能好，在低温条件下长期使用，不脆裂、不硬化。c、交联聚乙烯是一种最稳定、最惰性的聚合物，具有优异的化学稳定性，且耐水性、耐老化性能优良。d、由于交联聚乙烯分子为非级性分子，其介质损耗角小。e、交联聚乙烯料的挤出和加工中无有毒气体释放，比重小，易于加工。由于聚乙烯不含有氯原子，同聚氯乙烯料相比，使用交联聚乙烯料也是现代环保在电缆行业的趋势。f、交联聚乙烯的耐温等级较高，电缆正常运行时可达90°C。由于本发明此耐光氧化老化油田专用电缆具有不同于普通电力电缆特性，所以在挤出成型时，会体现出独特的工艺性能要求。要实现这种工艺性能，就必须采用不同于一般电力电缆挤出工艺及加工工艺。图2是本发明耐光氧化老化油田专用电缆生产工艺流程图，生产过程按以下步骤1.拉丝将金属铜导体材料拉成丝，即导线；2.绞线将拉成丝的多根导线绞成股；3.绝缘材料混合加工及挤出将规定比例的用作绝缘材料的硅烷交联混合料混合均匀，由挤塑机挤出，成型在绞成股的绞线外作为绝缘层；用作绝缘材料的硅烷交联混合料为硅垸交联(A+B)料和炭黑，重量百分比组成为硅垸交联(A+B)料97.5X、炭黑2.5%;硅烷交联(A+B)料是接枝聚乙烯A料与催化剂母料B料，二者的重量份配比为接枝聚乙烯A料催化剂母料B料二95:5，将接枝聚乙烯A料与催化剂母料B料二月硅酸二丁基锡脂(DBDTL)按95:5的比例均匀混合，再与炭黑混合均匀后的混合物储存期不超过3小时，需要边混边挤塑。4.交联采用英国道康宁公司开发的Si叩lasE法，使硅烷交联混合料进行交联，即硅垸交联混合料用挤塑机挤在电缆导体上后，放在70度90度的温水中交联，经过交联使得聚乙烯分子链接枝，从原来的线状分子变为网状分子；5.成缆将多股绞线绞合成缆6.铠装将钢带包覆在成缆的线芯外；在铠装前，可用无纺布层包覆在成缆的线芯外，在无纺布层外再用挤塑机成型PVC内护套，在内护套外进行铠装；7.外护套挤出将用作护套材料的阻燃聚氯乙烯料由挤塑机挤出，成型在已铠装的缆线外；8.成品检验、包装入库其生产步骤除按以上所述之外，还需注意以下所述主要关键技术绝缘材料的配方、混合加工及挤出工艺是本发明的关键技术，根据本发明的特点，以及挤出工艺性能要点，对这种耐光氧化老化油田专用电缆的挤包即挤塑工艺进行了科学的改进和创新，分别从线芯的预热、绝缘的分段温水冷却、模具选择等入手。以解决应力开裂、绝缘表面不光滑等问题。绝缘材料(含硅烷的聚乙烯A料和催化剂母料B料是绝缘材料)与配合剂(炭黑)的合理配比(绝缘材料与配合剂的重量份配比是硅垸交联(A+B)料97%-98%、炭黑2%—3%、混合加工，形成一个合理的配方达到最佳效果)及挤出工艺是本发明的关键技术，这种耐光氧化老化油田专用电缆要求解决关键问题是绝缘料具有耐气候老化和耐环境应力开裂性能。绝缘与配合剂的合理配比、准确计算、加入后混合的分散均匀性(混合料要反复搅拌，用肉眼看使黑色的炭黑料基本均匀地分散在硅烷交联(A+B)料中就可以了)都是很关键的因素。因此本发明耐光氧化老化油田专用电缆的制造方法还包括以下发明要点(a)线芯的预热在以上所述的制造方法的步骤3中，对绝缘材料混合加工和挤出工艺中，在挤塑机机头前加入了一套导体加热装置，在导体进入挤塑机前先进入加热装置中加热至80—10(TC，优选9(TC,起到提前预热的作用，然后进入挤塑机机头，油田专用电力电缆在生产过程中，对电缆导体预热温度以9(TC左右为宜，藉以提高电缆绝缘的抗拉强度和减少交联聚乙烯内应力的存在，防止绝缘的开裂。(b)绝缘分段温水冷却为了解决绝缘层应力开裂的关键，采用分段温水冷却，带有绝缘层的电缆以810米/分钟线速度出挤塑机后，对绝缘分段温水冷却，第一段水温为7090°C，第一段水槽长13米；第二段水温为4060°C，第二段水槽长10米；第三段水温为3020°C,第三段水槽长7米；温水冷却后，分子内部的应力大大受到缓解，使内应力得以松弛，可降低和避免应力开裂。温水冷却且要保证绝缘完全浸入水中，达到均匀冷却，这样才会表面光滑、没有缺陷，保证电缆符合标准的要求。为了保证分段温水冷却，在各段水槽中设置一套自动控温、自动上水的加热供水装置，即在各段水槽中设置了用热电偶自动控温装置将温度设置在一定范围内，当超过最高设置温度它就断电，温度就降下来。当超过最低设置温度它就通电，又开始加温。自动上水供水装置和抽水马桶的原理一样水加满时水浮堵住加水口，水少时水浮下垂又开始加水。(C)用于绝缘材料的挤出成型的模具的选择挤塑模具分为挤压式和挤管式。采用挤管式模具挤出时，其外观质量不是很好，表面有些粗糙，且会在聚乙烯分子内产生内应力，由于应力的存在，在热收縮试验中，其热收縮值偏大，造成不合格。采用挤压式模具挤出的聚乙烯电缆其外观质量好，表面光滑、圆整，且其物理机械性能热收縮试验合格。经反复试验，最终决定采用挤压式模具。(d)挤出时的温度确定对于不同绝缘材料，其挤出温度的设定值都不一样。经多次开车试验，发现温度过高，容易出现老胶、缺胶现象；温度过低，则表面粗糙，经过反复调试，最终确定了一组最佳挤出温度如表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>产品的特性本发明是一种低压耐候型电力电缆，它克服了普通电力电缆不适用于野外露天敷设的缺点，解决了诸如新疆地区气候温差较大、户外阳光中紫外线照射强烈，油田抽油机(磕头机)等连接用电缆在使用过程中，绝缘出现应力开裂、导体外露等情况，消除了安全隐患，这样就可以帮助油田企业减少人力和物力对电缆的维护，节省大量费用和时间，同时消除绝缘老化、开裂等安全生产隐患，确保油田高效安全生产。本发明耐光氧化老化油田专用电力电缆具有优异的耐紫外线、耐气候老化的性能、良好的耐环境应力开裂的性能、卓越的介电性能、耐温等级较高、优良的化学稳定性、耐水性、耐老化性能、耐低温性能等特点，适合长期在大气中暴露，作为抽油机(磕头机)的动力传输使用，其表面及各项性能基本保持不变。本发明耐光氧化老化油田专用电缆曾在某采油厂油田井挂网试验运行两年多，电缆运行正常、电缆不发热、电缆表面无变色、绝缘层无老化开裂现象，现场检测电流运行很稳定。权利要求1.一种油田专用电缆，包括导体、绝缘层、外护套，导体外包耐高温、耐寒、耐环境应力开裂、耐气候老化绝缘层，外护套为耐光氧化老化、抗开裂、机械强度高的外套。2.根据权利要求1所述的油田专用电缆，其特征在于电缆绝缘层采用硅烷交联混合料制成；外护套采用阻燃聚氯乙烯料制成。3.根据权利要求2所述的油田专用电缆，其特征在于绝缘层材料组分的重量百分比组成为硅烷交联(A+B)料97%-98%;炭黑2%-3%。4.根据权利要求3所述的油田专用电缆，其特征在于硅烷交联(A+B)料是由接枝聚乙烯A料与催化剂母料B料按重量份(9297):(38)，优选接枝聚乙烯A料催化剂母料B料二95:5。5.—种油田专用电缆的制造方法包括以下步骤(1).拉丝将金属导体材料拉成丝，即导线；(2).绞线将拉成丝的多根导线绞成股；(3).绝缘材料混合加工及挤出将规定比列的用作绝缘材料的硅烷交联混合料混合均匀，由挤塑机挤出，成型在绞成股的绞线外作为绝缘层；(4).交联使硅烷交联混合料进行交联，即硅垸交联混合料用挤塑机挤在电缆导体上后，放在70度90度的温水中交联，经过交联使得聚乙烯分子链接枝，从原来的线状分子变为网状分子；(5).成缆将多股绝缘线芯绞合成缆；(6).铠装将钢带包覆在成缆的缆线外；(7).外护套挤出将用作外护套材料的阻燃聚氯乙烯料，由挤塑机挤出，成型在已铠装的缆线外。6.根据权利要求5所述的油田专用电缆的制造方法，其特征在于步骤3中对绝缘材料混合加工和挤出时，在挤塑机机头前有导体加热装置，在导体进入挤塑机前先进入加热装置中加热至8(TC—100。C，优选90。C，起到提前预热的作用，藉以提高电缆绝缘的抗拉强度和减少交联聚乙烯内应力的存在，防止绝缘的开裂，然后进入挤塑机机头。7.根据权利要求5所述的油田专用电缆的制造方法，其特征在于步骤3中用作绝缘材料的硅烷交联混合料中包括硅垸交联(A+B)料和炭黑，重量百分比组成为硅垸交联(A+B)料97%-98%、炭黑2%-3%，硅烷交联(A+B)料包括接枝聚乙烯A料与催化剂母料B料，二者的重量份配比为接枝聚乙烯A料催化剂母料B料二(9297):(38)，优选接枝聚乙烯A料催化剂母料B料二95:5。8.根据权利要求5所述的油田专用电缆的制造方法，其特征在于步骤3中绝缘材料混合加工及挤出后分段温水冷却，带有绝缘层的电缆以810米/分钟线速度出挤塑机后，对绝缘分段温水冷却，第一段水温为7090°C，第一段水槽长13米；第二段水温为4060。C，第二段水槽长10米；第三段水温为3020°C，第三段水槽长7米；温水冷却后，分子内部的应力大大受到缓解，使内应力得以松弛，可降低和避免应力开裂。9.根据权利要求5所述的油田专用电缆的制造方法，其特征在于步骤3中绝缘材料混合加工后挤出用的挤塑模具采用挤压式模具。10.根据权利要求5所述的油田专用电缆的制造方法，其特征在于步骤3中绝缘材料挤出的挤出温度为加料区12014(TC，机身一区130135°C，机身二区155160°C,机颈160165。C，机头169170。C。全文摘要一种油田专用电缆，包括导体、绝缘层、外护套，导体外包耐高温、耐寒、耐环境应力开裂、耐气候老化绝缘层，外护套为耐光氧化老化、抗开裂、机械强度高的外套。油田专用电缆的制造方法包括拉丝、绞线、绝缘材料混合加工及挤出、交联、成缆、铠装、外护套挤出、成品检验、包装入库。本发明油田专用电缆结构中导体外的绝缘层具有耐高温、耐寒、耐环境应力开裂、耐气候老化，又有耐光氧化老化、碱耐性、耐油、阻燃、耐热老化、抗开裂、机械强度高，可大大提高电缆的安全可靠性和使用寿命。文档编号H01B9/00GK101419853SQ200710151490公开日2009年4月29日申请日期2007年10月24日优先权日2007年10月24日发明者张彦学,张金玉,卫陈申请人:特变电工股份有限公司