电磁绝缘短节及其安装方法技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
电磁绝缘短节及其安装方法
本专利技术属于石油钻采
，具体涉及一种电磁绝缘短节及其安装方法。
技术介绍
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。本专利技术通过一个简单的“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。
技术实现思路
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。本专利技术的有益效果。本专利技术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。附图说明通过阅读本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。/n

【技术特征摘要】
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，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨绍国，李航运，
申请(专利权)人：伟卓石油科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11