石油測井儀器高溫高壓密封電連接設計

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計方案

1.1 性能分析

在測井儀器實際的應用中，高溫高壓密封電連接的設計功能應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，應保證插頭的耐高壓密封性能，否則會造成設備回路。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電物質，容易造成接插頭的絕緣性能變差。減少了保護連接到的設備電氣絕緣。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。考慮石油生產的工作條件，在開發(fā)測井儀器高溫高壓電連接時應考慮在工作環(huán)境中操作的適應性和可靠性。在開發(fā)測井儀器高溫高溫高壓密封電連接時，應特別注意實際生產狀態(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 總體設計方案

根據(jù)高溫高壓密封電連接的性能分析和相關工作的設計要求，需要制定測井儀器高溫高壓密封的總體規(guī)劃。根據(jù)相關設備的性能分析，開發(fā)應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，并且必須堵塞相關的漏氣通道。這些通道位于插頭的表面和插頭內部、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，并結合設計粘合劑的性能進行實際的測試分析，以確保灌封的設計合理性能。為保證測井儀器設備斷線后的防短路，需要改進防短路設計。在結構設計中，一般采用先進的電連接分離技術，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構等。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構來實現(xiàn)防短路功能，提供具有優(yōu)化結構設計的單獨插頭。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，以及結構合理的連接設計，保證在高壓環(huán)境下分離機構運行的可靠性。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，設計保證了在高壓密封環(huán)境中設備可以正常工作[2]。

2.石油測井儀器密封電連接設計方法

2.1 活塞平衡設計

石油測井儀器內的油隨著溫度和壓力的變化而逐漸發(fā)生變化，并且相應的體積也會膨脹。因此，在設計高壓工具時要多關注油液發(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 承壓外殼機械設計

石油測井儀器在井內環(huán)境工作時，設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。外殼密封設計需要編制成密封設計，同時還要考慮到外殼密封規(guī)范。墊圈的設計用于限制配件的尺寸和連接螺紋的輪廓，外間隙設計用于限制套管連接的軸向和尺寸，以及套管內腔的應用尺寸。還需要規(guī)定承壓套管的檢驗方法，并規(guī)定標識、運輸和貯存等相關的專業(yè)規(guī)范要求。在設計承壓外殼、和承壓性能中。通用結構外殼的主體和附件可以有效的引用，大大減少了設計工作量，也減少了設計中出錯的可能性。

2.3 電子骨架機械設計

石油測井儀器高溫高壓電連接設計基于需要承壓外殼的結構和相對應的尺寸，主要的機械設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、接口設計、電路板設計和變壓器設計等。其中，殼體軸向安裝尺寸需要嚴格進行合理的規(guī)定，框架和轉向節(jié)座端面需要與殼體齊平，并且還需要確保殼體內側與殼體的軸向距離最近。形式和接口設計需要給出電子電路的結構尺寸。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計尺寸系列。電路板設計需要提供電路板安裝的實際操作方法和軸向設計空間，還需要嚴格明確在骨架的密疏區(qū)域接線孔來連接導線。

2.4 玻璃鋼壓力平衡設計應用

石油測井儀器高溫高壓電連接設計油涉及很多專業(yè)技術方面，玻璃鋼壓力平衡設計就是重要的環(huán)節(jié)之一，玻璃鋼的壓力平穩(wěn)設計主要目的是改變設備絕緣外殼中的定位螺釘。在制作設計螺絲時，設計人員需要根據(jù)石油采油生產設計情況，提高壓力的應用等級，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現(xiàn)場。在實際的使用一段時間后，可以通過專業(yè)技術人員的檢查，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的壓力平衡設計具有一定的可靠性。

3.結語

本文討論了高壓密封電連接器所需的使用性能，并對防水技術的高壓密封電連接器的應用提出了一些設計方案。分析了耐用密封技術和短路預防技術的可靠性能，還需要技術人員編制高溫高壓密封電連接總體設計規(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計提供了一定的技術保障。