CN218439255U - 一种电动旋转短节 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于石油测井辅助仪器领域，特别是涉及一种电动旋转短节。电动旋转短节包括可相对旋转的第一套筒与第二套筒，旋转短节内设置有用于驱动第一套筒与第二套筒相对旋转的电机，电机连接有旋转角度感应模块与控制模块，可以检测旋转短节旋转角度并控制电机驱动旋转短节相对旋转。本实用新型在旋转短节内设置可以自行控制旋转短节旋转的元件，从而可以自主检测仪器串与井壁摩擦产生旋转的旋转角度并且可以自主调节仪器串内仪器的旋转角度，同时该检测调节过程不受油井高压或井斜的影响，因此可以保持仪器串始终保持平衡测井状态。

Description

一种电动旋转短节

技术领域

本实用新型属于石油测井辅助仪器领域，特别是涉及一种电动旋转短节。

背景技术

石油测井过程中通过电缆连接地面控制系统和井下仪器，并通过电缆下传地面控制系统下发的指令或上传井下仪器采集的信号。在实际测井过程中仪器串较长较重，且上提下放过程中仪器会随电缆旋转，此外仪器与管壁碰撞摩擦也会旋转，因此为保证测试数据的准确性需要保持测井仪器稳定。

为解决上述问题，现有技术会在仪器与电缆或其他仪器之间加装旋转短节，以保持仪器稳定且不影响信号传输。

授权公告号为CN205876209U，授权公告日为2017年1月11日的中国实用新型专利公开了在单芯旋转短节的上下接头间设置旋转轴化解电缆的旋转力但易受井斜影响。授权公告号为CN202117659U，授权公告日为2012年1月18日的中国实用新型专利公开了在多芯旋转短节内设置滑环总成，通过上接头套管与下接头套管的相对旋转消除测井仪器串中的扭力但易受井斜或高压环境影响。授权公告号为CN206972226U，授权公告日为2018年2月6日的中国实用新型专利公开了一种高强度单芯旋转短节，在短节内设置有传动轴，该传动轴一端插入支撑座内，并在该端同轴套装两推力球轴承，并且该短节还连接有皮囊，皮囊内充有油，由此使得短节克服了巨大井液压力对轴的硬线，使短节在高压环境仍能正常旋转释放扭力。

以上几种旋转短节虽然解决了仪器串在上提或下方过程中仪器随电缆旋转的问题，但都没有解决旋转短节下部仪器与井壁摩擦产生旋转的问题且存在部分旋转短节易受高压、井斜影响不能有效释放电缆扭力的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电动旋转短节，以解决现有技术中仪器串与井壁摩擦产生旋转以及旋转短节易受高压、井斜影响不能有效释放电缆扭力的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型所提供的电动旋转短节的技术方案是：一种电动旋转短节，包括可相对旋转的第一套筒与第二套筒，所述旋转短节内设置有用于驱动第一套筒与第二套筒相对旋转的电机，所述电机的定子安装于第一套筒内，所述电机的转子安装于第二套筒内，所述电机电连接有旋转角度感应模块与控制模块，所述旋转角度感应模块用于检测并发送其所在套筒的旋转角度数据给控制模块，所述控制模块在收到旋转角度数据后可控制电机驱动第一套筒与第二套筒相对旋转至设定旋转角度。

有益效果是：本实用新型所提供的旋转短节设置有可在电机驱动下相对旋转的第一套筒与第二套筒，电机上还电连接有用于检测两套筒相对旋转角度的感应模块以及控制两套筒相对旋转的控制模块，分设于第一套筒与第二套筒内的旋转角度感应模块可以检测并发送对应套筒的旋转角度数据给控制模块，控制模块在接收到旋转角度数据后即可控制电机驱动第二套筒旋转至设定角度，以此实现本实用新型的旋转短节可以自主检测仪器串与井壁摩擦产生旋转的旋转角度并且可以由此自主调节仪器串内仪器的旋转角度，同时该检测调节过程不受油井高压或井斜的影响，因此可以保证仪器串始终保持平衡测井状态，提高测井仪器串测得数据的可信度。

作为进一步地改进，所述第一套筒与第二套筒之间设置有旋转连接件，通过旋转连接件轴向连接在一起。

有益效果是：设置旋转连接件可使第一套筒与第二套筒间密封连接，避免连接处出现环槽，同时使上下套筒的相对旋转更加流畅。

作为进一步地改进，所述旋转连接件为滑环总成，所述滑环总成的定子与第一套筒连接，所述滑环总成的转子与第二套筒连接。

有益效果是：滑环总成结构简单，适配性高，转动流畅性好，有利于旋转短节组装加工。

作为进一步地改进，所述滑环总成为电滑环，所述电滑环连接控制器和不与该控制器在同一套筒内的感应模块。

有益效果是：滑环总成为电滑环，既可通过其电连接保证两套筒内旋转角度感应模块与控制模块的数据信号传输，也不干涉滑环总成旋转。

作为进一步地改进，所述电机的转子为杆状结构，所述杆状结构的末端设置有非圆形块，安装有电机转子的套筒内设置有与非圆形块外周面相匹配的止转块。

有益效果是：杆状结构便于连接其所安装的套筒与电机定子，其末端设置非圆形块与套筒内止转块配合，可以提高转子对套筒的传动效率。

作为进一步地改进，所述感应模块与所述控制模块固定安装在套筒内。

有益效果是：将感应模块与控制模块固定安装在套筒内可使旋转短节外形简洁，结构紧凑，进一步保证旋转角度感应模块与控制模块的连接稳定性。

作为进一步地改进，所述第一套筒、第二套筒内设置有若干隔板，所述隔板用于分隔所述电机、所述旋转角度感应模块与所述控制模块。

有益效果是：利用隔板将电机、旋转角度感应模块及控制模块分隔开，防止各元件间接触碰撞，提高套筒内的空间利用率。

作为进一步地改进，所述隔板之间设置有固定环，所述固定环用于限定隔板之间所述电机、所述旋转角度感应模块与所述控制模块的位置。

有益效果是：设置固定环限制各元件在隔板之间空间内晃动碰撞，提高旋转短节的稳定性。

作为进一步地改进，所述电机的定子及控制模块安装在处于上方的套筒内，所述电机的转子与处于下方的套筒连接。

有益效果是：将电机定子及控制模块布置在旋转短节的上方，转子与下方套筒连接，便于旋转短节与地面控制系统的连接，提高数据信号传输效率。

附图说明

图1为本实用新型中旋转短节实施例1的结构示意图；

图2为图1所示旋转短节滑环总成的结构示意图；

附图标记说明：

1、第一套筒；2、滑环总成；3、第二套筒；4、第一旋转角度感应模块；5、控制模块；6、定子；7、第二旋转角度感应模块；10、转子；11、止转块；12、导线槽；13、导线；201、接触环；202、碳刷；801、第一隔板；802、第二隔板；803、第三隔板；804、第四隔板；805、第五隔板；806、第六隔板；901、第一固定环；902、第二固定环；903、第三固定环；904、第四固定环。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“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；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

本实用新型所提供电动旋转短节的具体实施例1：

如图1和图2所示，本实施例所提供的电动旋转短节包括第一套筒1，第二套筒3以及电连接的滑环总成2，第一套筒1处于第二套筒3的上方。滑环总成设置有多个相互绝缘的接触环201，对应每一接触环滑动设置有四个碳刷202接触点，用于实现数据信号的传输。所述滑环总成2位于第一套筒1和第二套筒3之间，并且与第二套筒螺纹连接。所述电动旋转短节内还安装有步进电机，电机的定子6固定安装在第一套筒1内，电机的转子10为末端设置有非圆形块的杆状电机轴，转子10与第二套筒3连接，并且第一套筒1通过电机的转子10与滑环总成2连接，以此构成电动旋转短节的整体。

在第一套筒1内还安装有控制模块5和第一旋转角度感应模块4，第二套筒3内安装有第二旋转角度感应模块7，所述旋转角度感应模块可以检测并发送对应套筒的旋转角度数据给控制模块5，控制模块5在接收到旋转角度数据后即可控制电机驱动第二套筒3旋转至设定角度。

本实施例中，第一套筒1内通过依次由上到下布置的第一隔板801、第二隔板802、第三隔板803以及第四隔板804将第一套筒分割形成三个隔离腔，第一固定环901、第二固定环902以及第三固定环903由上到下安装在上述三个离腔内，上部隔离腔用于固定安装第一旋转角度感应模块4，中部隔离腔用于固定安装控制模块5，下部隔离腔用于固定安装电机的定子6，并且电机的转子10贯穿滑环总成2与第四隔板804后与第二套筒连接，使电动短接内部结构紧凑，避免内部元器件晃动碰撞。

本实施例中，第二套筒内设置有第五隔板805以及第六隔板806，第五隔板805与第六隔板806构成的隔离腔内安装有第四固定环904，该隔离腔内固定安装有第二旋转角度感应模块7。第五隔板805与滑环总成2之间留有间隔，电机的转子10伸入该间隔并且间隔内设置有与转子10末端非圆形块外形相匹配的止转块11。

本实施例中，在各隔板、各固定环以及止转块11中开设有导线槽12，导线槽12内铺设有导线13，用于实现旋转短节与上下仪器串的连接及旋转短节内部各元器件的线路连接，完成数据的传输。

本实施例中，第一套筒1与上部仪器螺纹连接后通过第一隔板801中心圆孔与上部仪器拔叉线路连接，第一套筒1也可不与上部仪器连接而是与电缆连接，第二套筒3与下部仪器螺纹连接后，通过第六隔板806中心圆孔与下部仪器拔叉线路连接。第一旋转角度感应模块4、控制模块5及步进电机通过隔板中心孔线路连接，第二旋转角度感应模块7通过滑环总成2与控制模块5线路连接，实现旋转短节内部各元器件的通讯传输。碳刷202部分与总线路连接、部分与控制模块5线路连接，相对应的接触环201部分与总线路连接、部分与控制模块5线路连接，构成电动旋转短节上下两部分的多条通讯线路。

本电动旋转短节的第一旋转角度感应模块4和第二旋转角度感应模块7结构相同，分别能够检测旋转短节上下两部分旋转的角度，并将数据传输至所述控制模块5，控制模块5可接收第一旋转角度感应模块4和第二旋转角度感应模块7的旋转角度值，并将角度值数据转换成脉冲信号发送给步进电机，步进电机接收到所述控制模块5的命令后，电机轴产生旋转，并带动旋转短节下部的第二套筒3产生旋转。本电动旋转短节可以在油井高压或井斜较大的情况下，自主检测仪器串与井壁摩擦产生旋转的旋转角度并且可以由此自主调节仪器串内仪器的旋转角度。

电动旋转短节的具体工作过程为：

1)由上位计算机给井下的电动旋转短节供电，并且对井下的电动旋转短节的参数进行设置。

2)开始测井前仪器串保持静止，设置电动旋转短节的第一旋转角度感应模块4、第二旋转角度感应模块7的方位角度值均为0°。

3)上提或下放电力电缆开始测试，在测试过程中，当第一旋转角度感应模块4检测的角度值≠0时，第二旋转角度感应模块7将角度值数据传输给控制模块5，控制模块5将角度值数据转换成脉冲信号发送给旋转步进电机，旋转步进电机接收到命令后转子10产生旋转带动第二部套筒3向相反的方向旋转相等的角度，这样使第二旋转角度感应模块7的方位角度值一直处于0的状态，从而保持下部仪器串一直处于平衡测井状态。

本实用新型所提供的电动旋转短节的具体实施例2：

在本实用新型的电动旋转短节的实施例1中，所述旋转连接件为电滑环总成。在本实施例中，可将旋转连接件替换为旋转支撑轴承，轴承外圈与第一套筒1固连，轴承内圈与第二套筒3固连，轴承内圈内设置有导线用于旋转短节上下部分的数据传输。

本实用新型所提供的电动旋转短节的具体实施例3：

在本实用新型的电动旋转短节的实施例1中，所述电机为步进电机。在本实施例中，可将步进电机替换为伺服电机。

本实用新型所提供的电动旋转短节的具体实施例4：

在本实用新型的电动旋转短节的实施例1中，电机定子6安装在上方的第一套筒1内，电机转子10与下方的第二套筒3连接。在本实施例中，可将电机倒置安装，使电机定子6安装在下方的第二套筒3内，电机转子10与上方的第一套筒1连接。

本实用新型所提供的电动旋转短节的具体实施例5：

在本实用新型的电动旋转短节的实施例1中，第一套筒1与第二套筒3之间设置有滑环总成2。本实施例中，可取消设置滑环总成2，并利用导线实现两套筒的数据传输。

最后需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动旋转短节，包括可相对旋转的第一套筒(1)与第二套筒(3)，其特征是，所述旋转短节内设置有用于驱动第一套筒(1)与第二套筒(3)相对旋转的电机，所述电机的定子(6)安装于第一套筒内，所述电机的转子(10)安装于第二套筒内，所述电机电连接有旋转角度感应模块与控制模块(5)，所述旋转角度感应模块用于检测并发送其所在套筒的旋转角度数据给控制模块(5)，所述控制模块(5)在收到旋转角度数据后可控制电机驱动第一套筒(1)与第二套筒(3)相对旋转至设定旋转角度。

2.根据权利要求1所述的电动旋转短节，其特征是，所述第一套筒(1)与第二套筒(3)之间设置有旋转连接件，通过旋转连接件轴向连接在一起。

3.根据权利要求2所述的电动旋转短节，其特征是，所述旋转连接件为滑环总成(2)，所述滑环总成的定子与第一套筒(1)连接，所述滑环总成的转子与第二套筒(3)连接。

4.根据权利要求3所述的电动旋转短节，其特征是，所述滑环总成为电滑环，所述电滑环连接控制器和不与该控制器在同一套筒内的感应模块。

5.根据权利要求1所述的电动旋转短节，其特征是，所述电机的转子(10)为杆状结构，所述杆状结构的末端设置有非圆形块，安装有电机转子的套筒内设置有与非圆形块外周面相匹配的止转块(11)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电动旋转短节，其特征是，所述旋转角度感应模块与所述控制模块(5)固定安装在套筒结构内。

7.根据权利要求6所述的电动旋转短节，其特征是，所述第一套筒(1)、第二套筒(3)内设置有若干隔板，所述隔板用于分隔所述电机、所述旋转角度感应模块与所述控制模块(5)。

8.根据权利要求7所述的电动旋转短节，其特征是，所述隔板之间设置有固定环，所述固定环用于限定隔板之间所述电机、所述旋转角度感应模块与所述控制模块(5)的位置。

9.根据权利要求1所述的电动旋转短节，其特征是，所述电机的定子(6)及控制模块(5)安装在处于上方的套筒内，所述电机的转子(10)与处于下方的套筒连接。

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