[发明专利]随钻侧向电阻率测井仪器电极系结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于油气井测井领域，具体涉及随钻侧向电阻率测井仪器电极系结构及其制作方法。

背景技术

随钻侧向电阻率测井仪器是实现并应用最早的一种随钻测井仪器，与随钻电磁波和随钻感应电阻率测井仪器相比，它的电阻率测量范围更大，且在中、高阻地层测井具有无法匹敌的优势。该类仪器主要有两种聚焦方法，一种是电路直接给钻铤供电流聚焦，另一种是通过给线圈供电并在钻铤上产生感应电流聚焦。前一种方法提出并应用最早，探测深度大，聚焦能力强，但受技术水平局限，目前为止未能成熟和广泛应用；后一种方法提出并应用较晚，探测深度较浅，聚焦能力较弱，但电极系容易实现，目前已成熟并广泛应用。前一种方法未能成熟和商业应用的主要原因是：仪器电极之间、电极与钻铤之间的绝缘及其电极系绝缘带的耐磨无法满足长时间、高温、高压钻井环境的需要。

随钻测井仪器在井底工作时受泥浆冲刷、钻井振动、高温、高压等影响，工作环境十分恶劣，且随钻侧向电阻率测井仪电极系长时间在井下工作，其绝缘性能很容易降低、受到泥浆冲刷易导致电极环损坏并脱落井底。电极环脱落井底需进行打捞，无法打捞则需要进行填井，会造成巨大损失。以前，电路直接给电极供电流聚焦的随钻测向电阻率测井仪电极系，由于设计结构和制作工艺等原因，其绝缘性能、耐冲刷性能较差。经常出现绝缘值在下井后很快降低到很小，绝缘层受到冲刷严重等现象，造成随钻侧向电阻率测井仪器电极系的损坏，难以满足随钻测井需要。因此急需新型的电极系结构及制作方法，有效解决高温高压绝缘性能低，易冲刷和耐高温高压等问题，以提高随钻侧向电阻率测井仪器的稳定性、可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供随钻侧向电阻率测井仪器电极系结构及其制作方法，该电极系结构能够提高电极系的绝缘、耐冲刷、抗振和耐高温高压性能，满足电极系在油气钻井环境中长时间稳定、可靠工作的需要。

为了达到上述目的，本发明随钻侧向电阻率测井仪器电极系结构，包括钻铤本体、第一、二绝缘层和电极环，第一、二绝缘层和电极环沿钻铤本体径向自内向外依次设在钻铤本体的表面；所述的第一绝缘层为陶瓷绝缘层或橡胶绝缘层，第二绝缘层为玻璃钢绝缘层；当第一绝缘层为陶瓷绝缘层时，第一、二绝缘层之间还设有用于消除第一绝缘层缝隙的聚四氟乙烯涂层。

所述的电极环包括扣合在一起的电极环上和电极环下。

所述的销子通过过盈配合将电极环上和电极环下固定在一起。

所述的电极环上和电极环下均设有销子孔，销子穿进销子孔与电极环上和电极环下过盈配合；电极环上和电极环下的扣合处预留有焊缝，焊缝处点焊有焊点。

所述的电极环上和电极环下均铣有便于安装销子的安装槽。

所述的橡胶绝缘层采用的材料为氟橡胶，陶瓷绝缘层采用的材料为氧化铝陶瓷，玻璃钢绝缘层采用的材料为环氧树脂，电极环的材料选用TC11无磁不锈钢。

所述的电极环的内壁上涂有胶黏剂。

当第一绝缘层为陶瓷绝缘层时，第一绝缘层的厚度为0.2mm-0.4mm；聚四氟乙烯涂层的厚度为0.5mm；当第一绝缘层为橡胶绝缘层时，第一绝缘层的厚度为2-3mm。

所述的随钻侧向电阻率测井仪器电极系结构的制作方法，当第一绝缘层为陶瓷绝缘层时，包括以下步骤：

1)在打磨好的钻铤本体表面采用喷涂的方式形成第一绝缘层，然后采用热喷涂工艺在第一绝缘层的表面形成聚四氟乙烯涂层，接着在聚四氟乙烯涂层表面采用玻璃钢缠绕工艺缠绕第二绝缘层；

2)在第二绝缘层的表面安装均设有销子孔的电极环上和电极环下，并使电极环上和电极环下扣合在一起，电极环上和电极环下的销子孔位于一条直线，电极环上和电极环下的扣合处预留焊缝，在电极环上和电极环下均铣出安装槽，然后将销子放入安装槽中，将销子穿进销子孔与电极环上和电极环下过盈配合，形成电极环；

3)在预留的焊缝处点焊焊点，得到随钻侧向电阻率测井仪器电极系结构；

当第一绝缘层为橡胶绝缘层时，包括以下步骤：

1)在打磨好的钻铤本体表面采用压胶成型的方式形成第一绝缘层，然后在第一绝缘层表面采用采用玻璃钢缠绕工艺第二绝缘层；

2)在第二绝缘层的表面安装均设有销子孔的电极环上和电极环下，并使电极环上和电极环下扣合在一起，电极环上和电极环下的销子孔位于一条直线，电极环上和电极环下的扣合处预留焊缝，在电极环上和电极环下均铣出安装槽，然后将销子放入安装槽中，将销子穿进销子孔与电极环过盈配合，形成电极环；

3)在预留的焊缝处点焊焊点，得到随钻侧向电阻率测井仪器电极系结构。