[發(fā)明專利]一種雙臺肩導(dǎo)電鉆桿

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910498112.7
• 申請日: 2019-06-10
• 公開（公告）號: CN110397407B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 亞歷山大·蘇卡諾夫;楊甘生;孫琦;拉曼·維施尼亞科夫
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;E21B17/046;E21B47/12;H01R13/10;H01R13/24;H01R31/06;H01R24/00
• 代理公司: 北京細(xì)軟智谷知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11471
• 代理人: 張合成

本發(fā)明提供了一種雙臺肩導(dǎo)電鉆桿，涉及定向鉆井領(lǐng)域，目的是提高向井下電動機(jī)輸送電力的可靠性，并利用同一電力通道高速傳輸各種測井?dāng)?shù)據(jù)在地面和井底之間。雙臺肩導(dǎo)電鉆桿由焊接有雙臺肩接頭的傳統(tǒng)鉆桿、內(nèi)管以及置于雙臺肩接頭內(nèi)部的三根電纜組成，三根電纜分別連接在由彈簧夾緊的導(dǎo)電棒和導(dǎo)電槽上。雙臺肩接頭的設(shè)計通過鉆桿提供高的扭矩傳遞；內(nèi)管設(shè)計用于密封鉆桿和內(nèi)管之間的環(huán)空，并在環(huán)空中鋪設(shè)三根絕緣芯線；而且，沿著鉆桿的長度方向具有相同內(nèi)徑確保實(shí)現(xiàn)鉆井液的最佳水力性質(zhì)；在擰緊鉆桿時，內(nèi)置彈簧機(jī)構(gòu)確保了導(dǎo)電裝置之間可靠的連續(xù)電路；為了確保彈簧夾緊的導(dǎo)電棒和導(dǎo)電槽的精確重合，在接頭的主體上形成三個劃線標(biāo)記。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及導(dǎo)向鉆進(jìn)領(lǐng)域。本發(fā)明涉及一種雙臺肩導(dǎo)電鉆桿：在雙臺肩鉆桿的環(huán)狀空間內(nèi)設(shè)置了三個導(dǎo)電裝置，導(dǎo)電裝置一端連接電纜線，另一端通過導(dǎo)電槽作為母頭與用彈簧夾緊的公頭相互配合實(shí)現(xiàn)電力傳輸。這一設(shè)計適用于向井下電機(jī)傳輸電力并且運(yùn)用同一電力通道實(shí)現(xiàn)各種隨鉆測井、錄井等旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向、地質(zhì)導(dǎo)向等設(shè)備數(shù)據(jù)的雙向高速傳輸。

背景技術(shù)

從現(xiàn)有的技術(shù)來看，用于遠(yuǎn)傳技術(shù)的有纜鉆桿通常被稱為“智能鉆桿”。有纜鉆桿遠(yuǎn)傳技術(shù)可以在井底設(shè)備和地面設(shè)備之間雙向?qū)崟r傳輸大量的通訊數(shù)據(jù)。有纜鉆桿的數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到2,000,000比特/秒，相比之下目前廣泛運(yùn)用的泥漿脈沖遠(yuǎn)傳技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率最高僅能達(dá)到12比特/秒。電磁遠(yuǎn)傳技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率只有100比特/秒。獲得的大量實(shí)時數(shù)據(jù)可以精確評估地層地質(zhì)導(dǎo)向質(zhì)量和鉆進(jìn)動態(tài)。有纜鉆桿遠(yuǎn)傳技術(shù)也可以用于欠平衡鉆進(jìn)技術(shù)。在欠平衡鉆進(jìn)中，鉆井液壓力低于地層空隙壓力，循環(huán)介質(zhì)主要有:泡沫、充氣液體和氣體。這些介質(zhì)不僅改善了儲層性質(zhì)，而且也改善了井的滲透率。這種系統(tǒng)的另一個優(yōu)點(diǎn)是對堵漏材料的耐受能力好。[Michael J,Jellison,SPE,Grand Prideco,andDavid R.Hall,IntelliServ:Intelligent Drill Pipe Creates the Drilling Network,SPE paper 80454,15-17 April 2003,pgs.1-8].

有纜鉆桿遠(yuǎn)傳技術(shù)是一種無源通信線路，不需要從井口輸送電力。它的數(shù)據(jù)傳輸是從一個線圈到另一個線圈，而不是直接的電纜連接。環(huán)形線圈對于螺紋接頭與螺紋接頭之間的數(shù)據(jù)傳輸非常理想，不需要對接頭進(jìn)行專門定位處理。因此，通過感應(yīng)線圈傳輸數(shù)據(jù)的非接觸特性允許它嵌入特殊設(shè)計的型號為“Grant Prideco XT57”的雙臺肩接頭中。雙臺肩接頭在實(shí)際操作中需要更高的上緊扭矩，配合光滑的接觸面，可以確保良好的“金屬與金屬”密封。在將接頭上緊時，公接頭凹槽中安裝的感應(yīng)線圈與母接頭中的另一個感應(yīng)線圈足夠靠近。交流電形式的載波信號通過感應(yīng)線圈轉(zhuǎn)化成變化的電磁場。來自發(fā)送側(cè)線圈的電磁場在接受側(cè)感應(yīng)線圈中激發(fā)感應(yīng)電流。為了減小電磁場的功率損耗，線圈經(jīng)盡可能彼此靠近。鎧裝同軸電纜插入一個小口徑的高壓防護(hù)腔內(nèi)，并且順著鉆桿內(nèi)壁軸向傳輸。高壓防護(hù)腔穿過鉆桿管體并將兩個感應(yīng)線圈連接在一起。這個高壓防護(hù)腔的主要用途是，在鉆桿受壓、彎曲、旋轉(zhuǎn)時保持電纜的位置并且作為密封件防止鉆井液的滲漏[Reeves,M.；Mcpherson,J.；Zaeper,R.and others:High-speed drillstring telemetry networkenables new real-time drilling and measurement technologies,IADC/SPE paper99134,February 21-23,2006,pgs.1-6].

盡管具有以上這些優(yōu)點(diǎn)，但是有纜鉆桿也存在一些問題。所有鉆桿必須采用帶有感應(yīng)線圈和鎧裝同軸電纜的雙臺肩接頭，這導(dǎo)致使用導(dǎo)向鉆進(jìn)的生產(chǎn)成本急劇上升。

有了集成在鉆桿中的感應(yīng)副，通常稱為“功率放大副”，有纜鉆桿就可以使井底工具之間進(jìn)行通信成為可能。每個功率放大副設(shè)備配置一個鋰電池，為電子組件供電60天。