CN104213911B - 一种电磁波随钻测量井下仪器间的绝缘连接结构及制造方法 - Google Patents

Abstract

一种电磁波随钻测量井下仪器间的绝缘连接结构及制造方法，属于石油勘探领域电磁波随钻测量井下仪器间制造技术领域。包含有内部可布置线缆的连接接头、外耐磨陶瓷环、两个过渡接头、两个定位陶瓷环及两个密封接头；连接接头外表面和外螺纹做表面热喷涂陶瓷工艺处理，后分别与外耐磨陶瓷环及过渡接头端面间填充特殊陶瓷材料，定位陶瓷环放置于连接接头及过渡接头之间起定位绝缘作用;连接接头内有电极线缆及信号线缆穿过，线缆终端填充陶瓷做密封处理以保护两端仪器电路。本发明的优点是适用于电磁波随钻测量井下仪器间的绝缘连接，此绝缘结构具有较高的抗震性及耐磨性，绝缘结构两端的密封设计可保护与其联接的两端仪器电路的安全。

Description

一种电磁波随钻测量井下仪器间的绝缘连接结构及制造方法

技术领域

本发明涉及一种电磁波随钻测量井下仪器间的绝缘连接结构及制造方法，属于石油勘探领域电磁波随钻测量井下仪器间制造技术领域。

背景技术

电磁波随钻测量技术作为石油勘探领域的新技术，该技术要求其随钻仪器包含两个相对绝缘的发射电极，上、下发射电极与分别与其外部绝缘钻铤短节的上、下两端钻柱导通贴合，使上钻柱、下钻柱与地层间建立闭合的电回路。

根据电磁波随钻技术的应用特点，井下随钻仪器的绝缘连接结构要满足以下要求：

1.井下震动剧烈，且泥浆对仪器外表面冲蚀严重，要求绝缘连接结构具有较高的抗震性及耐磨性；

2.绝缘连接结构两端形成两个发射电极，要求绝缘连接结构内部布置电极导通线缆及信号线缆；

3.绝缘连接失效后，泥浆可能渗入连接结构内部，影响其两端仪器电路的安全，要求绝缘连接结构与其两端仪器做密封设计。

现有技术中，不存在满足上述要求的电磁波随钻仪器的绝缘连接结构。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种电磁波随钻测量井下仪器间的绝缘连接结构及制造方法。

为解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种电磁波随钻测量井下仪器间的绝缘连接结构，应用此连接结构可为随钻仪器实现电绝缘特性，在绝缘连接两端形成上下相互绝缘的发射电极，两电极分别与其外部绝缘钻铤短节的上、下两端钻柱导通贴合，使上钻柱、下钻柱与地层间建立闭合的电回路。

为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：一种电磁波随钻测量井下仪器间的绝缘连接结构，要求连接结构包含有内部可布置线缆的连接接头、外耐磨陶瓷环、两个过渡接头、两个定位陶瓷环及两个密封接头。

在连接接头的外表面及外螺纹处均匀喷涂有特殊的绝缘耐磨涂层，连接接头两端加工有特殊的圆弧牙型外螺纹，保证在与过渡接头的螺纹连接时，连接接头螺纹表面的涂层不被磨损。

包裹有绝缘耐磨涂层的连接接头两端分别与两个过渡接头螺纹固连，连接处内部的短接本体放置有与其同轴的定位陶瓷环，短接本体的外表面放置有与其同轴的外耐磨陶瓷环，两过渡接头的另外一端分别与一个密封接头螺纹固连。

连接接头内部为中空的通径结构，线缆从中穿过，线缆两端分别与密封接头上的密封插头对插，并在对插结构处填充一种流体陶瓷，填充厚度要没过对插结构，以保证连接接头内部腔体与上下两端仪器相对物理密封。

本绝缘连接结构的制造方法为：

1连接接头由高强度无磁材料加工而成，在其外表面及外螺纹处做表面热喷涂工艺处理，喷涂材料以陶瓷粉末为主，涂层厚度0.05～0.08毫米；表面粗糙度Ra10-15μm；洛氏硬度≥HRC70，涂层与连接接头的结合强度大于90Mpa；

1.1表面喷涂完毕后，将连接接头两端的变径凸台处均匀涂抹固持胶，后将两定位陶瓷环分别套在变径凸台上，10分钟后固持胶凝固，定位陶瓷环安装完毕；

1.2将连接接头水平固定于与其同轴的旋转台上，旋转台带动连接接头以45～60转/分速度匀速转动，在连接接头外表面均匀涂抹一层特殊的可凝固流体陶瓷材料，厚度＞0.2毫米，旋转台停止，将外耐磨陶瓷环套入连接接头外表面；

1.3将连接接头两端圆弧螺纹均匀涂抹固持胶，将两个过渡接头分别接于连接接头两端，螺纹紧固扭矩为150～200N·m；

1.4清理连接接头外表面多余流体陶瓷材料，将组装完毕的绝缘连接结构放入60度温箱保温24小时；

1.5取出绝缘连接结构，重新固定于与其同轴的旋转台上，旋转台带动连接接头以900～1200转/分速度匀速转动，用120目砂纸将结构外表面打磨光滑，此时绝缘连接结构的绝缘体制造完毕；

2将插针环用高温焊锡与信号导通线缆及电极线缆两端焊接牢固，打磨焊点尖角，后将线缆穿过（步骤1.5）所述绝缘体内腔；

3将密封插针密封圈处涂抹硅脂，螺纹处涂抹固持胶，将所有密封插针固定于密封接头上；

4将（步骤2）的插针环对应插至（步骤3）密封接头的密封插针上，然后将密封针竖直朝上放置，用两个半环圆的聚四氟乙烯模具将所有密封针套装其内部，向内部灌入（步骤1.2）所述的流体陶瓷材料，并没过插针环，后将所有组件放入60度温箱保温24小时；

4.1取出密封接头，将聚四氟乙烯模具卸下；

5将其中一个密封接头与（步骤1.5）所述绝缘体的一端螺纹固连，螺纹紧固扭矩为150～200N·m，此时检查绝缘体内腔线缆不要存在绞线现象，然后反转另一密封接头若干圈，将其与绝缘体的另一端螺纹固连，螺纹紧固扭矩为150～200N·m，上述若干圈的圈数取决于螺纹旋转圈数，目的是另一端紧固后，绝缘体内腔线缆保持放松状态，此时，一套井下仪器间的绝缘连接结构制造完毕；

6制造完毕的绝缘连接结构两端的密封接头的密封护帽旋装入位，放入清水介质的试压装置内，70MPa维持8小时，打开密封护帽，检测线缆导通情况良好且绝缘连接结构的绝缘阻值≥30MΩ，该绝缘结构合格。

本发明的优点是适用于电磁波随钻测量井下仪器间的绝缘连接，此绝缘结构具有较高的抗震性及耐磨性；可在其内部布置电极导通线缆及信号线缆；另外当绝缘连接失效后，绝缘结构两端的密封设计可保护与其联接的两端仪器电路的安全。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1是本发明的绝缘连接结构示意图；

图2是本发明的应用原理示意图；

图3是本发明的连接接头的外圆弧螺纹图。

图中1-连接接头，2-定位陶瓷环，3-过渡接头，4-外耐磨陶瓷环，5-密封接头，6-热喷涂陶瓷层，7，8-特殊可凝固流体陶瓷，9-导通线缆，10-密封插针，

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

实施例1：如图1、图2、图3所示，一种电磁波随钻测量井下仪器间的绝缘连接结构及制造方法；

图2是本发明的应用原理示意图，本发明所述的绝缘连接结构20接于电磁波井下随钻仪器中，绝缘连接结构20的一端连接上导通接触支架11a，导通接触支架11a连接上端仪器短节12a，绝缘连接结构20的另一端连接下导通接触支架11b，下导通接触支架11b连接下端仪器短节12b，实现两端仪器绝缘而形成上、下两个发射电极，两发射电极与分别与其外部的绝缘短节钻铤A的上、下两端钻柱导通贴合，使上钻柱、下钻柱与地层13间建立闭合的电回路。

图1是本发明的绝缘连接结构示意图，一种电磁波随钻测量井下仪器间的绝缘连接结构，连接接头1外表面和外螺纹有可凝固流体陶瓷层7，可凝固流体陶瓷层7外有热喷涂陶瓷层6，热喷涂陶瓷层6包裹外耐磨陶瓷环4，连接接头1的一端连接外耐磨陶瓷环2，连接接头1的一端连接过渡接头3，连接接头1与过渡接头3之间有可凝固流体陶瓷层7，连接接头1内有导通线缆9穿过，导通线缆9连接密封插针10，密封插针10的外包裹可凝固流体陶瓷8，密封接头5与连接接头1的一端连接，密封接头5连接密封插针10的另一端。

本绝缘连接结构的制造方法为：

1、连接接头由高强度无磁材料加工而成，在其外表面及外圆弧螺纹（图3）处做表面热喷涂工艺处理，喷涂材料以陶瓷粉末为主，涂层厚度0.05～0.08毫米；表面粗糙度Ra10-15μm；洛氏硬度≥HRC70，涂层与连接接头的结合强度大于90Mpa；

1.1、表面喷涂完毕后，将连接接头两端的变径凸台处均匀涂抹固持胶，后将两定位陶瓷环分别套在变径凸台上，10分钟后固持胶凝固，定位陶瓷环安装完毕；

1.2、将连接接头水平固定于与其同轴的旋转台上，旋转台带动连接接头以45～60转/分速度匀速转动，在连接接头外表面均匀涂抹一层特殊的可凝固流体陶瓷材料，厚度＞0.2毫米，旋转台停止，将外耐磨陶瓷环套入连接接头外表面；

1.3、将连接接头两端圆弧螺纹均匀涂抹固持胶，将两个过渡接头分别接于连接接头两端，螺纹紧固扭矩为150～200N·m；

1.4、清理连接接头外表面多余流体陶瓷材料，将组装完毕的绝缘连接结构放入60度温箱保温24小时；

1.5、取出绝缘连接结构，重新固定于与其同轴的旋转台上，旋转台带动连接接头以900～1200转/分速度匀速转动，用120目砂纸将结构外表面打磨光滑，此时绝缘连接结构的绝缘体制造完毕；

2、将插针环用高温焊锡与信号导通线缆及电极线缆两端焊接牢固，打磨焊点尖角，后将线缆穿过（步骤1.5）所述绝缘体内腔；

3、将密封插针密封圈处涂抹硅脂，螺纹处涂抹固持胶，将所有密封插针固定于密封接头上；

4、将（步骤2）的插针环对应插至（步骤3）密封接头的密封插针上，然后将密封针竖直朝上放置，用两个半环圆的聚四氟乙烯模具将所有密封针套装其内部，向内部灌入（步骤1.2）所述的流体陶瓷材料，并没过插针环，后将所有组件放入60度温箱保温24小时；

4.1、取出密封接头，将聚四氟乙烯模具卸下；

5、将其中一个密封接头与（步骤1.5）所述绝缘体的一端螺纹固连，螺纹紧固扭矩为150～200N·m，此时检查绝缘体内腔线缆不要存在绞线现象，然后反转另一密封接头若干圈，将其与绝缘体的另一端螺纹固连，螺纹紧固扭矩为150～200N·m，上述若干圈的圈数取决于螺纹旋转圈数，目的是另一端紧固后，绝缘体内腔线缆保持放松状态，此时，一套井下仪器间的绝缘连接结构制造完毕；

6、制造完毕的绝缘连接结构两端的密封接头的密封护帽旋装入位，放入清水介质的试压装置内，70MPa维持8小时，打开密封护帽，检测线缆导通情况良好且绝缘连接结构的绝缘阻值≥30MΩ，该绝缘结构合格。

实施例2：

连接接头由钛合金制成，外径40毫米、内径12毫米、长180毫米，过渡接头由无磁材料17-4PH制成，外径48毫米、内径39毫米、长180毫米，二者螺纹间隙0.08～0.1毫米，在连接接头外表面及外螺纹处做表面陶瓷热喷涂，涂层厚度0.06±0.01毫米，二者螺纹紧固扭矩为180±10N·m。定位陶瓷环与连接接头变径凸台的公差配合为间隙配合，配合面涂抹乐泰668固持胶，以便组装。外耐磨陶瓷环外径48毫米、内径40.4毫米、长68毫米，套在连接接头外表面，二者之间有不小于0.2毫米厚的陶瓷材料，外耐磨陶瓷环与过渡接头处缝隙用同样材质陶瓷材料填满，要求整个绝缘本体外径48毫米，表面粗糙度Ra10-15μm，陶瓷连接处无裂纹产生。密封接头由铍青铜制成，外径48毫米，一端布置有7根密封针插针，2根为电极插针，其余5根为信号插针，另外一端为螺扣设计，可与之对应的仪器对接紧固，将线缆插针环对应插至密封针插针处，两个半环圆的聚四氟乙烯模具外径38毫米、内径32毫米、高32毫米（没过插针环），将模具与密封接头同轴放置，用陶瓷材料布满模具腔体，固化后去除模具。密封接头与过渡接头紧固，螺纹紧固扭矩为180±10N·m。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种电磁波随钻测量井下仪器间的绝缘连接结构，其特征在于，

绝缘连接结构的一端连接上导通接触支架，上导通接触支架连接上端仪器短节，绝缘连接结构的另一端连接下导通接触支架，下导通接触支架连接下端仪器短节，实现两端仪器绝缘而形成上、下两个发射电极，两发射电极分别与其外部的绝缘短节钻铤A的上、下两端钻柱导通贴合，使上钻柱、下钻柱与地层间建立闭合的电回路,所述结构位于电磁波随钻测量绝缘短节内部；包含有内部可布置线缆的连接接头、外耐磨陶瓷环、两个过渡接头、两个定位陶瓷环及两个密封接头；连接接头外表面和外螺纹做表面热喷涂陶瓷工艺处理，后分别与外耐磨陶瓷环及过渡接头端面间填充特殊陶瓷材料，定位陶瓷环放置于连接接头及过渡接头之间起定位绝缘作用；连接接头内有电极线缆及信号线缆穿过，线缆终端填充陶瓷做密封处理以保护两端仪器电路。

2.根据权利要求1所述的一种电磁波随钻测量井下仪器间的绝缘连接结构，其特征在于喷涂后的连接接头与外耐磨陶瓷环径向间隙0.15±0.05毫米，间隙内填充特殊的可凝固流体陶瓷材料；定位陶瓷环与连接接头变径凸台的公差配合为间隙配合，以便组装。

3.一种电磁波随钻测量井下仪器间的绝缘连接结构的加工方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1或2任一项所述的电磁波随钻测量井下仪器间的绝缘连接结构，步骤如下：

步骤1、连接接头外表面及外螺纹处做表面热喷涂工艺处理，喷涂材料以陶瓷粉末为主，涂层厚度0.05～0.08毫米；表面粗糙度Ra10-15μm；洛氏硬度≥HRC70，涂层与连接接头的结合强度大于90Mpa；表面喷涂完毕后，将连接接头两端的变径凸台处均匀涂抹固持胶，后将两定位陶瓷环分别套在变径凸台上，10分钟后固持胶凝固，定位陶瓷环安装完毕；

步骤2、连接接头水平固定于与其同轴的旋转台上，旋转台带动连接接头以45～60转/分速度匀速转动，在连接接头外表面均匀涂抹一层特殊的可凝固流体陶瓷材料，厚度＞0.2毫米，旋转台停止，将外耐磨陶瓷环套入连接接头外表面，将连接接头两端外螺纹均匀涂抹固持胶，将两个过渡接头分别接于连接接头两端，螺纹紧固扭矩为150～200N·m，放入60度温箱保温24小时；

步骤3、取出绝缘连接结构，重新固定于与其同轴的旋转台上，旋转台带动连接接头以900～1200转/分速度匀速转动，用120目砂纸将结构外表面打磨光滑，此时绝缘连接结构的绝缘体制造完毕；

步骤4、将插针环用高温焊锡与信号线缆及电极线缆两端焊接牢固，打磨焊点尖角，后将线缆穿过步骤3的绝缘体内腔；

步骤5、将密封插针密封圈处涂抹硅脂，螺纹处涂抹固持胶，将所有密封插针固定于密封接头上；

步骤6、将步骤4的插针环对应插至步骤5密封接头的密封插针上，然后将密封插针竖直朝上放置，用两个半环圆的聚四氟乙烯模具将所有密封插针套装其内部，向内部灌入步骤2所述的流体陶瓷材料，并没过插针环，后将所有组件放入60度温箱保温24小时，后取出密封接头，将聚四氟乙烯模具卸下；

步骤7、将其中一个密封接头与步骤3所述绝缘体的一端螺纹固连，螺纹紧固扭矩为150～200N·m，此时检查绝缘体内腔线缆不要存在绞线现象，然后反转另一密封接头若干圈，将其与绝缘体的另一端螺纹固连，螺纹紧固扭矩为150～200N·m，上述若干圈的圈数取决于螺纹旋转圈数，目的是另一端紧固后，绝缘体内腔线缆保持放松状态，此时，一套井下仪器间的绝缘连接结构制造完毕；

步骤8、制造完毕的绝缘连接结构两端的密封接头的密封护帽旋装入位，放入清水介质的试压装置内，70MPa维持8小时，打开密封护帽，检测线缆导通情况良好且绝缘连接结构的绝缘阻值≥30MΩ，该绝缘结构合格。