CN114824917A - 一种湿接头及水下工具串 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种湿接头，包括：绝缘主体，所述绝缘主体内形成有第一腔体，顶部形成有第二腔体，所述第一腔体和第二腔体之间连通；绝缘外壳，所述绝缘外壳的顶端开口，所述绝缘主体套设在所述绝缘外壳内，所述绝缘外壳的底部形成有第三腔体，所述绝缘主体与所述第三腔体之间通过绝缘弹性膜隔开，所述绝缘主体的侧壁内还形成有内部流道，所述内部流道的底部与所述第三腔体连通，顶部与所述第二腔体连通；导电芯，用于与公接头电连接。所述湿接头能够应对压力波动反馈及时，提高了湿接头的绝缘可靠性。

Description

一种湿接头及水下工具串
技术领域
本发明属于石油井下施工领域，尤其涉及一种湿接头及水下工具串。
背景技术
电气湿接头应用工况是在水下的石油井下插拔，满足导电，绝缘，为井下电潜泵提供电力。核心要点是需要隔水，防止水进入接头导致绝缘失效。在水下环境中，石油井下施工中需要用到电缆线等工具串，由于井筒内径较小，现有湿接头整体尺寸较大，不便于进行电连接和其他井下作业。并且，水下操作要考虑压差，井下操作不用考虑压差，井下压强只有一点微压、接头两端没有压差、基本平衡。
目前水下采油树给井下电潜泵供电的湿接头为三相集成式，三相集成在一个接头里，相间夹角为120度，该设计投影尺寸大，不能满足小尺寸水下采油树的安装，特别是需要双泵两套湿接头供电的水下采油树。本发明采用单相，腔体上下结构，投影尺寸小，便于设计安装在小尺寸水下采油树上，可以设计成双泵六相结构，同时满足石油行业相关标准。
发明内容
针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种湿接头，所述湿接头能够应对压力波动反馈及时，提高了湿接头的绝缘可靠性。本发明的另一个目的是提供了一种水下工具串。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
本发明一方面提供了一种湿接头，包括：
绝缘主体，所述绝缘主体内形成有第一腔体，所述第一腔体内填充有绝缘油；
绝缘外壳，所述绝缘外壳的顶部开口形成开口端，所述绝缘主体套设在所述绝缘外壳的顶部，所述绝缘外壳的底部形成有第三腔体，所述绝缘主体与所述第三腔体之间通过绝缘弹性膜隔开，所述绝缘主体的侧壁内还形成有内部流道，所述内部流道的底部与所述第三腔体连通，所述内部流道的顶部与所述第一腔体连通；
导电芯，所述导电芯套设在所述第一腔体内，所述导电芯的顶部与所述开口端相对，所述导电芯的底部穿过所述第三腔体与外部导线连接。
进一步地，所述导电芯内形成有导电芯内腔，所述导电芯内腔贯穿所述导电芯的顶部，所述导电芯内腔的顶部与所述开口端相对，所述绝缘主体的顶部形成有第二腔体，所述第二腔体与所述第一腔体之间形成有流道，所述第二腔体和流道内填充有绝缘油。
进一步地，所述湿接头还包括弹簧，所述弹簧套设在所述导电芯内腔内，所述弹簧的底端固定在所述导电芯内腔内，所述绝缘外壳顶部的开口为倒锥形，公接头依次穿过所述开口端、第二腔体、通道并插入至所述导电芯内腔内压缩所述弹簧。
进一步地，所述湿接头还包括绝缘活塞件，所述绝缘活塞件套设在所述导电芯内腔内，所述绝缘活塞件的底部与所述弹性部件固定连接，所述绝缘活塞件的顶部与所述公接头抵接并在所述公接头的作用下沿所述导电芯内腔滑动。
进一步地，所述绝缘活塞件的顶部形成有定位凹槽，所述定位凹槽与所述公接头的底部形状配合。
进一步地，所述通道的内侧壁设置有第一密封元件，所述第一密封元件用于与公接头之间形成密封滑动接触，所述绝缘外壳的开口端的内侧壁设有与公接头密封滑动接触的第二密封元件。
进一步地，所述绝缘弹性膜套设在所述第三腔体内，所述绝缘弹性模的顶部与所述绝缘主体连接，所述绝缘弹性模的底部与所述绝缘外壳连接。
进一步地，还包括金属外壳，所述金属外壳固定套设在所述绝缘外壳的内壁。
进一步地，所述公接头包括导电插芯以及套设在所述导电插芯外的绝缘套，所述导电插芯插入至所述导电芯内腔内并沿着所述导电芯内腔向下滑动，所述导电插芯与所述导电芯内腔的内壁滑动接触形成电连接。
本发明的另一方面还提供了一种水下工具串，包括所述的湿接头。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、绝缘主体作为第一次绝缘保护，第一腔体中的绝缘油被压缩，绝缘弹性膜受到第一腔体中的绝缘油的压力向第三腔体移动，同时，第三腔体中的绝缘油通过内部流道向第二腔体流动，使得第二腔体中的绝缘油被压缩，使得第二腔体中的绝缘油的压力大于湿接头外部的海水压力，确保海水海水不会进入第二腔体内，形成了第二次绝缘保护，提高了绝缘的可靠性；
2、采用绝缘弹性膜的平衡式设计，应对压力波动反馈及时，提高了湿接头的绝缘可靠性。
3、将第三腔体设置在绝缘材料主体的外部，第三腔体的容积增大，增加了第三腔体的储油量，这样就能提高了湿接头的绝缘效果；第三腔体的容积增大，设置在第三腔体中的绝缘弹性膜的面积就会增大，进一步提高了应对压力波动反馈及时性，提高了绝缘的可靠性。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
图1是湿接头的一实施例的结构示意图；
图2是公接头与湿接头对接的状态视图；
附图中各标记表示如下：
1、绝缘主体，11、第一腔体，12、第一开口，13、内部流道，2、导电芯，21、导电芯内腔，3、绝缘活塞件，31、第一密封元件，32、弹性部件，33、定位凹槽，4、第二腔体，5、绝缘弹性膜，6、第三腔体，7、绝缘外壳，71、开口，72、第二密封元件，8、金属外壳，9、公接头，91、公接头导电插芯，92、绝缘套，10、外部导线。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
结合图1和图2所示，本发明的实施例提供了一种湿接头，所述湿接头在进行连接时能够确保钻海水不会进入至湿接头内，应对压力波动反馈及时，提高了湿接头的绝缘可靠性。
所述湿接头包括绝缘主体1、绝缘外壳7和导电芯2。所述绝缘主体1内形成有第一腔体11，顶部形成有第二腔体4，所述第一腔体11和第二腔体4之间连通，所述第一腔体11和第二腔体4内均填充有绝缘油。
所述绝缘外壳7的顶端开口，所述绝缘主体1套设在所述绝缘外壳7内的顶部，所述绝缘外壳7的底部形成有第三腔体6，所述绝缘主体1与所述第三腔体6之间通过绝缘弹性膜5隔开，所述绝缘主体1的侧壁内还形成有内部流道13，所述内部流道13的底部与所述第三腔体6连通，顶部与所述第二腔体4连通。
所述导电芯2套设在所述第一腔体11内，底部穿过所述第三腔体6与外部导线10连接，所述导电芯2内形成有贯穿所述导电芯2顶部的导电芯内腔21，公接头9依次穿过所述绝缘外壳7的开口端和所述第一腔体11和第二腔体4连通的通道12进入至所述导电芯内腔21内与导电芯内腔21滑动接触配合形成电连接，所述导电芯内腔21与所述第一腔体11连通。
在进行使用时，所述绝缘外壳7形成第一次绝缘保护，公接头9的导电端依次穿过所述绝缘外壳7的开口端和第一腔体11及第二腔体4连通的通道12，并向导电芯内腔21底部移动，公接头9与导电芯内腔21接触并电连接时，第一腔体11中的绝缘油被压缩，绝缘弹性膜5受到第一腔体11中的绝缘油的压力项第三腔体6移动，同时，第三腔体6中的绝缘油通过内部流道13向第二腔体4流动，使得第二腔体4中的绝缘油被压缩，使得第二腔体4中的绝缘油的压力大于湿接头外部的海水压力，确保海水不会进入第二腔体4内，形成了二次绝缘保护，进一步提高了湿接头的绝缘效果；再有，由于采用绝缘弹性膜5的平衡式设计，应对压力波动反馈及时，提高了湿接头的绝缘可靠性。
需要进行说明的是，所述绝缘主体1与所述绝缘外壳7可以是一体成型为整体，也可以是分开制作，所述绝缘主体1固定套设在所述绝缘外壳7内。
导电芯2设置在绝缘主体1内的第一腔体11中，第一腔体11内充满了绝缘油，整个结构非常简单，紧凑，尺寸非常小；绝缘油和绝缘主体11的两层绝缘防护，具有很好的井下绝缘效果；当公接头9与绝缘活塞件4抵接并向导电芯内腔21底部移动，公接头9与导电芯内腔21接触并电连接时，第一腔体11中的绝缘油被压缩，第一腔体11中的绝缘油的压力大于湿接头外部的海水压力，即可保证确保海水不会进入第一腔体11内，湿接头就能保持良好的绝缘效果。
当公接头9与绝缘活塞件3抵接并向导电芯内腔21底部移动，公接头与导电芯内腔21接触并电连接时，第一腔体11中的绝缘油被压缩，绝缘弹性膜5受到第一腔体11中的绝缘油的压力向第二腔体4移动，使得第二腔体4中的绝缘油被压缩，使得第二腔体4中的绝缘油的压力大于湿接头外部的海水压力，确保海水不会进入第二腔体4内，形成了二次绝缘保护，进一步提高了湿接头的绝缘效果。
采用绝缘弹性膜5的平衡式设计，应对压力波动反馈及时，提高了湿接头的绝缘可靠性。
绝缘外壳7可以提高整个湿接头的绝缘效果；将第三腔体6设置在绝缘主体1的外部，第三腔体6的容积增大，增加了第三腔体6的储油量，这样就能提高了湿接头的绝缘效果；第三腔体6的容积增大，设置在第三腔体6中的绝缘弹性膜5的面积就会增大，进一步提高了应对压力波动反馈及时性。
为了能够使所述公接头9准确插入至所述导电芯内腔21内形成导电连接以及沿着所述导电芯内腔21稳定滑动，所述湿接头还包括弹性部件32和绝缘活塞件3，所述弹性部件32套设在所述导电芯内腔21内，底端固定在所述导电芯内腔21内，顶部自由。所述绝缘活塞件3套设在所述导电芯内腔21内，底部与所述弹性部件32抵接，顶部与所述公接头9抵接并在所述公接头9的作用下沿所述导电芯内腔21滑动。所述弹性部件32优选为弹簧。
当公接头9与绝缘活塞件3抵接并压缩弹簧向导电芯内腔21底部移动，公接头9与导电芯内腔21接触并电连接。
为了能够使所述公接头9准确插入至所述导电芯内腔21内形成导电连接，所述绝缘活塞件3的顶部形成有定位凹槽33，所述定位凹槽33与所述公接头9的底部形状相配合。所述定位凹槽33可以为方形的，也可以为V形，形状不限。
进一步地，为了提高绝缘的可靠性，所述第一腔体11和第二腔体4连通的通道12的内侧壁设置有第一密封元件31，所述第一密封元件31用于与所述公接头9之间形成密封滑动接触，所述绝缘外壳7的开口端的内侧壁设有与公接头9密封滑动接触的第二密封元件72。绝缘活塞件3通过第一密封元件31与通道12密封连接，当公接头9与绝缘活塞件3抵接并向导电芯内腔21底部移动，公接头9与导电芯内腔21接触并电连接时，第一腔体11中的绝缘油被压缩，第一腔体11中的绝缘油的压力大于湿接头外部的海水压力，即可保证确保海水不会进入第一腔体11内，湿接头就能保持良好的绝缘效果。
为了给公接头9插入导向，所述绝缘外壳7顶部的开口71为倒锥形，开口处形成的锥面42用于为公接头的插入9导向，所述公接头9依次穿过所述开口71、第二腔体4、通道12并插入至所述导电芯内腔21内压缩所述弹簧32。
所述绝缘弹性膜5套设在所述第三腔体6内，且顶部与所述绝缘主体1连接，底部与所述绝缘外壳7连接。可以将绝缘弹性膜5设置在第三腔体6和第一腔体11之间，这样绝缘弹性膜5就可以设置较大面积，应对压力波动反馈及时，提高了湿接头的绝缘可靠性。所述绝缘弹性膜5可以设置为一个整体或包括多块，多块所述绝缘弹性膜5沿着周向方向固定安装在支架上，并形成一个密闭腔体，所述密闭腔体的顶部与所述第一腔体11连通。所述支架固定在所述绝缘主体1上，顶部固定在所述第三腔体6的底部。
还包括金属外壳8，所述金属外壳8固定套设在所述绝缘外壳7的内壁。金属外壳8在一方面保护湿接头，在另一方面起到电磁屏蔽的作用。
所述公接头9包括公接头导电插芯91以及套设在所述公接头导电插芯91外的绝缘套92，所述公接头导电插芯92插入至所述导电芯内腔21内并沿着所述导电芯内腔21向下滑动，所述导电插芯91与所述导电芯内腔21的内壁滑动接触形成电连接。
当公接头9与绝缘活塞件3抵接并压缩弹簧向导电芯内腔21底部移动，公接头9与导电芯内腔21接触并电连接，第一腔体11中的绝缘油被压缩，绝缘弹性膜5受到第一腔体11中的绝缘油的压力向第三腔体6移动，同时，第三腔体6中的绝缘油通过内部流道13向第二腔体4流动，使得第二腔体4中的绝缘油被压缩，使得第二腔体4中的绝缘油的压力大于湿接头外部的海水压力，确保海水不会进入第二腔体4内，形成了第二次绝缘保护，其中绝缘主体作为第一次绝缘保护。进一步提高了湿接头的绝缘效果；由于采用绝缘弹性膜5的平衡式设计，应对压力波动反馈及时，提高了湿接头的绝缘可靠性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种湿接头，其特征在于，包括：
绝缘主体，所述绝缘主体内形成有第一腔体，所述第一腔体内填充有绝缘油；
绝缘外壳，所述绝缘外壳的顶部开口形成开口端，所述绝缘主体套设在所述绝缘外壳的顶部，所述绝缘外壳的底部形成有第三腔体，所述绝缘主体与所述第三腔体之间通过绝缘弹性膜隔开，所述绝缘主体的侧壁内还形成有内部流道，所述内部流道的底部与所述第三腔体连通，所述内部流道的顶部与所述第一腔体连通；
导电芯，所述导电芯套设在所述第一腔体内，所述导电芯的顶部与所述开口端相对，所述导电芯的底部穿过所述第三腔体与外部导线连接。
2.根据权利要求1所述的湿接头，其特征在于，所述导电芯内形成有导电芯内腔，所述导电芯内腔贯穿所述导电芯的顶部，所述导电芯内腔的顶部与所述开口端相对，所述绝缘主体的顶部形成有第二腔体，所述第二腔体与所述第一腔体之间形成有流道，所述第二腔体和流道内填充有绝缘油。
3.根据权利要求2所述的湿接头，其特征在于，所述湿接头还包括弹簧，所述弹簧套设在所述导电芯内腔内，所述弹簧的底端固定在所述导电芯内腔内，所述绝缘外壳顶部的开口为倒锥形，公接头依次穿过所述开口端、第二腔体、通道并插入至所述导电芯内腔内压缩所述弹簧。
4.根据权利要求3所述的湿接头，其特征在于，所述湿接头还包括绝缘活塞件，所述绝缘活塞件套设在所述导电芯内腔内，所述绝缘活塞件的底部与所述弹性部件固定连接，所述绝缘活塞件的顶部与所述公接头抵接并在所述公接头的作用下沿所述导电芯内腔滑动。
5.根据权利要求4所述的湿接头，其特征在于，所述绝缘活塞件的顶部形成有定位凹槽，所述定位凹槽与所述公接头的底部形状配合。
6.根据权利要求2所述的湿接头，其特征在于，所述通道的内侧壁设置有第一密封元件，所述第一密封元件用于与公接头之间形成密封滑动接触，所述绝缘外壳的开口端的内侧壁设有与公接头密封滑动接触的第二密封元件。
7.根据权利要求1所述的湿接头，其特征在于，所述绝缘弹性膜套设在所述第三腔体内，所述绝缘弹性模的顶部与所述绝缘主体连接，所述绝缘弹性模的底部与所述绝缘外壳连接。
8.根据权利要求1所述的湿接头，其特征在于，还包括金属外壳，所述金属外壳固定套设在所述绝缘外壳的内壁。
9.根据权利要求8所述的湿接头，其特征在于，所述公接头包括导电插芯以及套设在所述导电插芯外的绝缘套，所述导电插芯插入至所述导电芯内腔内并沿着所述导电芯内腔向下滑动，所述导电插芯与所述导电芯内腔的内壁滑动接触形成电连接。
10.一种水下工具串，包括权利要求1～9中任意一项所述的湿接头。
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