导电钻杆的制作方法

本公开涉及石油钻井技术领域，更具体地，涉及一种导电钻杆。

背景技术：

在石油钻井领域，旋转导向仪器工作过程中，功能短节与功能短节之间需要电气联通，功能短节与井下电源或井口电源之间需要电气联通。

目前功能短节与地面设备之间多采用无线通讯方式，例如压力波或电磁波形式，由于井内环境复杂，信号较弱，造成功能短节与地面设备之间通讯速度慢和可靠性差。

技术实现要素：

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本公开实施例提供了一种导电钻杆，可以提升功能短节等结构间通讯速度和可靠性。

本公开实施例提供的导电钻杆，包括：钻杆本体、第一环形导电单元和第二环形导电单元；

钻杆本体包括相对设置的第一端面和第二端面以及过线通道，过线通道连通第一端面和第二端面；

第一环形导电单元包括两个，一个设置于第一端面，另一个设置于第二端面，两个第一环形导电单元通过穿设于过线通道的第一导线连接；

第二环形导电单元包括两个，一个设置于第一端面，另一个设置于第二端面，两个第二环形导电单元通过穿设于过线通道的第二导线连接；

其中，第一环形导电单元设置于第二环形导电单元内侧，第一端面能够与相邻导电钻杆的第二端面贴合，且贴合后，第一环形导电单元与相邻的导电钻杆的第一环形导电单元电连接，第二环形导电单元与相邻的导电钻杆的第二环形导电单元电连接。

本公开实施例提供了一种导电钻杆，通过在钻杆本体的第一端面和第二端面均设置第一环形导电单元和第二环形导电单元，第一端面与相邻导电钻杆的第二端面贴合时，第一环形导电单元与相邻的导电钻杆的第一环形导电单元电连接，第二环形导电单元与相邻的导电钻杆的第二环形导电单元电连接，由于第一环形导电单元之间和第二环形导电单元之间采用导线连接，相比于压力波或电磁波等无线通信方式，提升了功能短节等结构间通讯速度和可靠性。

本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。

附图说明

附图用来提供对本公开技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的限制。

图1为本公开实施例导电钻杆的结构图；

图2为本公开实施例导电钻杆的剖面图；

图3为本公开实施例两个导电钻杆连接示意图；

图4为本公开实施例两个导电钻杆连接剖面图。

附图标记说明

1-导电钻杆；1a-第一导电钻杆；1b-第二导电钻杆；

10-钻杆本体；10a-中心通道；11-第一端面；

12-第二端面；13-过线通道；14-第一过线通道；

141-第一环形台阶；15-第二过线通道；151-第二环形台阶；

16-公接头；17-母接头；18-环槽；

20-第一环形导电单元；30-第二环形导电单元；41-第一导线；

42-第二导线；43-第一导电套；44-第二导电套；

50-绝缘体；51-第一过孔；52-第二过孔；

53-第一凸起；54-第二凸起；61-第一导电插针；

62-第二导电插针；71-第一绝缘套；72-第二绝缘套；

73-第一环形凸起；74-第二环形凸起；81-第一密封圈；

82-第二密封圈。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本公开的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在本公开中的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”、““口”字结构”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

在本公开实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

本公开实施例提供了一种导电钻杆，包括：钻杆本体、第一环形导电单元和第二环形导电单元；

钻杆本体包括相对设置的第一端面和第二端面以及过线通道，过线通道连通第一端面和第二端面；

第一环形导电单元包括两个，一个设置于第一端面，另一个设置于第二端面，两个第一环形导电单元通过穿设于过线通道的第一导线连接；

第二环形导电单元包括两个，一个设置于第一端面，另一个设置于第二端面，两个第二环形导电单元通过穿设于过线通道的第二导线连接；

其中，第一环形导电单元设置于第二环形导电单元内侧，第一端面能够与相邻导电钻杆的第二端面贴合，且贴合后，第一环形导电单元与相邻的导电钻杆的第一环形导电单元电连接，第二环形导电单元与相邻的导电钻杆的第二环形导电单元电连接。

下面结合附图示例性说明本公开实施例技术方案。

图1为本公开实施例导电钻杆的结构图，图2为本公开实施例导电钻杆的剖面图。如图1和图2所述，导电钻杆1大致呈圆柱状。导电钻杆1包括钻杆本体10、第一环形导电单元20和第二环形导电单元30。钻杆本体10中心设置有输送钻井液(泥浆或水等)的中心通道10a，钻杆本体10能够起下钻头、施加钻压和传递扭矩。钻杆本体10包括相对设置的第一端面11和第二端面12以及过线通道13。过线通道13连通第一端面11和第二端面12。第一环形导电单元20包括两个，一个设置于第一端面11，另一个设置于第二端面12。第一环形导电单元20周向上均能导电，第一环形导电单元的材料可以为铜或镍等金属，两个第一环形导电单元20通过穿设于过线通道13的导线电连接，该穿设于过线通道13的导线设置为第一导线41。第二环形导电单元30包括两个，一个设置于第一端面11，另一个设置于第二端面12，第二环形导电单元30周向上均能导电，第二环形导电单元30的材料可以为铜或镍等金属。两个第二环形导电单元30通过穿设于过线通道13的导线电连接，该穿设于过线通道13的导线设置为第二导线42。第一环形导电单元20设置于第二环形导电单元30的内侧，也就是说，第一环形导电单元20相对于第二环形导电单元30更靠近钻杆本体10的轴线。在需要通过导电钻杆进行输电时，第一环形导电单元20可以为正极和负极两者中的一个，第二环形导电单元30可以为正极和负极两者中的另一个。

第一导线41和第二导线42可以穿设于同一条过线通道13。如图2所示，过线通道13或可以包括第一过线通道14和第二过线通道15。第一过线通道14和第二过线通道15均连通第一端面11和第二端面12。第一过线通道14内穿设第一导线41，第二过线通道15内穿设第二导线42。

图3为本公开实施例两个导电钻杆连接示意图，图4为本公开实施例两个导电钻杆连接剖面图。如图3和图4所示，钻杆本体10的两端一端为公接头16，另一端为母接头17，相邻的两个导电钻杆1对接时，一个导电钻杆1的公接头16插入到另一个导电钻杆1的母接头17内。为了方便描述，两个相邻的导电钻杆1可以称为第一导电钻杆1a和第二导电钻杆1b。第一导电钻杆1a与第二导电钻杆1b对接时，第一导电钻杆1a的第一端面11能够与第二导电钻杆1b的第二端面12贴合，贴合后，第一导电钻杆1a的第一环形导电单元20与第二导电钻杆1b的第一环形导电单元20贴合并电连接，第一导电钻杆1a的第二环形导电单元30与第二导电钻杆1b的第二环形导电单元30贴合并电连接，也就是说，贴合后第一环形导电单元20与相邻的导电钻杆的第一环形导电单元20电连接，第二环形导电单元30与相邻的导电钻杆的第二环形导电单元30电连接，进而第一导电钻杆1a和第二导电钻杆1b联通。换句话说，当两根导电钻杆首尾的公接头和母接头相接时，导电钻杆首尾的第一环形导电单元和第二环形导电单元也对应相接。

本公开实施例提供了一种导电钻杆，通过在钻杆本体的第一端面和第二端面均设置第一环形导电单元和第二环形导电单元，第一端面与相邻导电钻杆的第二端面贴合时，第一环形导电单元与相邻的导电钻杆的第一环形导电单元电连接，第二环形导电单元与相邻的导电钻杆的第二环形导电单元电连接，由于第一环形导电单元之间和第二环形导电单元之间采用导线连接，相比于压力波或电磁波等无线通信方式，提升了功能短节等结构间通讯速度和可靠性。此外，第一环形导电单元和第二环形导电单元为环形结构，不受导电钻杆旋转角度的影响，降低对位精度要求。

在一示例性实施例中，如图2所示，第一环形导电单元20和第二环形导电单元30同轴设置。第一环形导电单元20和第二环形导电单元30的间距为2毫米到20毫米，例如5毫米或8毫米等，实际间距根据电气绝缘要求和钻杆本体的壁厚设定。第一端面的第一环形导电单元的半径与第二端面的第一环形导电单元的半径相同。第一端面的第二环形导电单元的半径与第二端面的第二环形导电单元的半径相同。由于第一环形导电单元20和第二环形导电单元30同轴设置，当两根导电钻杆首尾相接时，导电钻杆第一端面第一环形导电单元20和第二环形导电单元30与相邻的导电钻杆第二端面的第一环形导电单元20和第二环形导电单元30连接，或导电钻杆第二端面第一环形导电单元20和第二环形导电单元30与相邻的导电钻杆第一端面的第一环形导电单元20和第二环形导电单元30连接。

在一示例性实施例中，如图2所示，第一端面11和第二端面12均设置有环槽18，第一环形导电单元20和第二环形导电单元30设置于环槽18内。第一过线通道14和第二过线通道15与环槽18连通。设置于第一端面11上的第一环形导电单元20和第二环形导电单元30远离环槽18的槽底的表面与第一端面平齐，设置于第二端面12上的第一环形导电单元20和第二环形导电单元30远离环槽18的槽底的表面与第二端面12平齐。在另一示例中，设置于第一端面11上的第一环形导电单元20和第二环形导电单元30远离环槽18槽底的表面探出第一端面11，设置于第二端面12上的第一环形导电单元20和第二环形导电单元30远离环槽18槽底的表面探出第二端面12，有利于相邻导电钻杆的第一环形导电单元之间和第二环形导电单元之间电连接。在一示例中，环槽包括第一环槽和第二环槽，第一环形导电单元设置于第一环槽内，第二环形导电单元设置于第二环槽内，第一过线通道与两个第一环槽连通，第二过线通道与两个第二环槽连通。

在一示例性实施例中，如图2所示，导电钻杆1还包括设置于环槽18内的绝缘体50，第一环形导电单元20和第二环形导电单元30设置于绝缘体50上，绝缘体50设置有与第一环形导电单元20位置对应并供第一导线41穿设的第一过孔51和与第二环形导电单元30位置对应并供第二导线42穿设的第二过孔52。在本实施例中，通过设置绝缘体50可以保证第一环形导电单元20和第二环形导电单元30之间电气绝缘，此外，钻杆本体10一般采用金属材料制成，绝缘体50还可以保证第一环形导电单元20和第二环形导电单元30与钻杆本体10之间电气绝缘。绝缘体的材料可以为环氧树脂、酚醛树脂或绝缘橡胶等等。在另一实施例中，第一环形导电单元包括第一环形导电端子和套设于第一环形导电端子外侧的第一绝缘壳，第一绝缘壳具有第一开口，第一环形导电端子包括通过第一开口暴露于第一端面的第一电连接端，第二环形导电单元包括第二环形导电端子和套设于第二环形导电端子外侧的第二绝缘壳，第二绝缘壳具有第二开口，第二环形导电端子包括通过第二开口暴露于第二端面的第二电连接端。多个导电钻杆对接时，第一电连接端与相邻导电钻杆的第一电连接端接触并联通，第二电连接端与相邻导电钻杆的第二电连接端接触并联通。

在一示例性实施例中，如图2所示，导电钻杆1还包括第一导电插针61和第二导电插针62，第一导电插针61一端与第一环形导电单元20连接，另一端与设置于第一导线41端部的第一导电套43连接，第二导电插针62一端与第二环形导电单元30连接，另一端与设置于第二导线42端部的第二导电套44连接。在一示例中，导电钻杆1还包括设置于第一导电套43外侧的第一绝缘套71和设置于第二导电套44外侧的第二绝缘套72。第一绝缘套71和第二绝缘套72可以保证第一导电套43和第二导电套44与钻杆本体10之间电气绝缘。第一导电套43和第一绝缘套71可以设置于第一过线通道14内，第二导电套44和第二绝缘套72可以设置于第二过线通道15内。第一绝缘套71包括第一环形凸起73，第一过线通道14内设置第一环形台阶141，第一环形凸起73座设于第一环形台阶141上，第二绝缘套72包括第二环形凸起74，第二过线通道15内设置第二环形台阶151，第二环形凸起73座设于第二环形台阶151上。第一环形凸起和第一环形台阶配合可以防止在多个导电钻杆对接时第一绝缘套受力移位，造成第一导电插针暴露并与钻杆本体接触，引起短路。第二环形凸起和第二环形台阶配合可以防止在多个导电钻杆对接时第二绝缘套受力移位，造成第二导电插针暴露并与钻杆本体接触，引起短路。

在一示例性实施例中，如图2所示，绝缘体50朝向环槽18的槽底一侧设置有第一凸起53和第二凸起54，第一过孔51贯通第一凸起53，第二过孔52贯通第二凸起54，第一绝缘套71套设于第一凸起53的外侧，第二绝缘套72套设于第二凸起54的外侧，进一步提升导电钻杆导电结构与钻杆本体的电气绝缘性。

在一示例性实施例中，如图2所示，第一过线通道14和第二过线通道15均与钻杆本体10的轴线平行，第一过线通道14中心线上任一点与第二过线通道15中心线上任一点的连线穿过钻杆本体10的轴线。

在一示例性实施例中，如图2所示，导电钻杆1还包括设置于第一端面11或第二端面12并位于第二环形导电单元30外侧的第一密封圈81。在钻井时，第一密封圈81可以防止导电钻杆1外侧的泥浆或水进入相邻导电钻杆的连接缝隙，提升第一环形导电单元20和第二环形导电单元30的通信稳定性。在一示例中，第一密封圈81设置于第二端面12上。导电钻杆1还包括设置于第一端面11或第二端面12并位于第一环形导电单元20内侧的第二密封圈82。第二密封圈82可以防止导电钻杆1内侧的泥浆或水进入相邻导电钻杆的连接缝隙，提升第一环形导电单元20和第二环形导电单元30的通信稳定性。在一示例中，在钻杆本体10的第一端面的内侧设置为公接头16，第二端面12可以延伸到公接头16表面的非螺纹区，也就是说，第二密封圈82可以设置于公接头16上并位于公接头16的非螺纹区。第一密封圈和第二密封圈可以设置于钻杆本体上设置的环形槽内，在此不做具体限定。

本公开的导电钻杆安装有导线连接的第一环形导电单元和第二环形导电元，导电钻杆既是机械部件，用于起下钻头、施加钻压、传递动力和输送钻井液，也是电路连接部件，用于实现地面和井下工具的能量和信息交换。

虽然本公开所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本公开而采用的实施方式，并非用以限定本公开。任何本公开所属领域内的技术人员，在不脱离本公开所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本公开的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。