用于石油鉆井的電磁波隨鉆測量儀絕緣總成的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于石油鉆井的電磁波隨鉆測量儀絕緣總成，包括接頭，所述接頭包括上接頭和下接頭，上接頭和下接頭螺紋連接，上接頭和下接頭的連接螺紋上設置有絕緣材料層，上接頭和下接頭連接處的內壁上設置有絕緣內層，上接頭和下接頭連接處的外壁上設置有絕緣外殼，接頭上設置有至少兩個凸出接頭外壁的耐磨帶。本實用新型能承受在鉆井過程中產生的強大扭矩，并且在承受強大扭矩的同時仍具有強絕緣效果。
【專利說明】用于石油鉆井的電磁波隨鉆測量儀絕緣總成
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于石油鉆井的電磁波隨鉆測量儀絕緣總成，用于氣體鉆定向井/水平井時的井眼軌跡測量，屬于定向井/水平井鉆井工具的設計制造【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在石油天然氣的鉆探工程中，實施定向鉆井或者水平井鉆井具有大幅度提高采收率、節約土地和加快鉆井周期的效果，在實施定向鉆井或者水平井鉆井的過程中最主要的就是要有效的了解鉆具的走向，以及鉆頭的實時位置，為了達到這個目的，工程技術人員進行了大量的研究。目前采用的方法是將設計的隨鉆測量工具EM-MWD，即電磁波隨鉆測量儀連接在鉆具上，在鉆進的過程中，EM-MWD能夠實時獲取工程地質參數，將測得的信息傳輸到地面的信息接收器中，工程技術人員，通過對獲得的信息的研讀，能夠了解地下鉆具的走向，也可以使用技術手段控制地下鉆具的走向，直到鉆具達到設計的標靶。
[0003]以前的技術基本都是通過鉆井液介質的信息傳輸，采用不同的方式采集和分析井下數據，以便對油氣層進行分析，并得出結論，其中國內占主導地位的EM-MWD式MWD系統采用水力信息通道，通訊結果可靠，但對鉆井液有嚴格的要求(含氣量(20%)，且對含氣量特別敏感。而在氣體鉆定向井/水平井井眼軌跡測量中，使用的電磁波隨鉆測量儀(EM-MWD)與常規的泥漿脈沖MWD而言，EM-MWD不需借助泥漿為信號通道，具有不受循環介質影響且能隨鉆獲取工程地質參數的優勢。
[0004]井內儀器由井底發電機借助泥漿流發電或直接使用電池供電；井內的傳感器將井內物理量轉變為模擬電信號，經過井內MWD組件信號處理轉換為數字信號；這些數字信號被送到中央處理器，經過處理后，由電磁波發射器發射出去；電磁波沿著電磁波傳輸通道傳播到地表，通過距離井口一定距離插入地下的專用天線接收電磁波信號；監測專用天線和鉆桿之間的電壓就可以得到井內傳輸的有用信號，信號經過計算機處理得到井內測量數據。而絕緣總成是EM-MWD的重要組成部分，其功能主要是將鉆柱分為上下絕緣兩極，通過加載電磁波信號到絕緣的上下兩極鉆柱上，鉆進過程中，使用的鉆桿、裸露的井壁和鉆桿與井壁之間的環形空間、以及周圍的地層構成了電磁波隨鉆測量系統的電磁波傳輸通道。它是一個開放式的通道，電磁波在發射源處向周圍的無限空間輻射，隨著信號的吸收、衰減逐漸減弱、消失。由于傳輸通道介質的非均勻性等因素的影響，電磁波的傳播是有方向性的，電磁波被發射到地面的專用天線，天線捕捉到的信息為代碼，信息代碼又通過通信線傳送給安裝在定向井工程房內的電磁遙測隨鉆測量地面處理設備。
[0005]目前，國外知名石油公司已掌握了絕緣總成的核心技術，其主要結構由上下兩接頭組成，兩接頭間一般采用特殊螺紋連接，螺紋上帶有高強度絕緣涂層，且螺紋外部纏有耐溫、耐壓、耐摩擦的絕緣層。但國外設計的絕緣總成抗扭小，由于下井后要經過無數次震動及扭矩的增大，使得其兩接頭中部產生錯位，絕緣總成的內外絕緣層遭到破壞，使絕緣總成易通電或降低兩端絕緣電阻值；在兩接頭發生錯位的同時，螺紋之間產生相對的摩擦，磨掉螺紋上的涂層，使絕緣總成更易通電，導致絕緣總成報廢，而且其價格昂貴，不利于EM-MWD絕緣總成在國內的發展。國內研究水平仍處于初步階段，因此急需研制一種具有自主知識產權的絕緣總成，這將對提高國內氣體鉆定向井/水平井井眼軌跡測量技術具有重大意義。
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的在于克服現有技術存在的上述不足，提供一種用于石油鉆井的電磁波隨鉆測量儀絕緣總成。本實用新型能承受在鉆井過程中產生的強大扭矩，并且在承受高溫、高壓、強大扭矩的同時仍具有強絕緣效果。
[0007]為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下:
[0008]一種用于石油鉆井的電磁波隨鉆測量儀絕緣總成，包括接頭，其特征在于:所述接頭包括上接頭和下接頭，上接頭和下接頭螺紋連接，上接頭和下接頭的連接螺紋上設置有絕緣材料層，上接頭和下接頭連接處的內壁上設置有絕緣內層，上接頭和下接頭連接處的外壁上設置有絕緣外殼，接頭上設置有至少兩個凸出接頭外壁的耐磨帶。
[0009]所述上接頭的連接螺紋上設置有兩個臺階，下接頭的連接螺紋上對應設置有兩個臺階，上接頭和下接頭螺紋連接后形成雙臺階密封結構。
[0010]所述上接頭和下接頭連接處的內壁上形成有凹槽，絕緣內層鑲嵌并粘接固定在凹槽中，絕緣內層與接頭內徑相同。
[0011]所述上接頭和下接頭連接處的外壁上形成有凹槽，絕緣外殼固定設置在凹槽中，絕緣外殼與接頭的外徑相同。
[0012]所述耐磨帶為兩組，兩組耐磨帶凸出高度相同，分別鑲嵌固定設置在上接頭和下接頭中部。
[0013]采用本實用新型的優點在于:
[0014]一、本實用新型能承受在鉆井過程中產生的強大扭矩，并且在承受強大扭矩的同時仍具有強絕緣效果，能適應井下高溫、高壓等條件，滿足EM-MWD電磁波隨鉆測量儀要求。
[0015]二、本實用新型通過上接頭和下接頭的螺紋連接，設置有絕緣內層和絕緣外殼，且連接螺紋使用雙臺階密封，能夠起到增大工具總成扭矩的技術效果，在上下接頭連接的螺紋上噴涂有高強度絕緣層，使得安裝本發明位置上下的鉆柱構成絕緣，有效的將連接在本發明位置上下端的鉆柱分為上下兩極。
[0016]三、本實用新型鑲嵌在上下接頭內的絕緣內層和纏繞在上下接頭外圓上的絕緣外殼能對連接螺紋起到保護作用，防止噴涂在連接螺紋上的絕緣層被沖蝕，凸出設置的上下兩個耐磨帶能有效的防止絕緣外殼的絕緣物質在鉆進過程中被磨損。
[0017]四、本實用新型連接螺紋具有強度高、扭矩大，螺紋間距大的特點，有利于絕緣材料的噴涂，公螺紋與母螺紋接觸面大，單位面積內受力則相應減小；使用高強度的絕緣材料噴涂螺紋，不僅材料對螺紋本身粘接性好，更有很大的強度，滿足設計的需要；內外絕緣層和耐磨帶，內外采用不同的材料防止接頭錯位產生的影響，內外絕緣層使用特殊玻璃鋼纏繞，具有耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦等優點，完全滿足井下作業要求，且在接頭外圓面敷焊耐磨帶更有利于保護外絕緣層。
[0018]綜上所述，本實用新型能滿足氣體(液體)鉆定向井/水平井井眼軌跡測量技術要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型結構示意圖
[0020]圖中標記為:1、上接頭；2、耐磨帶；3、絕緣內層；4、絕緣外殼；5、下接頭。
【具體實施方式】
[0021]實施例1
[0022]一種用于石油鉆井的電磁波隨鉆測量儀絕緣總成，包括接頭，所述接頭包括上接頭I和下接頭5，上接頭I和下接頭5螺紋連接，上接頭I和下接頭5的連接螺紋上設置有絕緣材料層，上接頭I和下接頭5連接處的內壁上設置有絕緣內層3，上接頭I和下接頭2連接處的外壁上設置有絕緣外殼4，接頭上設置有至少兩個凸出接頭外壁的耐磨帶2。
[0023]本實施例中，所述上接頭I的連接螺紋上設置有兩個臺階，下接頭5的連接螺紋上對應設置有兩個臺階，上接頭I和下接頭5螺紋連接后形成雙臺階密封結構。
[0024]本實施例中，所述上接頭I和下接頭5連接處的內壁上形成有凹槽，絕緣內層3鑲嵌并粘接固定在凹槽中，絕緣內層3與接頭內徑相同。。
[0025]本實施例中，所述上接頭I和下接頭5連接處的外壁上形成有凹槽，絕緣外殼4固定設置在凹槽中，絕緣外殼4與接頭的內徑相同。
[0026]本實施例中，所述耐磨帶2為兩組，兩組耐磨帶2凸出高度相同，分別鑲嵌固定設置在上接頭I和下接頭5中部。
[0027]本實用新型中采用的絕緣材料為現有技術中的絕緣材料。
[0028]實施例2
[0029]本實施例結合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0030]如圖所示，本實用新型包括接頭、絕緣體和耐磨組件，接頭包括上接頭和下接頭，上接頭I和下接頭5由高強度螺紋連接，上接頭I和下接頭2的連接螺紋具有雙臺階密封結構，在連接螺紋上噴涂有絕緣材料，設置的雙臺階密封結構，能夠起到增大工具總成扭矩的技術效果，在上下接頭連接的螺紋上噴涂有絕緣材料，使得安裝本實用新型位置上下的鉆柱構成絕緣，有效的將連接在本實用新型位置上下端的鉆柱分為上下兩極；絕緣體包括絕緣外殼4和絕緣內層3，絕緣內層3是鑲嵌在上下接頭內圓上的，絕緣外殼4是纏繞在上下接頭外圓上的，設置的絕緣內層3和絕緣外殼4能對連接螺紋起到保護作用，防止噴涂在連接螺紋上的絕緣層被沖蝕；耐磨組件有上、下兩個耐磨帶，耐磨帶2分別凸出設置在上下接頭的外圓中段，凸出設置的耐磨帶能有效的防止絕緣外殼的絕緣物質在鉆進過程中被磨損。
[0031]本實用新型的連接方式:先分別加工上接頭I和下接頭5，在上、下接頭的連接高強度螺紋處加工兩個臺階，用于形成雙臺階的密封結構，在上下接頭連接螺紋內圓上加工出鑲嵌絕緣內層3的凹槽，在上下接頭連接螺紋外圓上加工出纏繞絕緣外殼4的凹槽，然后在加工好的上下接頭外圓的中段分別鑲嵌耐磨帶。安裝時，先將絕緣內層3嵌入設置在上下接頭連接處內圓的凹槽內，旋轉上下接頭，使上下接頭連接為一體，由于連接螺紋上噴涂有絕緣層，所以連接好的上下接頭就形成了上下兩極。為了保護噴涂在連接螺紋上的絕緣層，再在上下接頭外圓設置的凹槽內纏繞絕緣外殼4，絕緣外殼纏繞的厚度與接頭的表面齊平。
[0032]本實用新型的使用方法為:使用時，在上下接頭的上下端分別連接鉆桿，這樣就形成了鉆具上下絕緣的兩極，鉆進中，通過加載電磁波信號到絕緣的上下兩極鉆柱上，在通過鉆桿、裸露的井壁和鉆桿與井壁之間的環形空間、以及周圍的地層構成電磁波隨鉆測量系統的電磁波傳輸通道。
[0033]本實用新型的作用過程是:絕緣總成是EM-MWD的重要組成部分，其功能主要是將鉆柱分為上下絕緣兩極，通過加載電磁波信號到絕緣的上下兩極鉆柱上，鉆進過程中，使用的鉆桿、裸露的井壁和鉆桿與井壁之間的環形空間、以及周圍的地層構成了電磁波隨鉆測量系統的電磁波傳輸通道。它是一個開放式的通道，電磁波在發射源處向周圍的無限空間輻射，隨著信號的吸收、衰減逐漸減弱、消失。由于傳輸通道介質的非均勻性等因素的影響，電磁波的傳播是有方向性的，電磁波被發射到地面的專用天線，天線捕捉到的信息為代碼，信息代碼又通過通信線傳送給安裝在定向井工程房內的電磁遙測隨鉆測量地面處理設備。
【權利要求】
1.一種用于石油鉆井的電磁波隨鉆測量儀絕緣總成，包括接頭，其特征在于:所述接頭包括上接頭(I)和下接頭(5)，上接頭(I)和下接頭(5)螺紋連接，上接頭(I)和下接頭(5 )的連接螺紋上設置有絕緣材料層，上接頭(I)和下接頭(5 )連接處的內壁上設置有絕緣內層(3)，上接頭(I)和下接頭(5)連接處的外壁上設置有絕緣外殼(4)，接頭上設置有至少兩個凸出接頭外壁的耐磨帶(2)。
2.根據權利要求1所述的用于石油鉆井的電磁波隨鉆測量儀絕緣總成，其特征在于:所述上接頭(I)的連接螺紋上設置有兩個臺階，下接頭(5)的連接螺紋上對應設置有兩個臺階，上接頭(I)和下接頭(5 )螺紋連接后形成雙臺階密封結構。
3.根據權利要求1或2所述的用于石油鉆井的電磁波隨鉆測量儀絕緣總成，其特征在于:所述上接頭(I)和下接頭(5)連接處的內壁上形成有凹槽，絕緣內層(3)鑲嵌并粘接固定在凹槽中，絕緣內層(3)與接頭內徑相同。
4.根據權利要求3所述的用于石油鉆井的電磁波隨鉆測量儀絕緣總成，其特征在于:所述上接頭(I)和下接頭(5)連接處的外壁上形成有凹槽，絕緣外殼(4)固定設置在凹槽中，絕緣外殼(4)與接頭的內徑相同。
5.根據權利要求1、2或4所述的用于石油鉆井的電磁波隨鉆測量儀絕緣總成，其特征在于:所述耐磨帶(2)為兩組，兩組耐磨帶(2)凸出高度相同，分別鑲嵌固定設置在上接頭(I)和下接頭(5)中部。
【文檔編號】E21B47/12GK204225873SQ201420672096
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月12日 優先權日:2014年11月12日
【發明者】何超, 徐建超, 劉彬, 胡畔, 李偉成, 謝意, 劉偉, 姚建林, 唐聰 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司