用于石油钻井的电磁波随钻测量仪绝缘总成的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于石油钻井的电磁波随钻测量仪绝缘总成，包括接头，所述接头包括上接头和下接头，上接头和下接头螺纹连接，上接头和下接头的连接螺纹上设置有绝缘材料层，上接头和下接头连接处的内壁上设置有绝缘内层，上接头和下接头连接处的外壁上设置有绝缘外壳，接头上设置有至少两个凸出接头外壁的耐磨带。本实用新型能承受在钻井过程中产生的强大扭矩，并且在承受强大扭矩的同时仍具有强绝缘效果。
【专利说明】用于石油钻井的电磁波随钻测量仪绝缘总成
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于石油钻井的电磁波随钻测量仪绝缘总成，用于气体钻定向井/水平井时的井眼轨迹测量，属于定向井/水平井钻井工具的设计制造【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在石油天然气的钻探工程中，实施定向钻井或者水平井钻井具有大幅度提高采收率、节约土地和加快钻井周期的效果，在实施定向钻井或者水平井钻井的过程中最主要的就是要有效的了解钻具的走向，以及钻头的实时位置，为了达到这个目的，工程技术人员进行了大量的研究。目前采用的方法是将设计的随钻测量工具EM-MWD，即电磁波随钻测量仪连接在钻具上，在钻进的过程中，EM-MWD能够实时获取工程地质参数，将测得的信息传输到地面的信息接收器中，工程技术人员，通过对获得的信息的研读，能够了解地下钻具的走向，也可以使用技术手段控制地下钻具的走向，直到钻具达到设计的标靶。
[0003]以前的技术基本都是通过钻井液介质的信息传输，采用不同的方式采集和分析井下数据，以便对油气层进行分析，并得出结论，其中国内占主导地位的EM-MWD式MWD系统采用水力信息通道，通讯结果可靠，但对钻井液有严格的要求(含气量(20%)，且对含气量特别敏感。而在气体钻定向井/水平井井眼轨迹测量中，使用的电磁波随钻测量仪(EM-MWD)与常规的泥浆脉冲MWD而言，EM-MWD不需借助泥浆为信号通道，具有不受循环介质影响且能随钻获取工程地质参数的优势。
[0004]井内仪器由井底发电机借助泥浆流发电或直接使用电池供电；井内的传感器将井内物理量转变为模拟电信号，经过井内MWD组件信号处理转换为数字信号；这些数字信号被送到中央处理器，经过处理后，由电磁波发射器发射出去；电磁波沿着电磁波传输通道传播到地表，通过距离井口一定距离插入地下的专用天线接收电磁波信号；监测专用天线和钻杆之间的电压就可以得到井内传输的有用信号，信号经过计算机处理得到井内测量数据。而绝缘总成是EM-MWD的重要组成部分，其功能主要是将钻柱分为上下绝缘两极，通过加载电磁波信号到绝缘的上下两极钻柱上，钻进过程中，使用的钻杆、裸露的井壁和钻杆与井壁之间的环形空间、以及周围的地层构成了电磁波随钻测量系统的电磁波传输通道。它是一个开放式的通道，电磁波在发射源处向周围的无限空间辐射，随着信号的吸收、衰减逐渐减弱、消失。由于传输通道介质的非均匀性等因素的影响，电磁波的传播是有方向性的，电磁波被发射到地面的专用天线，天线捕捉到的信息为代码，信息代码又通过通信线传送给安装在定向井工程房内的电磁遥测随钻测量地面处理设备。
[0005]目前，国外知名石油公司已掌握了绝缘总成的核心技术，其主要结构由上下两接头组成，两接头间一般采用特殊螺纹连接，螺纹上带有高强度绝缘涂层，且螺纹外部缠有耐温、耐压、耐摩擦的绝缘层。但国外设计的绝缘总成抗扭小，由于下井后要经过无数次震动及扭矩的增大，使得其两接头中部产生错位，绝缘总成的内外绝缘层遭到破坏，使绝缘总成易通电或降低两端绝缘电阻值；在两接头发生错位的同时，螺纹之间产生相对的摩擦，磨掉螺纹上的涂层，使绝缘总成更易通电，导致绝缘总成报废，而且其价格昂贵，不利于EM-MWD绝缘总成在国内的发展。国内研究水平仍处于初步阶段，因此急需研制一种具有自主知识产权的绝缘总成，这将对提高国内气体钻定向井/水平井井眼轨迹测量技术具有重大意义。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种用于石油钻井的电磁波随钻测量仪绝缘总成。本实用新型能承受在钻井过程中产生的强大扭矩，并且在承受高温、高压、强大扭矩的同时仍具有强绝缘效果。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0008]一种用于石油钻井的电磁波随钻测量仪绝缘总成，包括接头，其特征在于:所述接头包括上接头和下接头，上接头和下接头螺纹连接，上接头和下接头的连接螺纹上设置有绝缘材料层，上接头和下接头连接处的内壁上设置有绝缘内层，上接头和下接头连接处的外壁上设置有绝缘外壳，接头上设置有至少两个凸出接头外壁的耐磨带。
[0009]所述上接头的连接螺纹上设置有两个台阶，下接头的连接螺纹上对应设置有两个台阶，上接头和下接头螺纹连接后形成双台阶密封结构。
[0010]所述上接头和下接头连接处的内壁上形成有凹槽，绝缘内层镶嵌并粘接固定在凹槽中，绝缘内层与接头内径相同。
[0011]所述上接头和下接头连接处的外壁上形成有凹槽，绝缘外壳固定设置在凹槽中，绝缘外壳与接头的外径相同。
[0012]所述耐磨带为两组，两组耐磨带凸出高度相同，分别镶嵌固定设置在上接头和下接头中部。
[0013]采用本实用新型的优点在于:
[0014]一、本实用新型能承受在钻井过程中产生的强大扭矩，并且在承受强大扭矩的同时仍具有强绝缘效果，能适应井下高温、高压等条件，满足EM-MWD电磁波随钻测量仪要求。
[0015]二、本实用新型通过上接头和下接头的螺纹连接，设置有绝缘内层和绝缘外壳，且连接螺纹使用双台阶密封，能够起到增大工具总成扭矩的技术效果，在上下接头连接的螺纹上喷涂有高强度绝缘层，使得安装本发明位置上下的钻柱构成绝缘，有效的将连接在本发明位置上下端的钻柱分为上下两极。
[0016]三、本实用新型镶嵌在上下接头内的绝缘内层和缠绕在上下接头外圆上的绝缘外壳能对连接螺纹起到保护作用，防止喷涂在连接螺纹上的绝缘层被冲蚀，凸出设置的上下两个耐磨带能有效的防止绝缘外壳的绝缘物质在钻进过程中被磨损。
[0017]四、本实用新型连接螺纹具有强度高、扭矩大，螺纹间距大的特点，有利于绝缘材料的喷涂，公螺纹与母螺纹接触面大，单位面积内受力则相应减小；使用高强度的绝缘材料喷涂螺纹，不仅材料对螺纹本身粘接性好，更有很大的强度，满足设计的需要；内外绝缘层和耐磨带，内外采用不同的材料防止接头错位产生的影响，内外绝缘层使用特殊玻璃钢缠绕，具有耐高温、耐腐蚀、耐摩擦等优点，完全满足井下作业要求，且在接头外圆面敷焊耐磨带更有利于保护外绝缘层。
[0018]综上所述，本实用新型能满足气体(液体)钻定向井/水平井井眼轨迹测量技术要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型结构示意图
[0020]图中标记为:1、上接头；2、耐磨带；3、绝缘内层；4、绝缘外壳；5、下接头。
【具体实施方式】
[0021]实施例1
[0022]一种用于石油钻井的电磁波随钻测量仪绝缘总成，包括接头，所述接头包括上接头I和下接头5，上接头I和下接头5螺纹连接，上接头I和下接头5的连接螺纹上设置有绝缘材料层，上接头I和下接头5连接处的内壁上设置有绝缘内层3，上接头I和下接头2连接处的外壁上设置有绝缘外壳4，接头上设置有至少两个凸出接头外壁的耐磨带2。
[0023]本实施例中，所述上接头I的连接螺纹上设置有两个台阶，下接头5的连接螺纹上对应设置有两个台阶，上接头I和下接头5螺纹连接后形成双台阶密封结构。
[0024]本实施例中，所述上接头I和下接头5连接处的内壁上形成有凹槽，绝缘内层3镶嵌并粘接固定在凹槽中，绝缘内层3与接头内径相同。。
[0025]本实施例中，所述上接头I和下接头5连接处的外壁上形成有凹槽，绝缘外壳4固定设置在凹槽中，绝缘外壳4与接头的内径相同。
[0026]本实施例中，所述耐磨带2为两组，两组耐磨带2凸出高度相同，分别镶嵌固定设置在上接头I和下接头5中部。
[0027]本实用新型中采用的绝缘材料为现有技术中的绝缘材料。
[0028]实施例2
[0029]本实施例结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0030]如图所示，本实用新型包括接头、绝缘体和耐磨组件，接头包括上接头和下接头，上接头I和下接头5由高强度螺纹连接，上接头I和下接头2的连接螺纹具有双台阶密封结构，在连接螺纹上喷涂有绝缘材料，设置的双台阶密封结构，能够起到增大工具总成扭矩的技术效果，在上下接头连接的螺纹上喷涂有绝缘材料，使得安装本实用新型位置上下的钻柱构成绝缘，有效的将连接在本实用新型位置上下端的钻柱分为上下两极；绝缘体包括绝缘外壳4和绝缘内层3，绝缘内层3是镶嵌在上下接头内圆上的，绝缘外壳4是缠绕在上下接头外圆上的，设置的绝缘内层3和绝缘外壳4能对连接螺纹起到保护作用，防止喷涂在连接螺纹上的绝缘层被冲蚀；耐磨组件有上、下两个耐磨带，耐磨带2分别凸出设置在上下接头的外圆中段，凸出设置的耐磨带能有效的防止绝缘外壳的绝缘物质在钻进过程中被磨损。
[0031]本实用新型的连接方式:先分别加工上接头I和下接头5，在上、下接头的连接高强度螺纹处加工两个台阶，用于形成双台阶的密封结构，在上下接头连接螺纹内圆上加工出镶嵌绝缘内层3的凹槽，在上下接头连接螺纹外圆上加工出缠绕绝缘外壳4的凹槽，然后在加工好的上下接头外圆的中段分别镶嵌耐磨带。安装时，先将绝缘内层3嵌入设置在上下接头连接处内圆的凹槽内，旋转上下接头，使上下接头连接为一体，由于连接螺纹上喷涂有绝缘层，所以连接好的上下接头就形成了上下两极。为了保护喷涂在连接螺纹上的绝缘层，再在上下接头外圆设置的凹槽内缠绕绝缘外壳4，绝缘外壳缠绕的厚度与接头的表面齐平。
[0032]本实用新型的使用方法为:使用时，在上下接头的上下端分别连接钻杆，这样就形成了钻具上下绝缘的两极，钻进中，通过加载电磁波信号到绝缘的上下两极钻柱上，在通过钻杆、裸露的井壁和钻杆与井壁之间的环形空间、以及周围的地层构成电磁波随钻测量系统的电磁波传输通道。
[0033]本实用新型的作用过程是:绝缘总成是EM-MWD的重要组成部分，其功能主要是将钻柱分为上下绝缘两极，通过加载电磁波信号到绝缘的上下两极钻柱上，钻进过程中，使用的钻杆、裸露的井壁和钻杆与井壁之间的环形空间、以及周围的地层构成了电磁波随钻测量系统的电磁波传输通道。它是一个开放式的通道，电磁波在发射源处向周围的无限空间辐射，随着信号的吸收、衰减逐渐减弱、消失。由于传输通道介质的非均匀性等因素的影响，电磁波的传播是有方向性的，电磁波被发射到地面的专用天线，天线捕捉到的信息为代码，信息代码又通过通信线传送给安装在定向井工程房内的电磁遥测随钻测量地面处理设备。
【权利要求】
1.一种用于石油钻井的电磁波随钻测量仪绝缘总成，包括接头，其特征在于:所述接头包括上接头(I)和下接头(5)，上接头(I)和下接头(5)螺纹连接，上接头(I)和下接头(5 )的连接螺纹上设置有绝缘材料层，上接头(I)和下接头(5 )连接处的内壁上设置有绝缘内层(3)，上接头(I)和下接头(5)连接处的外壁上设置有绝缘外壳(4)，接头上设置有至少两个凸出接头外壁的耐磨带(2)。
2.根据权利要求1所述的用于石油钻井的电磁波随钻测量仪绝缘总成，其特征在于:所述上接头(I)的连接螺纹上设置有两个台阶，下接头(5)的连接螺纹上对应设置有两个台阶，上接头(I)和下接头(5 )螺纹连接后形成双台阶密封结构。
3.根据权利要求1或2所述的用于石油钻井的电磁波随钻测量仪绝缘总成，其特征在于:所述上接头(I)和下接头(5)连接处的内壁上形成有凹槽，绝缘内层(3)镶嵌并粘接固定在凹槽中，绝缘内层(3)与接头内径相同。
4.根据权利要求3所述的用于石油钻井的电磁波随钻测量仪绝缘总成，其特征在于:所述上接头(I)和下接头(5)连接处的外壁上形成有凹槽，绝缘外壳(4)固定设置在凹槽中，绝缘外壳(4)与接头的内径相同。
5.根据权利要求1、2或4所述的用于石油钻井的电磁波随钻测量仪绝缘总成，其特征在于:所述耐磨带(2)为两组，两组耐磨带(2)凸出高度相同，分别镶嵌固定设置在上接头(I)和下接头(5)中部。
【文档编号】E21B47/12GK204225873SQ201420672096
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】何超, 徐建超, 刘彬, 胡畔, 李伟成, 谢意, 刘伟, 姚建林, 唐聪 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司