CN105332692B - 近钻头绝缘测量的新型组合涡轮钻具 - Google Patents
近钻头绝缘测量的新型组合涡轮钻具 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105332692B CN105332692B CN201510712792.XA CN201510712792A CN105332692B CN 105332692 B CN105332692 B CN 105332692B CN 201510712792 A CN201510712792 A CN 201510712792A CN 105332692 B CN105332692 B CN 105332692B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- drill bit
- pin
- turbine
- drilling
- transmission shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 37
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 32
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 8
- 241001074085 Scophthalmus aquosus Species 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009931 pascalization Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/01—Devices for supporting measuring instruments on drill bits, pipes, rods or wirelines; Protecting measuring instruments in boreholes against heat, shock, pressure or the like
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明公开了随钻测量钻井工具中的一种近钻头绝缘测量的新型组合涡轮钻具。其组成模块包括：随钻测量装置MWD,涡轮马达，传动轴组件与钻头组件的电绝缘连接结构。钻头组件包括一端拥有切屑刃另一端拥有连接槽的导电钻头；电隔离接头位于钻头与销体的连接缝隙之间，实现销体与钻头的机械连接；随钻测量装置MWD放置在涡轮马达之上。本发明可提高井下信号传输性能，由于传感器放置在钻头上部，采用电磁隔离方式防止信号干扰，减少信号衰减，结构简单，方便安装与维护，有效缩短了工具长度，可用于新条件下的多功能钻井。
Description
技术领域
本发明设计到本发明涉及石油天然气钻探工程技术井下钻具设备领域，特别是一种近钻头绝缘测量的新型组合涡轮钻具组合。
背景技术
随着钻井测量技术的发展，电磁随钻测量技术钻井的应用中得到了很大发展。就目前而言，它是在欠平衡钻井中实时传输井下数据的一种最有效的方法,目前用得最多的是EM-MWD。从理论上讲电磁随钻测量不但能在欠平衡钻井中应用，也可以在普通工艺的钻井中应用。它不受井斜角大小、钻井液(介质)、钻井方式(旋转钻或滑行钻)等条件的限制，有相当好的发展前景。同时，为了获取井下地层条件钻井数据，越来越多的井下工具传感器被运用在钻井过程中，例如：压力传感器，温度传感器，伽马射线测量仪等等。这些传感器经常被运用在MWD 随钻测量中。
电磁随钻测量是一种典型的传输技术，它通过电磁发射器在要测量的底层附近产生低频率的电磁信号。在电磁随钻测量统中，运用通过钻柱电绝缘部分产生的交流电形成井下载波信号，通过绝缘部分的信号端随后被地面检测到。
然后，电测随钻测量技术受限制的一个原因就是整个钻柱是由单根钻杆连接而成，钻杆与钻杆连接螺纹之间存在接触电阻，由于接触电阻的大小随钻井时产生的振动变化，进而影响了钻柱中信号电流的稳定性。另一方面，由于传感器距离钻头的距离，很多传感器失去了作用或者测量效果不明显。
因此，研究一种近钻头绝缘测量的新型组合涡轮钻具具有重要的现实意义。
发明内容
为了解决背景技术提出的问题，本发明提供了一种近钻头绝缘测量的新型组合涡轮钻具，使传感器更靠近钻头，同时采用电隔离技术，减少信号干扰。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
在一些实施方案中，该钻具设置有钻头组件包括：1.一种一端拥有切屑刃另一端拥有连接槽的导电钻头；导电销体包括有安装位置的连接端；导电销与钻头的连接槽连接。2.电隔离接头，该接头位于钻头与销体的连接缝隙之间，以此来实现销体与钻头的机械连接，同时又电隔离；3.导线，一端连接在钻头，另一端连接在交流电发射器上。
在一些实施方案中，其中的MWD随钻测量工具位于钻柱之内，涡轮马达总成与钻柱采用螺纹连接。
在一些实施方案中，涡轮马达外壳与传动轴外壳采用螺纹连接，传动轴外壳内壁设置有定位台阶。
在一些实施方案中，其中涡轮马达与钻头组件之间采用连接轴连接，连接轴之内设置有通孔，传感器安装槽。
本发明的有益效果是：将传感器放置在钻头上部，采用电磁隔离方式防止信号干扰，有效的减少了信号的衰减，方便拆卸安装，当钻柱其他部分损坏时实现了钻具的轴向定位和防掉，既传递了涡轮马达的转矩，又将传感器放置到了其中，有效的缩短了钻柱的总体长度。
附图说明
图1.为本发明的整体装配图；
图中：1.上部钻杆，2.WMD工具安装钻杆，3.涡轮马达外壳，4.流道1，5.流道2，6.上部轴承，7.定涡轮定位套筒，8.动涡轮定位套筒，9.涡轮组件，10.销轴，11.运动轴，12.流道3， 13.定位套管，14.密封圈，15.下部轴承，16.定位销，17.传动轴，18.传动轴外壳，19.锥螺纹， 20.密封盖，21.传感器槽，22.流道4，23.密封盖，24.传感器安装室外壳，25.斜角传感器，26. 传感器安装室，27.插座，28.电绝缘棒，29.销状连接器，30.锁紧环，31.钻头。
图2.为本发明的涡轮马达结构示意图；
图3.为本发明的钻头组件结构示意图；
图4.为本发明的钻头组件中的锁紧环结构示意图；
图5.为本发明传动轴内部结构示意图。
具体实施方式
一种近钻头绝缘测量的新型组合涡轮钻具，该钻具设置有一个带电磁隔离功能的钻头组件以及上部MWD随钻测量工具，涡轮马达总成，其特征在于传动轴外壳上端与涡轮马达依靠螺纹连接，销状连接器中间设置有通孔，钻头组件与传感器安装室通过电绝缘棒连接，钻头组件与传动轴外壳之间依靠绝缘连接端实现机械连接而电绝缘。涡轮马达总成上部设有流道4， 5，上部轴承6通过运动轴11上端轴肩实现轴向定位，涡轮马达转子9通过定涡轮定位套筒 7，动涡轮定位套筒8实现轴向定位，通过销轴10实现周向扭矩的传递，运动轴11上设置有流道12、34，运动轴11下部通过密封圈14与涡轮马达外壳3过盈配合，运动轴11通过上部轴承6与下部轴承15实现周向转动，下部轴承15通过运动轴11的轴肩与传动轴外壳18 的轴肩实现轴向定位，涡轮马达外壳3与传动轴外壳18通过锥螺纹19连接，传动轴17上部与运动轴11通过锥螺纹连接，传动轴17内设有流道22，传感器槽21，密封盖23，传感器安装室外壳24，斜角传感器25安装在传感器安装室26内，传感器安装室26下部设有插座27，钻头组件上部设有销状连接器29通过锥螺纹与传动轴11连接，销状连接器29与下部钻头31通过螺纹连接，同时通过锁紧环30锁紧，电绝缘棒28一端连接在插座27上，一端连接在钻头31。
依附图2所示，一种具有近钻头电隔离测量结构的涡轮钻具组合，其涡轮马达总成包括：上部轴承6，定涡轮定位套筒7，动涡轮定位套筒8，涡轮组件9，销轴10，运动轴11，定位套管13，密封圈14，下部轴承15，定位销16，锥螺纹19。
当钻井液通过通道4、5进入涡轮马达，涡轮马达中的动涡轮通过销轴10带动运动轴11转动。涡轮组件9中的定涡轮32轴向通过定位套筒实现轴向定位，通过定位套筒13，将定涡轮32 固定在钻具中。涡轮组件9的动涡轮通过定位套筒8，运动轴11中的台阶实现轴向定位。钻井液通过涡轮后，通过传动轴11的通孔进入通道34，从而到达下一部件。
传动轴外壳18与涡轮马达总成3通过锥螺纹19实现连接，同时通过下部轴承15与定位套筒 16实现了整个涡轮马达的轴向定位，防止钻具在钻进或者起钻过程中掉落，发生井下事故。运动轴11与传动轴17才用螺纹连接，运动轴驱动传动轴运动，从而带动钻头31转动。
如图3所示，本发明中，钻头组件由一个钻头31和一个销状连接器29以及锁紧环30以及具有电隔离作用的接头35，绝缘接头35具有电绝缘属性，它将钻头和销状连接器分开，因为钻头和销状连接器均是导体。绝缘接头35是不透水而且在高液体静压力下电阻保持不变，从而很好的阻止了导电流体进入到连接器与钻头之间的缝隙，保持良好的钻井条件。
销状连接器29是由4130高强度钢制造而成。销状连接器29的结构中有设置有两个管状结构，以便用销将传动轴17与钻头31连接起来。钻头组件与传动轴之间采用API标准锥螺纹连接 36。销状连接器29中设置有通孔。
如图4所示，在销状连接器29与钻头31装配之前，在公扣38的表面、钻头31与锁紧环34 接触面、键37与钻头接触面等钻头31上上部所有接触面均可采取覆盖不导电陶瓷材料处理，以增加钻头31与销状连接器29之间的电阻，更好的实现电隔离效果。
如图4所示，为了更加安全考虑，在销状连接器29与钻头31之间，除了锥螺纹连接之外，还设置一个锁紧环30，其一端焊接在销状连接器29上，另一端依靠键连接在钻头31上。如图4剖视图A-A所示，锁紧环30带有8个键37，钻头上端设计有8个键槽，从而实现了周向转矩传递，分担了锥螺纹的转矩，同时增加了电隔离的效果。锁紧环30由可焊接材料制造而成，比如4130高强度钢。
如图5所示，一根细长绝缘导体28采用插座的形式，一端连接在钻头，一端连接在27。27 和39分别为两个插头，40为绝缘材料。其作用在于实现了钻头与传感器安装腔室的电连接。如图5所示，传动轴中设置有槽21、26，钻头组件上部的传动轴17包含电子测量装备安装槽26。传动轴17内可以安装斜角传感器25，含电池电子设备安装槽21，伽马射线探测仪，振动，旋转，温度等传感器。传动轴与钻头和涡轮钻具的连接均采用螺纹连接，实现扭矩的传递。
Claims (3)
1.一种近钻头绝缘测量的新型组合涡轮钻具，该钻具设置有一个带电磁隔离功能的钻头组件以及上部MWD随钻测量工具，涡轮马达总成，其特征在于，传动轴外壳上端与涡轮马达依靠螺纹连接，销状连接器中间设置有通孔，钻头组件与传感器安装室通过电绝缘棒连接，钻头组件与传动轴外壳之间依靠绝缘连接端实现机械连接而电绝缘，涡轮马达总成上部设有流道(4，5)，上部轴承(6)通过运动轴(11)上端轴肩实现轴向定位，涡轮马达转子(9)通过定涡轮定位套筒(7)，动涡轮定位套筒(8)实现轴向定位，通过销轴(10)实现周向扭矩的传递，运动轴(11)上设置有流道(12，34)，运动轴(11)下部通过密封圈(14)与涡轮马达外壳(3)过盈配合，运动轴(11)通过上部轴承(6)与下部轴承(15)实现周向转动，下部轴承(15)通过运动轴(11)的轴肩与传动轴外壳(18)的轴肩实现轴向定位，涡轮马达外壳(3)与传动轴外壳(18)通过锥螺纹(19)连接，传动轴(17)上部与运动轴(11)通过锥螺纹连接，传动轴(17)内设有流道(22)、 传感器槽(21)、 密封盖(23)、 传感器安装室外壳(24)，斜角传感器(25)安装在传感器安装室(26)内，传感器安装室(26)下部设有插座(27)，钻头组件上部设有销状连接器(29)通过锥螺纹与传动轴(17)连接，销状连接器(29)与下部钻头(31)通过螺纹连接，同时通过锁紧环(30)锁紧，电绝缘棒(28)一端连接在插座(27)上，一端连接在钻头(31)。
2.根据权利要求1所述的一种近钻头绝缘测量的新型组合涡轮钻具，其特征在于，销状连接器(29)下部与钻头(31)上部螺纹连接之间覆盖有不导电陶瓷粉。
3.根据权利要求1所述的一种近钻头绝缘测量的新型组合涡轮钻具，其特征在于，销状连接器(29)下部与钻头(31)上部不仅通过螺纹连接，同时通过锁紧环(30)锁紧，锁紧环(30)上部焊接在销状连接器(29)上，下部通过8个凸台与钻头(31)连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510712792.XA CN105332692B (zh) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | 近钻头绝缘测量的新型组合涡轮钻具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510712792.XA CN105332692B (zh) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | 近钻头绝缘测量的新型组合涡轮钻具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105332692A CN105332692A (zh) | 2016-02-17 |
| CN105332692B true CN105332692B (zh) | 2018-10-23 |
Family
ID=55283423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510712792.XA Active CN105332692B (zh) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | 近钻头绝缘测量的新型组合涡轮钻具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105332692B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112523679B (zh) * | 2020-11-30 | 2022-07-19 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种过线传动轴总成及过线方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102439260A (zh) * | 2008-12-16 | 2012-05-02 | 哈利伯顿能源服务公司 | 方位近钻头电阻率和地质导向方法及系统 |
| CN103299020A (zh) * | 2007-08-15 | 2013-09-11 | 普拉德研究及开发股份有限公司 | 用于对定向钻井系统进行导向的系统和方法 |
| CN104018779A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-09-03 | 西南石油大学 | 一种具有周向冲击功能的井下动力钻具 |
| CN104033113A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-09-10 | 西南石油大学 | 一种旋冲螺杆钻具 |
| CN104632072A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-05-20 | 西南石油大学 | 基于涡轮与双螺旋滚珠丝杆的井下振动冲击工具 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7946356B2 (en) * | 2004-04-15 | 2011-05-24 | National Oilwell Varco L.P. | Systems and methods for monitored drilling |
-
2015
- 2015-10-28 CN CN201510712792.XA patent/CN105332692B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103299020A (zh) * | 2007-08-15 | 2013-09-11 | 普拉德研究及开发股份有限公司 | 用于对定向钻井系统进行导向的系统和方法 |
| CN102439260A (zh) * | 2008-12-16 | 2012-05-02 | 哈利伯顿能源服务公司 | 方位近钻头电阻率和地质导向方法及系统 |
| CN104018779A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-09-03 | 西南石油大学 | 一种具有周向冲击功能的井下动力钻具 |
| CN104033113A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-09-10 | 西南石油大学 | 一种旋冲螺杆钻具 |
| CN104632072A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-05-20 | 西南石油大学 | 基于涡轮与双螺旋滚珠丝杆的井下振动冲击工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105332692A (zh) | 2016-02-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11603754B2 (en) | Advanced drill string inground isolator housing in an MWD system and associated method | |
| US10100586B2 (en) | Downhole electrical connector | |
| US9000940B2 (en) | Drill string inground isolator in an MWD system and associated method | |
| US9874083B2 (en) | Downhole probes and systems | |
| GB2313393A (en) | Downhole assembly comprising a bilateral electrical path | |
| CA2621496A1 (en) | Method and apparatus for transmitting sensor response data and power through a mud motor | |
| US20180179828A1 (en) | Oil and gas well drill pipe electrical and communication assembly | |
| CN105332692B (zh) | 近钻头绝缘测量的新型组合涡轮钻具 | |
| EP3530876B1 (en) | Turbine drilling assembly with near drill bit sensors | |
| CN110630247A (zh) | 一种高分辨率伽马与侧向扫描综合成像随钻测井装置 | |
| NO20160256A1 (en) | Turbine for transmitting electrical data | |
| US20140253130A1 (en) | Feedthrough Assembly For Well-Logging Tool | |
| CN112523700A (zh) | 一种过线万向轴总成及过线方法 | |
| CN219452084U (zh) | 一种测井仪器的无线通讯连接结构 | |
| US12012844B2 (en) | Advanced drill string inground isolator housing in an MWD system and associated method | |
| CN112523680B (zh) | 一种马达转子轴向颤动补偿机构及中心过线方法 | |
| CN112523682B (zh) | 一种过线螺杆钻具及过线方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Tian Jialin Inventor after: Zhang Tangjia Inventor after: Xia Tianhong Inventor after: Pang Siyuan Inventor after: Chen Haoxiang Inventor after: Liang Shiyuan Inventor after: Lin Xiaoyue Inventor before: Tian Jialin Inventor before: Xia Tianhong Inventor before: Yang Lin Inventor before: Yuan Changfu Inventor before: Yang Zhi Inventor before: Liu Gang Inventor before: Wu Chunming |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210104 Address after: Building 2, No. 3, Fuqian Road, Hailing District, Taizhou City, Jiangsu Province Patentee after: Taizhou Haitong Asset Management Co., Ltd Address before: 610500, Xindu Avenue, Xindu District, Sichuan, Chengdu, 8 Patentee before: SOUTHWEST PETROLEUM University |