一種插接傳扭傳電分體式連接的動力鉆桿的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油天然氣鉆井管(桿)具領域，更具體的說是一種用于動力與信號傳輸的鉆桿。
【背景技術】
[0002]隨著海洋油氣資源的擴大開發、陸上復雜油氣田和難采難動用儲量勘探開發需求的增加，水平井、大位移井、多分支井等復雜結構井以及欠平衡鉆井、氣體鉆井等特殊工藝井的數量和比例正在不斷增加。現代旋轉導向鉆井技術、隨鉆測井和隨鉆地震技術等地質導向鉆井技術、鉆井動態參數的井下診斷和控制技術等也隨之不斷發展；石油鉆井、完井進入信息化、智能化和自動化階段，要求對鉆井過程能隨鉆實時采集、傳輸、處理、反饋并應用地質和井眼的各種信息，以便能及時調整施工工藝，確保作業快速、安全。泥漿脈沖測量是隨鉆測量(MffD)和隨鉆測井(LWD)工具數據傳輸到地面的現代工業標準之一，理想的傳輸速率是2?5bit/s ;而在實際的鉆井過程中，泥漿脈沖的數據傳輸速度往往只有I?2bit/s，甚至更低。泥漿脈沖數據傳輸不能真正滿足眾多參數隨鉆實時快速傳輸的要求，更難建立地面與井下雙向閉環信息傳輸的高速通道，限制了信息技術等高新技術與鉆井技術的結合，已成為制約新技術發展的瓶頸。與此同時，隨著鉆井新工藝、新技術的發展，井下測量控制儀表和井下硬件對電能的需求越來越高，電池和井下渦輪發電機已遠不能滿足要求。研究既能由地面向井下輸送電能，在井下使用井下工具、儀表和傳感器等電控鉆井硬件，又能建立有線隨鉆實時快速的雙向閉環測控信息高速通道的新一代有線傳輸技術成為一個關鍵和當務之急；因而，動力及信號傳輸鉆桿技術得到了廣泛認可。動力及信號傳輸鉆桿同普通鉆桿一樣，由動力及信號傳輸鉆桿接頭和動力及信號傳輸鉆桿本體組成。電流及信號從地面傳輸到動力及信號傳輸鉆桿公接頭上，公接頭通過與動力及信號傳輸鉆桿母接頭緊密接觸，將電流與信號傳輸給母接頭，母接頭再通過動力及信號傳輸鉆桿本體上的電纜將電流與信號傳給下一個電接頭，依次循環，從而，成功地將地面電流與信號輸送給井下各種用儀器。
[0003]目前抑制信號傳輸鉆桿發展的則是鉆桿接頭技術，如何能解決在有腐蝕性、有研磨作用的高壓鉆井液中接頭連接的安全性、密封的可靠性，以及減少相互干擾、反復使用后接頭導電性能下降等難題，使得信號傳輸更穩定，成為當務之急。
【發明內容】
[0004]本發明目的是為了克服現有技術中的不足，解決在有腐蝕性、有研磨作用的高壓鉆井液中接頭連接的安全性、密封的可靠性，以及減少相互干擾、反復使用后接頭導電性能下降等難題，提供一種插接傳扭傳電分體式連接的動力鉆桿。
[0005]本發明為解決上述技術問題通過以下技術方案實現的:
[0006]一種插接傳扭傳電分體式連接的動力鉆桿，包括鉆桿本體和設置在鉆桿本體兩端的公接頭和母接頭，公接頭與母接頭通過螺紋連接配合，其中:所述母接頭為分體式結構，即由獨立結構的單體母接頭通過內臺階與鉆桿本體外臺形成周向旋轉、軸向限位階配合；單體母接頭內的鉆桿本體端部軸向設有間隔分布的花鍵體，公接頭端部軸向設有間隔分布的花鍵體，公接頭端部花鍵體與單體母接頭內的鉆桿本體端部花鍵體構成軸向插接配合，在公、母接頭處的花鍵體對對合上沿軸向開設導線孔，導線孔貫穿有電纜和電纜絕緣層，在花鍵體端口處的電纜端分別連接有母接觸座和公接觸座，母接觸座和公接觸座構成插接配合，母接觸座和公接觸座外設有絕緣支撐座。
[0007]上述方案進一步包括:
[0008]所述花健體連同所在的公接頭和母接頭內端部鉆桿本體為墩粗體，導線孔從兩端沿墩粗體向內傾斜延伸至鉆桿本體內。
[0009]所有絕緣支撐座通過硫化方式與導線孔和母接觸座、公接觸座絕緣連接，并通過硫化方式和電纜絕緣層連接；公、母接觸座均通過螺紋或者焊接方式與電纜芯線連接。
[0010]公接觸頭與母接觸座插接配合處具有彈性爪。
[0011]本發明的優點是:應用本發明的鉆桿在鉆井作業中，鉆桿的公母接頭通過單體母接頭上部內側的臺階與鉆桿下接頭外側的臺階進行定位，然后將接頭花鍵體插接后旋入單體母接頭內側的螺紋中，通過單體母接頭進行連接，很大程度的提高了鉆桿接頭的安全性，并且使得加工以及現場操作更加簡便快捷。連接過程中公接觸頭發生彈性形變自動插入母接觸座內部，形成自動彈性接觸，達到電力與信號的聯通，反復使用后接頭導電性能仍不會下降，電纜芯線通過花鍵體插接配合，使得連接更加簡便；并且電纜芯線與公接觸頭或母接觸座通過螺紋或者焊接連接，更加牢固，信號傳輸更穩定。電纜絕緣層、絕緣支撐座、都為絕緣材料，可以有效地起到密封與絕緣的作用，使得鉆桿在有腐蝕性、有研磨作用的高壓鉆井液中更加安全，并且可以減少相互干擾。接頭處的花鍵體插接配合結構，使得鉆桿在工作時還可以進行扭矩的傳遞。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明所提出的一種插接傳扭傳電分體式連接的動力鉆桿的結構示意圖。
[0013]圖2為本發明所提出的一種插接傳扭傳電分體式連接的動力鉆桿的三維結構示意圖。
[0014]圖3為本發明所提出的一種插接傳扭傳電分體式連接的動力鉆桿圖1中I的局部放大示意圖。
[0015]圖中:1母接觸座，2絕緣下支撐座，3電纜絕緣層，4電纜芯線，5花鍵體，6單體母接頭，7公接觸頭，8絕緣上支撐座，9鉆桿本體，10導線孔。
【具體實施方式】
[0016]下面結合說明書附圖和【具體實施方式】，對本發明作進一步描述。
[0017]一種插接傳扭傳電分體式連接的動力鉆桿，包括母接觸座1、絕緣下支撐座2、電纜絕緣層3、電纜芯線4、花鍵體5、單體母接頭6、公接觸頭7、絕緣上支撐座8、接頭下花鍵
9。公接頭上設計成花鍵體5上部構，花鍵體5凸起加工有導線孔10，導線孔10內和外周邊通過硫化工藝安裝有絕緣下支撐座2，絕緣下支撐座2為橡膠材料，絕緣下支撐座2內部通過硫化工藝安裝有母接觸座I，母接觸座I下部通過螺紋或者焊接方式與電纜芯線4連接，電纜芯線4外部通過硫化工藝安裝有電纜絕緣層3進行密封保護，電纜絕緣層3為橡膠材料，電纜芯線4下端通過螺紋或者焊接工藝與公接觸頭7連接，公接觸頭7沿花鍵槽底部伸出，公接觸頭7與花鍵體5槽底之間通過硫化工藝安裝有絕緣上支撐座8，絕緣上支撐座8為橡膠材料，電纜絕緣層3與絕緣上支撐座8通過硫化工藝連接，單體母接頭6套在鉆桿本體9下部外側，鉆桿本體9下部外側設計有臺階結構，通過此臺階結構與單體母接頭6內部的臺階結構定位，單體母接頭6下部通過螺紋與公接頭外螺紋連接，當公接頭外螺紋旋進單體母接頭6的內螺紋中時，公接觸頭7插入母接觸座I內部，實現了線路的聯通，公接觸頭7在插入時會發生彈性變形。
[0018]結合附圖，鉆桿本體9的公母接頭部位采用鐓粗體結構，導線孔10沿墩粗體部分向內傾斜導入鉆桿本體9內，這樣有利于強化接頭處的應力和強度。
[0019]另外花健體的數量和間隔分布，以及導線孔的數量和孔徑根據需要進行調整。
[0020]鉆井作業中，兩根鉆桿本體9通過單體母接頭6進行連接，很大程度的提高了鉆桿接頭的安全性，并且使得加工以及現場操作更加簡便快捷。連接過程中在鉆桿本體9外部套入單體母接頭6，通過單體母接頭5上部內側的臺階與鉆桿本體9下部外側的臺階進行定位，然后將鉆桿本體9的公接頭上部旋入單體母接頭6內側的螺紋中，在螺紋旋入時，公接觸頭7發生彈性形變自動插入母接觸座I內部，形成自動彈性接觸，達到電力與信號的聯通，反復使用后接頭導電性能仍不會下降。電纜絕緣層3、絕緣下支撐座2、絕緣上支撐座8都為橡膠材料，可以有效地起到密封與絕緣的作用，使得鉆桿在有腐蝕性、有研磨作用的高壓鉆井液中更加安全，并且可以減少相互干擾。鉆桿本體9兩端的接頭處都設計為花鍵結構，使得鉆桿在工作時還可以進行扭矩的傳遞。電纜芯線4通過接頭處花鍵體5對接，使得連接更加簡便。并且電纜芯線4與公接觸頭7或母接觸座I通過螺紋或者焊接連接，更加牢固，信號傳輸更穩定O
【主權項】
1.一種插接傳扭傳電分體式連接的動力鉆桿，包括鉆桿本體和設置在鉆桿本體兩端的公接頭和母接頭，公接頭與母接頭通過螺紋連接配合，其特征是:所述母接頭為分體式結構，即由獨立結構的單體母接頭通過內臺階與鉆桿本體外臺形成周向旋轉、軸向限位階配合；單體母接頭內的鉆桿本體端部軸向設有間隔分布的花鍵體，公接頭端部軸向設有間隔分布的花鍵體，公接頭端部花鍵體與單體母接頭內的鉆桿本體端部花鍵體構成軸向插接配合，在公、母接頭處的花鍵體對合面上沿軸向開設導線孔，導線孔貫穿有電纜和電纜絕緣層，在導線孔端口處的電纜端分別連接有母接觸座和公接觸座，母接觸座和公接觸座構成插接配合，母接觸座和公接觸座外設有絕緣支撐座。2.根據權利要求1所述的插接傳扭傳電分體式連接的動力鉆桿，其特征是:所述花健體連同所在的公接頭和母接頭內端部的鉆桿本體為墩粗體，導線孔從兩端沿墩粗體向內傾斜延伸至鉆桿本體內。3.根據權利要求1或2所述的插接傳扭傳電分體式連接的動力鉆桿，其特征是:所有絕緣支撐座通過硫化方式與導線孔和母接觸座、公接觸座絕緣連接，并通過硫化方式和電纜絕緣層連接；公、母接觸座均通過螺紋或者焊接方式與電纜芯線連接。4.根據權利要求3所述的插接傳扭傳電分體式連接的動力鉆桿，其特征是:公接觸頭或母接觸座插接配合處具有彈性爪。
【專利摘要】本發明公開一種插接傳扭傳電分體式連接的動力鉆桿，包括鉆桿本體和設置在鉆桿本體兩端的公接頭和母接頭，所述母接頭為分體式結構，即由獨立結構的單體母接頭通過內臺階與鉆桿本體外臺形成周向旋轉、軸向限位階配合；鉆桿接頭兩端設有軸向插接配合的花健體，在公、母接頭處的花鍵體對對合上沿軸向開設導線孔，導線孔貫穿有電纜和電纜絕緣層，在花鍵體端口處的電纜端分別連接有母接觸座和公接觸座，母接觸座和公接觸座構成插接配合，母接觸座和公接觸座外設有絕緣支撐座。應用本鉆桿提高了在鉆井液中接頭連接的安全性、密封的可靠性，并且減少了相互干擾，使得信號傳輸更穩定。反復使用后接頭導電性能仍不會下降，同時鉆桿在工作時可以進行扭矩的傳遞。
【IPC分類】E21B17/00, E21B17/042
【公開號】CN105525880
【申請號】CN201410506207
【發明人】張輝, 吳仲華, 蔡文軍, 左靈, 宿振國, 于波, 莊偉 , 梁海明
【申請人】中國石油化工集團公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2014年9月28日