本發(fā)明涉及一種電纜,特別涉及一種石油天然氣井下儀器用復合電纜;本發(fā)明還涉及一種石油天然氣井下儀器用復合電纜的制造方法。
背景技術:
石油天然氣是現(xiàn)代工業(yè)的基本原料,鉆井系統(tǒng)包括位于井眼最下方的鉆頭及逐節(jié)連接在鉆頭上的鉆桿,鉆桿為中空結構,隨著鉆頭的掘進,鉆桿逐節(jié)旋接加長,井眼內(nèi)使用鉆井液作為循環(huán)沖洗介質(zhì)。在鉆井過程中還要經(jīng)過固井、測井、解卡等作業(yè),固井液和解卡液的成分復雜,對電纜的腐蝕性強,隨著井深的增加,井下的溫度越來越高,電纜在井下還要承受較為頻繁的扭動和一定的拉力,井壁的巖石有可能對電纜造成損傷。
普通的電纜采用普通的乙丙橡膠絕緣及采用普通的橡膠護套,抗拉強度低,防水性能不佳,遇到硬物容易發(fā)生損傷。普通乙丙橡膠絕緣電阻低,機械性能、老化性能差,使得電纜的使用壽命短,容易出現(xiàn)斷裂。普通橡膠護套的機械性能、老化性能差,不耐油,浸油后抗拉強度及斷裂伸長率下降幅度大,容易出現(xiàn)開裂,不能適應井下復雜的環(huán)境。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的首要目的在于,克服現(xiàn)有技術中存在的問題,提供一種抗拉強度高,拒水性好,耐腐蝕,抗老化的石油天然氣井下儀器用復合電纜。
為實現(xiàn)以上目的,本發(fā)明的一種石油天然氣井下儀器用復合電纜,包括電力電纜纜芯和控制電纜纜芯,電力電纜絞合銅導體外周包覆有電力電纜絕緣層構成電力電纜絕緣線芯,多根所述電力電纜絕緣線芯相互絞合構成所述電力電纜纜芯,所述電力電纜纜芯的外周包覆有電力電纜護套層;控制電纜絞合銅導體外周包覆有控制電纜絕緣層構成控制電纜絕緣線芯,多根所述控制電纜絕緣線芯相互絞合構成所述控制電纜纜芯,所述控制電纜纜芯的外周繞包有控制電纜銅箔屏蔽層,所述控制電纜銅箔屏蔽層的銅箔面向內(nèi)且內(nèi)側設有控制電纜引流線,所述控制電纜引流線貫穿控制電纜纜芯全長度并與銅箔面緊靠在一起;一根所述電力電纜纜芯和兩根所述控制電纜纜芯呈正三角形分布且外周空隙處對稱設有芳綸纖維繩、中心空隙處設有一根鋼絲繩,所述電力電纜纜芯、所述控制電纜纜芯和所述芳綸纖維繩圍繞所述鋼絲繩以同心圓方式相互絞合構成復合纜芯,所述復合纜芯的外周繞包有橡膠布帶繞包層,所述橡膠布帶繞包層的外周包覆有橡膠內(nèi)襯層,所述橡膠內(nèi)襯層的外周包覆有隔磁屏蔽鎧裝層,所述隔磁屏蔽鎧裝層的外周包覆有耐腐蝕外護套。
相對于現(xiàn)有技術,本發(fā)明取得了以下有益效果:電力電纜纜芯和控制電纜纜芯呈正三角形分布,提高了電纜的圓整度,且結構穩(wěn)定,電纜的中心設有鋼絲繩,且纜芯的外周呈正三角形分布有三根芳綸纖維繩,提高了纜芯的抗拉強度;纜芯的外周設有橡膠布帶繞包層提高了電纜的拒水性能;橡膠布帶繞包層外周的隔磁屏蔽鎧裝層,強度高,且有隔磁效果,防止電纜的電流磁場對井下儀器造成干涉,遇到硬物不容易損傷;耐腐蝕外護套可以適應井下復雜的工作環(huán)境,使用壽命長。
作為本發(fā)明的改進,所述電力電纜絞合銅導體采用多根直徑為0.32mm的鍍錫銅絲正規(guī)絞合而成,絞合節(jié)距比為10~12;所述控制電纜絞合銅導體為單絲直徑為0.15~0.21mm的鍍錫銅導體,首先采用同方向一次性束絲組成股線,然后多根股線反方向進行絞合,同方向束絲的節(jié)徑比為7~10倍,股線反方向絞合的節(jié)徑比為12~14倍。
作為本發(fā)明的改進,所述隔磁屏蔽鎧裝層采用直徑為6.0±0.03 mm的銅合金絲編織而成,編織覆蓋率不低于90%,且銅合金絲的原料組分及重量含量如下,銅:鐵:鉛:鑭:鋅=88:0.25:0.15:1.8:9.8。該隔磁屏蔽鎧裝層既可以隔磁,避免電流磁場對井下儀器造成干擾及渦流磁滯造成的損耗,增大載流量,機械強度又比銅更大,而成本則比銅低廉,并且具有優(yōu)異的耐腐蝕性能,且機械抗拉強度高,可以保護電纜不受機械損傷。
作為本發(fā)明的改進,所述電力電纜絕緣層和控制電纜絕緣層所用絕緣橡膠的原料組分及重量含量如下:三元乙丙橡膠BK50:15份;三元乙丙橡膠4640:5份;硬脂酸:0.1~0.3份;過氧化苯甲酰:0.4~0.6份;氧化鋅:1.5~2.0份;2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚:0.6~0.8份;N,N’-二(β-萘基)對苯二胺:0.2~0.4份;鈦白粉:1.1~1.5份;象山煅燒陶土:9~11份;微晶石蠟:1.2~1.5份;凡士林:1.1~1.5份;白炭黑:2~3份;滑石粉:14~18份;N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺:0.6~1.0份。該絕緣橡膠老化前的抗張強度≥7.8 N/mm2,烘箱老化后的抗張強度最大變化率在±11%以內(nèi),烘箱老化后的斷裂伸長率最大變化率在±8%以內(nèi);空氣彈老化后的抗張強度最大變化率在±7%以內(nèi),空氣彈老化后的斷裂伸長率最大變化率在±9%以內(nèi);20℃時的最小絕緣電阻≥9700 MΩ·km;浸油試驗后抗張強度達到浸油試驗前抗張強度的71%以上,浸油后斷裂伸長率達到浸油前斷裂伸長率的74%以上。
作為本發(fā)明的改進,所述橡膠內(nèi)襯層的原料組分及重量含量如下:乙烯醋酸乙酯:22份;三(2,3-二溴丙基)異三聚氰酸酯:2~3份;氧化鋅:0.7~1.0份;微晶石蠟:1.2~1.4份;硬脂酸鋅:0.3~0.5份;炭黑:4~6份;滑石粉:12~15份;氣相法白炭黑:1.8~2.5份;凡士林:1.6~2.0份;象山煅燒陶土:11~15份;4,4’-雙(α,α-二甲基芐基)二苯胺:0.6~1.0份;N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺:0.6~1.0份;2-硫醇基苯駢噻唑:0.2~0.5份。該內(nèi)襯橡膠烘箱老化后抗張強度最大變化率在±7%以內(nèi),烘箱老化后的斷裂伸長率最大變化率在±4%以內(nèi);熱延伸試驗負荷下的最大伸長率≤14%,熱延伸試驗負荷下的最大永久伸長率為0。
作為本發(fā)明的改進,所述電力電纜護套層及耐腐蝕外護套所用護套橡膠的原料組分及重量含量如下:氯磺化聚乙烯橡膠H40:20份;2-硫醇基苯駢噻唑:0.2~0.5份;二硫化二苯并噻唑:0.4~0.6份;二硫化雙(硫羰基二甲胺):0.6~1.0份;氧化鎂:1.1~1.5份;氧化鋅:1.2~1.5份;N,N’-二苯基對苯二胺:0.3~0.5份;微晶石蠟:0.6~1份;3-氨丙基三乙氧基硅烷:0.6~1份;鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯:0.6~1份;氫氧化鋁:1.4~2份;鄰苯二甲酸二辛酯:2 ~2.5份;氣相法白炭黑:5.0~6.5份;滑石粉:5~6.5份;凡士林:0.5~1.5份;硬脂酸:0.1~0.3份。該護套橡膠老化前的抗張強度≥17.4 N/mm2,老化前的斷裂伸長率≥390%;烘箱老化后的抗張強度為老化前的抗張強度的94%以上,烘箱老化后斷裂伸長率為烘箱老化前斷裂伸長率的92%以上;浸油試驗后抗張強度達到浸油試驗前抗張強度的84%以上,浸油后斷裂伸長率達到浸油前斷裂伸長率的80%以上;熱延伸試驗負荷下的最大伸長率≤39%,熱延伸試驗負荷下的最大永久伸長率為2%;在耐臭氧試驗中無開裂現(xiàn)象。
本發(fā)明的另一個目的在于,提供一種石油天然氣井下儀器用復合電纜的制造方法,按該方法制造而成的石油天然氣井下儀器用復合電纜,抗拉強度高,拒水性好,耐腐蝕,抗老化。
為實現(xiàn)以上目的,本發(fā)明石油天然氣井下儀器用復合電纜的制造方法,依次包括以下步驟:⑴將多根直徑為0.32mm的鍍錫銅絲正規(guī)絞合成電力電纜絞合銅導體,絞合節(jié)距比為10~12,在電力電纜絞合銅導體的外周擠包電力電纜絕緣層構成電力電纜絕緣線芯,然后將多根所述電力電纜絕緣線芯相互絞合構成電力電纜纜芯,再在所述電力電纜纜芯的外周擠包電力電纜護套層;⑵將多根直徑為0.15~0.21mm的鍍錫銅絲同向束絲成股線,然后多根股線反向絞合成控制電纜絞合銅導體,同向束絲的節(jié)徑比為7~10倍,股線反方向絞合的節(jié)徑比為12~14倍;在所述控制電纜絞合銅導體的外周擠包控制電纜絕緣層構成控制電纜絕緣線芯,多根所述控制電纜絕緣線芯相互絞合構成控制電纜纜芯,再在控制電纜纜芯的外周繞包控制電纜銅箔屏蔽層,所述控制電纜銅箔屏蔽層的銅箔面向內(nèi)且內(nèi)側設有控制電纜引流線,所述控制電纜引流線貫穿控制電纜纜芯全長度并與銅箔面緊靠在一起;⑶將一根所述電力電纜纜芯和兩根所述控制電纜纜芯呈正三角形分布且中心空隙處放置一根鋼絲繩、外周空隙處對稱放置芳綸纖維繩,然后所述電力電纜纜芯、所述控制電纜纜芯和所述芳綸纖維繩圍繞所述鋼絲繩以同心圓方式相互絞合構成復合纜芯;⑷在所述復合纜芯的外周繞包橡膠布帶繞包層,所述橡膠布帶繞包層的厚度為0.25mm,重疊率為50%~55%;⑸在所述橡膠布帶繞包層的外周擠包橡膠內(nèi)襯層;⑹在所述橡膠內(nèi)襯層的外周包覆隔磁屏蔽鎧裝層;⑺在所述隔磁屏蔽鎧裝層的外周擠包耐腐蝕外護套。
相對于現(xiàn)有技術,本發(fā)明取得了以下有益效果:該方法制造而成的石油天然氣井下儀器用復合電纜中,電力電纜纜芯和控制電纜纜芯呈正三角形分布,提高了電纜的圓整度,且結構穩(wěn)定,電纜的中心設有鋼絲繩,且纜芯的外周呈正三角形分布有三根芳綸纖維繩,提高了纜芯的抗拉強度;纜芯的外周設有橡膠布帶繞包層提高了電纜的拒水性能;橡膠布帶繞包層外周的隔磁屏蔽鎧裝層,強度高,且有隔磁效果,防止電纜的電流磁場對井下儀器造成干涉,遇到硬物不容易損傷;耐腐蝕外護套可以適應井下復雜的工作環(huán)境,使用壽命長。
作為本發(fā)明的改進,所述電力電纜絕緣層和控制電纜絕緣層的制造方法依次包括以下步驟:(1)按以下組份及重量含量準備原料:三元乙丙橡膠BK50:15份;三元乙丙橡膠4640:5份;硬脂酸:0.1~0.3份;過氧化苯甲酰:0.4~0.6份;氧化鋅:1.5~2.0份;2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚:0.6~0.8份;N,N’-二(β-萘基)對苯二胺:0.2~0.4份;鈦白粉:1.1~1.5份;象山煅燒陶土:9~11份;微晶石蠟:1.2~1.5份;凡士林:1.1~1.5份;白炭黑:2~3份;滑石粉:14~18份;N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺:0.6~1.0份;(2)先將三元乙丙橡膠BK50和三元乙丙橡膠4640密煉混合均勻;然后依次加入2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚、N,N’-二(β-萘基)對苯二胺、微晶石蠟、氧化鋅、硬脂酸、滑石粉、白炭黑、鈦白粉進行混煉16~20分鐘,使各組份均勻;接著采用三層20+40+60目濾網(wǎng)進行濾橡,濾橡輾頁出片后停放15小時以上;冷卻后在密煉機上加凡士林并進行充分混煉且在最后1分鐘時加入過氧化苯甲酰、N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺和象山煅燒陶土;最后在開煉機上打8個三角包經(jīng)三輥輥煉機拉薄成片切割后作為絕緣橡膠片備用;(3)將絕緣橡膠片在擠橡機上擠包電力電纜絕緣層或控制電纜絕緣層,擠出時各絕緣線芯的牽引速度為16~18m/min,擠橡機的機身溫度1區(qū)為65±5℃,2區(qū)為70±5℃,擠橡機的機頭溫度為82±5℃。該方法制造而成的絕緣橡膠老化前的抗張強度≥7.8 N/mm2,烘箱老化后的抗張強度最大變化率在±11%以內(nèi),烘箱老化后的斷裂伸長率最大變化率在±8%以內(nèi);空氣彈老化后的抗張強度最大變化率在±7%以內(nèi),空氣彈老化后的斷裂伸長率最大變化率在±9%以內(nèi);20℃時的最小絕緣電阻≥9700 MΩ·km;浸油試驗后抗張強度達到浸油試驗前抗張強度的71%以上,浸油后斷裂伸長率達到浸油前斷裂伸長率的74%以上。
作為本發(fā)明的改進,所述橡膠內(nèi)襯層所用內(nèi)襯橡膠的制造方法依次包括以下步驟:(1)按以下組分及重量含量準備原料,乙烯醋酸乙酯:22份;三(2,3-二溴丙基)異三聚氰酸酯:2~3份;氧化鋅:0.7~1.0份;微晶石蠟:1.2~1.4份;硬脂酸鋅:0.3~0.5份;炭黑:4~6份;滑石粉:12~15份;氣相法白炭黑:1.8~2.5份;凡士林:1.6~2.0份;象山煅燒陶土:11~15份;4,4’-雙(α,α-二甲基芐基)二苯胺:0.6~1.0份;N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺:0.6~1.0份;2-硫醇基苯駢噻唑:0.2~0.5份;(2)先將乙烯醋酸乙酯在密煉機混煉均勻,然后加入三(2,3-二溴丙基)異三聚氰酸酯、氧化鋅、微晶石蠟、硬脂酸鋅、炭黑、滑石粉、氣相法白炭黑、凡士林在密煉機中進行混煉8~10分鐘,使得混料攪拌均勻;接著加入煅燒陶土和4,4—雙( --二甲基芐基)二苯胺繼續(xù)混煉均勻,然后加入N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺和2-硫醇基苯駢噻唑再混煉50~60秒下料;再將所下的混合料搬到兩輥開煉機上翻3個三角包后,切割出片備用擠包。該方法制造而成的內(nèi)襯橡膠烘箱老化后抗張強度最大變化率在±7%以內(nèi),烘箱老化后的斷裂伸長率最大變化率在±4%以內(nèi);熱延伸試驗負荷下的最大伸長率≤14%,熱延伸試驗負荷下的最大永久伸長率為0。
作為本發(fā)明的改進,所述電力電纜護套層及耐腐蝕外護套的制造方法依次包括以下步驟:(1)按以下組份及重量含量準備原料:氯磺化聚乙烯橡膠H40:20份;2-硫醇基苯駢噻唑:0.2~0.5份;二硫化二苯并噻唑:0.4~0.6份;二硫化雙(硫羰基二甲胺):0.6~1.0份;氧化鎂:1.1~1.5份;氧化鋅:1.2~1.5份;N,N’-二苯基對苯二胺:0.3~0.5份;微晶石蠟:0.6~1份;3-氨丙基三乙氧基硅烷:0.6~1份;鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯:0.6~1份;氫氧化鋁:1.4~2份;鄰苯二甲酸二辛酯:2 ~2.5份;氣相法白炭黑:5.0~6.5份;滑石粉:5~6.5份;凡士林:0.5~1.5份;硬脂酸:0.1~0.3份;(2)先將氯磺化聚乙烯橡膠H40在密煉機中混煉3~5分鐘;然后加入氧化鎂、氧化鋅、微晶石蠟、3-氨丙基三乙氧基硅烷、鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯、氫氧化鋁、滑石粉、鄰苯二甲酸二辛酯、氣相法白炭黑、凡士林及硬脂酸在密煉機中混煉10~12分鐘,使得混料攪拌均勻;接著采用40目+60目的雙層濾網(wǎng)進行濾橡3次,再用20目+40目的雙層濾網(wǎng)濾橡4次;濾橡完成后在混合膠中加入二硫化雙(硫羰基二甲胺)、二硫化二苯并噻唑、N,N’-二苯基對苯二胺及2-硫醇基苯駢噻唑,再混煉50~60秒;然后將混合料移至開煉機上進行軋片散熱,開煉機軋片的溫度控制在110~120℃,軋片時間為10~12分鐘,并在開煉機上翻六個三角包,翻均勻后切割出片作為護套橡膠備用擠包;(3)將所述護套橡膠在擠橡機上擠包電力電纜護套層或耐腐蝕外護套,擠橡機的機身一區(qū)溫度為75±3℃,二區(qū)溫度為80±3℃,擠橡機的機頭溫度為65±5℃,擠橡機的螺桿采用風冷+水冷方式雙重冷卻,擠出后采用0.6~0.8MPa的壓力進行硫化,出線速度為20~25m/min。該方法制造而成的護套橡膠老化前的抗張強度≥17.4 N/mm2,老化前的斷裂伸長率≥390%;烘箱老化后的抗張強度為老化前的抗張強度的94%以上,烘箱老化后斷裂伸長率為烘箱老化前斷裂伸長率的92%以上;浸油試驗后抗張強度達到浸油試驗前抗張強度的84%以上,浸油后斷裂伸長率達到浸油前斷裂伸長率的80%以上;熱延伸試驗負荷下的最大伸長率≤39%,熱延伸試驗負荷下的最大永久伸長率為2%;在耐臭氧試驗中無開裂現(xiàn)象。
附圖說明
圖1為本發(fā)明石油天然氣井下儀器用復合電纜的結構示意圖。
圖中:1.鋼絲繩;2a.電力電纜絞合銅導體;2b.電力電纜絕緣層;2c.電力電纜護套層;3a.控制電纜絞合銅導體;3b.控制電纜絕緣層;3c.控制電纜銅箔屏蔽層;3d.控制電纜引流線;4.芳綸纖維繩;5.橡膠布帶繞包層;6.橡膠內(nèi)襯層;7.隔磁屏蔽鎧裝層;8.耐腐蝕外護套。
具體實施方式
如圖1所示,本發(fā)明的石油天然氣井下儀器用復合電纜包括電力電纜纜芯和控制電纜纜芯。電力電纜絞合銅導體2a外周包覆有電力電纜絕緣層2b構成電力電纜絕緣線芯,多根電力電纜絕緣線芯相互絞合構成電力電纜纜芯,電力電纜纜芯的外周包覆有電力電纜護套層2c。
控制電纜絞合銅導體3a外周包覆有控制電纜絕緣層3b構成控制電纜絕緣線芯,多根控制電纜絕緣線芯相互絞合構成控制電纜纜芯,控制電纜纜芯的外周繞包有控制電纜銅箔屏蔽層3c,控制電纜銅箔屏蔽層3c的銅箔面向內(nèi)且內(nèi)側設有控制電纜引流線3d,控制電纜引流線3d貫穿控制電纜纜芯全長度并與銅箔面緊靠在一起。
一根電力電纜纜芯和兩根控制電纜纜芯呈正三角形分布且外周空隙處對稱設有芳綸纖維繩4、中心空隙處設有一根鋼絲繩1,電力電纜纜芯、控制電纜纜芯和芳綸纖維繩4圍繞鋼絲繩1以同心圓方式相互絞合構成復合纜芯,復合纜芯的外周繞包有橡膠布帶繞包層5,橡膠布帶繞包層5的外周包覆有橡膠內(nèi)襯層6,橡膠內(nèi)襯層6的外周包覆有隔磁屏蔽鎧裝層7,隔磁屏蔽鎧裝層7的外周包覆有耐腐蝕外護套8。
隔磁屏蔽鎧裝層7采用直徑為6.0±0.03 mm的銅合金絲編織而成,編織覆蓋率不低于90%,且銅合金絲的原料組分及重量含量如下,銅:鐵:鉛:鑭:鋅=88:0.25:0.15:1.8:9.8。
實施例一
石油天然氣井下儀器用復合電纜的制造方法,依次包括以下步驟:⑴將多根直徑為0.32mm的鍍錫銅絲正規(guī)絞合成電力電纜絞合銅導體2a,絞合節(jié)距比為10,在電力電纜絞合銅導體2a的外周擠包電力電纜絕緣層2b構成電力電纜絕緣線芯,然后將多根電力電纜絕緣線芯相互絞合構成電力電纜纜芯,再在電力電纜纜芯的外周擠包電力電纜護套層2c;⑵將多根直徑為0.15mm的鍍錫銅絲同向束絲成股線,然后多根股線反向絞合成控制電纜絞合銅導體3a,同向束絲的節(jié)徑比為7倍,股線反方向絞合的節(jié)徑比為12倍;在控制電纜絞合銅導體3a的外周擠包控制電纜絕緣層3b構成控制電纜絕緣線芯,多根控制電纜絕緣線芯相互絞合構成控制電纜纜芯,再在控制電纜纜芯的外周繞包控制電纜銅箔屏蔽層3c,控制電纜銅箔屏蔽層3c的銅箔面向內(nèi)且內(nèi)側設有控制電纜引流線3d,控制電纜引流線3d貫穿控制電纜纜芯全長度并與銅箔面緊靠在一起;⑶將一根電力電纜纜芯和兩根控制電纜纜芯呈正三角形分布且中心空隙處放置一根鋼絲繩1、外周空隙處對稱放置芳綸纖維繩4,然后電力電纜纜芯、控制電纜纜芯和芳綸纖維繩4圍繞鋼絲繩1以同心圓方式相互絞合構成復合纜芯;⑷在復合纜芯的外周繞包橡膠布帶繞包層5,橡膠布帶繞包層5的厚度為0.25mm,重疊率為50%;⑸在橡膠布帶繞包層5的外周擠包橡膠內(nèi)襯層6;⑹在橡膠內(nèi)襯層6的外周包覆隔磁屏蔽鎧裝層7;⑺在隔磁屏蔽鎧裝層7的外周擠包耐腐蝕外護套8。
電力電纜絕緣層2b和控制電纜絕緣層3b的制造方法依次包括以下步驟:(1)按以下組份及重量含量準備原料:三元乙丙橡膠BK50:15份;三元乙丙橡膠4640:5份;硬脂酸:0.1份;過氧化苯甲酰:0.4份;氧化鋅:1.5份;2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚:0.6份;N,N’-二(β-萘基)對苯二胺:0.2份;鈦白粉:1.1份;象山煅燒陶土:9份;微晶石蠟:1.2份;凡士林:1.1份;白炭黑:2份;滑石粉:14份;N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺:0.6份;(2)先將三元乙丙橡膠BK50和三元乙丙橡膠4640密煉混合均勻;然后依次加入2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚、N,N’-二(β-萘基)對苯二胺、微晶石蠟、氧化鋅、硬脂酸、滑石粉、白炭黑、鈦白粉進行混煉16分鐘,使各組份均勻;接著采用三層20+40+60目濾網(wǎng)進行濾橡,濾橡輾頁出片后停放15小時;冷卻后在密煉機上加凡士林并進行充分混煉且在最后1分鐘時加入過氧化苯甲酰、N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺和象山煅燒陶土;最后在開煉機上打8個三角包經(jīng)三輥輥煉機拉薄成片切割后作為絕緣橡膠片備用;(3)將絕緣橡膠片在擠橡機上擠包電力電纜絕緣層或控制電纜絕緣層3b,擠出時各絕緣線芯的牽引速度為16m/min,擠橡機的機身溫度1區(qū)為60℃,2區(qū)為65℃,擠橡機的機頭溫度為77℃。
橡膠內(nèi)襯層6所用內(nèi)襯橡膠的制造方法依次包括以下步驟:(1)按以下組分及重量含量準備原料,乙烯醋酸乙酯:22份;三(2,3-二溴丙基)異三聚氰酸酯:2份;氧化鋅:0.7份;微晶石蠟:1.2份;硬脂酸鋅:0.3份;炭黑:4份;滑石粉:12份;氣相法白炭黑:1.8份;凡士林:1.6份;象山煅燒陶土:11份;4,4’-雙(α,α-二甲基芐基)二苯胺:0.6份;N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺:0.6份;2-硫醇基苯駢噻唑:0.2份;(2)先將乙烯醋酸乙酯在密煉機混煉均勻,然后加入三(2,3-二溴丙基)異三聚氰酸酯、氧化鋅、微晶石蠟、硬脂酸鋅、炭黑、滑石粉、氣相法白炭黑、凡士林在密煉機中進行混煉8分鐘,使得混料攪拌均勻;接著加入煅燒陶土和4,4—雙( --二甲基芐基)二苯胺繼續(xù)混煉均勻,然后加入N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺和2-硫醇基苯駢噻唑再混煉50秒下料;再將所下的混合料搬到兩輥開煉機上翻3個三角包后,切割出片備用擠包。
電力電纜護套層2c及耐腐蝕外護套8的制造方法依次包括以下步驟:(1)按以下組份及重量含量準備原料:氯磺化聚乙烯橡膠H40:20份;2-硫醇基苯駢噻唑:0.2份;二硫化二苯并噻唑:0.4份;二硫化雙(硫羰基二甲胺):0.6份;氧化鎂:1.1份;氧化鋅:1.2份;N,N’-二苯基對苯二胺:0.3份;微晶石蠟:0.6份;3-氨丙基三乙氧基硅烷:0.6份;鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯:0.6份;氫氧化鋁:1.4份;鄰苯二甲酸二辛酯:2份;氣相法白炭黑:5.0份;滑石粉:5份;凡士林:0.5份;硬脂酸:0.1份;(2)先將氯磺化聚乙烯橡膠H40在密煉機中混煉3~5分鐘;然后加入氧化鎂、氧化鋅、微晶石蠟、3-氨丙基三乙氧基硅烷、鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯、氫氧化鋁、滑石粉、鄰苯二甲酸二辛酯、氣相法白炭黑、凡士林及硬脂酸在密煉機中混煉10分鐘,使得混料攪拌均勻;接著采用40目+60目的雙層濾網(wǎng)進行濾橡3次,再用20目+40目的雙層濾網(wǎng)濾橡4次;濾橡完成后在混合膠中加入二硫化雙(硫羰基二甲胺)、二硫化二苯并噻唑、N,N’-二苯基對苯二胺及2-硫醇基苯駢噻唑,再混煉50秒;然后將混合料移至開煉機上進行軋片散熱,開煉機軋片的溫度控制在110℃,軋片時間為10分鐘,并在開煉機上翻六個三角包,翻均勻后切割出片作為護套橡膠備用擠包;(3)將護套橡膠在擠橡機上擠包電力電纜護套層2c或耐腐蝕外護套8,擠橡機的機身一區(qū)溫度為72℃,二區(qū)溫度為77℃,擠橡機的機頭溫度為60℃,擠橡機的螺桿采用風冷+水冷方式雙重冷卻,擠出后采用0.6MPa的壓力進行硫化,出線速度為20m/min。
實施例二
石油天然氣井下儀器用復合電纜的制造方法,依次包括以下步驟:⑴將多根直徑為0.32mm的鍍錫銅絲正規(guī)絞合成電力電纜絞合銅導體2a,絞合節(jié)距比為11,在電力電纜絞合銅導體2a的外周擠包電力電纜絕緣層2b構成電力電纜絕緣線芯,然后將多根電力電纜絕緣線芯相互絞合構成電力電纜纜芯,再在電力電纜纜芯的外周擠包電力電纜護套層2c;⑵將多根直徑為0.18mm的鍍錫銅絲同向束絲成股線,然后多根股線反向絞合成控制電纜絞合銅導體3a,同向束絲的節(jié)徑比為8倍,股線反方向絞合的節(jié)徑比為13倍;在控制電纜絞合銅導體3a的外周擠包控制電纜絕緣層3b構成控制電纜絕緣線芯,多根控制電纜絕緣線芯相互絞合構成控制電纜纜芯,再在控制電纜纜芯的外周繞包控制電纜銅箔屏蔽層3c,控制電纜銅箔屏蔽層3c的銅箔面向內(nèi)且內(nèi)側設有控制電纜引流線3d,控制電纜引流線3d貫穿控制電纜纜芯全長度并與銅箔面緊靠在一起;⑶將一根電力電纜纜芯和兩根控制電纜纜芯呈正三角形分布且中心空隙處放置一根鋼絲繩1、外周空隙處對稱放置芳綸纖維繩4,然后電力電纜纜芯、控制電纜纜芯和芳綸纖維繩4圍繞鋼絲繩1以同心圓方式相互絞合構成復合纜芯;⑷在復合纜芯的外周繞包橡膠布帶繞包層5,橡膠布帶繞包層5的厚度為0.25mm,重疊率為52%;⑸在橡膠布帶繞包層5的外周擠包橡膠內(nèi)襯層6;⑹在橡膠內(nèi)襯層6的外周包覆隔磁屏蔽鎧裝層7;⑺在隔磁屏蔽鎧裝層7的外周擠包耐腐蝕外護套8。
電力電纜絕緣層2b和控制電纜絕緣層3b的制造方法依次包括以下步驟:(1)按以下組份及重量含量準備原料:三元乙丙橡膠BK50:15份;三元乙丙橡膠4640:5份;硬脂酸:0.2份;過氧化苯甲酰:0.5份;氧化鋅:1.8份;2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚:0.7份;N,N’-二(β-萘基)對苯二胺:0.3份;鈦白粉:1.3份;象山煅燒陶土:10份;微晶石蠟:1.3份;凡士林:1.3份;白炭黑:2.5份;滑石粉:16份;N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺:0.8份;(2)先將三元乙丙橡膠BK50和三元乙丙橡膠4640密煉混合均勻;然后依次加入2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚、N,N’-二(β-萘基)對苯二胺、微晶石蠟、氧化鋅、硬脂酸、滑石粉、白炭黑、鈦白粉進行混煉18分鐘,使各組份均勻;接著采用三層20+40+60目濾網(wǎng)進行濾橡,濾橡輾頁出片后停放16小時;冷卻后在密煉機上加凡士林并進行充分混煉且在最后1分鐘時加入過氧化苯甲酰、N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺和象山煅燒陶土;最后在開煉機上打8個三角包經(jīng)三輥輥煉機拉薄成片切割后作為絕緣橡膠片備用;(3)將絕緣橡膠片在擠橡機上擠包電力電纜絕緣層或控制電纜絕緣層3b,擠出時各絕緣線芯的牽引速度為17m/min,擠橡機的機身溫度1區(qū)為65℃,2區(qū)為70℃,擠橡機的機頭溫度為82℃。
橡膠內(nèi)襯層6所用內(nèi)襯橡膠的制造方法依次包括以下步驟:(1)按以下組分及重量含量準備原料,乙烯醋酸乙酯:22份;三(2,3-二溴丙基)異三聚氰酸酯:2.5份;氧化鋅:0.9份;微晶石蠟:1.3份;硬脂酸鋅:0.4份;炭黑:5份;滑石粉:14份;氣相法白炭黑:2份;凡士林:1.8份;象山煅燒陶土:13份;4,4’-雙(α,α-二甲基芐基)二苯胺:0.8份;N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺:0.8份;2-硫醇基苯駢噻唑:0.4份;(2)先將乙烯醋酸乙酯在密煉機混煉均勻,然后加入三(2,3-二溴丙基)異三聚氰酸酯、氧化鋅、微晶石蠟、硬脂酸鋅、炭黑、滑石粉、氣相法白炭黑、凡士林在密煉機中進行混煉9分鐘,使得混料攪拌均勻;接著加入煅燒陶土和4,4—雙( --二甲基芐基)二苯胺繼續(xù)混煉均勻,然后加入N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺和2-硫醇基苯駢噻唑再混煉55秒下料;再將所下的混合料搬到兩輥開煉機上翻3個三角包后,切割出片備用擠包。
電力電纜護套層2c及耐腐蝕外護套8的制造方法依次包括以下步驟:(1)按以下組份及重量含量準備原料:氯磺化聚乙烯橡膠H40:20份;2-硫醇基苯駢噻唑:0.4份;二硫化二苯并噻唑:0.5份;二硫化雙(硫羰基二甲胺):0.8份;氧化鎂:1.3份;氧化鋅:1.4份;N,N’-二苯基對苯二胺:0.4份;微晶石蠟:0.8份;3-氨丙基三乙氧基硅烷:0.8份;鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯:0.8份;氫氧化鋁:1.8份;鄰苯二甲酸二辛酯:2.2份;氣相法白炭黑:6份;滑石粉:6份;凡士林:1份;硬脂酸:0.2份;(2)先將氯磺化聚乙烯橡膠H40在密煉機中混煉4分鐘;然后加入氧化鎂、氧化鋅、微晶石蠟、3-氨丙基三乙氧基硅烷、鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯、氫氧化鋁、滑石粉、鄰苯二甲酸二辛酯、氣相法白炭黑、凡士林及硬脂酸在密煉機中混煉11分鐘,使得混料攪拌均勻;接著采用40目+60目的雙層濾網(wǎng)進行濾橡3次,再用20目+40目的雙層濾網(wǎng)濾橡4次;濾橡完成后在混合膠中加入二硫化雙(硫羰基二甲胺)、二硫化二苯并噻唑、N,N’-二苯基對苯二胺及2-硫醇基苯駢噻唑,再混煉55秒;然后將混合料移至開煉機上進行軋片散熱,開煉機軋片的溫度控制在115℃,軋片時間為11分鐘,并在開煉機上翻六個三角包,翻均勻后切割出片作為護套橡膠備用擠包;(3)將護套橡膠在擠橡機上擠包電力電纜護套層2c或耐腐蝕外護套8,擠橡機的機身一區(qū)溫度為75℃,二區(qū)溫度為80℃,擠橡機的機頭溫度為65℃,擠橡機的螺桿采用風冷+水冷方式雙重冷卻,擠出后采用0.7MPa的壓力進行硫化,出線速度為22m/min。
實施例三
石油天然氣井下儀器用復合電纜的制造方法,依次包括以下步驟:⑴將多根直徑為0.32mm的鍍錫銅絲正規(guī)絞合成電力電纜絞合銅導體2a,絞合節(jié)距比為12,在電力電纜絞合銅導體2a的外周擠包電力電纜絕緣層2b構成電力電纜絕緣線芯,然后將多根電力電纜絕緣線芯相互絞合構成電力電纜纜芯,再在電力電纜纜芯的外周擠包電力電纜護套層2c;⑵將多根直徑為0.21mm的鍍錫銅絲同向束絲成股線,然后多根股線反向絞合成控制電纜絞合銅導體3a,同向束絲的節(jié)徑比為10倍,股線反方向絞合的節(jié)徑比為14倍;在控制電纜絞合銅導體3a的外周擠包控制電纜絕緣層3b構成控制電纜絕緣線芯,多根控制電纜絕緣線芯相互絞合構成控制電纜纜芯,再在控制電纜纜芯的外周繞包控制電纜銅箔屏蔽層3c,控制電纜銅箔屏蔽層3c的銅箔面向內(nèi)且內(nèi)側設有控制電纜引流線3d,控制電纜引流線3d貫穿控制電纜纜芯全長度并與銅箔面緊靠在一起;⑶將一根電力電纜纜芯和兩根控制電纜纜芯呈正三角形分布且中心空隙處放置一根鋼絲繩1、外周空隙處對稱放置芳綸纖維繩4,然后電力電纜纜芯、控制電纜纜芯和芳綸纖維繩4圍繞鋼絲繩1以同心圓方式相互絞合構成復合纜芯;⑷在復合纜芯的外周繞包橡膠布帶繞包層5,橡膠布帶繞包層5的厚度為0.25mm,重疊率為55%;⑸在橡膠布帶繞包層5的外周擠包橡膠內(nèi)襯層6;⑹在橡膠內(nèi)襯層6的外周包覆隔磁屏蔽鎧裝層7;⑺在隔磁屏蔽鎧裝層7的外周擠包耐腐蝕外護套8。
電力電纜絕緣層2b和控制電纜絕緣層3b的制造方法依次包括以下步驟:(1)按以下組份及重量含量準備原料:三元乙丙橡膠BK50:15份;三元乙丙橡膠4640:5份;硬脂酸:0.3份;過氧化苯甲酰:0.6份;氧化鋅:2.0份;2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚:0.8份;N,N’-二(β-萘基)對苯二胺:0.4份;鈦白粉:1.5份;象山煅燒陶土:11份;微晶石蠟:1.5份;凡士林:1.5份;白炭黑:3份;滑石粉:18份;N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺:1.0份;(2)先將三元乙丙橡膠BK50和三元乙丙橡膠4640密煉混合均勻;然后依次加入2,4-二(十二烷基硫甲基)-6-甲基苯酚、N,N’-二(β-萘基)對苯二胺、微晶石蠟、氧化鋅、硬脂酸、滑石粉、白炭黑、鈦白粉進行混煉20分鐘,使各組份均勻;接著采用三層20+40+60目濾網(wǎng)進行濾橡,濾橡輾頁出片后停放18小時;冷卻后在密煉機上加凡士林并進行充分混煉且在最后1分鐘時加入過氧化苯甲酰、N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺和象山煅燒陶土;最后在開煉機上打8個三角包經(jīng)三輥輥煉機拉薄成片切割后作為絕緣橡膠片備用;(3)將絕緣橡膠片在擠橡機上擠包電力電纜絕緣層或控制電纜絕緣層3b,擠出時各絕緣線芯的牽引速度為18m/min,擠橡機的機身溫度1區(qū)為70℃,2區(qū)為75℃,擠橡機的機頭溫度為87℃。
橡膠內(nèi)襯層6所用內(nèi)襯橡膠的制造方法依次包括以下步驟:(1)按以下組分及重量含量準備原料,乙烯醋酸乙酯:22份;三(2,3-二溴丙基)異三聚氰酸酯:3份;氧化鋅:1.0份;微晶石蠟:1.4份;硬脂酸鋅:0.5份;炭黑:6份;滑石粉:15份;氣相法白炭黑:2.5份;凡士林:2.0份;象山煅燒陶土:15份;4,4’-雙(α,α-二甲基芐基)二苯胺:1.0份;N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺:1.0份;2-硫醇基苯駢噻唑:0.5份;(2)先將乙烯醋酸乙酯在密煉機混煉均勻,然后加入三(2,3-二溴丙基)異三聚氰酸酯、氧化鋅、微晶石蠟、硬脂酸鋅、炭黑、滑石粉、氣相法白炭黑、凡士林在密煉機中進行混煉10分鐘,使得混料攪拌均勻;接著加入煅燒陶土和4,4—雙( --二甲基芐基)二苯胺繼續(xù)混煉均勻,然后加入N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺和2-硫醇基苯駢噻唑再混煉60秒下料;再將所下的混合料搬到兩輥開煉機上翻3個三角包后,切割出片備用擠包。
電力電纜護套層2c及耐腐蝕外護套8的制造方法依次包括以下步驟:(1)按以下組份及重量含量準備原料:氯磺化聚乙烯橡膠H40:20份;2-硫醇基苯駢噻唑:0.5份;二硫化二苯并噻唑:0.6份;二硫化雙(硫羰基二甲胺):1.0份;氧化鎂:1.5份;氧化鋅:1.5份;N,N’-二苯基對苯二胺:0.5份;微晶石蠟:1份;3-氨丙基三乙氧基硅烷:1份;鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯:1份;氫氧化鋁:2份;鄰苯二甲酸二辛酯:2.5份;氣相法白炭黑:6.5份;滑石粉:6.5份;凡士林:1.5份;硬脂酸:0.3份;(2)先將氯磺化聚乙烯橡膠H40在密煉機中混煉5分鐘;然后加入氧化鎂、氧化鋅、微晶石蠟、3-氨丙基三乙氧基硅烷、鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯、氫氧化鋁、滑石粉、鄰苯二甲酸二辛酯、氣相法白炭黑、凡士林及硬脂酸在密煉機中混煉12分鐘,使得混料攪拌均勻;接著采用40目+60目的雙層濾網(wǎng)進行濾橡3次,再用20目+40目的雙層濾網(wǎng)濾橡4次;濾橡完成后在混合膠中加入二硫化雙(硫羰基二甲胺)、二硫化二苯并噻唑、N,N’-二苯基對苯二胺及2-硫醇基苯駢噻唑,再混煉60秒;然后將混合料移至開煉機上進行軋片散熱,開煉機軋片的溫度控制在120℃,軋片時間為12分鐘,并在開煉機上翻六個三角包,翻均勻后切割出片作為護套橡膠備用擠包;(3)將護套橡膠在擠橡機上擠包電力電纜護套層2c或耐腐蝕外護套8,擠橡機的機身一區(qū)溫度為78℃,二區(qū)溫度為83℃,擠橡機的機頭溫度為70℃,擠橡機的螺桿采用風冷+水冷方式雙重冷卻,擠出后采用0.8MPa的壓力進行硫化,出線速度為25m/min。
對實施例一至實施例三中絕緣橡膠老化前機械性能測試結果如表1:
表 1
對實施例一至實施例三中絕緣橡膠烘箱老化后的機械性能測試結果如表2,無導體老化條件:溫度135±2℃,時間:168h。
表 2
對實施例一至實施例三中絕緣橡膠空氣彈老化后的機械性能測試結果如表3,老化條件:溫度127±1℃,時間40h,壓力56 N/mm2。
表 3
對實施例一至實施例三中絕緣橡膠的最小絕緣電阻(20℃時)測試結果如表4所示。
表 4
對實施例一至實施例三中絕緣橡膠浸入IRM902#油后進行機械性能測試,測試結果如表5。測試條件:溫度100±2℃,時間24h。
表 5
由于橡膠內(nèi)襯層不考核機械性能強度,主要是高耐溫等級和遇熱穩(wěn)定性要求。對實施例一至實施例三中橡膠內(nèi)襯層的內(nèi)襯橡膠進行烘箱老化試驗,老化條件:溫度160±2℃,時間:168h。烘箱老化后機械性能測試結果如表6。
表 6
對實施例一至實施例三中的內(nèi)襯橡膠進行熱延伸試驗,試驗條件:處理溫度250±3℃,持續(xù)時間15 min,機械應力20 N/cm2。測試結果如表7。
表 7
對實施例一至實施例三的護套橡膠的測試結果如下表8:
表8
以上實施例中,乙烯醋酸乙酯選用杜邦公司的EVA40L-03。
以上所述僅為本發(fā)明之較佳可行實施例而已,非因此局限本發(fā)明的專利保護范圍。除上述實施例外,本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案,均落在本發(fā)明要求的保護范圍內(nèi)。本發(fā)明未經(jīng)描述的技術特征可以通過或采用現(xiàn)有技術實現(xiàn),在此不再贅述。