CN1711663A - 连接器组件 - Google Patents

Abstract

一种穿过井口和悬挂器壁而连接工作线路的往复式连接器组件，其包括：用于连接设置在悬挂器壁内的相应连接器的连接器；在第一位置和第二位置之间支承所述连接器的往复运动件，在所述的第一位置，连接器不连接到相应的连接器上，而在所述的第二位置进行连接，至少一根工作线路在一端连接到所述的连接器，并且以多组线圈进行缠绕，以在往复运动件在第一位置和第二位置之间进行移动时彼此进行伸出或缩回；以及限制线圈移动的支承件。

Description

连接器组件

技术领域

本发明涉及工作线路的供给，尤其是但不仅仅是向油井中的井下设备进行电力的供给，特别是恶劣环境如难于接近的海底环境中的设备的电力供给。本发明还涉及分别通过油井的内、外筒部件而进行的电连接或者光纤连接的布置。

背景技术

油井和井口通常具有内装的筒形部件结构。这些部件是从外部较大直径的部件到内部较小直径的部件进行逐步安装的，所述较小直径的部件悬挂在或安装在周围外部部件的向内突出部分上。筒形部件或者悬挂器的上部的环厚度一般要比悬挂于其上的筒形部件的其它部分要厚。

在井进行生产期间，生产油管向下伸到产层，在油藏内压差作用下，如果没有机械阻碍或阻塞，原油或者其它烃类就会从产层进入生产油管向上流动。然而，一些油藏由于没有足够压力而不能进行自然生产，这时需要进行人工举升。

在生产油管底端安装电潜泵(ESP)是人工举升一种方式，电潜泵将原油泵入生产油管。也可提供加热器和控制设备的信号通道，用于实现这些功能的电源线和信号线需要随着生产油管向下进入油藏。

在许多应用中，电连接通过油管悬挂器的顶部形成。然而，空间是有限的，并且当顶部进入连接和其他系统时，其适于用作信号通道，在该通道内，所需功率一般低于120瓦特，并且电缆相对较小和紧凑，为了满足设备所需的基本功率需要铺设较大的电缆，这时就会产生问题，所述的设备如为电潜泵，其需要1KW以上的功率，通常为5KW或者更高。例如，其可能需要将生产油管偏心设置，这意味着必须确保设备正确的对齐。此外，为了到达油管悬挂器的顶部必须将防喷器移走。从而，油管悬挂器成了唯一的障碍，如果油井是生产井这就会出现安全问题。

为了获得良好的应用，在不停产的情况下获得压力密封和解封是必需的或者是理想的。

为了克服顶部进入的空间问题，一种方法是通过径向穿透件而提供连接。然而，这需要连接器穿过同心组件之间的环空，并且为了允许同心组件能够相对垂向移动，所述的连接必需是可断开的。

美国专利US6,200,152示出了一种使用径向穿透件的电源和信号连接，为了避免连接的问题，其使用了顶部的油管悬挂器。水平的穿透件穿过同心设置的套管，内层套管为一油管悬挂器并且外层套管为一线筒体。密封件设置在线筒体和油管悬挂器之间，从而使密封的密封件的结构能够从油管悬挂器壁内的连接器部分伸到安装在线筒外部的往复运动件外套上。往复运动件在密封件内从线筒体内的一个位置到与连接器部分的接触从而进行电连接的位置之间往复移动。为了使电缆能够移动，允许这样的往复移动是必要的。对于单根电缆来说，可使用可伸展的松散的柔性缆芯，但是人们认为，对于大多数电缆来说这是不可能的，而是使用在固定电缆缆芯上的滑动接触。

提供滑动接触是复杂的，并且通常需要用于电连接和电信号连接的固定接触。

在提供光纤连接时，因为这些连接对弯曲半径敏感，所以问题也会出现，因此，松散的线圈并不总是另人满意。

发明内容

本发明的目的在于，通过提供用于线圈的支承件，使在适用于油井井下设备的电连接或者光纤连接内使用柔性线圈，所述的支承件可有助于或可控制线圈的移动。

根据本发明，提供一种通过井口和悬挂器壁内的通道而连接工作线路的往复式连接器组件，所述的组件包括：用于连接设置在悬挂器壁内的相应连接器的连接器；在第一位置和第二位置之间支承所述连接器的往复运动件，在所述的第一位置，连接器不会连接到相应的连接器，而在所述的第二位置进行连接，至少一根工作线路在一端连接到所述的连接器，并且以多组线圈进行缠绕，以在往复运动件在第一位置和第二位置之间进行移动时彼此进行伸出或缩回；以及限制线圈移动的支承件。

本发明还提供一种用于提供通过井口组件和油管悬挂器的工作线路连接的组件，该组件包括：具有第一通道的井口组件，所述的第一通道穿过所述组件的壁；具有穿过悬挂器的第二通道的悬挂器以及设置在第二通道内的连接件；支承连接器的往复式运动件，所述的往复式运动件适用于在缩回位置和伸出位置之间进行平移，在所述的缩回位置，连接器和接合件(coupling element)不进行连接，在所述的伸出位置，连接器和接合件进行连接，至少一根工作线路固定地连接到所述的连接器并以多组支承线圈的形式组成回路，所述的线圈在往复式运动件移动到伸出位置时伸出。

附图说明

现在将结合附图和实施例对本发明进行描述，其中：

图1为穿过井口组件的轴向部分的示意图，其中示出了海底井口内电缆的一般布置；

图2为垂直部分的示意图，其中示出了根据本发明的一个电连接的实施；

图3为穿过井口组件的平面示意图，其中示出了图2中连接器组件处于缩回位置、没有电连接时的结构；

图4为类似于图3的平面示意图，其中示出了处于伸出位置、电连接的连接器组件的结构；

图5为图4中已经连接的连接器组件的部分放大平面视图。

优选实施例的详细描述

参看图1，其示出了连接到井下泵的电缆的通常的井口组件。在该说明书范围内，电连接一般高于110伏和2安(220瓦)，但是在最常用的情况下基本上要高于1到5KW，或者更高。所述的井口组件和油管组件为典型的公知结构，在这里不作详细描述。图中示出了水平采油树1，其中，原油经过具有孔眼13的生产油管10横向传输到生产孔眼的水平延伸部分。在井下泵5的帮助下进行生产，通常输送三相电的电缆6连接到泵上。电缆6在油管内沿着生产孔眼的外部向下延伸，所述的油管悬挂在油管悬挂器3上，悬挂器位于水平采油树1的线筒上。在海底环境中，可断开的连接需要通过遥控或者潜水员进行。

电连接穿过油管悬挂器的外壁和采油树的线筒，所述的连接通过往复式连接器进行连接和断开，其详细的内容在图2至5中进行了示出和描述。由图1可以看出，动力电缆在生产孔眼13上方的位置穿过油管悬挂器的外壁，生产孔眼13是生产油管10的延伸。

密封的驱动机构外套16连接到穿透线筒的外部。

油管悬挂器密封件11和12在通过悬挂器外壁的穿透件下方，油管悬挂器高压塞14在穿透件的上方，采油树罩4和旋塞15在外套16内限定了密封的封闭件，该密封件不在生产流道上或者与生产油管的环空直接接触。

在穿透件内可形成和断开湿结合(wetmate)的连接器7。当所述连接器断开时，为了被安装或被移走，悬挂器管能够垂向移动。在线筒的外部，动力电缆连接到湿结合的连接器8上。在井口组件内，电缆在油管悬挂器3的底部具有干结合(dry-mate)的连接器9。

现在参看图2，其中示出了所述穿透件的通道的垂直部分和连接器。连接器7包括密封安装在采油树1的线筒上的外套16。外套内的驱动构件23驱动连接器21(在该实施例中为插座)往复进入和离开与协同连接器22(在该实施例中为插头)的连接。连接器21从线筒体的穿透件中收回。可以理解，插头和插座的功能可以互换或者为其它形式的连接器。

插头22被设置在油管悬挂器3的穿透件的水平部分内。在将插头22设置之后，穿透件改变方向并垂直向下伸出，从而露出油管悬挂器的基座。电缆6加紧到生产油管10的外侧。插头连接器的其余部分在图中表示为部件29，其穿过穿透件的垂直部分。能够完成使连接器从垂直方向改变到水平方向的各种结构都可以被应用。例如，由插头22伸出的导管销可连接到部件29内的导管上，部件29从水平方向弯曲到垂直方向，或者通过其它方式来实现方向的改变。对于安装，插头22和部件29是可以分离的和密封所述通道的密封件，并且连接器30位于通道的出口处。这一连接器为干结合的连接器9的一部分(如图1)。

如果动力连接器垂向布置在油管悬挂器内能够产生更多的空间并允许油管悬挂器的生产孔眼与线筒体同心，则这有助于安装和其它各项采油修理工作。

现在参看图3至图5，其中可以看到驱动构件的操作以及连接器组件的其它特征。

在外套16内具有电缆19，所述的电缆在端部19a处连接所述的连接器的插座，然后，其绕着线筒(spool)31螺旋缠绕并从外套上伸出进入支臂20，从这里，电缆伸入到动力连接器8(如图1)。所述的外套由端盖17密封。

如结合图1所作的描述，穿透件和外套在生产孔眼的上方为部分密封的封闭件，从而使其不会遭受恶劣的环境。因此，电缆19不必是铠装的，但是可包括合适的主缆芯和绝缘层。因此，电缆足够柔韧以至能够以螺旋结构进行缠绕。三相电缆的单根缆芯可被分开并分别进行缠绕，以便提供更高的柔性，或者根据功率情况而将其缠绕在一起。每一根缆芯分别与插头连接器上的导管销结合。每一缆芯坎坷具有单独的往返机构，但是优选它们仅进行一个操作。

图3示出了同插头22分离的插座21，在所示的结构中允许油管悬挂器的相对垂向运动。图4和图5示出了平移到与插头22结合的插座21。这一平移是由推动件23完成的，所述的推动件连接到穿过端盖17的螺纹旋转杆18。所述的螺纹旋转杆18可由潜水员或者遥控操作的工具进行外部旋转，从而按照需要影响所述的连接和分离。

通过比较图3和图4，可以看出，电缆19的螺旋线圈随着端部19a的移动而沿着线筒进行伸展和变化。电缆具有足够的柔性从而在定点之前能够适应所需的移动，在所述的定点电缆进入支臂20中。事实上，在所述的平移限制它们移动到轴向的期间，所述的线圈由线筒支承而不是任意的。这有助于相互之间均衡移动和伸展的均匀分布以及线圈的均匀缩回。当具有多组单根缆芯线圈时，所述的线筒或者其它形式的支承件可用于维持它们的间隔距离。例如可具有多个线筒。如图所示，所述的线筒是固定不动的，并且所述的缆芯或者线圈在其上滑动，但是在某些情况下可提供一平移线筒。

所述的线筒可为具有狭槽的筒状构件，以使电缆从狭槽中通过从而连接所述的插座，或者所述的线筒可为开放式结构。可以提供用于分离式缆芯的同心线筒。在线筒的表面上可具有导向脊或者限位器，以限制一个或多个线圈的平移，从而确保线圈均衡移动。对于很重的电缆，可使用连接到线圈上并在线筒上或轨道上滑动的的滑动支架。

对于线筒做为一种可选择形式，可提供其它线圈支承件。其目的在于帮助线圈均衡移动和防止线圈缠绕在一起或者被破坏。通常，所述的线筒为一根杆(具有或者不具有制动器或支架)，其位于电缆线圈的内部。然而，提供外部支承件也是可能的，例如所述的线圈(或者一些线圈)悬挂在其上。

由往复组件的位置引起的问题为所述组件与油管悬挂器穿透件的对齐。例如，如果油管悬挂器2处于不适当的位置，所述的问题就会出现，这是由碎屑在联顶抬肩(landing shoulder)上聚积或者由加工偏差引起的。为了克服所述的对齐问题，连接器插座(如图5)穿过球形接头27，盖球形接头27固定在支承件25和支承件26之间的适当位置处。所述的球形接头能够相对于插座21进行一定角度的自由移动。此外，所述的球形接头被安装在浮动板(floating plate)28内，该浮动板在径向上自由浮动。插座端部的顶板(carrier plate)24远离插头，当到达结合所需的行程端部并经受浮动板28所进行的作用时，该顶板用作制动器。在一个可选择的布置中，所述的从动机构(compliance mechanism)可以为安装在弹簧上的板，所述的板的作用过程类似于上述的球。

虽然在该说明书中描述了从水平到垂向的径向穿透件内的往复式连接器，可以理解，可以使用其它安装结构的连接器。例如，利用所述的穿透件和向下弯曲而不是水平弯曲的连接器进行所述的连接。

用于电力线的所述的悬挂式线圈的配置对其它对弯曲半径敏感的工作线路也是有用的，例如具有光纤的线路。在这样的配置中，光学连接器将取代电连接器，并且还可使用弯曲限制套。

Claims (9)

1.一种穿过井口和悬挂器壁而连接工作线路的往复式连接器组件，其包括：

用于连接设置在悬挂器壁内的相应连接器的连接器；

在第一位置和第二位置之间支承所述连接器的往复运动件，在所述的第一位置，连接器不连接到相应的连接器上，而在所述的第二位置进行连接，

至少一根工作线路在一端连接到所述的连接器上，并且以多组线圈进行缠绕，以在往复运动件在第一位置和第二位置之间进行移动时彼此进行伸出或缩回；

以及限制线圈移动的支承件。

2.如权利要求1所述的往复式连接器组件，其特征在于所述的工作线路为动力线。

3.如权利要求2所述的往复式连接器组件，其特征在于电力线的缆芯以分离线圈的形式进行缠绕。

4.如权利要求1所述的往复式连接器组件，其特征在于所述的工作线路为光纤纤维线。

5.如上述任一权利要求所述的往复式连接器组件，其特征在于所述的支承件将移动限制为轴向移动。

6.如上述任一权利要求所述的往复式连接器组件，其特征在于所述的支撑件位于线圈的内部。

7.一种穿过井口部件和油管悬挂器而提供工作线路连接的组件，该组件包括：

具有第一通道的井口组件，所述的第一通道穿过所述组件的壁；

具有穿过悬挂器的第二通道的悬挂器本体以及设置在第二通道内的结合件；

支承连接器的往复式运动件，所述的往复式运动件适用于在缩回位置和伸出位置之间进行平移，在所述的缩回位置，连接器和接合件不进行连接，在所述的伸出位置，连接器和接合件进行连接，

至少一根工作线路，其固定地连接到所述的连接器并以多组支承线圈的形式组成回路，所述的线圈在往复式运动件移动到伸出位置时伸出。

8.一种如上面所述和附图2至5任一个所示的往复式连接器组件。

9.一种基本上如上所述和附图2至5所示的穿过井口部件和油管悬挂器而提供工作线路连接的往复式连接器组件。

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