潛油電纜丁腈橡膠護套加工優化和改進

王朝陽，呂金玲，劉玉坤，楊振宇，趙 均，王 鵬，陸有升

（渤海石油裝備（天津）中成機械制造有限公司，天津 300280）

0 引言

潛油電纜是潛油電泵機組的重要組成部分，敷設于油井中，長期工作在地下高溫、高壓和具有腐蝕性液體環境中，為潛油電泵機組提供動力電源。丁腈橡膠護套是潛油電纜的常見結構護套層，避免電纜絕緣層受潮、腐蝕，保證電纜的電氣性能和使用壽命。該護套層是通過橡膠硫化擠制生產線將丁腈橡膠擠包成所需的形狀，繼而包覆在電纜絕緣線芯上，在一定壓力的連續硫化管道內硫化一定時間后，形成丁腈橡膠護套。

丁腈橡膠護套加工是潛油電纜生產的重要工序之一。隨著原油開采井況的日趨復雜，潛油電纜丁腈橡膠護套加工質量的可靠性至關重要。

1 存在的問題

丁腈橡膠護套是目前常規耐溫90 ℃潛油電纜護套的關鍵結構層，護套加工質量對耐溫90 ℃潛油電纜的耐腐蝕性和氣密性有著至關重要的作用，護套加工質量不好，油氣竄入電纜內部，加速絕緣老化，直接影響電纜使用壽命。

由于人員操作、工藝執行、設備設施等方面的原因，造成該工序出現沙眼、斷膠、漏洞、竹節等質量問題（圖1），不但給產品質量帶來一定的隱患風險，同時也嚴重影響生產效率。

圖1 丁腈橡膠護套加工質量問題

通過對該工序的調查統計，改進前共生產丁腈膠護套線芯60 條，總計約360 km，其中因沙眼、漏洞、斷膠、竹節等質量問題造成返修點共計180 個，平均每千米返修點數為0.5 個，返修率較高，丁腈橡膠護套加工質量問題分布如圖2 所示。

圖2 丁腈橡膠護套加工質量問題分布圖

2 原因分析

結合現場情況，對人員、設備、材料、工藝等情況進行調查摸底分析（表1），確定主要原因（表2）。經過調查統計，確定影響丁腈橡膠護套加工質量的主要原因有：①煉膠打包次數少、粉塵多；②放線設備張力不穩定；③模具設計不夠合理；④搬運方法不合理；⑤工作和儲存環境不潔凈，儲存方法不合理。

表1 原因分析

表2 主要原因

3 優化改進

3.1 制定對策

通過深入車間生產現場調查，對丁腈橡膠護套加工質量狀況、環境原料、設備模具、工藝規定、人員技能等一系列情況有了客觀全面的了解，收集掌握了大量信息，分析影響丁腈膠護套加工質量的主次原因，并組織相關人員進行多次討論，圍繞改進目標，從5 個方面確定主要優化改進措施（表3）。

表3 優化改進措施

3.2 實施對策

3.2.1 增加膠料煉制打包次數

進行膠料混煉試驗，提高膠料混煉充分性，完善工藝技術文件要求。改進前護套有粉塵雜質（圖3a）），改進后護套無明顯粉塵雜質（圖3b））。

圖3 打包次數改進前后對比

圖4 模具優化設計

3.2.2 放線穩定性的改進

（1）設計裝置選用：針對放線張力輪輪瓦上耐磨剎車帶嚴重磨損的情況，經過分析討論，決定采用成纜機選用的機械用剎車帶，設計制作長400 mm、寬50 mm、厚6 mm 的剎車帶。

（2）安裝調試：在張力輪輪瓦上均勻地劃線確定位置，鉆出6 個直徑3.5 mm，深20 mm 的底孔，并且在機械用剎車帶上對應的位置也鉆出同樣的6 個孔，然后進行鉚接，并且上線調試，張力性能得到大幅改善。

3.2.3 模具結構優化設計

優化改進模套錐面角度和軸向深度，提高護層包覆緊實性、穩定性，降低護套斷膠的概率。

通過試驗發現，優化改進模套大端口錐面的角度，增大了膠料的徑向壓力，提高了護套包覆的緊實性和光潔性。軸向深度由2.0 mm 增大至3.0 mm 后，提高了膠料壓力穩定性，避免護套斷膠問題的發生。

3.2.4 改進搬運方法

配置膠條儲運車，膠條分層儲存不粘連。同時改進膠料升降車，確保膠條不受外界環境雜質影響。

改進前膠條成圈纏繞并多層疊壓儲存方式，使用時不便拆解，且一旦粘連，容易導致喂膠不能及時跟進填充，出現護套斷膠問題。改進后，膠條逐層有序擺放在潔凈的儲存箱內，通透性好、不粘連，取用便捷，有效防塵、防雜質混入。

3.2.5 改造環境設施

剔除原有存膠房的臺面，將地面鋪設瓷磚，配置空調，改造硫化平臺上下地面，鋪瓷磚，更新盛料裝置。制定橡膠儲存管理制度，提升膠料儲存防護條件，確保膠條潔凈，避免混入沙土使膠條不連續而出現漏洞。

4 檢查效果

（1）對策實施后試驗效果：各項改進措施實施完畢后，試生產2 條產品，跟蹤結果顯示實施效果良好。沙眼、竹節、斷膠、漏洞、雜質等問題點均未出現，各項指標檢測全部順利通過。

（2）跟蹤改進效果：改進后經一段時期跟蹤統計，生產丁腈橡膠護套線芯22 條，共計132 km、6 個修復點，平均每千米返修點約為0.04 個，丁腈橡膠護套加工質量比改進前有了明顯提高。

5 結束語

分析潛油電纜丁腈橡膠護套加工質量問題的原因，對丁腈橡膠護套加工工藝進行優化設計和改進，通過增加膠料煉制打包次數，放線穩定性的改進，模具結構的優化設計，搬運方法的改進，環境設施的改造等改進措施的實施，積累了豐富的設計和生產經驗，促進了設備、工裝模具的完善，解決了潛油電纜丁腈橡膠護套加工中存在的質量問題，提高了丁腈橡膠護套的生產效率和質量水平。