CN108418018B - 一种井下电动钻具电缆钢管独立悬挂连接密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种井下电动钻具电缆钢管独立悬挂连接密封装置，它包括两端设有便于连接的公、母接头的钢管，电缆及电缆的公、母插头，在钢管公、母接头上设有锥面密封，在电缆的公、母插头上分别设置有与电缆牢固连接的导电花篮，电缆公、母插头分别镶嵌在电缆钢管公、母接头内，在电缆钢管母接头上自带一个与公接头外螺纹连接的连接螺母，在钢管内设置全长的油道，组成一根完整的电缆钢管。在电缆钢管公接头的连接螺纹下部设置一个可拆卸的悬挂钩，在钻杆上部设有一对挂钩座。多根电缆钢管连接组成完整带电缆的液压管线。使用时，加足绝缘油，带压1‑3MPa运行。本发明的电缆钢管自带密封装置，结构简单，连接可靠，使用方便，可重复使用，连接成本低。

Description

一种井下电动钻具电缆钢管独立悬挂连接密封装置

技术领域

本发明涉及的是石油井下动力钻具，特别是一种井下电动钻具电缆钢管独立悬挂连接密封装置。

背景技术

传统机械转盘地面驱动钻井是老式钻井方法。由于钻杆细长，柔性大，大大减少地面动力对井下地层的钻井效果，现代钻井常常采用井下动力钻具装置来代替机械转盘钻井。井下动力钻具目前主要有三种：螺杆钻具、涡轮钻具、电动钻具。

电动钻具钻井系统是采用电动马达取代传统螺杆、涡轮来进行油气田勘探开发。相对螺杆、涡轮钻井方式，电动钻具钻井系统具有如下优势：可以不需要钻井液来进行驱动，大大减轻泥浆泵的压力，并适合采用从空气到泥浆的任何循环介质；电缆同时可实现井底信息和地面指令的双向大容量传输，为有效预防井下事故提供实时信息；能够独立控制钻压(扭矩)、泵排量(泵压)和钻头转速，优化钻井参数，提高钻井速度；根据电压、电流参数的变化判定钻头工作状态，智能控制钻井过程。

但是，电动钻具运转所需的电力需要从地面通过电缆传到井下电动机，所以需要对普通钻杆进行改造，目前现有的方法是在钻杆两端安装接头短节，短节内安装有电缆插头。当连接钻杆时，电缆插头同时完成插接。在钻井作业过程中，插头一直通电，同时，在钻杆中还有充满的高压钻井液，此时如果钻井液慢慢渗透进入插头必然会引起短路，不但会造成电动钻具的损坏，还可能会造成人员的伤亡。对传统钻杆进行改造来连接电缆的成本较高，在工作中怎么防止插头进水是电动钻具成功与否的关键。因此如何在不改变传动钻杆结构的基础上找到一种电动钻具钻井系统可靠的电缆连接方式是急需解决的问题。

中国专利CN201610258472.6-电动钻具钻井系统的电缆连接装置、CN201610609771.X-电动钻具电缆弹性助密封结构、CN201610615910.X-电动钻具电缆插头密封结构、CN201610615947.2-电动钻具电缆插头胶套密封结构、CN201610797292.5-应用在电动钻具电缆插头的密封装置等等，它们对上述问题做了很大努力。但是仍然存在较多问题：

1、电缆的公、母插头分别安装在两个短节上，大大增加成本；

2、现场操作复杂繁琐，可靠性差；

3、电缆公、母插头的插接是靠钻杆和短节的锥螺纹旋转进退完成的，公、母插头上的导电面互相摩擦、划伤，严重影响可靠性；

4、接头的密封是靠公、母插头的相对移动压紧密封圈完成的，但锥螺纹的轴向定位精度非常差，大大影响密封圈的压紧程度，也影响密封的可靠性；

5、因电缆的公、母插头分别安装在两个短节上，其同心度非常差，也影响密封的可靠性；

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提出一种井下电动钻具电缆钢管独立悬挂连接密封装置

本发明是这样实现的。它包括两端设有便于连接的公、母接头的钢管，电缆及电缆的公、母插头，在钢管公、母接头上设有锥面密封，在电缆的公、母插头上分别设置有与电缆牢固连接的导电花篮，电缆公插头镶嵌在电缆钢管公接头内、电缆母插头镶嵌在电缆钢管母接头内，在钢管内设置全长的油道，组成一根完整的电缆钢管；

所述电缆钢管接头是在钢管的一端设有公接头并设有连接外螺纹，另一端设有母接头并设有活动的连接螺母，在公、母接头之间设有符合国标要求的锥面密封，密封圈设置一个或多个；当多根钢管连接起来后就形成能耐压10—16MPa的带有电缆的液压管线；

所述电缆母插头的中心设置一个导电花篮，其头部与电缆公插头的空心导电杆对应接触电连接，其尾部与钢管内的一根电缆牢固地电连接；其头部位置还设置一个储油空间，在储油空间里设置了一个连通钢管油道的连通油孔，

所述电缆母插头的中心导电花篮外又设置一个大导电花篮，其头部与电缆公插头的导电花篮对应接触电连接，其尾部与钢管内的另一根电缆牢固地电连接；所述电缆母插头的中心导电花篮、大导电花篮和钢管之间的空余部分全部充满绝缘材料；

所述电缆公插头的中心设置一根空心导电杆，其头部加粗部分与电缆母插头的导电花篮对应接触电连接，其尾部与电缆钢管内的一根电缆牢固地电连接；其尾部还设置一个连通导电杆空心孔和钢管油道的连通油孔，

所述电缆公插头的导电杆外还设置一个导电花篮，其头部与电缆母插头的大导电花篮对应接触电连接，其尾部与钢管内的另一根电缆牢固地电连接；所述电缆公插头的导电杆、导电花篮和钢管之间的空余部分全部充满绝缘材料；

在电缆钢管公接头的连接螺纹下部设置一个可拆卸的悬挂钩，在钻杆与电缆钢管公接头对应的地方安装一对挂钩座。

安装时，将电缆钢管公接头(也可以母接头朝上)露出钻杆上部100-300mm，吊起待装的钻杆，其内部用钢丝绳悬吊一根待装的电缆钢管，其母接头朝下，将该电缆钢管母接头带着电缆母插头，克服导电花篮的弹力，插入下面的电缆公插头中，其密封锥面也互相接触，导电接触面没有旋转划伤现象，拧紧电缆钢管母接头自带的连接螺母，装上悬挂钩即可。再吊起下一根待装的钻杆，其内部同样用钢丝绳悬吊一根待装的电缆钢管，依次连接可达千米以上。在顶端再分别安装好钻井液旋转接头、电旋转接头和油旋转接头。使用时，加足绝缘油，使其带压1-3MPa运行。

本发明的电缆钢管自带密封装置，结构简单，连接可靠，使用方便，连接成本低。

附图说明

图1-本发明的电缆钢管的公、母接头连接示意图

图2-图1的A-A剖面示意图

图3-图1的B-B剖面示意图

图4-图1的C-C剖面示意图

图5-图1的D-D剖面示意图

图6-图1的E-E剖面示意图

图7-本发明的电缆钢管的公接头示意图

图8-本发明的电缆钢管的母接头示意图

图9-本发明的电缆钢管安装连接示意图

其中1---钢管，2---电缆1，3---电缆2，4---中心导电花篮，5---绝缘材料，6---大花篮，7---钢管母接头，8---密封锥面，9---密封圈，10---连接螺母，11---连通油孔，12---储油空间，13---空心导电杆，14---中心通孔，15---绝缘材料，16---导电花篮，17---绝缘层，18---电缆钢管公接头，19---储油空间，20---连通孔，21---四方，22---油道，23---油道，24---钢管，25---电缆，26---护板，27---护罩，28---钢丝绳，29---待装钻杆，30---可拆卸的悬挂钩，31---支持杆，32---调节螺母，33---挂钩座，34---钻杆。

具体实施方式

下面用实施例对本发明进一步说明。

实施例

从图1-8可以看出，它包括两端设有便于连接的公、母接头的钢管1，电缆及电缆的公、母插头，在钢管公接头18、母接头7上设有锥面密封8，在电缆的公、母插头上分别设置有与电缆牢固连接的导电花篮，电缆公插头镶嵌在钢管公接头18内、电缆母插头镶嵌在钢管母接头7内，在钢管内设置全长的油道22、23，组成一根完整的电缆钢管；

所述电缆钢管接头是在钢管1的一端设有公接头18并设有连接外螺纹，另一端设有母接头7并设有活动的连接螺母10，在公、母接头之间设有符合国标要求的锥面密封8，密封圈设置一个或多个；当多根钢管连接起来后就形成能耐压10—16MPa的带有电缆的液压管线；

所述电缆母插头的中心设置一个导电花篮4，其头部与电缆公插头的空心导电杆13对应接触电连接，其尾部与钢管内的一根电缆1牢固地电连接；其头部位置还设置一个储油空间12，在储油空间里设置了一个连通钢管油道的连通油孔11；

所述电缆母插头的中心导电花篮4外又设置一个大导电花篮6，其头部与电缆公插头的导电花篮16对应接触电连接，其尾部与钢管内的另一根电缆2牢固地电连接；所述电缆母插头的中心导电花篮4、大导电花篮6和钢管之间的空余部分全部充满绝缘材料5；

所述电缆公插头的中心设置一根空心导电杆13，其头部加粗部分与电缆母插头的导电花篮4对应接触电连接，其尾部与电缆钢管内的一根电缆牢固地电连接；其尾部还设置一个连通导电杆空心孔和钢管油道的连通油孔20，

所述电缆公插头的导电杆外还设置一个导电花篮，其头部与电缆母插头的大导电花篮6对应接触电连接，其尾部与钢管内的另一根电缆牢固地电连接；所述电缆公插头的导电杆、导电花篮和钢管之间的空余部分全部充满绝缘材料15；

在电缆钢管公接头的连接螺纹下部设置一个可拆卸的悬挂钩30，在钻杆34与电缆钢管公接头对应的地方安装一对挂钩座33，悬挂钩30上设有两根支持杆31，杆上装有调节螺母32。支持杆31可以插入挂钩座33对应的孔中。

Claims (2)

1.一种井下电动钻具电缆钢管独立悬挂连接密封装置，所述电缆钢管两端分别设有便于连接的公、母接头的钢管，所述钢管内还设有电缆及电缆的公、母插头，其特征在于，在所述钢管的公、母接头上分别设有相互配合的外密封锥面和内密封锥面，电缆公插头镶嵌在电缆钢管公接头内，电缆母插头镶嵌在电缆钢管母接头内，在所述钢管内还设置全长的油道；

所述电缆钢管接头是在钢管的一端设有公接头并设有连接外螺纹，另一端设有母接头并设有活动的连接螺母，在公、母接头的密封锥面之前还设有密封圈，所述密封圈设置一个或多个；

所述电缆母插头的中心设置一个导电花篮，所述导电花篮的头部与电缆公插头的空心导电杆对应接触电连接，尾部与钢管内的一根电缆牢固地电连接；所述导电花篮的头部位置还设置一个储油空间，在储油空间里设置了一个连通钢管油道的连通油孔；

所述电缆母插头的中心导电花篮外又设置一个大导电花篮，所述大导电花篮的头部与电缆公插头的导电花篮对应接触电连接，所述大导电花篮的尾部与所述钢管内的另一根电缆牢固地电连接；所述电缆母插头的中心导电花篮、大导电花篮和钢管之间的空余部分全部充满绝缘材料；

所述电缆公插头的中心设置一根空心导电杆，所述空心导电杆的头部加粗部分与电缆母插头的导电花篮对应接触电连接，所述空心导电杆的尾部与电缆钢管内的一根电缆牢固地电连接；所述空心导电杆的尾部还设置一个连通导电杆空心孔和钢管油道的连通油孔；

所述电缆公插头的空心导电杆外还设置一个导电花篮，其头部与电缆母插头的大导电花篮对应接触电连接，其尾部与钢管内的另一根电缆牢固地电连接；所述电缆公插头的空心导电杆、导电花篮和钢管之间的空余部分全部充满绝缘材料。

2.根据权利要求1所述的一种井下电动钻具电缆钢管独立悬挂连接密封装置，其特征在于在电缆钢管公接头的连接螺纹下部设置一个可拆卸的悬挂钩，在钻杆与电缆钢管公接头对应的地方安装一对挂钩座。

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