本實(shí)用新型屬于加熱電纜領(lǐng)域，具體涉及一種適用于潛油電泵井、自噴井、天然氣井等無(wú)桿采油井的井下加熱用的鋼帶護(hù)套變頻加熱電纜。

背景技術(shù)：

在我國(guó)北方地區(qū)，有很多的高凝油油井，其含硫量、含蠟量都比普通油井更高。由于其原油的凝固點(diǎn)高、油粘度大，給采油工作帶來(lái)很多困難。一口新建油井，用不了多長(zhǎng)時(shí)間，油管壁就會(huì)凝結(jié)上一層厚厚的蠟，致使出油管堵塞。出現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí)，采用抽油桿采油作業(yè)的油井，可以利用空心抽油桿的集膚效應(yīng)對(duì)原油進(jìn)行加熱；但對(duì)于潛油電泵井、自噴井、天然氣井等無(wú)抽油桿采油井，就需要尋找一種新的高效加熱模式。

在無(wú)桿采油井的加熱模式選擇上，目前普遍采用電阻加熱電纜或油管外壁纏繞伴熱帶電纜進(jìn)行加熱的方式，這種加熱方式操作方便簡(jiǎn)單，但存在熱效率低，能耗高，熱量流失大的問(wèn)題。還有少數(shù)采用銅導(dǎo)體氧化鎂絕緣鋼管護(hù)套加熱的方式，這種方式不僅制造困難、價(jià)格昂貴，而且彎曲困難，不可反復(fù)使用，給安裝施工帶來(lái)巨大的困難。

公告號(hào)為CN202488787U的實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)了一種聚丙烯絕緣輻照交聯(lián)聚烯烴護(hù)套油井加熱電纜，包括套題、絕緣層和護(hù)套層，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗拉張力大，提高電纜發(fā)熱效應(yīng)的特點(diǎn)。但是該專(zhuān)利所提供的方案僅通過(guò)護(hù)套層材料的選擇，解決了長(zhǎng)時(shí)間在原油中浸泡后電纜外徑增大的問(wèn)題，靠的是導(dǎo)體自身電阻產(chǎn)生的熱量加熱，熱效率低，能耗大，現(xiàn)已基本無(wú)人使用。

公告號(hào)為CN205389276U的實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)了油井用鋼帶護(hù)套變頻加熱電纜，包括絕緣層，加熱回路導(dǎo)體，護(hù)套層和流體腔，能夠均勻加熱并充分散熱，但是該方案中的加熱回路道題由電阻絲構(gòu)成，即采用電阻加熱電纜，其能耗較高，熱效率較低。

因此，有必要研制一種輕便高效的油井加熱電纜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于解決上述無(wú)桿采油井中現(xiàn)有幾種加熱方式加熱效率低、制造困難、給施工帶來(lái)不便等問(wèn)題，提供一種輕便高效的油井用鋼帶護(hù)套變頻加熱電纜。

本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

油井用鋼帶護(hù)套變頻加熱電纜，其特征在于：電纜由輻照交聯(lián)聚烯烴護(hù)套層、鍍鋅鋼帶層、玻璃絲纖維帶層、輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣層和導(dǎo)體由外至內(nèi)依次包裹而成；所述鍍鋅鋼帶層為雙層鎧裝結(jié)構(gòu)，每層均為間隙繞包；所述玻璃絲纖維帶層為雙層繞包結(jié)構(gòu)，每層玻璃絲纖維帶搭蓋率為50%；所述導(dǎo)體為7根稀土高鐵鋁合金線絞合緊壓組成；導(dǎo)體在油管中的下末端與鍍鋅鋼帶層相連形成回路。

作為優(yōu)選，所述輻照交聯(lián)聚烯烴護(hù)套層的厚度為1.2mm，輻照劑量為13兆拉德。

作為優(yōu)選，所述輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣層的厚度為1.2mm，輻照劑量為13兆拉德。

電纜的絕緣材料，通常選擇交聯(lián)聚乙烯、三元乙丙橡膠、氟塑料等材質(zhì)，本方案選用輻照交聯(lián)聚烯烴材質(zhì)的護(hù)套層和絕緣層是因?yàn)樵摬牧夏蜏亍⒛陀?，價(jià)格僅為常用的氟塑料的三分之一，符合經(jīng)濟(jì)性原則。

作為優(yōu)選，所述鍍鋅鋼帶層的單層厚度為0.5-0.8mm；間隙繞包的間隙距離的范圍為1-2mm。鍍鋅鋼帶層既要保證電纜能夠彎曲，又要保證能夠滿足變頻集膚加熱對(duì)厚度的要求。

作為優(yōu)選，所述玻璃絲纖維帶層的單層厚度為0.2mm。選擇耐高溫的玻璃絲纖維帶，并采用雙層繞包，層間搭蓋結(jié)構(gòu)，總厚度相當(dāng)于4層，既起到保護(hù)輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣層免受鍍鋅鋼帶層劃傷的作用，又能夠進(jìn)行隔熱。

作為優(yōu)選，所述導(dǎo)體的有效截面積為25-50 mm²。導(dǎo)體選擇稀土高鐵鋁合金，其強(qiáng)度可達(dá)159MPa，為純鋁導(dǎo)體的1.6倍。稀土高鐵鋁合金導(dǎo)體通過(guò)添加微量稀土元素、鐵元素及特殊的工藝處理，使產(chǎn)品在導(dǎo)電性、柔韌性、延伸性、抗蠕變性、抗腐蝕性等方面均優(yōu)于銅導(dǎo)體；與銅導(dǎo)體相比其柔韌性提高了25％，延伸性提高了30％，蠕變性小了40％，電阻率基本與純鋁導(dǎo)體持平。在本方案中，選擇用稀土高鐵鋁合金線絞合緊壓制成的導(dǎo)體在20℃時(shí)的直流電阻≤1.2Ω/km。

本實(shí)用新型中提供的油井用鋼帶護(hù)套變頻加熱電纜，其井下端導(dǎo)體與鍍鋅鋼帶層相連，鍍鋅鋼帶層與導(dǎo)體形成回路，整體加熱裝置利用中頻集膚效應(yīng)、渦流效應(yīng)原理進(jìn)行加熱。

一種上述油井用鋼帶護(hù)套變頻加熱電纜的加工方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）導(dǎo)體制作，采用7根稀土高鐵鋁合金線絞合緊壓制成導(dǎo)體；

（2）絕緣擠制，將125℃的輻照交聯(lián)聚烯烴材料通過(guò)擠塑機(jī)擠包到導(dǎo)體上，厚度為1.2mm，再通過(guò)專(zhuān)門(mén)的輻照設(shè)備進(jìn)行輻照交聯(lián)；

（3）包帶工序，采用玻璃絲纖維帶對(duì)步驟（2）得到的產(chǎn)品進(jìn)行雙層繞包，單層厚度為0.2mm，每層搭蓋率為50%；

（4）鋼帶鎧裝，采用單層為0.5-0.8mm厚的鍍鋅鋼帶對(duì)包帶后的纜芯進(jìn)行雙層鎧裝，每層鍍鋅鋼帶都為間隙繞包，間隙距離為1-2mm；

（5）外護(hù)套擠制，通過(guò)擠塑機(jī)將125℃輻照交聯(lián)聚烯烴護(hù)套料擠包到鍍鋅鋼帶外層，厚度為1.2mm，然后通過(guò)專(zhuān)門(mén)的輻照設(shè)備進(jìn)行輻照交聯(lián)。

選擇125℃輻照交聯(lián)聚烯烴材料，符合油井實(shí)際加熱需要。

作為優(yōu)選，所述步驟（1）中使用的稀土高鐵鋁合金線的直徑為2.0-3.0mm。

作為優(yōu)選，所述步驟（2）與步驟（5）中輻射交聯(lián)步驟的輻射劑量為11至14兆拉德。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型提供的油井用鋼帶護(hù)套變頻加熱電纜，適用于變頻集膚電流加熱方式，加熱效率高，節(jié)能效果好，熱能不流失；利用鍍鋅鋼帶護(hù)套電纜，有效克服傳統(tǒng)無(wú)縫鋼管不易纏繞，制作困難的問(wèn)題，鍍鋅鋼帶層既起到加熱體作用，又能承載自身重量；選用質(zhì)量輕，強(qiáng)度高的稀土高鐵鋁合金線作為導(dǎo)體，使得產(chǎn)品在導(dǎo)電性、柔韌性、延伸性、抗蠕變性、抗腐蝕性、重量輕等方面表現(xiàn)出優(yōu)越性；使用125℃的輻照交聯(lián)聚烯烴制成的絕緣層和護(hù)套層，耐溫耐油，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。本實(shí)用新型提供的電纜加工方法，步驟簡(jiǎn)單，其各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)為實(shí)際操作中多次實(shí)驗(yàn)所得的最佳數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型提供的加熱電纜的油井用加熱裝置，具有使用壽命長(zhǎng)，施工安裝方便，維護(hù)成本低的特點(diǎn)。

此外，本實(shí)用新型方法原理可靠，步驟簡(jiǎn)單，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。

由此可見(jiàn)，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著地進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果也是顯而易見(jiàn)的。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型提供的油井用鋼帶護(hù)套變頻加熱電纜的橫截面示意圖。

圖2是本實(shí)用新型提供的油井用鋼帶護(hù)套變頻加熱電纜的加工方法的流程圖。

圖3是本實(shí)用新型提供的油井用鋼帶護(hù)套變頻加熱電纜的油井用加熱裝置的剖面示意圖。

其中，1-輻照交聯(lián)聚烯烴護(hù)套層，2-鍍鋅鋼帶層，3-玻璃絲纖維帶層，4-輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣層，5-導(dǎo)體，6-加熱電纜，7-接線盒，8-變頻電源控制柜，9-懸接器，10-油管，11-潛油電泵，12-出油管道，13-溫度傳感器，14-出油口閥門(mén)，15-套管，16-套管卸壓閥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

如圖1所示，本實(shí)用新型提供的油井用鋼帶護(hù)套變頻加熱電纜，由輻照交聯(lián)聚烯烴護(hù)套層1、鍍鋅鋼帶層2、玻璃絲纖維帶層3、輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣層4和導(dǎo)體5由外至內(nèi)依次包裹而成；所述鍍鋅鋼帶層2為雙層鎧裝結(jié)構(gòu)，每層均為間隙繞包；所述玻璃絲纖維帶層3為雙層繞包結(jié)構(gòu)，每層玻璃絲纖維帶搭蓋率為50%；所述導(dǎo)體5為7根稀土高鐵鋁合金線絞合緊壓組成；導(dǎo)體5在油管中的下末端與鍍鋅鋼帶層2相連形成回路。

在本實(shí)施例中，所述輻照交聯(lián)聚烯烴護(hù)套層1的厚度為1.2mm，輻照劑量為13兆拉德。

在本實(shí)施例中，所述輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣層4的厚度為1.2mm，輻照劑量為13兆拉德。

電纜的絕緣材料，通常選擇交聯(lián)聚乙烯、三元乙丙橡膠、氟塑料等材質(zhì)，本方案選用輻照交聯(lián)聚烯烴材質(zhì)的護(hù)套層和絕緣層是因?yàn)樵摬牧夏蜏?、耐油，價(jià)格僅為常用的氟塑料的三分之一，符合經(jīng)濟(jì)性原則。

在本實(shí)施例中，所述鍍鋅鋼帶層2的單層厚度為0.5mm，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，鍍鋅鋼帶層2的單層厚度在0.5-0.8mm范圍內(nèi)；間隙繞包的間隙距離為1.5mm，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，間隙繞包的間隙距離在1-2mm范圍內(nèi)。鍍鋅鋼帶層2既要保證電纜能夠彎曲，又要保證能夠滿足變頻集膚加熱對(duì)厚度的要求。

在本實(shí)施例中，所述玻璃絲纖維帶層3的單層厚度為0.2mm。選擇耐高溫的玻璃絲纖維帶，并采用雙層繞包，層間搭蓋結(jié)構(gòu)，總厚度相當(dāng)于4層，既起到保護(hù)輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣層4免受鍍鋅鋼帶層2劃傷的作用，又能夠進(jìn)行隔熱。

在本實(shí)施例中，所述導(dǎo)體5的有效截面積為25mm²，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，所述導(dǎo)體的有效截面積在25-50mm²范圍內(nèi)。導(dǎo)體5選擇稀土高鐵鋁合金，其強(qiáng)度可達(dá)159MPa，為純鋁導(dǎo)體的1.6倍。稀土高鐵鋁合金導(dǎo)體通過(guò)添加微量稀土元素、鐵元素及特殊的工藝處理，使產(chǎn)品在導(dǎo)電性、柔韌性、延伸性、抗蠕變性、抗腐蝕性等方面均優(yōu)于銅導(dǎo)體；與銅導(dǎo)體相比其柔韌性提高了25％，延伸性提高了30％，蠕變性小了40％，電阻率基本與純鋁導(dǎo)體持平。在本方案中，選擇用稀土高鐵鋁合金線絞合緊壓制成的導(dǎo)體5在20℃時(shí)的直流電阻≤1.2Ω/km。

如圖2所示，本實(shí)用新型提供的一種上述油井用鋼帶護(hù)套變頻加熱電纜的加工方法，包括以下步驟：

（1）導(dǎo)體制作，采用7根稀土高鐵鋁合金線絞合緊壓制成導(dǎo)體5；

（2）絕緣擠制，將125℃的輻照交聯(lián)聚烯烴材料通過(guò)擠塑機(jī)擠包到導(dǎo)體5上，厚度為1.2mm，再通過(guò)專(zhuān)門(mén)的輻照設(shè)備進(jìn)行輻照交聯(lián)；

（3）包帶工序，采用玻璃絲纖維帶對(duì)步驟（2）得到的產(chǎn)品進(jìn)行雙層繞包，單層厚度為0.2mm，每層搭蓋率為50%；

（4）鋼帶鎧裝，采用單層0.5-0.8mm厚的鍍鋅鋼帶對(duì)包帶后的纜芯進(jìn)行雙層鎧裝，每層鍍鋅鋼帶都為間隙繞包，間隙距離為1-2mm；

（5）外護(hù)套擠制，通過(guò)擠塑機(jī)將125℃輻照交聯(lián)聚烯烴護(hù)套料擠包到鍍鋅鋼帶外層，厚度為1.2mm，然后通過(guò)專(zhuān)門(mén)的輻照設(shè)備進(jìn)行輻照交聯(lián)。

選擇125℃輻照交聯(lián)聚烯烴材料，符合油井實(shí)際加熱需要。

在本實(shí)施例中，所述步驟（1）中使用的稀土高鐵鋁合金線的直徑為2.16mm，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，選用的稀土高鐵鋁合金線的直徑在2.0-3.0mm范圍內(nèi)。

在本實(shí)施例中，所述步驟（2）與步驟（5）中輻射交聯(lián)步驟的輻射劑量為13兆拉德，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，所述輻射劑量可以為11至14兆拉德。

在使用上述的油井用鋼帶護(hù)套變頻加熱電纜進(jìn)行加熱作業(yè)時(shí)，使用一種如圖3所示的加熱裝置。其中，加熱電纜6的頂端設(shè)有接線盒7，通過(guò)接線盒7連接變頻電源控制柜8，通過(guò)接線盒7后，加熱電纜6經(jīng)懸接器9進(jìn)入油管10，加熱電纜6底端與油管10底端均深入油層，加熱電纜6底部接有潛油電泵11；油管10的上端側(cè)表面開(kāi)設(shè)出油管道12，出油管道12上設(shè)有溫度傳感器13和出油口閥門(mén)14；油管10外套設(shè)套管15，套管15側(cè)表面設(shè)有套管卸壓閥16。

本實(shí)用新型中提供的加熱電纜6，其井下端導(dǎo)體5與鍍鋅鋼帶層2相連，鍍鋅鋼帶層2與導(dǎo)體5形成回路，整體加熱裝置利用中頻集膚效應(yīng)、渦流效應(yīng)原理進(jìn)行加熱，具有使用壽命長(zhǎng)，施工安裝方便，維護(hù)成本低的特點(diǎn)。

本實(shí)用新型提供的油井用鋼帶護(hù)套變頻加熱電纜，適用于變頻集膚電流加熱方式，加熱效率高，節(jié)能效果好，熱能不流失；利用鍍鋅鋼帶鎧裝電纜，有效克服傳統(tǒng)無(wú)縫鋼管不易纏繞，制作困難的問(wèn)題，鍍鋅鋼帶層既起到加熱體作用，又能承載自身重量；選用質(zhì)量輕，強(qiáng)度高的稀土高鐵鋁合金線作為導(dǎo)體5，使得產(chǎn)品在導(dǎo)電性、柔韌性、延伸性、抗蠕變性、抗腐蝕性、重量輕等方面表現(xiàn)出優(yōu)越性；使用125℃的輻照交聯(lián)聚烯烴制成的絕緣層和護(hù)套層，耐溫耐油，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。本實(shí)用新型提供的電纜加工方法，步驟簡(jiǎn)單，其各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)為實(shí)際操作中多次實(shí)驗(yàn)所得的最佳數(shù)據(jù)。

上述技術(shù)方案只是本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本實(shí)用新型公開(kāi)了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類(lèi)型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本實(shí)用新型上述具體實(shí)施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選的，而并不具有限制性的意義。