一种电动钻具集流滑环穿缆密封组件及其操作方法技术

本发明专利技术公开了一种电动钻具集流滑环穿缆密封组件及其操作方法，属于石油行业中钻井装备与工具技术领域，其包括密封体、压盖、第一夹块和第二夹块等，密封体内设置灌胶腔和第一穿缆孔，第一穿缆孔内设有第一端口和第二端口，灌胶腔内设有第三端口和第四端口，第二端口与第三端口连通。同时，本发明专利技术还公开了电动钻具集流滑环穿缆密封组件的操作方法。本发明专利技术的技术方案利用灌胶封堵和机械夹持相结合的方式，解决了具有非圆截面且表面不规则隔水层的电缆的穿缆密封和固定防护等问题，为电动钻具集流滑环的安全可靠使用提供重要保障，适合推广应用。应用。应用。

【技术实现步骤摘要】
一种电动钻具集流滑环穿缆密封组件及其操作方法


[0001]本专利技术属于石油
，具体地说，涉及石油行业中钻井装备与工具
，涉及一种电动钻具集流滑环穿缆密封组件及其操作方法。

技术介绍

[0002]电动钻具钻井系统是一种采用电动马达取代传统螺杆、涡轮进行油气钻井的先进钻井技术装备。相对螺杆、涡轮等传统钻井工具，电动钻具钻井系统具有如下优势：(1)适合采用从空气到泥浆的任何循环介质；(2)通过有缆钻杆实现井下供电和信息的双向大容量传输；(3)不受泵排量影响独立控制钻头转速；(4)根据电压电流变化判定钻头工作状态。
[0003]集流滑环是电动钻具通过有缆钻杆实现井下供电和信息双向传输的一项关键装置，主要由芯轴、滑环组件、电缆密封组件和防爆箱体等组成，其中滑环组件有固定在芯轴上的铜环与固定在防爆箱体内的碳刷组成，碳刷可以在铜环上滑动。芯轴的中心水眼内安装固定有一根转接电缆，转接电缆的一端通过湿接头与有缆钻杆内的电缆连接，另一端从安装在芯轴侧壁的电缆密封组件穿出后与固定在芯轴上的铜环连接，另外从电动钻具控制房引出一根外接电缆，通过防爆箱体上格兰穿入箱体内与固定在防爆箱体上的碳刷连接。由此电控房通过外接电缆和集流滑环上的碳刷、铜环、转接电缆与有缆钻杆内的电缆连通，利用有缆钻杆实现井下供电和信息传输。由于碳刷和铜环之间可以相对滑动接触，因此能够在芯轴旋转时防止防爆箱体转动，避免外接电缆发生缠绕。电缆密封组件可以密封钻井作业时芯轴中心水眼的高压泥浆，防止高压泥浆从电缆穿接处漏出。
[0004]专利201610239098.5描述了一种电动钻井工具用集流滑环装置，其中所述电缆密封组件由第一密封块、第二密封块、橡胶密封套、密封推块和密封压盖组成，所述第一密封块和第二密封块对接连接，其内部形成一个穿缆孔，所述橡胶密封套和密封推块放置在穿缆孔内，电缆从橡胶密封套、密封推块和密封压盖的通孔穿过，由密封压盖推动密封推块挤压橡胶密封套抱紧电缆以实现密封。上述结构对于具有非圆截面且表面不规则隔水层的电缆而言，难以实现有效可靠的穿缆密封。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种电动钻具集流滑环穿缆密封组件及其操作方法，能有效密封具有非圆截面且表面不规则隔水层的电缆，避免高压泥浆从电缆穿接处漏出。
[0006]本专利技术的实施例是这样实现的：
[0007]一方面，本专利技术的实施例提供了一种电动钻具集流滑环穿缆密封组件，包括：密封体、压盖、第一夹块和第二夹块等组成。密封体内设置灌胶腔和第一穿缆孔，第一穿缆孔内设有第一端口和第二端口，灌胶腔内设有第三端口和第四端口，第二端口与第三端口连通。密封体设有法兰，法兰通过第一螺钉固定安装在集流滑环芯轴的侧孔端面上，法兰与侧孔端面之间设有第一密封槽并安装第一密封圈。压盖安装在第四端口，通过第二螺钉固定在
密封体上，压盖设有压头，压头插入灌胶腔的第四端口，压盖内设置第二穿缆孔，第二穿缆孔内设有第五端口和第六端口。第一端口设置第一滑槽，安装第一夹块，第六端口设置第二滑槽，安装第二夹块，通过第三螺钉和第四螺钉旋进，分别推动第一夹块和第二夹块向第一穿缆孔和第二穿缆孔的孔壁靠近。
[0008]第一穿缆孔的截面轮廓与电缆铠装层或钢丝防护层截面外轮廓形状相同，第二穿缆孔的截面轮廓与电缆隔水层截面外轮廓形状相同。
[0009]灌胶腔的第三端口处设置锥面，灌胶腔的腔壁上设置环槽，环槽截面为矩形或梯形等。
[0010]压头与第四端口的径向配合面上设置第二密封槽并安装第二密封圈，压盖的第二穿缆孔的第五端口设置第三密封槽并安装第三密封圈，第三密封槽形状与第二穿缆孔截面轮廓形状相同。
[0011]第一夹块压紧电缆铠装层或钢丝防护层，其第一夹持面的截面轮廓与电缆铠装层或钢丝防护层截面外轮廓的形状相似，第一夹持面和第一穿缆孔的孔壁上分别设置第二凹槽和第一凹槽，以提高对电缆铠装层或钢丝防护层的夹持能力。第一夹块设有限位体，限制电缆弯曲度，避免保护层损坏。
[0012]第二夹块压紧电缆隔水层，其第二夹持面的截面轮廓与电缆隔水层截面外轮廓相似。第二夹块两侧设有对称滑块，对应的第二滑槽两侧设有对称滑道，滑块嵌入滑道内滑动，使第二夹块能够更好地夹紧电缆，防止松脱。
[0013]第一端口外部安装护罩，护罩通过第五螺钉固定在密封体上。
[0014]另一方面，本专利技术的实施例提供了一种电动钻具集流滑环穿缆密封组件的操作方法，包括以下步骤：
[0015]芯轴中心水眼内的电缆从密封体的第一穿缆孔的第一端口穿入并从灌胶腔的第四端口穿出，电缆穿出灌胶腔后预留一定长度，灌胶腔内的电缆需露出隔水层，表面打毛处理，使隔水层能与密封胶充分粘连；用第一夹块压紧电缆；将密封体的法兰安装固定在芯轴的侧孔端面上；将密封胶缓慢注入灌胶腔内，当密封胶液面与灌胶腔第四端口端面距离小于设定值后停止注胶并等待凝固；密封胶凝固后，将压盖安装在灌胶腔第四端口上，用压头压紧密封胶后用第二夹块压紧电缆；将电缆与固定在芯轴上的铜环连接。
[0016]本专利技术实施例的有益效果是：
[0017]本专利技术提供了一种电动钻具集流滑环穿缆密封组件及其操作方法，利用灌胶封堵和机械夹持相结合的方式，解决了具有非圆截面且表面不规则隔水层的电缆的穿缆密封和固定防护等问题，为电动钻具集流滑环的安全可靠使用提供重要保障，适合推广应用。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0019]图1是集流滑环结构示意图。
[0020]图2是穿缆密封组件结构示意图。
[0021]图3是密封体结构示意图，其中，B为A的沿A
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A的截图。
[0022]图4是压盖结构示意图，其中，B为A的沿B
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B的截图，C为A沿A
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A的截图。
[0023]图5是第一夹块结构示意图。
[0024]图6是第二夹块结构示意图。
[0025]图7是电缆截面结构示意图。
[0026]图中，1
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集流滑环；2
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芯轴；3
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中心水眼；4
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铜环；5
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穿缆密封组件；6
‑
电缆；7
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密封体；8
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压盖；9
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第一夹块；10
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第二夹块；11
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护罩；12
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法兰；13
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侧孔端面；14
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第一密封槽；15
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第一密封圈；16
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第二密封圈；17
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第三密封圈；18本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动钻具集流滑环穿缆密封组件，其特征在于，包括密封体(7)、压盖(8)、第一夹块(9)和第二夹块(10)；所述密封体(7)设有法兰(12)，法兰(12)通过第一螺钉(18)固定安装在集流滑环(1)芯轴(2)的侧孔端面(13)上，法兰(12)与侧孔端面(13)之间设有第一密封槽(14)并安装第一密封圈(15)；所述密封体(7)内设置灌胶腔(24)和第一穿缆孔(23)，第一穿缆孔(23)内设有第一端口(25)和第二端口(26)，灌胶腔(24)内设有第三端口(27)和第四端口(28)，第二端口(26)与第三端口(27)连通；所述压盖(8)安装在第四端口(28)，通过第二螺钉(19)固定在密封体(7)上，压盖(8)设有压头(36)，压头(36)插入灌胶腔(24)的第四端口(28)，压盖(8)内设置第二穿缆孔(32)，第二穿缆孔(32)内设有第五端口(33)和第六端口(34)；所述第一端口(25)设置第一滑槽(29)，安装第一夹块(9)，通过第三螺钉(21)旋进，推动第一夹块(9)向第一穿缆孔(23)的孔壁靠近；所述第六端口(34)设置第二滑槽(35)，安装第二夹块(10)，通过第四螺钉(20)旋进，推动第二夹块(10)向第二穿缆孔(32)的孔壁靠近。2.根据权利要求1所述的电动钻具集流滑环穿缆密封组件，其特征在于，所述第一穿缆孔(23)的截面轮廓与电缆(6)铠装层或钢丝防护层(46)截面外轮廓形状相同，孔壁上设置第一凹槽(31)；所述灌胶腔(24)的第三端口(27)处设置锥面，腔壁上设置环槽(30)，环槽(30)截面为矩形或梯形。3.根据权利要求1所述的电动钻具集流滑环穿缆密封组件，其特征在于，所述压头(36)与第四端口(28)的径向配合面上设置第二密封槽(37)并安装第二密封圈(16)；所述第五端口(33)设置第三密封槽(38)并安装第三密封圈(17)，第三密封槽(38)形状与第二穿缆孔(32)截面轮廓形状相同，所述第二穿缆孔(32)的截面轮廓与电缆(6)隔水层(45)截面外轮廓形状相同，所述第二滑槽(35)两侧设有对称滑道(39)。4.根据权利要求1所述的电动钻具集流...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡志坚，王宏伟，韩飞，王爱国，张全立，肖建秋，邵强，李星月，乔汉，刘志同，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司北京石油机械有限公司，
类型：发明
国别省市：