CN106299744B - 可伸缩旋转连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了可伸缩旋转连接装置,通过自内向外依次套装的内筒、套杆和可移动外筒,以及通过螺纹连接内筒和可移动外筒相对于与二者密封连接的套杆之间产生相对位移实现通过简单的拉伸或是缩短调节杆的长度,随时配合因修扣、更换仪器配件等原因造成钻具总长度的变换;此外,上接头内的高压密封接头有效避免泥浆进入仪器;扶正器采用三块扶正块包裹式组装结构,体积小、重量轻、耐冲刷;装置主体内部使用的螺旋四芯电缆,传输性能更可靠,完全能满足为探管和电阻率之间传输信号和电源;旋转接头内通过设置四个导电环与仪器对接的连接方式,让两部分仪器连接方便,能够保证它与电阻率之间通讯畅通稳定。

Description

可伸缩旋转连接装置
技术领域
[0001] 本发明涉及石油钻井技术领域,特别涉及一种可伸缩旋转连接装置。
背景技术
[0002] 可伸缩旋转连接装置是组成无线随钻测斜仪探管总成中的一种配件,作用是在随 钻测井仪中连接探管仪器和电阻率仪器。
[0003] 目前石油钻井现场施工要靠高价进口此类连接装置与仪器连接使用,但使用的可 伸缩旋转连接装置不仅价格高而且还存在着如下缺陷:(1)由于结构设计不合理,密封存在 极大的缺陷,整套仪器不耐冲刷,一旦灌进泥浆,会导致造与它相连的DSP探管(无线随钻测 斜仪)等仪器损坏,成本巨大;(2)内部电缆的传输性能不稳定;(3)扶正器结构粗笨,易冲刷 变形,不能重复使用,消耗量大。因此,针对上述问题,需要设计一种结构科学合理、通讯传 输稳定可靠且组装简单便捷的连接装置来彻底替代进口产品。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种实现在探管总成中可伸缩旋转装置密封性能强、组装容 易快捷等功能需求的可伸缩旋转连接装置。
[0005] 为此,本发明技术方案如下:
[0006] 一种可伸缩旋转连接装置,包括依次通过螺纹连接并形成密封的连接套、上接头、 装置主体和旋转母接头;
[0007] 其中,所述装置主体包括:
[0008] 内筒,其上部外径小于下部外径且在变径处加工有自上而下外径依次增大的第一 环形台阶和第二环形台阶,在所述第一环形台阶的侧壁上设有连接外螺纹;在所述内筒下 部内壁上螺纹连接固定有第二电缆接头,所述第二电缆接头底端端面上压装有用于绝缘的 第二压紧螺母;在所述内筒顶端的外壁上套装并螺纹连接固定有一耐磨套;
[0009] 套杆,其套装在所述内筒外侧且底端压配在所述内筒的第一环形台阶上;所述套 杆底端内壁和所述内筒底端外壁之间形成密封;
[0010] 可移动外筒,其套装在所述套杆外侧且底端压配在所述内筒的第二环形台阶上; 所述可移动外筒底端内壁上设有连接内螺纹,使所述可移动外筒和所述内筒之间螺纹连接 固定并形成密封;
[0011] 固定外筒,其底端螺纹连接固定在所述套杆顶端并形成密封;所述固定外筒内壁 上设有一环形凸台,在所述环形凸台内壁上螺纹连接固定有第一电缆接头,所述第一电缆 接头的顶端端面上压装有用于绝缘的第一压紧螺母;
[0012] 在所述内筒内还设置有一四芯螺旋电缆,所述四芯螺旋电缆的顶端和底端分别穿 装在所述第一电缆接头和第二电缆接头上,并通过用绝缘胶套绝缘密封;所述上接头内设 置有雷莫连接器和高压密封接头,所述高压密封接头一端与所述雷莫连接器通过导线连 接、另一端与所述四芯螺旋电缆通过导线连接;所述旋转母接头内壁上设置有分别与所述 四芯螺旋电缆连接的四个导电环。
[0013]进一步地,在所述上接头外壁上设置有多个沿圆周方向均布的扶正器;所述扶正 器包括弹性橡胶块和嵌在所述弹性橡胶块内的三个采用无磁不锈钢件支撑的扶正块;所述 扶正器通过无磁不锈钢连接螺钉固定在所述上接头的外壁上。
[00M]进一步地,所述上接头为筒体结构,自所述上接头顶端端面上开设有两个对称设 置的U形卡槽,所述雷莫连接器上端套有卡环,使所述雷莫连接器通过卡环与个U型卡槽卡 装固定在所述上接头的内壁上。
[0015]进一步地,所述套杆外壁中部向内凹陷形成有一环形凹槽,所述可移动外筒顶端 内壁上设有一环形凸缘,所述环形凸缘内壁和所述套杆顶端外壁之间通过设置至少一个密 封圈形成密封。
[0016]进一步地,所述旋转母接头由钛合金材料制成。
[0017]进一步地,所述雷莫连接器上端与无线随钻测斜仪连接;所述旋转母接头底端与 电阻率伩器的上端公接头对接形成导电环与电阻率仪器的通讯和供电。
[0018]与现有技术相比,该可伸缩旋转连接装置通过自内向外依次套装的内筒、套杆和 可移动外筒,以及通过螺纹连接内筒和可移动外筒相对于与二者密封连接的套杆之间产生 相对位移实现通过简单的拉伸或是缩短调节杆的长度,即可调整套连接仪器的长短,能够 随时配合因修扣、更换伩器配件等原因造成钻具总长度的变换;此外上接头内的高压密封 接头^积虽小,但作用强大,避免泥浆进入仪器,为探管撑起保护伞;扶正器采用三块扶正 块包裹式组装结构,体积小、重量轻,每块用一个螺丝固定,组装拆卸容易,且上紧后,不易 脱落,更耐冲刷,其采用分开组装的方式,即使长时间磨损后拆也不会出现拆不下来的现 象,并能独立替换,节约成本,需更换时仪器作业员操作简单、快速,提高了现场施工效率; 而装置主体内部使用的螺旋四芯电缆,传输性能更可靠,完全能满足为探管和电阻率之间 传输信号和电源;旋转接头内通过设置四个导电环与仪器对接的连接方式,让两部分仪器 连接方便,能够保证它与电阻率之间通讯畅通稳定。
附图说明
[0019] 图1为本发明的可伸缩旋转连接装置结构示意图;
[0020] 图2为图1的局部放大图;
[0021]图3为本发明的可伸缩旋转连接装置上接头的结构示意图;
[0022]图4为本发明的可伸缩旋转连接装置上接头3组装结构示意图;
[0023]图5为本发明的可伸缩旋转连接装置的固定外筒1〇结构示意图;
[0024]图6为本发明的可伸缩旋转连接装置的内筒14结构示意图;
[0025]图7为本发明的可伸缩旋转连接装置的套杆的结构示意图;
[0026]图8为本发明的可伸缩旋转连接装置的可移动外筒的结构示意图;
[0027]图9为本发明的可伸缩旋转连接装置的连接套的结构示意图;
[0028]图10 (a)为本发明的可伸缩旋转连接装置的锁紧螺母的俯视图;
[0029]图1〇⑹为本发明的可伸缩旋转连接装置的锁紧螺母的剖视图;
[0030]图11为本发明的可伸缩旋转连接装置的第一(第二)电缆接头的剖视图;
[0031]图12 (a)为本发明的可伸缩旋转连接装置的第一(第二)压紧螺母的剖视图;
[0032]图12⑹为本发明的可伸缩旋转连接装置的第一(第二)压紧螺母的俯视图;
[0033]图13为本发明的可伸缩旋转连接装置的扶正器结构示意图;
[0034]图14为本发明的可伸缩旋转连接装置的扶正器局部剖面结构示意图;
具体实施方式
[0035]下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明,但下述实施例绝非对本发 明有任何限制。
[0G36] —种无线随钻测斜仪用的可伸缩旋转连接装置,是无线随钻测斜仪探管总成中配 件之一,其用于连接随钻测井仪中探管仪器和电阻率仪器。
[0037]如图1所示,该无线随钻测斜仪用可伸缩旋转连接装置,自上至下依次包括连接套 1、套装在所述连接套1内壁的上接头3、与所述上接头螺纹连接的装置主体、与所述装置主 体螺纹连接的旋转母接头21、用于支撑限位所述连接套1的锁紧螺母2和安装在所述上接头 外部的多个用于防止可伸缩旋转连接装置使用偏移的扶正器4;
[0038]如图1〜14所示,所述装置主体包括固定外筒10、可移动外筒13、套装在所述可移 动外筒I3中的套杆15、套装在所述套杆中的内筒14和通过螺纹连接在所述内筒14上端的耐 磨套26,所述固定外筒10下端端部与所述套杆15上端端部螺纹连接并形成密封,所述内筒 14为环形套筒结构且在下部外壁上形成有第一环形台阶1401和第二环形台阶1402,所述套 杆15的下端端头支撑在所述第一环形台阶1401上,所述可移动外筒13的下端端头支撑在所 述第二环形台阶14〇2上且通过所述第一环形台阶1401和第二环形台阶1402间的内壁螺纹 连接并形成密封,所述内筒14的下端端部与所述旋转母接头21上端端部螺纹连接并形成密 封,所述固定外筒10上端端部与所述上接头3的下端端部螺纹连接并形成密封,所述固定外 筒10中部沿内壁形成有第一环形凸台1001,所述第一环形凸台1001内壁通过螺纹连接有第 一电缆接头8,所述第一电缆接头8的上端端部压装有用于绝缘的第一压紧螺母7,所述内筒 14的下部内壁形成有环形内陷台阶1403且在所述环形内陷台阶1403上通过螺纹安装有第 二电缆接头19,所述第二电缆接头19下端端部压装有用于绝缘的第二压紧螺母20,所述内 筒14内插装有4芯螺旋电缆16且所述4芯螺旋电缆16上端穿过所述第一电缆接头8并在所述 4芯螺旋电缆16与所述第一电缆接头8接触部位用绝缘胶套绝缘密封后从所述第一压紧螺 母7穿出,同样,所述内筒14内插装的4芯螺旋电缆16下端穿过所述第二电缆接头19并在所 述4芯螺旋电缆I6与所述第二电缆接头19接触部位用绝缘胶套绝缘密封后从所述第二电缆 接头20穿出,备用;
[0039]如图3所示,所述上接头3为由铍青铜材料制成的筒体结构且在所述上接头3上端 端壁上沿轴向形成有两个U型卡槽301并在端头外壁上沿轴向形成有用于安装定位的长方 形凸块3〇2,所述上接头3形成有第三环形台阶3〇9、第四环形台阶308、第五环形台阶307和 第六环形台阶3〇6,所述上接头3上端端部内插装有雷莫连接器24,所述雷莫连接器24上端 套有卡环23,所述雷莫连接器24通过推撞卡环幻与2个U型卡槽301卡装固定在所述上接头3 的内壁上,所述上接头3的第六环形台阶3〇6位置套装有高圧密封接头22且所述第六环形台 阶306对所述高圧密封接头22形成支撑限位,所述高圧密封接头22与上接头3的内壁通过0 型密封圈25密封,所述高压密封接头22—端通过专用工具与四芯螺旋电缆16焊接;另一端 焊接连接导线并与所述雷莫连接器24的连接插头焊接,所述雷莫连接器24的上端与无线随 钻测斜仪连接。
[0040] 所述旋转母接头由钛合金材料制成且在所述旋转母接头内壁形成有4个导电环, 所述4个导电环与上端4芯螺旋电缆16分别焊接,下端与电阻率仪器的上端公接头对接形成 导电环与电阻率仪器的通讯和供电。
[0041] 如图13〜14所示,所述扶正器4包括三个扶正块401和压装在扶正块上部的弹性橡 胶块402;所述扶正块401为无磁不锈钢件且在侧壁上形成有带有沉孔的螺钉孔,所述扶正 器4通过无磁不锈钢连接螺钉5固定在所述上接头中部外壁形成的环形凹槽305上。
[0042]如图14所示,所述连接套1为筒体结构且外径与上接头3外径等同,所述连接套1形 成有长方形凸块302相互配合的长方形凹槽,所述连接套1通过长方形凸块302与长方形凹 槽定位套装在上接头3的上端外壁上且通过所述上接头3的第七环形台阶304对所述连接套 下端端面支撑限位,所述连接套内壁中部形成有第二环形凸台101。所述锁紧螺母2通过螺 纹连接在所述上接头3的中部并对所述连接套1中部的第二环形凸台101形成限位支撑。 [0043] 锁紧螺母2的安装工具卡槽201,方便专用工具安装。
[0044] 一种无线随钻测斜仪用的可伸缩旋转连接装置组装步骤如下:
[0045] 1)可移动外筒13和套杆15的组装:套杆15内装入两个第五0形密封圈17,0环处涂0 环油,可移动外筒13内装入三个第四0形密封圈12,0环处涂0环油;将套杆15装入可移动外 筒13内。
[0046] 2)固定外筒10的组装:固定外筒10下端内装入两个第三0形密封圈11,0环处涂0环 油,将套杆15上端与固定外筒10下端螺纹连接;连接处用专用工具上紧。
[0047] 3)内筒14的组装:内筒14上端装入两个第六0形密封圈18,0环处涂0环油;内筒14 上端端部外壁通过螺纹连接耐磨套26,将内筒14装入套杆14中且下部与可移动外筒13的下 端端部螺纹连接。
[0048] 4) 4芯螺旋电缆16的组装:将4芯螺旋电缆16装入内筒中,上端预留100mm长4芯螺 旋电缆16且插装入第一电缆接头8中心孔中,4芯螺旋电缆16与第一电缆接头8接触部位用 绝缘胶套封装后用第一压紧螺母7压紧;下端留出200mm长4芯螺旋电缆16且插装入第二电 缆接头19中心孔中,4芯螺旋电缆16与第二电缆接头19接触部位用绝缘胶套封装后用第二 压紧螺母20压紧;将穿有4芯电缆的第二电缆接头19通过螺纹连接在内筒下端的第三环形 台阶309上,备用,将穿有4芯电缆的第一电缆接头8通过螺纹连接在固定外筒10的第一环形 凸台1001上,注意做好标记,并倒转,以免4芯螺旋电缆打扭,丝扣处涂丝扣胶。
[0049] 5)组装旋转母接头21:将旋转母接头21的4个导电环和第二电缆接头19穿出4芯螺 旋电缆分别焊接。旋转母接头与电阻率仪器上端的公接头插装对接后通过所述4个导电环 形成与电阻率仪器进行通讯和供电。
[0050] 6)组装上接头3: a)上接头3两端装入第一0形密封圈6和第二0形密封圈9各2个,0 环处涂〇环油,将4芯螺旋电缆16焊接接长250mm,导线从上接头3上端引出;焊接处套热缩 管,将热缩管用热风吹缩;b)高压密封接头22外部装入1个第七0形密封圈25,0环处涂0环 油,将4芯螺旋电缆16与高压密封接头22焊柱分别焊接,焊接处套热缩管,将热缩管用热风 吹缩后在插头根部用硅胶涂好,待胶干透后,两端端头用高圧密封接头22的锁紧螺母丝扣 连接锁紧并在丝扣处涂丝扣胶,从上接头3的下端将高压密封接头22推入第六环形台阶306 处直至第六环形台阶306对高圧密封接头22限位支撑止,将四芯螺旋电缆16引出上接头3上 端外;C)上接头3的上端组装安装雷莫连接器24:雷莫连接器24插头与高压密封接头22穿出 的4芯螺旋电缆16—一对应焊接,焊接处套热缩管绝缘,将热缩管用热风吹缩后在插头根部 用3145硅胶涂好,待胶干透后,将雷莫连接器24上端外部套装上卡套23整体推装进上接头3 上端头内使卡套23与上接头的两个U型槽卡住以雷莫连接器固定。
[0051] 7)进行装置主体检验:通过通讯和供导电性能检测检测,通讯和供导电性正常即 为合格,否则返回重新组装,合格的装置主体继续组装
[0052] 8)组装联接套:将联接套1从上接头3的上端套入在上接头3外壁上直至联接套1下 端支撑限位在上接头外壁第七环形台阶304上,用专用工具将锁紧螺母2螺纹连接在上接头 3的中部并对连接套1中部形成有第二环形凸台101支撑限位。
[0053] 9)下井前安装扶正器4,使扶正器外壁与套管内壁有小量间隙,使无线随钻测斜仪 用的可伸缩旋转连接装置在套管使用中无偏移。
[00M]使用时将上接头1上端的雷摸连接器与探管仪器连接,旋转母接头4下端与电阻率 仪器插装即可使用,对于不同长度规格仪器和设备与可伸缩旋转连接装置配套连接使用 时,通过可移动外筒和内筒在套杆I5内外壁间的上下移动实现可伸缩旋转连接装置伸缩和 旋转,通过旋转母接头与电路率仪器公接头的周向旋转可实现可伸缩旋转连接装置的旋 转,从而满足无线随钻测斜仪用的可伸缩旋转连接装置施工作业现场的使用。

Claims (6)

1. 一种可伸缩旋转连接装置,其特征在于,包括依次通过螺纹连接并形成密封的连接 套(1)、上接头⑶、装置主体和旋转母接头(21); 所述装置主体包括: 内筒(14),其上部外径小于下部外径且在变径处加工有自上而下外径依次增大的第一 环形台阶(1401)和第二环形台阶(1402),在所述第一环形台阶(1401)的侧壁上设有连接外 螺纹;在所述内筒(14)下部内壁上螺纹连接固定有第二电缆接头(19),所述第二电缆接头 (19)底端端面上压装有用于绝缘的第二压紧螺母(20);在所述内筒(14)顶端的外壁上套装 并螺纹连接固定有一耐磨套(26); 套杆(15),其套装在所述内筒(14)外侧且底端压配在所述内筒(14)的第一环形台阶 (1401)上;所述套杆(15)底端内壁和所述内筒(14)底端外壁之间形成密封; 可移动外筒(13),其套装在所述套杆(15)外侧且底端压配在所述内筒(14)的第二环形 台阶(1402)上;所述可移动外筒(13)底端内壁上设有连接内螺纹,使所述可移动外筒(13) 和所述内筒(14)之间螺纹连接固定并形成密封; 固定外筒(1〇),其底端螺纹连接固定在所述套杆(15)顶端并形成密封;所述固定外筒 (10)内壁上设有一环形凸台(1001),在所述环形凸台(1001)内壁上螺纹连接固定有第一电 缆接头(8),所述第一电缆接头⑻的顶端端面上压装有用于绝缘的第一压紧螺母(7); 在所述内筒(14)内还设置有一四芯螺旋电缆(16),所述四芯螺旋电缆(16)的顶端和底 端分别穿装在所述第一电缆接头⑻和第二电缆接头(19)上,并通过用绝缘胶套绝缘密封; 所述上接头(3)内设置有雷莫连接器(24)和高压密封接头(22),所述高压密封接头(22) — 端与所述雷莫连接器(24)通过导线连接、另一端与所述四芯螺旋电缆(16)通过导线连接; 所述旋转母接头(21)内壁上设置有分别与所述四芯螺旋电缆(16)连接的四个导电环。
2. 根据权利要求1所述的可伸缩旋转连接装置,其特征在于,在所述上接头(3)外壁上 设置有多个沿圆周方向均布的扶正器(4);所述扶正器(4)包括弹性橡胶块(402)和嵌在所 述弹性橡胶块(402)内的三个采用无磁不锈钢件支撑的扶正块(401);所述扶正器(4)通过 无磁不锈钢连接螺钉(5)固定在所述上接头(3)的外壁上。
3. 根据权利要求1所述的可伸缩旋转连接装置,其特征在于,所述上接头(3)为筒体结 构,自所述上接头(3)顶端端面上开设有两个对称设置的U形卡槽(301),所述雷莫连接器 (24)上端套有卡环(23),使所述雷莫连接器(24)通过卡环(23)与2个U型卡槽(301)卡装固 定在所述上接头⑶的内壁上。
4. 根据权利要求1所述的可伸缩旋转连接装置,其特征在于,所述套杆(15)外壁中部向 内凹陷形成有一环形凹槽,所述可移动外筒(13)顶端内壁上设有一环形凸缘,所述环形凸 缘内壁和所述套杆(15)顶端外壁之间通过设置至少一个密封圈形成密封。
5. 根据权利要求1所述的可伸缩旋转连接装置,其特征在于,所述旋转母接头(21)由钛 合金材料制成。
6. 根据权利要求1所述的可伸缩旋转连接装置,其特征在于,所述雷莫连接器(24)上端 与无线随钻测斜仪连接;所述旋转母接头(21)底端与电阻率仪器的上端公接头对接形成导 电环与电阻率仪器的通讯和供电。
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