一种潜油加热电缆的制作方法

本发明属于电缆产品领域，具体涉及一种潜油加热电缆。

背景技术：

开采石油需要用到抽油泵，抽油泵的工作电压可以达到3kv或6kv，此时必须要用专用的供电电缆对抽油泵机组进行供电。为抽油泵机组供电的电缆称为潜油电缆，又称潜油泵电缆。敷设于油井中，电缆下端与引接电缆相连，上端与地面控制柜相连接。油井中工作条件恶劣，常处于高温、高压以及含油气等腐蚀性很强的环境中。潜油电缆可分为圆形和扁形两种。受油井套管狭小空间的限制，通常潜油泵电力电缆以扁形为主。现有的潜油电缆通常为如下的结构：

1、导体，导体材料为发热导线。

2、包裹导体的绝缘层，绝缘层通常采用的材料是聚丙烯绝缘层或者三元乙丙橡胶绝缘层。

3、阻挡层，阻挡层通常采用聚四氟乙烯(f40)薄膜。

4、护套层，护套层通常采用机械性能良好，耐油性、耐化学腐蚀性强的丁腈橡皮护套或者铅护套，铅护套由纯铅或铅合金制成。

5、铠装层，铠装层起着一个纵向受力作用，同时对护套层起着关键的保护作用，若无铠装保护作用，一旦电缆提升起出或压力突变，护套会溶胀而破裂。

但是现有技术存在很多问题：

1、聚丙烯(pp)绝缘层是热塑性塑料，适用于-20-100℃的环境中使用，低温时聚丙烯易脆，高温时易老化变形。由于铜与聚丙烯直接接触会加速聚丙烯的老化，所以聚丙烯或改性聚丙烯为绝缘的电缆发热导线必须镀锡。

2、三元乙丙橡胶绝缘是目前使用较广泛的热固树脂材料，它具有良好的绝缘性能，可长时间工作于-40-180℃环境中，但乙丙橡胶耐油性差。若采用三元乙丙橡胶为绝缘时，为防止油井下的气体渗入到导体与绝缘层间隙之间，导体外必须涂覆一层特殊粘接剂，通过连续硫化之后才能使发热导线与绝缘层紧密地粘接

3、为了保护乙丙橡胶绝缘层，必须要施加一层聚四氟乙烯(f40)薄膜带作为阻挡层，用聚四氟乙烯薄膜带绕包于绝缘层外，以阻挡油气对乙丙橡胶侵入，延长电缆的使用寿命。

因此，现有的潜油电缆结构复杂，特别是其绝缘层和护套层为有机物，不能耐受高温，使用寿命短。更为关键的是，潜油电缆电阻过大，会产生大量的热，而现有的潜油电缆不能耐受高温，为了降低电阻，潜油电缆又必须做的很粗。但是受到油井空间非常狭小，潜油泵的电缆接入空间非常狭窄，在进入潜油泵之前必须减小横截面，利用小横截面的电缆进行引接才能和潜油泵连接，大横截面的一截电缆被称作大扁电缆，较小横截面的一截电缆称为小扁电缆。这又造成了两个问题，一方面是小扁电缆截面积小，电阻增大，容易发热。另一方面，必须做大扁电缆和小扁电缆之间设置一个转换接头。转换接头再次增大了电阻，导致电能损失，也增加了整个潜油泵系统的故障率。

另一方面，石油在温度较低时，粘稠度很高，流动阻力非常大，这就造成抽油泵必须增大功率才能完成抽油。特别是应对稠油、高凝油油井，就必须要在油管中对石油进行加热，以提高石油的流动性。但是这样就会在本来就狭窄的油管中增加电缆数量，降低抽油效率。还必须要同时配备一套供电系统和一套加热系统。不仅费电，还增加了故障率。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种结构简单，能够耐高温、耐高压、耐油、耐腐蚀，不仅能够用较小截面积输送大电能，还能够在输送电能的同时，为油井提供加热功能的潜油加热电缆。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种潜油加热电缆，包括三根发热电缆和紧密包裹所述发热电缆的铠装护套，所述发热电缆包括发热电缆护套、填充在所述发热电缆护套内的填充层、设置在所述填充层中，由铜镍合金或铝合金制成的发热导线；其中，所述发热电缆护套为不锈钢护套、铜护套、镍护套中的一种，所述填充层为氧化镁粉末或二氧化硅粉末中的一种或上述两种混合物。

进一步地，在本发明一种优选的实施方式中，所述铠装护套为紧密缠绕所述发热电缆的不锈钢带或不锈钢编织丝或铅带。

进一步地，在本发明一种优选的实施方式中，所述发热电缆护套为不锈钢护套、铜护套、镍护套、铅护套中的一种，优选不锈钢护套，所述不锈钢护套外壁有抗氧化层。

进一步地，在本发明一种优选的实施方式中，所述发热电缆并排或呈等腰三角形排列。

进一步地，在本发明一种优选的实施方式中，所述发热电缆的填充层为氧化镁粉末，所述氧化镁粉末的粉末密度不小于2.2g/ml。

进一步地，在本发明一种优选的实施方式中，所述氧化镁粉末的粉末密度为2.6-3g/ml。

本发明提供的潜油加热电缆，包括三根发热电缆和紧密包裹发热电缆的铠装护套，发热电缆包括发热电缆护套、填充在发热电缆护套内的填充层、设置在填充层中，由铜镍合金制成的发热导线；其中，发热电缆护套为不锈钢护套、铜护套、镍护套、铅护套中的一种，填充层为氧化镁粉末或二氧化硅粉末中的一种或上述两种混合物。

相较于现有的潜油电缆，本发明具有较高的机械强度、较强的耐高温能力和较强的耐腐蚀性能，其发热电缆护套采用耐腐蚀的金属材料制成，从根本上解决了老化问题。其结构也比现有的潜油电缆简单，无须专用的聚四氟乙烯阻挡层。本发明能够适用于额定电压220v至6kv的潜油泵机组配套供电，特别是电缆本身具备耐油、耐高温、耐高压、耐腐蚀、高强度的优良电气性能，非常适用于井下高温区，长期工作温度可以达到650℃。同比普通潜油加热电缆使用寿命可达到10倍以上。

由于本发明的产品能够耐受高温，所以可以使用较小的横截面积传输大电能，能够摒弃传统潜油泵系统中的大扁电缆和小扁电缆及大扁电缆和小扁电缆接头结构，直接使用横截面较小的潜油加热电缆即可实现电能的输送。

本产品还具有发热功能，能够在为在潜油泵机组输送电能的同时，为油井提供加热。不再分别需要一套供电系统和一套加热系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是为了更好地理解本发明，而不应该理解为对本发明的限制。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明一种优选实施方式的结构示意图；

图2是本发明一种优选实施方式的剖视图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

现有的潜油电缆结构复杂，特别是其绝缘层和护套层为有机物材料，不能耐受高温，使用寿命短。更为关键的是，现有的潜油电缆电阻过大，会产生大量的热，而现有的潜油电缆不能耐受高温，为了降低电阻，潜油加热电缆又必须做的很粗。但是受到油井空间非常狭小，潜油泵的电缆接入空间非常狭窄，在进入潜油泵之前必须减小横截面，利用小横截面的电缆才能和潜油泵连接，大横截面的一截电缆被称作大扁电缆，较小横截面的一截电缆称为小扁电缆。这又造成了两个问题，一方面是小扁电缆截面积小，电阻增大，容易发热。另一方面，必须做大扁电缆和小扁电缆之间设置一个转换接头。转换接头再次增大了电阻，导致电能损失，也增加了整个潜油泵系统的故障率。另一方面，石油在温度较低时，粘稠度很高，流动阻力非常大，这就造成抽油泵必须增大功率才能完成抽油。特别是应对稠油、高凝油油井，就必须要在油管中对石油进行加热，以提高石油的流动性。但是这样就会在本来就狭窄的油管中增加电缆数量，降低抽油效率。还必须要同时配备一套供电系统和一套加热系统。不仅费电，还增加了故障率。

请参考图1和图2，本实施例提供的潜油加热电缆很好地解决的上述问题，其包括三根发热电缆和紧密包裹发热电缆的铠装护套4，发热电缆包括发热电缆护套3、填充在发热电缆护套3内的填充层2、设置在填充层2中，由铜镍合金或者铝合金制成的发热导线1；其中，发热电缆护套3为不锈钢护套、铜护套、镍护套、铅护套中的一种，填充层2为氧化镁粉末或二氧化硅粉末中的一种或上述两种混合物。

相较于现有的潜油电缆，本发明的发热电缆护套3采用耐腐蚀的金属材料制成，从根本上解决了老化问题。氧化镁粉末或二氧化硅粉末中的一种或上述两种混合物填充层为绝缘填充层2，在温度高达两千多摄氏度的时候仍然能够保持稳定不变，比传统的有机物绝缘套更具有优势。其结构也比现有的潜油电缆简单，无须专用的聚四氟乙烯阻挡层。本实施例的潜油加热电缆能够适用于额定电压220v至6kv的潜油泵机组配套供电，特别是电缆本身具备耐油、耐高温、耐高压、耐腐蚀、高强度的优良电气性能，非常适用于井下高温区，长期工作温度可以达到650℃。同比普通潜油加热电缆使用寿命可达到10倍以上，长期工作温度比普通潜油加热电缆高出10倍以上。

由于本发明的产品能够耐受高温，所以可以使用较小的横截面积传输大电能，在本发明的一种实施方式中，直接使用横截面较小，甚至小于传统的小扁电缆横截面积的潜油加热电缆即可与潜油泵相连，实现电能的输送。能够完全摒弃传统潜油泵系统中的大扁电缆和小扁电缆及大扁电缆和小扁电缆接头结构，可以显著降低潜油泵系统的故障率。本产品还具有发热功能，能够在为在潜油泵机组输送电能的同时，为油井提供加热。不再分别需要一套供电系统和一套加热系统。

本实施例可以进行如下的优化：

铠装护套4优选紧密缠绕发热电缆的不锈钢带或不锈钢编织丝或者铅带。

发热电缆护套3优选不锈钢护套，不锈钢护套外壁有抗氧化层31。不锈钢护套和抗氧化层31具有极强的耐高温和耐腐蚀性能。

优选地，发热电缆并排或呈等腰三角形排列。

优选地，发热电缆的填充层2为氧化镁粉末，氧化镁粉末的粉末密度不小于2.2g/ml。氧化镁粉末的粉末密度越高，发热电缆的强度越高，绝缘性能也越好。在本发明一种优选的实施方式中，氧化镁粉末的粉末密度为2.6-3g/ml。

以上所述仅仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下所做出的无须创造性劳动的改进都视为本申请的保护范围。