CN112983403A - 电磁绝缘短节及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油钻采技术领域，具体涉及一种电磁绝缘短节及其安装方法，旨在解决现有技术中绝缘短节安装费时费力的问题，本申请提供的电磁绝缘短节通过简单的“推‑转”安装步骤，克服了组装现有电磁绝缘短节安装困难且耗时耗力的缺点，同时，本申请通过楔形块、销钉的辅助装配提高了绝缘短节的抗扭矩强度、耐冲击性以及高绝缘性能，通过向波纹管状空间注入可流动树脂以固化在保证绝缘的同时增强高抗压强度，延长使用命。进一步地，本申请特殊的电磁绝缘短节装配方法能够提高电气性，并能在钻井现场有效操作，提高施工效率。

Description

电磁绝缘短节及其安装方法

技术领域

本发明属于石油钻采技术领域，具体涉及一种电磁绝缘短节及其安装方法。

背景技术

在石油钻井和地质钻探过程中，特别是在定向井和水平井中，需要及时获取孔内钻进参数、地质参数以及井眼轨迹，为现场工程师提供决策依据。随钻测量是指在钻进过程中，通过井下传感器获取近钻头的钻进参数(顶角、方位角、工具面角等)并将这些参数实时传输至地表的测量手段。

地下通信设备，如石油和天然气、采矿勘探和河道穿越设备，经常利用地下传感器回传信号到地面。通常，这些传感器位于地下某个地方，可以测量地质参数、位置信息和环境状况。目前存在多种不同形式的通信技术，可以将传感器信息从井下测量位置实时传输到地面。其中一种形式的通信是电磁遥测(简称电磁遥测)。这种形式的遥测使用钻柱 (即:把钻头回接到钻台的钻杆和钻铤的总称)作为发射天线，频率相对较低的(约10Hz)交变电信号通过大地,在地面可以被灵敏的接收器检测到。为了制造天线，钻柱在某一处被一种行业上称为绝缘短节的设备进行电气隔离，该设备在钻柱的导电钢结构中产生一个电绝缘间隙。

通常情况下，在钻柱内与绝缘短节相邻的是遥测管节，它包含驱动遥测的电源、传感器和电子设备。遥测管节与绝缘短节的任何一边有电连接，通过施加交流电到这些连接来影响传输。然后，电流优先流过低电阻接地层，而不是高电阻绝缘短节。通过地层的一些电流可以在地表被灵敏的接收器和先进的滤波技术检测到。为了承受恶劣的钻井环境，遥测管节由高强度金属制成，这些金属本身具有导电性。为了使遥测管节本身不为传输电流提供导电路径，它还包含一个电绝缘的间隙，业界称为间隙接头。

现有绝缘短节通常是由重叠的螺旋螺纹形成的，并需要一个复杂而精细的工艺来把两节组装起来，才能形成准确而对称的绝缘间隙。这种装配过程容易出现人为错误，有时会导致不合格的产品，可能需要报废或返工。本发明通过一个简单的“推-转”安装程序，克服了组装这些先前设备困难和耗时的缺点。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中绝缘短节安装费时费力的问题，本申请一方面提供一种电磁绝缘短节，包括芯轴和壳体，所述芯轴和所述壳体在靠近彼此的端部分别设置有第一装配部和第二装配部。

所述第一装配部沿靠近所述第二装配部的方向径向逐渐减小，所述第一装配部的外表面设置有若干个沿所述芯轴长度方向依次排布的环状脊凸，若干个所述环状脊凸构成脊凸结构；所述脊凸结构外表面设置有沿其长度方向延伸的楔形凹槽，所述楔形凹槽的底面为偏梯形结构，若干个楔形凹槽沿所述脊凸结构周向均匀阵列。

所述第二装配部与所述第一装配部匹配，且所述第二装配部内径大于所述第一装配部外径。

装配时，所述芯轴的楔形凹槽与所述壳体的脊凸结构对齐，以使所述芯轴能够插入至所述壳体内部，旋拧所述芯轴以使所述芯轴的楔形凹槽与所述壳体的楔形凹槽对齐形成楔形空间、所述芯轴的脊凸结构与所述壳体的脊凸结构匹配形成波纹管状空间；所述楔形空间用于由非导电材料制成的楔形块插入并固定所述芯轴和所述壳体，所述波纹管状空间用于填充绝缘材料。

在一些优选技术方案中，所述第一装配部和所述第二装配部还设置有条形槽，所述条形槽沿长度方向贯穿于所述脊凸结构，若干个所述条形槽沿所述脊凸结构周向均匀阵列，所述条形槽设置于相邻两个所述楔形凹槽中间。

在装配状态下，所述芯轴的条形槽与所述壳体的条形槽匹配形成容纳空间，所述容纳空间用于容纳绝缘材料。

在一些优选技术方案中，所述条形槽的底面为半圆弧面；在装配状态下，所述芯轴的条形槽与所述壳体的条形槽匹配形成柱状容纳空间，所述柱状容纳空间用于由绝缘材料制成的销钉插入。

在一些优选技术方案中，多个所述销钉沿所述柱状容纳空间长度方向依次设置，所述销钉由陶瓷材质制成。

在一些优选技术方案中，所述销钉包括第一端和第二端，所述第一端和所述第二端相反，所述第一端沿背离所述第二端方向凸起以形成圆锥结构，所述第二端沿所述第一端方向内陷并形成倒圆锥结构，所述倒圆锥结构的高度小于所述圆锥结构的高度，所述倒圆锥结构的顶点和所述圆锥结构的顶点与所述销钉轴线共线。

所述楔形块的插入端设置有V形弹性结构，所述V形弹性结构自由端靠近所述芯轴一侧外表面端部设置有横向钩部，所述楔形块靠近所述壳体一侧的表面设置有S形凹槽，所述S形凹槽横向贯穿所述楔形块两侧，若干个所述S形凹槽沿所述楔形块的长度方向依次间隔设置。

在装配状态下，所述柱状空间内设置有若干个所述销钉，相邻所述销钉之间的所述倒圆锥结构侧面和所述圆锥结构侧面之间形成环形圆锥空间；每个所述环形圆锥空间均与所述S形凹槽连通设置。

在一些优选技术方案中，所述楔形块由聚醚醚酮材质制成。

在一些优选技术方案中，所述芯轴还设置有第三装配部，所述壳体还设置有第四装配部，所述第三装配部装设于所述芯轴前端并与所述第一装配部连接设置，所述第四装配部装设于所述壳体前端并与所述第二装配部连接设置，所述第三装配部外径小于所述第四装配部内径，在装配状态下，所述第三装配部外表面套设有绝缘套筒以与所述第四装配部匹配。

在一些优选技术方案中，每个所述环状脊凸的周向上所述楔形凹槽与所述脊凸结构占比相同。

在一些优选技术方案中，所述电磁绝缘短节还设置有第一预制孔和第二预制孔，所述第一预制孔与所述第二预制孔沿所述电磁绝缘短节长度方向间隔设置。

在所述芯轴与所述壳体装配状态下，所述第一预制孔和所述第二预制孔均一端与外部连通，另一端与所述波纹管状空间连通设置。

本申请另一方面提供一种电磁绝缘短节的安装方法，所述方法基于上述技术方案中所述的电磁绝缘短节实现，具体包括以下步骤。

步骤S100，将所述芯轴的脊凸结构与所述壳体的楔形凹槽匹配对齐，并且所述芯轴的楔形凹槽与所述壳体的脊凸结构对齐。

步骤S200，将所述芯轴插入至所述壳体内，并旋转所述芯轴至设定角度，以使得所述芯轴的楔形凹槽与所述壳体的楔形凹槽对齐形成楔形空间、所述芯轴的脊凸结构与所述壳体的脊凸结构匹配形成波纹管状空间。

步骤S300，将若干个楔形块分别插入至若干个所述楔形空间内，以防止所述芯轴与所述壳体发送转动。

步骤S400，将真空装置通过所述第一预制孔与所述波纹管状空间连通，以使所述真空装置将所述波纹管状空间内的空气抽空。

步骤S500，将注射装置通过所述第二预制孔与所述波纹管状空间连通，并向所述波纹管状空间内注射绝缘流体，直至所有所述波纹管状空间内的绝缘流体填充均匀。

在一些优选技术方案中，所述绝缘流体为环氧树脂或热塑性树脂。

本发明的有益效果。

本发明电磁绝缘短节通过简单的“推-转”安装步骤，克服了组装现有电磁绝缘短节安装困难且耗时耗力的缺点，同时，本申请通过楔形块、销钉的辅助装配提高了绝缘短节的抗扭矩强度、耐冲击性以及高绝缘性能，通过向波纹管状空间注入可流动树脂以固化在保证绝缘的同时增强高抗压强度，延长使用命。进一步地，本申请特殊的电磁绝缘短节装配方法能够提高电气性，并能在钻井现场有效操作，提高施工效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明一种实施例的电磁绝缘短节各结构的分解示意图。

图2为本发明一种实施例中电磁绝缘短节各结构的剖视图。

图3为本发明一种实施例中电磁绝缘短节的装配示意图。

图4为图3中A的放大示意图。

图5为图3中B的放大示意图。

图6为本发明另一种实施例中电磁绝缘短节的装配示意图。

图7为图6中B-B的剖视图。

附图标记列表。

1-芯轴；2-壳体；3-楔形块；4-销钉；5-第一楔形凹槽；6- 第一脊凸结构；7-第一条形槽；10-第二楔形凹槽；11-第二脊凸结构；12- 第二条形槽；13-内部绝缘密封套；20-第二牙侧；21-第一牙侧；22-波纹管状空间；23-第一牙顶；24-第一牙底；25-第二牙底；26-第二牙顶；31- 绝缘密封套筒；32-O型圈；33-备圈；40-绝缘环；41-底部短节；42-弹性垫圈；43-弹性垫圈；44-凸体；45-凹体。

具体实施方式

为使本发明的实施例、技术方案和优点更加明显，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明的一种电磁绝缘短节，包括芯轴和壳体，所述芯轴和所述壳体在靠近彼此的端部分别设置有第一装配部和第二装配部。

所述第一装配部沿靠近所述第二装配部的方向径向逐渐减小，所述第一装配部的外表面设置有若干个沿所述芯轴长度方向依次排布的环状脊凸，若干个所述环状脊凸构成脊凸结构；所述脊凸结构外表面设置有沿其长度方向延伸的楔形凹槽，所述楔形凹槽的底面为偏梯形结构，若干个楔形凹槽沿所述脊凸结构周向均匀阵列。

所述第二装配部与所述第一装配部匹配，且所述第二装配部内径大于所述第一装配部外径。

装配时，所述芯轴的楔形凹槽与所述壳体的脊凸结构对齐，以使所述芯轴能够插入至所述壳体内部，旋拧所述芯轴以使所述芯轴的楔形凹槽与所述壳体的楔形凹槽对齐形成楔形空间、所述芯轴的脊凸结构与所述壳体的脊凸结构匹配形成波纹管状空间；所述楔形空间用于由非导电材料制成的楔形块插入并固定所述芯轴和所述壳体，所述波纹管状空间用于填充绝缘材料。

为了更清晰地对本发明电磁绝缘短节进行说明，下面结合附图对本发明一种优选实施例进行展开详述。

实施例1。

作为本发明的一个优选实施例，本发明的电磁绝缘短节如图 1所示，包括芯轴1和壳体2，芯轴1和壳体2在靠近彼此的端部分别设置有第一装配部和第二装配部，芯轴1通过第一装配部与壳体2的第二装配部装配。

具体地，第一装配部沿靠近第二装配部的方向径向逐渐减小，以便于插入至第二装配部内部。第一装配部的外表面设置有若干个沿芯轴1长度方向依次排布的环状脊凸，若干个环状脊凸构成第一脊凸结构6；第一脊凸结构6外表面设置有沿其长度方向延伸的第一楔形凹槽5，第一楔形凹槽5的底面为偏梯形结构，若干个第一楔形凹槽5沿第一脊凸结构6周向均匀阵列。

同样地，第二装配部与第一装配部匹配，且第二装配部内径大于第一装配部外径，以使得第一装配部在插入第二装配部内部时之间能够留有间隙。第二装配部的外表面同样设置有若干个沿壳体2长度方向依次排布的环状脊凸，若干个环状脊凸构成第二脊凸结构11；第二脊凸结构11外表面设置有沿其长度方向延伸的第二楔形凹槽10，第二楔形凹槽10的底面为偏梯形结构，若干个第二楔形凹槽10沿第二脊凸结构 11周向均匀阵列。

装配时，芯轴1和壳体2之间的组装可以通过旋转二者中的任一者来完成。

具体地，首先使芯轴1上的第一脊凸结构6与壳体2内壁上的第二楔形凹槽10对准，同样地，芯轴1上的第一楔形凹槽5与壳体2 内壁上的第二脊凸结构11对齐，以使芯轴1能够插入至壳体2的内部。

进一步地，旋拧芯轴1或旋拧壳体2以使芯轴1的第一楔形凹槽5与壳体2的第二楔形凹槽10对齐形成楔形空间，进而，芯轴1的第一脊凸结构6与壳体2的第二脊凸结构11匹配形成波纹管状空间；楔形空间用于由非导电材料制成的楔形块3插入并固定芯轴1和壳体2，波纹管状空间用于填充绝缘材料。

在一些优选实施例中，芯轴1和壳体2可通过轴线同心和前述的旋转对齐连接到一起，避免了芯轴1的第一脊凸结构6和壳体内部第二脊凸结构11之间的干扰。当芯轴1完全插入外壳2内，其可以旋转设定角度，从而使芯轴1和壳体2的第一脊凸结构6形成重叠对齐。在本申请的优选实施例中，旋转的设定角度为30°(顺时针或逆时针)，旋转角度取决于沿部件周长间隔分布的第一楔形凹槽5的数量。在本发明的优选实施例中，本申请中第一楔形凹槽5和第二楔形凹槽10的数量均为 6个，本领域技术人员也可根据实际情况灵活设置第一楔形凹槽5和第二楔形凹槽10的数量，只要使得芯轴1和壳体2具有相同数量的楔形凹槽即可。进一步地，每个环状脊凸的周向上楔形凹槽与脊凸结构占比相同，即楔形凹槽的宽度在环状脊凸周向上的占比与脊凸结构在环状脊凸周向上的占比相同。更优选地，楔形凹槽的宽度等于或略大于保留在楔形凹槽之间的脊凸结构的宽度，以便进行组装。

芯轴1和壳体2上的第一脊凸结构6和第二脊凸结构11分别到位之后，在完全插入的重叠位置两者之间形成波纹管状空间。

具体地，参阅附图5，第一脊凸结构6由第一牙侧21、第一牙顶23、第一牙底24构成，第二脊凸结构11由第二牙侧20、第二牙顶 26、第二牙底25构成，由此，第一脊凸结构6和第二脊凸结构11之间形成波纹管状空间22。例如，0.040-0.050mm的间隙就能为微小的加工缺陷提供足够的间隙，仍然能够在相邻脊凸之间形成良好重叠。

进一步地，待芯轴1和壳体2组装好后，安装楔形块3，可以理解的是，楔形块3的形状与重叠的楔形空间的几何形状相匹配。通过填充重叠的缝的几何空隙，楔形块3能够防止芯轴1和外壳2彼此相对地前后旋转。优选地，楔形块3的材质为具有高剪切强度的非导电材料，如玻璃填充的PEEK(聚醚醚酮)，采用该材质的楔形块能够提高从芯轴1到壳体2的扭矩传递的强度。

接着，填充第一脊凸结构6和第二脊凸结构11之间的波纹管状空间22。可选地，本申请电磁绝缘短节还设置有第一预制孔和第二预制孔，其中，第一预制孔与第二预制孔沿本申请电磁绝缘短节长度方向间隔设置；在芯轴1与壳体2装配状态下，第一预制孔和第二预制孔均一端与外部连通，另一端与波纹管状空间22连通设置。第一预制孔用于与真空泵连接，第二预制孔用于与注射枪连接。波纹管状空间22在组装中可以填充非导电热固性树脂，如两部分混合使用的环氧树脂，或可注射热塑性树脂。为了最好地实现均匀填充，首先用真空泵排出间隙中的空气可能是有益的。例如，混合的两部分环氧树脂，可以在一个施加相对较低的压力下注入波纹管状空间22。如果选择的环氧树脂具有较低的混合粘度，40至60psi的压力通常足以使它沿着波纹管状空间22流动。此外，波纹管状空间的填充材料应具有良好的结构性能，如在绝缘短节预期作业温度下的高抗压强度。例如，根据热固性树脂的配方，可能需要一个时间/温度固化方案来达到最佳强度。该预制孔的设置一方面可插入可拆卸连接件以用于临时限制芯轴1相对于壳体2的轴向运动，另一方面也可用作注射和真空口。

当波纹管状空间填充材料硬化，将第一预制孔和第二预制孔处连接的临时装置移除，并在绝缘短节外部套设一个外部绝缘密封套筒 31，具体位置参阅3。

优选地，芯轴1与壳体2接头处的密封可通过一套O型圈 32和备圈33的组合实现，这套密封组合作用于光滑无孔的密封套表面，以抵抗井下高压钻井液的侵入。或者使用业界已知的其它类似的密封。

实施例2。

该实施例相比于实施例1的区别在于，第一装配部和第二装配部还分别设置有第一条形槽7和第二条形槽12，第一条形槽7和第二条形槽12分别沿长度方向贯穿于第一脊凸结构6和第二脊凸结构11，若干个第一条形槽7沿第一脊凸结构6周向均匀阵列，若干个第二条形槽 12沿第二脊凸结构11周向均匀阵列，优选地，条形槽设置于相邻两个楔形凹槽中间，即第一条形槽7设置于相邻两个第一楔形凹槽5中间，第二条形槽12设置于相邻两个第二楔形凹槽10中间。

在装配状态下，芯轴1的第一条形槽7与壳体2的第二条形槽12匹配形成容纳空间，该容纳空间用于容纳绝缘材料。

优选地，第一条形槽7和第二条形槽12的底面为半圆弧面；在装配状态下，芯轴1的第一条形槽7与壳体2的第二条形槽匹配形成柱状容纳空间，该柱状容纳空间用于由绝缘材料制成的销钉4插入。销钉4可以由任何高剪切强度的绝缘材料制成。例如，销钉4可以由加强陶瓷制成，如TECHNOX 2000

，氧化钇稳定的氧化锆，但这只是许多合适的材料之一。如图2所示，为了便于制造，它们可以分段，而不影响其抗扭功能。

实施例3。

该实施例相比于实施例2的区别在于：每个柱状容纳空间内均包括多个销钉4，多个销钉4沿柱状容纳空间长度方向依次设置，设置多个销钉4能够便于其插入至柱状结构内部，即采用长度较短的销钉4 一方面能够节省制造成本，另一方面能够减少销钉4在装配过程中的损坏和磨损，同时采用多个销钉4能够更好地装配绝缘短节。

进一步地，销钉4包括第一端和第二端，第一端和第二端相反，第一端沿背离第二端方向凸起以形成圆锥结构，第二端沿第一端方向内陷并形成倒圆锥结构，倒圆锥结构的高度小于圆锥结构的高度，倒圆锥结构的顶点和圆锥结构的顶点与销钉轴线共线，由此，多个销钉4 能够沿柱状容纳空间长度方向依次设置，即在装配状态下，在前销钉4 的第二端倒圆锥结构能够与在后销钉4的第一端圆锥结构顶点匹配，在后销钉4能够将第一端插入至在前销钉4的第二端，该设置能够使得本申请同一柱状空间内的各个销钉彼此紧密配合，避免出现磕损或缝隙。

此外，该实施例中，楔形块3的插入端设置有V形弹性结构，V形弹性结构自由端靠近芯轴一侧外表面端部设置有横向钩部，优选地，横向钩部的横截面为三角形结构；该设置能够使得楔形块3在插入楔形空间并到达指定位置后，V形弹性结构能够向外扩张以使得横向钩部与芯轴第二装配部根部的凹槽匹配，防止楔形块3发生位移，保证本申请的强度和密封性。

更进一步地，本实施例的楔形块3在靠近壳体2一侧的表面设置有S形凹槽，S形凹槽横向贯穿楔形块3两侧，若干个S形凹槽沿楔形块3的长度方向依次间隔设置，该S形凹槽用于容纳绝缘流体，由于凹槽结构为内凹设置，因此不会影响本申请楔形块3的装配过程，采用该结构还能够增强本申请楔形块抗弯折能力和固定能力。

在装配状态下，柱状容纳空间内设置有若干个销钉4，相邻销钉4之间的倒圆锥结构侧面和圆锥结构侧面之间形成环形圆锥空间；每个环形圆锥空间均与S形凹槽连通设置，即销钉4的长度为S形凹槽间隔距离的整数倍，在本申请的优选实施例中，设置同一个柱状容纳空间的销钉数量为三个，则S形凹槽的数量可以为三个、六个、九个等。只要能够保证任意相邻两个销钉的抵接处均能够与S形凹槽相对应即可。

可以理解的是，该设置能够使得楔形空间、柱状容纳空间、波纹管状空间即使在装配状态下也能够连通，以使得绝缘材料能够从波纹管状空间内流入至楔形空间和柱状容纳空间。

在一些优选实施例中，壳体2第二装配部的楔形凹槽也设置有S形凹槽，该凹槽方向背离芯轴内陷设置，在装配状态下，壳体2的S 形凹槽能够与楔形块3上的S形凹槽匹配，构成S形管状空间，由于波纹管状空间内的绝缘材料能够流入至楔形空间，因此，采用该设置能够使得绝缘材料在S形管状空间冷却凝固后形成S形柱状结构，该设置能够进一步防止楔形块3发生轴向位移，冷却凝固后的绝缘材料能够防止楔形块3径向和轴向窜动，保证楔形块3的抗弯折能力和稳固能力。该实施例未通过附图进行示意，可以理解的是，该实施例已经通过文字进行表述，对于该实施例中的技术方案本领域技术人员能够通过文字知悉，故不再通过附图示意。

实施例4。

该实施例相比于实施例1的区别在于，还包括底部短节、绝缘环、弹性垫圈。具体地，参阅图6和图7，绝缘短节46还包括底部短节41，绝缘环40，以及弹性垫圈42和弹性垫圈43。底部短节41轴向固定绝缘环40，一旦绝缘环40磨损或损坏，底部短节41可以拆卸下来以维修或更换绝缘环40。绝缘环40的目的是提供一个一定长度的外部绝缘，可以抵抗钻井泥浆和岩屑形成的研磨环境。优选地，绝缘环40由加强陶瓷材料制成。为了从结构上避免在定向钻进中随井眼曲率的变化，绝缘短节46发生弯曲从而挤坏绝缘环40的潜在风险，在芯轴1和壳体2之间，绝缘环40的两端各放置一个弹性垫圈42和弹性垫圈43。进一步地，从绝缘环40突出的凸体44与类似但形状相反的凹体45相拟合，凹体45 为壳体2上的一部分，凸体44与凹体45二者紧扣并一起防止绝缘环40 相对于壳体2发生旋转。

实施例5。

该实施例相比于实施例1的区别在于，芯轴1还设置有第三装配部，壳体2还设置有第四装配部，第三装配部装设于芯轴1的前端设置并与第一装配部连接，第四装配部装设于壳体2的前端设置并与第二装配部连接，第三装配部外径小于第四装配部内径，第三装配部的径向小于第一装配部的径向，在装配状态下，芯轴1完全插入外壳2并到达内部密封套筒13的台肩时，可旋转芯轴1或外壳2，以使得两者进行装配，进一步地，第三装配部外表面套设有绝缘套筒13以与第四装配部匹配。具体而言。为了确保芯轴1和壳体2的同心度，本申请的一些优选实施例中通过一个内部绝缘的密封套13来分隔芯轴1和壳体2，并提供正确的轴向定位。优选地，该内部绝缘密封套13是由具有相当高抗压强度的坚固材料制成的，其也将在钻井过程中支持一些轴向压缩载荷。

本发明还提供一种电磁绝缘短节的安装方法，该方法基于上述实施例中的任一电磁绝缘短节实现，具体包括以下步骤。

步骤S100，将芯轴1的第一脊凸结构6与壳体2的第二楔形凹槽10匹配对齐，并且芯轴1的第一楔形凹槽5与壳体2的第二脊凸结构11对齐。

步骤S200，将芯轴1插入至壳体2内，并旋转芯轴1或壳体2至设定角度，以使得芯轴1的第一楔形凹槽5与壳体2的第二楔形凹槽10对齐形成楔形空间、芯轴1的第一脊凸结构6与壳体2的第二脊凸结构11匹配形成波纹管状空间。

步骤S300，将若干个楔形块3分别插入至若干个楔形空间内，以防止芯轴1与壳体2发送转动。

步骤S400，将真空装置通过第一预制孔与波纹管状空间22 连通，以使真空装置将波纹管状空间22内的空气抽空。

步骤S500，将注射装置通过第二预制孔与波纹管状空间22 连通，并向波纹管状空间22内注射绝缘流体，直至所有波纹管状空间22 内的绝缘流体填充均匀。

可以理解的是，该方法中，真空装在优选为真空泵，注射装置优选为注射枪，本领域技术人员也可以根据实际情况灵活选择辅助工具，只要能够实现本申请的安装方法即可，在此不作限定。同样地，绝缘流体优选为环氧树脂或或热塑性树脂，本领域技术人员也可根据实际情况灵活选择绝缘流体进行注射，在此不再赘述。

更优选地，本发明还提供另一种电磁绝缘短节的安装方法，该方法基于上述实施例3所述的电磁绝缘短节实现，具体包括以下步骤。

步骤S100，将芯轴1的第一脊凸结构6与壳体2的第二楔形凹槽10匹配对齐，并且芯轴1的第一楔形凹槽5与壳体2的第二脊凸结构11对齐。

步骤S200，将芯轴1插入至壳体2内，并旋转芯轴1或壳体2至设定角度，以使得芯轴1的第一楔形凹槽5与壳体2的第二楔形凹槽10对齐形成楔形空间、芯轴1的第一脊凸结构6与壳体2的第二脊凸结构11匹配形成波纹管状空间。

步骤S300，将若干个楔形块3分别插入至若干个楔形空间内，以防止芯轴1与壳体2发送转动，进一步地，在每个柱状容纳空间内插入销钉4，确保同一柱状容纳空间内相邻的两个销钉4首尾相接，即在插入方向销钉4的第二端倒圆锥结构顶点与其后销钉的第一端圆锥结构顶点相抵接。

步骤S400，将真空装置通过第一预制孔与波纹管状空间22 连通，以使真空装置将波纹管状空间、柱状容纳空间、楔形空间内的空气抽空。

步骤S500，将注射装置通过第二预制孔与波纹管状空间22 连通，并向波纹管状空间22内注射绝缘流体，直至所有波纹管状空间22、所有楔形空间、所有柱状容纳空间内的绝缘流体填充均匀。

上述本申请实施例中的技术方案中，至少具有如下的技术效果及优点。

本发明电磁绝缘短节通过简单的“推-转”安装步骤，克服了组装现有电磁绝缘短节安装困难且耗时耗力的缺点，同时，本申请通过楔形块、销钉的辅助装配提高了绝缘短节的抗扭矩强度、耐冲击性以及高绝缘性能，通过向波纹管状空间注入可流动树脂以固化在保证绝缘的同时增强高抗压强度，延长使用命。进一步地，本申请特殊的电磁绝缘短节装配方法能够提高电气性，并能在钻井现场有效操作，提高施工效率。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁绝缘短节，其特征在于，包括芯轴和壳体，所述芯轴和所述壳体在靠近彼此的端部分别设置有第一装配部和第二装配部；所述第一装配部沿靠近所述第二装配部的方向径向逐渐减小，所述第一装配部的外表面设置有若干个沿所述芯轴长度方向依次排布的环状脊凸，若干个所述环状脊凸构成脊凸结构；所述脊凸结构外表面设置有沿其长度方向延伸的楔形凹槽，所述楔形凹槽的底面为偏梯形结构，若干个楔形凹槽沿所述脊凸结构周向均匀阵列；所述第二装配部与所述第一装配部匹配，且所述第二装配部内径大于所述第一装配部外径；装配时，所述芯轴的楔形凹槽与所述壳体的脊凸结构对齐，以使所述芯轴能够插入至所述壳体内部，旋拧所述芯轴以使所述芯轴的楔形凹槽与所述壳体的楔形凹槽对齐形成楔形空间、所述芯轴的脊凸结构与所述壳体的脊凸结构匹配形成波纹管状空间；所述楔形空间用于由非导电材料制成的楔形块插入并固定所述芯轴和所述壳体，所述波纹管状空间用于填充绝缘材料。

2.根据权利要求1所述的电磁绝缘短节，其特征在于，所述第一装配部和所述第二装配部还设置有条形槽，所述条形槽沿长度方向贯穿于所述脊凸结构，若干个所述条形槽沿所述脊凸结构周向均匀阵列，所述条形槽设置于相邻两个所述楔形凹槽中间；在装配状态下，所述芯轴的条形槽与所述壳体的条形槽匹配形成容纳空间，所述容纳空间用于容纳绝缘材料。

3.根据权利要求2所述的电磁绝缘短节，其特征在于，所述条形槽的底面为半圆弧面；在装配状态下，所述芯轴的条形槽与所述壳体的条形槽匹配形成柱状容纳空间，所述柱状容纳空间用于由绝缘材料制成的销钉插入。

4.根据权利要求3所述的电磁绝缘短节，其特征在于，多个所述销钉沿所述柱状容纳空间长度方向依次设置，所述销钉由陶瓷材质制成。

5.根据权利要求4所述的电磁绝缘短节，其特征在于，所述销钉包括第一端和第二端，所述第一端和所述第二端相反，所述第一端沿背离所述第二端方向凸起以形成圆锥结构，所述第二端沿所述第一端方向内陷并形成倒圆锥结构，所述倒圆锥结构的高度小于所述圆锥结构的高度，所述倒圆锥结构的顶点和所述圆锥结构的顶点与所述销钉轴线共线；所述楔形块的插入端设置有V形弹性结构，所述V形弹性结构自由端靠近所述芯轴一侧外表面端部设置有横向钩部，所述楔形块靠近所述壳体一侧的表面设置有S形凹槽，所述S形凹槽横向贯穿所述楔形块两侧，若干个所述S形凹槽沿所述楔形块的长度方向依次间隔设置；在装配状态下，所述柱状容纳空间内设置有若干个所述销钉，相邻所述销钉之间的所述倒圆锥结构侧面和所述圆锥结构侧面之间形成环形圆锥空间；每个所述环形圆锥空间均与所述S形凹槽连通设置。

6.根据权利要求1所述的电磁绝缘短节，其特征在于，所述芯轴还设置有第三装配部，所述壳体还设置有第四装配部，所述第三装配部装设于所述芯轴前端并与所述第一装配部连接设置，所述第四装配部装设于所述壳体前端并与所述第二装配部连接设置，所述第三装配部外径小于所述第四装配部内径，在装配状态下，所述第三装配部外表面套设有绝缘套筒以与所述第四装配部匹配。

7.根据权利要求1所述的电磁绝缘短节，其特征在于，每个所述环状脊凸的周向上所述楔形凹槽与所述脊凸结构占比相同。

8.根据权利要求1所述的电磁绝缘短节，其特征在于，所述电磁绝缘短节还设置有第一预制孔和第二预制孔，所述第一预制孔与所述第二预制孔沿所述电磁绝缘短节长度方向间隔设置；在所述芯轴与所述壳体装配状态下，所述第一预制孔和所述第二预制孔均一端与外部连通，另一端与所述波纹管状空间连通设置。

9.一种电磁绝缘短节的安装方法，其特征在于，所述方法基于权利要求8所述的电磁绝缘短节实现，具体包括以下步骤：步骤S100，将所述芯轴的脊凸结构与所述壳体的楔形凹槽匹配对齐，并且所述芯轴的楔形凹槽与所述壳体的脊凸结构对齐；步骤S200，将所述芯轴插入至所述壳体内，并旋转所述芯轴或所述壳体中任一者至设定角度，以使得所述芯轴的楔形凹槽与所述壳体的楔形凹槽对齐形成楔形空间、所述芯轴的脊凸结构与所述壳体的脊凸结构匹配形成波纹管状空间；步骤S300，将若干个楔形块分别插入至若干个所述楔形空间内，以防止所述芯轴与所述壳体发送转动；步骤S400，将真空装置通过所述第一预制孔与所述波纹管状空间连通，以使所述真空装置将所述波纹管状空间内的空气抽空；步骤S500，将注射装置通过所述第二预制孔与所述波纹管状空间连通，并向所述波纹管状空间内注射绝缘流体，直至所有所述波纹管状空间内的绝缘流体填充均匀。

10.根据权利要求1所述的电磁绝缘短节的安装方法，其特征在于，所述绝缘流体为环氧树脂或热塑性树脂。

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