CN109891718B - 用于电动潜油马达的电缆头电缆密封件 - Google Patents
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Abstract
一种用于电动潜油马达的电缆头电缆密封件。一种包括电缆头的电动潜油马达电缆头系统，所述电缆头将电力电缆联接到可在井液中操作的电动潜油马达，所述电缆头包括：指状密封件，所述指状密封件包括围绕所述电力电缆的每个相的指状物以及径向凸缘；压缩板，所述压缩板因由所述压缩板抵靠所述径向凸缘提供的轴向载荷而将径向力施加在每个相上；密封座，所述密封座包括接纳每个指状物的插口；空间，所述空间在每个指状物的外径的一部分与所述密封座的所述插口的张开内径之间延伸；以及密封环，所述密封环围绕每个指状物的外径周向地延伸并与所述凸缘相切，所述密封环接触所述密封座的所述张开内径并封闭所述空间免于井液侵入。
Description
技术领域
本文所述的本发明的实施方案涉及电动潜油马达电力电缆连接领域。更具体地，但不作为限制，本发明的一个或多个实施方案实现一种用于电动潜油马达的电缆头电缆密封件。
背景技术
流体，诸如天然气、油或水，通常位于地下地层中。当井内压力不足以将流体推出井时，必须将流体泵送到地面，使得可以收集、分离、精炼、分配和/或销售流体。离心泵典型地在电动潜油泵(ESP)应用中使用来将井液提升到地面。离心泵通过由旋转轴驱动的旋转叶轮来加速工作流体。
轴的旋转由位于泵组件的上游侧的电动马达提供动力。马达典型地是两极三相鼠笼式感应马达。ESP电源位于井口处并通过绝缘的电导体连接到马达，绝缘的电导体沿着ESP组件向下延伸到井筒中。马达引线延长(MLE)电缆，也被称为马达扁平电缆，是低轮廓扁平电缆，其拼接到主电力电缆的下端，绑扎到ESP泵和密封腔室部段的一侧，并且具有用于插入或拼接到马达电连接中的公端子。在与马达的连接点处，MLE延伸穿过受保护的电连接器，受保护的电连接器与马达上的电插座接合。电连接器在本领域中有时被称为“电缆头”，其以电连接器内的罐封或封装导体命名。井液不应接触马达的电缆或电连接以避免发生电缆故障，从而为马达提供电力。电力电缆故障可能导致马达电力不足和马达故障。
常规的电缆头包括耐腐蚀的钢主体和在主体内使用的弹性体绝缘材料，以试图将电连接密封和绝缘。一种将马达电力电缆与井液隔离的常规方法是用未固化的橡胶组装电缆头。烘烤橡胶以固化橡胶并围绕电力电缆形成隔离井液的严密屏障。屏障必须严密，以便保持井液留在外面。出现的问题是橡胶严密地固化以致于在电缆头主体内没有剩余空间。当ESP组件操作时，其温度增大，并且电力电缆响应于温度升高而膨胀。在电缆头主体内没有自由空间的情况下，橡胶绝缘体强力地按压电缆以致于电缆绝缘层变薄，从而导致电缆故障。
另一种密封ESP马达电缆连接的常规方法是在一对并列的绝缘体之间施加楔形材料。然而，就像固化橡胶方法一样，这些楔形绝缘体类似地缺乏空间以适应热膨胀。
从上面将明显看出，当前的电焊头连接不能在允许热膨胀的同时提供严密密封。因此，需要一种用于电动潜油马达的改进的电缆头电缆密封件。
发明内容
本发明的一个或多个实施方案实现一种用于电动潜油马达的电缆头电缆密封件。
描述了一种用于电动潜油马达的电缆头电缆密封件。一种电动潜油马达电缆头系统的例示性实施方案包括电缆头，所述电缆头将电力电缆联接到电动潜油马达，所述电动潜油马达可在井液中操作，所述电缆头包括：指状密封件，所述指状密封件包括围绕所述电力电缆的每个相的指状物以及径向凸缘；压缩板，所述压缩板因由所述压缩板抵靠所述径向凸缘提供的轴向载荷而将径向力施加在每个相上；密封座，所述密封座包括接纳每个指状物的插口；空间，所述空间在每个指状物的外径的一部分与所述密封座的所述插口的张开内径之间延伸；以及密封环，所述密封环围绕每个指状物的外径周向地延伸并与所述径向凸缘相切，所述密封环接触所述密封座的所述张开内径并封闭所述空间以免井液侵入。在一些实施方案中，在所述电缆头密封所述电动潜油马达电力电缆与所述电动潜油马达之间的连接以免于所述井液的影响时，所述空间适应电缆头部件的热膨胀。在某些实施方案中，所述指状物围绕所述相轴向地延伸，并且所述密封环挤压所述指状密封件的所述指状物，以在所述电动潜油马达电力电缆的绝缘体与所述指状密封件之间形成隔离井液的密封。在一些实施方案中，每个指状物包括围绕所述指状物并面向所述密封座的至少一个肋，所述至少一个肋沿着所述指状物间隔开来并接触所述张开内径。在某些实施方案中，每个相包括由绝缘体包围的导体，并且所述电动潜油电力电缆包括铠装，所述铠装在进入所述电缆头之前将所述相保持在一起。在一些实施方案中，所述压缩板和所述密封座是绝缘块。在某些实施方案中，所述空间的直径随其朝向所述径向凸缘延伸而增大。
一种电动潜油马达电缆头系统的例示性实施方案包括：电缆头，所述电缆头形成与电动潜油马达接合的电连接器，所述电缆头包括延伸穿过所述电缆头的多个电力电缆相；指状密封件，所述指状密封件围绕所述电缆头内的所述多个电力电缆相延伸，所述指状密封件包括：指状物，所述指状物轴向地并围绕延伸穿过所述指状物的每个电力电缆相延伸，突出肋，所述突出肋围绕每个指状物延伸，以及径向延伸的凸缘，所述径向延伸的凸缘围绕所述指状物的底部延伸，所述指状密封件被压缩在以下之间：压缩板，所述压缩板在所述径向延伸的凸缘下方，以及密封座，所述密封座在所述径向延伸的凸缘上方并包括包围和接纳每个指状物的插口；所述密封座的所述插口各自具有围绕每个指状物延伸的张开内径，所述张开内径接触所述突出肋并在每个指状物与所述密封座的所述张开内径之间形成空间；密封环，所述密封环在所述突出肋下方围绕每个指状物固定，并且所述密封环封闭所述指状物与所述密封座的所述张开内径之间的所述空间。在一些实施方案中，所述密封环和所述指状密封件包括乙烯丙烯二烯单体(EPDM)或耐热氟橡胶中的一种。在某些实施方案中，在所述多个电力电缆相中存在三个电力电缆相并且在所述指状密封件中存在三个指状物，并且每个指状物的轴向部分围绕每个电力电缆相周向地延伸。在一些实施方案中，存在围绕每个指状物延伸的多个突出肋。在某些实施方案中，所述多个电力电缆相中的每个电力电缆相包括由电缆绝缘体包围的铜导体。在一些实施方案中，所述密封环位于所述径向延伸的凸缘与所述指状物之间的角部中，并且定位在所述指状密封件与所述密封座的所述张开内径的斜面之间。在一些实施方案中，所述电动潜油马达是操作来转动井下电动潜油泵的三相两极鼠笼式感应马达。在某些实施方案中，所述电动潜油马达在约450℉至475℉之间的温度操作。在一些实施方案中，所述密封环与所述径向延伸的凸缘相切。
一种用于将电力电缆电连接到电动潜油马达的电缆头的例示性实施方案，所述电缆头包括：绝缘块，所述绝缘块包括多个开口；指状密封件，所述指状密封件包括延伸穿过所述多个开口中的每个开口的指状物，每个开口包括面向延伸穿过所述开口的所述指状物的渐缩内径，每个指状物包括至少一个肋，所述至少一个肋围绕所述指状物周向地延伸并接触所述渐缩内径；以及所述电力电缆的相，所述电力电缆的所述相延伸穿过每个指状物。在一些实施方案中，所述电缆头还包括围绕所述指状密封件延伸的径向凸缘。在某些实施方案中，所述电缆头还包括压缩所述径向凸缘的第二绝缘块。在某些实施方案中，所述电缆头还包括在所述径向凸缘与所述指状物之间的角部处围绕每个指状物的弹性体密封环。在一些实施方案中，所述绝缘块还包括套筒，所述套筒围绕所述电力电缆的所述相在所述指状物上方轴向地延伸。
在其它实施方案中，来自特定实施方案的特征可以与来自其它实施方案的特征组合。例如，来自一个实施方案的特征可以与来自任何其它实施方案的特征组合。在另外的实施方案中，可以将附加特征添加到本文所述的特定实施方案。
附图说明
受益于以下详细描述并在参考附图时，本发明的优点对于本领域的技术人员而言可以变得显而易见，其中：
图1是例示性实施方案的电缆头电缆密封件的剖视图。
图2是例示性实施方案的电缆头电缆密封组件的分解图。
图3A至图3D是安装在三相电缆上的例示性实施方案的电缆头电缆密封系统的透视图。
图4是例示性实施方案的电缆头的剖视图。
图5是采用例示性实施方案的电缆头电缆密封件的电动潜油泵(ESP)组件的透视图。
尽管本发明易于进行各种修改和替换形式，但是其特定实施方案在附图中以示例的方式示出并可以在本文中详细地描述。附图可能不按比例绘制。然而，应理解，本文所述的和附图所示的实施方案并不旨在将本发明限制于所公开的特定形式，而相反，意图是覆盖落入如所附权利要求限定的本发明的范围内的所有修改、等同物和替代物。
具体实施方式
描述了一种用于电动潜油马达的电缆头电缆密封件。在以下示例性描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对本发明的实施方案的更透彻的理解。然而，对于普通技术人员将会显而易见的是，可以在不结合本文所述的具体细节的所有方面的情况下实践本发明。在其它情况下，没有详细地描述本领域的普通技术人员所熟知的具体特征、数量或测量，以免模糊本发明。读者应注意，尽管本文中阐述了本发明的示例，但是权利要求和任何等同物的全部范围限定本发明的边界和界限。
如在本说明书和所附权利要求中所使用，单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数指称，除非上下文另外明确地指明。因此，例如，对指状物的引用包括一个或多个指状物。
“联接”是指一个或多个对象或部件之间的直接连接或间接连接(例如，至少一个中间连接)。短语“直接地附接”表示对象或部件之间的直接连接。
“下游”是指当泵组件在操作中时基本上与提升流体的主要流动相同的纵向方向。作为示例而非限制，在竖直井下电动潜油马达中，下游方向可以朝向井的表面。
“上游”是指当泵组件在操作中时基本上与提升流体的主要流动相反的纵向方向。作为示例而非限制，在竖直井下电动潜油马达中，上游方向可以与井的表面相反。
如本文所使用，术语“外部”、“外侧”或“向外”表示远离电动潜油泵(ESP)电力电缆相和/或部件的将由相延伸穿过的开口的径向方向。在本领域中，有时等同地使用“外径”和“外周”。如本文所使用，外径用于描述可能被称为电缆头部件(诸如指状物)的外周的事物。
如本文所使用，术语“内部”、“内侧”或“向内”表示朝向ESP电力电缆相的中心和/或部件的将由相延伸穿过的开口的径向方向。在本领域中，有时等同地使用“内径”和“内周”。如本文所使用，内径用于描述可能被称为泵部件(诸如绝缘块插口)的内周的事物。
如本文所使用，术语“轴向的”、“轴向地”、“纵向的”和“纵向地”可以互换地指称沿着ESP电力电缆的长度延伸的方向。
如在本说明书和所附权利要求中所使用，关于井下ESP组件，部件的“顶部”表示部件的最下游侧，而不管元件是水平定向还是竖直定向的。部件的“底部”表示部件的最上游侧，而不管元件是水平定向还是竖直定向的。
如在本说明书和所附权利要求中所使用，“绝缘体块”和“绝缘块”可以互换地指称在诸如压缩板或密封座的电缆头壳体内的块或板，其包围和/或保持在电缆头内的电连接。如本文所使用，“绝缘体块”或“绝缘块”并不限于由诸如橡胶或聚醚醚酮(PEEK)的绝缘材料制成的块。例示性实施方案还包括由耐腐蚀钢或没有绝缘特性的另一种类似的材料制成的绝缘体块或绝缘块。
为了易于描述，本文所述的例示性实施方案是就利用三相马达和三相电力电缆的ESP组件来描述。然而，例示性实施方案的电缆头不限于此，并且可以应用于具有任何数量的相的任何马达、暴露于流体并具有马达插入、拼接或带入电连接。例如，例示性实施方案的屏障可以应用于轴流泵、径流泵、混流泵、水平表面泵和/或涡轮再生型泵中的潜油马达。
例示性实施方案可以提供带凸缘的电连接器，带凸缘的电连接器围绕ESP马达的绝缘电缆产生隔离流体的屏障，同时仍允许电力电缆和电缆头绝缘部件的热膨胀。可以采用弹性体三相指状密封件来因轴向载荷而产生径向力。可以通过在压缩板与密封座之间压缩指状密封件来产生压缩力，这可以使压缩力围绕电缆径向地分布，这类似于压缩配件。指状密封件可以包括用于每个相的开口，并且具有径向地压缩到每个单独的电缆相的绝缘体上的指状物。为了使指状密封件在各种压力和温度产生隔离流体的屏障，尽管典型地因在制造期间的电缆大小的差异而发生的电缆直径的变化，但是指状密封件可以紧密地装配到电缆绝缘体上。
例示性实施方案可以通过策略性安置空间和密封环以提供二次密封来适应电力电缆的直径变化和电缆头部件的热膨胀。空间可以留在指状密封件的凸缘与从指状密封件开口的外径突出的肋之间。密封环可以是类似于指状密封件的弹性体材料，但是可以调整硬度以最大化密封效果。密封环可以围绕每个指状物的外径安置，与凸缘相切。当压缩板和密封座拧在一起时，密封环可以接触密封座中的锥体并封闭空间。取决于电缆直径，可以改变密封环的直径和/或厚度以最大化密封效果。密封环可以挤压围绕电缆绝缘体延伸的指状物，以在低压下在电缆绝缘体与指状密封件之间产生密封，而不需要相当大的轴向力。指状密封件可以将密封环的载荷均匀地分布到电缆绝缘体，以防止本来可能会使电缆绝缘体变薄的“点载荷”。例示性实施方案可以允许单个定制零件，即模制指状密封件，其可以凭借包括空间和可修改的密封环的例示性实施方案的特征来容易地和廉价地修改以适配各种电缆大小，同时尽管在其中电缆头部件可能发生热膨胀的高达450℉至475℉的操作温度仍会保持对流体的优异密封和/或耐性。
图5示出了具有示例性实施方案的电缆头电缆密封件的ESP组件。ESP组件500可以位于在地面505下方的井的井下。井可以例如是数百或几千英尺深。ESP组件500可以是竖直的、水平的，或可以是弯曲的、弯折的和/或成角度的，这取决于井方向。井可以是油井、水井和/或包含其它烃(诸如天然气)和/或来自地下地层510的另一种生产流体的井。ESP组件500可以通过井套管515与地下地层510分离。生产流体可以通过套管穿孔(未示出)进入井套管515。套管穿孔可以在ESP进口550上方或下方。
ESP组件可以从底部到顶部包括井下传感器530、变速驱动器控制器和/或在地面505上的数据收集计算机，井下传感器530可以检测诸如马达速度、内部马达温度、泵排放压力、井下流率和/或其它操作条件的信息并将其提供到用户界面。ESP马达535可以是感应马达，诸如两极三相鼠笼式感应马达。电力电缆540可以向ESP马达535提供电力和/或将数据从井下传感器530载送到地面505。在地面505处的ESP柜520可以容纳电力电缆540连接到的电源525。马达535的下游可以是马达保护器545、ESP进口550、多级离心ESP泵555和生产管件595。马达保护器545可以用于均衡压力并保持马达油与井液分离。ESP进口550可以包括进口端口和/或带槽筛网，并且可以用作离心ESP泵555的进口。ESP泵555可以是包括堆叠叶轮和扩散器级的多级离心泵。ESP组件的其它部件也可以包括在ESP组件500中，诸如位于离心ESP泵555与进口550之间的串列电荷泵(未示出)或气体分离器(未示出)和/或气体分离器可以用作泵进口。马达535的轴、马达保护器545、ESP进口550和ESP泵555可以连接在一起(即，花键连接)并由马达535旋转。生产管件595可以将提升流体从ESP泵555的排放口朝向井口565载送。
电力电缆540可以从在地面505处的电源525延伸到马达引线延长部(MLE)575。电缆连接585可以将电力电缆540连接到MLE 575。MLE 575可以将电力电缆540插入、带入、花键连接或以其它方式电连接到马达535为马达535提供电力。电缆头400可以包封MLE 575与马达535的头部580之间的电连接。
转到图1和图4，电力电缆相100可以是包括由电缆绝缘体110包围的导体105的绝缘电缆。每个MLE 575可以包括用于三相鼠笼式感应马达535的三个相100。导体105可以是铜、铝或电力电缆中使用的另一种类似的导电材料。电缆绝缘体110可以是例如乙烯丙烯二烯单体(EPDM)、橡胶、聚丙烯、聚乙烯或类似的高温聚合物弹性体。在三相马达(诸如ESP感应马达)中，三个相100可以包括在例示性实施方案的电缆头400中。电缆绝缘体110可以由挤出的引线护套405(图4中所示)包围，以在电缆绝缘体110在井下沿ESP组件500的长度延伸时保护电缆绝缘体110。在相100延伸穿过指状密封件115之前，引线护套405可以终止在电缆头400内。MLE 575的相100可以保持在一起并由铠装410(图4中所示)包围，该铠装410可以终止在电缆头400内，接近MLE 575进入电缆头400中的入口，以允许相100分离以连接到马达535。具有电缆绝缘体110的相100的导体105可以延伸穿过电缆头盖305，穿过密封座140的套管415，穿过指状密封件115的指状物120，穿过压缩板135，并且然后连接到电连接器420。导电销425可以延伸到电连接器420外，并且通过马达535的头部580中的对应的电插座将电流传递到马达535。
参考图1，指状密封件115可以在铠装410和护套405的终端下方和在电连接器420与导电销425(图4中所示)的连接上方包围在电缆头400内的每个相100的电缆绝缘体110。在每个相100周围，指状密封件115可以包括指状物120，指状物120可以是包围相100的指状密封件115的轴向延伸的管状部分。径向延伸的凸缘125可以形成基部，指状物120从基部轴向地延伸。在一些实施方案中，凸缘125可以定位在指状密封件115的底部处。指状密封件115可以是弹性体材料，诸如EPDM、橡胶或另一种类似的高温弹性体。指状密封件115的每个指状物120可以是管状的，具有延伸穿过指状物120的长度的开口210(图2中所示)。相100可以延伸穿过开口210和指状物120，并且可以围绕每个相100的电缆绝缘体110紧密地配合。指状物120可以包括围绕指状物120的外径的一个或多个周向突出肋130。在图1中，两个周向肋130被示出为间隔开来并围绕指状密封件115的指状物120延伸。
在电缆头400内，指状密封件115可以在两个绝缘块之间和/或由两个绝缘块压缩：下压缩板135和上密封座140。压缩板135和密封座140可以由诸如橡胶或PEEK的高温热塑性材料或是另一种类似的绝缘材料构成，或者可以是耐腐蚀钢和/或另一种耐腐蚀材料，诸如铬、钼、镍和/或镍铜合金。压缩板135可以位于指状密封件115下方并压靠凸缘125的底部上和/或压靠在凸缘125的一侧上。密封座140可以定位在凸缘125的与压缩板135相对的一侧，并且可以包括插口220以接纳指状密封件115的指状物120。密封座140可以包括针对每个相100和/或指状物120的一个插口220。插口220可以包围指状密封件115并包括在插口220的内径(ID)150和/或形成插口220的壁上的扩口145。插口220可以线性地布置以形成椭圆形和/或长圆形密封座140，或者可以以三角形方式布置以形成更圆和/或圆形的密封座140。在图2中，三个插口220围绕密封座140呈三角形地布置。指状密封件115的开口210和压缩板135的孔230可以与密封座140的插口220类似地布置，使得当相100延伸穿过密封座140时，相应的开口对准，如图2所示。
插口220的内径150可以在其向下延伸时向下张开和/或加宽(或在其向上延伸时向内渐缩和/或变窄)，以形成图1中所示的扩口145。扩口145的直径可以在向下移动和/或朝向凸缘125的方向上增大。插口220的内径150可以接触肋130，但是可以至少在低温下和/或在初始安装时不接触指状密封件115的指状物120。指状物120的外径可以随指状物120朝向凸缘125和/或向下延伸而增大，使得肋130保持与插口的内径150接触，尽管它是扩口145。在一些实施方案中，每个指状物120的外径可以从指状物120的顶部朝向和/或直到最低的肋130增大，然后指状物120的外径可以在最低的肋130与凸缘125之间保持恒定。然后，可以在指状物120的外径与插口220的内径150之间形成空间155。当扩口145随其朝向凸缘125延伸而向外增大时，空间155可以变得更大。在一些实施方案中，空间155可以在直径上接近凸缘125约0.020英寸。在指状物120上包括多个肋130的情况下，多个空间155可以形成在肋130之间以及指状物120与插口220和/或密封座140的壁之间。间隙160可以位于凸缘125的顶部与密封座140的底部之间。
可作为除了指状密封件115之外的二次密封的密封环165可以围绕指状密封件115的每个轴向延伸的部分120安置。密封环165可以是o形环、诸如EPDM的高温弹性体、诸如Aflas(Asahi Glass Co.,Ltd.的注册商标)的耐热氟橡胶和/或其它类似的高温弹性体。密封环165可以围绕每个指状物120安置，与凸缘125相切和/或在指状物120和凸缘125的角部(交叉点)处。密封环165可以安置成使得空间155和/或最下面的空间155封闭，和/或密封环165可以用作屏障来封闭空间155以免受可包围ESP马达和/或电力电缆相100的流体的影响。密封环165可以选择各种大小的直径和厚度，并且可以由与指状密封件115类似的弹性/柔韧材料制成。可以选择密封环165的材料的硬度以最大化密封效果。在一些实施方案中，密封环165的直径可以是1.0mm、1.2mm或1.4mm。密封环165可以挤压围绕电缆绝缘体110延伸的指状物120。这种挤压效果可以在低压下在电缆绝缘体110与指状密封件115之间产生密封，而不需要相当大的轴向力。密封座140的底部内径可以形成向外斜面170，该斜面170可以将密封环165容纳和/或固定在与凸缘125相切的位置。
转到图2，可以使用螺钉200将压缩板135压入密封座140中。可以通过将压缩螺钉200拧在压缩板135上来产生轴向力。密封环165可以接触扩口145和/或内径150，以将轴向力转换成径向力。通过修改密封环165的尺寸，可以调整产生的力的量，和/或单个大小指状密封件115可以适应多个电缆相100直径。指状密封件115可以将密封环165的载荷均匀地分布到电缆绝缘体110，这可以防止电缆绝缘体110的点载荷和/或剪切。
图2示出了具有三个相100的例示性实施方案的示例性指状密封件组件的分解图。如图2所示，指状密封件115的每个指状物120可以限定接纳一个相100的一个开口210，该相100可以包括端子导电销425。指状密封件115、压缩板135和密封座140可以包括孔隙215，压缩螺钉200延伸穿过孔隙215。密封座140可以包括围绕其外径(OD)的O形环205。在例示性实施方案的指状密封件组件中，密封座140可以首先围绕相100滑动，接着的是密封环165。然后，可以安装指状密封件115，并且可以使密封环165在指状物120上方滚动。密封座140可以包括相100可延伸穿过的套筒415和插口220。当安装指状密封件115时，指状物120可以在密封座140的插口220与相100之间挤压。然后，可以将压缩板135和螺钉200安装在指状密封件115的凸缘125下方。压缩板135还可以包括孔230以允许相延伸穿过压缩板135来进行电连接。在一些实施方案中，如图1中所示，密封座140内径和/或插口220内径接触密封环165的角部可以向外倾斜以包住密封环165并将密封环165固定在与凸缘125相切的位置，诸如用斜面170来进行。
图3A至图3D示出了将例示性实施方案的指状密封件组件安装到三相电力电缆上的方法。首先，可以准备三个相100以用于安装指状密封件115组件，并且可以通过使相100穿过插口220安置和/或使密封座140围绕相100滑动来安装密封座140。密封座140可以包括插口220，每个相100有一个，相100可以穿过插口220延伸。接着，密封环165可以围绕在密封座140下方每个相100安置，如图3A所示。指状密封件115可以包括由指状物120限定的开口210，其接纳相100。指状密封件115可以包括针对每个相100的一个开口210。
图3A示出了在密封座140下方安装在相100上的指状密封件115。如图3A所示，指状密封件115最初可以安置在密封环165下方。然后可以将密封环165卷到每个指状物120上。密封环165可以被卷起，直到它们与凸缘125的顶部相切和/或接近指状物120的底部和/或在凸缘125与指状物120之间的角部中，如图3B所示。然后可以将具有密封环165的指状密封件115推入密封座140中，如图3C所示。当被推入密封座中时，指状物120可以在插口220与相100的电缆绝缘体110之间挤压和/或滑动。然后，压缩板135可以安装在指状密封件115的凸缘125下方，如图3D所示。压缩螺钉200可以穿过孔隙215安装并拧紧，如图3D所示。最后，可以围绕绝缘体安装电缆头基部300和盖305，如图4所示。电缆头基部300和盖305可以是铅、金和/或另一种不透气材料，以防止气体渗透到马达535的电连接中。
已经描述了一种电缆头电缆密封件设备、系统和方法。例示性实施方案可以在电动潜油马达与其电力电缆之间的电连接(诸如ESP组件中的连接)处提供隔离井液的屏障。例示性实施方案可以提供隔离井液(诸如油或水)的改进密封，同时允许在高温(诸如高达475℉的井温)井中发生的热膨胀。例示性实施方案可以提供隔离高温井中的井液的屏障，防止电力电缆绝缘体的点载荷和剪切，并且可以容易地通过使用例示性实施方案的指状密封件组件适应不同直径的电力电缆。
鉴于本说明书，本发明的各个方面的另外的修改和替代实施方案对于本领域的技术人员而言可以是显而易见的。因此，本描述仅解释为例示性的，并且是出于教导本领域的技术人员实施本发明的一般方式的目的。应理解，本文所示和所述的本发明的形式将被视为目前优选的实施方案。可以用元件和材料来代替本文所示和所述的那些，可以颠倒零件和工艺，并且可以独立地利用本发明的某些特征，所有这些对于本领域的技术人员来说在获得本发明的益处之后是显而易见的。在不脱离如所附权利要求中描述的等同物的范围和范畴的情况下，可以对本文所述的元件做出改变。另外，应理解，在某些实施方案中，本文所述的特征可以独立地组合。
Claims (15)
1.一种电动潜油马达电缆头系统，包括：
电缆头，所述电缆头将电力电缆联接到电动潜油马达，所述电动潜油马达可在井液中操作，所述电缆头包括：
指状密封件，所述指状密封件包括围绕所述电力电缆的每个相的指状物以及径向凸缘；
压缩板，所述压缩板因由所述压缩板抵靠所述径向凸缘提供的轴向载荷而将径向力施加在每个相上；
密封座，所述密封座包括接纳每个指状物的插口；
空间，所述空间在每个指状物的外径的一部分与所述密封座的所述插口的喇叭形内径之间延伸；以及
密封环，所述密封环围绕每个指状物的外径周向地延伸并与所述径向凸缘相切，所述密封环接触所述密封座的所述喇叭形内径并封闭所述空间以免井液侵入。
2.如权利要求1所述的电动潜油马达电缆头系统，其中在所述电缆头密封所述电力电缆与所述电动潜油马达之间的连接以免于所述井液的影响的同时，所述空间适应电缆头部件的热膨胀。
3.如权利要求1所述的电动潜油马达电缆头系统，其中所述指状物围绕所述相轴向地延伸，并且所述密封环挤压所述指状密封件的所述指状物，以在所述电动潜油马达电力电缆的绝缘体与所述指状密封件之间形成隔离所述井液的密封。
4.如权利要求1所述的电动潜油马达电缆头系统，其中每个指状物包括围绕所述指状物并面向所述密封座的至少一个肋，所述至少一个肋沿着所述指状物间隔开来并接触所述喇叭形内径。
5.如权利要求1所述的电动潜油马达电缆头系统，其中每个相包括由绝缘体包围的导体，并且所述电力电缆包括铠装，所述铠装在进入所述电缆头之前将所述相保持在一起。
6.如权利要求1所述的电动潜油马达电缆头系统，其中所述压缩板和所述密封座是绝缘块，其中所述空间的直径随其朝向所述径向凸缘延伸而增大。
7.一种电动潜油马达电缆头系统，包括：
电缆头，所述电缆头形成与电动潜油马达接合的电连接器，所述电缆头包括延伸穿过所述电缆头的多个电力电缆相；
指状密封件，所述指状密封件围绕所述电缆头内的所述多个电力电缆相延伸，所述指状密封件包括：
指状物，所述指状物轴向地并围绕延伸穿过所述指状物的每个电力电缆相延伸，
突出肋，所述突出肋围绕每个指状物延伸，以及
径向延伸的凸缘，所述径向延伸的凸缘围绕所述指状物的底部延伸；所述指状密封件被压缩在以下之间：
压缩板，所述压缩板在所述径向延伸的凸缘下方，以及
密封座，所述密封座在所述径向延伸的凸缘上方并包括包围和接纳每个指状物的插口；
所述密封座的所述插口各自具有围绕每个指状物延伸的喇叭形内径，所述喇叭形内径接触所述突出肋并在每个指状物与所述密封座的所述喇叭形内径之间形成空间；
密封环，所述密封环在所述突出肋下方围绕每个指状物固定；并且
所述密封环封闭所述指状物与所述密封座的所述喇叭形内径之间的所述空间。
8.如权利要求7所述的电动潜油马达电缆头系统，其中所述密封环和所述指状密封件包括乙烯丙烯二烯单体(EPDM)或耐热氟橡胶中的一种。
9.如权利要求7所述的电动潜油马达电缆头系统，其中在所述多个电力电缆相中存在三个电力电缆相并且在所述指状密封件中存在三个指状物，并且每个指状物的轴向部分围绕每个电力电缆相周向地延伸。
10.如权利要求7所述的电动潜油马达电缆头系统，其中存在围绕每个指状物延伸的多个突出肋。
11.如权利要求7所述的电动潜油马达电缆头系统，其中所述多个电力电缆相中的每个电力电缆相包括由电缆绝缘体包围的铜导体，其中所述密封环位于所述径向延伸的凸缘与所述指状物之间的角部中，并且定位在所述指状密封件与所述密封座的所述喇叭形内径的斜面之间。
12.如权利要求7所述的电动潜油马达电缆头系统，其中所述电动潜油马达是操作来转动井下电动潜油泵的三相两极鼠笼式感应马达，其中所述电动潜油马达在约450℉至475℉之间的温度操作。
13.如权利要求7所述的电动潜油马达电缆头系统，其中所述密封环与所述径向延伸的凸缘相切。
14.一种用于将电力电缆电连接到电动潜油马达的电缆头，所述电缆头包括：
第一绝缘块，所述第一绝缘块包括多个开口；
指状密封件，所述指状密封件包括延伸穿过所述多个开口中的每个开口的指状物；
围绕所述指状密封件延伸的径向凸缘；
弹性体密封环，所述弹性体密封环在所述径向凸缘与所述指状物之间的角部处围绕每个指状物，
每个开口包括面向延伸穿过所述开口的所述指状物的渐缩内径，
每个指状物包括至少一个肋，所述至少一个肋围绕所述指状物周向地延伸并接触所述渐缩内径；以及
所述电力电缆的相，所述电力电缆的所述相延伸穿过每个指状物。
15.如权利要求14所述的电缆头，所述电缆头还包括：
第二绝缘块，所述第二绝缘块压缩所述径向凸缘；以及
其中所述第一绝缘块还包括套筒，所述套筒围绕所述电力电缆的所述相在所述指状物上方轴向地延伸。
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