CN111384703B - 一种多功能完井电缆对接装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能完井电缆对接装置，由装置本体构成，所述装置上具有实现对井下电缆连接时径向力矩与轴向推力进行转换的第一连接机构；所述第一连接机构通过中间接头与连接井口的第二连接机构连接；本发明具有电缆快速对接功能，同时具备防井下串压、密封保护功能，特别适用于海上油田电控智能完井技术领域。

Description

一种多功能完井电缆对接装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及海上油田电控智能完井技术领域，更具体的说，是涉及一种多功能完井电缆对接装置及其使用方法。

背景技术

随着电控智能井技术在海上油田的推广应用，如何实现井下钢管电缆与井口电缆的快速对接，并防备井下钢管电缆因破损造成井下高压串至井口造成人员受伤、设备损坏的安全风险，对井口接线盒提出了更高的要求。

目前常规井口接线盒仅起到对钢管电缆与井口电缆的对接头的密封保护功能，并未考虑井下串压的影响，存在较高的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种具备电缆穿越密封、电缆快速对接功能，同时具备防串压密封隔断功能，满足海上油田电控智能完井、电液混合智能完井要求的智能完井用井口电缆对接工具。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种多功能完井电缆对接装置，由装置本体构成，所述装置上具有实现对井下电缆连接时径向力矩与轴向推力进行转换的第一连接机构；所述第一连接机构通过中间接头与连接井口的第二连接机构连接。

所述第一连接机构包括力矩转换部件、上接头、电缆导向头、插接头和连接环；所述上接头的端部与所述力矩转换部件连接；所述上接头的下部通过插接头与所述中间接头连接形成连接通道；所述力矩转换部件通过其上的电缆导向头与设置在所述上接头连接通道内铜芯一端连接；所述插接头与中间接头之间设置有连接环。

所述第二连接机构包括将井口电缆与中间接头进行压紧的固定部件、双向对接；所述的双向对接芯子通过其端部的正负芯子将井口电缆与所述铜芯的另一端连接；所述固定部件由依次设置在中间接头一侧的锥套、压头、压环和中间压帽构成。

所述力矩转换部件由螺帽、后卡套和前卡套构成。

所述铜芯与所述上接头之间设置有第一密封组件。

所述固定部件上还连接有第二密封组件。

本发明还可以采用如下技术方案：

一种采用多功能完井电缆对接装置进行电缆对接方法，包括如下步骤：

1、井底钢管电缆依次穿过力矩转换部件插入上接头，其中钢管电缆的钢管层抵至导向头上端面，钢管电缆的缆芯沿着定位导向头内孔锥面插入铜芯，实现缆芯“正极”与铜芯的对接；

2、旋转拧紧力矩转换部件中螺帽与上接头的螺纹咬合，使径向旋转力矩转化为沿轴向的推力，推动前卡套向前移动，使前卡套被推入上接头密封锥面和钢管电缆外表皮形成主密封；

3、与井口电缆对接过程中，井口电缆依次穿越密封压帽、密封压垫、垫圈、中间压帽、压环、压头、锥套，其中井口电缆的“正极”缆芯插入电缆对接芯子A，并通过锁紧螺钉将“正极”缆芯与对接芯子A紧固连接；井口电缆的“负极”缆芯插入电缆对接芯子B，并通过锁紧螺钉将“负极”缆芯与对接芯子B紧固连接，实现井口电缆“正极”、“负极”与井口对接工具的电气对接；

4、将井口电缆的钢丝保护层嵌套于锥套与压头之间的锥面，旋转拧紧中间压帽，挤压压环与压头将井口电缆的钢丝保护层咬紧，实现井口电缆与井口对接工具的固定连接；

5、旋转拧紧密封压帽，挤压密封压垫、垫圈，使密封压垫挤压变形进而抱紧井口电缆外表皮，实现井口对接工具对井口电缆的密封保护。

有益效果

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本发明用于两种不同类型电缆的固定与密封连接，其中与井下钢管电缆连接端，采用金属卡套密封进行密封、连接；与井口电缆连接端，使用压环与橡胶垫对井口电缆进行固定与密封。

(2)本发明针对于直流电的电缆对接，其中铜芯用于正极对接，对接工具本体作为负极。钢管电缆的缆芯“正极”与铜芯的一端连接，钢管电缆的钢管层“负极”与工具本体连接；铜芯的一端与钢管电缆的缆芯“正极”连接，另一端与电缆对接芯子连接；电缆对接芯子A的一端与铜芯连接，另一端与井口电缆的“正极”缆芯连接。电缆对接芯子B的一端与对接工具本体连接，另一端与井口电缆的“负极”缆芯连接。

(3)本发明的缆芯对接组件采用直插式对接方式，组成包括定位导向头、绝缘套、铜芯、插接头、电缆对接芯子、固定螺钉。对接过程中，井下钢管电缆插入该井口对接工具，钢管电缆的缆芯插入、穿越定位导向头与铜芯插接；井口电缆插入该井口对接工具，井口电缆的“正极”与“负极”缆芯分别插入电缆对接芯子，并使用固定螺钉将缆芯与对接芯子固定连接。

(4)本发明的缆芯对接通道设计有密封组件，包括绝缘套密封圈、铜芯密封组件，配合上接头、绝缘套、铜芯，可实现井下钢管电缆的串压密封保护。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是插接头的结构示意图。

附图标记：1上螺帽 2后卡套 3前卡套 4上接头 5连接环 6中间接头 7锥套8压头 9压环 10中间压帽 11垫圈 12密封压垫 13密封压帽 14下密封头 15电缆导向头 16铜芯 17绝缘套 18绝缘套密封圈 19铜芯密封组件 20插接头 21双向对接芯子 22锁紧螺钉 23紧固螺钉

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明提供一种多功能完井电缆对接装置，由装置本体构成，所述装置上具有实现对井下电缆连接时径向力矩与轴向推力进行转换的第一连接机构；所述第一连接机构通过中间接头与连接井口的第二连接机构连接。所述第一连接机构包括力矩转换部件、上接头4、电缆导向头15、插接头20和连接环5；其中，所述力矩转换部件由螺帽1、后卡套2和前卡套3构成，所述上接头4的端部与所述力矩转换部件中前卡套2、后卡套3连接；所述上接头4的下部通过插接头20与所述中间接头6连接形成连接通道；所述力矩转换部件中的前卡套3通过电缆导向头15与设置在所述上接头4的连接通道内铜芯16一端连接；所述插接头20与中间接头6之间设置有连接环5。

所述第二连接机构包括将井口电缆与中间接头6进行压紧的固定部件、双向对接21；所述的双向对接芯子21通过其端部的正负芯子(A,B)将井口电缆与所述铜芯16的另一端连接；即如图2所示。所述固定部件由依次设置在中间接头6一侧的锥套7、压头8、压环9和中间压帽10构成。所述铜芯16与所述上接头4之间设置有第一密封组件。本发明中第一密封组件包括绝缘套17、绝缘套密封圈18和铜芯密封组件19，其作用是在防井下串压保护时，工具借助铜芯16、铜芯密封组件19、绝缘套17、绝缘套密封圈18与上接头4的内密封面的配合，实现井口电缆对接工具的密封隔离功能。所述固定部件上还连接有第二密封组件。所述的第二密封组件是包括密封压帽13间套设有垫圈11和密封压垫12。

如图1所示，装置本体包括上接头4，所述上接头4外侧由上至下依次套设有上螺帽1、后卡套2、前卡套3，所述上接头4与中间接头6内部设置有上/下缆芯对接通道、缆芯对接与密封组件，所述缆芯对接与密封组件，由上至下依次为电缆导向头15、铜芯16、绝缘套17、绝缘套密封圈18、铜芯密封组件19、插接头20、电缆对接芯子21、锁紧螺钉22，所述上接头4、中间接头6内孔设置有定位凹槽，所述电缆对接芯子21设置有定位凸台，所述连接环5带动所述中间接头6上端插入所述上接头4下端，所述中间接头6左侧内通道依次设置有锥套7、压头8、压环9，所述中间接头左侧连接中间压帽10，所述中间压帽10与密封压帽13间套设有垫圈11和密封压垫12。

与井下钢管电缆对接过程中，钢管电缆依次穿越上螺帽1、后卡套2、前卡套3插入井口对接工具，其中钢管电缆的钢管层抵至定位导向头15上端面，钢管电缆的缆芯沿着定位导向头15内孔锥面插入铜芯16，实现缆芯“正极”与铜芯的对接；旋转拧紧上螺帽1，通过上螺帽1与上接头4的螺纹咬合，使径向旋转力矩转化为沿轴向的推力，推动前卡套向前移动，使前卡套被推入上接头密封锥面和钢管电缆外表皮形成主密封，同时旋转拧紧上螺帽1向内产生铰链-夹箍作用，把轴向运动转化为钢管电缆上的径向挤压作用，有效抓紧钢管电缆的钢管层，实现钢管电缆与井口对接工具的固定、密封连接，同时实现钢管电缆的钢管层“负极”与井口对接工具本体的电气对接。

与井口电缆对接过程中，井口电缆依次穿越密封压帽13、密封压垫12、垫圈11、中间压帽10、压环9、压头8、锥套7，其中井口电缆的“正极”缆芯插入电缆对接芯子A，并通过锁紧螺钉22将“正极”缆芯与对接芯子A紧固连接；井口电缆的“负极”缆芯插入电缆对接芯子B，并通过锁紧螺钉22将“负极”缆芯与对接芯子B紧固连接，实现井口电缆“正极”、“负极”与井口对接工具的电气对接。而后将井口电缆的钢丝保护层嵌套于锥套7与压头8之间的锥面，旋转拧紧中间压帽10，挤压压环9与压头8将井口电缆的钢丝保护层咬紧，实现井口电缆与井口对接工具的固定连接。最后旋转拧紧密封压帽13，挤压密封压垫12、垫圈11，使密封压垫12挤压变形进而抱紧井口电缆外表皮，实现井口对接工具对井口电缆的密封保护。

井口对接工具快速对接中，首先插接头20的下端与中间接头6通过定位凸台与定位凹槽插接，而后插接头20的上端与上接头4通过定位凸台与定位凹槽插接，最后旋转连接环5通过螺纹带动中间接头6的上端与插接头20的上端插入上接头4的下端缆芯对接通道，实现井下钢管电缆与井口电缆“正极”、“负极”的快速对接。

Claims (4)

1.一种多功能完井电缆对接装置，由装置本体构成，其特征在于：所述装置上具有实现对井下电缆连接时径向力矩与轴向推力进行转换的第一连接机构；所述第一连接机构通过中间接头与连接井口的第二连接机构连接；所述第一连接机构包括力矩转换部件、上接头、电缆导向头、插接头和连接环；所述上接头的端部与所述力矩转换部件连接；所述上接头的下部通过插接头与所述中间接头连接形成连接通道；所述力矩转换部件通过其上的电缆导向头与设置在所述上接头连接通道内铜芯一端连接；所述插接头与中间接头之间设置有连接环；所述第二连接机构包括将井口电缆与中间接头进行压紧的固定部件、双向对接芯子；所述的双向对接芯子通过其端部的对接芯子A、对接芯子B将井口电缆与所述铜芯的另一端连接；所述固定部件由依次设置在中间接头一侧的锥套、压头、压环和中间压帽构成；所述力矩转换部件由螺帽、后卡套和前卡套构成。

2.根据权利要求1所述的一种多功能完井电缆对接装置，其特征在于：所述铜芯与所述上接头之间设置有第一密封组件。

3.根据权利要求1所述的一种多功能完井电缆对接装置，所述固定部件上还连接有第二密封组件。

4.一种采用权利要求1所述的装置进行完井电缆对接的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1、井底钢管电缆依次穿过力矩转换部件插入上接头，其中钢管电缆的钢管层抵至导向头上端面，钢管电缆的缆芯沿着定位导向头内孔锥面插入铜芯，实现缆芯“正极”与铜芯的对接；

2、旋转拧紧力矩转换部件中螺帽与上接头的螺纹咬合，使径向旋转力矩转化为沿轴向的推力，推动前卡套向前移动，使前卡套被推入上接头密封锥面和钢管电缆外表皮形成主密封；

3、与井口电缆对接过程中，井口电缆依次穿越密封压帽、密封压垫、垫圈、中间压帽、压环、压头、锥套，其中井口电缆的“正极”缆芯插入电缆对接芯子A，并通过锁紧螺钉将“正极”缆芯与对接芯子A紧固连接；井口电缆的“负极”缆芯插入电缆对接芯子B，并通过锁紧螺钉将“负极”缆芯与对接芯子B紧固连接，实现井口电缆“正极”、“负极”与井口对接工具的电气对接；其中：

插接头的下端与中间接头通过定位凸台与定位凹槽插接，而后插接头的上端与上接头通过定位凸台与定位凹槽插接，最后旋转连接环通过螺纹带动中间接头的上端与插接头的上端插入上接头的下端缆芯对接通道，实现井下钢管电缆与井口电缆“正极”、“负极”的快速对接；

4、将井口电缆的钢丝保护层嵌套于锥套与压头之间的锥面，旋转拧紧中间压帽，挤压压环与压头将井口电缆的钢丝保护层咬紧，实现井口电缆与井口对接工具的固定连接；

5、旋转拧紧密封压帽，挤压密封压垫、垫圈，使密封压垫挤压变形进而抱紧井口电缆外表皮，实现井口对接工具对井口电缆的密封保护。

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