井下測量儀器組件的製作方法

2023-05-01 05:04:51 1

井下測量儀器組件的製作方法
【專利摘要】井下測量儀器組件（1），所述組件包括具有一接收孔（32）的測量儀器外殼（3），所述外殼（3）具有帶有內密封面（8）的密封裝置（30），測量儀器（4）被設置在所述測量儀器外殼（3）中或連接到所述測量儀器外殼（3）上，具有內孔的金屬電纜（7）與所述外殼（3）的內部相互連通，所述金屬電纜（7）從一地下井的一井下位置延伸到所述地下井的頂部。一電導體或光導體（9a，9b）穿過所述金屬電纜（7）內孔，所述電導體或光導體（9a，9b）通過一電連接器或光連接器（5）與所述測量儀器（4）連接。所述電連接器或光連接器（5）設置在所述測量儀器外殼（3）中，且穿過所述測量儀器外殼（3）的所述接收孔（32）。所述內密封面（8）密封在所述金屬電纜（7）的外表面上。
【專利說明】井下測量儀器組件
【技術領域】
[0001]本發明涉及權利要求1引言部分的一井下測量儀器組件。具體地，本發明涉及一組件，該組件包括一測量儀器外殼，該外殼與一金屬電纜連接，該電纜包括一內孔，該內孔用於引導一電導體和/或光導體，該電導體和/或光導體與一測量儀器相互通信。
【背景技術】
[0002]在與地下井(例如一碳氫化合物井)的連接中，通常需要在井內設置一些測量儀器，例如，壓力測試儀或測溫儀。由於難以提供從井內位置到海平面或海床位置的無線通信，因此，一中空電纜被向下引導到井內，並被由一管柱夾持。該電纜向下引導一個或多個導體(例如，電的或光的導體)到測量儀器外殼。在隨著管柱一起將測量儀器外殼和帶有導體的中空電纜放到井中之前，所述組件通過光連接器和/或電連接器將所述導體連接到測量儀器。另外，在電纜和測量儀器的內部和外部之間設有一抗壓裝置。這樣，通過一抗壓裝置以抵抗井內高壓環境，連接器被維持在一低壓環境下。
[0003]當井下測量儀器組件在地下井環境下被使用時，井下測量儀器組件可以被固定在與水下井相關的漂浮水面裝置的頂側上，或被固定在與陸地井相關的陸基結構上。在這種情況下，裝置上員工的工作條件可能會受到裝置升降運動的影響，以及天氣條件的影響。由於所述水面裝置的費用巨大，因此，任何延遲的代價都是昂貴的。因此，期望提供一測量儀器組件，能夠方便、可靠地被安裝。
[0004]國際專利申請公開文獻W02006090123( 申請人:為Parker Hannifin PLC)揭露了圓環密封裝置和管道之間的密封連接。該密封連接非常合適井下使用。而且，該文獻還公開了一裝置，以用於安裝該密封連接，該裝置已在商業上使用，被命名為Phastite (商標)。
[0005]專利申請文獻GB2467177公開了用於油氣井的傳感裝置，其中，傳感光纖沿著管道被引導到一井內，以用於檢測井內環境。
[0006]圖1示出了一現有技術方案，以用於在中空電纜和測量儀器外殼之間建立密封連接，以及在導體和連接器之間建立電的或光的連接。在該方案中，存在兩個密封連接。另外，整個裝置需要執行多個部分之間的組裝，有時需要在困難的環境中。

【發明內容】

[0007]本發明提供了一井下測量儀器組件，包括帶有一接收孔的測量儀器外殼，所述接收孔具有一內密封面。一測量儀器被設置在所述測量儀器外殼中，或連接到所述測量儀器外殼上。所述組件進一步包括一具有內孔的金屬電纜，所述金屬電纜與測量儀器外殼內部相互連通，所述金屬電纜從地下井的一井下位置延伸至地下井的頂部。一電導體或光導體通過所述金屬電纜的內孔，通過一電連接器或光連接器與測量儀器連接。該電連接器和/或光連接器被設置在測量儀器外殼中，並穿過測量儀器外殼的接收孔。進一步地，所述內密封面密封所述金屬電纜的外表面。
[0008]對於本領域技術人員來說，應了解，術語「電導體或光導體」包括一單一導體，可以為電導體或光導體、多個電導體或多個光導體或合適數目的電導體和光導體。對於本領域技術人員來說，可以根據具體的實施例進行選擇。典型地，地下井可以為碳氫井。該井也可以為注入井，或任何其它類型的地下井。進一步地，地下井可以為水下井或陸地井。
[0009]由於接收孔的密封面可以直接在金屬電纜外表面進行密封，因此，本發明優於現有技術。在圖1所示的現有技術中，接收孔密封在一中間組件上，該組件進一步密封金屬電纜。因此，該方案需要對兩組兩個朝向面進行密封。
[0010]多個實施例依附於從屬權利要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]前面已概括地對本發明的主要特徵進行了描述，下面將結合附圖對實施例更詳細的、非限定性的示例進行描述，其中:
[0012]圖1為現有技術中一井下測量儀器組件的立體圖；
[0013]圖2為本發明測量儀器組件的一實施例的橫截面原理圖；
[0014]圖3為圖2示出的實施例密封裝置的放大橫截面示意圖；
[0015]圖4為電連接器的橫截面示意圖，該電連接器為圖2示出的測量儀器組件的一部分；
[0016]圖5為圖4示出的電連接器一部分的放大示意圖；以及
[0017]圖6為在電連接器中插入和固定電導體後的圖4中電連接器的另一橫截面示意圖。
【具體實施方式】
[0018]圖1示出了現有技術的一井下測量儀器組件101。所述組件101包括測量儀器外殼103、電連接器105、中空金屬電纜107的一端部、以及穿過所述金屬電纜107內孔的第一電導體109a、第二電導體109b。當裝配時，兩個電導體109a、109b被連接到所述電連接器105。所述電連接器105被插入到所述測量儀器外殼103中，並與設置在外殼103中的電插頭(未示出)連接，以提供到外殼103內部一測量儀器(未示出)的電連接。
[0019]在該現有技術的方案中，電連接器105的外直徑大於所述金屬電纜107的外直徑。因此，為了接收和容納所述電連接器105，所述測量儀器外殼103必須具有一接收開口103a，所述開口 103a足夠大，以用於所述電連接器105的插入，因此，開口 103a大於所述金屬電纜107的外直徑。因此，提供一密封裝置111，以在所述測量儀器外殼103和密封裝置111之間提供密封，以及在密封裝置111和所述金屬電纜107外表面之間提供密封。在現有技術的實施例中，多個部件被設置在所述金屬電纜103上，以實現上述兩個密封。
[0020]現在請參考圖2，圖2示意性地示出了根據本發明一井下測量儀器組件I的一實施例。所述組件I具有一圓柱形的測量儀器外殼3，所述測量儀器外殼3具有一內孔。在所述測量儀器外殼3的一端設置有一測溫儀4。在該實施例中，所述測溫儀4固定在所述測量儀器外殼3上。在其他實施例中，一測量儀器可以設置在所述測量儀器外殼3中或外部，且與所述測量儀器外殼3具有有線或無線連接。可以預想的，對於本領域技術人員來說，所述測量儀器4可以為任何類型的、合適的測量儀器，例如，可以為壓力計。
[0021]在所述測量儀器外殼3的內孔中設置有一電連接器5，後續將對電連接器5進行詳細的描述。在所述測溫儀4和電連接器5之間設置建立了第一和第二電連接，作為示意性的，由兩根導線6a、6b示出。儘管如此，如將在下文的描述一樣，在測量儀器4和電連接器5之間存在有一電插頭連接。在電連接器5的對面,第一電導體9a和第二電導體9b從電連接5延伸到一金屬電纜7中。所述金屬電纜7的端部緊靠所述電連接器5的端面。
[0022]在該實施例中，所述井下測量儀器組件被使用在海底碳氫氣井中。所述金屬電纜7可以從水下井的一井內位置延伸直到水下井的頂部，例如延伸到一採油樹(Xmas tree)(未示出)。一生產管道(未示出)從所述採油樹延伸到井中。所述金屬電纜7被夾持在所述生產管道的外表面上。可預期地，對於本領域技術人員來說，本發明的所述井下測量儀器組件也適用於基於陸地的地下井。
[0023]第一和第二電導體9a、9b從所述電連接器5延伸，通過金屬電纜7的內孔直到井的頂部。
[0024]在測量儀器外殼3的與測量儀器4相對的端部，測量儀器外殼3包括密封裝置30，該密封裝置30具有一接收孔32，以用於接收金屬電纜7的井內端。接收孔32具有一環形密封唇18，以包圍金屬電纜7的外直徑。進一步地，襯圈10徑向地設置在環形唇18和金屬電纜7的外部。後續將參考圖3對所述襯圈10和環形唇18進行進一步的描述。
[0025]當建立井內測量儀器組件I時，操作人員將(通過金屬電纜7延伸的)第一和第二導體9a、9b插入到電連接器5。然後，操作人員將電連接器插入到測量儀器外殼3中。即:操作人員通過接收孔32插入電連接器5。在測量儀器外殼3中設置有一電接口裝置，例如，電插頭(未示出)，以用於在電連接器5和測溫儀4之間建立一電連接。隨著電連接器5的插入，操作人員可以將金屬電纜7插入到測量儀器外殼3的接收孔32 (環形唇18)中，在測量儀器外殼3和金屬電纜7之間確定一密封接口。金屬電纜7的插入可用於推動電連接器5到達測量儀器外殼3的正確位置。
[0026]圖3示出了金屬電纜7、測量儀器外殼3、環形密封唇18以及襯圈10之間的接口放大圖。由於測溫儀4以及測量儀器外殼3需要被設置在井內位置，因此，在測量儀器外殼3的環境內可能會出現高溫高壓。為了維持測量儀器外殼3內以及金屬電纜7內孔中的低壓，金屬電纜7和測量儀器外殼3之間的接口必須被密封。
[0027]密封裝置30包括有用於包圍金屬電纜7的環形唇18。環形唇18包括一內密封面8，內密封面8具有多個環形突起18a，這些環形突起徑向向內延伸，朝著並延伸到金屬電纜7的外表面中。在該實施例中，密封環形唇18包括四個突起18a。為了使突起18a進入金屬電纜7的外表面，襯圈10被設置在金屬電纜7和密封環形唇18的外部。襯圈10帶有傾斜的驅動面10a，該驅動面IOa被設置用於在環形唇18的一傾斜和朝向外的驅動面18b上滑動。這樣，為了迫使突起18a徑向向內，襯圈10沿著軸向(圖3中箭頭的方向)朝著測量儀器外殼3被移動。兩個相對的傾斜(錐形)面18b、10a使得環形唇18被徑向向內移動，從而迫使突起18a進入金屬電纜7的外表面。通過這種方式，四個金屬到金屬的密封被建立。優選地，襯圈10的驅動可以通過一工具(未不出)來執行。
[0028]進一步地，優選地，環形唇18的朝外面或測量儀器外殼3的朝外面可以具有制動突起、凹槽或類似物，以與襯圈10的向內面嚙合，其中，襯圈10的一部分可在環形唇18的朝外面或測量儀器外殼3的朝外面上移動。這是為了阻止襯圈10向後移動，並脫離與環形唇18的接合。[0029]仍參考圖3，大約在環形唇18的底座，測量儀器外殼3的開孔設置有孔肩12。當將金屬電纜7插入到測量儀器外殼3 (接收孔32)中時，金屬電纜7的端部將與孔肩12抵靠。應注意，從圖3可以預想，電連接器5的外直徑大於金屬電纜7的內直徑。然後，操作人員應明白，金屬電纜7已經被插入到測量儀器外殼3中的正確位置處，金屬電纜7已位於確立的密封的正確位置處。進一步地，由於與孔肩12的抵靠，操作人員不需要冒在電連接器5上施加過多的力的險。這種過多的力對電連接器5和位於測量儀器外殼3對端處的測溫僅4有吾。
[0030]圖4為電連接器5的側視圖，其中電連接器5僅在圖2、3中示意性地被示出。電連接器5具有由非導電材料製成的一主體502，例如，其材料可以為硬塑料。如圖4所示，在電連接器5的左端，包括有一插頭接收裝置501。該插頭接收裝置501包括第一金屬接觸部501a和第二金屬接觸部501b。第一金屬接觸部501a用於機械地偏向於插入到插頭接收裝置501的一電插頭(未不出)的主杆。第二金屬接觸部501b用於機械地偏向於所述電插頭的端杆。這樣，插頭(未示出)與插頭接收裝置501之間的接口在測溫儀4和電連接器5之間提供了一兩極電氣通信。當電連接器5被推入到測量儀器外殼3中時，所述插頭將被固定在測量儀器外殼3中，並被插入到電連接器5中。
[0031]在插頭接收裝置501的右方(如圖4所示)，電連接器5包括一導體接收部510，以用於接收第一和第二電導體9a、9b (如圖2和圖3所示)。導體接收部510具有第一導體固持部512a和第二導體固持部512b，以用於接收和保持插入的電導體。第一和第二導體固持部512a、512b分別具有第一引導通道511a和第二引導通道512b，當操作人員將電連接器5連接到電導體9a、9b時，第一和第二電導體9a、9b被插入到第一引導通道511a和第二引導通道512b。如前所述,第一和第二電導體9a、9b延伸通過金屬電纜7的內孔。
[0032]在引導通道511a、511b中，設置有多個傾斜的固持器突起513a、513b。當例如銅線端部的電導體被插入到弓I導通道51 la、51 Ib中時，傾斜的固持器突起513a、513b將在插入方向上部分地延伸以及在朝向電導體的方向部分地延伸。
[0033]在該實施例中，第一導體固持器512a以及第一金屬接觸部501a (圖4的左方)由同一金屬塊製成。對應地，第二導體固持器512b以及第二金屬接觸部501b由另一金屬塊製成。因此，在該實施例中，電連接器5僅具有兩個金屬組件。
[0034]由於固持器突起513a、513b的前述方向,操作人員能夠將電導體插入到導體固持器512a、512b，但不能將電導體拉出。這是因為，當反方向拉導體時，各個固持器突起513a、513b將導體和剌入(stab)到固持器突起513a、513b的表面中。
[0035]為了保證和維持這種活動鎖定，只要電導體被插入到導體固持器512a、512b，則導體固持器512a、512b的兩個特定特徵被提供，現在將對其進行描述。首先參考圖5的放大圖。如圖5所示的固持器突起513a包括突起部514a以及彎曲部516a。彎曲部516從其連接部開始，大約沿著一導體的插入方向，依次延伸到導體固持器512a、512b。彎曲部的下方(參考圖5)或彎曲部徑向方向上為一空隙518a。當電導體被插入時,彎曲部516a可以移動到該空隙中，從而推開固持器突起513a。若用戶嘗試將導體向後拉出，則在導體被插入到第一導體固持器512a中後,如前所述，固持器突起513a會與導體連接。進一步地，在導體固持器512a和電連接器5的主體502之間設計一接口，以使得導體固持器512a相對於主體502可以在反方向上被拉動一小段距離，到達一後面的位置(如圖6所示)。(所述反方向與電連接器的插入方向相對)這種情況將在拖拉電導體時發生。當拉動這樣一小段距離時，固持器突起513a的彎曲部516a將被移動以在空隙518a的對面上與主體502的傾斜面520a接觸。當在傾斜面520a上以滑動方式移動時，突起部514將被迫靠在電導體上。這樣，當拖拉電導體時，依附在導體固持器512a的部分將被抬高。如圖4、圖6所示，第一導體固持器512a的三個固持器突起513a都被設置以與傾斜面520a連接。
[0036]應注意，圖6的橫截面視圖相對圖4、圖5倒置。也就是說,第一導體固持器512a在第二導體固持器512b的下方被不出。
[0037]進一步地，當反方向拖拉電連接器以及由此在反方向移動導體固持器512a時，導體固持器512a將被鎖在拉回位置中。在導體固持器512a的後部，在徑向的外部位置，第一導體固持器512a包括一固定裝置522a。固定裝置522a包括一棘齒523a和一棘齒孔524a。棘齒523a包括一傾斜面，當導體固持器512a沿反方向被拖拉時，導體固持器512a在該傾斜面上滑動。當被拖拉一足夠遠距離時，棘齒523a將進入導體固持器512a的棘齒孔524a中，以這種方式將導體固持器512a鎖定在後面位置。
[0038]為了使包括第一引導通道511a的第一導體固持器512a的反向拖拉移動成為可能，相對於包括第一金屬接觸部501a的部分,第一導體固持器512a包括一可彎曲部526a。當導體固持器512a沿反向方向被拖拉時,可彎曲部526a被彎曲。對應地,第二導體固持器512b具有一可彎曲部526b。
[0039]圖4示出了位於前面(起始)位置的導體固持器512a,而圖6示出了被拖拉到後面位置的導體固持器512a。從圖6可以了解，相對於圖4可彎曲部526a是如何進入彎曲狀態的。
[0040]第二導體固持器512b還可以存在與描述的第一導體固持器512a對應的特徵，其中，第一導體固持器512a的特徵包括第一引導通道511a、第一固持器突起513a以及固定裝置 522a。
[0041]在另一實施例中，所述導體可以為光導體，以替換電導體。可以想像，在實施例中可以有少於或多於兩個導體，或電導體和光導體都可以有。當使用光導體時，連接器的導體接收部基本上被成形為與前述示例中電連接器5的導體接收部510相同。
【權利要求】
1.井下測量儀器(I)組件，所述組件包括具有接收孔(32)的測量儀器外殼(3)、測量儀器(4)、與所述外殼(3)內部相互連通的具有內孔的金屬電纜(7)，以及穿過所述金屬電纜(7)內孔的電導體或光導體(9a，9b)，所述測量儀器外殼(3)具有帶有內密封面(8)的密封裝置(30)，所述測量儀器(4)被設置在所述測量儀器外殼(3)中或所述測量儀器(4)連接到所述測量儀器外殼(3)上，所述金屬電纜(7)從一地下井的一井下位置伸到所述地下井的頂部，其中，所述電導體或光導體(9a，9b)通過一電連接器或光連接器(5)與所述測量儀器(4)連接， 其特徵在於， -所述電連接器或光連接器(5 )設置在所述測量儀器外殼(3 )中，且穿過所述測量儀器外殼(3)的所述接收孔(32);以及 -所述內密封面(8 )密封在所述金屬電纜(7 )的外表面上。
2.如權利要求1所述的井下測量儀器組件，其特徵在於，所述金屬電纜(7)被夾持在延伸到一地下井的一輸送管上。
3.如權利要求1或2所述的井下測量儀器組件，其特徵在於，所述接收孔(32)的密封裝置設有一環形唇(18)，所述環形唇(18)從所述外殼(3)徑向向外延伸，其中，所述內密封面(8)位於所述環形唇(18)的內側，所述環形唇(18)包括多個環形突起(18a)，所述多個環形突起(18a)徑向向內朝向所述金屬電纜(7)延伸，並延伸到所述金屬電纜(7)的外表面，所述金屬電纜(7 )延伸到所述接收孔(32 )中。
4.如權利要求 3所述的井下測量儀器組件，其特徵在於，所述環形唇(18)設有一傾斜外表面18b,所述傾斜外表面18b用於插入到一襯圈(10)中，所述襯圈(10)被壓在所述環形唇(18)上，以迫使所述突起(18a)進入所述金屬電纜(7)。
5.如前述權利要求中任一權利要求所述的井下測量儀器組件，其特徵在於，所述電連接器或光連接器(5)為一細長的圓柱形連接器，該連接器的直徑介於所述金屬電纜(7)的外直徑和內直徑之間。
6.如前述權利要求中任一權利要求所述的井下測量儀器組件，其特徵在於，所述連接器(5)包括至少一導體固持部(512a，512b)，所述導體固持部(512a，512b)具有一縱向延伸部和一引導通道(51 la, 511b),所述引導通道(511a, 511b)用於接收一導體端部的縱向形狀，所述引導通道具有多個傾斜的固持器突起(513a，513b)，所述多個傾斜的固持器突起(513a,513b)通過所述導體端部的插入有彈性地向外彎曲，當所述導體端部被施加一個朝向所述導體固持器(512a，512b )外部的力時，所述多個傾斜的固持器突起(513a，513b )被迫抵靠在所述導體端部上。
7.如權利要求6所述的井下測量儀器組件，其特徵在於，在所述導體端部的插入方向所述傾斜的固持器突起(513a, 513b)延伸具有一方向兀件,在垂直該插入方向具有一方向元件。
8.如權利要求6或7所述的井下測量儀器組件，其特徵在於，所述固持器突起(513a，513b)包括突起部(514a，514b)以及彎曲部(516a，516b)，所述突起部(514a，514b)相對一插入的方向傾斜並朝向一插入的導體，當一導體被插入到所述導體固持器(512a，512b)中時，所述彎曲部(516a，516b)向外彎曲進入一空隙(518a，518b)。
9.如權利要求8所述的井下測量儀器組件，其特徵在於，在所述空隙(518a，518b)的對偵1J,所述傾斜面(520a, 520b)面向所述彎曲部(516a, 516b)被設置，當所述導體反方向被拉動時，所述彎曲部(516a，516b)用於在所述傾斜面(520a，520b)上滑動，以使得當所述導體在反方向被拉動、導體固持器(512a, 512b)的一部分隨著所述導體一起被拉動一段距離時，迫使所述突起部(514a, 514b)抵靠所述導體。
10.如權利要求9所述的井下測量儀器組件，其特徵在於，所述導體固持器(512a，512b)包括可彎曲部(526a，526b)，所述可彎曲部(526a，526b)使得所述固持器突起(513a，513b)可沿著所述距離相對所述導體固持器(512a，512b)的相對軸端作軸向移動。
11.如權利要求6至10任一權利要求所述的井下測量儀器組件，其特徵在於，所述導體固持器(512a，512b)包括固定裝置(522a，522b)，以用於當所述引導部(511a，511b)通過所述導體的拉動被拉動到一在後位置時，將所述引導部(511a，511b)保持在所述在後位置，其中，所述固定裝置(522a，522b)包括棘齒(523a，523b)以及棘齒孔(524a，524b)，當所述引導部(511a, 511b)位於所述在後位 置時,所述棘齒在所述棘齒孔中凸出。
【文檔編號】H01R4/26GK103797207SQ201280045024
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年9月7日 優先權日:2011年9月15日
【發明者】佩爾·哈塞爾·索倫森, 泰耶·拜奧斯坦丁 申請人:羅克塞爾流體測量公司