[發明專利]一種地礦鉆探用絕緣短節及其制造方法

有效

• 申請號: 201110231602.4
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN102305029A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 邵春;陳鵬飛
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: E21B17/042
• 分類號: E21B17/042;E21B17/10;B32B33/00
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 江釗芳;劉榮

技術領域

本發明涉及一種地礦鉆探用絕緣短節及其制造方法，屬于地礦鉆探領域。

背景技術

地礦鉆探量日益增加，為了提高成孔質量，降低鉆探成本，開始引進電磁波隨鉆測量技術。電磁波隨鉆測量技術，要求有一個絕緣短節將鉆桿柱分隔為兩段，使上段鉆桿、地層與下段鉆桿構成一個電回路。由于地礦鉆孔口徑小，隨鉆巖層復雜，且多為堅硬巖石，要求絕緣鉆桿短節口徑小、耐磨性高。現有技術中不存在地礦鉆探用絕緣短節。

發明內容

為解決現有技術中的上述問題，本發明提供一種地礦鉆探用絕緣短節及其制造方法，本發明的絕緣短節可應用于地礦行業井下電磁波隨鉆測量，實現上、下鉆桿絕緣，本制造方法可制造出適用于地礦行業井下電磁波隨鉆測量的絕緣短節。

為達成上述目的，本發明采用如下技術方案：一種地礦鉆探用絕緣短節及其制造方法，本絕緣短節至少包括中空短節本體及兩個中空保護接頭，兩個保護接頭分別在短節本體的兩端與短節本體固定連接，短節本體與保護接頭同軸，短節本體的內表面、外表面及端面上均涂布有耐磨陶瓷絕緣材料層，短節本體內表面的耐磨陶瓷絕緣材料層上及短節本體不與保護接頭接觸的外表面的耐磨陶瓷絕緣材料層上涂布有硬膠與金剛石顆粒混合材料層，保護接頭的外表面距中心軸線的最小距離大于短節本體涂有耐磨陶瓷絕緣材料層及硬膠與金剛石顆粒混合材料層的外表面距中心軸線的最大距離。

耐磨陶瓷絕緣材料層的厚度為0.5～1mm，硬膠與金剛石顆粒混合材料層的厚度為1～2mm，耐磨陶瓷絕緣材料層的洛氏硬度為60～85HRC，硬膠的剪切強度不低于24MPa。

短節本體的長度為50～80cm，保護接頭的長度為15～20cm。

兩個保護接頭分別在短節本體的兩端與短節本體以螺紋方式固定連接。

本絕緣短節按照如下步驟制造：

(1)制造短節本體及兩個保護接頭：

其中按照如下步驟制造短節本體：

(a)用鉆桿鋼材制造一段中空短節本體；

(b)在步驟(a)中得到的短節本體的所有表面上涂布耐磨陶瓷絕緣材料；

(c)在步驟(b)中得到的短節本體內表面的耐磨陶瓷絕緣材料層上及短節本體不與保護接頭接觸的外表面的耐磨陶瓷絕緣材料層上涂布硬膠與金剛石顆粒混合材料；

其中用鉆桿鋼材制造兩個中空保護接頭，制造的保護接頭的外表面距中心軸線的最小距離大于短節本體涂有耐磨陶瓷絕緣材料層及硬膠與金剛石顆粒混合材料層的外表面距中心軸線的最大距離；

(2)加上不小于2000N·m的預緊力，將兩個保護接頭分別固定連接于短節本體的兩端。

在步驟(1)中所述的短節本體及保護接頭用40Cr鋼或45號鋼制成，短節本體的長度為50～80cm，保護接頭的長度為15～20cm。

在步驟(b)中采用噴涂方式涂布耐磨陶瓷絕緣材料，涂布厚度為0.5～1mm，所用耐磨陶瓷絕緣材料為碳化鎢陶瓷或氧化鋁陶瓷或摻雜ZrO₂和TiO₂的以Al₂O₃為基的陶瓷材料，其洛氏硬度為60～85HRC。

在步驟(c)中采用的硬膠與金剛石顆粒混合材料中，金剛石顆粒與硬膠混合的體積比為1∶5～1∶2，金剛石顆粒的粗細為100目～150目，所用硬膠為樂泰380或樂泰415或樂泰4210或樂泰4212或樂泰480或樂泰496或BD706，其剪切強度不低于24MPa，硬膠與金剛石顆粒混合材料的涂布厚度為1～2mm。

在步驟(c)中，依照如下步驟涂布硬膠與金剛石顆粒混合材料：

(ci)加工若干個高度為短節本體長度1/4到1/8的圓筒形塑料模板A及若干個高度為短節本體長度1/4到1/8的圓柱形塑料模板B，其中塑料模板A的內徑比步驟(b)中得到的短節本體涂有耐磨陶瓷絕緣材料層的外表面距中心軸線的最大距離大4～5mm，塑料模板B的外徑比步驟(b)中得到的短節本體涂有耐磨陶瓷絕緣材料層的內表面距中心軸線的最小距離小4～5mm；

(cii)采用分段灌注方法利用塑料模板A對步驟(b)中得到的短節本體涂有耐磨陶瓷絕緣材料層的外表面涂膠并利用塑料模板B對步驟(b)中得到的短節本體涂有耐磨陶瓷絕緣材料層的內表面涂膠；

其中按照如下方式利用塑料模板A對步驟(b)中得到的短節本體涂有耐磨陶瓷絕緣材料層的外表面涂膠：