石油測井儀器高溫高壓密封電連接設(shè)計

王恒 張希玉 侯云杰 張國華

（航天深拓（北京）科技有限公司，北京 100176）

1.高溫高壓密封電連接設(shè)計方案

1.1 性能分析

在測井儀器實際的應(yīng)用中，高溫高壓密封電連接的設(shè)計功能應(yīng)能保證連接器具有一定的密封性能，并保證在插入狀態(tài)下使用30年不漏水，避免觸點信號傳輸中發(fā)生的短路。對于測井儀器安裝的電連接器必須具有有效的電磁屏蔽作用，以避免電連接的電磁干擾現(xiàn)象引起的信號傳輸異常。高溫高壓密封的電連接器一旦與頭部分離，分離的插頭將處于高壓中，應(yīng)保證插頭的耐高壓密封性能，否則會造成設(shè)備回路。密封的高壓電連接與插頭分離后，分離的插頭在高壓環(huán)境下含有一定量的導(dǎo)電物質(zhì)，容易造成接插頭的絕緣性能變差。減少了保護連接到的設(shè)備電氣絕緣。為避免短路，插座必須具有有效防止短路的功能，需要具有較強的防短路的作用。測井儀器高溫高壓密封式電連接器還必須滿足傳統(tǒng)式電連接器的性能和可靠的解鎖，才能實現(xiàn)信號的傳輸和分離?？紤]石油生產(chǎn)的工作條件，在開發(fā)測井儀器高溫高壓電連接時應(yīng)考慮在工作環(huán)境中操作的適應(yīng)性和可靠性。在開發(fā)測井儀器高溫高溫高壓密封電連接時，應(yīng)特別注意實際生產(chǎn)狀態(tài)下的氣壓環(huán)境。由于在蓋子的配合狀態(tài)下，配合面內(nèi)外相對密封，因此需要與插頭解鎖分離，在此過程中，可以起到插頭與插頭匹配。在此階段中，外部會有負壓，因此在氣壓平衡性能下應(yīng)考慮高壓環(huán)境，確保測井儀器在高溫高壓狀態(tài)下的正常使用[1]。

1.2 總體設(shè)計方案

根據(jù)高溫高壓密封電連接的性能分析和相關(guān)工作的設(shè)計要求，需要制定測井儀器高溫高壓密封的總體規(guī)劃。根據(jù)相關(guān)設(shè)備的性能分析，開發(fā)應(yīng)重點解決高壓可靠性問題，即滿足防水保護、高壓密封和可靠匹配要求。因此，為了保證密封的測井儀器在高壓環(huán)境插拔的情況下的防水性能，需要識別電連接器的進水通道。需要定義電連接從外部到電連接的可能的進水通道，加強注意電連接器的所有可能的通道，包括插頭通道，插頭本體與線蓋之間、插頭連接機構(gòu)與插頭線蓋之間等。根據(jù)密封高壓電連接使用環(huán)境的特點，通過保持電氣連續(xù)性，可以對電連接器進行有效的屏蔽設(shè)計。為保證電連接的耐高溫高壓的使用性能，頭部分離后與電連接器的插頭可防止高壓氣體損壞電氣設(shè)備。為此，必須在高壓環(huán)境中確定可能的漏氣通道，并且必須堵塞相關(guān)的漏氣通道。這些通道位于插頭的表面和插頭內(nèi)部、外殼和絕緣體之間、連接器的絕緣體以及電纜護套和插頭之間。根據(jù)測井儀器電連接的工作條件和特點，選擇合適的粘合劑封裝在漏氣通道中，并結(jié)合設(shè)計粘合劑的性能進行實際的測試分析，以確保灌封的設(shè)計合理性能。為保證測井儀器設(shè)備斷線后的防短路，需要改進防短路設(shè)計。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一般采用先進的電連接分離技術(shù)，提供一層物理絕緣，以保證插頭連接，斷開時自動斷開。常見的有阻燃板和帶活動層的雙層結(jié)構(gòu)等。根據(jù)密封式高溫高壓電連接器的特點，需要采用帶活性層的三層結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)防短路功能，提供具有優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計的單獨插頭。為保證測井儀器高溫高壓密封斷開的連接器可以正常工作，首先必須滿足斷開的電連接器可靠的要求。除了滿足信號傳輸接觸式頻譜要求外，還應(yīng)采用電連接器的可靠連接，實現(xiàn)電連接的可靠連接，以及結(jié)構(gòu)合理的連接設(shè)計，保證在高壓環(huán)境下分離機構(gòu)運行的可靠性。為了正常工作，必須解決測井儀器高溫高壓環(huán)境下的負壓問題，電連接器必須平衡氣壓，氣壓平衡解決是安裝氣壓平衡裝置，設(shè)計保證了在高壓密封環(huán)境中設(shè)備可以正常工作[2]。

2.石油測井儀器密封電連接設(shè)計方法

2.1 活塞平衡設(shè)計

石油測井儀器內(nèi)的油隨著溫度和壓力的變化而逐漸發(fā)生變化，并且相應(yīng)的體積也會膨脹。因此，在設(shè)計高壓工具時要多關(guān)注油液發(fā)生的變化方面，當體積擴大時，活塞向正確的方向運動。如果內(nèi)部壓力比較高，大于溢流閥的壓力工作時，溢流閥就會放出一部分油，液的溢流直到低于開啟壓力才會停止。同時，如果油量減少，活塞的作用也會會受到彈簧的影響，并且運動方向也會產(chǎn)生直接的影響，這在一定程度上保證油位在使用中處于穩(wěn)定的狀態(tài)。此外，如果活塞成形腔的容積大于總油量減少的容積，則油量會持續(xù)減少，活塞有足夠的運動空間，為提高采油效率保證了良好的使用性能[3]。

2.2 承壓外殼機械設(shè)計

石油測井儀器在井內(nèi)環(huán)境工作時，設(shè)備需要承受高溫高壓，為了保護石油測井儀器工具的電子元件，壓力缸必須有足夠的承受強度，還要考慮石油測井儀器工具的可靠性的電連接。外殼密封設(shè)計需要編制成密封設(shè)計，同時還要考慮到外殼密封規(guī)范。墊圈的設(shè)計用于限制配件的尺寸和連接螺紋的輪廓，外間隙設(shè)計用于限制套管連接的軸向和尺寸，以及套管內(nèi)腔的應(yīng)用尺寸。還需要規(guī)定承壓套管的檢驗方法，并規(guī)定標識、運輸和貯存等相關(guān)的專業(yè)規(guī)范要求。在設(shè)計承壓外殼、和承壓性能中。通用結(jié)構(gòu)外殼的主體和附件可以有效的引用，大大減少了設(shè)計工作量，也減少了設(shè)計中出錯的可能性。

2.3 電子骨架機械設(shè)計

石油測井儀器高溫高壓電連接設(shè)計基于需要承壓外殼的結(jié)構(gòu)和相對應(yīng)的尺寸，主要的機械設(shè)計原則是具有一定的耐用性能，并且還需要在實際工作中安裝方便，并需要嚴格實現(xiàn)相關(guān)的使用功能。電路散熱全面覆蓋包括軸向安裝尺寸規(guī)范、接口設(shè)計、電路板設(shè)計和變壓器設(shè)計等。其中，殼體軸向安裝尺寸需要嚴格進行合理的規(guī)定，框架和轉(zhuǎn)向節(jié)座端面需要與殼體齊平，并且還需要確保殼體內(nèi)側(cè)與殼體的軸向距離最近。形式和接口設(shè)計需要給出電子電路的結(jié)構(gòu)尺寸。接口是指框架與標準連接器之間的連接形式口匹配尺寸。在制訂的規(guī)格系列中需要標明詳細的設(shè)計尺寸系列。電路板設(shè)計需要提供電路板安裝的實際操作方法和軸向設(shè)計空間，還需要嚴格明確在骨架的密疏區(qū)域接線孔來連接導(dǎo)線。

2.4 玻璃鋼壓力平衡設(shè)計應(yīng)用

石油測井儀器高溫高壓電連接設(shè)計油涉及很多專業(yè)技術(shù)方面，玻璃鋼壓力平衡設(shè)計就是重要的環(huán)節(jié)之一，玻璃鋼的壓力平穩(wěn)設(shè)計主要目的是改變設(shè)備絕緣外殼中的定位螺釘。在制作設(shè)計螺絲時，設(shè)計人員需要根據(jù)石油采油生產(chǎn)設(shè)計情況，提高壓力的應(yīng)用等級，這主要是為了確保實現(xiàn)電連接后良好的絕緣效果。同時，在設(shè)計上，根據(jù)未來的使用性能，將新型玻璃鋼絕緣套管雙面儀器放置于石油生產(chǎn)現(xiàn)場。在實際的使用一段時間后，可以通過專業(yè)技術(shù)人員的檢查，全面的確定存在的缺陷，并且需要防止使用過程中的損壞。另外，即使石油測井儀器高溫高壓密封設(shè)計有一些裂縫，只要材料沒有大的損壞，也不會影響石油測井儀器高溫高壓電連接的正常使用，確保了石油測井儀器高溫高壓電連接內(nèi)的壓力平衡設(shè)計具有一定的可靠性。

3.結(jié)語

本文討論了高壓密封電連接器所需的使用性能，并對防水技術(shù)的高壓密封電連接器的應(yīng)用提出了一些設(shè)計方案。分析了耐用密封技術(shù)和短路預(yù)防技術(shù)的可靠性能，還需要技術(shù)人員編制高溫高壓密封電連接總體設(shè)計規(guī)劃，并根據(jù)實際情況制定總體發(fā)展規(guī)劃，為測井儀器高溫高壓電連接設(shè)計提供了一定的技術(shù)保障。