可傳輸電信號的對接式鑽杆的製作方法

2023-07-27 02:48:26

專利名稱：可傳輸電信號的對接式鑽杆的製作方法
技術領域：
本發明屬於採礦鑽井領域，涉及一種用於地下水平、垂直和拐彎的深孔定向鑽孔的對接式鑽杆。
背景技術：
在傳統的鑽機中，鑽杆是一個兩端有對接螺紋的中空鋼管，鋼管的內部沒有任何裝置，鑽杆的作用有三個方面，一是將鑽機的扭矩傳輸到鑽頭部位，給鑽頭提供旋轉的動力，實現鑽頭旋轉；二是給鑽頭提供一定的鑽壓，使鑽頭壓緊要切削的巖石或粘土等被鑽材料；三是傳輸鑽液，將鑽液從鑽孔外部傳輸到鑽孔的底部，以便及時將鑽屑攜帶走。如果要對鑽孔內的壓力或鑽頭的方位等進行測量時，往往要採用一些其它複雜的輔助手段。

發明內容
本發明的目的在於克服現有鑽杆功能單一的缺點，提供一種可傳輸電信號的對接式鑽杆，它既可以完成普通鑽杆傳輸扭矩、鑽壓、鑽液等功能，又可以傳輸電信號，在對接鑽杆的同時，電信號傳導裝置也被方便地對接。在隨鑽過程中，電信號傳導裝置將鑽頭部位測量的信號或鑽杆任意部位測量的電信號傳輸到鑽井孔口，以便及時掌握鑽進參數變化的信息。
本發明的技術方案如下一種可傳輸電信號的對接式鑽杆，是在普通鑽杆的內腔，安裝與鑽杆同軸心的電信號傳導裝置。電信號傳導裝置由電信號線保護管、電信號插頭與電信號插座以及兩根導線構成。兩根導線之間以及導線與鑽杆內腔之間完全隔絕。電信號插頭、插座採用內置彈簧的方式設計，由電信號插頭與電信號插座對接後，內置彈簧在插頭與插座之間產生壓緊力，使得插頭與插座的導體能夠緊密接觸，保證電信號的傳輸。在電信號傳導裝置的對接部位安裝O型宻封圈，將鑽井流體與電信號傳導裝置的內部隔離，同時也將兩個導線之間相互隔離。
本發明的具體結構是在對接式鑽杆的內腔，設置由電信號線保護管、電信號插頭與電信號插座構成的電信號傳導裝置，其電信號線保護管沿鑽杆的中心線定位，保護管的一端與電信號插頭宻封地固接在一起，另一端與電信號插座窯封地固接在一起，插頭的兩根導線經保護管引至插座與其相應的接頭連接。
所述的電信號線保護管，由卡裝在鑽杆內腔壁上的兩個支架定位、支承。電信號線保護管的兩個支架，其中心有一個和保護管外徑相同的安裝孔，保護管安裝孔周圍有若干鑽井液的流通孔。
所述的電信號插頭，由內層導體、內絕緣層、外層導體、外絕緣層及其兩根導線組成。其外層導體為中空管，內層導體、內絕緣層、外層導體、外絕緣層之間窯封地粘結在一起，並與電信號線保護管宻封固接。兩根導線分別與內層導體、外層導體連接。
所述的電信號插座，由外絕緣管、外導體、外導體彈簧、內導體、內導體彈簧、內絕緣管以及定位堵頭組成。其外絕緣管、內絕緣管、定位堵頭三者相互固定在一起，並與電信號線保護管宻封固接。內導體、內導體彈簧以及定位堵頭安裝在內絕緣管中，內導體與內絕緣管滑動配合，內導體彈簧緊壓在內導體與定位堵頭之間；外導體為中空管，套裝在外絕緣管與內絕緣管之間，其外壁和內壁分別與外絕緣管的內壁和內絕緣管的外壁滑動配合，外導體彈簧套裝、緊壓在外導體管與內絕緣管之間。
所述的插頭的兩根導線經保護管引至插座，一根導線與內導體彈簧連接，另一根導線與外導體彈簧連接。
所述的電信號插頭，在其與插座對接部位的內絕緣層、外絕緣層上分別安裝O型密封圈。
本發明與現有技術相比，具有以下優點和有益效果1、由於是在普通的鑽杆中加入了傳輸電信號的裝置，在對接鑽杆的同時，傳輸信號的導線也延長，通過不斷地對接鑽杆，可以將鑽頭部位探頭監測的電信號傳輸到鑽孔孔口，進行測量或處理，也可以將孔外的信號傳到鑽頭附近的傳感器中進行各種指令的操作。因此，本發明不但可以完成普通鑽杆傳輸扭矩、鑽壓、鑽液等功能，又可以傳輸電信號，克服了傳統鑽杆功能單一的缺點。
2、由於在普通鑽杆的內腔，位於電信號線保護管兩端設置了電信號插頭與電信號插座，在鑽杆對接過程中有利於找中、對接。同時，電信號插頭、插座採用了內置彈簧的方式，對接後內置彈簧在插頭與插座之間產生壓緊力，使得插頭與插座的導體緊密接觸，保證電信號的可靠傳輸。
3、由於在兩根導線之間、導線與鑽杆內腔之間完全隔絕；在電信號傳導裝置的對接部位安裝了O型宻封圈，將鑽井流體與電信號傳導裝置的內部隔離，因此，確保了電信號傳導裝置的安全。它適於有危險的、可燃燒氣體、可爆炸氣體的特殊場合使用。
下面結合附圖，通過較佳實施例對本發明作進一步的說明。


圖1是本發明的結構示意圖；圖2是圖1中電信號插頭的結構示意圖；圖3是圖1中電信號插座的結構示意圖；圖4是兩根鑽杆對接狀態的結構示意圖。
具體實施方案如圖1、2、3所示，一種可傳輸電信號的對接式鑽杆，是在對接式鑽杆1的內腔，設置由電信號線保護管2、電信號插頭3與電信號插座4構成的電信號傳導裝置，其電信號線保護管2沿鑽杆1的中心線定位，保護管的一端與電信號插頭3宻封地固接在一起，另一端與電信號插座4宻封地固接在一起，防止鑽井流體從插頭、插座與信號線保護管的間隙進入信號線保護管中。插頭的兩根導線5經保護管2引至插座4與其相應的接頭連接。
所述的電信號線保護管2，由卡裝在鑽杆內腔壁上的兩個支架6定位、支承。保護管的兩個支架6，其中心有一個和保護管外徑相同的安裝孔，保護管安裝孔周圍有若干鑽井液的流通孔。
所述的電信號插頭3，由內層導體3-1、內絕緣層3-2、外層導體3-3、外絕緣層3-4及其兩根導線5組成，其外層導體3-3為中空管，內層導體3-1、內絕緣層3-2、外層導體3-3、外絕緣層3-4之間密封地粘結在一起，並且外絕緣層3-4和保護管2窯封地固接。兩根導線5分別與內層導體3-1、外層導體3-3連接。
所述的電信號插座4，由外絕緣管4-1、外導體4-2、外導體彈簧4-3、內導體4-4、內導體彈簧4-5、內絕緣管4-6以及定位堵頭4-7組成，其外絕緣管4-1、內絕緣管4-6、定位堵頭4-7三者相互固定在一起，並與電信號線保護管2宻封固接。當內外導體移動，它們之間不會產生位移。內導體4-4、內導體彈簧4-5、定位堵頭4-7安裝在內絕緣管4-6中，內導體4-4與內絕緣管4-6滑動配合，內導體彈簧4-5緊壓在內導體4-4與定位堵頭4-7之間；外導體4-2為中空管，套裝在外絕緣管4-1與內絕緣管4-6之間，其外壁和內壁分別與外絕緣管4-1的內壁和內絕緣管4-6的外壁滑動配合，外導體彈簧4-3套裝、緊壓在外導體管4-2與內絕緣管4-6之間。
所述的插頭的兩根導線5經保護管引至插座4，一根導線與內導體彈簧4-5連接，另一根導線與外導體彈簧4-3連接。
所述的電信號插頭3，在其與插座4對接部位的內絕緣層3-2、外絕緣層3-4上分別安裝O型密封圈3-5，作用是將信號傳導裝置與鑽井流體隔離。
本發明的工作工程如圖4所示，兩根鑽杆對接時，首先由鑽杆外殼的對接螺紋進行對接，鑽杆對接螺紋旋轉3～5扣，確保兩根鑽杆基本對接，鑽杆接頭除軸線方向可以移動，徑向方向不可移動時，電信號插頭與插座開始對接。電信號插頭與插座對接時，由於插頭的前端較小，而插座的前端較大，因此，插頭容易插入插座中。隨著鑽杆外殼的旋進，插頭逐漸旋入到插座中。當鑽杆外殼旋緊的同時，插頭與插座配合到位，插頭與插座的兩個內層導體及兩個外層導體分別對應接觸，並在彈簧的作用下被壓緊。插頭上安裝的O型圈正好處於插頭與插座的間隙中，將傳導裝置以及兩根導線隔離開，確保電信號的傳輸。
權利要求
1.一種可傳輸電信號的對接式鑽杆，其特徵是在對接式鑽杆(1)的內腔設置由電信號線保護管(2)、電信號插頭(3)、電信號插座(4)構成的電信號傳導裝置，其電信號線保護管(2)沿鑽杆(1)的中心線定位，保護管的一端與電信號插頭(3)密封地固接在一起，另一端與電信號插座(4)密封地固接在一起，插頭的兩根導線(5)經保護管(2)引至插座(4)與其相應的接頭連接。
2.按照權利要求1所述的可傳輸電信號的對接式鑽杆，其特徵在於所述的電信號線保護管(2)，由卡裝在鑽杆內腔壁上的兩個支架(6)定位、支承。
3.按照權利要求1所述的可傳輸電信號的對接式鑽杆，其特徵在於所述的電信號插頭(3)，由內層導體(3-1)、內絕緣層(3-2)、外層導體(3-3)、外絕緣層(3-4)及其兩根導線(5)組成，其外層導體(3-3)為中空管，內層導體(3-1)、內絕緣層(3-2)、外層導體(3-3)、外絕緣層(3-4)之間密封地粘結在一起，且外絕緣層(3-4)與電信號線保護管(2)密封固接，兩根導線(5)分別與內層導體(3-1)、外層導體(3-3)連接。
4.按照權利要求1所述的可傳輸電信號的對接式鑽杆，其特徵在於所述的電信號插座(4)，由外絕緣管(4-1)、外導體(4-2)、外導體彈簧(4-3)、內導體(4-4)、內導體彈簧(4-5)、內絕緣管(4-6)以及定位堵頭(4-7)組成，其外絕緣管(4-1)、內絕緣管(4-6)、定位堵頭(4-7)三者相互固定在一起，且與電信號線保護管(2)密封固接；內導體(4-4)、內導體彈簧(4-5)、定位堵頭(4-7)安裝在內絕緣管(4-6)中，內導體(4-4)與內絕緣管(4-6)滑動配合，內導體彈簧(4-5)緊壓在內導體(4-4)與定位堵頭(4-7)之間；外導體(4-2)為中空管，套裝在外絕緣管(4-1)與內絕緣管(4-6)之間，其外壁和內壁分別與外絕緣管(4-1)的內壁和內絕緣管(4-6)的外壁滑動配合，外導體彈簧(4-3)套裝、緊壓在外導體管(4-2)與內絕緣管(4-6)之間。
5.按照權利要求2所述的可傳輸電信號的對接式鑽杆，其特徵在於所述的電信號線保護管(2)的兩個支架(6)，其中心有一個和保護管外徑相同的安裝孔，保護管安裝孔周圍有若干鑽井液的流通孔。
6.按照權利要求1所述的可傳輸電信號的對接式鑽杆，其特徵在於所述的插頭的兩根導線(5)經保護管引至插座，一根導線與內導體彈簧(4-5)連接，另一根導線與外導體彈簧(4-3)連接。
7.按照權利要求3所述的可傳輸電信號的對接式鑽杆，其特徵在於所述的電信號插頭(3)，在其與插座(4)對接部位的內絕緣層(3-2)、外絕緣層(3-4)上分別安裝O型密封圈(3-5)。
全文摘要
本發明公開了一種可傳輸電信號的對接式鑽杆，傳統的鑽機鑽杆是一個兩端有對接螺紋的中空鋼管，管內沒有任何裝置，如果要對鑽孔內的工藝參數進行測量時，需要採用複雜的輔助手段。本發明為克服現有技術功能單一的缺點，在其鑽杆的內腔設置電信號傳導裝置，其保護管沿鑽杆的中心線定位，保護管的一端與插頭固接，另一端與插座固接，插頭的兩根導線經保護管引至插座與其相應的接頭連接。本發明既可完成普通鑽杆傳輸扭矩、鑽壓、鑽液等功能，又可傳輸電信號，在隨鑽過程中，可以將鑽頭部位探頭監測的電信號傳輸到孔口，以便及時掌握鑽進參數變化的信息。
文檔編號E21B17/00GK1776193SQ20051004813
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月26日 優先權日2005年11月26日
發明者馮增朝, 趙陽升, 王成壽, 康軍 申請人:太原理工大學