一種柔性抽油繩的製造方法
2023-05-22 19:55:51
專利名稱：一種柔性抽油繩的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種柔性鋼繩的製造方法，尤其涉及一種石油行業提撈式抽油機上用的柔性抽油繩的製造方法。
背景技術：
抽油杆是抽油設備的重要部件，它將抽油機的運動和能量傳遞給井下抽油泵，抽油杆的疲勞強度和使用壽命決定和影響了整套抽油設備的最大下泵深度和排量。目前，抽油機使用的抽油杆主要是由多根低碳合金圓鋼抽油杆首尾相接而成，各根抽油杆之間通過接箍相連。由於抽油杆在抽油過程中往往受到多種載荷作用以及磨損和腐蝕，其接箍在長期承受交變、衝擊和振動載荷的條件下，往往容易發生脫扣、甚至斷裂，抽油杆本身也易產生彎曲疲勞折斷；此外，接箍的多級「活塞效應」會產生較大的摩擦阻力，它與油管的磨損也較嚴重，使它成為有杆抽油系統中最薄弱的環節。據統計，我國由於抽油杆失效引起的油井事故約佔抽油井事故總數的60 70%，在一定程度上制約了這種採油方式的進一步發展和擴大應用。公開號為CN 101U6209A的中國專利公開了一種抽油杆用鋼絲繩生產工藝，採用不旋轉結構作為鋼絲繩的主體結構，在主體結構鋼絲表面鍍鋅構成鍍鋅鋼絲繩，鍍鋅鋼絲繩經預張拉後在表面再塗覆一層高分子聚合物；其工藝主要包括以下步驟採用不旋轉結構作為鋼絲繩的主體結構；採用鋼絲鍍鋅的表面狀態；通過拉絲、捻股、合繩工藝，得到一條鋼絲繩；對鋼絲繩採用預張拉技術，取破斷拉力的50% 士5%作為預張拉的載荷，在靜態載荷下保持120分鐘士 10分鐘，然後緩慢、均勻地釋放載荷；在預張拉後的鋼絲繩外表面塗覆上一層高分子聚合物。採用該鋼絲繩作抽油杆，強度高、與油管的摩擦小，抗腐蝕能力強，但是經過長時間的摩擦和惡劣的工況條件下，鋼絲繩外表面塗覆的保護層容易受損產生裂紋、脫皮等現象，並且，由於鋼絲繩採用單根鋼絲經捻股、合繩製成，單根鋼絲之間、鋼絲股與鋼絲股之間存在縫隙，且縫隙間互相連通，這種內部結構的鋼絲繩在存在壓力的油井中使用時，井下液體會通過鋼絲繩內部結構件的縫隙滲透上升，甚至到達地面，給環境造成汙染。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的問題，提供一種柔性抽油繩的製造方法，採用該方法製造的抽油繩的單根鋼絲與鋼絲之間、鋼絲股與鋼絲股之間均形成密封的整體，即使抽油繩局部發生破損也不會造成整根抽油繩的滲漏，因此不會影響抽油繩的使用。為實現本發明的目的，本發明一方面提供一種柔性抽油繩的製造方法，包括如下順序進行的步驟採用捻制設備將多根鋼絲股捻製成密封鋼繩；在密封鋼繩外表面編織捆綁鋼繩的絲網；在絲網外表面上塗覆外護密封層，將絲網及密封鋼繩封閉在其內。捻制密封鋼繩包括如下進行的步驟(al)將多根鋼絲股捻製成鋼繩，同時，採用灌料機在鋼絲股捻制的結交點灌料，使得灌注的填充物充滿鋼絲股內部縫隙空間，形成密封鋼繩；(a2)將密封鋼繩進行去應力處理，以便去除密封鋼繩的內部加工應力。其中，步驟(al)中在結交點灌料的同時對結交點進行加熱，使得灌注的填充物達到粘溶狀態，以便充滿鋼絲股內部縫隙空間。編織絲網包括如下進行的步驟(bl)採用編織機在所述密封鋼繩的外表面上編織絲網；( )採用可控加溫箱對編織有絲網的密封鋼繩加熱，使得密封鋼繩上的填充物軟化；(b!3)將帶有絲網的密封鋼繩進行縮徑處理，使得絲網將所述密封鋼繩包裹緊實。其中，鋼絲股和所述絲網的網絲股分別採用多根鋼絲捻制而成，在鋼絲捻制的結交點處灌料，使得灌注的填充物充滿鋼絲內部縫隙空間。塗覆外護密封層包括如下進行的步驟(Cl)對裹有絲網的密封鋼繩進行預熱處理，使得密封鋼繩上的填充物達到粘溶狀態；(W)將塑化好的外護塗料塗覆在外表面上， 使得外護塗料與所述填充物融為一體，形成外護密封層。此外，還包括將塗覆有外護密封層的鋼繩依次進行如下處理(dl)將塗覆有外護密封層的鋼繩進行加熱，使得外護密封層達到塑化狀態；(業)鋼繩整體通過定徑模進行壓光定徑處理，使所述鋼繩整體外表面光滑，直徑統一。其中，填充物與外護塗料為高分子或橡膠材料。本發明另一方面提供一種柔性抽油繩的製造方法，包括如下順序進行的步驟採用捻制設備將通信線纜股和圍繞通信線纜股布置的多根鋼絲股捻製成密封鋼繩，使得通信線纜股位於密封鋼繩的芯部；在密封鋼繩外表面編織捆綁鋼繩的絲網；在絲網外表面上塗覆外護密封層，將絲網及密封鋼繩封閉在其內。捻制密封鋼繩包括如下進行的步驟(el)將多根鋼絲股以通信線纜股為中心捻製成鋼繩，同時，採用灌料機在捻制的結交點灌料，使得灌注的填充物充滿鋼絲股和通信線纜股內部縫隙空間，形成密封鋼繩。(e2)將密封鋼繩進行去應力處理，以便去除密封鋼繩的內部加工應力。其中，通信線纜股採用多股銅線導體外塗覆一層抗高溫外護絕緣層製成。本發明的有益效果體現在以下方面1、在鋼絲以及鋼絲股捻制的結交點灌注填充物，使得填充物充滿鋼絲股內部縫隙空間，鋼繩內部形成密封的整體，鋼繩整體受力均勻；2、充填滿鋼絲股內部封閉空間的填充物構成整體連接骨架，為繩表面與外護密封層的粘結提供了很好的粘結面；3、在密封鋼繩的外表面編織絲網，使得絲網捆綁鋼繩，更有效的防止了抽油繩在承重狀態下破股，提高了抽油繩的使用壽命；4、編織的絲網同時又是外護密封層的骨架，具有網狀骨架的外護密封層與抽油繩內部整體填充物連接骨架溶為一體，加強了外護密封層與繩體外表面粘結強度，延長了外護密封層的使用壽命；5、配套的縮徑工藝解決了生產密封抽油繩過程中，由於內部充填高分子或橡膠材料而造成直徑突變，導致延伸率增大的問題，延長了抽油繩的使用壽命；6、在密封鋼繩的外表面塗覆外護密封層，減小了抽油繩與油管的摩擦，並防止了外界環境對抽油繩的腐蝕。
圖l、la是本發明柔性抽油繩的製造方法中密封鋼繩的生產工藝流程圖；圖2是對密封鋼繩編織絲網的工藝流程圖；圖3a、北是對圖2中生產的帶有絲網的密封鋼繩外表面塗覆外護密封層的工藝流程圖；圖4是對由上述工藝製得的抽油繩進行壓光定徑處理的工藝流程圖；圖5、fe是採用本發明的方法製造的抽油繩的截面示意圖。附圖標記說明1-外護密封層；2-絲網、3、3a_密封鋼繩；4_鋼絲股；4a_結交點； 5-通信線纜股；6-填充物；7-鋼絲；8、8a-抽油繩；9-通信導線；11-放線機；12-通信導線； 13-捻制機；14-灌料機；15-溫控壓線模；15a-加熱體；1 -注料孔；16-去應力器；17-牽引機；19-收線機；21-放線機；22-編織機；23-可控加溫箱；24-滾輪式緊網器；25-牽引機；26-帶有絲網的密封鋼繩；27-收線機；31-放線機；32-擠出機；33-冷水槽；34-牽引機；35-塗有外護密封層的鋼繩； 36-收線機；37-硫化線；41-放線機；42-加熱箱；43-溫控定徑模；44-冷水槽；45-牽引機；47-收線機。
具體實施例方式本發明柔性抽油繩的製造方法主要包括按照以下順序進行的步驟實施例11、密封鋼繩的製造如圖1本發明的密封鋼繩的製造工藝流程圖所示。首先，採用捻制機13將多根鋼絲股4捻製成鋼繩，在捻制的結交點如處設有溫控壓線模15，溫控壓線模15上設有注料孔15b，其上方設有灌料機14，灌料機14與注料孔1 相連，以便灌料機14通過注料孔1 將填充物注入到捻制的結交點如處，同時，通過溫控壓線模15上的加熱體1 對結交點如加熱，使得灌注的填充物能夠達到粘溶狀態，以便填充物能夠充滿鋼絲股內部的縫隙空間，從而形成密封鋼繩；然後，將製得的密封鋼繩通過去應力器16進行去應力處理，以便去除密封鋼繩內部的加工應力，得到的密封鋼繩3儲存在收線機19上。捻制鋼繩時採用的鋼絲股4通過多根鋼絲7捻制而成，並且在捻制的結交點灌料和加熱，使得灌注的填充物6充滿鋼絲的內部縫隙空間，從而使得鋼絲股也形成一個密封的整體。本發明中採用的填充物6為高分子或橡膠及具有同類性質的材料。2、編織絲網如圖2對本發明密封鋼繩3編織絲網的工藝流程圖所示。首先，使步驟1中製得的密封鋼繩3經過編織機22，編織機22在密封鋼繩3的外表面上編織絲網，形成帶有絲網的密封鋼繩；之後，使帶有絲網的密封鋼繩通過可控加溫箱23，可控加溫箱23對編織有絲網的密封鋼繩加熱，以便密封鋼繩上的填充物軟化；最後，使上述步驟製得的密封鋼繩通過滾輪式緊網器M進行縮徑處理，以便絲網將密封鋼繩包裹緊實，並且避免了內部充填的填充物造成的鋼繩直徑突變。製得的帶有絲網的密封鋼繩沈儲存在收線機27上。編織的絲網網目為菱形狀，長軸對角尺寸在7_9mm之間，編織絲網的鋼絲直徑在 0.6mm-1.4mm範圍內，編網層數為1_3層。為獲得良好的柔韌性和繩體包裹的緊實性，絲網的網絲股採用多根鋼絲捻制而成，編網時根據鋼繩主提重力及提撈頻次的不同，採用網絲股的根數也不相同，在8根根之間選擇。3、塗覆外護密封層本發明中的外護密封層可以採用高分子或者橡膠材料製造。採用高分子材料製造鋼繩的外護密封層時，其工藝流程圖如圖3a所示。首先，將步驟2製得的帶有絲網的密封鋼繩沈進行預熱處理(圖中未示出)，使得密封鋼繩上的填充物達到粘溶狀態，預熱溫度根據填充物的粘結性而定；然後，使預熱後的鋼繩經過擠出機32，擠出機32將塑化好的外護塗料塗覆在絲網的外表面上，使得外護塗料與鋼繩上的填充物融為一體；之後，將上步得到的鋼繩通過冷水槽33冷卻，使得外護塗料和填充物冷卻，形成外護密封層，這樣便得到了塗有外護密封層的鋼繩35，儲存在收線機36上。採用橡膠材料製造鋼繩的外護密封層時，其工藝流程圖如圖北所示，預熱後的鋼繩經過擠出機32，擠出機32將塑化好的外護塗料塗覆在絲網的外表面上後，將鋼繩整體經過硫化線37進行硫化處理，其它工藝過程與採用高分子材料製造外護密封層的工藝過程相同。4、壓光定徑處理本發明製造方法中的壓光定徑處理工藝流程如圖4所示。首先，將步驟3中製得的塗有外護密封層的鋼繩35經過加熱箱42進行加熱處理， 使得外護密封層達到塑化狀態光亮；然後，鋼繩整體經過溫控定徑模43進行壓光定徑，之後再經過冷水槽44冷卻，使得柔性抽油繩外表面光滑，直徑統一，達到其使用標準，這樣便得到了本發明方法製造的柔性抽油繩8，其結構圖如圖5所示。實施例21、通信導線的製備將多股銅線導體外塗覆一層抗高溫外護絕緣層，以製成通信導線。其中，通信導線要求電阻率低、外護層抗高溫，抗拉伸強度大，在拉伸過程中具有良好的抗斷裂即絕緣性， 具有可靠的工作穩定性。2、密封鋼繩的製造如圖Ia所示，將步驟1製得的通信導線9捻製成通信線纜股5，將通信線纜股5通過捻制機13，使得通信線纜股5與多股鋼絲股4 一起捻制，其餘工藝過程與實施例1相同， 以製備密封鋼繩3a，並使得通信線纜股5位於密封鋼繩3a的芯部。後續工藝過程與實施例1相同，這樣，便可得到本發明方法製造的具有通信功能的柔性抽油繩8a，其結構圖如圖fe所示。
儘管上文對本發明作了詳細說明，但本發明不限於此，本技術領域的技術人員可以根據本發明的原理進行修改，因此，凡按照本發明的原理進行的各種修改都應當理解為落入本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種柔性抽油繩的製造方法，包括如下順序進行的步驟 採用捻制設備將多根鋼絲股捻製成密封鋼繩；在密封鋼繩外表面編織捆綁鋼繩的絲網；在絲網外表面上塗覆外護密封層，將絲網及密封鋼繩封閉在其內。
2.如權利要求1所述的柔性抽油繩製造方法，其特徵在於，所述捻制密封鋼繩包括如下進行的步驟(al)將多根鋼絲股捻製成鋼繩，同時，採用灌料機在鋼絲股捻制的結交點灌料，使得灌注的填充物充滿鋼絲股內部縫隙空間，形成密封鋼繩；(a2)將密封鋼繩進行去應力處理，以便去除密封鋼繩的內部加工應力。
3.如權利要求2所述的柔性抽油繩製造方法，其特徵在於，所述步驟(al)中在結交點灌料的同時對結交點進行加熱，使得灌注的填充物達到粘溶狀態，以便充滿鋼絲股內部縫隙空間。
4.如權利要求1-3任一所述的柔性抽油繩製造方法，其特徵在於，所述編織絲網包括如下進行的步驟(bl)採用編織機在所述密封鋼繩的外表面上編織絲網；(b2)採用可控加溫箱對編織有絲網的密封鋼繩加熱，使得密封鋼繩上的填充物軟化； (b3)將帶有絲網的密封鋼繩進行縮徑處理，使得絲網將所述密封鋼繩包裹緊實。
5.如權利要求4所述的柔性抽油繩製造方法，其特徵在於，所述鋼絲股和所述絲網的網絲股分別採用多根鋼絲捻制而成，在鋼絲捻制的結交點處灌料，使得灌注的填充物充滿鋼絲內部縫隙空間。
6.如權利要求5所述的柔性抽油繩製造方法，其特徵在於，所述塗覆外護密封層包括如下進行的步驟(cl)對裹有絲網的密封鋼繩進行預熱處理，使得密封鋼繩上的填充物達到粘溶狀態； (c2)將塑化好的外護塗料塗覆在外表面上，使得外護塗料與所述填充物融為一體，形成外護密封層。
7.如權利要求6所述的柔性抽油繩製造方法，其特徵在於，還包括將所述塗覆有外護密封層的鋼繩依次進行如下處理(dl)將所述塗覆有外護密封層的鋼繩進行加熱，使得外護密封層達到塑化狀態； (d2)鋼繩整體通過定徑模進行壓光定徑處理，使所述鋼繩整體外表面光滑，直徑統一。
8.如權利要求6所述的柔性抽油繩製造方法，其特徵在於，所述填充物與所述外護塗料為高分子或橡膠材料。
9.一種柔性抽油繩的製造方法，包括如下順序進行的步驟採用捻制設備將通信線纜股和圍繞通信線纜股布置的多根鋼絲股捻製成密封鋼繩，使得通信線纜股位於密封鋼繩的芯部；在密封鋼繩外表面編織捆綁鋼繩的絲網；在絲網外表面上塗覆外護密封層，將絲網及密封鋼繩封閉在其內。
10.如權利要求9所述的製造方法，其特徵在於，所述捻制密封鋼繩包括如下進行的步驟(el)將多根鋼絲股以通信線纜股為中心捻製成鋼繩，同時，採用灌料機在捻制的結交點灌料，使得灌注的填充物充滿鋼絲股和通信線纜股內部縫隙空間，形成密封鋼繩； (e2)將密封鋼繩進行去應力處理，以便去除密封鋼繩的內部加工應力。
全文摘要
本發明公開了一種柔性抽油繩的製造方法，包括如下順序進行的步驟採用捻制設備將多根鋼絲股捻製成密封鋼繩；在密封鋼繩外表面編織捆綁鋼繩的絲網；在絲網外表面上塗覆外護密封層，將絲網及密封鋼繩封閉在其內。採用該方法製造的抽油繩的單根鋼絲與鋼絲之間、鋼絲股與鋼絲股之間均形成密封的整體，即使抽油繩局部發生破損也不會造成整根抽油繩的滲漏，因此不會影響抽油繩的使用，提高了抽油繩的使用壽命。
文檔編號H01B11/00GK102234943SQ20101016439
公開日2011年11月9日 申請日期2010年5月6日 優先權日2010年5月6日
發明者鄂德剛 申請人:大慶北研石油設備製造有限公司