CN108134233A - 一种井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接方法及结构 - Google Patents

一种井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接方法及结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接方法及结构，本发明是采用整体结构的丢手组件与固定在井下仪器顶部的整体结构插座组件连接；整体结构的丢手组件为棒状结构，整体结构的插座组件为管状结构；棒状丢手组件内设有一组经绝缘件分隔的电极，电极与管状插座组件内经绝缘件分隔的一组滑环滑动连接；将来自地面的动力电源经动力电缆传递至井下仪器。本发明适用耐高压；连接可靠，安装难度低。接触面积大，接触电阻和电能损耗小，不破坏原有绝缘性能，可实现丢手方的多次反复上下井。本发明不但适用于高压井，也适用于常规湿式丢手连接。

Description

一种井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接方法及结构
技术领域
本发明涉及一种井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接方法及结构，属于井下仪器强电的湿式连接技术领域。
背景技术
井下仪器在工作时，需要通过与电缆连接的丢手与井下仪器上固定的电源插座连接，为井下仪器提供动力电源。现有技术中与电缆连接的丢手是通过传统的插头与插座与井下仪器上的电源插座连接。连接时，通过丢手下部的插针刺破固定在井下仪器上部电源插座的保护膜，使插针插入插座的插孔内实现丢手与井下仪器的电气连接；同时在插头插入过程中插头挤出保护膜中绝缘脂，实现丢手与井下仪器的电气绝缘。上述方法在连接过程中破坏了插座的绝缘系统，只能进行一次连接，不适用于多次反复连接。现有技术插头上设有多个插针与插座上的插孔连接，由于受井下高温高压环境和空间的限制，插头上的插针和插座上的插孔直径不能做的很粗，插座上的保护膜一般也较薄，绝缘性能不好，耐压能力较低，难以满足电压较高的强电爬电距离要求。因此传统的连接方法仅适用于电压较低的弱电连接，不适用于高压井中的强电连接，有待改进提高。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接方法及结构，以解决在井下仪器紧凑空间高压环境下动力电源的连接问题，从而克服目前技术的不足。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接方法，该方法采用整体结构的丢手组件与固定在井下仪器顶部的整体结构插座组件连接；整体结构的丢手组件为棒状结构，整体结构的插座组件为管状结构；在棒状丢手组件内设有一组经绝缘件分隔的电极，将电极与管状插座组件内经绝缘件分隔的一组滑环滑动连接，并将来自地面的动力电源经动力电缆传递至井下仪器。
前述方法中，为了确保电极与滑环之间有足够的过流面积，将丢手组件上的电极采用柔性金属材料加工成圆环状，圆环的外圆为球面，球面被插座组件挤压变形后与插座组件内的滑环滑动连接；或将丢手组件上的电极采用硬性金属材料加工成圆环状，圆环外圆设有一组沿圆周均布的弧形弹片，弧形弹片被插座组件挤压变形后与插座组件内的滑环滑动连接。
前述方法中，为了确保丢手组件插入插座组件后电极与插座组件内的滑环准确定位，提高连接的可靠性；所述丢手组件的绝缘棒上端设有定位套管，定位套管上设有定位凸台，通过定位凸台与插座组件上端面定位。
前述方法中，为了提高丢手组件强度和丢手组件的导向性；在所述丢手组件的中心设有用硬性金属材料加工中心柱，中心柱下部加工成尖端倒圆的倒圆锥状，倒圆锥上端的直径大于中心柱的柱体直径。
前述方法中，为了防止井下的液体或杂物进入电极与滑环之间影响电极之间的绝缘性；在电极与电极之间、电极与定位套管之间、电极与中心柱之间的绝缘件上分别设有外密封圈和内密封圈。
按上述方法构成的本发明的一种井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接结构，包括位于井下仪器顶部的插座组件和与插座组件插接的丢手组件；丢手组件包括经一组绝缘件分隔的一组电极，一组电极经一组导电管与动力电缆的芯线连接；丢手组件中央设有中心柱，中心柱下端为尖端倒圆的倒圆锥体；插座组件包括绝缘管，绝缘管的内壁镶嵌有与一组电极位置对应的一组滑环；一组滑环在绝缘管的管壁内经一组导体与位于绝缘管下端的一组接线端子连接。
前述结构中，所述丢手组件上端设有定位套管，定位套管外圆设有定位凸台。
前述结构中，所述电极的形状为圆管状，圆管外圆沿圆周均布的弧形弹片，或圆管外圆为球面；圆管内孔直接与导电管连接为一体，或圆管内孔设有螺纹孔；螺纹孔与导电管下端的外螺纹连接。
前述结构中，所述绝缘件为圆管状，圆管下端设有中间高两端低的台阶状凸台，台阶状凸台的每个台阶上均设有密封槽，高台阶上的密封槽内设有外密封圈，低台阶上的密封槽内设有内密封圈。
前述结构中，所述一组电极包括上电极、中电极和下电极；一组绝缘件包括位于倒圆锥体与下电极之间的底绝缘件、位于下电极与中电极之间的下绝缘件、位于中电极与上电极之间的上绝缘件和位于上电极与定位套管之间的顶绝缘件；一组导电管包括与上电极连接的上导电管、与中电极连接的中导电管和与下电极连接的下导电管；导电管与电极为一体结构；或导电管下端设有外螺纹，外螺纹与电极上的螺纹孔连接；一组滑环包括与电极对应的上滑环、中滑环和下滑环；滑环经导体与位于绝缘管下端的接线端子连接。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明的丢手组件内为无空洞的实心结构，适用耐高压；导电管采用筒状结构，便于与来自地面的动力电缆与其端面连接，增加连接可靠性，降低安装难度。丢手组件的电极与插座组件的滑环采用环状接触，电极采用柔性金属材质，其外径有少量过盈量，可增大接触面积，降低接触电阻，降低电能损耗，提高电极与滑环之间接触的可靠性。本发明的装置不破坏原有绝缘性能，可实现丢手方的多次反复上下井。本发明的连接方法适用于井下耐高压动力电源湿式丢手连接，也适用于常规湿式丢手连接。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是丢手组件的结构示意图；
图3是插座组件的结构示意图；
图4是本发明的组装示意图；
图5是图4中A-A剖视图；
图6是中心柱的结构示意图；
图7是下绝缘件的结构示意图；
图8是球面一体式电极的结构示意图；
图9是弧形弹片一体式电极的结构示意图；
图10是球面电极与导电管分体的结构示意图；
图11是弧形弹片电极与导电管分体的结构示意图。
图中： 1-插座组件、2-丢手组件、3-动力电缆、4-中心柱、5-倒圆锥体、6-绝缘管、7-导体、8-接线端子、9-定位套管、10-定位凸台、11-弧形弹片、12-球面、13-螺纹孔、14-外螺纹、15-台阶状凸台、16-密封槽、17-外密封圈、18-内密封圈、19-上电极、20-中电极、21-下电极、22-底绝缘件、23-下绝缘件、24-上绝缘件、25-顶绝缘件、26-上导电管、27-中导电管、28-下导电管、29-上滑环、30-中滑环、31-下滑环、32-绝缘胶。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。
本发明的一种井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接方法，如图1所示，该方法采用整体结构的丢手组件2与固定在井下仪器顶部的整体结构的插座组件1连接；整体结构的丢手组件2为棒状结构，整体结构的插座组件1为管状结构；如图2所示，棒状丢手组件内设有一组经绝缘件分隔的电极，电极与管状插座组件内经绝缘件分隔的一组滑环滑动连接；将来自地面的动力电源经动力电缆3传递至井下仪器。
为了确保电极与滑环之间有足够的过流面积；手组件2上的电极采用柔性金属材料加工成圆环状，圆环的外圆为球面12，球面12被插座组件1挤压变形后与插座组件1内的滑环滑动连接；或丢手组件2上的电极采用硬性金属材料加工成圆环状，圆环外圆设有一组沿圆周均布的弧形弹片11，弧形弹片11被插座组件1挤压变形后与插座组件1内的滑环滑动连接。
为了确保丢手组件2插入插座组件1后电极与插座组件内的滑环准确定位，提高连接的可靠性；丢手组件2的绝缘件上端设有定位套管9，定位套管9上设有定位凸台10，通过定位凸台10与插座组件1上端面定位。
为了提高丢手组件2强度和丢手组件2的导向性；在丢手组件2的中心设有用硬性金属材料加工中心柱4，中心柱4下部加工成尖端倒圆的倒圆锥体5，倒圆锥体5上端的直径大于中心柱4的柱体直径。
为了防止井下的液体或杂物进入电极与滑环之间影响电极之间的绝缘性；在电极与电极之间、电极与定位套管9之间、电极与中心柱4之间的绝缘件上分别设有外密封圈17和内密封圈18。
按上述方法构成的本发明的一种井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接结构，如图1所示，包括位于井下仪器顶部的插座组件1和与插座组件1插接的丢手组件2；如图2所示，丢手组件2包括经一组绝缘件分隔的一组电极，一组电极经一组导电管与动力电缆3的芯线连接；丢手组件2中央设有中心柱4，中心柱4下端为尖端倒圆的倒圆锥体5；插座组件1包括绝缘管6，绝缘管6的内壁镶嵌有与一组电极位置对应的一组滑环；一组滑环在绝缘管6的管壁内经一组导体7与位于绝缘管6下端的一组接线端子8连接。丢手组件2上端设有定位套管9，定位套管9外圆设有定位凸台10。如图8～11所示，电极的形状为圆管状，圆管外圆沿圆周均布的弧形弹片11；或圆管外圆为球面12；如图8～9所示，圆管内孔直接与导电管连接为一体，或如图10～11所示，圆管内孔设有螺纹孔13；螺纹孔13与导电管下端的外螺纹14连接。如图7所示，绝缘件为圆管状，圆管下端设有中间高两端低的台阶状凸台15，台阶状凸台15的每个台阶上均设有密封槽16，高台阶上的密封槽16内设有外密封圈17，低台阶上的密封槽16内设有内密封圈18。
如图2和3所示，一组电极包括上电极19、中电极20和下电极21；一组绝缘件包括位于倒圆锥体5与下电极21之间的底绝缘件22、位于下电极21与中电极20之间的下绝缘件23、位于中电极20与上电极19之间的上绝缘件24和位于上电极19与定位套管9之间的顶绝缘件25；一组导电管包括与上电极19连接的上导电管26、与中电极20连接的中导电管27和与下电极21连接的下导电管28；导电管与电极为一体结构；或导电管下端设有外螺纹14，外螺纹14与电极上的螺纹孔13连接；一组滑环包括与电极对应的上滑环29、中滑环30和下滑环31；滑环经导体7与位于绝缘管6下端的接线端子8连接。
实施例
本例的一种井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接方法，本例的方法如图1所示，是采用整体结构的丢手组件2与整体结构的插座组件1连接。如图2所示，丢手组件2包括由绝缘件分隔的一组电极，插座组件1如图3所示，包括绝缘管6，绝缘管6内设有一组环状滑环；如图4所示，当丢手组件2插入插座组件1内时，丢手组件2上的电极与插座组件1内的滑环滑动连接，将动力电缆3上的电能通过电极和滑环传递至井下仪器。
具体实施时，首先按图将各元件加工好，然后再按图组装。组装丢手组件2时，首先将内密封圈16分别套在每个绝缘件与电极接触处的密封槽内，然后将中心柱4的倒圆锥体5向下放置，再依次将底绝缘件22、下电极21、下绝缘件23、中电极20、上绝缘件24、上电极19、顶绝缘件25和定位套管9套在中心柱4上；将与各电板连接的导电管顶端与动力电缆3的芯线焊接好。最后用绝缘胶32将焊接点封在定位套管9内。
插座组件1的采用采用浇注或模压的方法一次成型。首先各滑环与导体7焊接好，再将导体7另一端与接线端子连接好。将滑环、导体7和接线端子放在模具中固定好，再进行绝缘管6的浇注。待绝缘管6固化后，采用机械加工进行精加工，完成插座组件1的组装。
丢手组件2也可以采用插座组件1的组装方法，采用浇注或模压的方法一次成型。
在丢手组件2下井之前，先将外密封圈17套在各电极之间的绝缘件上。通过动力电缆3将丢手组件2放入井下，丢手组件2接近插座组件1后通过中心柱4下端的倒圆锥体5自动导向，进入插座组件1的内孔中，当丢手组件2上定位套管9的定位凸台10与插座组件1的上端面接触后，丢手组件2与插座组件1的连接完成。此时就可以通过动力电缆3为井下仪器提供动力电源了。

Claims (10)

1.一种井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接方法，其特征在于：该方法采用整体结构的丢手组件与固定在井下仪器顶部的整体结构插座组件连接；整体结构的丢手组件为棒状结构，整体结构的插座组件为管状结构；在棒状丢手组件内设有一组经绝缘件分隔的电极，将电极与管状插座组件内经绝缘件分隔的一组滑环滑动连接；并将来自地面的动力电源经动力电缆传递至井下仪器。
2.根据权利要求1所述井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接方法，其特征在于：为了确保电极与滑环之间有足够的过流面积，将所述丢手组件上的电极采用柔性金属材料加工成圆环状，圆环的外圆为球面，球面被插座组件挤压变形后与插座组件内的滑环滑动连接；或将丢手组件上的电极采用硬性金属材料加工成圆环状，圆环外圆设有一组沿圆周均布的弧形弹片，弧形弹片被插座组件挤压变形后与插座组件内的滑环滑动连接。
3.根据权利要求2所述井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接方法，其特征在于：为了确保丢手组件插入插座组件后电极与插座组件内的滑环准确定位，提高连接的可靠性，在所述丢手组件的绝缘棒上端设有定位套管，并在定位套管上设有定位凸台，通过定位凸台与插座组件上端面定位。
4.根据权利要求3所述井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接方法，其特征在于：为了提高丢手组件强度和丢手组件的导向性，在所述丢手组件的中心设有用硬性金属材料加工中心柱，中心柱下部加工成尖端倒圆的倒圆锥状，倒圆锥上端的直径大于中心柱的柱体直径。
5.根据权利要求4所述井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接方法，其特征在于：为了防止井下的液体或杂物进入电极与滑环之间影响电极之间的绝缘性，在电极与电极之间、电极与定位套管之间、电极与中心柱之间的绝缘件上分别设有外密封圈和内密封圈。
6.一种按权利要求1～5所述方法构成的井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接结构，包括位于井下仪器顶部的插座组件（1）和与插座组件（1）插接的丢手组件（2）；其特征在于：丢手组件（2）包括经一组绝缘件分隔的一组电极，一组电极经一组导电管与动力电缆（3）的芯线连接；丢手组件（2）中央设有中心柱（4），中心柱（4）下端为尖端倒圆的倒圆锥体（5）；插座组件（1）包括绝缘管（6），绝缘管（6）的内壁镶嵌有与一组电极位置对应的一组滑环；一组滑环在绝缘管（6）的管壁内经一组导体（7）与位于绝缘管（6）下端的一组接线端子（8）连接。
7.根据权利要求6所述井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接结构，其特征在于：在丢手组件（2）上端设有定位套管（9），在定位套管（9）外圆设有定位凸台（10）。
8.根据权利要求6所述井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接结构，其特征在于：所述电极的形状为圆管状，圆管外圆沿圆周均布的弧形弹片（11），或圆管外圆为球面（12）；圆管内孔直接与导电管连接为一体，或圆管内孔设有螺纹孔（13）；螺纹孔（13）与导电管下端的外螺纹（14）连接。
9.根据权利要求6所述井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接结构，其特征在于：所述绝缘件为圆管状，圆管下端设有中间高两端低的台阶状凸台（15），台阶状凸台（15）的每个台阶上均设有密封槽（16），高台阶上的密封槽（16）内设有外密封圈（17），低台阶上的密封槽（16）内设有内密封圈（18）。
10.根据权利要求6所述井下耐高压湿式丢手与插座的电气连接结构，其特征在于：所述一组电极包括上电极（19）、中电极（20）和下电极（21）；一组绝缘件包括位于倒圆锥体（5）与下电极（21）之间的底绝缘件（22）、位于下电极（21）与中电极（20）之间的下绝缘件（23）、位于中电极（20）与上电极（19）之间的上绝缘件（24）和位于上电极（19）与定位套管（9）之间的顶绝缘件（25）；一组导电管包括与上电极（19）连接的上导电管（26）、与中电极（20）连接的中导电管（27）和与下电极（21）连接的下导电管（28）；导电管与电极为一体结构；或导电管下端设有外螺纹（14），外螺纹（14）与电极上的螺纹孔（13）连接；一组滑环包括与电极对应的上滑环（29）、中滑环（30）和下滑环（31）；滑环经导体（7）与位于绝缘管（6）下端的接线端子（8）连接。
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