CN202689959U - 钻杆的管状部件和接头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钻杆的管状部件，包括：具有第一螺纹的第一端(8)，具有第二螺纹的第二端(21)，和沿着纵轴的基本上管状的中心区域，所述部件进一步包括和其它部件电连接的电连接装置，其安装在至少其中的一端上，和用于在第一端和第二端之间传输信号的电缆(18)，其和连接装置连接，连接装置包括：至少一个提供电绝缘连接部分(34c，43c)的导体(34，43)和电接触部分(34d，43d)；一电介质工具以隔离绝缘连接部分；和一环形密封表面(52，53)，其限定保护区域(54)，所述的电接触部分(34d，43d)被置于保护区域内，环形密封表面被置于绝缘连接部分的表面处。

Description

钻杆的管状部件和接头

技术领域

本发明涉及石油或天然气领域的勘探和开发领域，在该领域中旋转钻杆串由超重的管状的部件例如标准钻杆组成，并且使用其它管状部件，特别是底部钻具组件中的钻铤，以某种方式首尾相连以适于钻探的需求。 

更具体地，本发明涉及用于旋转的钻探设备的异形部件，例如置于旋转管串的主体内的管或超重管。 

背景技术

这样的组件一般被用于生产偏斜的钻孔，即钻孔具有相对于垂直或水平的倾斜度，其在钻探期间是变化的。偏斜的孔目前能达到2到6千米的深度和2到14千米的水平距离。 

至于这种类型的偏斜孔，包括几乎水平的部分，在钻探期间摩擦转矩由于井中钻杆串的旋转能达到很高的值。摩擦转矩可包括用过的设备或钻探目标。进一步，取出由钻探产生的岩屑通常是很困难的，特别是在钻探的孔的极倾斜于垂直面部分内的情况下。管状部件上的机械应力增加。 

为了给在孔底部发生的事件提供更好的理解，底部钻具组件靠近钻头提供测量工具。各种传感器被用来测量涉及孔底部的地质构造的参数，工具的状况，运转的状况，等等。对于位于表面的操作者来说测量的数据非常有用，特别是为了确定钻探参数例如方位、钻进速率，等等。测量的数据通过整合到钻杆的部件内的电缆被传输到表面。感应耦合器可用于传输数据穿过钻杆的接头。尽管如此，由于信号劣化和短的服务寿命，电磁耦合器通常缺乏可靠性。 

部件之间的电接触被记载在：US3170137，US3518608，US3696332，US3879097，US4095865，US44445735，USRE39259和US7226090中。 

文献US7114970记载了具有电导体的钻杆。在杆的两部件之间，电导体在组装期间经受磨损。提供电动连续性需要许多部件。传导环在管状部件的第一、凸端的外部被嵌入和径向地打开，而它们在管状部件的第二、凹端向 内、径向地打开。使传导环连接的组装的非常精确的径向调节是必要的。如果钻杆弯曲，或振动，或高温，等等电接触可能劣化。在那个文献中，当两个部件被连接时，产生密封的环形区域以在其中容纳电接触的螺纹和所述传导环。为了使连接区域仍然密封，连接于那些传导环的信号传输电缆必须相对于外部和相对于内部的那些连接的管状部件自身保持密封。由于这样的结构构成约束条件，因此必需提供在其管状部件的整个长度距离上被密封的孔，为了以密封的方式在其中容纳所述的电缆。 

实用新型内容

本发明改善了这种状况。本发明的一个优点是它能够用于在保护区域内提供电连接而不需要传输电缆自身的保护。本发明提供一种钻杆的管状部件，包括：具有第一螺纹的第一端，具有第二螺纹的第二端，和沿着纵轴的基本上管状的中心区域，所述部件进一步包括：和其它部件电连接的电连接装置，其安装在至少其中一端上；和用于在第一端和第二端之间传输信号的电缆，其和连接装置连接，所述连接装置包括：至少一个导体，设置有和传输电缆连接的电绝缘连接部分以及在绝缘连接部分内延伸的电接触部分；和一电介质装置，用以隔离绝缘连接部分；所述绝缘连接部分和电介质装置一起限定了围绕纵轴的至少一个环形表面，以形成环形密封表面，至少部分地限定一环形保护区域，以便当管状部件和这样的互补的管状部件连接时，所述电接触部分被置于保护区域内，且环形密封表面和互补的管状部件的环形密封表面配合。 

本发明还提供一种钻杆的管状部件，包括：具有第一螺纹的第一端，具有第二螺纹的第二端，和沿着纵轴的基本上管状的中心区域，所述部件进一步包括和其它部件电连接的电连接装置，其安装在至少其中一端上；和用于在第一端和第二端之间传输信号的电缆，其和连接装置连接，所述连接装置包括：至少一个导体，其设置有和传输电缆连接的电绝缘连接部分，以及在绝缘连接部分内延伸的电接触部分；和一电介质装置，用以隔离绝缘连接部分；其特征在于：它包括一固定在包括电连接装置的端部的插入部分，以便所述插入部分的径向部分限定围绕纵轴的至少一个环形表面，以形成环形密封表面，至少部分地限定环形保护区域，以便当管状部件和这样的互补的管状部件连接时，所述的电接触部分被置于保护区域内，且环形密封表面和互 补的管状部件的环形密封表面配合。 

连接装置包括限定了保护区域的环形密封表面，所述的电接触部分被置于保护区域内，管状的密封表面被置于绝缘连接部分的表面。术语“绝缘连接部分的表面”是指电介质装置的自由表面位于部件的轴线上的绝缘连接部分。密封和电连续性的空间分离意味着至少电接触和通常密封的可靠性被改善。相对于电连续性部件的容积保护区域提供巨大的容量，所以电接触是机械的能复原的，提供至少径向的初载荷当组装时其是永久的。 

绝缘连接部分和电介质装置一起可限定出至少一个相对于纵轴的环形表面以为了形成限定至少部分环形保护区域的环形密封表面，以便所述电接触部分被置于保护区域内，且当管状部件和这样的互补的管状部件连接时，环形密封表面和互补的管状部件的环形密封表面配合。 

作为实例，环形密封表面可被形成在由绝缘连接部分和电介质装置形成的环形组件的径向周边上。 

本发明也关注钻杆的管状部件，其包括：包括第一螺纹的第一端，包括第二螺纹的第二端，和沿着纵轴的中心基本上管状的区域，所述部件进一步包括和其它部件连接的电连接装置，其安装在至少其中的一端上，和用于在第一端和第二端之间传输信号的电缆，其和连接装置连接，连接装置包括： 

■至少一个导体，其提供连接至传输电缆的电绝缘连接部分和在绝缘连接部分内延伸的电接触部分；和 

■电介质装置，以隔离绝缘连接部分； 

特征在于它包括固定在所述端的插入部件，其包括电连接装置，以便所述插入部件的径向部分限定至少一个沿纵轴的环形表面，以为了形成限定至少部分环形保护区域的环形密封表面，以便所述电接触部分被置于保护区域内，且当管状部件和这样的互补的管状部件连接时，环形密封表面和互补的管状部件的环形密封表面相配合。 

有利地，在管状部件的连接位置处，管状部件的环形密封表面以下列方式设置，即和其连接的互补管状部件的环形密封表面同心。 

有利地，绝缘连接部分和电介质装置两者都可包括环形结构。因此，这些结构径向的重叠并限定所述环形表面。这样，获得相对于纵轴同圆周的一套结构。压力施加在环形表面上，建立特别是管状部件和所述互补管状部件连接，以保护区域提供密封。优选地，压力径向地施加在环形表面上。 

在一个实施例中，所述的导体可被整体形成。 

在一个实施例中，电介质装置可被整体形成。 

在一个实施例中，所述的导体可被提供有基本上径向的电绝缘部分。特别是，所述的绝缘连接部分设置有相对于纵轴基本上径向的所述部分。 

在一个实施例中，所述的裸露区域和互补电连接装置的导体的裸露区域当连接时在保护区域内相互接触。所述接触可能是弹性的。 

在一个实施例中，至少一个导体包括在所述的电接触部分内的尖的或锥形部分。所述尖的部分被构造成以便其通过穿过电介质装置能达到互补的电连接装置的导体的电接触部分。所述的尖的部分可具有尖的，刀片状，楔形，十字，星形，圆形，等等的形状。 

在一个实施例中，每个导体被电介质装置包围在绝缘连接部分内和在基本径向的绝缘部分内。 

在另一个实施例中，所述导体包括每个导体一个护套。 

在一个实施例中，电连接装置包括两个导体，每个提供一个裸露区域，所述裸露区域轴向偏置以便当连接时它们分别和互补装置的裸露区域接触，普通的绝缘体被置于导体的绝缘连接部分之间。导体的裸露区域可包括弹性的凸起，当连接时，其提供和另一互补导体的相应的裸露区域的环形表面相配合。 

在一个实施例中，绝缘连接部分在其长度的至少部分上是环形的。绝缘连接部分可以是圆柱形的，径向的或锥形的。 

在一个实施例中，密封环被安置于和绝缘连接部分接触。密封环的部分可被置于由绝缘连接部分提供的外壳内。 

在一个实施例中，电接触部分是环形的。 

在另一个实施例中，电接触部分包括许多规则分布的有角的部分。 

在一个实施例中，电接触部分包括一个有角的部分。 

在一个实施例中，装置包括至少两个导体和一个置于保护区域内以保持导体的电接触部分分离的阻块。 

在一个实施例中，一端为凸端，环形密封表面被置于绝缘连接部分的外表面上。 

在一个实施例中，一端为凹端，环形密封表面被置于绝缘连接部分的内表面上。 

在一个实施例中，连接装置和提供在相应的端部的轴向邻接表面内的空腔内的通信电缆连接，且导体设置有大致轴向的绝缘部分插入所述空腔。 

在一个实施例中，电介质装置包括：置于所述端部的金属表面和导体之间的至少一层，以及置于和金属表面相反的导体的侧边且形成所述环形密封表面的至少一层。 

在一个实施例中，第一端是凸端且第二端是凹端。部件可包括在第一端的凸端电连接装置和在第二端的凹端电连接装置，信号传输电缆与凸端和凹端连接装置连接。部件可为具有长度在范围6到21米的管，例如在10到13米的范围内。 

在另一个实施例中，第一端是凹端且第二端是凹端。部件可包括在每端的凹端电连接装置，信号传输电缆和连接装置连接。部件可都具有小于5米的长度。 

在另一个实施例中，第一端是凸端和第二端是凸端。部件可包括在第一端的凸端电连接装置和在第二端的凸端电连接装置，信号传输电缆和连接装置连接。 

在一个实施例中，部件包括一个单独的导体。提供裸露区域以便当连接时它能与另一部件的互补裸露区域连接。 

在另一个实施例中，装置包括两个导体，每个提供一个裸露区域，所述裸露区域轴向偏置，以便当连接时它们各自和互补装置的裸露区域接触。普通的绝缘体被置于导体的绝缘连接部分之间。 

在一个实施例中，电接触部分通常是具有倾斜角度在5°到20°范围内的锥形。所述绝缘基本径向部分可占有小于20°的有角的部分。绝缘连接部分可能是环形的。 

在一个实施例中，凸端和凹端装置具有相同数量的导体。其中一个装置的电接触部分，凸端或凹端，可能并不是基本上环形的，例如圆弧占有至少小于180°的有角的部分，特别是小于30°。 

电接头可包括如上所述的两个部件，和插入密封部件，如果需要提供至少一个密封环。插入部件被置于其中一个部件的凸端连接装置和另一部件的凹端连接装置之间。插入部件可被移除。插入部件可是环形的。 

在一个实施例中，插入部件具有矩形剖面，密封环被置于两个基本径向表面之间且密封环被置于两个锥形表面之间。 

在另一个实施例中，插入部件包括具有轴线部分的L-形剖面，密封环从轴线部分的外表面凸出且密封环从轴线部分的内表面凸出。

电接头可包括如上所述的两个部件，以提供所述部件的信号传输电缆之间的电连续性。 

附图说明

从以下详述的几个实施例的描述本发明很好被理解，其组成非限制的实施例且在随同的附图中示出其中： 

图1为钻杆的局部视图； 

图2为部件之间的连接的轴向剖视图； 

图3a和3b为当组装和在组装期间时连接内的电连接装置的轴向半剖视图； 

图4a和4b为图3中装置的导体垂直平面部分的详细视图，分别轴向和平行于轴，且图4c为图4b所示的变形； 

图5示出了图3中导体的变形； 

图6示出了没有密封环的图3的变形； 

图7为导体的透视图； 

图8为图7的详细视图； 

图9示出了图8的变形； 

图10为和凹端耦合的轴向剖视图； 

图11为和凸端连接的轴向剖视图； 

图12示出了具有应用座的图3的变形；和 

图13为图12变形的剖视图。 

附图包括具体类型的部件。尽管如此，它们不仅仅是为本发明提供了更好的理解，而是如果需要，有助于它的定义。 

具体实施方式

当钻井时，钻机被置于地面上或海上平台上以在地面的地层内钻孔。钻杆1，参见图1，悬挂在孔内且包括钻井工具5，例如钻头，在它的较低端。钻杆1，参见图1，包括底部钻具组件2和置于底部钻具组件2和表面之间的钻杆串3。钻杆被驱动机构驱动旋转，其可为例如液压的。驱动机构可包 括具有钻杆的较高端的主动钻杆。钻杆通过主动钻杆被悬挂在固定于阻块上的吊钩上且旋转头允许钻杆相对于吊钩旋转。 

钻井液或泥浆被贮存在储蓄池中。泥浆泵通过喷头的孔运送钻井液到钻杆内，迫使钻井液通过钻杆向下流动。钻井液然后通过钻头内的通道离开钻杆然后升入在钻杆的外部和孔的壁之间的大致环状空间。钻井液润滑钻井工具且产生在表面的孔底部的钻头释放的钻井残骸。钻井液然后被过滤以便能再次被使用。钻杆串3包括许多管7，其可包括通过连接凸端获得的标准管，长管和通过焊接形成的在第一端相反的一侧的凹端，以在连接方面形成防漏螺纹管状连接且可能超重的钻杆。管可能是依据美国石油学会的API7规范的类型或依据制造者的设计。钻杆串3和底部钻具组件2在这种情况下通过短节4连接。 

底部钻具组件2可包括钻头5和钻铤6；它们的重量引起钻头5顶住孔的底部。底部钻具组件2也可包括测量传感器，例如为了测量压力，温度，应力，倾斜度，电阻率，等等。钻杆1的其它部件，例如一个或多个钻铤6，一个或多个管7，也设置有测量传感器。传感器和表面之间的信息的传输比起通过泥浆的无线压力脉冲传输来需要较高的数据流量。信息传输是实时的或者稍微地不同因为当部件从孔中移除时不能忍受存储器中简单的存储和读取存储。通过电缆遥测系统传感器的信号被发送到表面。钻杆可设置有保护通信电缆，例如文献US6670880，US6717501，US2005/0115717，US2006/0225926，US2005/0092499或FR2883915中示出的类型。 

特别地，本发明提供一种连接，其能从一个部件向另一个部件传输数据，不受相邻部件的相对角位移的影响，可以可靠地经过一段时间且经过钻杆的长度，并且保持高流速的横截面和保持管状部件的端部厚度小。本发明也提供了圆周密封连接，具体地说，在钻杆的内部和外部之间线性密封位置提供具有统一的刚性轴承的环形表面。 

如图2所示，管7包括第一凸端8和管体9。管体9与和第一端8相反的凹端连接。第一端8和管体9焊接，特别是通过摩擦力。第一端8包括提供在外表面上的凸端螺纹10，例如基本上锥形的。第一端8也包括内径11，外表面12，台肩13，例如在凸端螺纹和外表面12和终端表面14之间基本上径向的，例如在内径11和锥形表面20之间基本上径向的，使得延伸到凸端螺纹10相对地延伸至台肩13。 

内径11和外表面12为沿着纵轴X旋转的圆柱体，并且可以是同心的。通过基本锥形的内表面15和基本锥形的外表面16，第一端8和管体9连接。管体9的内径9a这种情况下是具有直径比内径11的直径大的标准的钻杆。管体9的外径这种情况下比第一端8的外表面12的直径小。锥形表面20从终端表面14的大直径端延伸。锥形表面20的锥度在5°到20°范围内，其和凸端螺纹10的锥度不同。锥形表面20和凸端螺纹10这种情况下具有基本相同的锥度。 

空腔17总体轴向从终端表面14延伸，特别是以旋转圆柱体或环形槽的形式。这种情况下空腔17是在内径11下朝向内表面15的管7内开的孔。空腔17包括紧挨终端表面14的第一孔17a和紧挨内表面15的第二孔17b。第一孔17a的直径大于的第二孔17b的直径。相对于第二孔17b的长度，第一孔17a的长度要短。第一孔17a比锥形表面20短，参见图3a和3b。 

至少一个通信电缆18穿过空腔17且穿过第一端8的长度。可选择地，用于通信电缆18的通道的孔具有稍微的倾斜度，例如相对于穿过轴线的平面和/或在穿过轴线的平面内。在第一孔17a内通信电缆18和凸端连接装置32连接且通过第一端8内的材料的厚度防止钻井泥浆进入管7的内径。 

管7包括一在管体区域9内围绕在通信电缆18周围的保护管19。保护管19和管体9的内径9a接触。保护管19是固定的，例如，通过推入配合进入用于紧挨连接表面15的通信电缆18的通道的孔的放大区域。保护管19具有一端推入配合进入用于通信电缆18的通道的孔，相反的一端推入配合进入管7的凹端的相应的孔且规则的部分在管体9的内径内。 

第二凹端21形成管107的一部分，例如和管7相同。第二凹端21包括：内径22，外表面23，大直径终端表面24，小直径台肩25，凹端螺纹30和锥形表面26，其中，大直径终端表面24其形状基本上径向从外表面23延伸，小直径台肩25，其基本上径向从内径22延伸，凹端螺纹30配合于凸端螺纹10且基本上从终端表面24向内延伸，当组装时锥形表面26朝向锥形表面20且从台肩25的小直径端延伸。通过在图2中和第一端8相反的侧轴上的基本上锥形的内表面和基本上锥形的外表面，第二凹端21和管107的管体9连接。第一端8和管体9焊接，特别是通过摩擦力。在图3a中其代表组装条件，终端表面14和台肩25邻接。在图3b中，其代表组装端的现有技术，终端表面14和台肩25分离。 

可选地，第二端21形成短接4的一部分，例如短接具有两个凹端，参见图10。两个凹端基本上相同。第一端形成连接的一部分，例如两个凸端的连接，参见图11。两个凸端基本上相同。 

空腔27从台肩25轴向延伸，特别是以孔的形式其为旋转的圆柱体其轴向或稍微地倾斜，或者为环形的槽。这种情况下空腔27是在内径22下朝向内表面15的管107内开的孔。空腔27包括紧挨终端表面24的第一孔27a和紧挨内表面的第二孔27b，参见图3a和3b。相对于第二孔的长度第一孔的长度要短。第一孔比锥形表面26短。在图3a和3b中，为了更好的理解，空腔17和27互相面对示出。尽管如此，第一端8和第二端21各自的剖面有偏角。空腔17和27的相关的角位移并不相关。同样适用于它们的径向位移。 

至少一个和通信电缆18类似的通信电缆28穿过空腔27且穿过第二端21的长度。通信电缆28和凹端连接装置在第一孔27a内连接且通过第二端21内的材料的厚度防止钻井泥浆进入管107的内径。管107包括和保护管19类似的保护管29。 

连接系统31包括凸端装置32和凹端装置33。通常在图3a，3b，5和6中，为了使图好理解凸端32和凹端33部件被示出离凸端8和凹端21的端部一小距离。应当注意凸端32和凹端33装置与第一和第二端8和21接触，特别是和锥形表面20和26，当组装时。类似地，通过表面14和台肩25第一和第二端8和21相互接触。 

凸端连接装置32包括两个导体34，35，通过电介质装置39绝缘，这种情况下包括绝缘体的三层40、41和42，参见图4a和4b。绝缘体的每层40、41、42以涂层的形式粘着在导体上。涂层是油漆或清漆。绝缘体的层40、41和42形成电介质装置。电介质装置39整体形成。作为例子，绝缘体的层40、41和42的薄边和导体34，35的角度有限部分连接，参见图4b。电介质装置39也提供连接部分34c、35c的电绝缘，包括在连接部分34c、35c的环形区域内。导体34和35的电绝缘连接部分通过电介质装置39隔离。 

电介质装置39包括电绝缘合成材料，例如聚四氟乙烯(PTFE)。绝缘体的层40、41和42提供至少对流体的密封。导体34和35通常具有扁平结构，折叠形成。导体34和35通过切割管或冲压薄片而成，特别是铜基底的薄片。在图4c的变形中，电介质装置39由两部分39a和39b制成，以护套的方式 一个围绕导体34，另一个围绕导体35。两部分39a和39b通过表面相互接触其基本上和终端表面14平行。 

导体34包括插入空腔17的第一孔17a内的端部34a。端部34a占据小的有角部分，例如1°到20°。端部34a和通信电缆18的导体(电线)电连接。在图3的实施例中通信电缆18是双电线的，在图5和6的实施例中是单电线的。导体34包括大致径向部分34b，其电绝缘，特别是在绝缘体40和41之间。大致径向部分34b从端部34a向外径向延伸。大致径向部分34b占据紧挨端部34a的有角部分的有角部分，例如在1°到20°的范围内。大致径向部分34b被置于从终端表面14提供第一端8的径向槽38中。槽38在第一孔17a和第一端8的锥形表面20之间径向延伸。槽38的深度比导体34和35和绝缘体40到42的厚度要稍微大些。因此，当两管连接时，管的第一端8的终端表面14顶住台肩25的终端表面21，没有接触力直接施加到导体的大致径向部分34b上。看槽38的部分，凸端部分以绝缘体-导体的形式存在每N个导体包括至少N+1个绝缘体，其中N为整数，在图3、4a和4b中，N＝2和在图5和6中N＝1。 

导体34包括在电绝缘连接部分34b内延伸的电绝缘连接部分34c且为基本上径向。连接部分34c为至少部分的环形形状，特别是锥形，和表面20相配。连接部分34c从大致径向部分34b向外径向延伸且轴线偏斜终端表面14。连接部分34c，其具有简单的形状，产生好的密封。连接部分34c被置于第一端8的锥形表面20的周围。绝缘层40在锥形表面20和连接部分34c之间啮合且局部的过盈配合。在连接部分34c和35c的绝缘层40、41和42也是环形的，特别是锥形的，且分别和连接部分34c和35c相配。在第一端8的外部锥形部分，导体34和35以绝缘体和导体的同心环形层堆叠形式存在。连接部分34c从大致径向部分34b的大直径端部延伸，例如从20到50mm的长度范围内。 

导体34包括至少部分裸露的电接触部分34d。电接触部分34d置于连接部分34c的延长线内和大致径向部分34b反向。在图3中所示的实施例中，接触部分34d具有卷曲成螺旋的形状，在轴线平面内的剖面内，提供具有直接向外的凸出区域34e的圆的表面。螺旋向外定向。凸出区域34e具有强的径向弹性，产生可信的电接触。螺旋为270°到360°的角度之间。接触部分34d是环形的或占据一个或多个有限角部分，例如1°到10°，圆周规则分布。 在另一实施例中，接触部分34d具有不规则曲线形状也提供具有直接向外的凸出表面的圆的表面。图7到9示出了导体的结构。 

在图8的变形中，连接部分34c的长度比其它实施例中要大。连接部分34c在长度方向上是环形部分且占据绝缘部分34b附近的有限角部分，在它的长度的其它部分。 

在图9的变形中，大致径向部分34b是环形的。连接部分34c直到大致径向部分34b是环形的。凸端连接装置32的相应部分是环形的。 

导体35具有和导体34类似的结构且部分围绕它。导体35包括和第一孔17a内的电缆18连接的端部35a，占据1°到20°范围内的有角部分，基本上径向绝缘部分35b置于槽38内，占据1°到20°范围内的有角部分，具有通常环形状的绝缘连接部分35c和电接触部分35d，置于电接触部分34d之间占据1°到10°范围内的有角部分且第一端8的终端表面14。电接触部分35d是裸露的。电接触部分35d包括直接向外的凸出区域35e。第一孔17a的剩余部分被绝缘填充物37堵塞。连接部分35c的长度基本上比连接部分34c的长度小以便在接触部分34d和35d之间存在重要的轴向偏斜，确保导体34和35的接触部分34d和35d的电绝缘。所述的轴向偏斜在10到20mm范围内。接触部分35d具有和接触部分34d类似地形状。通常，导体34置于第一端8的附近，而导体35叠加在第一端8的外边的导体34之上。同样的电介质装置39为导体34和35提供绝缘。 

可选地，环形密封59，以点线示出，其是环形的，由电介质材料形成，被轴向置于接触部分34d和35d之间。环形密封由不可渗透材料形成。环形密封由塑料地或弹性地变形材料形成。环形密封具有结构且由提供至少对流体的密封的材料形成。 

参见图4a和4b，每个导体34、35的绝缘部分通过电介质装置39的两个绝缘层隔离，特别是在槽38内。绝缘体41的一层对导体34和35来说是普通的。换句话说，在轴向剖面，绝缘体40被置于导体34和第一端8之间，绝缘体41被置于导体34和35之间，和绝缘体42被置于导体35的外边。电介质装置39的一体构造在图4b中可见，通过绝缘层40和41，41和42的绝缘体连接厚度，导体34和35的边缘和槽38的边缘分离。 

凸端连接装置32具有带第一端8的接触表面，由绝缘体40的内表面形成，且外表面由绝缘体42的外表面形成。所述外表面包括第一区域，其为 径向的且和径向部分34b和35b相应，其齐于终端表面14或由此稍微靠后设置。所述外表面包括具有和表面20相配的形状的第二区域。所述第二区域限定了环形密封表面52。密封表面52可以是锥形的，圆柱形的，或凹面的(圆形的或其它)。密封表面52由围绕在环形连接部分34c和35c的电介质装置的径向外表面限定。 

连接系统31的凹端装置33包括导体43和导体44，参见图3a和3b，和电介质装置39，参见图4a和4b。通常，凹端装置33以N个导体和N+1个绝缘体的轴向部分内的层的形式存在。在图3的实施例中，导体43包括端部部分43a，其和通信电缆28的电线电连接。端部43a被置于空腔27的第一孔27a内。端部43a占据有限的角部分，例如在1°到20°范围内。导体43包括大致径向部分43b，其从端部部分43a向外定位。大致径向部分43b置于基本上径向的槽46内，该槽46由第二端21的台肩25提供。槽46在空腔27和基本上锥形表面30之间延伸。大致径向部分43b占据有限的角部分，例如在1°到20°范围内。空腔27的剩余部分被绝缘填充物37填充。 

导体43，这种情况下整体形成，包括具有和表面26相配的形状的绝缘连接部分43。连接部分43c至少部分为环形。导体43包括裸露接触部分43d，其在连接部分43c的端部形成和大致径向部分43b反向。当组装时，接触部分43d和导体34的接触部分34d电连接。接触部分43d为环形和第二端部21的锥形表面26配合或者稍微向内径向凸出。接触部分34d，具有卷曲形状，当连接时在接触部分43d的内定向表面施加弹性接触力。接触部分34d弹性变形大约0.3到2mm的径向路径。在组装期间，接触部分34d和43d由于它们的形状互相滑动。 

导体44具有结构，这种情况下整体形成，其和导体43的结构类似。导体44包括插入空腔27的第一孔27a内的端部部分44a。端部部分44a和通信电缆28的另一导体(电线)连接。端部部分44a占据小的角部分，例如在1°到20°范围内。导体44包括大致径向部分44b，其为电绝缘。大致径向部分44b占据和端部44a的角部分紧挨的角部分，例如在1°到20°范围内。大致径向部分44b从端部部分44a向外径向延伸。绝缘材料包括PTFE。大致径向部分44b置于径向槽46内。槽46的深度比导体43和44和绝缘体的厚度稍微大些。 

导体44和导体43类似。导体44包括电绝缘连接部分44c。连接部分 44c具有至少部分为环形的形状。连接部分44c被置于连接部分43c内。连接部分44c从大致径向部分44b的大直径端延伸，例如超过10到30千米的长度。导体44包括电接触部分44d其至少部分裸露。电接触部分44d延伸连接部分44c和大致径向部分44b反向。在图3所示的实施例中，接触部分44d具有环形形状。当组装时电接触部分44d和向外直接凸出区域35e接触。相同的电介质装置给导体43和44提供绝缘。绝缘部分44b和44c的电绝缘由上述的相同的电介质装置提供。 

导体34、35、43和44由薄片或管制成。导体34、35、43和44具有0.1到1mm的厚度。连接装置32、33通过填充物37保持在不同的端部8、21上，例如，填充物包括环氧树脂和/或通过粘结电介质装置到不同的端部8、21上。 

在图3a中，描述了当组装时的情况，导体34和43、35和44的裸露区域互相接触。在图3b中，描述了组装前的技术，导体34的裸露区域不再和导体43的裸露区域接触且导体35的裸露区域不再和导体44的裸露区域接触。导体35的裸露区域基本上在绝缘连接部分44c处。 

凹端连接装置33具有带第二端21的接触表面其由绝缘体的内表面形成且外表面由绝缘体的外表面形成。所述外表面包括第一区域，其为径向的且和径向部分43b和44b相应，其齐于台肩25或稍微靠后设置。所述外表面包括和锥形表面26相配的形状的第二区域。所述第二区域限定了环形密封表面53。密封表面53由围绕在环形连接部分43c和44c的电介质装置的径向内表面限定。 

密封环50被置于凸端8和凹端21之间，更精确地在密封表面52和53之间。密封环50是金属的，例如是基于不锈钢的，特别是304L或316，或者合成的，例如基于丁腈橡胶(丙烯腈和丁二烯的共聚物)。密封环50被部分的置于提供在锥形表面26内的第二端21内的环形槽51内。连接部分43c、44c和相应的绝缘体形成薄层的层压与槽51的形状相配。密封表面53这种情况下是凹面的且密封表面52是锥形的。密封环50被置于槽51的存在部分内。槽51具有剖面其为圆形的弧度形状，例如半圆。密封环50和连接装置的凸端装置32接触，特别是和绝缘体42接触。在其设计的操作压力下，密封环50阻止泥浆或流体从接头的内部进入。接头的内部相反的一侧，密封环50和密封表面52和53限定了区域54，其至少部分的防止泥浆。导体 34和43，35和44之间的电接触被置于保护区域54内，以减少短路和腐蚀的风险且提供可靠的电连续性。朝向接头的外侧，所述保护由防漏螺纹或由在螺纹区域10和30之下的密封表面提供。进一步，连接装置31能承受其会在井内遇到高温，当确保电连续性时。参见图3a、3b、5到9，压力F施加在密封表面52和53之间，主要地沿着由轴向压力分离的径向部件作用，其中，管通过所述轴向压力连接在一起。 

在图3a和3b中，为了使密封表面52和53更清晰，以比实际的情况相比减小的直径示出了密封环50。在组装结束时，密封环50实际上和密封表面52和53接触，参见图5。导体35和44与导体34和43接触。导体34和43分别和锥形表面20和槽51相接触。 

图5的实施例使用了单一的导体其具有在阳边上的导体34和在阴边上的导体43。提到类似元件将相同。槽38和46比前面的实施例中的要稍微地浅些。密封环50和密封表面52和53分别接触由涂覆在阳边上的导体34上的绝缘层41形成且由涂覆在阴边上的导体43上的相应的绝缘层形成。电接触部分43d是锥形的，且它的形状和锥形表面26相配。为了方便理解，终端表面14和台肩25被分别示出。实际上，终端表面14和台肩25接触，如图3a所示。 

图6的实施例和图5的类似，但是没有密封环。提到类似元件将相同。覆盖在阳边上的导体34上的绝缘层41直接接触涂覆在阴边上的导体43上的相应的绝缘层。密封由在绝缘层之间的所述接触提供。密封表面52和53这种情况下直接接触。密封表面52和53形成在具有倾斜度的斜面区域上，并具有比锥形表面26大些的倾斜度。电接触部分43d向内凸起。电接触部分34d是锥形的，和锥形表面20的形状相配。这种情况，终端表面14和终端表面25之间的接触是可选择的。 

第一端8包括在终端表面14和锥形表面20之间的倒角20a。第二端21包括在台肩25和锥形表面26之间的倒角26a。倒角20a和26a相对于部件的轴线倾斜大约3°到15°。倒角20a和26a的倾斜度可以是基本上相等的。倒角20a在轴向剖面内稍微地凸出，它的倾斜度被它们的工具的倾斜度限定。在图6中，为了更易于阅读倒角的倾斜增加。倒角20a和26a的直径以便连接部分34c和43c的绝缘表面过盈接触以提供至少对泥浆的密封，或者甚至流体，或者甚至气体。为了便于理解，终端表面14和台肩25在一端且倒角 20a和26a在另一端被分别示出。终端表面14和台肩25可接触，如图3a中。倒角20a和26a过盈接触。 

图12的实施例和图3的类似除了第一端8包括主体64和可移除的尖端形成插入部分60。插入部分60是环形的。端部表面14被提供在插入部分60上。内径11的一部分被提供在插入部分60上。插入部分60在轴向剖面内是L形的。从内径11到外表面移动形成密封表面82，插入部分60包括具有小直径61的基本上径向表面，然后基本上轴向或稍微锥形表面62，然后具有大直径63的基本上径向表面。主体64包括具有居间的直径64a的基本上径向表面朝向紧挨表面62的基本上径向大直径表面64c。台肩64b在基本上径向居间直径表面64a和基本上径向大直径表面64c之间延伸。基本上径向大直径表面64c从锥形表面20延伸至少到孔17a，以允许凸端装置32穿过。朝向内部，主体64包括台肩64d和基本上径向小直径表面64e。台肩64d和表面62接触。基本上径向小直径表面64e朝向插入部分60的基本上径向小直径表面61，优选地隔开一段距离。基本上径向大直径表面64c轴向置于基本上径向小直径表面64e和基本上径向居间直径表面64a之间。台肩64b被置于径向齐于第一孔17a。密封表面82被提供在基本上径向大直径表面63和端部表面14之间。密封表面82具有和锥形表面20相同的定位。密封表面82具有平均倾斜度其大于或等于锥形表面20的倾斜度。密封表面82通常是锥形的，也可以具有圆形或椭圆弧或弧状的凸起形状。密封表面82的最大直径比密封表面14的最小直径大些。 

表面62用来对中在主体64上的插入部分60。基本上径向小直径61和大直径63表面从主体64分离出来。通过凸端连接装置32在主体64和插入部分60之间传递轴向力。更精确地，相应于大致径向部分34b和35b的凸端装置32的部分在基本上径向大直径表面63和基本上径向大直径表面64c之间过盈配合。所述凸端装置32的大致径向部分是环形的。导体34和35具有图9所示的形状。获得了密封。插入部分60具有在内径11处的长度其比在密封表面82处的长度大些。在变形中，插入部分60包括在锥形表面20上延伸的上部零件，所述锥形表面20通常是C形的，用于密封环50的保持槽可能被提供在所述的上部零件的大直径表面上。第一孔17a被提供在主体64内，例如从端部表面，朝向基本上径向大直径表面63。 

密封环50和插入部分60的密封表面82接触，在插入部分60和第二端 21之间提供密封。密封通过在插入部分60和第一端8之间的接触的密封通过以下方式获得，即通过在基本上轴向或稍微锥形表面62和相应的主体64的表面之间的接触获得。通过基本上径向表面61和63从主体64向插入部分60传递任何轴向力，通过端部表面14从插入部分60向第二端部21传递。插入部分60保护导体。 

第二端部21包括主体75和以插入部分70形式存在的可移除的尖端。插入部分70是环形的。台肩25被提供在插入部分70上。锥形表面26的部分朝向插入部分70。内径22的部分提供在插入部分70上。插入部分70具有Z形的轴向剖面。从内径22移动到锥形表面26，插入部分70包括基本上径向小直径表面71然后基本上轴向或稍微锥形表面72，然后基本上径向大直径表面73，然后锥形表面74。主体75的相应表面的形状和表面64a到64e的形状类似。 

表面74朝向锥形表面26。锥形表面74和凹端装置33接触或相距小距离，特别地导体的连接部分。表面72和第二端部21的主体75的相应表面接触。表面71和73相距主体75的相应表面一段距离。基本上径向大直径表面73和凹端连接装置33接触。表面72的中心与主体75上的插入部分70对齐。基本上径向小直径71和大直径73表面从主体75分离出来。通过凹端连接装置33在主体75和插入部分70之间传递轴向力。更精确地，相应于大致径向部分43b和44b的凹端装置33的部分在基本上径向大直径表面73和主体75的相应表面之间过盈配合。朝向锥形表面74，导体43和44可以是或不是环形的。所述凹端装置33的大致径向部分是环形的。获得了密封。 

插入部分70具有在内径22处的轴向长度其比在锥形表面26处的长度小些。在内径22和锥形表面74之间，轴向地在端部表面14附近，插入部分70包括台肩25，锥形表面76和基本上径向表面77。锥形表面76形成密封表面且和密封环50配合。密封环50被置于密封表面82和密封表面76之间。插入部分70包括在锥形表面74和76之间的锥形零件，终止于基本径向表面77。槽46和第一孔27a被提供在主体75内，例如从台肩，朝向基本上径向大直径表面73。插入部分70保护导体。插入部分60和70，它们相当地便宜，能很容易的被替换。 

锥形表面76包括和密封环50接触的密封表面53，以在插入部分70和 第一端8之间提供密封。通过在插入部分70和第一端8之间的接触获得的密封通过以下方式获得，即通过在基本上轴向或稍微锥形表面72和主体74相应的表面之间的接触获得。通过基本上径向表面71和73从主体74向插入部分70传递任何轴向力，且通过端部表面14从插入部分70向第一端部8传递轴向力。 

插入部分60和70充当磨损部件，在变形的情况下被替换与完整的管道费用相比其费用很低。接头包括一个或多个插入部分60和70。 

保护空间54必需由密封环50方向内的基本径向表面77限定。阻块80被安置在保护区域54内。阻块80是环形的。阻块80是锥形的。阻块80由两个基本上径向表面限定。阻块80由分别朝向第一端8的锥形表面20和朝向第二端21的锥形表面26的两个基本上锥形表面限定，可选择地和所述表面接触。阻块80和第一端8的导体34和35接触且和第二端21的导体43和44接触。阻块80包括主体81由电绝缘材料形成，例如基于聚乙烯。阻块80可以是空心的，以为接触部件34d和35d留出空间，如上所述。主体81可由几种互补的部分生产成通常具有环形。所述部分通过推入配合或急速配合组合而成，例如使用轴向移动。主体81在轴向剖面内具有梯形部分。阻块80可包括用于每个接触部分34d和35d的空腔。阻块80保持电接触部分34d和35d分离，减少短路的风险。 

这种情况下，阻块80包括每个导体34、35的一个电导体84、85。通过电导体84和85之间的物理分离获得电绝缘。每个电导体84、85具有通常环形形状。可选择地和槽86在轴向剖面内以增加灵活性。切口可设置在环形方向内，形成开着的环。每个电导体84、85由至少部分的涂覆有银的不锈钢形成。每个电导体84、85在主体81下向内和向外凸出。导体34和35的接触部分34d和35d可以是扁平的，例如在连接部分34c和35c的锥形区域内延伸，参见图3。导体43和44的接触部分34d和35d可以是扁平的，例如在连接部分43c和44c的锥形区域内延伸，参见图3。 

交替地，密封环50为环形，具有基本上梯形部分。密封环50由两个基本上径向表面和两个基本上锥形表面限定。密封表面52和53分别由插入部分70的基本上径向大直径表面73和凹端装置33的绝缘径向部分的表面形成。密封表面分别由插入部分60的大直径径向表面63和置于径向表面64c与63之间的凸端装置32的绝缘环形部分的表面92形成。表面92这里是基 本上径向的。 

在图13的实施例中，密封可由在第一端8和第二端21的接触产生。接触形成在插入部分60或70和各自的锥形表面26或20之间。这种情况下，接触在插入部分60和插入部分70之间产生。插入部分60的密封表面82具有比先前实施例大些的平均倾斜度，例如为3°到20°。插入部分70的锥形表面76包括紧挨基本上径向表面77的大直径部分和紧挨台肩25的小直径部分。小直径部分形成密封表面83。密封表面83具有接近于密封表面82的倾斜度的倾斜度。至少密封表面82和83中的一个是凸出的。图13示出了当组装时的接头，具有接触的密封表面82和83。终端表面14和25被分离开几千米或数十千米。对比图12，基本上径向大直径表面73距离凹端连接装置33的径向部分轴向距离，径向部分相应于导体43和44的径向部分43b和44b。插入部分70的锥形表面74和凹端连接装置33的锥形部分接触。所述锥形部分是环形的。凹端连接装置33的锥形部分和锥形表面74接触，导体43和44是环形的。密封表面52和53分别由插入部分70的锥形表面74和置于所述锥形表面26和74之间的凹端装置33的绝缘部分的表面形成。密封表面分别由插入部分60的大直径径向表面63和置于径向表面64c与63之间的凸端装置32的绝缘部分的表面92形成。 

因此，保护区域54由在插入部分60和70之间的密封表面提供，插入部分60和主体64之间的密封表面和凸端连接装置32一起，插入部分70和主体75之间的密封表面和凹端连接装置33一起。和凹端连接装置33一起的插入部分70和主体75之间的密封表面是径向的，参见图12，或锥形的，参见图13。导体包括环形部分相应于密封表面。 

参见图12和13，施加在密封表面82和83之间的压力F主要地沿由轴向压力分离的径向部件作用，管通过所述轴向压力互相连接在一起压力分离。

Claims (22)

1.一种钻杆(1)的管状部件，包括：具有第一螺纹的第一端(8)，具有第二螺纹的第二端(21)，和沿着纵轴的基本上管状的中心区域，所述部件进一步包括：和其它部件电连接的电连接装置，其安装在至少其中一端上；和用于在第一端和第二端之间传输信号的电缆(18)，其和连接装置连接，所述连接装置包括：

至少一个导体(34，43)，设置有和传输电缆连接的电绝缘连接部分(34c，43c)以及在绝缘连接部分内延伸的电接触部分(34d，43d)；和

一电介质装置(39)，用以隔离绝缘连接部分；

其特征在于：所述绝缘连接部分和电介质装置一起限定了围绕纵轴的至少一个环形表面，以形成环形密封表面(52，53)，至少部分地限定一环形保护区域(54)，以便当管状部件和这样的互补的管状部件连接时，所述电接触部分(34d，43d)被置于保护区域内，且环形密封表面和互补的管状部件的环形密封表面配合。

2.一种钻杆(1)的管状部件，包括：具有第一螺纹的第一端(8)，具有第二螺纹的第二端(21)，和沿着纵轴的基本上管状的中心区域，所述部件进一步包括和其它部件电连接的电连接装置，其安装在至少其中一端上；和用于在第一端和第二端之间传输信号的电缆(18)，其和连接装置连接，所述连接装置包括：

至少一个导体(34，43)，其设置有和传输电缆连接的电绝缘连接部分(34c，43c)，以及在绝缘连接部分内延伸的电接触部分(34d，43d)；和

一电介质装置(39)，用以隔离绝缘连接部分；

其特征在于：它包括一固定在包括电连接装置的端部的插入部分(60，70)，以便所述插入部分的径向部分限定围绕纵轴的至少一个环形表面，以形成环形密封表面(82，83)，至少部分地限定环形保护区域(54)，以便当管状部件和这样的互补的管状部件连接时，所述的电接触部分(34d，43d)被置于保护区域内，且环形密封表面和互补的管状部件的环形密封表面配合。

3.根据任一前述权利要求的部件，其中，所述管状部件的环形密封表面以如下方式被安置：其和与其连接的互补管状部件的环形密封表面同心。 

4.根据权利要求1或2的部件，其中，所述的导体(34，43)整体形成。

5.根据权利要求1或2的部件，其中，所述电介质装置(39)整体形成。

6.根据权利要求1或2的部件，其中，所述绝缘连接部件设置有基本上径向的部分。

7.根据权利要求1或2的部件，其中，至少一个导体包括：在所述的电接触部分内的裸露区域，当连接时所述裸露区域和互补电连接装置的导体的裸露区域在保护区域(54)内相互接触。

8.根据权利要求1的部件，其中所述电接触部分的接触是弹性的。

9.根据权利要求1或2的部件，其中，至少一个导体包括在所述的电接触部分内的尖的或锥形部分，所述尖的部分被构造成以便其通过穿过所述电介质装置达到互补电连接装置的导体的电连接部分。

10.根据权利要求1或2的部件，其中每个导体(34，43)都被一在绝缘连接部分内的电介质装置(39)包围且在基本上径向的绝缘部分内。

11.根据权利要求1或2的部件，其中，所述电连接装置包括两个导体(34，35)，每个提供一裸露区域，当连接时，所述裸露区域轴向偏离以便它们分别和互补装置的裸露区域接触，公共的绝缘体被置于导体的绝缘连接部分之间。

12.根据权利要求1或2的部件，其中，当连接时，导体的裸露区域包括弹性凸起，设置为与另一互补导体的相应的裸露区域的环形表面配合。

13.根据权利要求1或2的部件，其中，所述绝缘连接部分(34c，43c)在它们的至少部分长度上是环形的。

14.根据权利要求1或2的部件，其中，密封环(50)被置于和所述绝缘连接部分接触。

15.根据权利要求10的部件，其中，所述密封环(50)的部分被置于由所述绝缘连接部分提供的壳体(51)内。

16.根据权利要求1或2的部件，其中，所述电接触部分(34d，43d)是环形的。

17.根据权利要求1或2的部件，其中，所述电接触部分(34d，43d)包括多个规则分布的有角的部分。

18.根据权利要求1或2的部件，其中，所述电接触部分(34d，43d)一个有角的部分。 

19.根据权利要求1或2的部件，包括至少两个导体(34，35)和一置于保护区域(54)内的阻块，以保持导体的电接触部分(34d，43d)分离。

20.根据权利要求1或2的部件，其中，所述端部中的一端为凸端，所述环形密封表面被置于所述绝缘连接部分的外表面上。

21.根据权利要求1或2的部件，其中，所述端部中的一端是凹端，所述环形密封表面被置于所述绝缘连接部分的内表面上。

22.一种接头，其包括两个根据任一前述权利要求的部件，和插入部分，所述插入部分提供一密封环，所述插入部分被置于一个部件的凸形连接装置和另一部件的凹形连接装置之间。

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