[发明专利]一种能传输动力及信号的智能钻杆

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于水管、油管、天然气管道安装中管道定向穿越领域的能传输动力及信号的智能钻杆，本发明还可以用于地面径向空间受限的动力及信号传输领域。

背景技术

随着管道定向穿越技术的发展，管道穿越的管径越来越大、穿越距离越来越长、穿越地层越来越复杂，致使利用地面钻机和钻柱驱动扩孔器进行多级扩孔的水平定向钻作业变得非常困难。就当前而言，利用动力钻具直接驱动扩孔器成为最有效的解决办法。目前井下动力钻具主要有螺杆钻具、涡轮钻具。但它们直径大、重量大、加工制造难度大、维修不便，且扩孔效率低、扩孔次数多、故障率高，不能完全满足大孔径、长距离、复杂地质条件下的扩孔工艺技术要求。

在信号传输方面，目前常用无缆式地表定位系统(手持式跟踪仪器)和有缆式定向系统。无缆式地表定位系统易受地质条件和周围电磁信号干扰，信号失真严重。而目前使用的有缆式定向系统操作麻烦、故障率高。

最近，提出了管道定向穿越电驱动扩孔技术，该技术将地面的电传输到地下，驱动地下电机，地下电机再带动扩孔器进行扩孔；同时，要求能实现地面和地下信号的双向传输；另外，还要求能实现传输电路自动连接和大功率传输。目前，地下电机和扩孔器都能在市场中购买，但用来传输动力和信号的传输工具还需要专门研发。本发明就是针对这种技术研发的能传输动力及信号的智能钻杆。

发明内容

本发明的目的是：为了解决目前管道定向穿越中面临的大管径、长距离、复杂地层等工况时出现的扩孔动力不足、扩孔次数多、信号传输效率低、故障率高等难题，配合管道定向穿越电驱动扩孔技术提出的一种能传输动力及信号的智能钻杆。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种能传输动力及信号的智能钻杆，是由公电接头、母电接头、电缆总成和普通钻杆组成，其结构特征在于：公电接头由插针总成4、插针总成定位套3、螺钉2组成，插针总成4安装在插针总成定位套3内，插针总成定位套3用螺钉2固定在普通钻杆母接头端1a内部；母电接头由插座总成9、插座总成定位套8、嵌块10、定位块11、压块12、螺钉2组成，在插座总成9与插座总成定位套8连接处安装有嵌块10，插座总成9安装在插座总成定位套8内，插座总成定位套8端部用定位块11固定在普通钻杆公接头端1b内部，并用螺钉2将定位块11、压块12与普通钻杆1连接成一体；电缆总成由绝缘垫5、电缆保护套6、电缆7组成，电缆7安装在电缆保护套6内部，电缆保护套6两端通过螺纹与插针总成4和插座总成9连接，绝缘垫5安装在插针总成4与电缆保护套6及插座总成9与电缆保护套6之间，并套在电缆7圆周上；公电接头、电缆总成和母电接头连接成一体固定在普通钻杆1内部，同时形成电路通路，以传输动力及信号。

普通钻杆1是由API标准钻杆上局部加工而成；在API标准的普通钻杆母接头端1a的螺纹退刀槽部位铣一个平面，为插针总成定位套的安装平面1c，用来容纳插针总成定位套头部3a，同时，平面上均布螺纹孔，用螺钉2将插针总成定位套3固定在普通钻杆1内壁；在API标准的普通钻杆公接头端1b的端部，铣一个插座总成定位套的安装平面1d，用来容纳插座总成定位套头部8a。

插针总成4由插针壳体13、绝缘树脂14、电缆压接头15、双头螺柱16、插针外导体17、插针中导体18和插针内导体19组成；插针外导体17、插针中导体18、插针内导体19依次套装在一起，保持同轴，且头部轴向错开，尾部都加工有螺纹，用双头螺柱16与电缆压接头15连接，电缆压接头15与电缆7头部压接；插针总成4内各零件之间的空隙处充填绝缘树脂14；插针外导体17、插针中导体18和插针内导体19之间绝缘树脂14的头部为倾斜面，该倾斜面与插座内导体定位套23和插座中导体定位套21的内倾角相同；插针外导体17、插针中导体18和插针内导体19的头部导体表面裸露，其轴向裸露长度为1个插座外导体接触件28的长度，其余表面都用绝缘树脂14包裹。