三段式井下电潜泵水下电缆穿越机构的制作方法

本发明涉及一种电缆穿越机构，具体涉及一种三段式井下电潜泵水下电缆穿越机构。

背景技术：

海上油田、老油田或低压油田的开采过程中，由于油气藏压力过低必须使用水下电潜泵进行采油操作。电潜泵的电缆是电机与地面控制系统相连系传送电力纽带和psi/phd信号的通道，是一种耐油耐盐水、耐化学物质腐蚀的油井专用电缆，工作于油套管之间。

井口电缆穿越器是电潜泵采油井口上用于贯穿油管挂和上法兰，并连接电潜泵和井上电源的一种装置。它改变了传统的电缆穿越方式，具有安全性好、密封性高、操作方便等特点。但是目前国内海上油田电潜泵井口上的电缆穿越器安装、维修繁琐，远不能满足自动化水平的发展需要。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种三段式井下电潜泵水下电缆穿越机构，利用水下操作机器人rov实现水下自动安装，大幅提高了水下湿式电连接器可靠性以及装配、维修效率。

为了完成上述目的，本发明提供了一种三段式井下电潜泵水下电缆穿越机构，三段式井下电潜泵电缆穿越机构的触点数量至少为三芯，包括：底部湿式插头，底部湿式插头固定安装在水下采油设备上，底部湿式插头通过铠装电缆与电潜泵连接；穿越电缆，穿越电缆包括下部湿式插座和上部湿式插头，下部湿式插座的尾部与上部湿式插头的尾部通过软管密封连接，软管内充满绝缘油，下部湿式插座与底部湿式插头密封连接；rov操作湿式插座，rov操作湿式插座与上部湿式插头密封连接。

优选的，底部湿式插头包括内壁覆设有隔水膜的外套筒和帖抵设置在外套筒一端的底部湿式插头本体，底部湿式插头本体通过导向机构与水下采油设备螺接，底部湿式插头本体与导向机构密封连接，底部湿式插头本体的中心轴向穿插有密封配合的底部插针，底部插针插入底部湿式插头本体的一端与铠装电缆连接；底部湿式插头还包括设置在隔水膜内的电缆固定架，电缆固定架的一端扣合在底部湿式插头本体上，电缆固定架的另一端扣接在用于隔离铠装电缆的电缆保护装置上。

进一步优选的，电缆保护装置包括电缆锁紧腔和电缆夹紧本体，电缆锁紧腔套装在铠装电缆外并与外套筒套接，电缆锁紧腔进入外套筒的内侧端套接有电缆密封套；电缆锁紧腔的露出外套筒的外侧端与电缆夹紧本体的一端螺接，电缆锁紧腔的外侧端还卡接有电缆卡环。

更进一步优选的，电缆夹紧本体的另一端的内侧卡接有铠装电缆卡环，电缆夹紧本体上径向贯通螺接有夹紧本体锁紧螺母，夹紧本体锁紧螺母穿过电缆夹紧本体后与铠装电缆卡环抵接。

进一步优选的，下部湿式插座包括下部插座本体，下部插座本体内部设有同轴布置的外部隔水套和内部隔水套，外部隔水套的两端均设置封堵件；外部隔水套、两端的封堵件及内部隔水套之间形成内部充满绝缘油的第二压力平衡腔，内部隔水套的一端与远离下部插座本体的后端的封堵件密封连接，其中，外部隔水套邻近下部插座本体的前端的封堵件上轴向穿插下部顶针，下部顶针穿透前端的封堵件至内部隔水套中，且下部顶针分别与封堵件和内部隔水套滑动密封连接，内部隔水套内设有与下部顶针滑动配装的导电元件，底部插针与下部顶针抵接后将下部顶针顶入导电元件内，导电元件的另一端越过封堵件穿出内部隔水套后与铠装电缆连接；下部插座本体的尾部与用于固定软管的下部软管固定支架密封连接。

更进一步优选的，下部软管固定支架通过密封套与下部插座本体的尾部密封连接，软管固定支架包括软管接头，软管接头的一端与密封套密封连接，软管套接在软管接头外，软管与软管接头连接的部分外设有电缆锁紧套，电缆锁紧套与软管接头之间通过锁紧环连接，锁紧环与软管接头螺接。

优选的，上部湿式插头包括上部插头本体，上部插头本体远离下部湿式插座的一端穿插上部插针，且上部插针与上部插头本体密封连接，上部插头本体的另一端与上部软管固定架密封连接。

进一步优选的，上部插头本体通过上部密封套与上部软管固定架密封连接，上部软管固定架包括上部软管接头，软管套设在上部软管接头外，软管与软管接头连接的部位外周覆设有上部电缆锁紧套，上部电缆锁紧套与上部软管接头相连的位置外周套设上部锁紧环。

优选的，rov操作湿式插座包括邻近上部湿式插头的前部外壳和与前部外壳螺接的尾部外壳，前部外壳内设有rov插座本体，rov插座本体内部设有同轴布置的rov外部隔水套和rov内部隔水套，rov外部隔水套靠近上部湿式插头的前端设置密封件，rov内部隔水套中滑动穿装设置与上部插针配装的rov顶针，rov顶针的一端穿透密封件配装上部插针，rov顶针的另一端与rov导电元件连接；尾部外壳上设有rov操作把手，铠装电缆通过尾部外壳与rov导电元件连接。

进一步优选的，rov导电元件包括rov插头导电杆，rov插头导电杆与rov顶针滑动连接，rov插头导电杆外密封有rov导电杆密封套；rov插头导电杆内设有rov弹簧。

本发明的有益效果为：

本发明通过在采油设备上安装底部湿式插头，然后利用穿越电缆连接底部湿式插头和rov操作湿式插座，避免了直接利用rov操作湿式插座与底部湿式插头插接，操作简单，安装方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的三段式井下电潜泵电缆穿越机构的底部湿式插头的剖视图；

图2是本发明的三段式井下电潜泵水下电缆穿越机构的穿越电缆的下部湿式插座的剖视图；

图3是本发明的三段式井下电潜泵水下电缆穿越机构的穿越电缆的上部湿式插头的剖视图；

图4是本发明的三段式井下电潜泵水下电缆穿越机构的rov操作湿式插座的部分剖视图；

图5是本发明的三段式井下电潜泵水下电缆穿越机构的底部湿式插头与下部湿式插座的结合示意图；

图6是本发明的三段式井下电潜泵水下电缆穿越机构的穿越电缆的整体结构示意图。

附图标记说明

10、软管；20、铠装电缆；30、水下采油设备；

40、导向机构；50、采油树顶部设备本体；

100、底部湿式插头；

102、电缆密封套；103、密封套固定环；

104、隔水膜；105、电缆锁紧腔；106、锁紧螺母；

107、外套筒锁紧环；108、电缆夹紧螺母；109、电缆卡环；

110、电缆夹紧本体；111、铠装电缆卡环；112、夹紧本体锁紧螺母；

113、外套筒；114、电缆固定架；115、底部湿式插头本体；

116、密封螺钉；117、底部插针；118、底部o型密封圈；

119、底部压力平衡孔；120、第一压力平衡腔；

200、下部湿式插座；

201、下部v型前部密封；202、下部顶针；203、下部导向销；

204、外部隔水套；205、下部插座本体；206、插头导电杆；

207、导电杆密封套；208、弹簧导杆；

210、下部密封套；211、下部锁紧环；

212、下部电缆锁紧套；214、下部挡圈；215、下部密封螺钉；

219、下部弹簧；220、内部隔水套；

221、下部压力平衡孔；222、软管接头；

230、封堵件；231、第二压力平衡腔；

300、上部湿式插头；

302、上部锁紧环；303、上部软管接头；

304、密封套锁紧环；305、上部第一o型密封圈；

306、上部密封套；307、上部第二o型密封圈；308、上部插头本体；

309、插针o型密封圈；310、上部插针；311、上部密封螺钉；

312、上部电缆锁紧套；

400、rov操作湿式插座；

401、v型前部密封；402、rov顶针；403、rov导向销；

404、rov插座本体；405、rov外部隔水套；406、rov内部隔水套；

407、rov导电杆密封套；408、rov弹簧导杆；409、rov插头导电杆；

410、前部外壳；411、尾部外壳；412、rov操作把手；

414、rov弹簧；415、rov压力平衡孔。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本实施例提供了一种三段式井下电潜泵水下电缆穿越机构，三段式井下电潜泵电缆穿越机构的触点数量至少为三芯，包括底部湿式插头100、穿越电缆和rov操作湿式插座400，其中穿越电缆包括下部湿式插座200和上部湿式插头300。其中，如图5所示，底部湿式插头100固定在水下采油设备30上，下部湿式插座200与底部湿式插头100密封插接，底部湿式插头100通过铠装电缆与电潜泵（图中未示出）连接。如图6所示，穿越电缆安装在采油树顶部设备本体50上，下部湿式插座200的尾部（此处的尾部是指下部湿式插座200的其中一端，在实际工作中，下部湿式插座200与底部湿式插头100相配合的一端称为头部，另一端称为尾部）与上部湿式插头300的尾部（此处的尾部是指上部湿式插头300的一端，在实际工作中，上部湿式插头300与rov操作湿式插座400相配合的一端为头部，另一端称为尾部）通过软管10连接，软管10内充满绝缘油，以便实现水下的内外压力平衡。rov操作湿式插座400与上部湿式插头300密封插接。

具体的，如图1所示，底部湿式插头100通过铠装电缆20与电潜泵（图中未示出）连接，且底部湿式插头100固定安装在水下采油设备30上。底部湿式插头100包括内壁覆设有隔水膜104的外套筒113和帖抵设置在外套筒113一端的底部湿式插头本体115，具体的，底部湿式插头本体115通过密封螺钉116与外套筒形成密封固定连接，以防止海水进入外套筒113内。底部湿式插头本体115通过导向机构40与水下采油设备30螺接，底部湿式插头本体115与导向机构40密封连接，具体的，在底部湿式插头本体115上套设有多个密封圈（图中未示出），底部湿式插头本体115嵌入导向机构40内，且底部湿式插头本体115的一端从导向机构40内穿出，密封圈使得底部湿式插头本体115嵌入导向机构40后形成密封，以便防止海水通过导向机构40与底部湿式插头本体115之间的缝隙流入到水下采油设备内部。底部湿式插头本体115的中心轴向穿插有密封配合的底部插针117，底部插针117插入底部湿式插头本体115的一端与铠装电缆20连接，具体的，在本实施例中，底部插针117通过底部o型密封圈118与底部湿式插头本体115形成密封连接，以便防止海水通过底部插针117与底部湿式插头本体115之间的连接缝隙进入底部湿式插头本体115内部。底部湿式插头100还包括设置在隔水膜104内的电缆固定架114，电缆固定架114用于固定铠装电缆20，防止铠装电缆20在外套筒113内产生轴向移动。电缆固定架114的一端扣合在底部湿式插头本体115上，电缆固定架114的另一端扣接在用于隔离铠装电缆的电缆保护装置（图中未示出）上。具体的，电缆保护装置包括电缆锁紧腔105和电缆夹紧本体110，电缆固定架114扣接在电缆锁紧腔105的一端。电缆锁紧腔105套装在铠装电缆20外并与外套筒113套接，具体的，在电缆锁紧腔105外螺接有外套筒锁紧环107，外套筒113的一端与外套筒锁紧环107抵接，外套筒113的另一端与底部湿式插头本体115抵接，这样，电缆锁紧腔105和底部湿式插头本体115共同将外套筒113固定住，从而防止外套筒113产生径向移动，另外，在外套筒113与电缆锁紧腔105相套接的一端还设有锁紧螺母106，锁紧螺母106与外套筒113螺接，锁紧螺母106穿过外套筒113后与电缆锁紧腔105抵接，以便防止电缆锁紧腔105在径向上产生移动，同时，进一步加强了外套筒113与电缆锁紧腔105的连接紧密性，锁紧螺母106也起到了防止外套筒113产生径向移动。电缆锁紧腔105进入外套筒113的内侧端套接有电缆密封套102，电缆密封套102通过密封套固定环103固定在电缆锁紧腔105上，电缆密封套102可以隔离海水进入外套筒113内，从而防止海水侵蚀外套筒113内的铠装电缆20。电缆锁紧腔105的露出外套筒113的外侧端与电缆夹紧本体110的一端螺接，电缆锁紧腔105的外侧端还螺接有电缆卡环109，同时，电缆卡环109套接在电缆夹紧螺母108的一端，在电缆夹紧螺母108的另一端设有多条齿，这些齿紧紧咬合在铠装电缆20外。在电缆卡环109旋入电缆锁紧腔105内后，从而将电缆夹紧螺母108固定在铠装电缆20上，这样，使得电缆夹紧螺母108仅仅贴附在铠装电缆20的外侧，从而防止铠装电缆20产生径向的移动，进而固定铠装电缆20。通过以上所述，可知，电缆锁紧腔105、电缆卡环109和电缆夹紧螺母108构成了防止铠装电缆20产生径向移动的第一道防线。电缆夹紧本体110的另一端的内侧卡接有铠装电缆卡环111，在铠装电缆卡环111上同样设有多条齿，电缆夹紧本体110上径向贯通螺接有夹紧本体锁紧螺母112，夹紧本体锁紧螺母112穿过电缆夹紧本体110后与铠装电缆卡环111抵接，从而进一步的防止铠装电缆20产生径向移动。在使用时，当夹紧本体锁紧螺母112向下运动时，其夹紧本体锁紧螺母112将向下压迫铠装电缆卡环111，使得铠装电缆卡环111上的这些齿紧紧咬合在铠装电缆20上，从而达到锁紧铠装电缆20的目的。也就是说，铠装电缆卡环111和夹紧本体锁紧螺母112构成了防止铠装电缆产生径向移动的第二道防线。

另外，在本实施例中，隔水膜104与电缆锁紧腔105、底部湿式插头本体115、底部插针117（底部插针117与底部湿式插头本体通过底部o型密封圈118密封连接）、电缆密封套102共同形成第一压力平衡腔120，在第一压力平衡腔220内充满有绝缘油，然后通过底部压力平衡孔119实现水下压力平衡，以解决底部湿式插头在海水大深度下的承压能力受限问题，提高底部湿式插头的水下的使用深度和环境适应性。而且，电缆固定架114位于第一压力平衡腔120内部，电缆固定架114不仅具有固定电缆锁紧腔105和穿越电缆20的作用，同时，电缆固定架114与隔水膜104贴抵设置，使得电缆固定架114具有支撑第一压力平衡腔120的作用。

如图2所示，下部湿式插座200包括下部插座本体205，下部插座本体205内部设有同轴布置的外部隔水套204和内部隔水套220，外部隔水套204的两端均密封卡接有封堵件230，以防止海水的侵入，封堵件230密封嵌入下部插座本体205内部。外部隔水套204、两端的封堵件230及内部隔水套220之间形成内部充满绝缘油的第二压力平衡腔231。另外，在下部插座本体205设有下部压力平衡孔221，第二压力平衡腔231通过下部压力平衡孔221实现水下压力平衡，以解决下部湿式插座200在海水大深度下的承压能力受限问题，提高下部湿式插座的水下使用深度和水下环境适应性。内部隔水套220的一端与远离下部插座本体205的后端的封堵件230密封连接。其中，外部隔水套204邻近下部插座本体205的前端的封堵件230上轴向穿插下部顶针202，下部顶针202穿透前端的封堵件230至内部隔水套220中，下部顶针202分别与封堵件230和内部隔水套220滑动密封连接，具体的，在封堵件230上安装有下部v型前部密封201，下部顶针202通过下部v型前部密封201与封堵件230形成滑动密封连接，以便在将海水阻隔在外的同时，当下部顶针202向下部插座本体205内部运动的过程中，下部v型前部密封201将下部顶针202露出部分上的海水挤压掉，而为了进一步的将下部顶针202上的海水挤压掉，在内部隔水套220上安装有下部v型后部密封（图中未示出）。内部隔水套220内设有与下部顶针202滑动配装的导电元件（图中未示出），底部插针117与下部顶针202抵接后将下部顶针202顶入导电元件内，而在底部插针117将下部顶针202顶入导电元件的过程中，下部v型前部密封201和下部v型后部密封也将底部插针117上的海水挤压掉。导电元件的另一端越过封堵件230穿出内部隔水套220后与铠装电缆20的缆芯连接。具体的，在本实施例中，导电元件包括与内部隔水套220同轴设置的导电杆密封套207和插头导电杆206，内部隔水套220的一端扣接在导电杆密封套207上，导电杆密封套207用于固定插头导电杆206，插头导电杆206用于导电。导电杆密封套207套接在插头导电杆206外，插头导电杆206与下部顶针202滑动连接，插头导电杆206穿出导电杆密封套207后与铠装电缆20的缆芯连接，导电杆密封套207的一端与内部隔水套220卡接，导电杆密封套207的另一端穿出封堵件230，且与封堵件230卡接。另外，在插头导电杆206内设有下部弹簧219和弹簧导杆208，弹簧导杆208与插头导电杆206螺接，下部弹簧219套设在弹簧导杆208上，在下部顶针202在插头导电杆206内滑动过程中，下部顶针202将会向下挤压下部弹簧219，使得下部顶针202保持直线运动。同时，在底部插针117从下部插座本体205上脱离后，下部弹簧219也可以将下部顶针202重新顶出。下部插座本体205的尾部与用于固定软管10的下部软管固定支架（图中未示出）密封连接。具体的，在本实施例中，如图2所示，下部软管固定支架通过下部密封套210与下部插座本体205的尾部密封连接（下部密封套210与下部插座本体205之间通过下部密封螺钉215形成密封连接）。软管固定支架包括软管接头222，软管接头222的一端与下部密封套210密封连接，软管10套接在软管接头222外，软管10与软管接头222连接的部分外设有下部电缆锁紧套212，然后通过下部锁紧环211将下部电缆锁紧套212与软管接头222固定连接。具体的，下部锁紧环211与软管接头222螺接，下部锁紧环211与下部电缆锁紧套212扣接，而为了防止下部锁紧环211从下部电缆锁紧套212上脱离，在下部电缆锁紧套212上设有下部挡圈214。同时，下部锁紧环211通过固定下部电缆锁紧套212将软管10紧紧锁固在软管接头222上，防止软管10脱离软管接头222。

在本实施例中，底部湿式插头100和下部湿式插座200的对接过程中，在下部湿式插座200上设有导向销203，在导向机构40设有凹槽（图中未示出），使得导向销203与凹槽进行对中连接。在对接过程中，底部湿式插头100的底部插针117先接触到下部湿式插座200的下部顶针202，然后下部湿式插座200的内部的下部弹簧219收缩，直至底部插针117的导电接触面完全接触到下部湿式插座200内部的冠簧（图中未示出）。在此过程中，下部湿式插座200的下部v型前部密封201会将下部顶针202和底部湿式插头的底部插针117外部附着的海水挤压掉，使海水不能进入下部湿式插座200的内部。另外，将下部湿式插座200的内部隔水套220的前部也设计成v型密封结构（即下部v型后部密封），在下部顶针202和底部插针117进入的过程中也起到动密封的作用，作为第二级隔水屏障。

在本实施例中，如图3所示，上部湿式插头300包括上部插头本体308，上部插针310从在远离下部湿式插座200的一端的上部插头本体308的一端穿出，且上部插针310与上部插头本体308通过插针o型密封圈309形成密封连接，上部插头本体308的另一端与上部软管固定架（图中未示出）密封连接。具体的，上部插头本体308通过上部密封套306与上部软管固定架密封连接，上部密封套306的一端通过上部第二o型密封圈307密封连接，上部密封套306的另一端与上部软管接头303的一端通过上部第一o型密封圈305密封连接，软管10套设在上部软管接头303的另一端上，铠装电缆20的缆芯穿过上部软管接头303后与上部插针310连接，在上部软管接头303外螺接有密封套锁紧环304，密封套锁紧环304防止上部密封套306从上部插头本体308上脱落，其中，上部密封套306的一端与上部插头本体308抵接，上部密封套306的另一端与密封套锁紧环304抵接。另外，软管10与上部软管接头303套接的部位外周套设有上部电缆锁紧套312，上部电缆锁紧套312为套设有上部锁紧环302，具体的，上部锁紧环302的一端与上部软管接头303螺接，上部锁紧环302的另一端与上部电缆锁紧套312扣接，而为了防止上部锁紧环302从上部电缆锁紧套312上脱离，在上部电缆锁紧套312上设有上部挡圈（图中未示出）。。

如图4所示，rov操作湿式插座400包括邻近上部湿式插头300的前部外壳410和尾部外壳411，前部外壳410与尾部外壳411螺接，前部外壳410内设有同轴设置的rov插座本体404，rov插座本体404内部设有同轴设置的rov外部隔水套405，rov外部隔水套405内部设有rov内部隔水套406，rov顶针402的一端从rov内部隔水套406的一端穿出，rov顶针402从rov插座本体404穿出，rov顶针402与rov插座本体404通过密封件形成密封连接，具体的，在本实施例中，密封件采用了v型密封结构，如图4所示，在本实施例中密封件为v型前部密封401。rov顶针402的另一端与导电元件电性连接。具体的，导电元件包括rov插头导电杆409，rov插头导电杆409与rov内部隔水套406同轴设置，rov插头导电杆409与rov顶针402形成滑动连接，rov插头导电杆409外密封有rov导电杆密封套407；rov插座本体404内设有rov弹簧414，rov弹簧414的一端与rov插头导电杆409抵接，rov弹簧414的另一端与rov顶针402抵接。rov顶针402与v型前部密封401、rov外部隔水套405、rov内部隔水套406形成rov压力平衡腔（图中未示出），压力平衡腔内部充满绝缘油，然后通过rov压力平衡孔415实现内外压力平衡。在尾部外壳411上设有rov操作把手412，铠装电缆20通过尾部外壳411与rov插头导电杆409连接。

在本实施例中，上部湿式插头300和rov操作湿式插座400的对接过程与底部湿式插头100和下部湿式插座200的对接过程类似，详细过程请参考底部湿式插头100和下部湿式插座200的对接过程，在本实施例中不再赘述。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。