一种碳纤维潜油导电杆的制作方法

本发明涉及一种油井导电杆，具体为一种碳纤维潜油导电杆。

背景技术：

目前油田油井使用的潜油泵均采用潜油电缆为潜油电机供电，潜油电缆多为铠装电缆，具有多层绝缘，最外层由不锈钢铠皮缠绕而成，耐压等级3000/6000v，耐温等级90/120℃。下井过程中电缆由不锈钢卡子捆扎在油管外壁上，随着油管下井，电缆在井口由电泵井口电缆孔引出。

在实际油井作业下泵操作过程中，油管接箍与油井套管内壁容易碰撞，如果撞击部位为电缆捆绑处，电缆容易受到碰撞伤害，造成绝缘短路或者电缆中间断路。成本昂贵的潜油电缆无法多次重复使用，一旦修井作业，潜油泵电缆必须更换新电缆。下泵过程中，捆绑电缆工作量大，容易将电缆卡子掉入油井造成异物落井事故。高温、高压、腐蚀的油井井下环境降低潜油电缆的使用寿命。上述情况成为潜油泵和潜油电缆在油井采油举升系统生产应用需要解决的主要问题。

技术实现要素：

针对现有技术中潜油泵和潜油电缆在油井采油举升系统生产应用时存在捆绑电缆工作量大、容易造成异物落井事故以及潜油电缆使用寿命低等不足，本发明要解决的问题是提供一种适应油井复杂恶劣的工况条件、使用寿命长的碳纤维潜油导电杆。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种碳纤维潜油导电杆，包括杆体、插座组件以及插头组件，其中，插座组件固定安装于杆体上端，插头组件固定安装于杆体下端，多个导电杆通过插头组件和插座组件依次串联插接在一起。

插座组件包括连接箍、铜插孔、固定台肩以及上端母插座，其中上端母插座端部设有铜插孔，连接箍安装于上端母插座上，连接箍内设有内螺纹；在连接箍与上端母插座的连接位置设有第一密封铅垫，通过设于连接箍内、端母插座上的固定台肩压紧；固定台肩在连接箍内部与连接箍转动连接。

插头组件包括下端封装公铜柱插头以及铜柱插针，铜柱插针为多个，平行固定于下端封装公铜柱插头中，下端封装公铜柱插头外为可与插座组件中连接箍内螺纹配合的外连接螺纹。

杆体主体为圆杆体，圆杆体一端依次变形为第一固定扳手方径和第一推承台肩，第一推承台肩与上端母插座根部固连；圆杆体另一端依次变形为第二固定扳手方径和第二推承台肩，第二推承台肩与下端封装公铜柱插头根部固连。

杆体内部为铜导体、碳纤维外壳以及氧化镁绝缘层，其中铜导体为多根，纵向布置于管状的碳纤维外壳内，在碳纤维外壳内的其它空间中填充氧化镁绝缘层。

圆杆体部分的碳纤维外壳两端为碳纤维封装凸缘。

插座组件的上端母插座内加注绝缘重油脂。

插座组件的上端母插座内设有油脂流动槽。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明采用连接导电杆，替换潜油电缆，直接实现油管内导电铺设。导电杆采用氧化镁陶瓷烧结绝缘方式，碳纤维复合材料作为导电杆外壳，适应油井复杂的高温、高压、腐蚀的恶劣工况条件，最高耐温可超过650℃以上，耐压30mpa以上，使用寿命长。

2.方便作业连接下井，不用改变油井作业支架吊装设备，采用原有抽油杆下井作业设备，即可实现导电杆下井连接。

3.本发明采用连接杆式内投导电技术，解决潜油泵供电电缆内投式的井下电缆插接技术难题，为油井潜油泵的使用与维修开辟了高效、安全、可靠的供电方式。使作业效率大大提高；

4.本发明采用连接杆式内投导电技术，导电杆为硬性杆式连接，拆换方便，油井作业可多次重复使用，重复利用率高，极大降低潜油电缆成本；

5.同时连接导电杆供电发热解决油井油管内低温晰蜡、结蜡堵塞的生产技术难题。

附图说明

图1为本发明碳纤维潜油导电杆结构示意图；

图2为碳纤维潜油导电杆的杆体部分截面图；

图3a为碳纤维潜油导电杆的上端母插座放大剖面图；

图3b为图3a的俯视图；

图4a为碳纤维潜油导电杆的下端封装公铜柱插头放大剖面图；

图4b为图4a的c-c剖面图；

图5a为本发明中上端母插座和下端封装公铜柱插头链接示意图；

图5b为图5a的d-d剖面图；

图5c为图5b的a部放大图；

图6为多个碳纤维潜油导电杆连接示意图。

其中，1为链接箍，2为内链接螺纹，3为加注绝缘油脂的铜插孔，4为固定台肩，5a为第一密封铅垫，5b为第二密封铅垫，6为上端母插座，7a为第一推承面台肩，7b为第二推承面台肩，8a为第一杆固定扳手方径，8b为第二杆固定扳手方径，9a为第一碳纤维封装凸缘，9b为第二碳纤维封装凸缘10为杆体，11为下端封装公铜柱插头，12为外连接螺纹，13为铜柱插针，14为扁扳手卡径，15为重油脂流动槽，16为铜导体截面，17为碳纤维外壳截面，18为氧化镁绝缘层。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。

如图1所示，本发明一种碳纤维潜油导电杆，包括杆体、插座组件以及插头组件，其中，插座组件固定安装于杆体上端，插头组件固定安装于杆体下端，多个导电杆通过插头组件和插座组件依次串联插接在一起。

如图1、3所示，插座组件包括连接箍1、铜插孔3、固定台肩4以及上端母插座6，其中上端母插座6端部设有铜插孔3，连接箍1安装于上端母插座6上，连接箍1内设有内螺纹；在连接箍1与上端母插座6的连接位置设有第一密封铅垫5，通过设于连接箍1内、端母插座6上的固定台肩4压紧；密封铅垫5实现密封，防止油井内导电液流入。固定台肩4在连接箍1内部与连接箍1转动连接。

如图1、4a、4b所示，插头组件包括下端封装公铜柱插头11以及铜柱插针，铜柱插针为多个，平行固定于下端封装公铜柱插头11中，下端封装公铜柱插头11外为可与插座组件中连接箍1内螺纹配合的外连接螺纹12。

杆体主体为圆杆体10，圆杆体10一端依次变形为第一固定扳手方径和第一推承台肩，第一推承台肩与上端母插座6根部固连；圆杆体10另一端依次变形为第二固定扳手方径和第二推承台肩，第二推承台肩与下端封装公铜柱插头根部固连。

如图2所示，杆体内部为铜导体16、碳纤维外壳17以及氧化镁绝缘层18，其中铜导体16为多根，纵向布置于管状的碳纤维外壳17内，在碳纤维外壳17内的其它空间中填充氧化镁绝缘层18。

圆杆体10部分的碳纤维外壳17两端为碳纤维封装凸缘，包括第一碳纤维封装凸缘9a(如图3a、3b所示)和第二碳纤维封装凸缘9b(如图4a、4b所示)。

本发明在插座组件的上端母插座6内加注绝缘重油脂，并在插座组件的上端母插座6内设有重油脂流动槽15，如图5c所示。当下端封装公铜柱插头11中的铜柱插针13插入上端母插座6时，会将原加注在插孔内的绝缘重油脂挤出，由重油脂流动槽15排出到接插件密闭空间，由绝缘重油脂作为最后绝缘防护层，防止密封铅垫不严密，水渗入导电杆连接插头处造成导体插针之间短路事故。

本实施例中，每根碳纤维潜油导电杆外直径为22-25mm之间，杆长为9米。为适应油井井下高温，腐蚀的应用环境，解决作业造成的偏磨拉伸等问题，采用管状的碳纤维外壳17作为导电杆外壳，导电杆内采用4根截面10mm²的导电铜柱16，作为潜油泵电机的主供电导体，根据技术要求可在杆体内增加细1mm²传感器导线和导电杆加热除蜡导线。导体之间的绝缘根据使用要求采用铜柱表面先烧结氧化镁绝缘层18，然后将各个导电体采用支架固定后统一穿入碳纤维管内进行烧结制造，截面如附图2所示。

安装时，根据井下作业深度，确定所需碳纤维潜油导电杆的数量，然后进行插接，如图5a～5c所示，将碳纤维潜油导电杆下端封装公铜柱插头插入另一支碳纤维潜油导电杆的上端母插座中，如此依次连接，形成图6所示连接结构。

本发明采用连接导电杆，替换潜油电缆，直接实现油管内导电铺设。导电杆采用氧化镁陶瓷烧结绝缘方式，碳纤维复合材料作为导电杆外壳，适应油井复杂的高温、高压、腐蚀的恶劣工况条件，最高耐温可超过650℃以上，耐压30mpa以上，使用寿命长，作业时，不用改变油井作业支架吊装设备，采用原有抽油杆下井作业设备，即可实现导电杆下井连接；同时采用连接杆式内投导电技术，解决潜油泵供电电缆内投式的井下电缆插接技术难题，为油井潜油泵的使用与维修开辟了全新高效、安全、可靠的供电方式，使作业效率大大提高；采用连接杆式油管内投导电铺设技术，导电杆为硬性杆式连接，拆换方便，油井作业可多次重复使用，重复利用率高，极大降低潜油电缆成本；同时连接导电杆供电发热解决油井油管内低温晰蜡、结蜡堵塞的生产技术难题。