CN108729864B - 绝缘组件、上下接头装配组件及绝缘短节 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油测井技术领域。一种绝缘组件、上下接头装配组件及绝缘短节，其中绝缘组件包括外绝缘套、内绝缘套和绝缘垫，所述内绝缘套与所述上接头和所述下接头之间均设置有防转结构，实现所述上接头和所述下接头的周向同步动作。其上下接头装配组件，包括绝缘组件、压固螺母和防松组件，防松组件对应设置在所述压固螺母和所述下接头之间，并通过所述防松组件实现所述压固螺母的防松；本申请整体结构设计合理，绝缘结构设计可靠，无压胶、无喷涂等复杂的工艺，优化了产品零部件的工艺处理，降低了成本，提高了其密封防护性能和防松性能，实现了绝缘短节的安全可靠的结构设计，其能够应用于仿CSU接口的下端，具有通用性。

Description

绝缘组件、上下接头装配组件及绝缘短节

技术领域

本发明属于石油测井技术领域，具体涉及一种绝缘组件、上下接头装配组件及绝缘短节。

背景技术

绝缘短节是石油测井中常用的一种结构辅助短节，实现电场隔离，用于电法电阻率测井，结构类型多种多样，目前国内常用的绝缘短节根据内部绝缘方式的不同主要有以下三种：压胶型、喷涂型、注塑型。

压胶型为早期的设计产品，基于橡胶密封性好，易模压成型，并具有一定的耐磨性等特点，一直沿用至今。但随着水平井数量的增多，复杂井况的出现，橡胶产品的易受酸碱腐蚀、易受磕碰损坏等因素逐渐限制了其应用。该种类性绝缘可靠性高，密封性好，但也存在结构复杂，损坏后需返厂维修等缺点，因此目前正在逐渐退出应用。

喷涂型是具备可在螺纹表面均匀喷涂绝缘材料以后，发展起来的一种结构形式。该类型利用静电吸附的原理，将粉末高温雾化后喷涂在零件表面，形成绝缘层，然后通过装配方式将上下接头压紧。由于目前仪器接口多采用仿CSU的结构形式，下端长度较长，内部较深，目前只能通过涂抹螺纹胶、双螺母等形式防松，可靠的防松方式，一直是该种结构想解决的一个问题。

注塑型为借鉴随钻产品发展起来的新型结构形式，结构简单，直接通过在螺纹间隙里注入隔离材料，实现上下外壳的绝缘。该类型可足够大的预留内部空间，便于安装内部电子线路等，但由于螺纹间隙小，隔离材料分布不均匀，不致密等因素，在承受较大轴向载荷时经常出现绝缘失效的情况。另外该种类型需要专用的加热注塑设备，成本较高。

现有绝缘短节结构形式主要有三种：压胶型、喷涂型、注塑型。

压胶型，主要结构特点为：内部通过绝缘材料隔离，外部通过模压橡胶实现密封。主要有以下缺点：内部结构复杂，需要加工模具，装配周期长，在复杂井况下，橡胶存在适应性问题，如易受酸碱腐蚀、易磨损剐蹭等，损坏后，需返厂维修。

喷涂型，主要结构特点为：在接头上喷涂一定厚度的绝缘材料，实现上下接头绝缘隔离，连接方面采用双螺母防松的方式。主要有以下缺点：绝缘部分喷涂，工艺操作复杂，喷涂致密性，成品率等不易保证。双螺母方式由于装配时无法对拧，防松效果一般。

注塑性，主要结构特点为：设计适当的螺纹间隙，上下接头连接后，在螺纹间隙中注入高强度隔离材料，实现绝缘，该方式结构简单，但有以下缺点：不可维修，工艺操作复杂，成品率低等问题。

针对上述不同类型绝缘短节特点，新型绝缘短节主要解决以下几方面问题：

①解决绝缘部分加工工艺性复杂问题，使结构简单可靠；

②解决损坏后可维修问题，缩短加工和装配周期；

③解决井下振动产生的螺纹退扣现象，设计可靠的防松措施；

④选用耐酸碱、复杂井况适应性更好的材料，设计二级密封防护措施。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种结构设计合理，稳定性好，能够有效的实现双重密封，并实现螺母防松的绝缘组件、上下接头装配组件及绝缘短节。

为达到上述目的，所采取的技术方案是：

一种绝缘组件，用于隔离绝缘短节的上接头和下接头，并实现内部绝缘密封，包括外绝缘套，其匹配套设在所述上接头与下接头的外侧；内绝缘套对应设置在所述上接头和所述下接头之间；绝缘垫对应设置在所述上接头和所述下接头之间，且所述内绝缘套的内端部与所述绝缘垫对应贴合；其中，所述内绝缘套与所述上接头和所述下接头之间均设置有防转结构，通过所述防转结构，实现所述上接头和所述下接头的周向同步动作。

所述的防转结构为：分别与所述上接头和所述下接头对应的所述内绝缘套的内腔和外壁截面均呈多边形结构；所述上接头的端部匹配套设在所述内绝缘套的内腔中，所述下接头的端部匹配套设在所述内绝缘套的外侧。

所述的防转结构为：所述上接头的端部匹配套设在所述内绝缘套的内腔中，所述下接头的端部匹配套设在所述内绝缘套的外侧，所述上接头和所述下接头均与所述内绝缘套通过花键连接。

所述外绝缘套与所述上接头和所述下接头之间均设置有密封圈。

所述内绝缘套与所述上接头和所述下接头之间均设置有密封圈。

一种上下接头装配组件，包括：如上述绝缘组件；压固螺母，其对应设置在所述上接头的端部，且所述绝缘垫的其中一端与所述压固螺母贴合，其另一端与所述上接头、下接头和内绝缘套对应贴合；和防松组件，其对应设置在所述压固螺母和所述下接头之间，并通过所述防松组件实现所述压固螺母的防松；其中，所述防松组件包括：连接环，其设置在所述下接头内，并与所述下接头周向同步动作；防转环，所述压固螺母侧壁上设置有防转槽，所述防转环前端与所述防转槽对应插接，且所述防转环顶撑在所述连接环前端；和压紧环，其前端与所述连接环顶撑，且所述压紧环与所述防转环之间设置有对拉螺栓；当所述对拉螺栓锁紧前，所述压紧环和所述防转环相对于所述连接环能够环向旋转动作；当所述对拉螺栓锁紧后，所述压紧环、防转环和所述连接环固定连接。

在所述压紧环和所述防转环二者中，至少一者与所述连接环呈锥面连接。

一种绝缘短节，包括：如上述的上下接头装配组件；31芯插头，其固定设置在所述下接头中，且所述31芯插头与所述连接环固定连接；和31芯插座，其对应设置在所述上接头内。

所述31芯插头与所述连接环之间通过螺钉连接，所述31芯插头与所述下接头之间通过圆柱销连接。

还包括上盖帽和下盖帽，并分别设置在所述上接头和所述下接头的外端部。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本申请的绝缘组件的结构设计，其外绝缘套与上接头和下接头贴合接触密封，不仅能够承载外界140MPa的压力，而且通过设置密封圈，实现密封；其内绝缘套的结构设计，不仅能够有效的隔离上下接头，实现对接隔离绝缘，而且其内腔、外壁的结构设计，能够实现上下接头之间承载800N.M的扭矩，保障装配的稳定性和可靠性，同时本申请的内绝缘套能够满足上下接头大于1000M的绝缘要求；本申请内绝缘套和外绝缘套的配合，能够实现二次密封防灌，对保护井下仪贵重的元器件电路是非常重要的。

通过本申请的结构设计，其短节受拉时，绝缘垫是主要的承力零件，采用特种绝缘材料，该材料在垂直层的方向抗压强度高，该材料的应用可使新型绝缘短节满足承受30t轴向拉力要求。

本申请的防松组件的结构设计，装配时，在压紧环上的对拉螺栓未拧紧前，转动防转环上的防转键位置，与压紧螺母上的防转槽完全配合后，拧紧对拉螺栓，完成组装。将该组件用取芯器装入短节内部，前端与压紧螺母键槽配合，实现防转，后面与下接头的盲孔定位固定；同时其部件之间通过锥面压紧结构设计，实现了周向旋转可调，最终能够实现固定防松，大大提高了其装配的合理性和整个短节的结构的稳定性。

本申请整体结构设计合理，绝缘结构设计可靠，无压胶、无喷涂等复杂的工艺，优化了产品零部件的工艺处理，降低了成本，提高了其密封防护性能和防松性能，实现了绝缘短节的安全可靠的结构设计，其能够应用于仿CSU接口的下端，具有通用性。

附图说明

图1为本申请的绝缘组件的结构示意图。

图2为绝缘组件的拆分结构示意图

图3为本申请的防松组件的结构示意图。

图4为上接头和下接头的装配结构示意图。

图5为本申请绝缘短节的结构示意图。

图6为本申请绝缘短节的拆分结构示意图。

图中序号：100为上接头、200为下接头、300为绝缘组件、301为外绝缘套、302为内绝缘套、303为绝缘垫、304为密封圈、400为防松组件、401为连接环、402为防转环、403为压紧环、404为对拉螺栓、500为压固螺母、600为31芯插头、601为螺钉、602为圆柱销、700为31芯插座、800为上盖帽、900为下盖帽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

参见图1和图2，一种绝缘组件，用于隔离绝缘短节的上接头100和下接头200，并实现内部绝缘密封，其包括外绝缘套301、内绝缘套302和绝缘垫303，其外绝缘套301匹配套设在上接头100与下接头200的外侧；内绝缘套302对应设置在上接头100和下接头200之间；绝缘垫303对应设置在上接头100和下接头200之间，且内绝缘套302的内端部与绝缘垫303对应贴合；其中，内绝缘套302与上接头100和下接头200之间均设置有防转结构，通过防转结构，实现上接头和下接头的周向同步动作。

在本实施例中，其防转结构为：分别与上接头100和下接头200对应的内绝缘套302的内腔和外壁截面均呈多边形结构，优选正四边形、正五边形或正六边形；上接头100的端部匹配套设在内绝缘套302的内腔中，下接头200的端部匹配套设在内绝缘套302的外侧，从而实现了扭矩的传递。

其防转结构还可以为以下形式：如上接头的端部匹配套设在内绝缘套的内腔中，下接头的端部匹配套设在内绝缘套的外侧，上接头和下接头均与内绝缘套通过花键连接，或设置对应的键槽和键，实现扭矩的传递。

外绝缘套与上接头和下接头之间均设置有密封圈，内绝缘套与上接头和下接头之间均设置有密封圈，其密封圈的圈数，可以为单圈，也可以设置为双层圈，保障其密封性能和绝缘性能，实现内外双重密封防灌保护。

具体的，外绝缘套主要承受外界140MPa压力，且保证上下接头150mm的绝缘长度，采用特种绝缘材料。外绝缘套内密封面一端与上接头密封，另外一端与下接头密封，内部有支撑，不承受绝对压力，上下密封处均采用双道密封，密封可靠。

其内绝缘套，采用特种绝缘材料，主要作用有以下几点：①隔离上下接头，实现内部绝缘；②设计内外六方，使上下接头可承受800N.m的扭矩作用；③设外密封槽和内密封面，与上下接头配合后，当外部密封失效后，可实现二次密封防灌功能。

内绝缘套在内部隔离上下接头一定的长度，常温25℃时，可满足上下接头大于1000MΩ的绝缘要求（在1000V电压测试下）。内绝缘环设计内外六方结构，内六方与上接头外六方配合，外六方与下接头内六方配合，从而实现上下接头800N.m的防转要求。内绝缘套内密封面与上接头配合，外密封槽与下接头配合，安装O形圈后，可独立实现承受140MPa外界压力要求，因此，当外密封环失效后，内密封环具有二次密封防灌功能，这对保护井下仪贵重的元器件电路是非常重要的。当短节受拉时，绝缘垫是主要的承力零件，采用特种绝缘材料，该材料在垂直层的方向抗压强度高，该材料的应用可使新型绝缘短节满足承受30t轴向拉力要求。

参见图1-图4，本申请还公开了一种上下接头装配组件，包括如上述实施例中的绝缘组件300、压固螺母500和防松组件400，其压固螺母500对应设置在上接头100的端部，压固螺母500螺纹连接设置在上接头100上，且用来锁固绝缘垫303，其绝缘垫303的其中一端与压固螺母500贴合，其另一端与上接头100、下接头200和内绝缘套302对应贴合，从而能够由绝缘垫承载上接头和下接头之间的轴向对拉作用力；其防松组件400对应设置在压固螺母500和下接头200之间，并通过防松组件400实现压固螺母500的防松；其中，防松组件400包括连接环401、防转环402和压紧环403，其连接环401设置在下接头内，并与下接头周向同步动作；压固螺母500侧壁上设置有防转槽，防转环402前端与防转槽对应插接，且防转环402顶撑在连接环401前端；压紧环403前端与连接环401顶撑，且压紧环403与防转环402之间设置有对拉螺栓404；当对拉螺栓404锁紧前，压紧环403和防转环402相对于连接环401能够环向旋转动作；当对拉螺栓404锁紧后，压紧环403、防转环402和连接环401固定连接，并限制压固螺母500的旋转，达到防松得目的。

进一步的，为了保障其连接装配的效果和稳定性，在压紧环403和防转环402二者中，至少一者与连接环401呈锥面连接，本实施例的图示中以压紧环与连接环锥面连接为例。

新型绝缘短节完成绝缘部分的组装后，上下接头具有绝缘功能，短节的轴向受力要靠压紧螺母实现，压紧螺母除具备足够的螺纹强度外，应有很好的防松措施，这是设计的关键点。压紧螺母设计键槽，装配时用自制套筒扳手拧紧，由于螺纹连接方向的不确定性，压紧螺母键槽的方向也是不确定，常规结构无法使防转环上的防转键与压紧螺母键槽配合，实现防松，因此需要设计可调节的防转键结构。本实施例所公开的防松组件可应用在仿CSU接口的下端，具有普遍适应性。

参见图1-图6，本申请还公开了一种绝缘短节，包括如上述实施例的上下接头装配组件、31芯插头600和31芯插座700，31芯插头600固定设置在下接头200中，且31芯插头600与连接环401固定连接；31芯插座700对应设置在上接头100内，具体的31芯插头600与连接环401之间通过螺钉601连接，31芯插头600与下接头200之间通过圆柱销602连接。在上接头和下接头的外端部还分别设置有上盖帽和下盖帽，实现整体的装配和防护。

本实施例中的绝缘短节与现有技术相比相比，主要有以下优点：①结构简单，绝缘可靠。无压胶、无喷涂等复杂工艺；②内外两层密封，当外层密封失效后，有内层的密封防护措施；③具有压紧螺母可靠的防松措施。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种上下接头装配组件，其特征在于，包括：

绝缘组件，所述绝缘组件用于隔离绝缘短节的上接头和下接头，并实现内部绝缘密封，包括；外绝缘套，其匹配套设在所述上接头与下接头的外侧；内绝缘套，其对应设置在所述上接头和所述下接头之间；和绝缘垫，其对应设置在所述上接头和所述下接头之间，且所述内绝缘套的内端部与所述绝缘垫对应贴合；其中，所述内绝缘套与所述上接头和所述下接头之间均设置有防转结构，通过所述防转结构，实现所述上接头和所述下接头的周向同步动作，且绝缘垫采用特种绝缘材料；

压固螺母，其对应设置在所述上接头的端部，且所述绝缘垫的其中一端与所述压固螺母贴合，其另一端与所述上接头、下接头和内绝缘套对应贴合；

和防松组件，其对应设置在所述压固螺母和所述下接头之间，并通过所述防松组件实现所述压固螺母的防松；

其中，所述防松组件包括：

连接环，其设置在所述下接头内，并与所述下接头周向同步动作；

防转环，所述压固螺母侧壁上设置有防转槽，所述防转环前端与所述防转槽对应插接，且所述防转环顶撑在所述连接环前端；

和压紧环，其前端与所述连接环顶撑，且所述压紧环与所述防转环之间设置有对拉螺栓；当所述对拉螺栓锁紧前，所述压紧环和所述防转环相对于所述连接环能够环向旋转动作；当所述对拉螺栓锁紧后，所述压紧环、防转环和所述连接环固定连接。

2.根据权利要求1所述的上下接头装配组件，其特征在于，在所述压紧环和所述防转环二者中，至少一者与所述连接环呈锥面连接。

3.根据权利要求1所述的上下接头装配组件，其特征在于，所述的防转结构为：分别与所述上接头和所述下接头对应的所述内绝缘套的内腔和外壁截面均呈多边形结构；所述上接头的端部匹配套设在所述内绝缘套的内腔中，所述下接头的端部匹配套设在所述内绝缘套的外侧。

4.根据权利要求1所述的上下接头装配组件，其特征在于，所述的防转结构为：所述上接头的端部匹配套设在所述内绝缘套的内腔中，所述下接头的端部匹配套设在所述内绝缘套的外侧，所述上接头和所述下接头均与所述内绝缘套通过花键连接。

5.根据权利要求1所述的上下接头装配组件，其特征在于，所述外绝缘套与所述上接头和所述下接头之间均设置有密封圈。

6.根据权利要求1所述的上下接头装配组件，其特征在于，所述内绝缘套与所述上接头和所述下接头之间均设置有密封圈。

7.一种绝缘短节，其特征在于，包括：

如权利要求1-6任一项所述的上下接头装配组件；

31芯插头，其固定设置在所述下接头中，且所述31芯插头与所述连接环固定连接；

和31芯插座，其对应设置在所述上接头内。

8.根据权利要求7所述的绝缘短节，其特征在于，所述31芯插头与所述连接环之间通过螺钉连接，所述31芯插头与所述下接头之间通过圆柱销连接。

9.根据权利要求7所述的绝缘短节，其特征在于，还包括上盖帽和下盖帽，并分别设置在所述上接头和所述下接头的外端部。