[發(fā)明專利]用于潛油電動(dòng)機(jī)的耐氣體電纜頭系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780050978.0
• 申請(qǐng)日: 2017-09-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109643868B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·G·弗雷;T·L·格拉斯卡克;G·A·戴維斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈利伯頓能源服務(wù)公司
• 主分類號(hào): H01R13/52
• 分類號(hào): H01R13/52;E21B43/12;F04D13/08;E21B17/02;H01R103/00
• 代理公司: 隆天知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 黃艷;聶慧荃

本文公開(kāi)一種用于潛油電動(dòng)機(jī)的耐氣體電纜頭系統(tǒng)和方法。耐氣體電纜頭系統(tǒng)包括延伸穿過(guò)電纜頭的包裹鉛箔的電動(dòng)機(jī)引線電纜(MLE)；在所述電纜頭內(nèi)部的絕緣體塊的套筒，所述套筒包括金鍍層和包裹在所述金鍍層上的鉛箔；以及在所述套筒的所述金鍍層與包裹在所述金鍍層上的所述鉛箔之間形成的鉛?金密封。在井下潛油電動(dòng)機(jī)的電力電纜連接周?chē)纬蓺怏w密封的方法包括圍繞延伸穿過(guò)電纜頭的MLE包裹鉛箔；繼續(xù)圍繞所述電纜頭內(nèi)部的絕緣塊的鍍金套筒包裹所述鉛箔；用封裝劑機(jī)械地加固所述鉛箔；以及將所述鉛箔接合至所述絕緣塊的所述金鍍層。

技術(shù)領(lǐng)域

本文中描述的本發(fā)明的實(shí)施方案涉及潛油電動(dòng)機(jī)電力電纜連接的領(lǐng)域。更具體地但不作為限制，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案實(shí)現(xiàn)用于潛油電動(dòng)機(jī)的耐氣體電纜頭系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

例如天然氣、油或水的流體通常位于地下地層中。當(dāng)井內(nèi)的壓力不足以迫使流體流出井時(shí)，必須將流體泵送至地面，以便可以收集、分離、精煉、分送和/或銷(xiāo)售流體。潛油電動(dòng)泵(ESP)應(yīng)用中通常使用離心泵將井液提升至地面。離心泵通過(guò)使經(jīng)過(guò)與固定擴(kuò)散器配對(duì)的旋轉(zhuǎn)葉輪的流體加速而為流體提供能量。旋轉(zhuǎn)軸穿過(guò)葉輪的中心轂，并且葉輪接合至所述軸，使得葉輪與所述軸一起旋轉(zhuǎn)。泵下方的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸。在ESP組件中，多級(jí)離心泵包括在ESP系統(tǒng)中，所述ESP系統(tǒng)包括ESP電動(dòng)機(jī)、密封部分和泵下方的進(jìn)口，以及泵上方的生產(chǎn)油管。

軸的旋轉(zhuǎn)由位于泵組件上游側(cè)的電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，所述電動(dòng)機(jī)通常是兩極三相鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。ESP電源位于井口處并通過(guò)絕緣的電導(dǎo)體連接至電動(dòng)機(jī)，所述電導(dǎo)體與ESP組件并排向下延伸至井筒中。也稱為電動(dòng)機(jī)扁平電纜的電動(dòng)機(jī)引線延伸(MLE)電纜是一種低斷面的扁平電纜，所述電纜拼接至主電力電纜的下端，綁在ESP泵和密封室部段的側(cè)面，并具有用于插入或拼接至電動(dòng)機(jī)電連接的陽(yáng)端子。在與電動(dòng)機(jī)的連接點(diǎn)處，MLE延伸穿過(guò)受保護(hù)的電連接器，所述電連接器與電動(dòng)機(jī)上的電插座接合。電連接器在本領(lǐng)域中有時(shí)被稱為“電纜頭”，以電連接器內(nèi)的密封或封裝導(dǎo)體命名。傳統(tǒng)的電纜頭包括耐腐蝕的鋼體和在所述鋼體內(nèi)使用的試圖密封電連接并使電連接絕緣的彈性體絕緣材料。橡膠、聚丙烯、聚乙烯或聚醚醚酮(PEEK)等彈性體通常用作使電動(dòng)機(jī)的電氣連接絕緣的材料。電纜頭內(nèi)的彈性環(huán)還可以通過(guò)將絕緣材料壓靠在傳統(tǒng)電纜頭內(nèi)包含的電導(dǎo)體上來(lái)提供密封。

出現(xiàn)的問(wèn)題是，井下ESP組件可能暴露于會(huì)損壞電纜頭的封裝、彈性和密封部件的氣體。ESP組件通常用于具有氣液比(GLR)高達(dá)30％的高氣體含量的惡劣地下環(huán)境中。在一些地下地層中發(fā)現(xiàn)了例如甲烷、硫化氫(H2S)和二氧化碳(CO2)的破壞性氣體，并且所述氣體會(huì)滲透?jìng)鹘y(tǒng)電纜頭內(nèi)的封裝材料。所述氣體導(dǎo)致傳統(tǒng)電纜頭的絕緣和密封元件減壓和分層，從而導(dǎo)致?lián)p失其絕緣和密封效果。例如，酸性氣體會(huì)導(dǎo)致氣體減壓事件，包括壓力密封的損失和電力電纜絕緣的分層，這會(huì)導(dǎo)致MLE中的短路。一旦氣體在電纜頭主體內(nèi)，氣體就會(huì)穿透并撞擊電纜和電動(dòng)機(jī)導(dǎo)體，甚至?xí)廴緳C(jī)油，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)故障并縮短泵的使用壽命。由于電動(dòng)機(jī)組件通常位于地下深處，有時(shí)深達(dá)數(shù)千英尺，因此潛油電動(dòng)機(jī)部件維修或更換起來(lái)特別困難。

由于已知鉛對(duì)于例如H2S和CO2的氣體是不可滲透的，因此已經(jīng)嘗試在電纜頭殼體內(nèi)采用鉛焊料，目的是將鉛焊料密封至MLE電纜的鉛護(hù)套以及電纜頭殼體的內(nèi)徑。使用鉛焊料的問(wèn)題在于鉛焊料在377℉左右熔化，低于井下ESP電動(dòng)機(jī)經(jīng)歷的可能高達(dá)450℉的工作條件。較高溫度的焊料不能解決問(wèn)題，因?yàn)槠洳荒芙雍现岭娎|的鉛護(hù)套，因?yàn)殂U護(hù)套本身熔化并且也終止于電纜頭內(nèi)部。使用鉛焊料也需要熟練的藝人來(lái)制造電纜頭，即使這樣，制造缺陷率也很高。

從上面可以明顯看出，目前的潛油電動(dòng)機(jī)電纜頭連接不適用于ESP電動(dòng)機(jī)經(jīng)歷的氣態(tài)、高溫井下條件。因此，需要一種用于潛油電動(dòng)機(jī)的耐氣體電纜頭系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案實(shí)現(xiàn)用于潛油電動(dòng)機(jī)的耐氣體電纜頭系統(tǒng)和方法。