潜油电缆丁腈橡胶护套加工优化和改进

王朝阳，吕金玲，刘玉坤，杨振宇，赵 均，王 鹏，陆有升

（渤海石油装备（天津）中成机械制造有限公司，天津 300280）

0 引言

潜油电缆是潜油电泵机组的重要组成部分，敷设于油井中，长期工作在地下高温、高压和具有腐蚀性液体环境中，为潜油电泵机组提供动力电源。丁腈橡胶护套是潜油电缆的常见结构护套层，避免电缆绝缘层受潮、腐蚀，保证电缆的电气性能和使用寿命。该护套层是通过橡胶硫化挤制生产线将丁腈橡胶挤包成所需的形状，继而包覆在电缆绝缘线芯上，在一定压力的连续硫化管道内硫化一定时间后，形成丁腈橡胶护套。

丁腈橡胶护套加工是潜油电缆生产的重要工序之一。随着原油开采井况的日趋复杂，潜油电缆丁腈橡胶护套加工质量的可靠性至关重要。

1 存在的问题

丁腈橡胶护套是目前常规耐温90 ℃潜油电缆护套的关键结构层，护套加工质量对耐温90 ℃潜油电缆的耐腐蚀性和气密性有着至关重要的作用，护套加工质量不好，油气窜入电缆内部，加速绝缘老化，直接影响电缆使用寿命。

由于人员操作、工艺执行、设备设施等方面的原因，造成该工序出现沙眼、断胶、漏洞、竹节等质量问题（图1），不但给产品质量带来一定的隐患风险，同时也严重影响生产效率。

图1 丁腈橡胶护套加工质量问题

通过对该工序的调查统计，改进前共生产丁腈胶护套线芯60 条，总计约360 km，其中因沙眼、漏洞、断胶、竹节等质量问题造成返修点共计180 个，平均每千米返修点数为0.5 个，返修率较高，丁腈橡胶护套加工质量问题分布如图2 所示。

图2 丁腈橡胶护套加工质量问题分布图

2 原因分析

结合现场情况，对人员、设备、材料、工艺等情况进行调查摸底分析（表1），确定主要原因（表2）。经过调查统计，确定影响丁腈橡胶护套加工质量的主要原因有：①炼胶打包次数少、粉尘多；②放线设备张力不稳定；③模具设计不够合理；④搬运方法不合理；⑤工作和储存环境不洁净，储存方法不合理。

表1 原因分析

表2 主要原因

3 优化改进

3.1 制定对策

通过深入车间生产现场调查，对丁腈橡胶护套加工质量状况、环境原料、设备模具、工艺规定、人员技能等一系列情况有了客观全面的了解，收集掌握了大量信息，分析影响丁腈胶护套加工质量的主次原因，并组织相关人员进行多次讨论，围绕改进目标，从5 个方面确定主要优化改进措施（表3）。

表3 优化改进措施

3.2 实施对策

3.2.1 增加胶料炼制打包次数

进行胶料混炼试验，提高胶料混炼充分性，完善工艺技术文件要求。改进前护套有粉尘杂质（图3a）），改进后护套无明显粉尘杂质（图3b））。

图3 打包次数改进前后对比

图4 模具优化设计

3.2.2 放线稳定性的改进

（1）设计装置选用：针对放线张力轮轮瓦上耐磨刹车带严重磨损的情况，经过分析讨论，决定采用成缆机选用的机械用刹车带，设计制作长400 mm、宽50 mm、厚6 mm 的刹车带。

（2）安装调试：在张力轮轮瓦上均匀地划线确定位置，钻出6 个直径3.5 mm，深20 mm 的底孔，并且在机械用刹车带上对应的位置也钻出同样的6 个孔，然后进行铆接，并且上线调试，张力性能得到大幅改善。

3.2.3 模具结构优化设计

优化改进模套锥面角度和轴向深度，提高护层包覆紧实性、稳定性，降低护套断胶的概率。

通过试验发现，优化改进模套大端口锥面的角度，增大了胶料的径向压力，提高了护套包覆的紧实性和光洁性。轴向深度由2.0 mm 增大至3.0 mm 后，提高了胶料压力稳定性，避免护套断胶问题的发生。

3.2.4 改进搬运方法

配置胶条储运车，胶条分层储存不粘连。同时改进胶料升降车，确保胶条不受外界环境杂质影响。

改进前胶条成圈缠绕并多层叠压储存方式，使用时不便拆解，且一旦粘连，容易导致喂胶不能及时跟进填充，出现护套断胶问题。改进后，胶条逐层有序摆放在洁净的储存箱内，通透性好、不粘连，取用便捷，有效防尘、防杂质混入。

3.2.5 改造环境设施

剔除原有存胶房的台面，将地面铺设瓷砖，配置空调，改造硫化平台上下地面，铺瓷砖，更新盛料装置。制定橡胶储存管理制度，提升胶料储存防护条件，确保胶条洁净，避免混入沙土使胶条不连续而出现漏洞。

4 检查效果

（1）对策实施后试验效果：各项改进措施实施完毕后，试生产2 条产品，跟踪结果显示实施效果良好。沙眼、竹节、断胶、漏洞、杂质等问题点均未出现，各项指标检测全部顺利通过。

（2）跟踪改进效果：改进后经一段时期跟踪统计，生产丁腈橡胶护套线芯22 条，共计132 km、6 个修复点，平均每千米返修点约为0.04 个，丁腈橡胶护套加工质量比改进前有了明显提高。

5 结束语

分析潜油电缆丁腈橡胶护套加工质量问题的原因，对丁腈橡胶护套加工工艺进行优化设计和改进，通过增加胶料炼制打包次数，放线稳定性的改进，模具结构的优化设计，搬运方法的改进，环境设施的改造等改进措施的实施，积累了丰富的设计和生产经验，促进了设备、工装模具的完善，解决了潜油电缆丁腈橡胶护套加工中存在的质量问题，提高了丁腈橡胶护套的生产效率和质量水平。