一种井下潜油泵的电机相连的电缆湿接头与井上连接结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种井下潜油泵的电机相连的电缆湿接头与井上连接结构，用于将上体的导电接触环同下体的弹性导电接触环准确对接，使井上三相供电导入井下潜油电泵机组对接。


背景技术：

2.在油田开发中，潜油电泵一直是人工举升工艺的一个重要组成部分，近年来潜油螺杆泵、直线电机的应用使得潜油电泵采油工艺技术迅猛发展，并随着斜井数量不断增加，将逐步替代地面抽油机采油工艺。
3.现有技术中，经常要对井下的原油通过潜油电泵进行往上输油，潜油电泵的安装位置在井下1000米以下，潜油电泵用电缆对井下电机供电，在目前所采取的方法是在地面将电缆与潜油电泵联接，再将电缆逐根绑在油管外壁上，潜油电泵和电缆随油管一同下入井内。
4.由于油管有损伤或井斜，电缆绑在油管外壁上下井，易造成电缆损坏及井下落物，从而造成井下事故，增加修井成本。
5.对此，有人提供了一种井下电缆对接装置，将下连接结构及金属底座通过下线缆与井下潜油泵的电机相连，并直接放入井下，再将上电缆与上连接结构相连，然后将上连接结构及其相连接各部件一同顺着油管中心放入井下，通过为线圈通电，使得金属罩及上金属柱产生电磁吸力，与下连接结构及金属底座吸引靠近，且由于上电缆与上连接结构及其相连接各部件的自重，使得金属底座与金属罩底部相互靠近并对接，达到下连接结构与上连接结构对接导电的目的；该发明上下两部分通过电磁吸力及自身重力在井下即可完成对接导电，因此，上电缆与上连接结构及其相连接各部件可顺着油管中心放入井下，从而避免电缆被井壁挤压损坏，同时也避免与井壁摩擦造成井下落物等问题，防止井下事故的发生，节约操作成本，增加经济效益；这种结构简单，使用安全，操作方便。
6.中国专利在另一份公开专利中提供了《一种用于油管内的潜油电缆对接装置及潜油电缆对接拆分方法》，包括电缆上连接体和电缆下连接体；电缆上连接体包括加重杆、母头连接体、卡环锁套、卡环、母头连接筒、母头本体、封隔环和接电环；所述加重杆、母头连接体、母头连接筒和母头本体分别设有上下贯通的内腔，且加重杆、母头连接体、母头连接筒和母头本体依次连接，进而使加重杆、母头连接体、母头连接筒和母头本体的内腔连通；所述卡环锁套套设于所述母头连接体的外表面，且卡环被夹紧于卡环锁套和母头连接筒之间；所述母头本体的内部设有三个封隔环和三个接电环)，且三个封隔环与三个接电环相间分布；所述电缆下连接体包括过电缆油管短节、母头锁定体、锁钩、公头总成、导电环和固定底座；所述过电缆油管短节和母头锁定体分别设有上下贯通的内腔，所述公头总成的中部通过固定底座)连接于母头锁定体的内腔，以及公头总成的下部连接于电缆油管短节的内腔；所述导电环设有三个且三个导电环沿着竖直方向绝缘相间固定于公头总成的上端，所述锁钩连接于母头锁定体的内腔，且锁钩位于导电环的上方；通过电缆上连接体插入电缆
下连接体的母头锁定体中，进而使锁钩卡住卡环且三个接电环分别与三个导电环一一对应接触。
7.分析以上结构，只要是在油管中心进行上连接体和电缆下连接体电缆接头连接，都会存在如下如问题：
8.1)上下电缆体对接时采用加重杆对接，加重杆会使摩擦力波动大，影响对接的可控性和成功率。
9.2)上下体对接时形成活塞死腔效应，致使对接不到位。
10.3)上下电缆体对接时采用加重杆对接，接触不好，容易形成虚接。


技术实现要素：

11.本实用新型的目的是提供一种井下潜油泵的电机相连的电缆湿接头与井上连接结构，以便克服现有电缆湿接头连接时，摩擦力波动大，加重杆定力量对接的缺点，提高对接的可控性和成功率。
12.本实用新型的另一个目的是提供一种井下潜油泵的电机相连的电缆湿接头与井上连接结构，以便防止上下体对接时形成活塞死腔效应，致使对接不到位，影响整个井下潜油泵作业失败。
13.本实用新型的第三个目的是提供一种井下潜油泵的电机相连的电缆湿接头与井上连接结构，以便克服现有上下电缆体对接时接触不好，或形成虚接，导电不充分的问题。
14.一种井下潜油泵的电机相连的电缆湿接头与井上连接结构，至少包括与井下潜油泵的电机相连的电缆湿接头下连接体、沿油管中心放入井下的电缆湿接头上连接体，其特征是：电缆湿接头上连接体(1)在油管(4)内下入到油井井内设计的深度；
15.电缆湿接头上连接体(1)的湿接头上体一端通过电缆连接井上三相电源(7)；通过油管(4)连接井口液压单元(5)，随电缆和油管深入到井下与电缆湿接头下连接体(2)进行三相电源接头对接，三相电源(7)依次通过电缆湿接头上连接体(1)的导电接触环和电缆湿接头下连接体(2)的弹性导电接触环动态电接触后向潜油电泵机组(3)进行供电；
16.动态电接触过程包括：当电缆湿接头上连接体(1)下端的锥体进入湿接头下体腔内时，首先由电缆湿接头下连接体(2)的对中套(202) 扶正，引入接线体(203)内，在下行过程中，下行中上体引导头同下体接线体腔体形成密封，此时，在加重杆(101)的作用下，锥体进入湿接头下体腔内形成活塞效应压力增大，阻止电缆湿接头上连接体 (1)下端的锥体进一步进入湿接头下体腔；
17.压力传感器或位移传感器检测到电缆湿接头上连接体(1)下移速度降低或停止时，与电缆湿接头上连接体(1)管路相通的井口液压单元(5)开始向油管(4)内增压，通过油管(4)作用于电缆湿接头上连接体 (1)的锥体部位，当压力达到作用于电缆湿接头上连接体(1)上体引导头的密封轴上时，压力超过上体引导头剪钉(1013)的剪切力时，剪钉 (1013)被剪断；
18.电缆湿接头上连接体(1)和电缆湿接头下连接体(2)中心通道打开，电缆湿接头上连接体(1)的密封轴(1015)上行，电缆湿接头下连接体(2) 下体内的重质绝缘油(6)进入电缆湿接头上连接体(1)上体内常压腔体内，使湿接头上体向下移动没有阻力，湿接头上体在井口液压力作用下继续向下移动，直至定位套(105)与对中套(202)台阶接触，上体的导电
接触环(108)同下体的弹性导电接触环(207)准确对接，使井上三相供电导入井下潜油电泵机组对接。
19.所述的电缆湿接头上连接体(1)是一个杆状结构体，它的上端是加重杆(101)，下端为环状间隔分布的导电接触环，在加重杆(101) 和环状间隔分布的导电接触环之间依次串接有双连套(103)、主线绝缘垫(104)、定位套(105)、上空腔轴(106)和下空腔轴(110)，环状间隔分布的导电接触环分布在下空腔轴(110)外臂，杆状结构体最下端为导线头，导线头用于导引进入电缆湿接头下连接体(2)的腔体内，并在井上液压泵作用下，完成电缆湿接头上连接体(1)与电缆湿接头下连接体(2)腔体压力平恒，使环状间隔分布的导电接触环与电缆湿接头下连接体(2)的导电接触环可靠连接。
20.所述的杆状结构体中心为空腔体，空腔体包括上空腔轴(106)和下空腔轴(110)，上空腔轴(106)和下空腔轴(110)内有桥轴(1012)，下空腔轴(110)外有绝缘套(109)绝缘，桥轴(1012)延伸至杆状结构体下部的密封轴(1015)处，密封轴(1015)上端轴径减小，轴径减小的外径侧套有剪钉(1013)，密封轴(1015)穿过导线头(1014)的内轴，导线头(1014)的外径有第一密封圈(1016)，密封轴(1015)下端第二密封圈(1017)。
21.所述的电缆湿接头下连接体(2)至少包括：对中套(202)、主接线体、弹性导电接触单元、分隔绝缘套、半环状偏心圆组合流道、上下连接头，对中套单元和的内腔充有重质绝缘油。
22.所述的上下连接头包括上接头(201)和油管接头(2010)，上接头(201)向上，电缆湿接头上连接体(1)的下锥体首先进入上接头(201)；油管接头(2010)在最下面，与潜油电泵机组(3)连接。
23.所述的上接头(201)外径由上端的小直径过渡到下端的大直径，下端的大值径有外螺纹，外螺纹用于与接线体(203)内螺纹进行螺纹连接；小直径上端口为喇叭口，实现与电缆湿接头上连接体(1) 的下锥体的导引。
24.所述的对中套(202)在上接头(201)直接大的腔体内，对中套(202)和上接头(201)的腔体同轴，以便使电缆湿接头上连接体(1)的下锥体首先进入上接头(201)后直接导引到对中套(202)，由对中套(202)对电缆湿接头上连接体(1)进行对中，使电缆湿接头上连接体(1)、对中套(202)和上接头(201)的腔体同轴；对中套(202)同样外径上大下小，下端直径大的外径为外螺纹，与接线体(203)内螺纹进行螺纹连接；所述的接线体(203)由上圆体结构和下半环状偏心圆结构构成，上圆体结构为筒状结构，筒状上端有内螺纹，通过内螺纹连接上接头(201)下端的外螺纹；下半环状偏心圆结构下端通过内螺纹连接油管接头(210)；在接线体(203)的整个腔体内形成对中套(202)，对中套(202)和接线体(203)周壁构成组合流道，组合流道内有重质绝缘油。
25.所述的下半环状偏心圆结构和上圆体结构分界处由上至下，由腔体内至腔体外斜向导出有线体密封套(208)和线体压紧套(209)，线体密封套(208)有6套，线体压紧套(209)有3套，偏心电缆穿过线体密封套(208)、线体压紧套(209)，偏心电缆外侧连接潜油电泵机组(3)，偏心电缆内侧与电缆湿接头上连接体(1)下端的锥体湿接头电连接。
26.所述的弹性导电接触单元安放在对中套(202)下端直径大的一端，包括：绝缘垫(204)、接触器绝缘垫(205)、过线绝缘垫(206) 和弹性导电接触环(207)，绝缘垫(204)在最上端，下面有接触器绝缘垫(205)、过线绝缘垫(206)和弹性导电接触环(207)构成的三组弹
性接触单元，三组弹性接触单元结构相同，三组弹性接触单元的接触器绝缘垫(205)和过线绝缘垫(206)上下分布重叠三次，弹性导电接触环(207)在接触器绝缘垫(205)的内圈，弹性导电接触环(207)另一端头深入到过线绝缘垫(206)内。
27.在弹性导电接触环(207)另一端头深入到过线绝缘垫206内的部分套有线体连接套(2011)，三个弹性导电接触环(207)套接有线体连接套(2011)内通过引线分别与三相电源连接，三相电源的引线受线体密封套(208)、线体压紧套(209)固定和保护，线体密封套(208)有6套，线体压紧套(209)有3套。
28.本实用新型的优点是：电缆湿接头下连接体1电缆接头与潜油电泵机组3随油管4下入到油井井内设计的深度，湿接头上体一端用于连接井上供电电源，另一端随电缆深入到湿接头下连接体2内与下连接体内的三相电源接头对接，当湿接头上体下端的锥体进入湿接头下体腔内时，首先由下体对中套扶正，引入接线体内。在下行过程中，下行中上体引导头同下体接线体配合密封，此时，井口向油管内增压，当压力达到作用于上体引导头的密封轴上时，超过上体引导头剪钉的剪切力时，剪钉被剪断，中心通道打开，密封轴上行，下体内的重质液压油进入上体内常压腔体内，使湿接头上体向下移动没有阻力，湿接头上体在井口液压力作用下继续向下移动，直至定位套与对中套台阶接触，上体的导电接触环同下体的弹性导电接触环准确对接，使井上三相供电导入井下潜油电泵机组对接。
附图说明
29.下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明：
30.图1是本实用新型具体实施例原理图；
31.图2是是图1中电缆湿接头上连接体结构原理图；
32.图3是图2中的导线头部分结构放大原理图；
33.图4a图1中电缆湿接头下连接体结构示意图，图4b是图7a的剖视图；
34.图5是图1中电缆湿接头下连接体没有连接弹性接触环结构示意图；
35.图6是接线体结构示意图；
36.图7a和图7b是图6的a-a、b-b剖面图的放大图；
37.图8是电缆湿接头上连接体和电缆湿接头下连接体连接后开始加压状态示意图；
38.图9是电缆湿接头上连接体和电缆湿接头下连接体常压打开状态示意图；
39.图10是电缆湿接头上连接体和电缆湿接头下连接体对接到位示意图。
40.图11是图8分段的a段放大图；
41.图12是图8分段的b段放大图；
42.图13是图8分段的c段放大图。
43.图中，1、电缆湿接头上连接体；2、电缆湿接头下连接体；3、潜油电泵机组；4、油管；5、井口液压单元；6、重质绝缘油；7、三相电源；101、加重杆；102、锁紧弹簧；103、双连套；104、主线绝缘垫；105、定位套；106、上空腔轴；107、上过线绝缘垫；108、导电接触环；109、绝缘套；110、下空腔轴；1011、下绝缘垫；1012、桥轴；1013、剪钉；1014、导线头；1015、密封轴；1016、第一密封圈；1017、第二密封圈；201、上接头；202、对中套；203、接线体；204、绝缘垫；205、接触器绝缘垫；206、过线绝缘垫；207、弹性导电接触环；208、线体密封套；209、线体压紧套；210、油管接头；2010、线体连接套。
具体实施方式
44.如图1所示，一种井下潜油泵的电机相连的电缆湿接头与井上连接结构，至少包括与井下潜油泵的电机相连的电缆湿接头上连接体、沿油管中心放入井下的电缆湿接头下连接体，其特征是：电缆湿接头上连接体1在油管4内下入到油井井内设计的深度；
45.电缆湿接头上连接体1湿接头上体一端通过电缆连接井上三相电源7；通过油管连接井口液压单元5，随电缆和油管深入到井下与电缆湿接头下连接体2进行三相电源接头对接，三相电源7依次通过电缆湿接头上连接体1的导电接触环和电缆湿接头下连接体2的弹性导电接触环动态电接触后向潜油电泵机组3进行供电；
46.动态电接触过程包括：当电缆湿接头上连接体1下端的锥体进入湿接头下体腔内时，首先由电缆湿接头下连接体2的对中套202 扶正，引入接线体203内，在下行过程中，下行中上体引导头同下体接线体腔体形成密封，此时，在加重杆101的作用下，锥体进入湿接头下体腔内形成活塞效应压力增大，阻止电缆湿接头上连接体1 下端的锥体进一步进入湿接头下体腔；
47.压力传感器或位移传感器检测到电缆湿接头上连接体1下移速度降低或停止时，与电缆湿接头上连接体1管路相通的井口液压5 开始向油管4内增压，通过油管4作用于电缆湿接头上连接体1的锥体部位，当压力达到作用于电缆湿接头上连接体1上体引导头的密封轴上时，压力超过上体引导头剪钉1013的剪切力时，剪钉1013 被剪断；
48.电缆湿接头上连接体1和电缆湿接头下连接体2中心通道打开，电缆湿接头上连接体1的密封轴1015上行，电缆湿接头下连接体2 下体内的重质绝缘油6进入电缆湿接头上连接体1上体内常压腔体内，使湿接头上体向下移动没有阻力，湿接头上体在井口液压力作用下继续向下移动，直至定位套105与对中套202台阶接触，上体的导电接触环108同下体的弹性导电接触环207准确对接，使井上三相供电导入井下潜油电泵机组对接。
49.如图2和图3所示，所述的电缆湿接头上连接体1是一个杆状结构体，它的上端是加重杆101，下端为环状间隔分布的导电接触环，在加重杆101和环状间隔分布的导电接触环之间依次串接有双连套 103、主线绝缘垫104、定位套105、上空腔轴106和下空腔轴110，环状间隔分布的导电接触环分布在下空腔轴110外臂，杆状结构体最下端为导线头，导线头用于导引进入电缆湿接头下连接体2的腔体内，并在井上液压泵作用下，完成电缆湿接头上连接体1与电缆湿接头下连接体2腔体压力平恒，使环状间隔分布的导电接触环与电缆湿接头下连接体2的导电接触环可靠连接。
50.如图4a所示，上端加重杆101包括上下两段，每段分别有一个锁紧弹簧102，锁紧弹簧102用于使上下两段可折分和连接，方便电缆湿接头上连接体1施工。
51.如图4b所示，图4b是图7a的剖视图，加重杆101内腔为空腔，
52.在双连套103上连接加重杆101，下端伸进主线绝缘垫104内与其连接，绝缘垫104下端连接外径扩大的定位套105。
53.所述的杆状结构体中心为空腔体，空腔体包括上空腔轴106和下空腔轴110，上空腔轴106和下空腔轴110内有桥轴1012，下空腔轴110外有绝缘套109绝缘，桥轴1012延伸至杆状结构体下部的密封轴1015处，密封轴1015上端轴径减小，轴径减小的外径侧套有剪钉1013，密封轴1015穿过导线头1014的内轴，导线头1014的由外径第一密封圈1016，密封轴1015下端第二密封圈1017。
54.如图5和图6所示，所述的电缆湿接头下连接体2至少包括：对中套、主接线体、弹性导电接触单元、分隔绝缘套、半环状偏心圆组合流道、上下连接头，对中套单元和的内腔充有重质绝缘油。
55.所述的上下连接头包括上接头201和油管接头2010，上接头201 向上，电缆湿接头上连接体1的下锥体首先进入上接头201；油管接头2010在最下面，与潜油电泵机组3连接。
56.所述的上接头201外径由上端的小直径过渡到下端的大直径，下端的大值径有外螺纹，外螺纹用于与接线体203内螺纹进行螺纹连接；小直径上端口为喇叭口，实现与电缆湿接头上连接体1的下锥体的导引。
57.下半环状偏心圆结构和上圆体结构分界处由上至下，由腔体内至腔体外斜向导出有线体密封套208和线体压紧套209，线体密封套 208有6套，线体压紧套有3套，偏心电缆穿过线体密封套208、线体压紧套209，偏心电缆外侧连接潜油电泵机组3，偏心电缆内侧与电缆湿接头上连接体1下端的锥体湿接头电连接。
58.所述的对中套202在上接头201直接大的腔体内，对中套202 和上接头201的腔体同轴，以便使电缆湿接头上连接体1的下锥体首先进入上接头201后直接导引到对中套202，由对中套202对电缆湿接头上连接体1进行对中，使电缆湿接头上连接体1、中套件202 和上接头201的腔体同轴；对中套202同样外径上大下小，下端直径大的外径为外螺纹，与接线体203内螺纹进行螺纹连接。
59.所述的弹性导电接触单元安放在对中套202下端直径大的一端，包括：绝缘垫204、接触器绝缘垫205、过线绝缘垫206和弹性导电接触环207，绝缘垫204在最上端，下面有接触器绝缘垫205、过线绝缘垫206和弹性导电接触环207构成的三组弹性接触单元，三组弹性接触单元结构相同，三组弹性接触单元的接触器绝缘垫205和过线绝缘垫206上下分布重叠三次，弹性导电接触环207在接触器绝缘垫205的内圈，弹性导电接触环207另一端头深入到过线绝缘垫206内。
60.在弹性导电接触环207另一端头深入到过线绝缘垫206内的部分套有线体连接套2011，三个弹性导电接触环207套接有线体连接套2011内通过引线分别与三相电源连接，三相电源的引线受线体密封套208、(6套)线体压紧套209固定和保护，线体密封套208有6 套，线体压紧套209有3套。
61.如图7a、图7b所示，所述的接线体203由上圆体结构和下半环状偏心圆结构构成，上圆体结构为筒状结构，筒状上端有内螺纹，通过内螺纹连接上接头201下端的外螺纹；下半环状偏心圆结构下端通过内螺纹连接油管接头2010；在接线体203的整个腔体内形成对中套202，对中套202和接线体203周壁构成组合流道，组合流道内有重质绝缘油。
62.如图7a所示，它给出了图4的a-a方向图，中心为圆柱体腔体，圆柱体腔体外侧多半周与接线体203外壁之间形成组合流道。小半周露出，用于扁平电缆引出。
63.如图7b示，内腔圆与接线体203外壁圆为非同心结构，在非同心结构的厚壁侧有截剖面。
64.如图8、图9、图10、图11、图12和图13所示，本实用新型的工作过程是：电缆湿接头下连接体1电缆接头与潜油电泵机组3随油管4下入到油井井内设计的深度，湿接头上体一端用于连接井上供电电源，另一端随电缆深入到湿接头下连接体2内与下连接体内的三相电源接头对接，当湿接头上体下端的锥体进入湿接头下体腔内时，首先由下体对中套扶正，
引入接线体内。在下行过程中，下行中上体引导头同下体接线体配合密封，此时，井口向油管内增压，当压力达到作用于上体引导头的密封轴上时，超过上体引导头剪钉的剪切力时，剪钉被剪断，中心通道打开，密封轴1015上行，下体内的重质液压油进入上体内常压腔体内，使湿接头上体向下移动没有阻力，湿接头上体在井口液压力作用下继续向下移动，直至定位套106与对中套202台阶接触，上体的导电接触环同下体的弹性导电接触环准确对接，使井上三相供电导入井下潜油电泵机组对接。