CN102619500B - 动力及信号传输钻杆电缆入口装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于石油地质勘探钻井的动力及信号传输钻杆电缆入口装置。它能实现动力及信号传输钻杆电缆与地面电缆转与不转的转换，从而完成地面电流或信号与动力及信号传输钻杆间电流或信号的安全传输。其技术方案是：该电缆入口装置由转换接头、转换机构和悬挂结构组成。转换接头上部为母接头，与水龙头中心管或顶驱内管联接，下部为公接头，与动力及信号传输钻杆联接；转换机构是由旋转部分和固定部分组成，转换机构通过旋转部分的滑环和固定部分的滑块接触实现电流或信号的传递，同时形成一个密闭空间；悬挂结构通过吊环固定在水龙头或顶驱上。本电缆入口装置具有结构简单、成本低、可靠性高、安全的特点，用于动力智能钻井中动力及信号传输钻杆上。

Description

动力及信号传输钻杆电缆入口装置

技术领域

本发明涉及一种用于石油地质勘探钻井的动力及信号传输钻杆电缆入口装置。它能实现动力及信号传输钻杆电缆与地面电缆转与不转的转换，从而完成地面电流或信号与动力及信号传输钻杆间电流或信号的安全传输。

背景技术

在动力智能钻井中，需要通过动力及信号传输钻杆将强电及井下控制信号传输到井下，同时将井下各种测试信号传输到地面。动力及信号传输钻杆工作过程中一直处于旋转状态，而地面电缆却不旋转，因而需设计一个动力及信号传输钻杆电缆入口装置，以实现动力及信号传输钻杆电缆与地面电缆间转与不转的转换，从而完成地面电流或信号与动力及信号传输钻杆间电流或信号的安全传输。

要设计电缆入口装置，首先要找准电缆入口位置，而钻井驱动方式不同，其入口位置也不尽相同，则必须根据具体的钻井驱动方式进行相应的设计。当前钻井驱动方式主要分地面驱动和井下动力驱动两大类。地面驱动包括转盘驱动和顶驱驱动两种形式，在钻进过程中整个钻柱旋转；而井下动力驱动主要指螺杆驱动、涡轮驱动和电驱动三种形式，在钻进过程中整个钻柱不旋转。动力及信号传输钻杆电缆入口装置可用于钻盘驱动和顶驱驱动中。

本发明主要根据转盘驱动和顶驱驱动两种驱动方式的结构特点确定各自的电缆入口位置。其中，转盘驱动方式指的是通过井口转盘旋转带动方钻杆旋转，再通过方钻杆旋转带动上部水龙头旋转部分和下部整个井下钻柱以及井下工具的旋转，因而根据转盘驱动方式的特点，将电缆的入口部位选在水龙头的配合接头上；而顶驱驱动方式就是直接通过顶驱带动整个钻柱和井下工具旋转运动和上下运动，在钻井过程中，顶驱的中心管与钻杆连接，通过旋转中心管，带动整个钻柱和钻头旋转，以实现破岩，因而根据顶驱的结构特点，新设计一个入口装置安装在旋转中心管下部。

发明内容

本发明的目的是为了设计一个转换装置，以实现动力及信号传输钻杆电缆与地面电缆间转与不转的转换，从而完成地面电流或信号与动力及信号传输钻杆间电流或信号的安全传输，特提供一种动力及信号传输钻杆电缆入口装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：动力及信号传输钻杆电缆入口装置是由转换接头、转换机构和悬挂结构组成，其结构特征在于：转换接头上部为母接头，与水龙头中心管或顶驱内管联接，下部为公接头，与动力及信号传输钻杆联接；转换机构是由随钻杆旋转的旋转部分和相对水龙头或顶驱固定的固定部分组成，转换机构的旋转部分包含转换机构座、滑环、导线B、内管，转换机构座紧紧套在转换接头的中部，转换机构座的上部抵在转换接头台阶上，转换机构座的下部由挡块和内六角螺钉固定，转换机构座的外部套有轴承的内圈和滑环定位套，滑环固定在滑环定位套上，滑环间安装有绝缘套筒，内管安装在转换接头内部，转换机构的固定部分包含滑块、铜套、弹簧、连接线、弹簧铜垫、螺钉、滑块座、导线A，螺钉安装于滑块座的螺纹孔中，螺钉挤压弹簧铜垫和弹簧，被压缩的弹簧将滑块紧紧压在滑环上，弹簧铜垫和弹簧由连接线连接，安装滑块的四周安装有铜套，导线A与铜套连接在一起，滑块座安装在外壳上，外部用外盖盖住，滑块座、外壳和外盖用螺栓固定在一起；悬挂结构用吊环固定在水龙头或顶驱上。

其工作原理是：导线A通过与地面电缆相连，将电流或信号传输到铜套中，然后铜套将电流或信号传送到与之接触的滑块或弹簧铜垫或弹簧中，滑块再将电流或信号传送到滑环中，滑环中的电流通过导线B引出，传给转换接头公接头处的电接头(图中未画出)。整个转换机构通过轴承实现旋转与固定的转换。

本发明的有益效果是，可以实现动力及信号传输钻杆电缆与地面电缆间转与不转的转换，从而完成地面电流或信号与动力及信号传输钻杆间电流或信号的安全传输，具有具有结构简单、成本低、可靠性高、安全的特点。

附图说明

图1是本发明动力及信号传输钻杆电缆入口装置的结构图；

图2是图1中A向视图；

图3是图1中B-B部位的断面图；

图4是图1中C-C部位的断面图。

图中：1.转换接头，2.上端盖，3.吊环，4.上轴承挡块，5.外壳，6.密封垫，7.滑块座，8.外盖，9.螺钉，10.弹簧铜垫，11.弹簧，12.导线A，13.连接线，14.铜套，15.绝缘套筒，16.滑块，17.滑环，18.下轴承挡块，19.螺栓，20.轴承，21.下端盖，22.滑环定位套，23.挡块，24.内六角螺钉，25.导线B，26.转换机构座，27.内管。

具体实施方式

在图1中动力及信号传输钻杆电缆入口装置是由转换接头1、转换机构和悬挂结构组成。其中，转换接头上部为母接头，与水龙头中心管或顶驱内管联接，下部为公接头，与动力及信号传输钻杆联接；转换机构是由随钻杆旋转的旋转部分和相对水龙头或顶驱固定的固定部分组成，转换机构的旋转部分包含转换机构座26、滑环17、滑环定位套22、绝缘套筒15、轴承20的旋转部分、挡块23、内六角螺钉24、导线B25、内管27，转换机构座26紧紧套在转换接头1的中部，转换机构座26的上部抵在转换接头1台阶上，转换机构座26的下部由挡块23和内六角螺钉28固定，转换机构座26的外部套有轴承20的内圈和滑环定位套22，滑环17固定在滑环定位套22上，滑环17间安装有绝缘套筒15，内管27安装在转换接头1内部，转换机构的固定部分包含滑块16、铜套14、弹簧11、连接线13、弹簧铜垫10、螺钉9、滑块座7、导线A12、轴承20的固定部分、外壳5、外盖8、密封垫6、上端盖2、上轴承挡块4、下端盖21、下轴承挡块18、和螺栓19，螺钉9安装于滑块座7的螺纹孔中，螺钉9挤压弹簧铜垫10和弹簧11，被压缩的弹簧11将滑块16紧紧压在滑环17上，弹簧铜垫10和弹簧11由连接线13连接，整个转换机构通过轴承20实现旋转与固定的转换；悬挂结构中吊环3上部固定在水龙头或顶驱上，下部固定在上轴承挡块4上；上端盖2、上轴承挡块4、外壳5、外盖8、下轴承挡块18和下端盖21组成一个密闭空间，可以防止灰尘或易爆气体进入，从而保证电缆入口装置的可靠性和安全性。

在图1和图2中外壳5开有一窗口，滑块座7安装在外壳5的窗口部位，滑块座7的外部用外盖8盖住，滑块座7、外壳5和外盖8通过螺栓19固定在一起，在外壳5和外盖8间安装有密封垫6，以防止防止灰尘或易爆气体进入电缆入口装置的密闭空间。

在图1、图2和图3中安装滑块的四周安装有铜套14，导线A12穿过滑块座7与铜套14连接在一起；每个铜套14有一根导线相连，3根导线合并成一股从外盖8穿出。

在图1和图4中，内管27安装开有凹槽，用来容纳导线B，导线B25中3根导线在圆周上均布。

Claims (2)

1.一种动力及信号传输钻杆电缆入口装置，是由转换接头、转换机构和悬挂结构组成，其特征在于：转换接头(1)上部为母接头，与水龙头中心管或顶驱内管联接，下部为公接头，与动力及信号传输钻杆联接；转换机构是由旋转部分和固定部分组成，悬挂结构用通过吊环(3)固定在水龙头或顶驱上；转换机构的旋转部分包含转换机构座(26)、滑环(17)、导线B(25)、内管(27)，转换机构座(26)紧紧套在转换接头(1)的中部，转换机构座(26)的上部抵在转换接头(1)台阶上，转换机构座(26)的下部由挡块(23)和内六角螺钉(24)固定，转换机构座(26)的外部套有轴承(20)的内圈和滑环定位套(22)，滑环(17)固定在滑环定位套(22)上，滑环(17)间安装有绝缘套筒(15)，内管(27)安装在转换接头(1)内部，转换机构的固定部分包含滑块(16)、铜套(14)、弹簧(11)、连接线(13)、弹簧铜垫(10)、螺钉(9)、滑块座(7)、导线A(12)，螺钉(9)安装于滑块座(7)的螺纹孔中，螺钉(9)挤压弹簧铜垫(10)和弹簧(11)，被压缩的弹簧(11)将滑块(16)紧紧压在滑环(17)上，弹簧铜垫(10)和弹簧(11)由连接线(13)连接，安装滑块的四周安装有铜套(14)，导线A(12)与铜套(14)连接在一起，滑块座(7)安装在外壳(5)上，外部用外盖(8)盖住，滑块座(7)、外壳(5)和外盖(8)用螺栓(19)固定在一起。

2.根据权利要求1所述的一种动力及信号传输钻杆电缆入口装置，其特征是：上端盖(2)、上轴承挡块(4)、外壳(5)、外盖(8)、密封垫(6)、下轴承挡块(18)和下端盖(21)构成一个密闭空间，外壳(5)开有一窗口，滑块座(7)安装在外壳(5)的窗口部位，滑块座(7)的外部用外盖(8)盖住，滑块座(7)、外壳(5)和外盖(8)用螺栓(19)固定在一起，在外壳(5)和外盖(8)间安装有密封垫(6)，用螺栓(19)将上端盖(2)、上轴承挡块(4) 和外壳(5)上部连接在一起，用螺栓(19)将下端盖(21)、下轴承挡块(18)和外壳(5)下部连接在一起。