专利名称：高性能抽油线缆及制造方法
技术领域：
本发明涉及的是一种专用于石油工业油井抽油的线缆以及相应的制造方法。
随着油田逐渐进入后期采油，油位越来越深，一般在1000-5000米，因此，目前已有80％的生产井使用有杆泵采油技术。各油田80％以上的原油是用有杆泵系统抽取的。钢性杆抽油系统的能耗约占油田能耗量的34％，而且能耗比例还在逐年上升。由于抽油杆柱工作条件恶劣，使常规刚性多根组合的抽油杆柱极易断脱，成为有杆抽油系统中最薄弱的部分，是造成油井事故的重要因素。据统计，约占有杆抽油几井事故井次的45％以上。国内外为解决抽油杆断脱问题，相继研究了各类型的抽油杆。其中，连续抽油杆由于技术新颖，使用效果显著，受到广泛的重视。连续抽油杆的特点是井下作业连续、方便省时省力，比使用常规抽油杆减少井下事故50-60％；抽油杆与油管的走向较常规抽油杆吻合，杆管磨损小；比起常规抽油杆多一套专用设备。具有代表性的连续抽油杆是半刚性连续抽油杆，这种半刚性连续性抽油杆主要是指金属连续抽油杆，目前已有3000多口井使用，效果显著。但由于运输时它的体积过于庞大(高4.58米、宽3.66米)，不适合国内的道路环境且专用设备较多，推广应用受到限制。
柔性连续抽油杆的典型代表有钢丝绳、复合材料带和钢带。后两种据目前的资料显示均处于试验阶段，未见井场应用报道。
国内对柔性连续抽油杆的研究相对国外起步较晚，近几年的研究试验表明，此前的钢丝绳柔性抽油杆的使用还存在许多致命的技术问题，如钢丝绳在井内断丝时，无法监测，导致钢丝绳的钢丝散开并堵死油管直致钢丝绳断脱，这段时间一般为10-300天，不稳定因素无法控制；如有钢丝绳断脱后无法打捞，只有分8-10米一段一段割断，不但影响工作效率、增加工人劳动强度，而且要犯油田井口严禁动火之大忌，所以，长期以来一直得不到推广应用。
本发明的目的在于克服上述存在的不足，而提供一种高强度、高韧性的高性能抽油线缆及制造方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，它有一根单捻钢丝绳，其外包覆有至少一层复合材料层。
所述的单捻钢丝绳，其中心为至少一根钢丝，在该中心钢丝周围按螺旋状捻制有至少一层钢丝。
所述的单捻钢丝绳外包覆的复合材料由橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚胺酸脂、聚酰胺脂、环氧树脂等一种或多种组合而成。
所述的复合材料还包括有在上述复合材料共混或共聚时加入的0.05-0.5％重量百分比的晶须，如钛酸钾或石墨或玻璃纤维。
所述的复合材料中还加入有聚烯烃类或聚酰胺脂类染色剂。
一种制造上述高性能抽油线缆的方法，它包括有单捻钢丝绳的制作和复合材料的包覆二道步骤。
所述的单捻钢丝绳的制作分别经过盘条、热处理，拉丝，捻制成绳等工序。
所述的拉丝是在拉丝机上对盘条钢丝进行多道冷拉加工，并在钢丝绳捻股机上将多根钢丝绳按一定规则捻制成紧密的螺旋状钢丝绳。
本发明在钢丝绳外包覆有复合材料，它利用挤出机将复合材料加热融化后包覆在钢丝绳上，然后经定型冷却后收卷而成。
所述的复合材料是由橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚胺酸脂、聚酰胺脂、环氧树脂等一种或多种组合，再加入0.05-0.5重量百分比的钛酸钾或石墨或玻璃纤维等增强晶须，经共混或共聚而成。
如下图1是本发明的抽油线缆截面结构示意图。
图2是本发明的单捻钢丝绳的制作工艺方框图。
图3是本发明的复合材料包覆工艺方框图。
下面将结合附图对本发明作详细的介绍图1所示，本发明所述的抽油线缆包括一根单捻钢丝绳1和外包覆着的一层复合材料层2；在其它的实施例中也可以是一层以上的多层复合材料层。所述的单捻钢丝绳1是以一根或几根钢丝为中心，在该中心钢丝的周围按螺旋状捻制有一层或数层钢丝层。其制作的工艺如图2所示。单捻钢丝绳具有高强度(≥1670Mpa)，高填充系数，高韧性的特性，其通条性能均匀一致。它以一根钢丝为中心，通过盘条3，热处理4，拉丝5，打轴6，捻制成绳7和检验8等工序制成，其中盘条3后经热处理4而得到索氏体组织的钢丝，以提高钢丝的综合机械性能，再在拉丝机上对盘条进行多道次冷拉加工，以达到所要求的钢丝直径和强度，而捻制是在钢丝绳捻股机上将多根钢丝按一定规则捻制成紧密的螺旋状的钢丝绳。
图3为包覆复合材料的工序方框图，它包括放绳9，矫直10，去油污11，包覆复合材料12，定型冷却13，计米14，牵引15，收卷16。所述的复合材料是由由橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚胺酸脂、聚酰胺脂、环氧树脂等一种或多种组合而成。如聚乙烯；或聚丙烯和聚酰胺脂；或聚烯烃和聚乙烯和环氧树脂等组合而成。在上述复合材料中还加入有0.05-0.5％重量百分比的增强晶须，如钛酸钾或石墨或玻璃纤维等进行共混或共聚构成，这种复合材料具有易成型，强度高，耐磨性好，耐高低温(-40-180℃)，耐水、酸、碱等腐蚀，尤其是耐石油类介质—含氯离子、矿物盐、硫化氢等介质的腐蚀，具体加入晶须量分别可按0.05％钛酸钾、或0.1％石墨、或0.5％玻璃纤维进行。
本发明还可在向单捻钢丝绳上包覆复合材料时加入聚烯烃类或聚酰胺脂类染色剂，使钢丝绳上的包覆层呈黑色、兰色或红色等各种色彩。
本发明除了具有连续性抽油杆的特点外，还具有以下几个特点1、连续起下抽油线缆，作业速度提高200％以上，极大地降低了工人的劳动强度；2、抽油泵上下行程冲击振动减少，从示功图初步分析，抽油线缆上下行程的蜂值负荷均减少一次，说明使用后，有杆抽油系统的工况有所改善，疲劳寿命将得到进一步的提高；3、系统效率有所提高，由于抽油杆的接箍和抽油杆全井平均直径大大减少，使油管中液柱体积增加和液流阻力减少，抽油效率提高30％以上；4、使用寿命较原刚性抽油杆提高一倍以上；5、表面光滑，不易积蜡；6、有效延长修井周期，高性能抽油线缆在泵深4000米，井液温度120℃的条件下，可连续工作达一年以上；7、无需对现有抽油系统作任何改造就可替代圆钢抽油杆作有杆抽油泵的泵杆。总之，本发明的使用，不仅能提高作业率，降低工人的劳动强度，而且能提高产量，节能降耗，减少修井次数，降低运行成本，还能实现刚性抽油杆无法实现的超深井抽油。
权利要求
1.一种高性能抽油线缆，其特征在于它有一根单捻钢丝绳(1)，其外包覆有至少一层复合材料层(2)。
2.根据权利要求1所述的高性能抽油线缆，其特征在于所述的单捻钢丝绳(1)，其中心为至少一根钢丝，在该中心钢丝周围按螺旋状捻制有至少一层钢丝。
3.根据权利要求1或2所述高性能抽油线缆，其特征在于所述的单捻钢丝绳(1)外包覆的复合材料由橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚胺酸脂、聚酰胺脂、环氧树脂等一种或多种组合而成。
4.根据权利要求3所述的高性能抽油线缆，其特征在于所述的复合材料还包括有在上述复合材料共混或共聚时加入的0.05-0.5％重量百分比的、如钛酸钾或石墨或玻璃纤维等增强晶须。
5.根据权利要求3或4所述的高性能抽油线缆，其特征在于所述的复合材料中还加入有聚烯烃类或聚酰胺脂类染色剂。
6.一种高性能抽油线缆的制造方法，其特征在于它包括有单捻钢丝绳的制作和复合材料的包覆二道步骤。
7.根据权利要求6所述的高性能抽油线缆的制造方法，其特征在于所述的单捻钢丝绳的制作分别经过盘条(3)、热处理(4)，拉丝(5)，捻制成绳(7)等工序。
8.根据权利要求7所述的高性能抽油线缆的制造方法，其特征在于所述的拉丝(5)是在拉丝机上对盘条钢丝进行多道冷拉加工，并在钢丝绳捻股机上将多根钢丝绳按一定规则捻制成紧密的螺旋状钢丝绳。
9.根据权利要求6或7或8所述的高性能抽油线缆的制造方法，其特征在于所述的在钢丝绳外包覆有复合材料，它利用挤出机将复合材料加热融化后包覆在钢丝绳上，然后经定型冷却(13)后收卷(16)而成。
10.根据权利要求9所述的高性能抽油线缆的制造方法，其特征在于所述的复合材料是由橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚胺酸脂、聚酰胺脂、环氧树脂等一种或多种组合，再加入0.05-0.5重量百分比的钛酸钾或石墨或玻璃纤维等增强晶须，经共混或共聚而成。
全文摘要
一种高性能抽油线缆及制造方法,它有一根单捻钢丝绳,其外包覆有至少一层由橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃组成的复合材料层,它通过单捻钢丝绳的制作和复合材料的包覆二道步骤制取,在复合材料中还加入有增强晶须,从而使本发明具有提高作业率,降低工人的劳动强度,提高产量,节能降耗,减少修井次数,降低运行成本等特点。
文档编号D07B1/00GK1313450SQ0111759
公开日2001年9月19日 申请日期2001年4月25日 优先权日2001年4月25日
发明者关敬如, 王继玮 申请人:杭州天海新材料科技有限公司