專利名稱：連接器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工作線路的供給，尤其是但不僅僅是向油井中的井下設(shè)備進(jìn)行電力的供給，特別是惡劣環(huán)境如難于接近的海底環(huán)境中的設(shè)備的電力供給。本發(fā)明還涉及分別通過油井的內(nèi)、外筒部件而進(jìn)行的電連接或者光纖連接的布置。
背景技術(shù)：
油井和井口通常具有內(nèi)裝的筒形部件結(jié)構(gòu)。這些部件是從外部較大直徑的部件到內(nèi)部較小直徑的部件進(jìn)行逐步安裝的，所述較小直徑的部件懸掛在或安裝在周圍外部部件的向內(nèi)突出部分上。筒形部件或者懸掛器的上部的環(huán)厚度一般要比懸掛于其上的筒形部件的其它部分要厚。
在井進(jìn)行生產(chǎn)期間，生產(chǎn)油管向下伸到產(chǎn)層，在油藏內(nèi)壓差作用下，如果沒有機(jī)械阻礙或阻塞，原油或者其它烴類就會(huì)從產(chǎn)層進(jìn)入生產(chǎn)油管向上流動(dòng)。然而，一些油藏由于沒有足夠壓力而不能進(jìn)行自然生產(chǎn)，這時(shí)需要進(jìn)行人工舉升。
在生產(chǎn)油管底端安裝電潛泵(ESP)是人工舉升一種方式，電潛泵將原油泵入生產(chǎn)油管。也可提供加熱器和控制設(shè)備的信號(hào)通道，用于實(shí)現(xiàn)這些功能的電源線和信號(hào)線需要隨著生產(chǎn)油管向下進(jìn)入油藏。
在許多應(yīng)用中，電連接通過油管懸掛器的頂部形成。然而，空間是有限的，并且當(dāng)頂部進(jìn)入連接和其他系統(tǒng)時(shí)，其適于用作信號(hào)通道，在該通道內(nèi)，所需功率一般低于120瓦特，并且電纜相對(duì)較小和緊湊，為了滿足設(shè)備所需的基本功率需要鋪設(shè)較大的電纜，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生問題，所述的設(shè)備如為電潛泵，其需要1KW以上的功率，通常為5KW或者更高。例如，其可能需要將生產(chǎn)油管偏心設(shè)置，這意味著必須確保設(shè)備正確的對(duì)齊。此外，為了到達(dá)油管懸掛器的頂部必須將防噴器移走。從而，油管懸掛器成了唯一的障礙，如果油井是生產(chǎn)井這就會(huì)出現(xiàn)安全問題。
為了獲得良好的應(yīng)用，在不停產(chǎn)的情況下獲得壓力密封和解封是必需的或者是理想的。
為了克服頂部進(jìn)入的空間問題，一種方法是通過徑向穿透件而提供連接。然而，這需要連接器穿過同心組件之間的環(huán)空，并且為了允許同心組件能夠相對(duì)垂向移動(dòng)，所述的連接必需是可斷開的。
美國(guó)專利US6,200,152示出了一種使用徑向穿透件的電源和信號(hào)連接，為了避免連接的問題，其使用了頂部的油管懸掛器。水平的穿透件穿過同心設(shè)置的套管，內(nèi)層套管為一油管懸掛器并且外層套管為一線筒體。密封件設(shè)置在線筒體和油管懸掛器之間，從而使密封的密封件的結(jié)構(gòu)能夠從油管懸掛器壁內(nèi)的連接器部分伸到安裝在線筒外部的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件外套上。往復(fù)運(yùn)動(dòng)件在密封件內(nèi)從線筒體內(nèi)的一個(gè)位置到與連接器部分的接觸從而進(jìn)行電連接的位置之間往復(fù)移動(dòng)。為了使電纜能夠移動(dòng)，允許這樣的往復(fù)移動(dòng)是必要的。對(duì)于單根電纜來說，可使用可伸展的松散的柔性纜芯，但是人們認(rèn)為，對(duì)于大多數(shù)電纜來說這是不可能的，而是使用在固定電纜纜芯上的滑動(dòng)接觸。
提供滑動(dòng)接觸是復(fù)雜的，并且通常需要用于電連接和電信號(hào)連接的固定接觸。
在提供光纖連接時(shí)，因?yàn)檫@些連接對(duì)彎曲半徑敏感，所以問題也會(huì)出現(xiàn)，因此，松散的線圈并不總是另人滿意。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，通過提供用于線圈的支承件，使在適用于油井井下設(shè)備的電連接或者光纖連接內(nèi)使用柔性線圈，所述的支承件可有助于或可控制線圈的移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種通過井口和懸掛器壁內(nèi)的通道而連接工作線路的往復(fù)式連接器組件，所述的組件包括用于連接設(shè)置在懸掛器壁內(nèi)的相應(yīng)連接器的連接器；在第一位置和第二位置之間支承所述連接器的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，在所述的第一位置，連接器不會(huì)連接到相應(yīng)的連接器，而在所述的第二位置進(jìn)行連接，至少一根工作線路在一端連接到所述的連接器，并且以多組線圈進(jìn)行纏繞，以在往復(fù)運(yùn)動(dòng)件在第一位置和第二位置之間進(jìn)行移動(dòng)時(shí)彼此進(jìn)行伸出或縮回；以及限制線圈移動(dòng)的支承件。
本發(fā)明還提供一種用于提供通過井口組件和油管懸掛器的工作線路連接的組件，該組件包括具有第一通道的井口組件，所述的第一通道穿過所述組件的壁；具有穿過懸掛器的第二通道的懸掛器以及設(shè)置在第二通道內(nèi)的連接件；支承連接器的往復(fù)式運(yùn)動(dòng)件，所述的往復(fù)式運(yùn)動(dòng)件適用于在縮回位置和伸出位置之間進(jìn)行平移，在所述的縮回位置，連接器和接合件(coupling element)不進(jìn)行連接，在所述的伸出位置，連接器和接合件進(jìn)行連接，至少一根工作線路固定地連接到所述的連接器并以多組支承線圈的形式組成回路，所述的線圈在往復(fù)式運(yùn)動(dòng)件移動(dòng)到伸出位置時(shí)伸出。


現(xiàn)在將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中圖1為穿過井口組件的軸向部分的示意圖，其中示出了海底井口內(nèi)電纜的一般布置；圖2為垂直部分的示意圖，其中示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)電連接的實(shí)施；圖3為穿過井口組件的平面示意圖，其中示出了圖2中連接器組件處于縮回位置、沒有電連接時(shí)的結(jié)構(gòu)；圖4為類似于圖3的平面示意圖，其中示出了處于伸出位置、電連接的連接器組件的結(jié)構(gòu)；圖5為圖4中已經(jīng)連接的連接器組件的部分放大平面視圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述參看圖1，其示出了連接到井下泵的電纜的通常的井口組件。在該說明書范圍內(nèi)，電連接一般高于110伏和2安(220瓦)，但是在最常用的情況下基本上要高于1到5KW，或者更高。所述的井口組件和油管組件為典型的公知結(jié)構(gòu)，在這里不作詳細(xì)描述。圖中示出了水平采油樹1，其中，原油經(jīng)過具有孔眼13的生產(chǎn)油管10橫向傳輸?shù)缴a(chǎn)孔眼的水平延伸部分。在井下泵5的幫助下進(jìn)行生產(chǎn)，通常輸送三相電的電纜6連接到泵上。電纜6在油管內(nèi)沿著生產(chǎn)孔眼的外部向下延伸，所述的油管懸掛在油管懸掛器3上，懸掛器位于水平采油樹1的線筒上。在海底環(huán)境中，可斷開的連接需要通過遙控或者潛水員進(jìn)行。
電連接穿過油管懸掛器的外壁和采油樹的線筒，所述的連接通過往復(fù)式連接器進(jìn)行連接和斷開，其詳細(xì)的內(nèi)容在圖2至5中進(jìn)行了示出和描述。由圖1可以看出，動(dòng)力電纜在生產(chǎn)孔眼13上方的位置穿過油管懸掛器的外壁，生產(chǎn)孔眼13是生產(chǎn)油管10的延伸。
密封的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)外套16連接到穿透線筒的外部。
油管懸掛器密封件11和12在通過懸掛器外壁的穿透件下方，油管懸掛器高壓塞14在穿透件的上方，采油樹罩4和旋塞15在外套16內(nèi)限定了密封的封閉件，該密封件不在生產(chǎn)流道上或者與生產(chǎn)油管的環(huán)空直接接觸。
在穿透件內(nèi)可形成和斷開濕結(jié)合(wetmate)的連接器7。當(dāng)所述連接器斷開時(shí)，為了被安裝或被移走，懸掛器管能夠垂向移動(dòng)。在線筒的外部，動(dòng)力電纜連接到濕結(jié)合的連接器8上。在井口組件內(nèi)，電纜在油管懸掛器3的底部具有干結(jié)合(dry-mate)的連接器9。
現(xiàn)在參看圖2，其中示出了所述穿透件的通道的垂直部分和連接器。連接器7包括密封安裝在采油樹1的線筒上的外套16。外套內(nèi)的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件23驅(qū)動(dòng)連接器21(在該實(shí)施例中為插座)往復(fù)進(jìn)入和離開與協(xié)同連接器22(在該實(shí)施例中為插頭)的連接。連接器21從線筒體的穿透件中收回?？梢岳斫?，插頭和插座的功能可以互換或者為其它形式的連接器。
插頭22被設(shè)置在油管懸掛器3的穿透件的水平部分內(nèi)。在將插頭22設(shè)置之后，穿透件改變方向并垂直向下伸出，從而露出油管懸掛器的基座。電纜6加緊到生產(chǎn)油管10的外側(cè)。插頭連接器的其余部分在圖中表示為部件29，其穿過穿透件的垂直部分。能夠完成使連接器從垂直方向改變到水平方向的各種結(jié)構(gòu)都可以被應(yīng)用。例如，由插頭22伸出的導(dǎo)管銷可連接到部件29內(nèi)的導(dǎo)管上，部件29從水平方向彎曲到垂直方向，或者通過其它方式來實(shí)現(xiàn)方向的改變。對(duì)于安裝，插頭22和部件29是可以分離的和密封所述通道的密封件，并且連接器30位于通道的出口處。這一連接器為干結(jié)合的連接器9的一部分(如圖1)。
如果動(dòng)力連接器垂向布置在油管懸掛器內(nèi)能夠產(chǎn)生更多的空間并允許油管懸掛器的生產(chǎn)孔眼與線筒體同心，則這有助于安裝和其它各項(xiàng)采油修理工作。
現(xiàn)在參看圖3至圖5，其中可以看到驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的操作以及連接器組件的其它特征。
在外套16內(nèi)具有電纜19，所述的電纜在端部19a處連接所述的連接器的插座，然后，其繞著線筒(spool)31螺旋纏繞并從外套上伸出進(jìn)入支臂20，從這里，電纜伸入到動(dòng)力連接器8(如圖1)。所述的外套由端蓋17密封。
如結(jié)合圖1所作的描述，穿透件和外套在生產(chǎn)孔眼的上方為部分密封的封閉件，從而使其不會(huì)遭受惡劣的環(huán)境。因此，電纜19不必是鎧裝的，但是可包括合適的主纜芯和絕緣層。因此，電纜足夠柔韌以至能夠以螺旋結(jié)構(gòu)進(jìn)行纏繞。三相電纜的單根纜芯可被分開并分別進(jìn)行纏繞，以便提供更高的柔性，或者根據(jù)功率情況而將其纏繞在一起。每一根纜芯分別與插頭連接器上的導(dǎo)管銷結(jié)合。每一纜芯坎坷具有單獨(dú)的往返機(jī)構(gòu)，但是優(yōu)選它們僅進(jìn)行一個(gè)操作。
圖3示出了同插頭22分離的插座21，在所示的結(jié)構(gòu)中允許油管懸掛器的相對(duì)垂向運(yùn)動(dòng)。圖4和圖5示出了平移到與插頭22結(jié)合的插座21。這一平移是由推動(dòng)件23完成的，所述的推動(dòng)件連接到穿過端蓋17的螺紋旋轉(zhuǎn)桿18。所述的螺紋旋轉(zhuǎn)桿18可由潛水員或者遙控操作的工具進(jìn)行外部旋轉(zhuǎn)，從而按照需要影響所述的連接和分離。
通過比較圖3和圖4，可以看出，電纜19的螺旋線圈隨著端部19a的移動(dòng)而沿著線筒進(jìn)行伸展和變化。電纜具有足夠的柔性從而在定點(diǎn)之前能夠適應(yīng)所需的移動(dòng)，在所述的定點(diǎn)電纜進(jìn)入支臂20中。事實(shí)上，在所述的平移限制它們移動(dòng)到軸向的期間，所述的線圈由線筒支承而不是任意的。這有助于相互之間均衡移動(dòng)和伸展的均勻分布以及線圈的均勻縮回。當(dāng)具有多組單根纜芯線圈時(shí)，所述的線筒或者其它形式的支承件可用于維持它們的間隔距離。例如可具有多個(gè)線筒。如圖所示，所述的線筒是固定不動(dòng)的，并且所述的纜芯或者線圈在其上滑動(dòng)，但是在某些情況下可提供一平移線筒。
所述的線筒可為具有狹槽的筒狀構(gòu)件，以使電纜從狹槽中通過從而連接所述的插座，或者所述的線筒可為開放式結(jié)構(gòu)?？梢蕴峁┯糜诜蛛x式纜芯的同心線筒。在線筒的表面上可具有導(dǎo)向脊或者限位器，以限制一個(gè)或多個(gè)線圈的平移，從而確保線圈均衡移動(dòng)。對(duì)于很重的電纜，可使用連接到線圈上并在線筒上或軌道上滑動(dòng)的的滑動(dòng)支架。
對(duì)于線筒做為一種可選擇形式，可提供其它線圈支承件。其目的在于幫助線圈均衡移動(dòng)和防止線圈纏繞在一起或者被破壞。通常，所述的線筒為一根桿(具有或者不具有制動(dòng)器或支架)，其位于電纜線圈的內(nèi)部。然而，提供外部支承件也是可能的，例如所述的線圈(或者一些線圈)懸掛在其上。
由往復(fù)組件的位置引起的問題為所述組件與油管懸掛器穿透件的對(duì)齊。例如，如果油管懸掛器2處于不適當(dāng)?shù)奈恢茫龅膯栴}就會(huì)出現(xiàn)，這是由碎屑在聯(lián)頂抬肩(landing shoulder)上聚積或者由加工偏差引起的。為了克服所述的對(duì)齊問題，連接器插座(如圖5)穿過球形接頭27，蓋球形接頭27固定在支承件25和支承件26之間的適當(dāng)位置處。所述的球形接頭能夠相對(duì)于插座21進(jìn)行一定角度的自由移動(dòng)。此外，所述的球形接頭被安裝在浮動(dòng)板(floating plate)28內(nèi)，該浮動(dòng)板在徑向上自由浮動(dòng)。插座端部的頂板(carrier plate)24遠(yuǎn)離插頭，當(dāng)?shù)竭_(dá)結(jié)合所需的行程端部并經(jīng)受浮動(dòng)板28所進(jìn)行的作用時(shí)，該頂板用作制動(dòng)器。在一個(gè)可選擇的布置中，所述的從動(dòng)機(jī)構(gòu)(compliance mechanism)可以為安裝在彈簧上的板，所述的板的作用過程類似于上述的球。
雖然在該說明書中描述了從水平到垂向的徑向穿透件內(nèi)的往復(fù)式連接器，可以理解，可以使用其它安裝結(jié)構(gòu)的連接器。例如，利用所述的穿透件和向下彎曲而不是水平彎曲的連接器進(jìn)行所述的連接。
用于電力線的所述的懸掛式線圈的配置對(duì)其它對(duì)彎曲半徑敏感的工作線路也是有用的，例如具有光纖的線路。在這樣的配置中，光學(xué)連接器將取代電連接器，并且還可使用彎曲限制套。
權(quán)利要求
1.一種穿過井口和懸掛器壁而連接工作線路的往復(fù)式連接器組件，其包括用于連接設(shè)置在懸掛器壁內(nèi)的相應(yīng)連接器的連接器；在第一位置和第二位置之間支承所述連接器的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，在所述的第一位置，連接器不連接到相應(yīng)的連接器上，而在所述的第二位置進(jìn)行連接，至少一根工作線路在一端連接到所述的連接器上，并且以多組線圈進(jìn)行纏繞，以在往復(fù)運(yùn)動(dòng)件在第一位置和第二位置之間進(jìn)行移動(dòng)時(shí)彼此進(jìn)行伸出或縮回；以及限制線圈移動(dòng)的支承件。
2.如權(quán)利要求1所述的往復(fù)式連接器組件，其特征在于所述的工作線路為動(dòng)力線。
3.如權(quán)利要求2所述的往復(fù)式連接器組件，其特征在于電力線的纜芯以分離線圈的形式進(jìn)行纏繞。
4.如權(quán)利要求1所述的往復(fù)式連接器組件，其特征在于所述的工作線路為光纖纖維線。
5.如上述任一權(quán)利要求所述的往復(fù)式連接器組件，其特征在于所述的支承件將移動(dòng)限制為軸向移動(dòng)。
6.如上述任一權(quán)利要求所述的往復(fù)式連接器組件，其特征在于所述的支撐件位于線圈的內(nèi)部。
7.一種穿過井口部件和油管懸掛器而提供工作線路連接的組件，該組件包括具有第一通道的井口組件，所述的第一通道穿過所述組件的壁；具有穿過懸掛器的第二通道的懸掛器本體以及設(shè)置在第二通道內(nèi)的結(jié)合件；支承連接器的往復(fù)式運(yùn)動(dòng)件，所述的往復(fù)式運(yùn)動(dòng)件適用于在縮回位置和伸出位置之間進(jìn)行平移，在所述的縮回位置，連接器和接合件不進(jìn)行連接，在所述的伸出位置，連接器和接合件進(jìn)行連接，至少一根工作線路，其固定地連接到所述的連接器并以多組支承線圈的形式組成回路，所述的線圈在往復(fù)式運(yùn)動(dòng)件移動(dòng)到伸出位置時(shí)伸出。
8.一種如上面所述和附圖2至5任一個(gè)所示的往復(fù)式連接器組件。
9.一種基本上如上所述和附圖2至5所示的穿過井口部件和油管懸掛器而提供工作線路連接的往復(fù)式連接器組件。
全文摘要
一種穿過井口和懸掛器壁而連接工作線路的往復(fù)式連接器組件，其包括用于連接設(shè)置在懸掛器壁內(nèi)的相應(yīng)連接器的連接器；在第一位置和第二位置之間支承所述連接器的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，在所述的第一位置，連接器不連接到相應(yīng)的連接器上，而在所述的第二位置進(jìn)行連接，至少一根工作線路在一端連接到所述的連接器，并且以多組線圈進(jìn)行纏繞，以在往復(fù)運(yùn)動(dòng)件在第一位置和第二位置之間進(jìn)行移動(dòng)時(shí)彼此進(jìn)行伸出或縮回；以及限制線圈移動(dòng)的支承件。
文檔編號(hào)H01R13/523GK1711663SQ200380103285
公開日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2003年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月15日
發(fā)明者馬西奧·P·勞雷亞諾 申請(qǐng)人:Kop有限公司