井底线缆端接设备和井底线缆端接组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种井底线缆端接设备，并且更具体地涉及一种用于端接在井底环境中从油管挂在井底延伸到电气设备上的线缆的设备。本实用新型还涉及井底端接组件和制造井底端接组件的方法。
【背景技术】
[0002]通常，水下井设有用于悬挂生产油管的油管挂，油管延伸到储槽或虚拟储槽中。油管挂还可收纳连接器，其端接在井底延伸来将功率供应至位于储槽或虚拟储槽中的电气设备(如电动潜栗)的线缆。油管挂中的此类连接器经历恶劣条件，如，极端温度和压力和腐蚀性化学制品，且因此连接器需要设计成应对这些条件。
[0003]用于此类环境的已知系统为由Tronic Limited生产的SpecTRON 5(商标)电动潜栗(ESP)功率馈入系统。该系统包括用于端接在井底延伸的线缆的连接器。线缆与插脚之间的端接借助于两个部分之间的线缆压接而形成。端接部由弹性体端接套筒覆盖，套筒在线缆和连接器插脚的端部上伸展。该端接部收纳在线缆端接室中，其通过弹性体隔膜和弹性体线缆套管从井底环境密封。弹性体隔膜填充有介电凝胶。隔膜为柔性的，且可将压力从周围环境传送至连接器内部来保持最低压差。
【实用新型内容】
[0004]在第一方面中，本实用新型涉及向井底端接设备提供线缆端接部与井底环境之间的改善的密封布置。
[0005]从本实用新型的第一方面看，在其第一备选方案中，提供了一种用于端接线缆的井底线缆端接设备，线缆在井底从油管挂延伸至电气设备，该设备包括:用于与线缆的导体电接合来形成端接的电触头，其在使用中将通过围绕端接部的绝缘部分来电绝缘；以及从绝缘部分定位在井底来在绝缘部分与井底环境之间进行密封的密封件，其中密封件为金属密封件。
[0006]通过向设备提供在井底从绝缘部分提供的金属密封件，井底环境与绝缘部分之间的路径可借助于金属密封件密封。
[0007]如上文所述，油管挂中的连接器经历恶劣条件，如，极端温度和压力和腐蚀性化学制品。此外，来自井的气体升高，且位于连接器周围，且弹性体易于吸收这些气体。
[0008]井底环境中的压力例如可由于井中的电动潜栗的操作而波动。这种压力波动可引起吸收气体的弹性体的问题。压力的快速下降导致渗过弹性体的气体快速膨胀。通常，吸收到材料中的大部分膨胀气体不能扩散来适应膨胀，且结果材料内的气体膨胀可破坏和撕裂材料。该作用称为快速气体减压(RGD)。
[0009]在一些现有技术的系统中，尝试了通过使用吸收较少气体的弹性体和/或通过约束弹性体来最大限度减小快速气体减压的作用，以便防止气体/弹性体体积膨胀，且因此防止弹性体撕裂。受约束的弹性体的内部压力将累积，直到气体可扩散出。
[0010]本实用新型的发明人认识到，快速气体减压的问题可以通过设计连接器而以更可靠的方式来克服，以便弹性体材料不会与经历压力波动的井底环境中的气体接触。
[0011]在本实用新型的第一方面中，通过使用绝缘部分的井底金属密封件可防止绝缘部分与压力波动的气体接触。井底金属密封件可防止绝缘部分中发生RGD的问题，因为其提供了隔层来防止气体与可吸收气体的绝缘部分接触。此外，由于金属密封件对快速气体减压自身不敏感，故在连接器寿命期间不太可能失效，且因此在连接器的寿命内提供了可靠的密封。
[0012]作为优选，密封件布置成由轴向压缩来激励。该特征具有独立的专利意义。
[0013]从本实用新型的第一方面看，在其第二备选方案中，提供了一种用于端接线缆的井底线缆端接设备，线缆在井底从油管挂延伸至电气设备，该设备包括:用于与线缆的导体电接合来形成端接部的电触头，其在使用中将通过围绕端接部的绝缘部分而电绝缘；以及从绝缘部分定位在井底来用于在绝缘部分与井底环境之间密封的密封件，其中密封件布置成由轴向压缩来激励。
[0014]在现有技术的连接器中，例如，上文所述的SpecTRON 5 (商标)，端接部收纳在线缆端接室内，线缆端接室通过弹性体隔膜和弹性体线缆套管来与井底环境密封。密封由弹性体隔膜提供，弹性体隔膜具有唇部，唇部保持在连接器的外壳与密封件支座之间，密封件支座围绕线缆延伸，且弹性体线缆套管在密封件支座和线缆的一部分上延伸。弹性体隔膜的唇部由外壳与密封件支座之间的径向压缩激励，且弹性体线缆套管沿径向抓持线缆和密封件支座的部分。
[0015]具有借助于轴向压缩来激励的密封件的优点在于，此类布置可实现相对较高的激励力，且因此能够提供高效的密封。
[0016]密封件可为金属密封件，或其可由除金属之外的材料(如聚合物材料)制成，或其可为金属和其它材料复合物。优选的是，密封件由不易遭受快速气体减压的材料制成。通过使用阻止快速气体减压来使绝缘部分与井底环境密封的密封件，密封件可防止气体到达易遭受快速气体减压的连接器的部分，且其自身可经得起井底压力波动。
[0017]本实用新型还提供了一种井底线缆端接组件，该组件包括根据上文所述的第一方面的第一或第二备选方案的设备，在井底从油管挂延伸至电气设备且与电触头接合来形成端接的线缆，以及围绕端接部的绝缘部分。
[0018]该组件可包括本文关于本实用新型的第一方面的第一和第二备选方案所述的一些或所有可选特征和利益。
[0019]本实用新型的第一方面还提供了一种制造井下线缆端接组件的方法，该方法包括:提供在井底从油管挂延伸至电气设备的线缆；使线缆的导体与电触头端接来形成端接部；提供围绕端接部的绝缘部分；通过提供金属密封件来在绝缘部分与外侧环境之间密封，使得当井底线缆端接组件在使用中时，金属密封件在绝缘部分与井底环境之间进行密封。
[0020]本实用新型的第一方面还提供了一种制造井下线缆端接组件的方法，该方法包括:提供在井底从油管挂延伸至电气设备的线缆；使线缆的导体与电触头端接来形成端接部；提供围绕端接部的绝缘部分；通过轴向压缩密封件在绝缘部分与外侧环境之间密封，使得当井底线缆端接组件在使用中时，轴向压缩的密封件在绝缘部分与井底环境之间进行密封。
[0021]该方法可包括提供本文关于本实用新型的第一方面的第一和第二备选方案的设备和组件的第一方面的组件所述的一些或所有特征。
[0022]以下论述涉及在其第一备选方案和/或第二备选方案中的本实用新型的第一方面，以及井底线缆端接组件和制造组件的方法。
[0023]井底线缆端接设备的电触头用于与线缆的导体电接合，且优选与第二导体(例如，另一导体)电接合。作为优选，电触头用于与连接器半部的导体(如插脚)电接合。电触头可为传导套筒，其布置成围绕线缆的导体的端部延伸，且其布置成围绕第二导体的端部延伸，其如上文所述可为连接器半部的插脚。传导套筒可通过提供良好的电接合(如压接)的任何手段、通过推入配合和/或由一个或多个固定部件(如螺钉)固定来附接到导体上。作为优选，当电触头包括传导套筒时，其借助于压接来附接到导体上，且通过沿径向穿过套筒延伸到插脚中的多个平头螺钉来附接到第二导体(例如，插脚)上。
[0024]将使端接部电绝缘的绝缘部分可为任何已知的绝缘器件，如在端接部上伸展的弹性体套筒，可保持在弹性体套管中的围绕端接部的介电凝胶，和/或围绕端接部的固体弹性体绝缘材料。作为优选，绝缘部分为固体弹性体材料，如，室温硫化的硅橡胶(RTV硅橡胶)。如果绝缘部分为RTV硅橡胶，则作为优选，其围绕端接部浇铸或模制。
[0025]通过提供围绕绝缘件浇铸的绝缘部分，可最大限度减小或消除端接部附近的空气的截留。这可有助于防止具有较高的电梯度的连接器的放电，所述连接器例如是高压连接器和具有引起高电应力的导体附近的地极的连接器。
[0026]该设备优选包括用于轴向地压缩密封件的固持环。固持环可布置成围绕线缆延伸，且在使用中可在井底位于密封件处。
[0027]利用该布置，固持环可用于将轴向力施加到密封件上来激励密封件。作为优选，固持环布置成使得在使用中，固持环的旋转轴向地压缩密封件来激励密封件。
[0028]该设备可包括端接盖，其用于收纳端接部的至少一部分和绝缘部分的至少一部分。
[0029]通过提供收纳端接部和绝缘部分的至少一部分的端接盖，可借助于端接盖来防护绝缘部分免受井底环境。
[0030]作为优选，端接盖由用作井底气体的隔层的材料制成。此外，优选的是，端接盖不会将井底压力传送至由端接盖收纳的绝缘部分。端接盖可由金属材料制成，如，超级二联钢。
[0031]如果端接盖由金属制成，则其不易遭受快速气体减压，且其可提供井底环境与绝缘部分之间的气体隔层和压力隔层两者。作为优选，端接盖围绕绝缘部分沿周向延伸。其可提供其中的室来用于绝缘部分，室与井底环境隔离。
[0032]在优选实施例中，布置成由轴向压缩激励的金属密封件或密封件适于围绕线缆延伸，且在使用中定位在端接盖与线缆之间。
[0033]利用此布置，密封件可产生端接盖与线缆之间的密封，以提供井底环境与绝缘部分之间的隔层。
[0034]布置成通过轴向压缩激励的金属密封件或密封件可与线缆直接地接合。
[0035]线缆可包括传导芯(例如，铜)，其在绝缘护套(例如，PEEK)内，绝缘护套在钢护甲内侧的保护护套(例如，铅)内。如果密封件接合钢护甲，则其不可提供有效密封，因为护甲自身可能不是密封隔层，或由于钢护甲的粗糙表面防止有效密封。在一个优选组件中，密封件接合线缆的保护护套。然而，如果保护护套由铅制成，则其可能太软而不能与布置成通过轴向压缩来激励的金属密封件或密封件直接接合，因为接合可破坏线缆。
[0036]因此，可能优选的是，设备包括布置成围绕线缆延伸的套筒，且提供密封件的接合表面。利用该布置，可获得有效密封而不会破坏线缆。在使用中，套筒优选在井底位于