井底線纜端接設(shè)備和井底線纜端接組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種井底線纜端接設(shè)備，并且更具體地涉及一種用于端接在井底環(huán)境中從油管掛在井底延伸到電氣設(shè)備上的線纜的設(shè)備。本實用新型還涉及井底端接組件和制造井底端接組件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，水下井設(shè)有用于懸掛生產(chǎn)油管的油管掛，油管延伸到儲槽或虛擬儲槽中。油管掛還可收納連接器，其端接在井底延伸來將功率供應(yīng)至位于儲槽或虛擬儲槽中的電氣設(shè)備(如電動潛栗)的線纜。油管掛中的此類連接器經(jīng)歷惡劣條件，如，極端溫度和壓力和腐蝕性化學(xué)制品，且因此連接器需要設(shè)計成應(yīng)對這些條件。
[0003]用于此類環(huán)境的已知系統(tǒng)為由Tronic Limited生產(chǎn)的SpecTRON 5(商標)電動潛栗(ESP)功率饋入系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于端接在井底延伸的線纜的連接器。線纜與插腳之間的端接借助于兩個部分之間的線纜壓接而形成。端接部由彈性體端接套筒覆蓋，套筒在線纜和連接器插腳的端部上伸展。該端接部收納在線纜端接室中，其通過彈性體隔膜和彈性體線纜套管從井底環(huán)境密封。彈性體隔膜填充有介電凝膠。隔膜為柔性的，且可將壓力從周圍環(huán)境傳送至連接器內(nèi)部來保持最低壓差。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]在第一方面中，本實用新型涉及向井底端接設(shè)備提供線纜端接部與井底環(huán)境之間的改善的密封布置。
[0005]從本實用新型的第一方面看，在其第一備選方案中，提供了一種用于端接線纜的井底線纜端接設(shè)備，線纜在井底從油管掛延伸至電氣設(shè)備，該設(shè)備包括:用于與線纜的導(dǎo)體電接合來形成端接的電觸頭，其在使用中將通過圍繞端接部的絕緣部分來電絕緣；以及從絕緣部分定位在井底來在絕緣部分與井底環(huán)境之間進行密封的密封件，其中密封件為金屬密封件。
[0006]通過向設(shè)備提供在井底從絕緣部分提供的金屬密封件，井底環(huán)境與絕緣部分之間的路徑可借助于金屬密封件密封。
[0007]如上文所述，油管掛中的連接器經(jīng)歷惡劣條件，如，極端溫度和壓力和腐蝕性化學(xué)制品。此外，來自井的氣體升高，且位于連接器周圍，且彈性體易于吸收這些氣體。
[0008]井底環(huán)境中的壓力例如可由于井中的電動潛栗的操作而波動。這種壓力波動可引起吸收氣體的彈性體的問題。壓力的快速下降導(dǎo)致滲過彈性體的氣體快速膨脹。通常，吸收到材料中的大部分膨脹氣體不能擴散來適應(yīng)膨脹，且結(jié)果材料內(nèi)的氣體膨脹可破壞和撕裂材料。該作用稱為快速氣體減壓(RGD)。
[0009]在一些現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，嘗試了通過使用吸收較少氣體的彈性體和/或通過約束彈性體來最大限度減小快速氣體減壓的作用，以便防止氣體/彈性體體積膨脹，且因此防止彈性體撕裂。受約束的彈性體的內(nèi)部壓力將累積，直到氣體可擴散出。
[0010]本實用新型的發(fā)明人認識到，快速氣體減壓的問題可以通過設(shè)計連接器而以更可靠的方式來克服，以便彈性體材料不會與經(jīng)歷壓力波動的井底環(huán)境中的氣體接觸。
[0011]在本實用新型的第一方面中，通過使用絕緣部分的井底金屬密封件可防止絕緣部分與壓力波動的氣體接觸。井底金屬密封件可防止絕緣部分中發(fā)生RGD的問題，因為其提供了隔層來防止氣體與可吸收氣體的絕緣部分接觸。此外，由于金屬密封件對快速氣體減壓自身不敏感，故在連接器壽命期間不太可能失效，且因此在連接器的壽命內(nèi)提供了可靠的密封。
[0012]作為優(yōu)選，密封件布置成由軸向壓縮來激勵。該特征具有獨立的專利意義。
[0013]從本實用新型的第一方面看，在其第二備選方案中，提供了一種用于端接線纜的井底線纜端接設(shè)備，線纜在井底從油管掛延伸至電氣設(shè)備，該設(shè)備包括:用于與線纜的導(dǎo)體電接合來形成端接部的電觸頭，其在使用中將通過圍繞端接部的絕緣部分而電絕緣；以及從絕緣部分定位在井底來用于在絕緣部分與井底環(huán)境之間密封的密封件，其中密封件布置成由軸向壓縮來激勵。
[0014]在現(xiàn)有技術(shù)的連接器中，例如，上文所述的SpecTRON 5 (商標)，端接部收納在線纜端接室內(nèi)，線纜端接室通過彈性體隔膜和彈性體線纜套管來與井底環(huán)境密封。密封由彈性體隔膜提供，彈性體隔膜具有唇部，唇部保持在連接器的外殼與密封件支座之間，密封件支座圍繞線纜延伸，且彈性體線纜套管在密封件支座和線纜的一部分上延伸。彈性體隔膜的唇部由外殼與密封件支座之間的徑向壓縮激勵，且彈性體線纜套管沿徑向抓持線纜和密封件支座的部分。
[0015]具有借助于軸向壓縮來激勵的密封件的優(yōu)點在于，此類布置可實現(xiàn)相對較高的激勵力，且因此能夠提供高效的密封。
[0016]密封件可為金屬密封件，或其可由除金屬之外的材料(如聚合物材料)制成，或其可為金屬和其它材料復(fù)合物。優(yōu)選的是，密封件由不易遭受快速氣體減壓的材料制成。通過使用阻止快速氣體減壓來使絕緣部分與井底環(huán)境密封的密封件，密封件可防止氣體到達易遭受快速氣體減壓的連接器的部分，且其自身可經(jīng)得起井底壓力波動。
[0017]本實用新型還提供了一種井底線纜端接組件，該組件包括根據(jù)上文所述的第一方面的第一或第二備選方案的設(shè)備，在井底從油管掛延伸至電氣設(shè)備且與電觸頭接合來形成端接的線纜，以及圍繞端接部的絕緣部分。
[0018]該組件可包括本文關(guān)于本實用新型的第一方面的第一和第二備選方案所述的一些或所有可選特征和利益。
[0019]本實用新型的第一方面還提供了一種制造井下線纜端接組件的方法，該方法包括:提供在井底從油管掛延伸至電氣設(shè)備的線纜；使線纜的導(dǎo)體與電觸頭端接來形成端接部；提供圍繞端接部的絕緣部分；通過提供金屬密封件來在絕緣部分與外側(cè)環(huán)境之間密封，使得當井底線纜端接組件在使用中時，金屬密封件在絕緣部分與井底環(huán)境之間進行密封。
[0020]本實用新型的第一方面還提供了一種制造井下線纜端接組件的方法，該方法包括:提供在井底從油管掛延伸至電氣設(shè)備的線纜；使線纜的導(dǎo)體與電觸頭端接來形成端接部；提供圍繞端接部的絕緣部分；通過軸向壓縮密封件在絕緣部分與外側(cè)環(huán)境之間密封，使得當井底線纜端接組件在使用中時，軸向壓縮的密封件在絕緣部分與井底環(huán)境之間進行密封。
[0021]該方法可包括提供本文關(guān)于本實用新型的第一方面的第一和第二備選方案的設(shè)備和組件的第一方面的組件所述的一些或所有特征。
[0022]以下論述涉及在其第一備選方案和/或第二備選方案中的本實用新型的第一方面，以及井底線纜端接組件和制造組件的方法。
[0023]井底線纜端接設(shè)備的電觸頭用于與線纜的導(dǎo)體電接合，且優(yōu)選與第二導(dǎo)體(例如，另一導(dǎo)體)電接合。作為優(yōu)選，電觸頭用于與連接器半部的導(dǎo)體(如插腳)電接合。電觸頭可為傳導(dǎo)套筒，其布置成圍繞線纜的導(dǎo)體的端部延伸，且其布置成圍繞第二導(dǎo)體的端部延伸，其如上文所述可為連接器半部的插腳。傳導(dǎo)套筒可通過提供良好的電接合(如壓接)的任何手段、通過推入配合和/或由一個或多個固定部件(如螺釘)固定來附接到導(dǎo)體上。作為優(yōu)選，當電觸頭包括傳導(dǎo)套筒時，其借助于壓接來附接到導(dǎo)體上，且通過沿徑向穿過套筒延伸到插腳中的多個平頭螺釘來附接到第二導(dǎo)體(例如，插腳)上。
[0024]將使端接部電絕緣的絕緣部分可為任何已知的絕緣器件，如在端接部上伸展的彈性體套筒，可保持在彈性體套管中的圍繞端接部的介電凝膠，和/或圍繞端接部的固體彈性體絕緣材料。作為優(yōu)選，絕緣部分為固體彈性體材料，如，室溫硫化的硅橡膠(RTV硅橡膠)。如果絕緣部分為RTV硅橡膠，則作為優(yōu)選，其圍繞端接部澆鑄或模制。
[0025]通過提供圍繞絕緣件澆鑄的絕緣部分，可最大限度減小或消除端接部附近的空氣的截留。這可有助于防止具有較高的電梯度的連接器的放電，所述連接器例如是高壓連接器和具有引起高電應(yīng)力的導(dǎo)體附近的地極的連接器。
[0026]該設(shè)備優(yōu)選包括用于軸向地壓縮密封件的固持環(huán)。固持環(huán)可布置成圍繞線纜延伸，且在使用中可在井底位于密封件處。
[0027]利用該布置，固持環(huán)可用于將軸向力施加到密封件上來激勵密封件。作為優(yōu)選，固持環(huán)布置成使得在使用中，固持環(huán)的旋轉(zhuǎn)軸向地壓縮密封件來激勵密封件。
[0028]該設(shè)備可包括端接蓋，其用于收納端接部的至少一部分和絕緣部分的至少一部分。
[0029]通過提供收納端接部和絕緣部分的至少一部分的端接蓋，可借助于端接蓋來防護絕緣部分免受井底環(huán)境。
[0030]作為優(yōu)選，端接蓋由用作井底氣體的隔層的材料制成。此外，優(yōu)選的是，端接蓋不會將井底壓力傳送至由端接蓋收納的絕緣部分。端接蓋可由金屬材料制成，如，超級二聯(lián)鋼。
[0031]如果端接蓋由金屬制成，則其不易遭受快速氣體減壓，且其可提供井底環(huán)境與絕緣部分之間的氣體隔層和壓力隔層兩者。作為優(yōu)選，端接蓋圍繞絕緣部分沿周向延伸。其可提供其中的室來用于絕緣部分，室與井底環(huán)境隔離。
[0032]在優(yōu)選實施例中，布置成由軸向壓縮激勵的金屬密封件或密封件適于圍繞線纜延伸，且在使用中定位在端接蓋與線纜之間。
[0033]利用此布置，密封件可產(chǎn)生端接蓋與線纜之間的密封，以提供井底環(huán)境與絕緣部分之間的隔層。
[0034]布置成通過軸向壓縮激勵的金屬密封件或密封件可與線纜直接地接合。
[0035]線纜可包括傳導(dǎo)芯(例如，銅)，其在絕緣護套(例如，PEEK)內(nèi)，絕緣護套在鋼護甲內(nèi)側(cè)的保護護套(例如，鉛)內(nèi)。如果密封件接合鋼護甲，則其不可提供有效密封，因為護甲自身可能不是密封隔層，或由于鋼護甲的粗糙表面防止有效密封。在一個優(yōu)選組件中，密封件接合線纜的保護護套。然而，如果保護護套由鉛制成，則其可能太軟而不能與布置成通過軸向壓縮來激勵的金屬密封件或密封件直接接合，因為接合可破壞線纜。
[0036]因此，可能優(yōu)選的是，設(shè)備包括布置成圍繞線纜延伸的套筒，且提供密封件的接合表面。利用該布置，可獲得有效密封而不會破壞線纜。在使用中，套筒優(yōu)選在井底位于