CN113612035B - 一种井下湿连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下湿连接器，包括外筒和插头，所述外筒包括锁定套、本体、隔离套、第一弹簧滑套和电缆插头；所述插头包括芯轴、上接头、锁定机构、触头座、第二弹簧滑套和挡环；本发明为上部管柱和下部管柱连接提供了一种电缆连通方式和液压通道连通方式，采用该发明的部分结构，可扩展为井下电缆连接器和井下液压连接器两种不同工具；该发明的有效实施，可以使起出上部管柱时，下部管柱不动，同时保证再次下入上部管柱时，上部管柱和下部管柱的有效连接，提高了作业效率，降低了作业成本。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气完井技术领域，具体来说涉及一种井下湿连接器。
背景技术
随着技术的进步，智能完井技术越来越普遍。智能完井工具一般通过电子、液压或者两者结合的方式进行控制，管柱上连接有从井下工具至地面的电缆和/或液压控制管线。为了实现电子和液压的连接，完井管柱一般是一体的，当需要起出管柱时，整个管柱被一起起出。如果设计一种连接机构，将整个管柱从某个节点分开，当需要起管柱时，仅将该机构的上部管柱起出，当需要下入管柱时，该机构仍然能够使地面的控制系统通过电缆和/或液压控制管线连接到下部管柱上，将极大的提高作业效率和降低作业成本。因此，设计这种连接机构意义重大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种井下湿连接器。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种井下湿连接器，包括外筒和插头；
所述外筒包括锁定套、本体、隔离套、第一弹簧滑套和电缆插头；
所述本体上端相连锁定套，所述本体内壁上设置有与之固定连接的隔离套，所述隔离套上设置有相接触的圆环触头和第一电缆接头，圆环触头位于隔离套内侧，第一电缆接头位于隔离套与本体内壁形成的环空内；
所述本体内侧位于上部的大内径管道与位于下部的小内径管道相连通形成第一台阶，所述大内径管道内设置有第一弹簧滑套；所述第一弹簧滑套包括第一密封套、第一弹簧和支撑环，所述第一密封套下端连接第一弹簧，第一弹簧下端连接支撑环，支撑环抵在第一台阶上；
所述本体筒体内沿轴向形成有贯通的第一电缆通道，第一电缆通道内设置电缆，电缆上端与所述第一电缆接头相连，下端与第一电缆插头相连；所述本体筒壁上形成有2处单向阀机构。
所述插头包括芯轴、上接头、锁定机构、触头座、第二弹簧滑套和挡环；所述芯轴上端连接上接头、下端连接挡环，所述上接头筒壁上设置有锁定机构；
所述触头座安装于芯轴上，所述触头座上设置有触头和第二电缆接头，触头位于触头座外侧，第二电缆接头位于触头座内侧芯轴筒壁表面形成的方槽内；
所述芯轴中部形成有突出部，突出部与下方芯轴筒体之间形成有第二台阶；所述第二弹簧滑套包括第二弹簧和第二密封套，所述第二弹簧上端抵在第二台阶上，下端连接第二密封套；所述芯轴内设置有1条第二电缆通道和2条液压通道，所述第二电缆通道于突出部上端面形成电缆连接孔，所述液压通道于突出部上端形成管线连接孔，所述液压通道与芯轴上开设的旁通孔相联通，所述芯轴下部间隔安装有密封模块和隔套。
在上述技术方案中，所述本体筒壁位于第一电缆接头处形成有窗口，其外部安装有封闭的外罩。
在上述技术方案中，所述本体周向设有平衡孔。
在上述技术方案中，所述圆环触头向隔离套内侧凸出。
在上述技术方案中，所述单向阀机构包括球密封孔、管线连接通道、斜向圆槽、螺母、小弹簧和密封球，所述球密封孔贯穿设置于所述本体筒壁上，所述斜向圆槽设置于所述本体筒体表面，所述管线连接通道将所述球密封孔与所述斜向圆槽相连通，所述球密封孔内设置有密封球、小弹簧和螺母，小弹簧一端抵在密封球表面，一端抵住螺母。
在上述技术方案中，所述本体筒壁表面以斜向圆槽为起始沿轴向形成有轴向方槽。
在上述技术方案中，所述第一隔离套上端内沿处设置有隔离套橡胶。
在上述技术方案中，所述锁定机构包括限位套、锁定爪和固定套，限位套设置于锁定爪上端，固定套设置于锁定爪下端。
在上述方案中，所述触头座包含触头座金属和触头座橡胶，所述触头座金属和触头座橡胶硫化成一体。
在上述方案中，所述隔套内部设有凹槽，周向设有连通孔。
在上述方案中，所述上接头上设有三道轴向槽，用于穿越电缆和液压控制管线。
在上述方案中，所述旁通孔在芯轴圆周上螺旋分布。
本发明的优点和有益效果为：
1、为上部管柱和下部管柱连接提供了一种电缆连通方式和液压通道连通方式，采用该发明的部分结构，可扩展为井下电缆连接器和井下液压连接器两种不同工具。
2、该发明的有效实施，可以使起出上部管柱时，下部管柱不动，同时保证再次下入上部管柱时，上部管柱和下部管柱的有效连接，提高了作业效率，降低了作业成本。
附图说明
图1是本发明中外筒的平面结构示意图。
图2是本发明中外筒的立体结构示意图。
图3是本发明中单向阀机构结构示意图(一)。
图4是本发明中单向阀机构结构示意图(二)。
图5是本发明中隔离套结构示意图。
图6是本发明中插头的结构示意图。
图7是本发明中芯轴的结构示意图(一)。
图8是本发明中芯轴的结构示意图(二)。
图9是本发明中芯轴的结构示意图(三)。
图10是本发明中触头座结构示意图。
图11是本发明中隔套结构示意图。
图12是本发明中上接头结构示意图(一)。
图13是本发明中上接头结构示意图(二)。
其中：1为锁定套，2为外罩，3为固定销钉，4为圆环触头，5为第一电缆接头，5’为第二电缆接头，6为隔离套，7为第一密封套，8为第一弹簧，9为支撑环，10为本体，11为第一电缆插头，11’为第二电缆插头，12为螺母，13为小弹簧，14为密封球，15为上接头，16为限位套，17为锁定爪，18为固定套，19为芯轴，20为密封销钉，21为第二弹簧，22为第二密封套，23为触头座，24为触头，25为挡环，26为第一电缆通道，27为球密封孔，28为螺纹，29为密封螺纹，30为管线连接通道，31为斜向圆槽，32为轴向方槽，33为锥形密封面，34为平衡孔，35为隔离套金属，36为隔离套橡胶，37为密封螺纹，38为螺纹，39为第二电缆通道，40为密封螺纹，41为液压通道，42为密封螺纹，43为旁通孔，44为方槽，45为电缆连接孔，46为管线连接孔，47为触头座金属，48为触头座橡胶，49为凹槽，50为连通孔，51为密封模块，52为隔套，53为轴向槽。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例
参阅图1和图6，一种井下湿连接器，包括外筒和插头两部分，插头插入外筒中，实现液电连接，插头从外筒拔出，实现断开液电连接；
参阅图1，所述外筒，包括本体10，本体10上端与锁定套1连接，外罩2套在本体10上，隔离套6通过固定销钉3和本体10连接，圆环触头4和电缆接头5分别安装在隔离套6的内部和外部，密封环7安装在隔离套6内部，密封环7下部安装有弹簧8，弹簧8通过支撑环9顶在本体10台阶上，电缆插头11连接在本体10的电缆孔内。参阅图3和图4，本体10径向设有单向阀机构，由螺母12、小弹簧13、密封球14组成。
参阅图6，所述插头，包括芯轴19，芯轴19上端连接上接头15，下端连接挡环25，所述上接头15上安装有限位套16、锁定爪17和固定套18。触头座23通过螺纹安装在芯轴19上，电缆接头5和触头24分别安装在触头座23的内部和外部，密封套22在触头座23外部，触头座23和芯轴19台阶之间安装有弹簧21。在芯轴19的下端间隔安装有密封模块51和隔套52，密封销钉20安装在芯轴19的电缆通道39和液压孔41的一端。
参阅图1、图2、图3和图4，所述本体10内设有电缆孔26，所述电缆孔26的一端设有密封螺纹28用于安装电缆插头11，下端设有密封螺纹29用于安装及密封电缆。所述本体10周向设有平衡孔。所述本体10的径向设有球密封孔27，所述球密封孔27内侧设有锥形密封面33，锥形密封面33和密封球14之间形成密封。所述球密封孔27侧面设有管线连接通道30，用于连接液压控制管线。管线连接通道30处设有斜向圆槽31和轴向方槽32。所述球密封孔27、管线连接通道30、斜向圆槽31和轴向方槽32在本体10上圆周螺旋分布两处。
参阅图5，所述隔离套6包含隔离套金属35和隔离套橡胶36，所述隔离套金属35和隔离套橡胶36硫化成一体。
参阅图8和图9，所述芯轴19设有一个电缆连接孔45和两个管线连接孔46，所述电缆连接孔45与电缆通道39连通，电缆连接孔45上设有螺纹38和电缆插头11连接，设有密封螺纹37和电缆连接并密封，所述两个管线连接孔46分别和两个液压孔41连通，管线连接孔上设有密封螺纹40和液压控制管线连接。所述电缆通道39和两个液压孔41末端有密封螺纹42，用于安装密封销钉20。所述两个液压孔41上分别设有旁通孔43，旁通孔43在芯轴19上圆周螺旋分布。所述芯轴上设有方槽44，用于安装电缆接头5。
参阅图10，所述触头座23包含触头座金属47和触头座橡胶48，所述触头座金属47和触头座橡胶48硫化成一体。
参阅图11，所述隔套52内部设有凹槽49，周向设有连通孔50。
参阅图12，所述上接头15上设有三道轴向槽53，用于穿越电缆和液压控制管线。
该井下液电连接器工作原理如下：
外筒的本体10上的密封螺纹29连接电缆，该电缆下端连接在井下工具上，该电缆上端连接在螺纹28上的电缆插头11上，电缆插头11和电缆接头5之间有软电缆，圆环触头4和电缆接头5连接。因此，圆环触头4通过外筒上的部件及电缆联通到井下工具上，可以形成电子通路。外筒的本体10上的两处管线连接通道30分别通过液压控制管线连接在井下工具上。初始状态下密封环7将圆环触头4与井下液体隔离。
插头的芯轴19上的37密封螺纹连接电缆，该电缆下端连接在螺纹38上的电缆插头11上，该电缆上端连接至地面控制系统。电缆插头11和电缆接头5之间有软电缆，电缆接头5和触头24连接。因此触头24通过插头上的部件及电缆连接至地面控制系统，可以形成电子通路。芯轴19上的两处管线连接孔46通过密封螺纹40分别与两根液压控制管线连接，液压控制管线连接至地面控制系统。初始状态下，密封套22将触头24与井下液体隔离。
插头插入外筒，密封套22右端顶在隔离套橡胶36上，触头座橡胶48顶在密封环7上部，继续下压，密封套22相对芯轴19上移压缩弹簧21，密封环7下移压缩弹簧8，圆环触头4和触头24接触，外筒和插座的电子通道连通。插入到位后，本体10上两个球密封孔27分别位于插头上的三道密封模块51之间，插头上的两个旁通孔43分别和外筒上的两个球密封孔27连通，因此，插头的液压控制管线和外筒的液压控制管线连通。电缆和液压控制管线均连通后，即可通过地面控制系统控制井下工具。
插头从外筒中拔出，在弹簧8的作用下，密封环7回复到初始位置，将圆环触头4与井下液体隔离。在弹簧21的作用下，密封套22回复到初始位置，将触头24与井下液体隔离。
由于采用外筒和插头的设计，当需要维修完井管柱时，外筒及其下部的工具管柱不用起出，只起出插头及其以上的工具。下入完井管柱时，插头插入外筒，地面控制系统仍然能控制井下工具。因此，极大的提高了作业效率，降低了成本。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种井下湿连接器，其特征在于：包括外筒和插头；
所述外筒包括锁定套、本体、隔离套、第一弹簧滑套和电缆插头；
所述本体上端相连锁定套，所述本体内壁上设置有与之固定连接的隔离套，所述隔离套上设置有相接触的圆环触头和第一电缆接头，圆环触头位于隔离套内侧，第一电缆接头位于隔离套与本体内壁形成的环空内；
所述本体内侧位于上部的大内径管道与位于下部的小内径管道相连通形成第一台阶，所述大内径管道内设置有第一弹簧滑套；所述第一弹簧滑套包括第一密封套、第一弹簧和支撑环，所述第一密封套下端连接第一弹簧，第一弹簧下端连接支撑环，支撑环抵在第一台阶上；
所述本体筒体内沿轴向形成有贯通的第一电缆通道，第一电缆通道内设置电缆，电缆上端与所述第一电缆接头相连，下端与第一电缆插头相连；所述本体筒壁上形成有2处单向阀机构；
所述插头包括芯轴、上接头、锁定机构、触头座、第二弹簧滑套和挡环；所述芯轴上端连接上接头、下端连接挡环，所述上接头筒壁上设置有锁定机构；
所述触头座安装于芯轴上，所述触头座上设置有触头和第二电缆接头，触头位于触头座外侧，第二电缆接头位于触头座内侧芯轴筒壁表面形成的方槽内；
所述芯轴中部形成有突出部，突出部与下方芯轴筒体之间形成有第二台阶；所述第二弹簧滑套包括第二弹簧和第二密封套，所述第二弹簧上端抵在第二台阶上，下端连接第二密封套；所述芯轴内设置有1条第二电缆通道和2条液压通道，所述第二电缆通道于突出部上端面形成电缆连接孔，所述液压通道于突出部上端形成管线连接孔，所述液压通道与芯轴上开设的旁通孔相联通，所述芯轴下部间隔安装有密封模块和隔套。
2.根据权利要求1所述的一种井下湿连接器，其特征在于：所述本体筒壁位于第一电缆接头处形成有窗口，其外部安装有封闭的外罩。
3.根据权利要求1所述的一种井下湿连接器，其特征在于：所述本体周向设有平衡孔。
4.根据权利要求1所述的一种井下湿连接器，其特征在于：所述单向阀机构包括球密封孔、管线连接通道、斜向圆槽、螺母、小弹簧和密封球，所述球密封孔贯穿设置于所述本体筒壁上，所述斜向圆槽设置于所述本体筒体表面，所述管线连接通道将所述球密封孔与所述斜向圆槽相连通，所述球密封孔内设置有密封球、小弹簧和螺母，小弹簧一端抵在密封球表面，一端抵住螺母。
5.根据权利要求1所述的一种井下湿连接器，其特征在于：所述本体筒壁表面以斜向圆槽为起始沿轴向形成有轴向方槽。
6.根据权利要求1所述的一种井下湿连接器，其特征在于：所述隔离套上端内沿处设置有隔离套橡胶，所述隔套内部设有凹槽，周向设有连通孔。
7.根据权利要求1所述的一种井下湿连接器，其特征在于：所述锁定机构包括限位套、锁定爪和固定套，限位套设置于锁定爪上端，固定套设置于锁定爪下端。
8.根据权利要求1所述的一种井下湿连接器，其特征在于：所述触头座包含触头座金属和触头座橡胶，所述触头座金属和触头座橡胶硫化成一体。
9.根据权利要求1所述的一种井下湿连接器，其特征在于：所述上接头上设有三道轴向槽，用于穿越电缆和液压控制管线。
10.根据权利要求1所述的一种井下湿连接器，其特征在于：所述旁通孔在芯轴圆周上螺旋分布。
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