CN114427353A - 一种油水井开采管柱电缆补偿器及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油水井开采管柱电缆补偿器及方法，包括中心管、弹簧、电缆盘旋支撑体；所述弹簧套装在中心管外部；所述电缆盘旋支撑体设置多个，并均匀布置连接在弹簧的钢丝上；所述电缆盘旋支撑体具有用于承托住电缆的承托结构。本发明采用弹簧缓冲管柱受力并补偿轴向位移，电缆夹持在弹簧钢丝上的弹性支架上，电缆在轴向随着弹簧伸缩补偿一定长度的同时，还可以在径向收缩提供一定的补偿长度。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采井下工具技术领域，具体地说是一种油水井开采管柱电缆补偿器及方法。
背景技术
智能注采是目前中后期油田开发及产能建设的主要技术之一，但是随着井下管柱长度和封隔层系增加，随着注水、注蒸汽、注二氧化碳的工艺的应用，管柱受力随着注入介质温度和压力的变化，还受油藏温度、压力等因素的影响，开采管柱受力不均，震荡程度加剧，导致管柱伸缩，其上配套工具蠕动，产生滑移，影响着管柱工具在井中位置，容易造成分层失败、电缆断脱等事故。
为了解决油水井开采过程中出现的管柱受力不均导致的位移问题，近年来先后出现了封隔器平衡管柱、水力锚定、水力补偿器等技术，缓解了管柱蠕动的矛盾，然而以上管柱配套工具均不能针对电缆开采管柱中电缆的补偿，从而造成电缆入井可靠连接，降低了电力供应和信号数据传送的成功率。导致油藏动用不均衡，影响开发效果，以上问题已成为下电缆智能开采工艺中急需解决的问题。
公开(公告)号：CN103492672B，公开(公告)日：2016-08-10涉及用于与井下工具结合使用的井下压力补偿装置，该井下压力补偿装置包括：壳体，其具有腔室和内部中空区段；第一活塞，其将所述腔室分隔成第一区段和第二区段，所述第一区段与第一流体端口流体连通，所述第二区段经第二流体端口与井眼流体连通；以及第一弹簧，其配置在所述第二区段内，以在所述第一活塞上施加压力，从而能够保持所述第一区段中的过压。此外，所述装置还包括：第二活塞；配置在所述第一活塞与所述第二活塞之间的第二弹簧；以及布置在所述第一或第二活塞中的过压通道，该过压通道在所述第二弹簧处于压缩状态时提供所述第一和第二区段之间的流体连通。本发明还涉及一种井下系统，该井下系统包括：线缆；匹配工具，诸如驱动单元和/或操作工具；以及根据本发明的井下压力补偿装置。本发明还涉及一种井下系统，该井下系统包括：线缆；匹配工具，诸如驱动单元和/或操作工具；以及根据本发明的井下压力补偿装置。
公开(公告)号：CN208535483U，公开(公告)日：2019-02-22公开了一种主要在催化裂化(解)、MTO(A)等装置中使用的自补偿式弹性支吊架，包括筒体、井字支承、套管和拉杆，在筒体内设置吸收横向和纵向位移的弹簧组件，弹簧组件安坐在井字支承上，在弹簧组件的弹簧内有波纹管，弹簧被按需要载荷压缩后固定在通过螺杆螺母连接起来的压板和底板之间，波纹管穿过底板中孔、压缩弹簧内腔和上压板中孔，与下底板中孔焊接成一体。本实用新型用于解决设备内部刚性连接的一、二、三级旋风分离器之间，旋分和与其刚性连接的其它部件之间由于支吊点不一致引起的热膨胀差，很好地解决了膨胀不协调导致的问题，对实现装置安全平稳长周期运行，提高旋分系统使用寿命提供了有力的保障。
公开(公告)号：CN209990451U，公开(公告)日：2020-01-24公开了一种管柱伸缩补偿器，包括上接头和下接头，在所述上接头内连接有中心管，在该中心管外周可沿轴向活动地密封套接有外套管，外套管的下端与下接头连接，在外套管内孔与下接头外圆之间设有环状活塞，环状活塞通过剪钉与下接头相连，在下接头上端侧壁上插接有可沿径向活动的卡块，卡块的内侧卡接于中心管下端的卡槽内，在卡块内侧的下端面上设有斜面，卡块的外侧限位于环状活塞上端内孔内。采用本实用新型的管柱伸缩补偿器能补偿管柱长度变化，改善封隔器等井下工具的受力状况，保证油井的正常工作。
总之，以上公开技术的技术方案以及所要解决的技术问题和产生的有益效果均与本发明不相同，或者技术领域或者应用场合不同，针对本发明更多的技术特征和所要解决的技术问题以及有益效果，以上公开技术文件均不存在技术启示。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷而提供一种油水井开采管柱电缆补偿器及方法，采用弹簧缓冲管柱受力并补偿轴向位移，电缆夹持在弹簧钢丝上的弹性支架上，电缆在轴向随着弹簧伸缩补偿一定长度的同时，还可以在径向收缩提供一定的补偿长度。
为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种油水井开采管柱电缆补偿器，包括中心管、弹簧、电缆盘旋支撑体；
所述弹簧套装在中心管外部；
所述电缆盘旋支撑体设置多个，并均匀布置连接在弹簧的钢丝上；
所述电缆盘旋支撑体具有用于承托住电缆的承托结构。
进一步地，所述电缆盘旋支撑体内端设置封闭圆环，套接在弹簧的钢丝上，电缆盘旋支撑体外端设置开口圆环，用以卡握住电缆。
进一步地，所述电缆盘旋支撑体为一伸缩弹性体，所述伸缩弹性体内端为套入弹簧的钢丝的大开口圆环，伸缩弹性体外端为能插入电缆的小开口圆环。
进一步地，还包括电缆上固定机构，所述电缆上固定机构包括补偿接头、上压盖；
所述补偿接头套在中心管外部，且位于弹簧上方，补偿接头开设用于电缆穿过的上轴向电缆穿孔，并在上轴向电缆穿孔安装压固电缆的压钉；
所述上压盖开设螺旋状的用于压固弹簧钢丝的小环形槽和用于电缆穿过的大环形槽，并且上压盖开设用于钢丝导入小环形槽的钢丝导入口和用于电缆导入大环形槽的电缆导入口；
所述上压盖还开设固定孔，并通过紧固钉固定在补偿接头的下端面。
进一步地，所述中心管上端部圆周外壁开设限位台阶，所述补偿接头内壁开设止位台阶，所述限位台阶与止位台阶相互轴向限位。
进一步地，所述中心管外壁还开设轴向的导向用的轨道槽，补偿接头内壁安装用于插入轨道槽的轨道钉。
进一步地，还包括电缆下固定机构，所述电缆下固定机构包括下接头、下压盖；
所述下接头上端连接中心管下端，且下接头上端面位于弹簧下方，下接头开设用于电缆穿过下轴向电缆穿孔；
所述下压盖开设螺旋状的用于压固弹簧钢丝的小环形槽和用于电缆穿过的大环形槽，并且下压盖开设用于钢丝导入小环形槽的钢丝导入口和用于电缆导入大环形槽的电缆导入口；
所述下压盖还开设固定孔，并通过紧固钉固定在下接头的上端面。
进一步地，所述补偿接头上端与连接管连接，中心管上端外壁与连接管内壁构成滑动密封副，连接管的上端连接上接头。
进一步地，所述补偿接头下端连接保护筒，弹簧、支撑体均被保护在保护筒内。
为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种油水井开采管柱电缆补偿器的使用方法，包括以下步骤：
下井过程中，因管柱自重，中心管在轨道钉及轨道槽限制下，下移，直到限位台阶与止位台阶接触，弹簧伸长，电缆随之轴向张开；
当管柱下到位后，油水井开采管柱电缆补偿器以下管柱工具在封隔器等作用下定位于套管中，油水井开采管柱电缆补偿器以上的管柱也缓慢下行，直到轨道钉下行至轨道槽下端；
当油水井管柱进行伸长时，油水井开采管柱电缆补偿器随之伸长补偿管柱轴向变形伸长量，确保井内工具安全定位，同时补偿了因管柱伸长导致的电缆长度需求，保证该发明以下电器装置的可靠电缆连接，确保安全供电或数据信息传送。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、结构简单、可靠性高、容易施工安装；
2、复合弹簧支撑体，补偿管柱伸缩所需电缆长度，并理顺保护电缆；
3、轴向伸缩和径向变形，提高补偿长度。
附图说明
图1是本发明一种油水井开采管柱电缆补偿器的结构示意图；
图2a为压盖结构图；图2b为压盖剖视图；
图3a支撑体结构图；图3b为支撑体侧视图；
图4为弹簧、支撑体及电缆安装示意图；
图5为另一种支撑体的结构图；
图6为另一种支撑体、弹簧及电缆安装示意图。
图中：上接头1、连接管2、中心管3、补偿接头4、保护筒5、下接头6、电缆7、压盖8、弹簧9、支撑体10。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
请参阅图1、图2a、图2b、图3a、图3b、图4，本发明提供一种技术方案：
一种油水井开采管柱电缆补偿器，包括中心管3、弹簧9、电缆盘旋支撑体10；
所述弹簧套装在中心管外部；
所述电缆盘旋支撑体设置多个，并均匀布置连接在弹簧的钢丝上；
所述电缆盘旋支撑体具有用于承托住电缆的承托结构。
进一步地，所述电缆盘旋支撑体内端设置封闭圆环102，套接在弹簧的钢丝上，电缆盘旋支撑体外端设置开口圆环101，用以卡握住电缆。
进一步地，还包括电缆上固定机构，所述电缆上固定机构包括补偿接头4、上压盖；
所述补偿接头套在中心管外部，且位于弹簧上方，补偿接头开设用于电缆穿过的上轴向电缆穿孔，并在上轴向电缆穿孔安装压固电缆的压钉701；
所述上压盖开设螺旋状的用于压固弹簧钢丝的小环形槽和用于电缆穿过的大环形槽，并且上压盖开设用于钢丝导入小环形槽的钢丝导入口和用于电缆导入大环形槽的电缆导入口；
所述上压盖还开设固定孔，并通过紧固钉固定在补偿接头的下端面。
进一步地，所述中心管上端部圆周外壁开设限位台阶301，所述补偿接头内壁开设止位台阶402，所述限位台阶与止位台阶相互轴向限位。
进一步地，所述中心管外壁还开设轴向的导向用的轨道槽302，补偿接头内壁安装用于插入轨道槽的轨道钉403。
进一步地，还包括电缆下固定机构，所述电缆下固定机构包括下接头6、下压盖；
所述下接头上端连接中心管下端，且下接头上端面位于弹簧下方，下接头开设用于电缆穿过下轴向电缆穿孔；
所述下压盖开设螺旋状的用于压固弹簧钢丝的小环形槽和用于电缆穿过的大环形槽，并且下压盖开设用于钢丝导入小环形槽的钢丝导入口和用于电缆导入大环形槽的电缆导入口；
所述下压盖还开设固定孔，并通过紧固钉固定在下接头的上端面。
进一步地，所述补偿接头上端与连接管2连接，中心管上端外壁与连接管内壁构成滑动密封副，连接管的上端连接上接头1。
进一步地，所述补偿接头下端连接保护筒5，弹簧、支撑体均被保护在保护筒内。
所述的中心管上端管外设有限位台阶，与补偿接头内管的止位台阶相呼应。所述的中心管管外设有轨道槽，与补偿接头中的轨道钉相适应。所述的补偿接头设有穿越孔，电缆穿越该孔后，上端通过压钉固定，下端通过上压盖压在补偿接头下端环形面上并引出。所述的上压盖通过紧固钉安装在补偿接头下端环形面上。所述的弹簧上端部分钢丝压在上压盖与补偿接头下端环形面之间。所述的支撑体有多个，均匀套接在弹簧钢丝上，轴向与圆周向均匀分布。所述的电缆从上压盖引出后螺旋环绕穿插在所有支撑体上。所述的下压盖通过紧固钉安装在下接头上端面，下压盖与下接头之间压住弹簧下端部分钢丝和从支撑体导引出的电缆。
所述中心管3下端连接下接头6，安装于连接管2内，连接管2上端与上接头1连接，下端与补偿接头4连接，弹簧9安装在补偿接头4和下接头6之间，弹簧9钢丝901上套接支撑体10，支撑体10外穿插电缆702，电缆9上端穿越补偿接头4中的孔401并用压钉701紧固，下端穿过下接头6导出槽601，保护筒5连接在补偿接头4外。
参考图2，所述的压盖8设有穿紧固钉801的孔803，电缆703环形槽804和弹簧9钢丝901的槽802，还设有电缆7的导入口805和弹簧9钢丝901的导入口806。
参考图3，所述的支撑体10设有套入弹簧9钢丝901的封闭圆环102和插入电缆702的开口圆环101。
上述描述中，虽然电缆用了多个标号表示，并不代表是多根电缆，而是一根连续的电缆，多个标号指代的是电缆的不同位置，本领域技术人员对此不会出现混淆，是清楚的。
现场应用时，该发明随油水井管柱下入井中，下井过程中，因管柱自重中心管3在轨道钉403及轨道槽302限制下下移直到限位台阶301与止位台阶402接触，弹簧9伸长，电缆702随之张开。
当管柱下到位后，该发明以下管柱工具在封隔器等作用下定位于套管中，该发明以上的管柱也缓慢下行，直到轨道钉403下行至轨道槽302下端。当油水井管柱进行采油或注水(或聚合物、蒸汽等)伸长时，该发明随之伸长补偿管柱轴向变形伸长量，确保封隔器、水力卡瓦等安全定位，同时补偿了因管柱伸长导致的电缆长度需求，保证该发明以下电器装置的可靠电缆连接，确保安全供电或数据信息传送。
实施例2：
请参阅图1、图2a、图2b、图3a、图3b、图4，本发明提供一种技术方案：
一种油水井开采管柱电缆补偿器，包括中心管3、弹簧9、电缆盘旋支撑体10；
所述弹簧套装在中心管外部；
所述电缆盘旋支撑体设置多个，并均匀布置连接在弹簧的钢丝上；
所述电缆盘旋支撑体具有用于承托住电缆的承托结构。
进一步地，所述电缆盘旋支撑体内端设置封闭圆环102，套接在弹簧的钢丝上，电缆盘旋支撑体外端设置开口圆环101，用以卡握住电缆。
进一步地，还包括电缆上固定机构，所述电缆上固定机构包括补偿接头4、上压盖；
所述补偿接头套装在中心管外部，且位于弹簧上方，补偿接头开设用于电缆穿过的上轴向电缆穿孔，并在上轴向电缆穿孔安装压固电缆的压钉701；
所述上压盖开设螺旋状的用于压固弹簧钢丝的小环形槽和用于电缆穿过的大环形槽，并且上压盖开设用于钢丝导入小环形槽的钢丝导入口和用于电缆导入大环形槽的电缆导入口；
所述上压盖还开设固定孔，并通过紧固钉固定在补偿接头的下端面。
进一步地，所述中心管上端部圆周外壁开设限位台阶301，所述补偿接头内壁开设止位台阶402，所述限位台阶与止位台阶相互轴向限位。
进一步地，所述中心管外壁还开设轴向的导向用的轨道槽302，补偿接头内壁安装用于插入轨道槽的轨道钉403。
实施例3：
请参阅图1、图2a、图2b、图5、图6，本发明提供一种技术方案：
一种油水井开采管柱电缆补偿器，包括中心管3、弹簧9、电缆盘旋支撑体10；
所述弹簧套装在中心管外部；
所述电缆盘旋支撑体设置多个，并均匀布置连接在弹簧的钢丝上；
所述电缆盘旋支撑体具有用于承托住电缆的承托结构。
进一步地，所述电缆盘旋支撑体为一伸缩弹性体，所述伸缩弹性体内端为套入弹簧的钢丝的大开口圆环104，伸缩弹性体外端为能插入电缆的小开口圆环103。
进一步地，还包括电缆上固定机构，所述电缆上固定机构包括补偿接头4、上压盖；
所述补偿接头套装在中心管外部，且位于弹簧上方，补偿接头开设用于电缆穿过的上轴向电缆穿孔，并在上轴向电缆穿孔安装压固电缆的压钉701；
所述上压盖开设螺旋状的用于压固弹簧钢丝的小环形槽和用于电缆穿过的大环形槽，并且上压盖开设用于钢丝导入小环形槽的钢丝导入口和用于电缆导入大环形槽的电缆导入口；
所述上压盖还开设固定孔，并通过紧固钉固定在补偿接头的下端面。
进一步地，所述中心管上端部圆周外壁开设限位台阶301，所述补偿接头内壁开设止位台阶402，所述限位台阶与止位台阶相互轴向限位。
进一步地，所述中心管外壁还开设轴向的导向用的轨道槽302，补偿接头内壁安装用于插入轨道槽的轨道钉403。
进一步地，还包括电缆下固定机构，所述电缆下固定机构包括下接头6、下压盖；
所述下接头上端连接中心管下端，且下接头上端面位于弹簧下方，下接头开设用于电缆穿过下轴向电缆穿孔；
所述下压盖开设螺旋状的用于压固弹簧钢丝的小环形槽和用于电缆穿过的大环形槽，并且下压盖开设用于钢丝导入小环形槽的钢丝导入口和用于电缆导入大环形槽的电缆导入口；
所述下压盖还开设固定孔，并通过紧固钉固定在下接头的上端面。
参考图5，所述的另一种支撑体10，一端为套入弹簧9钢丝901的大开口圆环104和插入电缆702的小开口圆环103。
虽然以上所有的实施例均使用图1至图6，但作为本领域的技术人员可以很清楚的知道，不用给出单独的图纸来表示，只要实施例中缺少的零部件或者结构特征在图纸中拿掉即可。这对于本领域技术人员来说是清楚的。当然部件越多的实施例，只是最优实施例，部件越少的实施例为基本实施例，但是也能实现基本的本发明目的，所以所有这些变形实施例都在本发明的保护范围内。
本申请中凡是没有展开论述的零部件本身、本申请中的各零部件连接方式均属于本技术领域的公知技术，不再赘述。比如焊接、丝扣式连接等。
在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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单元必须具有特定的方向、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。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种油水井开采管柱电缆补偿器，其特征在于，包括中心管、弹簧、电缆盘旋支撑体；
所述弹簧套装在中心管外部；
所述电缆盘旋支撑体设置多个，并均匀布置连接在弹簧的钢丝上；
所述电缆盘旋支撑体具有用于承托住电缆的承托结构。
2.根据权利要求1所述的一种油水井开采管柱电缆补偿器，其特征在于，所述电缆盘旋支撑体内端设置封闭圆环，套接在弹簧的钢丝上，电缆盘旋支撑体外端设置开口圆环，用以卡握住电缆。
3.根据权利要求1所述的一种油水井开采管柱电缆补偿器，其特征在于，所述电缆盘旋支撑体为一伸缩弹性体，所述伸缩弹性体内端为套入弹簧的钢丝的大开口圆环，伸缩弹性体外端为能插入电缆的小开口圆环。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种油水井开采管柱电缆补偿器，其特征在于，还包括电缆上固定机构，所述电缆上固定机构包括补偿接头、上压盖；
所述补偿接头套在中心管外部，且位于弹簧上方，补偿接头开设用于电缆穿过的上轴向电缆穿孔，并在上轴向电缆穿孔安装压固电缆的压钉；
所述上压盖开设螺旋状的用于压固弹簧钢丝的小环形槽和用于电缆穿过的大环形槽，并且上压盖开设用于钢丝导入小环形槽的钢丝导入口和用于电缆导入大环形槽的电缆导入口；
所述上压盖还开设固定孔，并通过紧固钉固定在补偿接头的下端面。
5.根据权利要求4所述的一种油水井开采管柱电缆补偿器，其特征在于，所述中心管上端部圆周外壁开设限位台阶，所述补偿接头内壁开设止位台阶，所述限位台阶与止位台阶相互轴向限位。
6.根据权利要求4所述的一种油水井开采管柱电缆补偿器，其特征在于，所述中心管外壁还开设轴向的导向用的轨道槽，补偿接头内壁安装用于插入并相对运行于轨道槽的轨道钉。
7.根据权利要求1或2或3或6所述的一种油水井开采管柱电缆补偿器，其特征在于，还包括电缆下固定机构，所述电缆下固定机构包括下接头、下压盖；
所述下接头上端连接中心管下端，且下接头上端面位于弹簧下方，下接头开设用于电缆穿过下轴向电缆穿孔；
所述下压盖开设螺旋状的用于压固弹簧钢丝的小环形槽和用于电缆穿过的大环形槽，并且下压盖开设用于钢丝导入小环形槽的钢丝导入口和用于电缆导入大环形槽的电缆导入口；
所述下压盖还开设固定孔，并通过紧固钉固定在下接头的上端面。
8.根据权利要求4所述的一种油水井开采管柱电缆补偿器，其特征在于，所述补偿接头上端与连接管连接，中心管上端外壁与连接管内壁构成滑动密封副，连接管的上端连接上接头。
9.根据权利要求4所述的一种油水井开采管柱电缆补偿器，其特征在于，所述补偿接头下端连接保护筒，弹簧、支撑体均被保护在保护筒内。
10.一种油水井开采管柱电缆补偿器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
下井过程中，因管柱自重，中心管在轨道钉及轨道槽限制下，下移，直到限位台阶与止位台阶接触，弹簧伸长，电缆随之轴向张开；
当管柱下到位后，油水井开采管柱电缆补偿器以下管柱工具在封隔器等作用下定位于套管中，油水井开采管柱电缆补偿器以上的管柱也缓慢下行，直到轨道钉下行至轨道槽下端；
当油水井管柱进行伸长时，油水井开采管柱电缆补偿器随之伸长补偿管柱轴向变形伸长量，确保井内工具安全定位，同时补偿了因管柱伸长导致的电缆长度需求，保证该发明以下电器装置的可靠电缆连接，确保安全供电或数据信息传送。
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| CN202011095004.4A CN114427353A (zh) | 2020-10-14 | 2020-10-14 | 一种油水井开采管柱电缆补偿器及方法 |
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