用于潜油电动机的耐气体电缆头系统和方法技术方案

本文公开一种用于潜油电动机的耐气体电缆头系统和方法。耐气体电缆头系统包括延伸穿过电缆头的包裹铅箔的电动机引线电缆(MLE)；在所述电缆头内部的绝缘体块的套筒，所述套筒包括金镀层和包裹在所述金镀层上的铅箔；以及在所述套筒的所述金镀层与包裹在所述金镀层上的所述铅箔之间形成的铅‑金密封。在井下潜油电动机的电力电缆连接周围形成气体密封的方法包括围绕延伸穿过电缆头的MLE包裹铅箔；继续围绕所述电缆头内部的绝缘块的镀金套筒包裹所述铅箔；用封装剂机械地加固所述铅箔；以及将所述铅箔接合至所述绝缘块的所述金镀层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于潜油电动机的耐气体电缆头系统和方法
本文中描述的本专利技术的实施方案涉及潜油电动机电力电缆连接的领域。更具体地但不作为限制，本专利技术的一个或多个实施方案实现用于潜油电动机的耐气体电缆头系统和方法。
技术介绍
例如天然气、油或水的流体通常位于地下地层中。当井内的压力不足以迫使流体流出井时，必须将流体泵送至地面，以便可以收集、分离、精炼、分送和/或销售流体。潜油电动泵(ESP)应用中通常使用离心泵将井液提升至地面。离心泵通过使经过与固定扩散器配对的旋转叶轮的流体加速而为流体提供能量。旋转轴穿过叶轮的中心毂，并且叶轮接合至所述轴，使得叶轮与所述轴一起旋转。泵下方的电动机转动轴。在ESP组件中，多级离心泵包括在ESP系统中，所述ESP系统包括ESP电动机、密封部分和泵下方的进口，以及泵上方的生产油管。轴的旋转由位于泵组件上游侧的电动机提供动力，所述电动机通常是两极三相鼠笼式感应电动机。ESP电源位于井口处并通过绝缘的电导体连接至电动机，所述电导体与ESP组件并排向下延伸至井筒中。也称为电动机扁平电缆的电动机引线延伸(MLE)电缆是一种低断面的扁平电缆，所述电缆拼接至主电力电缆的下端，绑在ESP泵和密封室部段的侧面，并具有用于插入或拼接至电动机电连接的阳端子。在与电动机的连接点处，MLE延伸穿过受保护的电连接器，所述电连接器与电动机上的电插座接合。电连接器在本领域中有时被称为“电缆头”，以电连接器内的密封或封装导体命名。传统的电缆头包括耐腐蚀的钢体和在所述钢体内使用的试图密封电连接并使电连接绝缘的弹性体绝缘材料。橡胶、聚丙烯、聚乙烯或聚醚醚酮(PEEK)等弹性体通常用作使电动机的电气连接绝缘的材料。电缆头内的弹性环还可以通过将绝缘材料压靠在传统电缆头内包含的电导体上来提供密封。出现的问题是，井下ESP组件可能暴露于会损坏电缆头的封装、弹性和密封部件的气体。ESP组件通常用于具有气液比(GLR)高达30％的高气体含量的恶劣地下环境中。在一些地下地层中发现了例如甲烷、硫化氢(H2S)和二氧化碳(CO2)的破坏性气体，并且所述气体会渗透传统电缆头内的封装材料。所述气体导致传统电缆头的绝缘和密封元件减压和分层，从而导致损失其绝缘和密封效果。例如，酸性气体会导致气体减压事件，包括压力密封的损失和电力电缆绝缘的分层，这会导致MLE中的短路。一旦气体在电缆头主体内，气体就会穿透并撞击电缆和电动机导体，甚至会污染机油，从而导致电动机故障并缩短泵的使用寿命。由于电动机组件通常位于地下深处，有时深达数千英尺，因此潜油电动机部件维修或更换起来特别困难。由于已知铅对于例如H2S和CO2的气体是不可渗透的，因此已经尝试在电缆头壳体内采用铅焊料，目的是将铅焊料密封至MLE电缆的铅护套以及电缆头壳体的内径。使用铅焊料的问题在于铅焊料在377℉左右熔化，低于井下ESP电动机经历的可能高达450℉的工作条件。较高温度的焊料不能解决问题，因为其不能接合至电缆的铅护套，因为铅护套本身熔化并且也终止于电缆头内部。使用铅焊料也需要熟练的艺人来制造电缆头，即使这样，制造缺陷率也很高。从上面可以明显看出，目前的潜油电动机电缆头连接不适用于ESP电动机经历的气态、高温井下条件。因此，需要一种用于潜油电动机的耐气体电缆头系统和方法。
技术实现思路
本专利技术的一个或多个实施方案实现用于潜油电动机的耐气体电缆头系统和方法。描述了一种用于潜油电动机的耐气体电缆头系统和方法。耐气体电缆头系统的说明性实施方案包括：用于潜油电动机电力电缆的电动机引线延伸(MLE)的电缆头，所述电缆头包括位于绝缘体块上方的电缆头空腔，所述绝缘体块镀金并包括延伸至所述空腔中的镀金套筒；所述MLE延伸穿过所述电缆头空腔和所述绝缘体块的所述镀金套筒；在所述电缆头空腔内部的铅封，所述铅封抵抗酸性气体并包括：围绕所述绝缘体块的所述镀金套筒以及围绕所述电缆头空腔内部的所述MLE包裹的铅箔；所述铅箔接合至所述绝缘体块的所述镀金套筒上的金镀层；以及围绕包裹铅箔的MLE的所述电缆头空腔内的封装剂；其中所述铅封阻止所述酸性气体渗透至所述绝缘体块中。在一些实施方案中，所述电缆头空腔由耦合在电缆头帽下方的电缆头基部形成，并且所述电缆头基部包括第二金镀层。在某些实施方案中，所述耐气体电缆头系统还包括围绕所述电缆头基部的内径固定的铅垫圈，所述铅垫圈接合至所述绝缘体块上的所述金镀层和所述电缆头基部上的所述第二金镀层。在一些实施方案中，所述铅垫圈位于所述绝缘体块与第一绝缘体块下方的第二绝缘体块之间。在某些实施方案中，所述铅箔围绕所述MLE从MLE铅护套的终止点上方包裹至所述MLE与所述绝缘体块的交叉点。在一些实施方案中，所述铅箔继续在所述MLE与所述绝缘体块的所述交叉点下方围绕所述绝缘体块的所述套筒包裹。在某些实施方案中，所述铅箔的多个层形成所述铅封。在一些实施方案中，所述铅箔围绕MLE铅护套、MLE绝缘或其组合中的一个包裹。在某些实施方案中，所述MLE包括：内部铜导体；围绕所述内部铜导体的绝缘层；围绕所述绝缘层的挤压铅护套，所述挤压铅护套终止于所述电缆头空腔内部；以及围绕所述挤压铅护套的护甲，所述护甲在所述挤压铅护套的终端上方终止于所述电缆头空腔内部。在一些实施方案中，所述铅箔围绕所述挤压铅护套包裹，然后继续围绕所述绝缘体块的所述镀金套筒包裹。在某些实施方案中，所述铅箔围绕所述绝缘层包裹，然后继续围绕所述绝缘体块的所述镀金套筒包裹。在井下潜油电动机的电力电缆连接周围形成气体密封的方法的说明性实施方案包括围绕延伸穿过电缆头的电动机引线电缆包裹铅箔；继续围绕所述电缆头内部的绝缘块的套筒外径包裹所述铅箔，所述电动机引线电缆延伸穿过所述绝缘块的所述套筒；用封装剂机械地加固铅箔包裹物，所述封装剂将所述铅箔围绕所述电缆头内部的所述电动机引线电缆固定就位；将电缆头主体和所述电缆头主体内部的所述绝缘块镀金；以及将所述铅箔接合至所述绝缘块的金镀层。在一些实施方案中，所述方法还包括利用包裹并封装的电动机引线电缆为所述井下潜油电动机供电，以在包括酸性气体的井中操作所述井下潜油电动机。在一些实施方案中，所述井在所述井下潜油电动机的操作期间达到450℉的温度，并且所述气体密封在450℉的温度下保持对所述酸性气体的抵抗性。在某些实施方案中，所述方法还包括围绕所述铅箔包裹物拉伸聚四氟乙烯(PTFE)拼接带。在一些实施方案中，围绕所述电动机引线电缆的绝缘层包裹所述铅箔。在某些实施方案中，所述绝缘块包括耐腐蚀钢，并且将所述绝缘块镀金还包括用14K金薄层覆盖所述绝缘块。在一些实施方案中，围绕所述电动机引线电缆包裹所述铅箔包括围绕所述电动机引线电缆卷绕半英寸宽和0.030英寸厚的铅箔带。耐气体电缆头系统的说明性实施方案包括电缆头，所述电缆头将电动机引线延伸(MLE)耦合至潜油电动机，所述电缆头包括：中空镀金基部；中空帽，所述中空帽耦合在所述镀金基部上方；绝缘体块，所述绝缘体块包括金镀层和至少一个镀金护套，所述绝缘体块在所述镀金中空基部内部；以及所述MLE包括至少一个MLE相，所述MLE相延伸穿过所述中空帽的空腔并穿过所述镀金绝缘体块的至少一个镀金套筒，所述MLE包括终止于所述中空帽内部的铅护套；铅箔，所述铅箔围绕所述至少一个MLE相中的每一个的外表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐气体电缆头系统，所述系统包括：用于潜油电动机电力电缆的电动机引线延伸(MLE)的电缆头，所述电缆头包括位于绝缘体块上方的电缆头空腔，所述绝缘体块进行镀金并包括延伸至所述空腔中的镀金套筒；所述MLE延伸穿过所述电缆头空腔和所述绝缘体块的所述镀金套筒；在所述电缆头空腔内部的铅封，所述铅封抵抗酸性气体并包括：围绕所述绝缘体块的所述镀金套筒以及围绕所述电缆头空腔内部的所述MLE包裹的铅箔；所述铅箔接合至所述绝缘体块的所述套筒上的所述金镀层；以及围绕所述包裹铅箔的MLE的所述电缆头空腔内的封装剂；其中所述铅封阻止所述酸性气体渗透至所述绝缘体块中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.27 US 62/400,2041.一种耐气体电缆头系统，所述系统包括：用于潜油电动机电力电缆的电动机引线延伸(MLE)的电缆头，所述电缆头包括位于绝缘体块上方的电缆头空腔，所述绝缘体块进行镀金并包括延伸至所述空腔中的镀金套筒；所述MLE延伸穿过所述电缆头空腔和所述绝缘体块的所述镀金套筒；在所述电缆头空腔内部的铅封，所述铅封抵抗酸性气体并包括：围绕所述绝缘体块的所述镀金套筒以及围绕所述电缆头空腔内部的所述MLE包裹的铅箔；所述铅箔接合至所述绝缘体块的所述套筒上的所述金镀层；以及围绕所述包裹铅箔的MLE的所述电缆头空腔内的封装剂；其中所述铅封阻止所述酸性气体渗透至所述绝缘体块中。2.如权利要求1所述的耐气体电缆头系统，其中所述电缆头空腔由耦合在电缆头帽下方的电缆头基部形成，并且所述电缆头基部包括第二金镀层。3.如权利要求2所述的耐气体电缆头系统，还包括围绕所述电缆头基部的内径固定的铅垫圈，所述铅垫圈接合至所述绝缘体块上的所述金镀层和所述电缆头基部上的所述第二金镀层。4.如权利要求3所述的耐气体电缆头系统，其中所述铅垫圈位于所述绝缘体块与第一绝缘体块下方的第二绝缘体块之间。5.如权利要求1所述的耐气体电缆头系统，其中所述铅箔围绕所述MLE从MLE护套的终止点上方包裹至所述MLE与所述绝缘体块的交叉点。6.如权利要求5所述的耐气体电缆头系统，其中所述铅箔继续在所述MLE与所述绝缘体块的所述交叉点下方围绕所述绝缘体块的所述套筒包裹。7.如权利要求1所述的耐气体电缆头系统，其中所述铅箔的多个层形成所述铅封。8.如权利要求1所述的耐气体电缆头系统，其中所述铅箔围绕MLE铅护套、MLE绝缘或其组合中的一个包裹。9.如权利要求1所述的耐气体电缆头系统，其中所述MLE包括：内部铜导体；围绕所述内部铜导体的绝缘层；围绕所述绝缘层的挤压铅护套，所述挤压铅护套终止于所述电缆头空腔内部；以及围绕所述挤压铅护套的护甲，所述护甲在所述挤压铅护套的终端上方终止于所述电缆头空腔内部。10.如权利要求9所述的耐气体电缆头系统，其中所述铅箔围绕所述挤压铅护套包裹，然后继续围绕所述绝缘体块的所述镀金套筒包裹。11.如权利要求9所述的耐气体电缆头系统，其中所述铅箔围绕所述绝缘层包裹，然后继续围绕所述绝缘体块的所述镀金套筒包裹。12.一种在井下潜油电动机的电力电缆连接周围形成气体密封的方法，所述方法包括：围绕延伸穿过电缆头的电动机引线电缆包裹铅箔；继续围绕所述电缆头内部的绝缘块的套筒外径包裹所述铅箔，所述电动机引线电缆延伸穿过所述绝缘块的所述套筒；用封装剂机械地加固所述铅箔包裹物，所述封装剂将所述铅箔围绕所述电缆头内部的所述电动机引线电缆固定就位；将电缆头主体和所述电缆头主体内部的所述绝缘块镀金；以及将所述铅箔接合至所述绝缘块的所述金镀层上。13.如权利要求12所述的方法，还包括利用所述包裹并封装的电动机引线电缆为所述井下潜油电动机供电，以在包括酸性气体的井中操作所述井下潜油电动机。14.如权利要求13所述的方法，其中所述井在所述井下潜油电动机的操作期间达到450℉的温度，并且所述气体密封在所述450℉温度下保持对所述酸性气体的抵抗性。15.如权利要求12所述的方法，还包括围绕所述铅箔包裹物拉伸聚四氟乙烯(PTFE)拼接带。16.如权利要求12所述的方法，其中围绕...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·G·弗雷，T·L·格拉斯卡克，G·A·戴维斯，
申请(专利权)人：哈利伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国,US