CN105525880A - 一种插接传扭传电分体式连接的动力钻杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种插接传扭传电分体式连接的动力钻杆，包括钻杆本体和设置在钻杆本体两端的公接头和母接头，所述母接头为分体式结构，即由独立结构的单体母接头通过内台阶与钻杆本体外台形成周向旋转、轴向限位阶配合；钻杆接头两端设有轴向插接配合的花健体，在公、母接头处的花键体对对合上沿轴向开设导线孔，导线孔贯穿有电缆和电缆绝缘层，在花键体端口处的电缆端分别连接有母接触座和公接触座，母接触座和公接触座构成插接配合，母接触座和公接触座外设有绝缘支撑座。应用本钻杆提高了在钻井液中接头连接的安全性、密封的可靠性，并且减少了相互干扰，使得信号传输更稳定。反复使用后接头导电性能仍不会下降，同时钻杆在工作时可以进行扭矩的传递。

Description

一种插接传扭传电分体式连接的动力钻杆

技术领域

本发明涉及石油天然气钻井管(杆)具领域，更具体的说是一种用于动力与信号传输的钻杆。

背景技术

随着海洋油气资源的扩大开发、陆上复杂油气田和难采难动用储量勘探开发需求的增加，水平井、大位移井、多分支井等复杂结构井以及欠平衡钻井、气体钻井等特殊工艺井的数量和比例正在不断增加。现代旋转导向钻井技术、随钻测井和随钻地震技术等地质导向钻井技术、钻井动态参数的井下诊断和控制技术等也随之不断发展；石油钻井、完井进入信息化、智能化和自动化阶段，要求对钻井过程能随钻实时采集、传输、处理、反馈并应用地质和井眼的各种信息，以便能及时调整施工工艺，确保作业快速、安全。泥浆脉冲测量是随钻测量(MWD)和随钻测井(LWD)工具数据传输到地面的现代工业标准之一，理想的传输速率是2～5bit/s；而在实际的钻井过程中，泥浆脉冲的数据传输速度往往只有1～2bit/s，甚至更低。泥浆脉冲数据传输不能真正满足众多参数随钻实时快速传输的要求，更难建立地面与井下双向闭环信息传输的高速通道，限制了信息技术等高新技术与钻井技术的结合，已成为制约新技术发展的瓶颈。与此同时，随着钻井新工艺、新技术的发展，井下测量控制仪表和井下硬件对电能的需求越来越高，电池和井下涡轮发电机已远不能满足要求。研究既能由地面向井下输送电能，在井下使用井下工具、仪表和传感器等电控钻井硬件，又能建立有线随钻实时快速的双向闭环测控信息高速通道的新一代有线传输技术成为一个关键和当务之急；因而，动力及信号传输钻杆技术得到了广泛认可。动力及信号传输钻杆同普通钻杆一样，由动力及信号传输钻杆接头和动力及信号传输钻杆本体组成。电流及信号从地面传输到动力及信号传输钻杆公接头上，公接头通过与动力及信号传输钻杆母接头紧密接触，将电流与信号传输给母接头，母接头再通过动力及信号传输钻杆本体上的电缆将电流与信号传给下一个电接头，依次循环，从而，成功地将地面电流与信号输送给井下各种用仪器。

目前抑制信号传输钻杆发展的则是钻杆接头技术，如何能解决在有腐蚀性、有研磨作用的高压钻井液中接头连接的安全性、密封的可靠性，以及减少相互干扰、反复使用后接头导电性能下降等难题，使得信号传输更稳定，成为当务之急。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术中的不足，解决在有腐蚀性、有研磨作用的高压钻井液中接头连接的安全性、密封的可靠性，以及减少相互干扰、反复使用后接头导电性能下降等难题，提供一种插接传扭传电分体式连接的动力钻杆。

本发明为解决上述技术问题通过以下技术方案实现的：

一种插接传扭传电分体式连接的动力钻杆，包括钻杆本体和设置在钻杆本体两端的公接头和母接头，公接头与母接头通过螺纹连接配合，其中：所述母接头为分体式结构，即由独立结构的单体母接头通过内台阶与钻杆本体外台形成周向旋转、轴向限位阶配合；单体母接头内的钻杆本体端部轴向设有间隔分布的花键体，公接头端部轴向设有间隔分布的花键体，公接头端部花键体与单体母接头内的钻杆本体端部花键体构成轴向插接配合，在公、母接头处的花键体对对合上沿轴向开设导线孔，导线孔贯穿有电缆和电缆绝缘层，在花键体端口处的电缆端分别连接有母接触座和公接触座，母接触座和公接触座构成插接配合，母接触座和公接触座外设有绝缘支撑座。

上述方案进一步包括：

所述花健体连同所在的公接头和母接头内端部钻杆本体为墩粗体，导线孔从两端沿墩粗体向内倾斜延伸至钻杆本体内。

所有绝缘支撑座通过硫化方式与导线孔和母接触座、公接触座绝缘连接，并通过硫化方式和电缆绝缘层连接；公、母接触座均通过螺纹或者焊接方式与电缆芯线连接。

公接触头与母接触座插接配合处具有弹性爪。

本发明的优点是：应用本发明的钻杆在钻井作业中，钻杆的公母接头通过单体母接头上部内侧的台阶与钻杆下接头外侧的台阶进行定位，然后将接头花键体插接后旋入单体母接头内侧的螺纹中，通过单体母接头进行连接，很大程度的提高了钻杆接头的安全性，并且使得加工以及现场操作更加简便快捷。连接过程中公接触头发生弹性形变自动插入母接触座内部，形成自动弹性接触，达到电力与信号的联通，反复使用后接头导电性能仍不会下降，电缆芯线通过花键体插接配合，使得连接更加简便；并且电缆芯线与公接触头或母接触座通过螺纹或者焊接连接，更加牢固，信号传输更稳定。电缆绝缘层、绝缘支撑座、都为绝缘材料，可以有效地起到密封与绝缘的作用，使得钻杆在有腐蚀性、有研磨作用的高压钻井液中更加安全，并且可以减少相互干扰。接头处的花键体插接配合结构，使得钻杆在工作时还可以进行扭矩的传递。

附图说明

图1为本发明所提出的一种插接传扭传电分体式连接的动力钻杆的结构示意图。

图2为本发明所提出的一种插接传扭传电分体式连接的动力钻杆的三维结构示意图。

图3为本发明所提出的一种插接传扭传电分体式连接的动力钻杆图1中Ⅰ的局部放大示意图。

图中：1母接触座，2绝缘下支撑座，3电缆绝缘层，4电缆芯线，5花键体，6单体母接头，7公接触头，8绝缘上支撑座，9钻杆本体，10导线孔。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式，对本发明作进一步描述。

一种插接传扭传电分体式连接的动力钻杆，包括母接触座1、绝缘下支撑座2、电缆绝缘层3、电缆芯线4、花键体5、单体母接头6、公接触头7、绝缘上支撑座8、接头下花键9。公接头上设计成花键体5上部构，花键体5凸起加工有导线孔10，导线孔10内和外周边通过硫化工艺安装有绝缘下支撑座2，绝缘下支撑座2为橡胶材料，绝缘下支撑座2内部通过硫化工艺安装有母接触座1，母接触座1下部通过螺纹或者焊接方式与电缆芯线4连接，电缆芯线4外部通过硫化工艺安装有电缆绝缘层3进行密封保护，电缆绝缘层3为橡胶材料，电缆芯线4下端通过螺纹或者焊接工艺与公接触头7连接，公接触头7沿花键槽底部伸出，公接触头7与花键体5槽底之间通过硫化工艺安装有绝缘上支撑座8，绝缘上支撑座8为橡胶材料，电缆绝缘层3与绝缘上支撑座8通过硫化工艺连接，单体母接头6套在钻杆本体9下部外侧，钻杆本体9下部外侧设计有台阶结构，通过此台阶结构与单体母接头6内部的台阶结构定位，单体母接头6下部通过螺纹与公接头外螺纹连接，当公接头外螺纹旋进单体母接头6的内螺纹中时，公接触头7插入母接触座1内部，实现了线路的联通，公接触头7在插入时会发生弹性变形。

结合附图，钻杆本体9的公母接头部位采用镦粗体结构，导线孔10沿墩粗体部分向内倾斜导入钻杆本体9内，这样有利于强化接头处的应力和强度。

另外花健体的数量和间隔分布，以及导线孔的数量和孔径根据需要进行调整。

钻井作业中，两根钻杆本体9通过单体母接头6进行连接，很大程度的提高了钻杆接头的安全性，并且使得加工以及现场操作更加简便快捷。连接过程中在钻杆本体9外部套入单体母接头6，通过单体母接头5上部内侧的台阶与钻杆本体9下部外侧的台阶进行定位，然后将钻杆本体9的公接头上部旋入单体母接头6内侧的螺纹中，在螺纹旋入时，公接触头7发生弹性形变自动插入母接触座1内部，形成自动弹性接触，达到电力与信号的联通，反复使用后接头导电性能仍不会下降。电缆绝缘层3、绝缘下支撑座2、绝缘上支撑座8都为橡胶材料，可以有效地起到密封与绝缘的作用，使得钻杆在有腐蚀性、有研磨作用的高压钻井液中更加安全，并且可以减少相互干扰。钻杆本体9两端的接头处都设计为花键结构，使得钻杆在工作时还可以进行扭矩的传递。电缆芯线4通过接头处花键体5对接，使得连接更加简便。并且电缆芯线4与公接触头7或母接触座1通过螺纹或者焊接连接，更加牢固，信号传输更稳定。

Claims (4)

1.一种插接传扭传电分体式连接的动力钻杆，包括钻杆本体和设置在钻杆本体两端的公接头和母接头，公接头与母接头通过螺纹连接配合，其特征是：所述母接头为分体式结构，即由独立结构的单体母接头通过内台阶与钻杆本体外台形成周向旋转、轴向限位阶配合；单体母接头内的钻杆本体端部轴向设有间隔分布的花键体，公接头端部轴向设有间隔分布的花键体，公接头端部花键体与单体母接头内的钻杆本体端部花键体构成轴向插接配合，在公、母接头处的花键体对合面上沿轴向开设导线孔，导线孔贯穿有电缆和电缆绝缘层，在导线孔端口处的电缆端分别连接有母接触座和公接触座，母接触座和公接触座构成插接配合，母接触座和公接触座外设有绝缘支撑座。

2.根据权利要求1所述的插接传扭传电分体式连接的动力钻杆，其特征是：所述花健体连同所在的公接头和母接头内端部的钻杆本体为墩粗体，导线孔从两端沿墩粗体向内倾斜延伸至钻杆本体内。

3.根据权利要求1或2所述的插接传扭传电分体式连接的动力钻杆，其特征是：所有绝缘支撑座通过硫化方式与导线孔和母接触座、公接触座绝缘连接，并通过硫化方式和电缆绝缘层连接；公、母接触座均通过螺纹或者焊接方式与电缆芯线连接。

4.根据权利要求3所述的插接传扭传电分体式连接的动力钻杆，其特征是：公接触头或母接触座插接配合处具有弹性爪。