一种用于天然气水合物开采的井下潜油电泵装置的制作方法

本实用新型涉及机械设备领域，特别涉及一种用于天然气水合物开采的井下潜油电泵装置。

背景技术：

潜油电机是潜油电泵的动力源，跟随潜油电泵一同下入油井工作，潜油电机在运转过程中会发热，现有技术的解决办法是将潜油电机机组放在射孔段以上，井液流经电机，带走热量，达到散热的目的，当流经电机的井液不能及时把热量带走时，电机的机身温度容易升高，从而导致电机烧毁失效，影响潜油电机使用寿命，有必要作出改进。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种用于天然气水合物开采的井下潜油电泵装置，旨在解决将潜油电机机组放在射孔段以下后，潜油电机周围的井液流动不畅，不能及时把热量带走，以致潜油电机的机身温度容易升高，从而导致潜油电机烧毁失效，影响潜油电机使用寿命的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种用于天然气水合物开采的井下潜油电泵装置，包括：循环泵、保护器及潜油电机，所述循环泵、保护器及潜油电机从上至下依序连接；导流管，所述导流管一端连通于所述循环泵，另一端延伸至所述潜油电机的底部。

优选的，所述井下潜油电泵装置还包括：固定柱及托架；所述固定柱设置于所述潜油电机的底部，所述托架设置于所述固定柱上，所述导流管一端连通于所述循环泵上，所述导流管另一端固定于所述托架上。

优选地，所述托架开设有至少一限位孔，所述导流管的出油端穿过所述限位孔延伸至所述潜油电机的底部。

优选地，所述井下潜油电泵装置还包括压力传感器及流速传感器，所述压力传感器及所述流速传感器均设置于所述潜油电机的底部或者电机侧壁上。

优选地，所述井下潜油电泵装置还包括第一法兰及第二法兰，所述第一法兰连接所述保护器与所述潜油电机，所述第二法兰连接所述保护器与所述循环泵。

优选地，所述第一法兰及所述第二法兰均开设有法兰通孔，所述导流管依次穿过所述第一法兰及所述第二法兰的所述法兰通孔。

优选地，所述第一法兰及所述第二法兰均设置有电缆卡子，所述电缆卡子将所述导流管固定于所述第一法兰及所述第二法兰上。

优选地，所述井下潜油电泵装置还包括绑带，所述绑带设置于所述第一法兰及所述第二法兰上，所述绑带将所述导流管绑设于所述第一法兰及所述第二法兰上。

优选地，所述井下潜油电泵装置还包括油管，所述油管将所述循环泵与地面连通。

优选地，所述井下潜油电泵装置置于油井的射孔段以下。

本实用新型技术方案通过在保护器的上方增设一循环泵，并从循环泵引出一根导流管，将一部分井液引至潜油电机的下方，以促进潜油电机周围井液的流动性，通过流动的井液带走潜油电机机身的热量，以达到为潜油电机散热、保护潜油电机的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一种潜油电泵与气举阀联合抽油机构的结构示意图；

图2为图1中用于天然气水合物开采的井下潜油电泵装置的结构示意图；

图3为本实用新型一种潜油电泵与气举阀联合抽油机构的一种潜油电缆连接器的安装示意图；

图4为潜油电缆连接器的第一密封件的结构示意图；

图5为潜油电缆连接器的第一电接头的结构示意图；

图6为潜油电缆连接器的另一安装示意图；

图7为潜油电缆连接器的金属防护件的结构示意图；

图8为潜油电缆连接器的又一安装示意图；

图9为潜油电缆连接器的又一安装示意图；

图10为潜油电缆连接器的又一安装示意图；

图11为连接方法的流程示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请一并参见图1-2，本实用新型实提出了一种潜油电泵与气举阀联合抽油机构A，所述潜油电泵与气举阀联合抽油机构A包括：气举阀装置02、井下潜油电泵装置01、地面装置(图中未标示)、油管03、电缆05及检测装置06；所述检测装置06与所述井下潜油电泵装置01均通过所述电缆05与所述地面装置电连接；所述油管03连通所述井下潜油电泵装置01与所述地面装置并贯穿所述气举阀装置02。

进一步的，所述井下潜油电泵装置01包括：循环泵11、保护器12及潜油电机13，所述循环泵11、保护器12及潜油电机13从上至下依序连接；导流管14，所述导流管14一端连通于所述循环泵11，另一端延伸至所述潜油电机13的底部。

在本实施例中，检测装置06监测油井D中井液的气油比，将监测信号通过电缆05传送到地面装置，地面装置通过分析油井D中各段位的井液的气油比，计算分析气举阀装置02应当放置的合适位置；井下潜油电泵装置01与气举阀装置02通过油管03连接，且气举阀装置02与地面装置也通过油管03 连通，当气举阀装置02不工作而井下潜油电泵装置01工作时，气举阀装置 02的作用相当于油管，将井下潜油电泵装置01与地面装置连通。气举阀装置 02的工作与否由油井D中井液的气油比决定，当气举阀装置02所处位置的井液气油比超过设定值时，气举阀装置02进入工作状态，当气举阀装置02 所处位置的井液气油比低于设定值时，气举阀装置02处于非工作状态，可以理解，所述设定值并不一定只是某一定值，也可以为某一预设的比值范围。

当该潜油电泵与气举阀联合抽油机构A用于天然气开采时，由于天然气水合物井液中气体含量较大，传统的离心式潜油电泵抽进含气量较大的井液时容易引起气锁、气蚀，造成潜油电泵空转、抽不出井液的现象，以致油井D 中井液流动不畅，并进一步导致潜油电机无法散热，从而对潜油电泵的工作组件造成损伤，影响潜油电泵的使用寿命。本实用新型提供的潜油电泵与气举阀联合抽油机构A能够实现气举与液举两种采油方式，当井液中气体含量较高时，井下潜油电泵装置01停止工作，转而切换为气举阀装置02工作，避免了井下潜油电泵装置01因抽进高气油比井液形成气锁、气蚀现象，实现气举阀装置02与井下潜油电泵装置01一备一用，联合工作，延长了潜油电泵的使用寿命。

作为一种变形，所述气举阀装置02与井下潜油电泵装置01也可同时进入工作状态，实现气举与液举两种采油方式共同进行。

优选的，所述井下潜油电泵装置01放在油井D射孔段(图1中的箭头位置)以下。

本实施例中，井下潜油电泵装置01放置在油井D的射孔段以下，以充分利用重力作用，井液在往下自然流动的过程中因为重力作用，一部分气体会自然分离出来，使进入井下潜油电泵装置01的井液气油比有所降低，达到更好的举升效果。

进一步的，所述潜油电泵与气举阀联合抽油机构A还包括：封隔器04，所述封隔器04设置于所述油管03与油井D的环空之间。

具体的，封隔器04设置于所述气举阀装置02上方，处于油管03与油井 D的环空之间，对封隔器04以下的空间形成密封，以控制产液，并隔绝井下高温高压环境，保护封隔器04以上的套管(图中未标示)等设施。

在本实施例中，潜油电机13通过电缆05与地面装置电连接，从地面装置获取电能，为整个潜油电泵装置(标号)提供动力；当井下潜油电泵装置 01处于工作状态时，井液从循环泵11的吸油口进入循环泵11，通过与循环泵11连通的导流管14，从潜油电机13的下方流出；其中保护器12对潜油电机13起保护作用，将潜油电机13与井液隔绝，防止井液进入潜油电机13，并将潜油电机13产生的机械能输出，传递至整个井下潜油电泵装置01。

由于井下潜油电泵装置01下深至油井D射孔段以下，以致潜油电机13 周围的井液流动性较差，不能及时带走潜油电机13发出的热量，通过在保护器12的上方增设循环泵11，然后在循环泵11上引出导流管14，将一部分井液引至潜油电机13的下方，以增强潜油电机13周围井液的流动性，从而带走潜油电机13的热量，达到保护潜油电机13的目的。可以理解，导流管14 的数量并不仅限于一条，其数量依潜油电机13及整个井下潜油电泵装置01 的工作性能而定。

如图2，优选的，所述井下潜油电泵装置01还包括：固定柱15及托架 16；所述固定柱15设置于所述潜油电机13的底部，所述托架16设置于所述固定柱15上，所述导流管14一端连通于所述循环泵11，所述导流管14另一端固定于所述托架16。

具体的，所述托架16开设有至少一限位孔161，所述导流管14的出油端穿过所述限位孔161延伸至所述潜油电机13的下方。

在本实施例中，所述固定柱15支撑整个井下潜油电泵装置01，托架16 上开设的限位孔161将导流管14的端部固定，增强导流管14的连接稳固性，使流经导流管14的井液从潜油电机13的下方流出，增加潜油电机13周围的井液的流动性，进而带走潜油电机13的热量，增加潜油电机13的使用寿命。

所述井下潜油电泵装置01还包括压力传感器102及流速传感器103，所述压力传感器102及所述流速传感器103均设置于所述潜油电机13的底部或者潜油电机13侧壁上。

通过设置在潜油电机13底部或侧壁上的压力传感器102与流速传感器 103，用户能够实时了解到井下潜油电泵装置01的工作环境，以监测潜油电机13的散热情况，防止因压力或流速异常，损伤潜油电机13。

进一步的，所述井下潜油电泵装置01还包括第一法兰17及第二法兰18，所述第一法兰17连接所述保护器12与所述潜油电机13，所述第二法兰18连接所述保护器12与所述循环泵11。

本实施例中，通过第一法兰17与第二法兰18，将潜油电机13、保护器 12及循环泵11从下至上依次连接。为了将井液举升至地面，井下潜油电泵装置01还包括连接在循环泵11上方的潜油泵101，以及连接潜油泵101与循环泵11的第三法兰19。井液从循环泵11的吸油口进入循环泵11，一部分经导流管14流至潜油电机13底部，其余进入潜油泵101，由潜油泵101举升至地面，为了加强井液的举升效果或提高扬程，潜油电泵的级数不仅限于一级，可根据需要增加级数。

具体的，第一法兰17及所述第二法兰18均开设有法兰通孔104，所述导流管14依次穿过所述第一法兰17及所述第二法兰18的所述法兰通孔104。

进一步的，所述第一法兰17及所述第二法兰18均设置有电缆卡子105，所述电缆卡子105将所述导流管14固定于所述第一法兰17及所述第二法兰 18上。所述井下潜油电泵装置01还包括绑带(图中未标示)，所述绑带设置于所述第一法兰17及所述第二法兰18上，所述绑带将所述导流管14绑设于所述第一法兰17及所述第二法兰18上。

通过设置在第一法兰17及第二法兰18上的法兰通孔104、电缆卡子105 与绑带，导流管14固定于井下潜油电泵装置01沿组装方向的侧边上。所述第三法兰19亦设置有电缆卡子105，连接潜油电机13与地面装置的电缆05，通亦过第一法兰17、第二法兰18及第三法兰19上的电缆卡子105与绑带固定于井下潜油电泵装置01沿组装方向的侧边上。

进一步的，请参照图3-10，所述电缆05包括至少一潜油电缆连接器20，所述潜油电缆连接器20设置于所述电缆05的接线端。

通过在待连接电缆05的端部装设潜油电缆连接器20，实现待连接电缆 05之间的插接式连接，安装工序简单，降低了对技术人员的工艺水平的要求，能够大大提高电缆05连接的工作效率。

具体的，如图3、图6，所述潜油电缆连接器20包括：第一套筒件21及密封套23，所述第一套筒件21及密封套23依次套接于第一待连接电缆B的端部；第二套筒件22，所述第二套筒件22套设于第二待连接电缆C的端部，所述第二套筒件22与所述密封套23过盈配合，并套接于所述第一套筒件21 靠近所述密封套23的端部。

所述第一套筒件21与第二套筒件22为绝缘耐腐蚀型橡胶，作为一种实施例，第一套筒件21与第二套筒件22可为三元乙丙橡胶。第一待连接电缆B 依次穿过第一套筒件21及密封套23，第二待连接电缆C穿入第二套筒件22 内，然后第二套筒件22套接于第一套筒件21靠近密封套23的端部，实现两待连接电缆05的插接式连接，简化潜油电缆05的连接工序，达到提高操作人员工作效率的目的。

优选的，所述密封套23外表面上设置有至少一凸环231，所述凸环231 的外径大于所述第二套筒件22的内径，所述凸环231与所述第二套筒件22 内壁抵接。

通过所述凸环231，密封套23随着第一待连接电缆B进入第二套筒件22 内后，与第二套筒件22过盈配合，实现密封，并对连接后的第一待连接电缆 B与第二待连接电缆C起保护作用。

进一步的，如图5、图8，所述潜油电缆连接器20还包括第一电接头24，所述第一电接头24套设于第一待连接电缆B的铜芯B1上。所述第二套筒件 22内设置有第二电接头(图中未标示)，所述第二电接头的一端开设有凹孔，所述第二电接头另一端与第二待连接电缆C抵接；当所述第二套筒件22套接于所述第一套筒件21靠近所述密封套23的端部时，所述第一电接头24穿入所述第二电接头的凹孔内相互配合。

在第一待连接电缆B依次穿过第一套筒件21及密封套23后，且于第二套筒件22套接于第一套筒件21靠近密封套23的端部之前，所述第一电接头 24套设于第一待连接电缆B的铜芯B1上。在本实施例中，第一电接头24的一端开设有套头，另一端开设有连接轴241，所述套头套接于第一待连接电缆05端部裸露的铜芯B1上，套头的端口与密封套23抵接，连接轴241与裸露的铜芯B1抵接。第二套筒件22套接于第一套筒件21靠近密封套23的端部后，连接轴241穿入第二电接头的凹孔内，第一电接头24与第二电接头相互配合。实现了两待连接电缆的插接式连接，简化潜油电缆的连接工序，降低了对操作人员工艺水平的要求，使得普通电工也能完成潜油电缆的连接工作，提高工作效率。

优选的，如图3所示，所述第一套筒件21靠近密封套23的端部为台阶状，所述第二套筒件22与所述台阶状端部套接。

由于第一套筒件21靠近密封套23的端部为台阶状，第一套筒件21与第二套筒件22套接后表面平整，有利于连接该潜油电缆连接器20的后续工序的操作。

进一步的，如图4、图10所示，所述潜油电缆连接器20还包括第一密封件25与第二密封件26，所述第一密封件25与所述第二密封件26均开设有至少一连接腔251，所述第一套筒件21置于所述第一密封件25的连接腔251内，所述第二套筒件22置于所述第二密封件26的连接腔251内，所述第一密封件25与所述第二密封件26合并组装后对第一套筒件21及第二套筒件22形成密封。

将第一待连接电缆B端部依次穿入第一套筒件21及密封套23内，并在裸露的铜芯B1上套设好第一电接头24后，在将与第一待连接电缆B连接好的第一套筒件21置于第一密封件25的连接腔251内，且将与第二待连接电缆C连接好的第二套筒件22置于第二密封件26的连接腔251内；再将第二套筒件22套接于所述第一套筒件21靠近密封套23的端部，并与所述密封套 23过盈配合。

本实施例中，第一密封件25与第二密封件26均对应开设有三个连接腔 251，第一密封件25的每一连接腔251内均放置有装设了第一套筒件21、密封套23及第一电接头24的待连接电缆，第二密封件26的每一连接腔251内均放置有装设了第二套筒件22的待连接电缆，第一密封件25与第二密封件 26对接后，第一密封件25与第二密封件26开设的连接腔251形成对接，当第一密封件25与第二密封件26合并组装后，相互对接的连接腔251形成一密封空间，以隔绝外界井液进入连接腔251，对连接腔251内的结构形成保护。

具体的，所述第一密封件25与所述第二密封件26均为遇油膨胀型塑胶。

当潜油电缆连接器20下入油井D，由遇油膨胀型塑胶材料构成的第一密封件25与第二密封件26会遇油膨胀，进一步加强对连接腔251内的第一套筒件21及第二套筒件22的密封。

优选的，所述潜油电缆连接器20还包括螺栓组件(图中未标示)，所述第一密封件25与所述第二密封件26延组装方向的侧边均开设有容置槽253，所述螺栓组件置于所述容置槽253内。

在本实施例中，第一密封件25与第二密封件26延组装方向的两侧边均对应开设有容置槽253，当第一密封件25与第二密封件26对接后，对应开设的容置槽253也形成对接，将螺栓组件置于所述容置槽253内，将第一密封件25与第二密封件26合并组装。可以理解，第一密封件25与第二密封件26 延组装方向开设的容置槽253并不仅限于两个，只要能够达到密封效果，第一密封件25与第二密封件26延组装方向开设的容置槽253数量可以增加或减少。

优选的，潜油电缆连接器20还包括金属防护件27(图中未标示)，所述金属防护件27为一金属薄层，所述金属薄层包裹于所述第一密封件25及所述第二密封件26的表面。

通过所述金属防护件27，能够对其内包裹的结构起到良好的保护作用，防止潜油电缆连接器20因刮擦等原因造成机械损伤。

在螺栓组件将第一密封件25与第二密封件26合并组装后，将金属防护件27包裹于所述第一密封件25及所述第二密封件26的表面，通过卡扣件252 固定于所述第一密封件25及所述第二密封件26上。

作为一种变形，所述金属防护件27可为一整块金属薄层，也可多块组合包裹于第一密封件25及所述第二密封件26的表面。

进一步的，所述第一密封件25及第二密封件26均设置有卡扣件252，所述金属防护件27对应于所述卡扣件252的位置开设有防护件通孔271，所述卡扣件252穿过所述防护件通孔271将所述金属防护件27固定在所述第一密封件25及所述第二密封件26上。

通过第一密封件25及第二密封件26均设置有卡扣件252，金属防护件 27能够固定于第一密封件25及所述第二密封件26上，为了过一步加强固定，金属防护件27沿组装方向的两端部通过螺钉272将金属防护件27紧固。

本实用新型还提出一种潜油电缆连接方法，所述潜油电缆的连接方法包括如下步骤：

S1：将第一待连接电缆B端部依次穿入第一套筒件21及密封套23内；

S2：将第二待连接电缆C端部穿入所述第二套筒件22；

S3：在将与第一待连接电缆B连接好的第一套筒件21置于第一密封件 25的连接腔251内，且将与第二待连接电缆C连接好的第二套筒件22置于第二密封件26的连接腔251内；

S4：将第二套筒件22套设于所述密封套23外，且套接于所述第一套筒件22靠近所述密封套23的端部，并与所述密封套23过盈配合。

可以理解的是：在将第一待连接电缆B端部依次穿入第一套筒件21及密封套23前，需将第一待连接电缆B的铜芯B1剥出，使铜芯B1裸露出来，且裸露的铜芯B1长度大于或等于第一电接头24所覆盖的部分，然后再执行步骤S1。

在所述S1之后，在步骤S2之前，还包括步骤S5：将第一电连接头24 套接于第一待连接电缆B裸露的铜芯B1上。

进一步的，在所述S4之后，所述潜油电缆的连接方法还包括如下步骤：

S6：将螺栓组件置于所述第一密封件25及所述第二密封件26的容置槽 253内，将所述第一密封件25及所述第二密封件26合并组装；

S7：将金属防护件27包裹于所述第一密封件25及所述第二密封件26的表面，通过卡扣件252将金属防护件27固定于所述第一密封件25及所述第二密封件26上，并通过螺钉272将所述金属防护件27紧固。

可以理解的，本实施例提出的潜油电缆连接器20的型号可以根据电缆05 的型号进行变化，通过上述步骤，两待连接电缆可以实现快速连接，简化了潜油电缆的连接工序，降低了对操作人员的工艺水平要求，从而提高工作效率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。