專利名稱：高性能抽油線纜及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種專用于石油工業(yè)油井抽油的線纜以及相應(yīng)的制造方法。
隨著油田逐漸進入后期采油，油位越來越深，一般在1000-5000米，因此，目前已有80％的生產(chǎn)井使用有桿泵采油技術(shù)。各油田80％以上的原油是用有桿泵系統(tǒng)抽取的。鋼性桿抽油系統(tǒng)的能耗約占油田能耗量的34％，而且能耗比例還在逐年上升。由于抽油桿柱工作條件惡劣，使常規(guī)剛性多根組合的抽油桿柱極易斷脫，成為有桿抽油系統(tǒng)中最薄弱的部分，是造成油井事故的重要因素。據(jù)統(tǒng)計，約占有桿抽油幾井事故井次的45％以上。國內(nèi)外為解決抽油桿斷脫問題，相繼研究了各類型的抽油桿。其中，連續(xù)抽油桿由于技術(shù)新穎，使用效果顯著，受到廣泛的重視。連續(xù)抽油桿的特點是井下作業(yè)連續(xù)、方便省時省力，比使用常規(guī)抽油桿減少井下事故50-60％；抽油桿與油管的走向較常規(guī)抽油桿吻合，桿管磨損小；比起常規(guī)抽油桿多一套專用設(shè)備。具有代表性的連續(xù)抽油桿是半剛性連續(xù)抽油桿，這種半剛性連續(xù)性抽油桿主要是指金屬連續(xù)抽油桿，目前已有3000多口井使用，效果顯著。但由于運輸時它的體積過于龐大(高4.58米、寬3.66米)，不適合國內(nèi)的道路環(huán)境且專用設(shè)備較多，推廣應(yīng)用受到限制。
柔性連續(xù)抽油桿的典型代表有鋼絲繩、復(fù)合材料帶和鋼帶。后兩種據(jù)目前的資料顯示均處于試驗階段，未見井場應(yīng)用報道。
國內(nèi)對柔性連續(xù)抽油桿的研究相對國外起步較晚，近幾年的研究試驗表明，此前的鋼絲繩柔性抽油桿的使用還存在許多致命的技術(shù)問題，如鋼絲繩在井內(nèi)斷絲時，無法監(jiān)測，導(dǎo)致鋼絲繩的鋼絲散開并堵死油管直致鋼絲繩斷脫，這段時間一般為10-300天，不穩(wěn)定因素?zé)o法控制；如有鋼絲繩斷脫后無法打撈，只有分8-10米一段一段割斷，不但影響工作效率、增加工人勞動強度，而且要犯油田井口嚴(yán)禁動火之大忌，所以，長期以來一直得不到推廣應(yīng)用。
本發(fā)明的目的在于克服上述存在的不足，而提供一種高強度、高韌性的高性能抽油線纜及制造方法。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，它有一根單捻鋼絲繩，其外包覆有至少一層復(fù)合材料層。
所述的單捻鋼絲繩，其中心為至少一根鋼絲，在該中心鋼絲周圍按螺旋狀捻制有至少一層鋼絲。
所述的單捻鋼絲繩外包覆的復(fù)合材料由橡膠、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烴、聚胺酸脂、聚酰胺脂、環(huán)氧樹脂等一種或多種組合而成。
所述的復(fù)合材料還包括有在上述復(fù)合材料共混或共聚時加入的0.05-0.5％重量百分比的晶須，如鈦酸鉀或石墨或玻璃纖維。
所述的復(fù)合材料中還加入有聚烯烴類或聚酰胺脂類染色劑。
一種制造上述高性能抽油線纜的方法，它包括有單捻鋼絲繩的制作和復(fù)合材料的包覆二道步驟。
所述的單捻鋼絲繩的制作分別經(jīng)過盤條、熱處理，拉絲，捻制成繩等工序。
所述的拉絲是在拉絲機上對盤條鋼絲進行多道冷拉加工，并在鋼絲繩捻股機上將多根鋼絲繩按一定規(guī)則捻制成緊密的螺旋狀鋼絲繩。
本發(fā)明在鋼絲繩外包覆有復(fù)合材料，它利用擠出機將復(fù)合材料加熱融化后包覆在鋼絲繩上，然后經(jīng)定型冷卻后收卷而成。
所述的復(fù)合材料是由橡膠、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烴、聚胺酸脂、聚酰胺脂、環(huán)氧樹脂等一種或多種組合，再加入0.05-0.5重量百分比的鈦酸鉀或石墨或玻璃纖維等增強晶須，經(jīng)共混或共聚而成。


如下圖1是本發(fā)明的抽油線纜截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的單捻鋼絲繩的制作工藝方框圖。
圖3是本發(fā)明的復(fù)合材料包覆工藝方框圖。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的介紹圖1所示，本發(fā)明所述的抽油線纜包括一根單捻鋼絲繩1和外包覆著的一層復(fù)合材料層2；在其它的實施例中也可以是一層以上的多層復(fù)合材料層。所述的單捻鋼絲繩1是以一根或幾根鋼絲為中心，在該中心鋼絲的周圍按螺旋狀捻制有一層或數(shù)層鋼絲層。其制作的工藝如圖2所示。單捻鋼絲繩具有高強度(≥1670Mpa)，高填充系數(shù)，高韌性的特性，其通條性能均勻一致。它以一根鋼絲為中心，通過盤條3，熱處理4，拉絲5，打軸6，捻制成繩7和檢驗8等工序制成，其中盤條3后經(jīng)熱處理4而得到索氏體組織的鋼絲，以提高鋼絲的綜合機械性能，再在拉絲機上對盤條進行多道次冷拉加工，以達到所要求的鋼絲直徑和強度，而捻制是在鋼絲繩捻股機上將多根鋼絲按一定規(guī)則捻制成緊密的螺旋狀的鋼絲繩。
圖3為包覆復(fù)合材料的工序方框圖，它包括放繩9，矯直10，去油污11，包覆復(fù)合材料12，定型冷卻13，計米14，牽引15，收卷16。所述的復(fù)合材料是由由橡膠、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烴、聚胺酸脂、聚酰胺脂、環(huán)氧樹脂等一種或多種組合而成。如聚乙烯；或聚丙烯和聚酰胺脂；或聚烯烴和聚乙烯和環(huán)氧樹脂等組合而成。在上述復(fù)合材料中還加入有0.05-0.5％重量百分比的增強晶須，如鈦酸鉀或石墨或玻璃纖維等進行共混或共聚構(gòu)成，這種復(fù)合材料具有易成型，強度高，耐磨性好，耐高低溫(-40-180℃)，耐水、酸、堿等腐蝕，尤其是耐石油類介質(zhì)—含氯離子、礦物鹽、硫化氫等介質(zhì)的腐蝕，具體加入晶須量分別可按0.05％鈦酸鉀、或0.1％石墨、或0.5％玻璃纖維進行。
本發(fā)明還可在向單捻鋼絲繩上包覆復(fù)合材料時加入聚烯烴類或聚酰胺脂類染色劑，使鋼絲繩上的包覆層呈黑色、蘭色或紅色等各種色彩。
本發(fā)明除了具有連續(xù)性抽油桿的特點外，還具有以下幾個特點1、連續(xù)起下抽油線纜，作業(yè)速度提高200％以上，極大地降低了工人的勞動強度；2、抽油泵上下行程沖擊振動減少，從示功圖初步分析，抽油線纜上下行程的蜂值負(fù)荷均減少一次，說明使用后，有桿抽油系統(tǒng)的工況有所改善，疲勞壽命將得到進一步的提高；3、系統(tǒng)效率有所提高，由于抽油桿的接箍和抽油桿全井平均直徑大大減少，使油管中液柱體積增加和液流阻力減少，抽油效率提高30％以上；4、使用壽命較原剛性抽油桿提高一倍以上；5、表面光滑，不易積蠟；6、有效延長修井周期，高性能抽油線纜在泵深4000米，井液溫度120℃的條件下，可連續(xù)工作達一年以上；7、無需對現(xiàn)有抽油系統(tǒng)作任何改造就可替代圓鋼抽油桿作有桿抽油泵的泵桿?？傊?，本發(fā)明的使用，不僅能提高作業(yè)率，降低工人的勞動強度，而且能提高產(chǎn)量，節(jié)能降耗，減少修井次數(shù)，降低運行成本，還能實現(xiàn)剛性抽油桿無法實現(xiàn)的超深井抽油。
權(quán)利要求
1.一種高性能抽油線纜，其特征在于它有一根單捻鋼絲繩(1)，其外包覆有至少一層復(fù)合材料層(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能抽油線纜，其特征在于所述的單捻鋼絲繩(1)，其中心為至少一根鋼絲，在該中心鋼絲周圍按螺旋狀捻制有至少一層鋼絲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高性能抽油線纜，其特征在于所述的單捻鋼絲繩(1)外包覆的復(fù)合材料由橡膠、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烴、聚胺酸脂、聚酰胺脂、環(huán)氧樹脂等一種或多種組合而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高性能抽油線纜，其特征在于所述的復(fù)合材料還包括有在上述復(fù)合材料共混或共聚時加入的0.05-0.5％重量百分比的、如鈦酸鉀或石墨或玻璃纖維等增強晶須。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的高性能抽油線纜，其特征在于所述的復(fù)合材料中還加入有聚烯烴類或聚酰胺脂類染色劑。
6.一種高性能抽油線纜的制造方法，其特征在于它包括有單捻鋼絲繩的制作和復(fù)合材料的包覆二道步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高性能抽油線纜的制造方法，其特征在于所述的單捻鋼絲繩的制作分別經(jīng)過盤條(3)、熱處理(4)，拉絲(5)，捻制成繩(7)等工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高性能抽油線纜的制造方法，其特征在于所述的拉絲(5)是在拉絲機上對盤條鋼絲進行多道冷拉加工，并在鋼絲繩捻股機上將多根鋼絲繩按一定規(guī)則捻制成緊密的螺旋狀鋼絲繩。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8所述的高性能抽油線纜的制造方法，其特征在于所述的在鋼絲繩外包覆有復(fù)合材料，它利用擠出機將復(fù)合材料加熱融化后包覆在鋼絲繩上，然后經(jīng)定型冷卻(13)后收卷(16)而成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高性能抽油線纜的制造方法，其特征在于所述的復(fù)合材料是由橡膠、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烴、聚胺酸脂、聚酰胺脂、環(huán)氧樹脂等一種或多種組合，再加入0.05-0.5重量百分比的鈦酸鉀或石墨或玻璃纖維等增強晶須，經(jīng)共混或共聚而成。
全文摘要
一種高性能抽油線纜及制造方法,它有一根單捻鋼絲繩,其外包覆有至少一層由橡膠、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烴組成的復(fù)合材料層,它通過單捻鋼絲繩的制作和復(fù)合材料的包覆二道步驟制取,在復(fù)合材料中還加入有增強晶須,從而使本發(fā)明具有提高作業(yè)率,降低工人的勞動強度,提高產(chǎn)量,節(jié)能降耗,減少修井次數(shù),降低運行成本等特點。
文檔編號D07B1/00GK1313450SQ0111759
公開日2001年9月19日 申請日期2001年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月25日
發(fā)明者關(guān)敬如, 王繼瑋 申請人:杭州天海新材料科技有限公司