CN100350127C - 可传输电信号的对接式钻杆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可传输电信号的对接式钻杆。传统的钻机钻杆是一个两端有对接螺纹的中空钢管，管内没有任何装置，如果要对钻孔内的工艺参数进行测量时，需要采用复杂的辅助手段。本发明为克服现有技术功能单一的缺点，在其钻杆的内腔设置电信号传导装置，其保护管沿钻杆的中心线定位，保护管的一端与插头固接，另一端与插座固接，插头的两根导线经保护管引至插座与其相应的接头连接。本发明既可完成普通钻杆传输扭矩、钻压、钻液等功能，又可传输电信号，在随钻过程中，可以将钻头部位探头监测的电信号传输到孔口，以便及时掌握钻进参数变化的信息。

Description

可传输电信号的对接式钻杆
技术领域：
本发明属于采矿钻井领域，涉及一种用于地下水平、垂直和拐弯的深孔定向钻孔的对接式钻杆。
背景技术：
在传统的钻机中，钻杆是一个两端有对接螺纹的中空钢管，钢管的内部没有任何装置，钻杆的作用有三个方面，一是将钻机的扭矩传输到钻头部位，给钻头提供旋转的动力，实现钻头旋转；二是给钻头提供一定的钻压，使钻头压紧要切削的岩石或粘土等被钻材料；三是传输钻液，将钻液从钻孔外部传输到钻孔的底部，以便及时将钻屑携带走。如果要对钻孔内的压力或钻头的方位等进行测量时，往往要采用一些其它复杂的辅助手段。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有钻杆功能单一的缺点，提供一种可传输电信号的对接式钻杆，它既可以完成普通钻杆传输扭矩、钻压、钻液等功能，又可以传输电信号，在对接钻杆的同时，电信号传导装置也被方便地对接。在随钻过程中，电信号传导装置将钻头部位测量的信号或钻杆任意部位测量的电信号传输到钻井孔口，以便及时掌握钻进参数变化的信息。
本发明的技术方案如下：
一种可传输电信号的对接式钻杆，是在普通钻杆的内腔，安装与钻杆同轴心的电信号传导装置。电信号传导装置由电信号线保护管、电信号插头与电信号插座以及两根导线构成。两根导线之间以及导线与钻杆内腔之间完全隔绝。电信号插头、插座采用内置弹簧的方式设计，由电信号插头与电信号插座对接后，内置弹簧在插头与插座之间产生压紧力，使得插头与插座的导体能够紧密接触，保证电信号的传输。在电信号传导装置的对接部位安装O型密封圈，将钻井流体与电信号传导装置的内部隔离，同时也将两个导线之间相互隔离。
本发明的具体结构：是在对接式钻杆的内腔，设置由电信号线保护管、电信号插头与电信号插座构成的电信号传导装置，其电信号线保护管沿钻杆的中心线定位，保护管的一端与电信号插头密封地固接在一起，另一端与电信号插座密封地固接在一起，插头的两根导线经保护管引至插座与其相应的接头连接。
所述的电信号线保护管，由卡装在钻杆内腔壁上的两个支架定位、支承。电信号线保护管的两个支架，其中心有一个和保护管外径相同的安装孔，保护管安装孔周围有若干钻井液的流通孔。
所述的电信号插头，由内层导体、内绝缘层、外层导体、外绝缘层及其两根导线组成。其外层导体为中空管，内层导体、内绝缘层、外层导体、外绝缘层之间密封地粘结在一起，并与电信号线保护管密封固接。两根导线分别与内层导体、外层导体连接。
所述的电信号插座，由外绝缘管、外导体、外导体弹簧、内导体、内导体弹簧、内绝缘管以及定位堵头组成。其外绝缘管、内绝缘管、定位堵头三者相互固定在一起，并与电信号线保护管密封固接。内导体、内导体弹簧以及定位堵头安装在内绝缘管中，内导体与内绝缘管滑动配合，内导体弹簧紧压在内导体与定位堵头之间；外导体为中空管，套装在外绝缘管与内绝缘管之间，其外壁和内壁分别与外绝缘管的内壁和内绝缘管的外壁滑动配合，外导体弹簧套装、紧压在外导体管与内绝缘管之间。
所述的插头的两根导线经保护管引至插座，一根导线与内导体弹簧连接，另一根导线与外导体弹簧连接。
所述的电信号插头，在其与插座对接部位的内绝缘层、外绝缘层上分别安装O型密封圈。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
1、由于是在普通的钻杆中加入了传输电信号的装置，在对接钻杆的同时，传输信号的导线也延长，通过不断地对接钻杆，可以将钻头部位探头监测的电信号传输到钻孔孔口，进行测量或处理，也可以将孔外的信号传到钻头附近的传感器中进行各种指令的操作。因此，本发明不但可以完成普通钻杆传输扭矩、钻压、钻液等功能，又可以传输电信号，克服了传统钻杆功能单一的缺点。
2、由于在普通钻杆的内腔，位于电信号线保护管两端设置了电信号插头与电信号插座，在钻杆对接过程中有利于找中、对接。同时，电信号插头、插座采用了内置弹簧的方式，对接后内置弹簧在插头与插座之间产生压紧力，使得插头与插座的导体紧密接触，保证电信号的可靠传输。
3、由于在两根导线之间、导线与钻杆内腔之间完全隔绝；在电信号传导装置的对接部位安装了O型密封圈，将钻井流体与电信号传导装置的内部隔离，因此，确保了电信号传导装置的安全。它适于有危险的、可燃烧气体、可爆炸气体的特殊场合使用。
下面结合附图，通过较佳实施例对本发明作进一步的说明。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中电信号插头的结构示意图；
图3是图1中电信号插座的结构示意图；
图4是两根钻杆对接状态的结构示意图。
具体实施方案：
如图1、2、3所示，一种可传输电信号的对接式钻杆，是在对接式钻杆1的内腔，设置由电信号线保护管2、电信号插头3与电信号插座4构成的电信号传导装置，其电信号线保护管2沿钻杆1的中心线定位，保护管的一端与电信号插头3密封地固接在一起，另一端与电信号插座4密封地固接在一起，防止钻井流体从插头、插座与信号线保护管的间隙进入信号线保护管中。插头的两根导线5经保护管2引至插座4与其相应的接头连接。
所述的电信号线保护管2，由卡装在钻杆内腔壁上的两个支架6定位、支承。保护管的两个支架6，其中心有一个和保护管外径相同的安装孔，保护管安装孔周围有若干钻井液的流通孔。
所述的电信号插头3，由内层导体3-1、内绝缘层3-2、外层导体3-3、外绝缘层3-4及其两根导线5组成，其外层导体3-3为中空管，内层导体3-1、内绝缘层3-2、外层导体3-3、外绝缘层3-4之间密封地粘结在一起，并且外绝缘层3-4和保护管2密封地固接。两根导线5分别与内层导体3-1、外层导体3-3连接。
所述的电信号插座4，由外绝缘管4-1、外导体4-2、外导体弹簧4-3、内导体4-4、内导体弹簧4-5、内绝缘管4-6以及定位堵头4-7组成，其外绝缘管4-1、内绝缘管4-6、定位堵头4-7三者相互固定在一起，并与电信号线保护管2密封固接。当内外导体移动，它们之间不会产生位移。内导体4-4、内导体弹簧4-5、定位堵头4-7安装在内绝缘管4-6中，内导体4-4与内绝缘管4-6滑动配合，内导体弹簧4-5紧压在内导体4-4与定位堵头4-7之间；外导体4-2为中空管，套装在外绝缘管4-1与内绝缘管4-6之间，其外壁和内壁分别与外绝缘管4-1的内壁和内绝缘管4-6的外壁滑动配合，外导体弹簧4-3套装、紧压在外导体管4-2与内绝缘管4-6之间。
所述的插头的两根导线5经保护管引至插座4，一根导线与内导体弹簧4-5连接，另一根导线与外导体弹簧4-3连接。
所述的电信号插头3，在其与插座4对接部位的内绝缘层3-2、外绝缘层3-4上分别安装O型密封圈3-5，作用是将信号传导装置与钻井流体隔离。
本发明的工作工程：
如图4所示，两根钻杆对接时，首先由钻杆外壳的对接螺纹进行对接，钻杆对接螺纹旋转3～5扣，确保两根钻杆基本对接，钻杆接头除轴线方向可以移动，径向方向不可移动时，电信号插头与插座开始对接。电信号插头与插座对接时，由于插头的前端较小，而插座的前端较大，因此，插头容易插入插座中。随着钻杆外壳的旋进，插头逐渐旋入到插座中。当钻杆外壳旋紧的同时，插头与插座配合到位，插头与插座的两个内层导体及两个外层导体分别对应接触，并在弹簧的作用下被压紧。插头上安装的O型圈正好处于插头与插座的间隙中，将传导装置以及两根导线隔离开，确保电信号的传输。

Claims (4)

1、一种可传输电信号的对接式钻杆，其特征是：在对接式钻杆(1)的内腔设置由电信号线保护管(2)、电信号插头(3)、电信号插座(4)构成的电信号传导装置，电信号线保护管(2)沿钻杆(1)的中心线定位，保护管的一端与电信号插头(3)密封地固接在一起，另一端与电信号插座(4)密封地固接在一起，插头的两根导线(5)经保护管(2)引至插座(4)与相应的接头连接。
2、按照权利要求1所述的可传输电信号的对接式钻杆，其特征在于：所述的电信号线保护管(2)，由卡装在钻杆内腔壁上的两个支架(6)定位、支承。
3、按照权利要求1所述的可传输电信号的对接式钻杆，其特征在于：所述的电信号插头(3)，由内层导体(3-1)、内绝缘层(3-2)、外层导体(3-3)、外绝缘层(3-4)及其两根导线(5)组成，外层导体(3-3)为中空管，内层导体(3-1)、内绝缘层(3-2)、外层导体(3-3)、外绝缘层(3-4)之间密封地粘结在一起，且外绝缘层(3-4)与电信号线保护管(2)密封固接，两根导线(5)分别与内层导体(3-1)、外层导体(3-3)连接。
4、按照权利要求1所述的可传输电信号的对接式钻杆，其特征在于：所述的电信号插座(4)，由外绝缘管(4-1)、外导体(4-2)、外导体弹簧(4-3)、内导体(4-4)、内导体弹簧(4-5)、内绝缘管(4-6)以及定位堵头(4-7)组成，外绝缘管(4-1)、内绝缘管(4-6)、定位堵头(4-7)三者相互固定在一起，且与电信号线保护管(2)密封固接；内导体(4-4)、内导体弹簧(4-5)、定位堵头(4-7)安装在内绝缘管(4-6)中，内导体(4-4)与内绝缘管(4-6)滑动配合，内导体弹簧(4-5)紧压在内导体(4-4)与定位堵头(4-7)之间；外导体(4-2)为中空管，套装在外绝缘管(4-1)与内绝缘管(4-6)之间，外导体(4-2)的外壁和内壁分别与外绝缘管(4-1)的内壁和内绝缘管(4-6)的外壁滑动配合，外导体弹簧(4-3)套装、紧压在外导体(4-2)与内绝缘管(4-6)之间。
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