CN113036690B - 一种井下电缆锁紧破扭释放连接装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下电缆锁紧破扭释放连接装置及其使用方法，涉及石油工业井下作业电缆辅助下入工具技术领域，包括电缆补偿组件和旋转组件，电缆补偿组件包括电缆固定连续体、补偿杆和防转帽，电缆固定连续体下部套装在补偿杆上且二者螺纹连接；旋转组件包括双瓣套、外壳体、内锥体、外锥帽和补偿套，双瓣套由两个相同的半筒体构成，外壳体与补偿杆同轴设置，双瓣套夹持在补偿杆和外壳体外侧对应位置且分别与其固定连接和转动连接，补偿套套装在双瓣套上；外锥帽套装在内锥体上并固定在外壳体中，内锥体内设有电缆芯通孔；通过本装置可以快速把电缆通过滚筒下井时产生的扭矩破解掉，从而防止电缆下井过程中的损坏，同时提高了安装作业效率。

Description

一种井下电缆锁紧破扭释放连接装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及石油工业井下作业电缆辅助下入工具技术领域，具体涉及一种井下电缆锁紧破扭释放连接装置及其使用方法。

背景技术

在石油工业连续油管钻井施工中，根据控制、测试等施工需要，需要把连续油管侧钻井的地面控制、测试的电缆下入到连续油管内，但是由于所有的下井电缆都是二层钢丝网作为外铠皮且扭力不平衡，拉力加大时，电缆轴向拉伸、直径变小、产生旋转；反之拉力减小时，电缆受到挤压则缩短、直径变大、又会反向旋转。总之，电缆下井时，电缆的自由旋转是损坏电缆的主要根源。

为解决以上问题，一般都使用马龙头作为下井电缆的连接装置。在现有技术中，作为连接仪器和电缆的马龙头应用广泛，如：

一种井下仪器马龙头安全装置，主要由电缆接头总成和打捞组件组成，电缆接头通过卡块对打捞组件定位，壳体组件下部与仪器接头连接，而装置内部没有电缆破扭防扭结构。另外，一种测井马龙头主要由鱼雷接头、打捞头、密封接头、安全接力棒等组成，装置内部也没有电缆破扭、防扭结构。又如，一种改进的用于地球物理测井作业的电缆仪器方便连接的马龙头，用一个连接螺帽把外壳和密封接头连接在一起，内部仍没有电缆破扭防扭结构。

又如，一种专利号为202020175772.X的“一种井下作业用马龙头”，也是由电缆锁定接头，电力传导机构和电缆防扭机构组成，其防扭机构设有防扭轴承、下旋转接头和防扭轴，防扭轴设有电缆通孔，防扭轴承安装在防扭轴的上部外壁中并且卡在下旋转接头与上旋转接头之间，设有轴承等旋转机构，这种结构复杂，虽然有防扭装置，但是安装特别困难，在安装时很容易造成马龙头损坏等隐患事故，在以后的使用中很容易出现故障。

综上所述，在已有的公开技术中，尚未发现一种结构简单，易操作，并且不容易出现故障的电缆破扭释放装置；因此，急需开发一种能够对下井电缆锁紧破扭连接装置。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供了一种井下电缆锁紧破扭释放连接装置及其使用方法。

本发明的技术方案是：一种井下电缆锁紧破扭释放连接装置，包括电缆补偿组件和旋转组件，所述电缆补偿组件包括电缆固定连续体、补偿杆和防转帽，所述电缆固定连续体下部套装在补偿杆上且二者螺纹连接，所述防转帽套装在补偿杆上及电缆固定连续体下端，并与二者通过螺纹可拆卸连接；

所述旋转组件包括双瓣套、外壳体、内锥体、外锥帽、补偿套和电缆补偿腔壳体，所述双瓣套由两个相同的半筒体构成，内壁上设有上环状台和下环状台，所述上环状台内侧的双瓣套内壁上设有若干固定键；所述补偿杆下部外壁上设有与上环状台适配的上环状槽，下端外壁上设有与固定键适配的键槽；所述外壳体上部外壁上设有与下环状台适配的下环状槽，所述外壳体与补偿杆同轴设置，所述双瓣套夹持在补偿杆和外壳体外侧对应位置且分别与其固定连接和转动连接，所述补偿套套装在双瓣套上；所述外锥帽套装在内锥体上并固定在外壳体中，所述内锥体内设有电缆芯通孔；所述电缆补偿腔壳体上部套装在电缆补偿组件和补偿套外侧并与之间隙配合，上端与电缆固定连续体固定连接。

优选的，所述内锥体为梭形，所述外壳体内腔上部与内锥体上半部适配，所述外锥帽内腔与内锥体下半部适配。

优选的，还包括对接组件，所述对接组件包括下接头、密封插针和电缆密封插，所述下接头固定安装在电缆补偿腔壳体下端，所述密封插针末端安装在下接头中，上端伸入到电缆补偿腔壳体的下部内腔中；所述电缆密封插固定安装在下接头底部内腔中且与密封插针末端连接。

优选的，所述电缆补偿腔壳体与电缆固定连续体和下接头的连接处均设有密封圈。

优选的，所述电缆固定连续体侧壁上设有平衡注油孔，管壁内设有与电缆补偿腔壳体内腔连通的进油通道，所述平衡注油孔与进油通道连通。

优选的，还包括上接头和套筒，所述上接头、套筒和电缆固定连续体依次固定连接，所述套筒内设有电缆通道，所述电缆通道分别与上接头内腔和电缆固定连续体内腔连通。

优选的，所述电缆固定连续体内壁上端设有利于电缆快速通过的内倒角。

一种井下电缆锁紧破扭释放连接装置的使用方法，包括如下步骤：

1）将电缆从所述电缆固定连续体上端穿入，从补偿杆中穿出；

2）将电缆端部的外铠皮剥开，用所述内锥体套在电缆内铠，用外锥帽压紧电缆外铠后与外壳体装配成一体；

3）使用所述双瓣套夹住外壳体和补偿杆，再用补偿套包裹住双瓣套；

4）进行电缆长度补偿：手动转动补偿杆使电缆继续向前移动，使电缆下端伸出的长度与电缆补偿腔壳体的长度相符；

5）电缆长度补偿后，通过拧动防转帽将补偿杆与电缆固定连续体组装成一体，防止补偿杆来回移动；

6）将所述电缆补偿腔壳体安装到电缆固定连续体上；

7）最后将本装置及电缆下入井内，在下井过程中，当电缆发生扭转时，电缆带动所述外壳体一起转动，从而破坏电缆扭转力。

本发明与现有技术相比较，具有以下优点：

使用本装置后，当井下作业或使用连续油管钻井或者侧钻井时，把电缆锁紧破扭释放连接装置作为井下作业仪器或者连续油管与井下工具串之间的连接部件，成为井口控制装置、测试装置与井下工具串之间的连接纽带；通过本装置可以快速把电缆通过滚筒下井时产生的扭矩破解掉，从而防止电缆下井过程中的损坏，在提高安装作业效率的同时，还防止了由此引起的井下作业失败；使用本装置显著缩短了电缆的下井时间，提高了安装施工效率，有效降低了生产成本，具有显著的经济效益和社会效益以及很好的使用效果和应用价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明图1中A处的放大图；

图3为补偿杆的结构示意图；

图4为双瓣套的结构示意图；

图5为外壳体的结构示意图。

图中：1、电缆固定连续体，101、内倒角，102、平衡注油孔，103、进油通道，2、补偿杆，201、上环状槽，202、键槽，3、防转帽，4、双瓣套，401、上环状台，402、下环状台，403、固定键，5、外壳体，501、下环状槽，6、内锥体，601、电缆芯通孔，7、外锥帽，8、补偿套，9、电缆补偿腔壳体，10、下接头，11、密封插针，12、电缆密封插，13、密封圈，14、上接头，15、套筒，1501、电缆通道。

具体实施方式

下面是结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例一

参照图1所示，一种井下电缆锁紧破扭释放连接装置及其使用方法，包括电缆补偿组件和旋转组件，电缆补偿组件包括电缆固定连续体1、补偿杆2和防转帽3，电缆固定连续体1下部套装在补偿杆2上且二者螺纹连接，补偿杆2与电缆固定连续体1可以旋转来回移动；防转帽3套装在补偿杆2上及电缆固定连续体1下端，并与二者通过螺纹可拆卸连接；

旋转组件包括双瓣套4、外壳体5、内锥体6、外锥帽7、补偿套8和电缆补偿腔壳体9，双瓣套4由两个相同的半筒体构成，内壁上设有上环状台401和下环状台402，上环状台401内侧的双瓣套4内壁上设有若干固定键403；补偿杆2下部外壁上设有与上环状台401适配的上环状槽201，下端外壁上设有与固定键403适配的键槽202；外壳体5上部外壁上设有与下环状台402适配的下环状槽501，外壳体5与补偿杆2同轴设置，双瓣套4夹持在补偿杆2和外壳体5外侧对应位置且分别与其固定连接和转动连接，补偿套8套装在双瓣套4上；外锥帽7套装在内锥体6上并固定在外壳体5中，内锥体6内设有电缆芯通孔601；电缆补偿腔壳体9上部套装在电缆补偿组件和补偿套8外侧并与之间隙配合，上端与电缆固定连续体1固定连接。

本实施例还包括对接组件，对接组件包括下接头10、密封插针11和电缆密封插12，下接头10固定安装在电缆补偿腔壳体9下端，密封插针11末端安装在下接头10中，上端伸入到电缆补偿腔壳体9的下部内腔中；电缆密封插12固定安装在下接头10底部内腔中且与密封插针11末端连接。

本实施例的使用方法，包括如下步骤：

1）将电缆穿过电缆固定连续体1，从补偿杆2中穿出；

2）将电缆端部的外铠皮剥开，用内锥体6套在电缆内铠，用外锥帽7压紧电缆外铠后与外壳体5装配成一体；

3）使用双瓣套4夹住外壳体5和补偿杆2，再用补偿套8包裹住双瓣套4；

4）进行电缆长度补偿：手动转动补偿杆2使电缆继续向前移动，使电缆下端伸出的长度与电缆补偿腔壳体9的长度相符，以满足步骤6）中对接的需要；

5）电缆长度补偿后，通过拧动防转帽3将补偿杆2与电缆固定连续体1组装成一体，防止补偿杆2来回移动；

6）将电缆补偿腔壳体9安装到电缆固定连续体1上，然后安装密封插针11，使密封插针11与电缆芯线对接，随后将下接头10安装到电缆补偿腔壳体9下端，下接头10内的电缆密封插12再与密封插针11下端对接；然后通过下接头10与其他井下设备对接后下入井内，并向下供电；

7）在下井过程中，电缆会发生扭转产生扭转力；由于装置内的外壳体5、内锥体6和外锥帽7固定夹持住电缆，并且外壳体5可相对补偿杆2进行转动，所以在扭转力的作用下电缆会带动外壳体5一起转动，从而破坏电缆产生的扭转力。

使用本装置后，当井下作业或使用连续油管钻井或者侧钻井时，把电缆锁紧破扭释放连接装置作为井下作业仪器或者连续油管与井下工具串之间的连接部件，成为井口控制装置、测试装置与井下工具串之间的连接纽带；通过本装置可以快速把电缆通过滚筒下井时产生的扭矩破解掉，从而防止电缆下井过程中的损坏，在提高安装作业效率的同时，还防止了由此引起的井下作业失败；使用本装置显著缩短了电缆的下井时间，提高了安装施工效率，有效降低了生产成本，具有显著的经济效益和社会效益以及很好的使用效果和应用价值。

实施例二

作为本发明的一项优选实施例，本实施例在实施例一的基础上对旋转组件的结构进行了优化，具体为：

参照图2所示，本实施例中的内锥体6为梭形，外壳体5内腔上部与内锥体6上半部适配，外锥帽7内腔与内锥体6下半部适配，三者相互之间的锥度相符；在使用装配时，由于本实施例中的内锥体6、外壳体5及外锥帽7与电缆外铠的接触面积增大，所以三者对电缆外铠的挤压更为紧实，有效避免了外壳体5携带电缆转动时电缆脱落事故的发生。

实施例三

作为本发明的一项优选实施例，本实施例在实施例二的基础上对电缆固定连续体1的结构进行了优化，具体为：

参照图1所示，电缆固定连续体1侧壁上设有平衡注油孔102，管壁内设有与电缆补偿腔壳体9内腔连通的进油通道103，平衡注油孔102与进油通道103连通。

在使用时，润滑油经平衡注油孔102、进油通道103进入到电缆补偿腔内，对旋转组件进行充分润滑，使外壳体5的转动更为顺畅，此设置进一步提升了本装置的工作效率。

实施例四

作为本发明的一项优选实施例，本实施例在实施例三的基础上增设了电缆通道1501，具体为：

本实施例还包括上接头14和套筒15，上接头14、套筒15和电缆固定连续体1依次固定连接，套筒15内设有电缆通道1501，电缆通道1501分别与上接头14内腔和电缆固定连续体1内腔连通；设置上接头14是为方便本装置与相关设备进行对接，使用时要首先将电缆依次穿过上接头14、套筒15电缆通道1501、电缆固定连续体1，然后从补偿杆2中穿出；为了便于电缆快速从电缆通道1501进入电缆固定连续体1，本实施例的电缆固定连续体1内壁上端设有利于电缆快速通过的内倒角101。

实施例五

作为本发明的一项优选实施例，本实施例在实施例一的基础上在本装置需要密封的位置增设了密封件，具体为：参照图1所示，本实施例的电缆补偿腔壳体9与电缆固定连续体1和下接头10的连接处均设有密封圈13；油田井下环境复杂，本实施例中的密封圈13可有效避免井下杂质进入本装置，以免影响本装置的正常运行。

本发明并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种井下电缆锁紧破扭释放连接装置，其特征在于：包括电缆补偿组件和旋转组件，所述电缆补偿组件包括电缆固定连续体、补偿杆和防转帽，所述电缆固定连续体下部套装在补偿杆上且二者螺纹连接，所述防转帽套装在补偿杆上及电缆固定连续体下端，并与二者通过螺纹可拆卸连接；

所述旋转组件包括双瓣套、外壳体、内锥体、外锥帽、补偿套和电缆补偿腔壳体，所述双瓣套由两个相同的半筒体构成，内壁上设有上环状台和下环状台，所述上环状台内侧的双瓣套内壁上设有若干固定键；所述补偿杆下部外壁上设有与上环状台适配的上环状槽，下端外壁上设有与固定键适配的键槽；所述外壳体上部外壁上设有与下环状台适配的下环状槽，所述外壳体与补偿杆同轴设置，所述双瓣套夹持在补偿杆和外壳体外侧对应位置且分别与其固定连接和转动连接，所述补偿套套装在双瓣套上；所述外锥帽套装在内锥体上并固定在外壳体中，所述内锥体内设有电缆芯通孔；所述电缆补偿腔壳体上部套装在电缆补偿组件和补偿套外侧并与之间隙配合，上端与电缆固定连续体固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种井下电缆锁紧破扭释放连接装置，其特征在于：所述内锥体为梭形，所述外壳体内腔上部与内锥体上半部适配，所述外锥帽内腔与内锥体下半部适配。

3.根据权利要求1所述的一种井下电缆锁紧破扭释放连接装置，其特征在于：还包括对接组件，所述对接组件包括下接头、密封插针和电缆密封插，所述下接头固定安装在电缆补偿腔壳体下端，所述密封插针末端安装在下接头中，上端伸入到电缆补偿腔壳体的下部内腔中；所述电缆密封插固定安装在下接头底部内腔中且与密封插针末端连接。

4.根据权利要求3所述的一种井下电缆锁紧破扭释放连接装置，其特征在于：所述电缆补偿腔壳体与电缆固定连续体和下接头的连接处均设有密封圈。

5.根据权利要求1所述的一种井下电缆锁紧破扭释放连接装置，其特征在于：所述电缆固定连续体侧壁上设有平衡注油孔，管壁内设有与电缆补偿腔壳体内腔连通的进油通道，所述平衡注油孔与进油通道连通。

6.根据权利要求1所述的一种井下电缆锁紧破扭释放连接装置，其特征在于：还包括上接头和套筒，所述上接头、套筒和电缆固定连续体依次固定连接，所述套筒内设有电缆通道，所述电缆通道分别与上接头内腔和电缆固定连续体内腔连通。

7.根据权利要求6所述的一种井下电缆锁紧破扭释放连接装置，其特征在于：所述电缆固定连续体内壁上端设有利于电缆快速通过的内倒角。

8.应用权利要求1-7中任一一种井下电缆锁紧破扭释放连接装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将电缆从所述电缆固定连续体上端穿入，从补偿杆中穿出；

2）将电缆端部的外铠皮剥开，用所述内锥体套在电缆内铠，用外锥帽压紧电缆外铠后与外壳体装配成一体；

3）使用所述双瓣套夹住外壳体和补偿杆，再用补偿套包裹住双瓣套；

4）进行电缆长度补偿：手动转动补偿杆使电缆继续向前移动，使电缆下端伸出的长度与电缆补偿腔壳体的长度相符；

5）电缆长度补偿后，通过拧动防转帽将补偿杆与电缆固定连续体组装成一体，防止补偿杆来回移动；

6）将所述电缆补偿腔壳体安装到电缆固定连续体上；

7）最后将本装置及电缆下入井内，在下井过程中，当电缆发生扭转时，电缆带动所述外壳体一起转动，从而破坏电缆扭转力。

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