一种井下电缆对接装置的制作方法

本发明涉及石油电力机械领域，特别涉及一种井下电缆对接装置。

背景技术：

在油田开发中，潜油电泵一直是人工举升工艺的一个重要组成部分，近年来潜油螺杆泵、直线电机的应用使得潜油电泵采油工艺技术迅猛发展，并随着斜井数量不断增加，将逐步替代地面抽油机采油工艺。

现有技术中，经常要对井下的原油通过潜油电泵进行往上输油，潜油电泵的安装位置在井下1000米深，潜油电泵用电缆对井下电机供电，在目前所采取的方法是在地面将电缆与潜油电泵联接，再将电缆逐根绑在油管外壁上，潜油电泵和电缆随油管一同下入井内。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于油管有损伤或井斜，电缆绑在油管外壁上下井，易造成电缆损坏及井下落物，从而造成井下事故，增加修井成本。

技术实现要素：

为了解决现有技术易造成电缆损坏及井下落物的问题，本发明实施例提供了一种井下电缆对接装置。所述技术方案如下：

一种井下电缆对接装置，用于使上电缆与下电缆连接导电，所述井下电缆对接装置包括：内部设置有空腔的盖体、整流稳压装置、底部开口的金属罩、线圈、上金属柱、上连接结构、下连接结构、金属底座，所述盖体扣装在所述金属罩的顶部，所述整流稳压装置设置在所述盖体内部空腔内，所述线圈、所述上连接结构均设置在所述金属罩内，且所述上金属柱插设在所述线圈内，所述上电缆第一端与电源连接，所述上电缆第二端分别与所述上连接结构、所述整流稳压装置连接，且所述整流稳压装置与所述线圈连接，所述下连接结构设置在所述金属底座上，所述下连接结构与所述下电缆连接，通过所述金属底座与所述金属罩底部对接，使所述下连接结构与所述上连接结构对接导电。

作为优选，所述上连接结构包括插座、常闭触动按钮、锁紧装置，所述插座设置在所述线圈下方的所述金属罩内壁上，且所述插座位于所述金属罩内壁与所述上金属柱之间，所述上电缆第二端与所述插座顶部连接，所述插座内设置有与所述金属罩轴向平行的插孔，所述插孔用于容纳所述下连接结构，所述插孔的侧壁上分别设置有所述常闭触动按钮、所述锁紧装置，所述常闭触动按钮与所述整流稳压装置、所述线圈均连接。

作为优选，所述锁紧装置包括固定筒、弹簧、凸头，所述插孔的侧壁上设置有穿孔，所述固定筒设置在所述穿孔中，所述凸头与所述弹簧均设置在所述固定筒内部，且所述凸头靠近所述插孔设置，所述弹簧推动所述凸头伸入所述插孔内，所述凸头用于与所述下连接结构接触限位。

作为优选，所述下连接结构从上至下包括顺次连接的绝缘探针与导电杆体，所述导电杆体上靠近所述绝缘探针的一端设置有锁紧凹槽，所述导电杆体设置在所述金属底座上，所述绝缘探针与所述导电杆体插入所述插孔时，所述导电杆体与所述插孔的侧壁接触，所述锁紧装置用于与所述锁紧凹槽卡合限位。

作为优选，所述金属底座包括下金属柱与金属座，所述下金属柱固定在所述金属座上，所述下金属柱上与所述金属座上均设置有通孔，所述导电杆体设置在所述下金属柱上的通孔内，所述下电缆一端与所述导电杆体下端连接，另一端穿过金属座上的通孔伸至外部。

进一步地，所述井下电缆对接装置还包括上绝缘密封结构，所述上绝缘密封结构包括连接的第一绝缘密封套与第一绝缘密封体，所述第一绝缘密封套套装在所述插座外壁，所述第一绝缘密封体位于所述插座下方，所述第一绝缘密封体上设置有与所述插孔连通的锥形通槽，所述下连接结构穿过所述锥形通槽进入所述插孔，所述锥形通槽两端内径差为1mm。

进一步地，所述井下电缆对接装置还包括下绝缘密封结构，所述下绝缘密封结构从上至下包括连接的第二绝缘密封套与第三绝缘密封套，所述第二绝缘密封套与所述第三绝缘密封套均套装在所述导电杆体外壁上，且所述第二绝缘密封套位于所述下金属柱上的通孔内，所述第三绝缘密封套的外径大于所述下金属柱上通孔的内径，且所述第三绝缘密封套卡在所述下金属柱上通孔的外部，所述导电杆体插入所述插孔中时，所述第二绝缘密封套与所述第一绝缘密封体密封贴合。

进一步地，所述井下电缆对接装置还包括对中装置，所述对中装置设置在所述金属罩与所述金属底座之间。

作为优选，所述对中装置包括上对中装置与下对中装置，所述上对中装置设置在所述金属罩底部，所述下对中装置设置在所述金属底座顶部，所述上对中装置与所述下对中装置对位配合。

作为优选，所述上对中装置为设置在所述金属罩底部周缘的多个上齿牙，每个上齿牙的齿顶设置有凸起，所述下对中装置为设置在所述金属底座顶部周缘的多个下齿牙，每个下齿牙的齿底设置有与所述凸起配合的凹槽，所述上齿牙与所述下齿牙对位配合，所述上对中装置上设置有排液孔。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明可将下连接结构及金属底座通过下线缆与井下潜水泵的电机相连，并直接放入井下，再将上电缆与上连接结构相连，然后将上连接结构及其相连接各部件一同顺着油管中心放入井下，通过为线圈通电，使得金属罩及上金属柱产生电磁吸力，与下连接结构及金属底座吸引靠近，且由于上电缆与上连接结构及其相连接各部件的自重，使得金属底座与金属罩底部相互靠近并对接，达到下连接结构与上连接结构对接导电的目的；本发明上下两部分通过电磁吸力及自身重力在井下即可完成对接导电，因此，上电缆与上连接结构及其相连接各部件可顺着油管中心放入井下，从而避免电缆被井壁挤压损坏，同时也避免与井壁摩擦造成井下落物等问题，防止井下事故的发生，节约操作成本，增加经济效益；另外，本发明结构简单，使用安全，操作方便，实际使用优势明显。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种井下电缆对接装置的结构示意图；

图2是图1中A-A剖视图；

图3是本发明又一实施例提供的整流稳压装置连接示意图；

图4是本发明又一实施例提供的金属罩的结构示意图；

图5是本发明又一实施例提供的上金属柱的结构示意图；

图6是本发明又一实施例提供的上连接结构的结构示意图；

图7是本发明又一实施例提供的常闭触动按钮的结构示意图；

图8是本发明又一实施例提供的锁紧装置的结构示意图；

图9是本发明又一实施例提供的上绝缘密封结构的结构示意图；

图10是本发明又一实施例提供的金属座的剖视图；

图11是本发明又一实施例提供的金属座的俯视图；

图12是本发明又一实施例提供的下连接结构的结构示意图；

图13是本发明又一实施例提供的下绝缘密封结构的结构示意图；其中：1盖体，11上电缆，12下电缆，

13整流稳压装置，131二极管，132电解电容，133稳压管，

2金属罩，

21线圈，

22上金属柱，

23导线孔，24螺纹通孔，25限位凹槽，

3上连接结构，

31插座，32插孔，

33常闭触动按钮，

331行程杠杆，332壳体，333动触头开关，334缓冲弹簧，

34锁紧装置，341固定筒，342弹簧，343凸头，

4上绝缘密封结构，

41第一绝缘密封套，42第一绝缘密封体，43锥形通槽，

5下连接结构，

51绝缘探针，52导电杆体，53锁紧凹槽，

6下绝缘密封结构，

61第二绝缘密封套，62第三绝缘密封套，

7金属底座，71下金属柱，72金属座，

8对中装置，

81凸起，82排液孔，83凹槽，84齿牙。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供了一种井下电缆对接装置，用于使上电缆11与下电缆12连接导电，所述井下电缆对接装置包括：内部设置有空腔的盖体1、整流稳压装置13、底部开口的金属罩2、线圈21、上金属柱22、上连接结构3、下连接结构5、金属底座7，所述盖体1扣装在所述金属罩2的顶部，所述整流稳压装置13设置在所述盖体1内部空腔内，所述线圈21、所述上连接结构3均设置在所述金属罩2内，且所述上金属柱22插设在所述线圈21内，所述上电缆11第一端与电源连接，所述上电缆11第二端分别与所述上连接结构3、所述整流稳压装置13连接，且所述整流稳压装置13与所述线圈21连接，所述下连接结构5设置在所述金属底座7上，所述下连接结构5与所述下电缆12连接，通过所述金属底座7与所述金属罩2底部对接，使所述下连接结构5与所述上连接结构3对接导电。

其中，本发明实施例中，盖体1顶部设置有共电缆穿过的导线穿孔，盖体1的顶部设置为半圆球形，以便承受更大的水压力，盖体1的材料选择电工纯铁DT4C；

如图4所示，金属罩2为圆环铁芯，材质选择DT4C，其顶部外周设置有连接螺纹，连接螺纹与盖体1的连接螺纹连接，圆环铁芯顶部设置有导线孔23和螺纹通孔24，导线孔23以便电缆导线顺利穿过，一般设置六个导线孔23，螺纹通孔24用于穿过螺栓与上金属柱22固定，圆环铁芯内部空腔放置线圈21及上连接结构3，而且，金属罩2内壁还设置有限位凹槽25，对应的上金属柱22外壁上也设置限位凹槽25，两个限位凹槽25内固定一个垫片固定件，垫片固定件与上连接结构3连接固定，保证下连接结构5与上连接结构3连接时，上连接结构3不被拽出；上金属柱22可采用圆柱铁芯，其顶部也设置有导线孔23和螺纹通孔24，导线孔23与圆环铁芯的导线孔23一一对应，螺纹通孔24与圆环铁芯的螺纹通孔24通过螺栓连接固定，圆柱铁芯填料选择钕铁硼Nd2Fe14B，将钕铁硼粉末与填料、塑胶或低熔点金属等粘结剂均匀混合，然后用压缩、挤压或注射成型等方法制成的复合型钕铁硼永磁体；

如图1所示，线圈21设置有上下两个线圈21，所述的线圈21的额定直流电压为340V，作为优选，所述线圈21材质选择漆包线SWG，线圈21的半径R1设置为9mm，R2设置为20mm，及线圈21的厚度H为11mm；所述线圈21的高度均为80mm，线径为0.78mm，其导线铜芯直径为0.72mm，截面为0.4072mm²，直流电阻为43Ω/Km，每厘米骨架宽度缠12.8圈，也可根据实际情况灵活设置；

如图3所示，整流稳压装置13设置有整流二极管、电解电容、稳压管，作为优选，所述整流二极管选择IN4007型锗二极管，额定正向工作电流为1A，反向耐压1000V；所述电解电容选择ITA/RTCD139，参数为340v4700uf电解电容；所述稳压管选择U1ZB330-Z稳压二极管，输出直流电压340V，功率1W，电路板采用PCB基板覆铜板，各元件连接如图3所示，其输入交流电压380V，输出直流电压340V；

本发明可将下连接结构5及金属底座7通过下线缆与井下潜水泵的电机相连，并直接放入井下，一般放入井下1000米处，可将直径60mm油管放入井中，再将上电缆11与上连接结构3相连，然后将上连接结构3及其相连接各部件一同顺着油管中心放入井下，当放入深度达到潜油泵深度后，测试绝缘电阻大于10MΩ后，合上电源开关，对线圈21通电，使得金属罩2及上金属柱22产生电磁吸力，与下连接结构5及金属底座7吸引靠近，且由于上电缆11与上连接结构3及其相连接各部件的自重，使得金属底座7与金属罩2底部相互靠近并对接，达到下连接结构5与上连接结构3对接导电的目的；一般测量下连接结构5与上连接结构3之间绝缘电阻大于10MΩ即可为线圈21送电，凭借电磁铁产生的1000N电磁吸力；本发明上下两部分通过电磁吸力及自身重力在井下即可完成对接导电，因此，上电缆11与上连接结构3及其相连接各部件可顺着油管中心放入井下，从而避免电缆被井壁挤压损坏，同时也避免与井壁摩擦造成电缆下落或其他井壁碎屑等井下落物问题，防止井下事故的发生，节约操作成本，增加经济效益；另外，本发明结构简单，使用安全，操作方便，实际使用优势明显。

如图6所示，也可参见图2，作为优选，所述上连接结构3包括插座31、常闭触动按钮33、锁紧装置34，所述插座31设置在所述线圈21下方的所述金属罩2内壁上，且所述插座31位于所述金属罩2内壁与所述上金属柱22之间，所述上电缆11第二端与所述插座31顶部连接，所述插座31内设置有与所述金属罩2轴向平行的插孔32，所述插孔32用于容纳所述下连接结构5，所述插孔32的侧壁上分别设置有所述常闭触动按钮33、所述锁紧装置34，所述常闭触动按钮33与所述整流稳压装置13、所述线圈21均连接。

如图8所示，作为优选，所述锁紧装置34包括固定筒341、弹簧342、凸头343，所述插孔32的侧壁上设置有穿孔，所述固定筒341设置在所述穿孔中，所述凸头343与所述弹簧342均设置在所述固定筒341内部，且所述凸头343靠近所述插孔32设置，所述弹簧342推动所述凸头343伸入所述插孔32内，所述凸头343用于与所述下连接结构5接触限位。

其中，如图7所示，所述的插孔32侧壁上设置有与插孔32垂直的常闭触动开关行程杠杆腔、锁紧装置腔，分别用于容纳常闭触动按钮33和锁紧装置34；常闭触动按钮33为现有技术，其外形尺寸需根据本发明实际情况灵活设置，其设置有行程杠杆331、壳体332、动触头开关333、缓冲弹簧334，行程杠杆331与动触头开关333、缓冲弹簧334顺次接触，且均设置在壳体332内部，具体连接时，整流稳压装置13的输入端与上电缆11连接，整流稳压装置13的两个输出端，其中一端与动触头开关333的一端焊接固定连接，动触头开关333的另一端与线圈21的一端焊接固定连接，线圈21的另一端与整流稳压装置13的另一个输出端焊接固定连接，整流稳压装置13、动触头开关333与线圈21共同形成回路，动触头开关333的断开可以控制线圈21的断开；壳体332外部设置有螺纹，通过螺纹与插孔32侧壁的通孔连接固定，行程杠杆331一端靠近插孔32设置，另一端紧靠按钮的动触头开关333，通常情况下，缓冲弹簧334处于伸展状态，行程杠杆331端部伸入插孔32，当下连接结构5伸入插孔32时，下连接结构5推动行程杠杆331移动，即推动动触头开关333向缓冲弹簧334一侧移动，此时，使得动触头开关333断开，从而使得两个线圈21断电，而停止产生电磁场，这样既完成了对接，又解决了线圈21长期通电耗电的问题；常闭触动按钮33触动行程设置为1mm，行程杠杆331的直径一般设置为2mm；锁紧装置34的凸头343的拱高与动触头开关333的行程相等，插孔32填料选择紫铜，内壁镀银。

如图12所示，作为优选，所述下连接结构5从上至下包括顺次连接的绝缘探针51与导电杆体52，所述导电杆体52上靠近所述绝缘探针51的一端设置有锁紧凹槽53，所述导电杆体52设置在所述金属底座7上，所述绝缘探针51与所述导电杆体52插入所述插孔32时，所述导电杆体52与所述插孔32的侧壁接触，用于导电连通，所述锁紧装置34的凸头343用于与所述锁紧凹槽53卡合限位。

其中，导电杆体52一般采用导电铜棒，绝缘探针51的尖部的锥度为62°，长度4.5mm，外径与导电铜棒的外径一致。与导电杆体52连接的下电缆12部分填料选择紫铜，外部壁镀银，绝缘探针51填料选择聚醚醚酮PEEK，注塑浇注成型。

如图1所示，也可参见图10和图11，作为优选，所述金属底座7包括下金属柱71与金属座72，所述下金属柱71固定在所述金属座72上，所述下金属柱71上与所述金属座72上均设置有通孔，所述导电杆体52设置在所述下金属柱71上的通孔内，所述下电缆12一端与所述导电杆体52下端连接，另一端穿过金属座72上的通孔伸至外部。

其中，金属座72可采用圆环衔铁，下金属柱71采用圆柱衔铁，金属座72上设置内凹的空腔，下金属柱71放置在空腔中，金属座72与下金属柱71之间通过螺钉贯穿固定；下电缆12一端与导电杆体52下端连接，另一端穿过金属座72上的通孔伸至外部与电机连接。

如图9所示，进一步地，所述井下电缆12对接装置还包括上绝缘密封结构4，所述上绝缘密封结构4包括连接的第一绝缘密封套41与第一绝缘密封体42，所述第一绝缘密封套41套装在所述插座31外壁，所述第一绝缘密封体42位于所述插座31下方，所述第一绝缘密封体42上设置有与所述插孔32连通的锥形通槽43，所述下连接结构5穿过所述锥形通槽43进入所述插孔32，所述锥形通槽43两端内径差为1mm。

其中，上绝缘密封结构4的填料选择聚醚醚酮PEEK，通过注塑方法成型；锥形通槽43部分设置有1mm差的斜度，以便锥形通槽43与第二绝缘密封套61对挤时，排除绝缘层间的水，达到可靠绝缘作用。

如图13所示，进一步地，所述井下电缆12对接装置还包括下绝缘密封结构6，所述下绝缘密封结构6从上至下包括连接的第二绝缘密封套61与第三绝缘密封套62，所述第二绝缘密封套61与所述第三绝缘密封套62均套装在所述导电杆体52外壁上，且所述第二绝缘密封套61位于所述下金属柱71上的通孔内，所述第三绝缘密封套62的外径大于所述下金属柱71上通孔的内径，且所述第三绝缘密封套62卡在所述下金属柱71上通孔的外部，所述导电杆体52插入所述插孔32中时，所述第二绝缘密封套61与所述第一绝缘密封体42密封贴合。

其中，下绝缘密封结构6填料选择聚醚醚酮PEEK，通过注塑浇注成型；第三绝缘密封套62卡在下金属柱71上通孔的底部，用于限位，防止导电杆体52脱离下金属柱71上通孔。

如图1所示，也可参见图4、图10和图11，进一步地，所述井下电缆12对接装置还包括对中装置8，所述对中装置8设置在所述金属罩2与所述金属底座7之间。

作为优选，所述对中装置8包括上对中装置8与下对中装置8，所述上对中装置8设置在所述金属罩2底部，所述下对中装置8设置在所述金属底座7顶部，所述上对中装置8与所述下对中装置8对位配合。

作为优选，所述上对中装置8为设置在所述金属罩2底部周缘的多个上齿牙84，每个上齿牙84的齿顶设置有凸起81，所述下对中装置8为设置在所述金属底座7顶部周缘的多个下齿牙84，每个下齿牙84的齿底设置有与所述凸起81配合的凹槽83，所述上齿牙84与所述下齿牙84对位配合，所述上对中装置8上设置有排液孔82。

其中，对中装置8的实现方式有多种，便于使得上连接结构3与下连接结构5在井下顺利对齐找正并对接导电，以及增加上下铁芯的接触面积。本发明实施例中，上对中装置8为多个上齿牙84，下对中装置8为多个下齿牙84，上齿牙84与所述下齿牙84对位配合，即每个齿顶部分可看做凸三角形，而齿底部分可看做凹三角形，各个三角形的顶角设置为104°，底角为38°，高为14mm；一般在上对中装置8上的每个凸三角形上设置有三个排液孔82，以便电磁吸力拽本发明上下部分时，装置内部的水能更快的排除。

本发明中的金属罩、上金属柱、以及金属底座中的下金属柱和金属座，均采用可通过电磁感应产生电磁吸引力的金属，如铁、镍、钴等金属材料；本发明各个缝隙中可根据实际情况加入绝缘填料，上下电缆绝缘、线圈绝缘以及各个空隙的绝缘填料选择PEEK，使其耐温达到250摄氏度以上，绝缘强度达到1KV/mm。

本发明实施例中，上连接结构3与下连接结构5的数量不限，也可设置多个，均匀分布即可，作为优选，可分别设置三个，增强连接的可靠性。

上电缆11与下电缆12均为三相电源线，上电缆11从盖体1顶部的导线孔23穿入，通过金属罩2的主电源导线孔23和上金属柱22的主电源导线孔23，再与插孔32的底部通过焊锡固定连接，从A相和B相的插孔32的底部焊接处分别引出控制电源导线，通过金属罩2的主电源导线孔23和上金属柱22的主电源导线孔23，再与整流稳压装置13的电源入口通过端子固定连接；整流稳压装置13的两个出口端子分别引出两个导线，通过金属罩2的主电源导线孔23和上金属柱22的主电源导线孔23，再分别与动触头开关333、两个线圈21通过焊锡等方式固定连接。金属座72的连接螺孔与下金属柱71的连接螺孔通过螺钉固定连接，下绝缘密封结构6通过浇注固定在导电杆体52的外壁，并穿入下金属柱71上通孔内，三相电源线通过金属座72的主电源导线孔23，与导电杆体52的底部通过焊锡固定连接，在本发明的所有空隙处都浇注绝缘填料。

本发明提供的一种井下电缆12对接装置，通过上述限定结构，作为优选，所述盖体1内腔空隙和各部件间对接空隙填料选择绝缘防水胶填满密封，工作时，插孔32的顶部注入导电硅脂，下部注入绝缘油，本发明凭借上电缆11与上连接结构3及其相连接各部件的自重，且在对中装置8的帮助下将下连接结构5压入插孔32内，此时插孔32的导电部分未触及下连接结构5的导电杆体52，上连接结构3与下连接结构5之间的绝缘电阻在绝缘油的隔离下要达到10MΩ。电源通电后，线圈21产生电磁场，在1000N的电磁力作用下，在20-60mS内将第二绝缘密封套61拽入插孔32的第一绝缘密封体42内，达到上连接结构3与下连接结构5顺利完成对接的目的。本实施例提供的电缆对接装置，通过5口井的运用，两年来未发生故障，该装置一次性投入，可以重复利用，寿命在10年以上，方便了施工，节约了生产成本，增加了经济效益。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。