无源井下电缆实时张力监测短节的制作方法

本发明涉及油气井电缆输送测井与射孔井下安全监测技术领域，具体涉及一种无源井下电缆实时张力监测短节。

背景技术：

目前，国内外普遍使用油气井用常规电缆张力监测装置，一般安装在井口滑轮或者马丁代克上，且均采用有源方式工作，即通过多芯线直接给张力监测装置供电，并传回张力信号，通过地面面板处理得到实测张力值。上述装置只能监测到井口处电缆受到的张力，它包含了电缆头下端仪器串、枪串重力、电缆自重及各种因素造成摩擦阻力等，其中电缆自重占很大比例，不能客观真实地反映电缆头弱点处的张力数据，而电缆头弱点张力大小直接影响到下放仪器串或射孔枪串的安全性。一旦起下速度过快，电缆头弱点受力超出额定值，极易出现非正常程序弱点拉断，井下仪器串或射孔枪串掉落事故，若仪器串带放射源或射孔枪未起爆，将为后续打捞带来巨大安全隐患和经济负担。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种结构合理，操作简便，能够在无源条件下实时监测井下电缆头弱点张力，安全可靠，能有效地保护电缆头弱点，避免工程事故的无源井下电缆实时张力监测短节。

其技术方案是：无源井下电缆实时张力监测短节，包括依次连接的上连接头、控制底座、中间传感器接头和下连接头，所述上连接头内设有上接线总成，所述下连接头内设有下接线总成，所述上连接头的安装仓内还安装有与控制底座固定连接的电路板与电池固定座，所述中间传感器接头内腔设有密封塞，所述密封塞上设有多个用于连接传感器信号传输线的上单芯接线密封塞，所述中 间传感器接头内设有传感器，所述下接线总成上连接有下单芯接线密封塞，所述传感器通过下单芯接线密封塞与下连接头连接，所述中间传感器接头的平衡活塞孔与卡槽内设有用于平衡内外压差并用卡簧固定的压力平衡活塞，所述中间传感器接头的外圆周表面设有用于安装沉头螺钉的沉头螺钉孔，所述下连接头的外表面设有与沉头螺钉孔位置对应的椭圆通孔，所述椭圆通孔的直径大于沉头螺钉孔的直径。

所述椭圆通孔和头沉头螺钉孔为分别均匀分布在下连接头和中间传感器接头外圆周表面的四个。

所述上接线总成上安装在上连接头的上接线总成固定槽内。

所述上连接头、控制底座和中间传感器接头相邻之间采用螺纹连接。

所述上接线总成为弹性可压缩通断型结构，其中连接压缩后与电路板与电池固定座内的电池接通，拆卸释放后电池断开。

所述下连接头的外圆周表面还均匀设置下注油孔和操作孔，所述下连接头的内侧设置两道密封面，所述两道密封面的内径不同。

所述传感器与下连接头螺纹连接。

所述控制底座的左端对应设有用于固定电路板与电池固定座的五个固定孔。

所述上连接头、控制底座、中间传感器接头和下连接头的外侧均设有操作孔和密封槽，所述中间传感器接头上设有用于固定平衡活塞的平衡活塞孔与卡槽，所述平衡活塞与卡槽圆周方向均匀设置三排，轴向设置平行设置三组。

本发明与现有技术相比较，具有以下优点：通过这种结构可以在无源条件下实时监测与上传井下电缆头张力，地面绞车操作工可以依据实时张力数据， 调整绞车速度，更加有效地保护电缆头弱点，避免工程事故，具有结构简单，操作简便，制造成本低的特点。

附图说明

下面是结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构剖视图；

图2是本发明上连接头的结构剖视图；

图3是本发明控制底座的结构示意图；

图4是本发明图3的左视图；

图5是本发明中间传感器接头的结构剖视图；

图6是本发明平衡活塞与卡槽的结构分布图；

图7是本发明下连接头的结构剖视图；

图8是本发明密封塞的结构示意图。

具体实施方式

参照图1-图8，无源井下电缆实时张力监测短节，主要由上连接头1、控制底座2、中间传感器接头3、下连接头4、电路板与电池固定座5、密封塞6、传感器7、上接线总成8、下接线总成9、上单芯接线密封塞10、下单芯接线密封塞11、压力平衡活塞12组成。其中，上连接头1、控制底座2、中间传感器接头3和下连接头4依次连接。

参照附图2，在上连接头1内设有上接线总成8，相应地，在上连接头1外侧设置上密封槽与连接外螺纹101、操作孔102，内侧从上至下依次设置上接线总成固定槽103、仓室104、下密封面与连接内螺纹105，上接线总成8固定在上接线总成固定槽103内。上接线总成8为弹性可压缩通断型结构，其中连接压缩后与电路板与电池固定座5内的电池接通，拆卸释放后电池断开。

参照附图3和图4，上连接头1的安装仓内还安装有与控制底座2固定连接的电路板与电池固定座5，其中，控制底座2外侧设置密封槽与外连接螺纹201、操作孔202，内侧设置通孔203、下密封面与连接内螺纹204，左端一周设置五道固定孔205。

参照附图5和图6，中间传感器接头3内腔设有密封塞6，密封塞6上设有多个用于连接传感器信号传输线的上单芯接线密封塞10，中间传感器接头3内设有传感器7，传感器7通过下单芯接线密封塞11与下连接头4螺纹连接，其中，中间传感器接头3外侧设置上密封槽与连接外螺纹301、下密封槽与连接外螺纹302、平衡活塞孔与卡槽303、上注油孔304、沉头螺钉孔305，内侧设置密封塞槽306、接线仓307、注油仓308、传感器上连接内螺纹与仓室309。其中平衡活塞与卡槽303圆周方向均匀设置三排，轴向设置平行设置三组，平衡活塞孔与卡槽303内安装有用卡簧固定的压力平衡活塞12，通过压力平衡活塞12用于平衡内外压差。中间传感器接头3的外圆周表面设有用于安装沉头螺钉的沉头螺钉孔305，沉头螺钉孔305圆周方向均匀设置四道。

参照附图7，在下连接头4内设有下接线总成9，在下接线总成9上连接有下单芯接线密封塞11，在下连接头4外侧一周均匀设置与沉头螺钉孔305位置对应的四道椭圆通孔401、下注油孔405、操作孔402，内侧设置两道密封面403、传感器下连接内螺纹404、单芯塞密封面与连接内螺纹406、下接线总成固定槽407、下密封面与连接内螺纹408。其中两道密封面403内径不同，不设置连接螺纹、四道椭圆通孔401的直径大于中间传感器接头3上的沉头螺钉孔305预留螺帽直径，具体尺寸区别按技术设计进行设置。

由上可知，上连接头1、控制底座2和中间传感器接头3相邻之间通过螺纹101、201、301连接。

参照附图8，密封塞6设置密封槽601、单芯塞密封面与连接内螺纹602、操作孔603，其中单芯塞密封面与连接内螺纹602一周均匀设置五道。上单芯接线密封塞10通过单芯塞密封面与连接内螺纹602与密封塞6螺纹连接。

安装时，将电路板与电池固定座5固定在控制底座2的五道固定孔205上，组装时捅入上连接头1的仓室104内，用于安装专用电池、通讯与控制电路板，并连接传感器信号传输线与上下贯通线。

将传感器7上端连接在中间传感器接头3的传感器上连接内螺纹309上，下端连接在下连接头4的传感器下连接内螺纹404上，传感器信号传输线通过密封塞6上的四道上单芯连接密封塞10连接到通讯与控制电路板上。其中张力感应是通过沉头螺钉孔305与椭圆通孔401对齐安装沉头螺钉，依靠椭圆通孔401直径大于沉头螺钉帽的直径，形成活动间隙来实现，且起到防止转动。

上接线总成8安装在上连接头1的上接线总成固定槽103内，下接线总成9安装在下连接头4的下接线总成固定槽407内，其中上接线总成8结构设置成弹性可压缩通断型，其中连接压缩后电池接通，拆卸释放后电池断开。

上单芯接线密封塞10安装在密封塞6的单芯塞密封面与连接内螺纹602内，且安装五个，其中一个为贯通线，其他四个为传感器7的信号线；下单芯接线密封塞11安装在下连接头4的单芯塞密封面与连接内螺纹406内，为贯通线。

在平衡活塞12带上密封圈，安装在中间传感器接头的平衡活塞孔与卡槽303内，并用卡簧固定，用于平衡内外压差。

工作时，首先将电池和控制电路板安装在底座5上，并固定在底座2左端固定孔205上，整体装入上连接头1右端仓室内旋紧；密封塞6安装五个上单芯接线密封塞10，放入中间传感器接头3的左端密封塞槽306内，并连接到底座2右端下密封面与连接内螺纹204上；传感器7连入中间传感器接头3的右 端仓室309上，下连接头4安装一个下单芯接线密封塞11，套入中间传感器接头3通过下密封槽与连接外螺纹302旋紧，使传感器7的下端连接在下连接头4上，并使沉头螺钉孔305与四道椭圆通孔401对齐，并安装4个沉头螺钉；贯通线上端连接在上单芯接线密封塞10的其中一个上，下端连接在下单芯接线密封塞11上，中间穿过传感器7中间通孔；传感器7四根信号线与电源线穿过注油仓308和接线仓307，连接在上单芯接线密封塞10上；最后将上接线总成8、下接线总成9、压力平衡活塞12连入相应位置。

工作时通过将本发明安装在井下，通过传感器7检测沉头螺钉孔305与四道椭圆通孔401之间形成的活动间隙，来实时监测与上传井下电缆头张力，从而使地面绞车操作工依据实时张力数据，调整绞车速度，更加有效地保护电缆头弱点，避免工程事故。

本发明并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本发明的保护范围。