CN105507885A - 一种永磁短节 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种永磁短节，包括：所述无磁钻铤表面设置有多条第一螺旋槽；所述稀土永磁铁放置在所述第一螺旋槽内；导磁铁芯用于连接相邻的所述稀土永磁铁；螺旋槽橡胶用于固定所述稀土永磁铁及所述导磁铁芯；其中，所述稀土永磁铁通过所述导磁铁芯串联，并以螺旋线的方式排列在所述无磁钻挺上，避免相邻同极性的永磁短节相互排斥；如此，导磁铁芯将分散的稀土永磁铁串联起来，有效地提高闭合回路的磁势，使得稀土永磁铁辐射出的磁场范围更广；采用多条螺旋槽来放置稀土永磁铁，可以将稀土永磁铁串联起来形成的各条螺旋线有效地并联起来，增强回路的磁通，从而使单条螺旋线的磁场分量相互叠加，增强较远处的磁场强度，提高了永磁短节的磁性能。

Description

一种永磁短节
技术领域
本发明属于钻井装备技术领域，尤其涉及一种永磁短节。
背景技术
我国煤层气资源及地下矿产资源丰富，随着煤气层的开发，越来越多的技术应用到开采过程中。其中，两井连通技术是主要技术之一，连通过程中，当主井眼中旋转的永磁短节进入预连通的洞穴井中探测管的探测范围内时，磁探管采集永磁短节的磁场信号强度，通过软件计算两口水平定向对接井之间的距离和当前钻头的位置，从而实现两井对接。
目前常见的永磁短节有以下几种：第一种永磁短节采用两排平行永磁铁交错均匀分布在无磁钻挺中，永磁铁的磁化轴线与无磁钻挺的轴线相垂直。这种永磁短节的永磁铁安装方便，同时并排个数较多，能使每个永磁铁的磁场分量相叠加，但相邻的永磁铁的极性相同因而排斥较大，使得部分磁场分量相互抵消，最终削弱了永磁短节的磁性能，使得磁探管能探测到磁信号的距离小于螺杆马达能够实现的最大纠偏距离，使得两口水平定向对接井无法实现精准对接。
第二种永磁短节采用两组两两永磁铁互成一定角度的永磁铁均匀分布在无磁钻挺中，互成角度的两两永磁铁极性相同，组与组的永磁铁极性相反。但这种结构仍然存在相邻的永磁铁同一极性相互排斥的问题，同样削弱了永磁短节的磁性能。
基于此，目前亟需一种较强磁性能的永磁短节以满足水平定向对接井的精准对接。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种永磁短节，用于解决现有技术中永磁短节中相邻同极性的永磁铁相互排斥，无磁钻挺轴向上磁场强度不强导致两口水平定向井不能精准对接的技术问题。
本发明一种永磁短节，所述永磁短节包括：
无磁钻铤，所述无磁钻铤表面设置有多条第一螺旋槽；
稀土永磁铁；所述稀土永磁铁放置在所述第一螺旋槽内；
导磁铁芯，所述导磁铁芯用于连接相邻的所述稀土永磁铁；
螺旋槽橡胶，所述螺旋槽橡胶用于固定所述稀土永磁铁及所述导磁铁芯；其中，所述稀土永磁铁通过所述导磁铁芯串联，并以螺旋线的方式排列在所述无磁钻挺上，避免相邻同极性的永磁短节相互排斥。
上述方案中，每条所述第一螺旋槽内的所述稀土永磁铁的个数包括七个。
上述方案中，所述第一螺旋槽的垂直截面直径与所述稀土永磁铁的截面直径相同。
上述方案中，所述永磁短节还包括：外壳；所述外壳用于保护所述稀土永磁铁、所述导磁铁芯及所述螺旋槽橡胶。
上述方案中，所述导磁铁芯由硅钢制成螺旋状。
上述方案中，所述稀土永磁铁的外表面与所述第一螺旋槽的内表面相切。
上述方案中，所述稀土永磁铁的磁化方向沿自身圆柱体轴向的磁化方向与所述第一螺旋槽的螺旋线相切。
上述方案中，相邻的所述稀土永磁铁N、S极相邻。
本发明提供了一种永磁短节，所述永磁短节包括：无磁钻铤，所述无磁钻铤表面设置有多条第一螺旋槽；稀土永磁铁；所述稀土永磁铁放置在所述第一螺旋槽内；导磁铁芯，所述导磁铁芯用于连接相邻的所述稀土永磁铁；螺旋槽橡胶，所述螺旋槽橡胶用于固定所述稀土永磁铁及所述导磁铁芯；其中，所述稀土永磁铁通过所述导磁铁芯串联，并以螺旋线的方式排列在所述无磁钻挺上，避免相邻同极性的永磁短节相互排斥；如此，导磁铁芯能将分散的稀土永磁铁串联起来，可以有效地提高闭合回路的磁势，使得稀土永磁铁辐射出的磁场范围更广；采用螺旋槽来放置稀土永磁铁，可以将稀土永磁铁串联起来形成的各条螺旋线有效地并联起来，增强回路的磁通，从而使单条螺旋线的磁场分量相互叠加，增强较远处的磁场强度，提高了永磁短节的磁性能，以实现较远处的磁探管装置对磁场的有效探测，为螺杆马达的纠偏留有足够的距离空间，最终实现两井的精准对接。
附图说明
图1为本发明实施例提供的永磁短节的A-A剖面示意图；
图2为本发明实施例提供的永磁短节的B-B剖面示意图；
图3为本发明实施例提供螺旋槽橡胶的结构示意图。
具体实施方式
为了解决永磁短节中相邻同极性的永磁铁相互排斥，无磁钻挺轴向上磁场强度不强导致两口水平定向井不能精准对接的技术问题，本发明提供了一种永磁短节，所述永磁短节包括：无磁钻铤，所述无磁钻铤表面设置有多条第一螺旋槽；稀土永磁铁；所述稀土永磁铁放置在所述第一螺旋槽内；导磁铁芯，所述导磁铁芯用于连接相邻的所述稀土永磁铁；螺旋槽橡胶，所述螺旋槽橡胶用于固定所述稀土永磁铁及所述导磁铁芯；其中，所述稀土永磁铁通过所述导磁铁芯串联，并以螺旋线的方式排列在所述无磁钻挺上，避免相邻同极性的永磁短节相互排斥。
下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
本实施例提供一种永磁短节，如图1所示，所述永磁短节包括：无磁钻铤1、稀土永磁铁2、导磁铁芯3、螺旋槽橡胶4；其中，
所述无磁钻铤1为所述永磁短节的承载体和连接体，制作材料可以包括：无磁不锈钢等。所述无磁钻铤1的两端均设置有标准螺母扣，以方便一端与钻头连接，另一端与钻杆连接。
其中，所述无磁钻铤1的表面设置有多条第一螺旋槽；本实施例中的第一螺旋槽具体为两条。所述第一螺旋槽可以为左旋螺旋槽，也可以为右旋螺旋槽，且两条第一螺旋槽的基本参数完全相同，均匀分布在所述无磁钻铤1的圆周表面；所述第一螺旋槽的螺旋线在无磁钻挺1的外表面上。其中，所述基本参数包括：螺距、圈数和基圆直径。
这里，所述稀土永磁铁2放置在所述第一螺旋槽内，所述第一螺旋槽的垂直截面直径与所述稀土永磁铁2的截面直径相同；所述稀土永磁铁2材料包括：稀土汝铁硼。所述稀土永磁铁2为圆柱体形，其磁化方向沿自身圆柱体轴向的磁化方向与所述第一螺旋槽的螺旋线相切，使得相邻的所述稀土永磁铁2的N、S极相邻，所述稀土永磁铁2长度和直径的比例可根据实际钻井情况进行调整。本实施例中每条第一螺旋槽内所述稀土永磁铁2包括七个，并且间隔均匀地放置在第一螺旋槽内，磁化方向均与第一螺旋槽的螺旋线相切并沿同一方向。
进一步地，如图2所示，当所述稀土永磁铁2间隔均匀地放置在第一螺旋槽内，稀土永磁铁2的轴线与第一螺旋槽的螺旋线相切，所述述稀土永磁铁2的外表面与所述第一螺旋槽的内表面相切后，所述导磁铁芯3用于连接相邻的所述稀土永磁铁2，以对稀土永磁铁2产生的磁力线进行引导。其中，所述导磁铁芯3呈分段螺旋状，由导磁性能优异的硅钢制成，且垂直截面直径略小于所述稀土永磁铁2的截面直径。
当所述稀土永磁铁2和所述导磁铁芯3都放置在所述第一螺旋槽内后，所述螺旋槽橡胶4用于固定所述稀土永磁铁1及所述导磁铁芯3；具体地，如图3所示，所述螺旋槽橡胶4由橡胶制成，在内表面上设置有与无磁钻挺1表面的第一螺旋槽相配合的第二螺旋槽，在所述第二螺旋槽上设置有用于固定稀土永磁铁2的槽和用于固定导磁铁芯3的槽。
这里，所述永磁短节还包括：外壳5，所述外壳5用于保护所述稀土永磁铁2、所述导磁铁芯3及所述螺旋槽橡胶4。具体地，所述外壳5可以由高强度不锈钢制成，所述外壳5的一端设置有锥螺纹，另一端安装有螺纹法兰6，将外壳5套在螺旋槽橡胶4的外表面后，一端连接在所述无磁钻铤1母扣端的外表面螺纹处，另一端通过螺纹法兰6与所述无磁钻铤1另一端的公扣端轴肩处的螺纹连接。其中，螺纹法兰6由普通钢制成，在内壁上有普通螺纹，以与无磁钻挺1的公扣端轴肩处的螺纹相连，螺纹法兰6的外表面设置有与外壳5相配合的锥螺纹。
另外，所述无磁钻铤1的轴上还设置有中空水眼，以在工作时输送泥浆。
实际应用时，一方面，所述稀土永磁铁2通过所述导磁铁芯3串联，并以螺旋线的方式排列在所述无磁钻挺1上，可以避免相邻同极性的永磁短节相互排斥。由磁路中基尔霍夫第二定律可知，在任一闭合回路中，各部分的磁位差的代数和等于所有磁动势的代数和，因而磁路的串联可以有效地提高闭合回路的磁势，使得稀土永磁铁2辐射出的磁场范围更广；
另一方面，采用多条第一螺旋槽来放置稀土永磁铁2，可以实现将稀土永磁铁2串联起来形成的各条螺旋线有效地并联起来，由磁路的并联知识可知，并联磁路可以增强回路的磁通，从而使单条螺旋线的磁场分量相互叠加，增强较远处的磁场强度，从而提高永磁短节的磁性能，以实现较远处的磁探管装置对磁场的有效探测，为螺杆马达的纠偏留有足够的距离空间，最终以实现两口水平定向井的精准对接。
本发明提供的永磁短节中的导磁铁芯能将分散的稀土永磁铁串联起来，可以有效地提高闭合回路的磁势，使得稀土永磁铁辐射出的磁场范围更广；采用多条螺旋槽来放置稀土永磁铁，可以将稀土永磁铁串联起来形成的各条螺旋线有效地并联起来，增强回路的磁通，从而使单条螺旋线的磁场分量相互叠加，增强较远处的磁场强度，提高了永磁短节的磁性能，实现较远处的磁探管装置对磁场的有效探测，为螺杆马达的纠偏留有足够的距离空间，最终实现两井的精准对接，可广泛应用于煤层气及其它矿产资源的开采中。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种永磁短节，其特征在于，所述永磁短节包括：
无磁钻铤，所述无磁钻铤表面设置有多条第一螺旋槽；
稀土永磁铁；所述稀土永磁铁放置在所述第一螺旋槽内；
导磁铁芯，所述导磁铁芯用于连接相邻的所述稀土永磁铁；
螺旋槽橡胶，所述螺旋槽橡胶用于固定所述稀土永磁铁及所述导磁铁芯；其中，所述稀土永磁铁通过所述导磁铁芯串联，并以螺旋线的方式排列在所述无磁钻挺上，避免相邻同极性的永磁短节相互排斥。
2.如权利要求1所述的永磁短节，其特征在于，每条所述第一螺旋槽内的所述稀土永磁铁的个数包括七个。
3.如权利要求1所述的永磁短节，其特征在于，所述第一螺旋槽的垂直截面直径与所述稀土永磁铁的截面直径相同。
4.如权利要求1所述的永磁短节，其特征在于，所述永磁短节还包括：外壳；所述外壳用于保护所述稀土永磁铁、所述导磁铁芯及所述螺旋槽橡胶。
5.如权利要求1所述的永磁短节，其特征在于，所述导磁铁芯由硅钢制成螺旋状。
6.如权利要求1所述的永磁短节，其特征在于，所述稀土永磁铁的外表面与所述第一螺旋槽的内表面相切。
7.如权利要求6所述的永磁短节，其特征在于，所述稀土永磁铁的磁化方向沿自身圆柱体轴向的磁化方向与所述第一螺旋槽的螺旋线相切。
8.如权利要求7所述的永磁短节，其特征在于，相邻的所述稀土永磁铁N、S极相邻。
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