石油测井仪器高温高压密封电连接设计

2021-11-27王恒张希玉侯云杰张国华

中国科技纵横 2021年13期

王恒张希玉侯云杰张国华

（航天深拓（北京）科技有限公司，北京 100176）

1.高温高压密封电连接设计方案

1.1 性能分析

在测井仪器实际的应用中，高温高压密封电连接的设计功能应能保证连接器具有一定的密封性能，并保证在插入状态下使用30年不漏水，避免触点信号传输中发生的短路。对于测井仪器安装的电连接器必须具有有效的电磁屏蔽作用，以避免电连接的电磁干扰现象引起的信号传输异常。高温高压密封的电连接器一旦与头部分离，分离的插头将处于高压中，应保证插头的耐高压密封性能，否则会造成设备回路。密封的高压电连接与插头分离后，分离的插头在高压环境下含有一定量的导电物质，容易造成接插头的绝缘性能变差。减少了保护连接到的设备电气绝缘。为避免短路，插座必须具有有效防止短路的功能，需要具有较强的防短路的作用。测井仪器高温高压密封式电连接器还必须满足传统式电连接器的性能和可靠的解锁，才能实现信号的传输和分离。考虑石油生产的工作条件，在开发测井仪器高温高压电连接时应考虑在工作环境中操作的适应性和可靠性。在开发测井仪器高温高温高压密封电连接时，应特别注意实际生产状态下的气压环境。由于在盖子的配合状态下，配合面内外相对密封，因此需要与插头解锁分离，在此过程中，可以起到插头与插头匹配。在此阶段中，外部会有负压，因此在气压平衡性能下应考虑高压环境，确保测井仪器在高温高压状态下的正常使用[1]。

1.2 总体设计方案

根据高温高压密封电连接的性能分析和相关工作的设计要求，需要制定测井仪器高温高压密封的总体规划。根据相关设备的性能分析，开发应重点解决高压可靠性问题，即满足防水保护、高压密封和可靠匹配要求。因此，为了保证密封的测井仪器在高压环境插拔的情况下的防水性能，需要识别电连接器的进水通道。需要定义电连接从外部到电连接的可能的进水通道，加强注意电连接器的所有可能的通道，包括插头通道，插头本体与线盖之间、插头连接机构与插头线盖之间等。根据密封高压电连接使用环境的特点，通过保持电气连续性，可以对电连接器进行有效的屏蔽设计。为保证电连接的耐高温高压的使用性能，头部分离后与电连接器的插头可防止高压气体损坏电气设备。为此，必须在高压环境中确定可能的漏气通道，并且必须堵塞相关的漏气通道。这些通道位于插头的表面和插头内部、外壳和绝缘体之间、连接器的绝缘体以及电缆护套和插头之间。根据测井仪器电连接的工作条件和特点，选择合适的粘合剂封装在漏气通道中，并结合设计粘合剂的性能进行实际的测试分析，以确保灌封的设计合理性能。为保证测井仪器设备断线后的防短路，需要改进防短路设计。在结构设计中，一般采用先进的电连接分离技术，提供一层物理绝缘，以保证插头连接，断开时自动断开。常见的有阻燃板和带活动层的双层结构等。根据密封式高温高压电连接器的特点，需要采用带活性层的三层结构来实现防短路功能，提供具有优化结构设计的单独插头。为保证测井仪器高温高压密封断开的连接器可以正常工作，首先必须满足断开的电连接器可靠的要求。除了满足信号传输接触式频谱要求外，还应采用电连接器的可靠连接，实现电连接的可靠连接，以及结构合理的连接设计，保证在高压环境下分离机构运行的可靠性。为了正常工作，必须解决测井仪器高温高压环境下的负压问题，电连接器必须平衡气压，气压平衡解决是安装气压平衡装置，设计保证了在高压密封环境中设备可以正常工作[2]。

2.石油测井仪器密封电连接设计方法

2.1 活塞平衡设计

石油测井仪器内的油随着温度和压力的变化而逐渐发生变化，并且相应的体积也会膨胀。因此，在设计高压工具时要多关注油液发生的变化方面，当体积扩大时，活塞向正确的方向运动。如果内部压力比较高，大于溢流阀的压力工作时，溢流阀就会放出一部分油，液的溢流直到低于开启压力才会停止。同时，如果油量减少，活塞的作用也会会受到弹簧的影响，并且运动方向也会产生直接的影响，这在一定程度上保证油位在使用中处于稳定的状态。此外，如果活塞成形腔的容积大于总油量减少的容积，则油量会持续减少，活塞有足够的运动空间，为提高采油效率保证了良好的使用性能[3]。

2.2 承压外壳机械设计

石油测井仪器在井内环境工作时，设备需要承受高温高压，为了保护石油测井仪器工具的电子元件，压力缸必须有足够的承受强度，还要考虑石油测井仪器工具的可靠性的电连接。外壳密封设计需要编制成密封设计，同时还要考虑到外壳密封规范。垫圈的设计用于限制配件的尺寸和连接螺纹的轮廓，外间隙设计用于限制套管连接的轴向和尺寸，以及套管内腔的应用尺寸。还需要规定承压套管的检验方法，并规定标识、运输和贮存等相关的专业规范要求。在设计承压外壳、和承压性能中。通用结构外壳的主体和附件可以有效的引用，大大减少了设计工作量，也减少了设计中出错的可能性。

2.3 电子骨架机械设计

石油测井仪器高温高压电连接设计基于需要承压外壳的结构和相对应的尺寸，主要的机械设计原则是具有一定的耐用性能，并且还需要在实际工作中安装方便，并需要严格实现相关的使用功能。电路散热全面覆盖包括轴向安装尺寸规范、接口设计、电路板设计和变压器设计等。其中，壳体轴向安装尺寸需要严格进行合理的规定，框架和转向节座端面需要与壳体齐平，并且还需要确保壳体内侧与壳体的轴向距离最近。形式和接口设计需要给出电子电路的结构尺寸。接口是指框架与标准连接器之间的连接形式口匹配尺寸。在制订的规格系列中需要标明详细的设计尺寸系列。电路板设计需要提供电路板安装的实际操作方法和轴向设计空间，还需要严格明确在骨架的密疏区域接线孔来连接导线。

2.4 玻璃钢压力平衡设计应用

石油测井仪器高温高压电连接设计油涉及很多专业技术方面，玻璃钢压力平衡设计就是重要的环节之一，玻璃钢的压力平稳设计主要目的是改变设备绝缘外壳中的定位螺钉。在制作设计螺丝时，设计人员需要根据石油采油生产设计情况，提高压力的应用等级，这主要是为了确保实现电连接后良好的绝缘效果。同时，在设计上，根据未来的使用性能，将新型玻璃钢绝缘套管双面仪器放置于石油生产现场。在实际的使用一段时间后，可以通过专业技术人员的检查，全面的确定存在的缺陷，并且需要防止使用过程中的损坏。另外，即使石油测井仪器高温高压密封设计有一些裂缝，只要材料没有大的损坏，也不会影响石油测井仪器高温高压电连接的正常使用，确保了石油测井仪器高温高压电连接内的压力平衡设计具有一定的可靠性。