[发明专利]一种用于电磁波随钻无线测量信号发射偶极子钻柱的钻杆

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电磁波随钻无线测量信号发射偶极子钻柱的钻杆。

背景技术

目前，随钻测量主要有无线随钻测量和有线随钻测量，有线随钻测量受到井深增加带来的井下复杂环境以及导线在钻杆之间的连接等一系列问题影响较大，所以无线随钻测量技术是石油技术发展的主要技术之一。

电磁波随钻测量（EM-MWD）是无线随钻测量的一种，是20世纪80年代进入工业化应用的一项新技术，受泥浆影响小，不仅适用于泥浆钻井，而且可以用于空气、泡沫钻井。在实际测井过程中由于电磁波信号要经过地层传播，受地层电阻率影响较大，通常情况下地层电阻率越小，信号衰减越严重；且随着地层深度增加，地面可接收到的信号强度也会逐渐减弱，当达到一定深度时，则不能接收到有效的信号。

针对以上问题，现阶段可以通过提升绝缘短节距离井底的位置以及通过铠装电缆提高井下信号发射位置，但上述方法都存在明显的不足，当遇到较厚低电阻地层时或者钻超深井时，以上两种方法效果都无法满足现场要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，而提供一种结构科学合理，制作工艺简单，传播信号可靠性强的一种用于电磁波随钻无线测量信号发射偶极子钻柱的钻杆，用以改变传统随钻测量电磁波传播信道以地层为主的缺点，利用偶极子钻杆的钻杆内层、钻杆外层具有良好的导电性作为电磁波传播信道，进行地面与井下的信息传输，可实现智能钻井，保证了钻井的安全性，同时可以适应各种复杂地层情况。

为实现上述目的，本发明采用的技术措施是：提供一种用于电磁波随钻无线测量信号发射偶极子钻柱的钻杆，包含钻杆内层、钻杆外层和绝缘层，所述的偶极子钻柱每根钻杆的钻杆外层内设有钻杆内层；钻杆外层与钻杆内层之间设有绝缘层；所述的绝缘层由绝缘的耐高温金属粘合剂构成，采用绝缘的耐高温金属粘合剂一方面用于将钻杆外层与钻杆内层绝缘开，为电磁波信号发射提供了两个电极，使钻杆内层、钻杆外层成为电磁波传播信道，另一方面通过其在高温条件下仍具有高强度粘合作用的特性，将钻杆内层、钻杆外层紧密粘接在一起，构成了机械性能优良的偶极子钻杆；所述的钻杆外层或钻杆内层两端设有钻杆公扣端和钻杆母扣端，钻杆公扣端与钻杆母扣端均设有螺纹，用于多根偶极子钻杆之间的首尾连接；所述的每根钻杆内层或钻杆外层的下端管壁内都均匀布设2～6个弹簧针放置腔，在弹簧针放置腔内放置有弹簧针，上下两根钻杆连接后，弹簧针处于压缩状态，弹簧针用于保持上下相邻两根钻杆的钻杆内层或钻杆外层之间良好的接触。

本发明当所述的钻杆外层作为钻杆主体时，用于上下两根钻杆之间连接的钻杆公扣端与钻杆母扣端螺纹位于钻杆外层两端，则钻杆外层在钻井过程中承担主要受力，其结构强度比钻杆内层强；钻杆内层作为电磁波信号的一个发射电极以及电磁波传播信道，弹簧针设于钻杆内层下端管壁内。

本发明当所述的钻杆内层作为钻杆主体时，用于上下两根钻杆之间连接的钻杆公扣端与钻杆母扣端螺纹位于钻杆内层两端，则钻杆内层在钻井过程中承担主要受力；钻杆外层作为电磁波信号的一个发射电极以及电磁波传播信道，弹簧针设于钻杆外层下端管壁内。

本发明所述的绝缘层厚度为0.2～2mm。

本发明所述的弹簧针为钛合金材料加工而成，其中一端为弹簧状，另一端为矩形或圆柱形金属块，弹簧状一端通过焊接或者高强度胶固接在弹簧针放置腔内，金属块一端其尺寸大小与弹簧针放置腔开口大小刚好吻合，钛合金弹簧针在自然状态下金属块一部分伸出弹簧针放置腔，在上下两根钻杆连接后处于压缩状态，弹簧针在弹簧针放置腔内与上下两根钻杆紧密接触。

本发明的一种用于电磁波随钻无线测量信号发射偶极子钻柱的钻杆与现有技术相比具有如下有益效果：

1、本发明以连接起来的偶极子钻杆形成的偶极子钻柱，改变了传统随钻测量电磁波传播信道以地层为主的缺点，利用钻杆内层、钻杆外层良好的导电性作为电磁波传播信道，在钻遇复杂地层或超深井时，极大地降低了地层电阻率和钻井深度对信号传播的影响，可以很好地满足钻井现场需求，不仅可以降低钻井成本，而且可以很好保证钻井工程质量。

2、本发明的偶极子钻杆结构科学合理，制作工艺简单易行，传播信号可靠性强，功效高，易于实现工业化生产。

附图说明

图1为本发明将钻杆外层作为钻杆主体时的偶极子钻杆结构示意图。

图2为将多根图1的钻杆连接构成以钻杆外层作为钻杆主体时的偶极子钻柱结构示意图。

图3为本发明将钻杆内层作为钻杆主体时的偶极子钻杆结构示意图。