能够实现电缆快速对接的电缆连接件的制作方法

1.本实用新型涉及一种采油设备，具体涉及一种能够实现电缆快速对接的电缆连接件。


背景技术：

2.地球上稠油的储量很大，如何经济地将稠油开采出来是一个很大的技术挑战。按照中国标准，50℃时流动性100～10000毫帕为普通稠油，流动性10000～50000毫帕为特稠油，流动性50000毫帕以上为超稠油。根据稠油的热敏性特点，有两个流动性的拐点具有特别意义。一个是从遵循牛顿流体规律流动转变为遵循稠油特有的黏温曲线流动的拐点，另一个是凝固拐点。普通稠油在50℃以上处于牛顿流体状态，而在50℃以下基本上是每下降10℃，粘稠度增加一倍。由于稠油的这一特点，埋藏较深的稠油，因为地层梯降带来的温升原因，即使没有外在的注蒸汽等温升措施，仅依靠地层压力就可以自动流入井筒；而埋藏较浅的稠油，由于所处地层温度较低，反而需要人工的温升措施，才能驱使其流入井筒。后者属于热采，而前者仅通过相应的井筒举升即予以采出，称之为稠油冷采。稠油冷采的好处多多，最集中的意义体现在开采稠油的成本节约和可动用稠油储量的增加上。
3.但是，是否适合冷采，取决于边际产量的约束。边际产量分为经济边际产量和技术边际产量，两者有区别。技术边际产量的要求是硬约束，是指必须满足现有技术条件下举升途中温降条件的最低产量要求。稠油从井底到井口，有一段几百至几千米在油管内上升的距离。在上升过程中，稠油会通过油管管壁与地层交换热量，导致管体内的油温不断下降，温降现象以n℃/100m来表示。根据不同地区所处纬度或海拔高度，地层温降一般在2～3.6℃/100m之间。如果稠油上升速度太慢，在油管内的温度梯降就会趋近于地层温降，通过第一黏温拐点后，过早到达凝固拐点，导致采出困难。为此，现有稠油采油工艺采取的技术措施主要有两个：一个是要到深部去抽取更高温的油液并提高流速；第二个是注稀油或其他降黏剂，以稀释稠油。两个技术措施的目的都是减少油液在油管内因变稠增加的磨阻。但是，额外注入降黏剂是有成本的，必须能够采出更大产量的稠油才能满足经济边际产量要求。所以，对于来液量过低的油井，通过注稀油虽然也能满足技术产量要求，却是不经济的。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够实现电缆快速对接的电缆连接件，它可以实现两段电缆的快速对接。
5.为解决上述技术问题，本实用新型能够实现电缆快速对接的电缆连接件的技术解决方案为：
6.包括上密封套筒36-1、下密封套筒36-2，上密封套筒36-1与下密封套筒36-2通过螺栓36-5及螺母36-6实现快速连接；所述下密封套筒36-2内设置有密封柱36-7，密封柱36-7内设置有母插针36-9；母插针36-9的一端与第一电缆导通；所述上密封套筒36-1连接第二电缆，第二电缆的一端与公插针36-8导通；所述公插针36-8的头部与母插针36-9的内孔相
匹配。
7.在另一实施例中，所述密封柱36-7采用绝缘材料；所述公插针36-8和母插针36-9采用导电材料。
8.在另一实施例中，所述上密封套筒36-1的下端伸入下密封套筒36-2，以使公插针36-8的头部插入母插针36-9的内孔。
9.在另一实施例中，所述母插针36-9的内孔设置有冠簧36-10；所述冠簧36-10位于所述母插针36-9与所述公插针36-8之间；所述冠簧36-10采用导电材料。
10.在另一实施例中，所述上密封套筒36-1与所述密封柱36-7之间设置有金属垫片36-14。
11.在另一实施例中，所述上密封套筒36-1的上端连接上压钉36-3。
12.在另一实施例中，所述下密封套筒36-2的下端连接下压钉36-4。
13.在另一实施例中，所述第一电缆的各线缆与上密封套筒36-1之间间隔设置有多圈o型圈36-12和多圈垫圈36-13。
14.在另一实施例中，所述第二电缆的各线缆与下密封套筒36-2之间间隔设置有多圈o型圈和多圈垫圈。
15.在另一实施例中，所述上压钉36-3的底部设置有密封垫36-11；和/或所述下压钉36-4的顶部设置有密封垫。
16.本实用新型可以达到的技术效果是：
17.本实用新型能够实现两段电缆的快速对接，从而极大地减少了井下操作量，在保证电缆稳定工作的前提下，能够大大提高现场续接作业便捷性，从而提高电缆续接的效率。
18.本实用新型彻底解决了现有技术只能续接管件，无法续接电缆的问题。
附图说明
19.本领域的技术人员应理解，以下说明仅是示意性地说明本实用新型的原理，所述原理可按多种方式应用，以实现许多不同的可替代实施方式。这些说明仅用于示出本实用新型的教导内容的一般原理，不意味着限制在此所公开的实用新型构思。
20.结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施方式，并且与上文的总体说明和下列附图的详细说明一起用于解释本实用新型的原理。
21.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
22.图1是本实用新型能够实现电缆快速对接的电缆连接件的示意图；
23.图2是本实用新型的井下接头的示意图；
24.图3是本实用新型的金具接头的示意图；
25.图4是电缆的截面示意图；
26.图5是本实用新型的电缆连接件的示意图；图中示出了其中两根线缆。
27.图6是本实用新型的电缆连接件的组装示意图。
28.图中附图标记说明：
29.1为复合材料连续管，
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2为金属油管，
30.3为井下接头，
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4为井上接头，
31.5为潜油电泵，
32.7为动力电缆，
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8为潜油电缆，
33.9为过渡电缆，
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10为控制柜，
34.31为金具接头，
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32为电缆保护罩，
35.33为快接短节，
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34为过渡电缆密封件，
36.35为潜油电缆密封件，
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36为电缆连接件，
37.37为紧定螺钉，
38.31-1为外管，
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31-2为内管，
39.31-3为接头，
40.31-31为中心孔，
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31-32为过渡电缆穿设孔，
41.31-33为径向定位孔，
42.36-1为上密封套筒，36-2为下密封套筒，
43.36-3为上压钉，36-4为下压钉，
44.36-5为螺栓，36-6为螺母，
45.36-7为密封柱，36-8为公插针，
46.36-9为母插针，36-10为冠簧，
47.36-11为密封垫，36-12为o型圈，
48.36-13为垫圈，36-14为金属垫片。
具体实施方式
49.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
50.如图1所示，本实用新型能够实现电缆快速对接的电缆连接件，包括复合材料连续管1、金属油管2，复合材料连续管1的上端连接井上接头4，复合材料连续管1的下端通过井下接头3固定连接金属油管2的上端，金属油管2的下端连接潜油电泵5；井上接头4位于地面，潜油电泵5位于井底；井上接头4通过信号线连接控制柜10。
51.其中，复合材料连续管1可以采用中国实用新型专利文献cn105464629b公开的潜油隔膜泵复合材料连续管采油系统中的复合材料连续管。为了实现位于井底的潜油电泵5与位于地面的控制柜10的电力导通，井下接头3不仅需要将复合材料连续管1的管体与金属油管2的管体固定连接在一起并使二者的内腔相互连通形成采油通路i，而且还需要将复合
材料连续管1的动力电缆7与穿设于金属油管2内腔的潜油电缆8续接，而电缆的续接是个难题。另外，由于采油系统在工作过程中，其采油通路i内充满着油液，因此会影响动力电缆7与潜油电缆8续接后的导通性能。而采油系统在工作过程中对电缆与外界的绝缘性能也是一个极大的考验。为了解决该技术问题，本实用新型采用井下接头3，不仅能够实现组合管柱的续接，而且能够实现电缆的续接。
52.如图2所示，井下接头3包括金具接头31、电缆保护罩32、快接短节33，金具接头31的下端固定连接电缆保护罩32的上端，电缆保护罩32的下端固定连接快接短节33的上端；
53.如图3所示，金具接头31包括外管31-1、内管31-2、接头31-3，内管31-2设置于外管31-1的内部，内管31-2与外管31-1之间形成环形空腔；环形空腔的下端固定连接接头31-3；
54.环形空腔的上部作为复合材料连续管的连接部，复合材料连续管1的下端固定穿设于环形空腔的上部，从而实现井下接头3与复合材料连续管1下端的固定连接；环形空腔的下部作为电缆续接腔iii，从复合材料连续管1下端伸出的动力电缆7在电缆续接腔iii与过渡电缆9续接；
55.优选地，环形空腔的下部截面积大于环形空腔的上部截面积，以便于动力电缆7与过渡电缆9的续接操作；
56.接头31-3开设有中心孔31-31，内管31-2的下端伸入中心孔31-31的上端，外管31-1的下端套设于接头31-3的上端；
57.接头31-3的一侧侧壁开设有多个径向定位孔31-33，径向定位孔31-33用于穿设紧定螺钉37；接头31-3的另一侧侧壁开设有沿轴向延伸的过渡电缆穿设孔31-32，电缆穿设孔31-32内穿设有过渡电缆9，以使过渡电缆9能够从环形空腔ii穿过接头31-3伸入电缆续接腔iii；过渡电缆穿设孔31-32内设置有过渡电缆密封件34，过渡电缆密封件34能够将过渡电缆9固定，并且能够防止可能存在于环形空腔ii内的油液向上流动进入电缆续接腔iii，从而确保电缆续接腔iii处于密闭环境。
58.接头31-3的下端套设有电缆保护罩32的上端；电缆保护罩32的下端固定连接快接短节33；快接短节33的下部外径大于部端外径，从而使快接短节33的上部能够与电缆保护罩32之间形成环形空腔ii，环形空腔ii内设置有电缆连接件36；
59.快接短节33开设有中心孔，快接短节33的中心孔下端固定连接金属油管2的上端，快接短节33上端伸入接头31-3的中心孔31-31，从而使金属油管2的内腔与快接短节33的中心孔以及金具接头31的内管31-2相连通，形成采油通路i；
60.快接短节33的下部侧壁开设有潜油电缆穿设孔，潜油电缆穿设孔将采油通路i与环形空腔ii相连通，从金属油管2内腔伸出的潜油电缆8穿过潜油电缆穿设孔；潜油电缆穿设孔的上端设置有潜油电缆密封件35，潜油电缆密封件35能够实现潜油电缆8的固定，并且在采油通路i与环形空腔ii之间形成第一道密封，从而在一定程度上防止金属油管2内腔的油液进入容置电缆连接件36的环形空腔ii。需要说明的是，在采油过程中，如果采油通路i内的压力较大，采油通路i内的少量油液有可能会经过潜油电缆密封件35进入环形空腔ii，但由于电缆连接件36设置有多层密封件，因此环形空腔ii内的油液不会影响电缆连接件36中过渡电缆9与潜油电缆8的导通性能。而环形空腔ii上方设置有过渡电缆密封件34作为第二道密封，因此不会影响动力电缆7与过渡电缆9的续接性能。
61.本实用新型采用过渡电缆9实现动力电缆7与潜油电缆8的续接，能够保证续接电
缆的安全可靠。由于内嵌于复合材料连续管1管壁的动力电缆7一般为多根较细的电缆，而位于井底的潜油电缆8的直径较粗，将动力电缆7直接与潜油电缆8续接，现场操作的工作量极大，且现场设备条件有限，续接效率低。为此，本实用新型在动力电缆7与潜油电缆8之间增设一段直径与潜油电缆8接近或相同的过渡电缆9，使过渡电缆9与动力电缆7能够在地面完成，从而能够大幅减小井下现场的安装工作量。
62.通过潜油电缆密封件35和过渡电缆密封件34两道密封，本实用新型将电缆续接腔iii与采油通路i完全隔绝，从而在金具接头31内设置一段电缆续接腔，专用于容置动力电缆7与过渡电缆9的续接部，从而能够保证动力电缆7与过渡电缆9续接后的可靠性。
63.由于电缆通常为三相，如图4所示，因此电缆的续接需要将电缆的三根线缆同时续接。如图5所示，电缆连接件36包括上密封套筒36-1、下密封套筒36-2，上密封套筒36-1与下密封套筒36-2通过螺栓36-5及螺母36-6实现轴向固定连接；
64.下密封套筒36-2内设置有密封柱36-7，密封柱36-7内并列设置有三根母插针36-9，母插针36-9的内孔设置有冠簧36-10；母插针36-9的下端固定连接潜油电缆8的三根线缆；
65.上密封套筒36-1连接过渡电缆9的三根线缆，线缆的下端固定连接公插针36-8；公插针36-8的头部与母插针36-9相匹配，以使公插针36-8的头部能够伸入母插针36-9的内孔；冠簧36-10能够保证公插针36-8与母插针36-9之间的紧密接触；密封柱36-7能够保证公插针36-8和母插针36-9与外界的绝缘；
66.上密封套筒36-1的上端通过螺纹连接上压钉36-3；通过上压钉36-3使过渡电缆9固定于上密封套筒36-1内；过渡电缆9的三根线缆经上压钉36-3向上伸出并合为一股，穿过过渡电缆密封件34；
67.带有绝缘外皮的线缆与上密封套筒36-1之间间隔设置有多圈o型圈36-12和多圈垫圈36-13作为第二道密封，以实现过渡电缆9与上密封套筒36-1之间的密封；线缆的下端剥去绝缘外皮并伸入公插针36-8的尾部，以实现过渡电缆9与公插针36-8的导通；
68.上密封套筒36-1的下端能够伸入下密封套筒36-2，以实现公插针36-8与母插针36-9配合，从而使过渡电缆9与潜油电缆8的导通；在配合状态下，上密封套筒36-1与密封柱36-7之间设置有金属垫片36-14；由于密封柱36-7的硬度较低，设置于密封柱36-7上方的金属垫片36-14能够使密封柱36-7的受力均匀，防止密封柱36-7发生变形；
69.上压钉36-3的底部设置有密封垫36-11，密封垫36-11作为上密封套筒36-1与线缆之间的第一道密封，与第二道密封一起实现线缆的密封，从而保证过渡电缆9与上密封套筒36-1之间的密封；
70.同理，下密封套筒36-2的下端连接下压钉36-4；潜油电缆8的多根线缆经下压钉36-4伸入下密封套筒36-2，线缆的上端伸入母插针36-9的内孔，实现潜油电缆8与母插针36-9的导通；
71.潜油电缆8的密封方式与过渡电缆9相同；下压钉36-4与上压钉36-3的连接方式相同。
72.密封柱36-7采用绝缘材料，以确保公插针36-8和母插针36-9与外界绝缘。
73.在安装过程中，上密封套筒36-1与过渡电缆9的组装，以及过渡电缆9与动力电缆7的连接均可以在地面任何地方先行组装；只有下密封套筒36-2与潜油电缆8的组装需要在
井下操作，如图6所示。本实用新型极大地减少了井下操作量，在保证电缆稳定工作的前提下，能够大大提高现场续接作业便捷性，从而提高电缆续接的效率。本实用新型彻底解决了现有技术只能续接管件，无法续接电缆的问题。
74.本实用新型将复合材料连续管作为采油管柱的上段，将金属油管作为采油管柱的下段，从而能够将充分发挥复合材料连续管和金属油管各自的优势，同时规避各自的缺点。复合材料连续管与金属油管的连接点所处井深由原油的结蜡点或稠油的黏温曲线拐点决定。其中，复合材料连续管的管体采用hdpe(高密度聚乙烯)浸润玻纤材料制造而成，其管壁敷设有电热丝。
75.本实用新型利用复合材料连续管作为组合管柱的上段，由于其管壁内敷设有电热丝，能够为组合管柱的上段管体提供电加热保温功能，同时复合材料连续管具有低热交换特性，具备良好的保温性能，因此能够抵抗地层温降，避免稠油在组合管柱的上段流动的过程中发生大幅温降，从而使稠油在组合管柱的上段内仍然能够保持良好的流动性。
76.本实用新型利用复合材料连续管作为组合管柱的上段，由于复合材料连续管的管体具有良好的保温加温性能，只要稠油的动液位允许，采油管柱并不需要很深的泵挂深度，就能够实现更经济的稠油冷采。
77.本实用新型利用更耐高温的金属油管作为组合管柱的下段，一方面解决了复合材料连续管耐温等级过低的问题，避免了较高的井下温度对复合材料连续管的影响；另一方面，由于组合管柱的下段所处的地层温度较高，因此不需要电加热功能。
78.金属油管可以采用多根金属管续接而成，位于不同深度的金属管可以采用不同材料、不同形态的金属管，以进一步降低制造成本。金属管的续接采用现有技术，此处不做赘述。
79.本实用新型可以应用于稠油冷采，当然也可以应用于其它油井，如高结腊井、泵挂较深的油井等。
80.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形，而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形在内。