[发明专利]一种绝缘短节及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及地质勘探的技术领域，尤其涉及一种绝缘短节及其制作方法。

背景技术

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。

随钻测量按信息的传输介质可分为有缆式随钻测量和无线式随钻测量。有缆式随钻测量能实现信号的双向传输，数据传输率高。但由于井下发射机与地面接收机是通过电缆连接的，因而这种连接方式会影响钻进作业的正常进行。无线式随钻测量主要有泥浆脉冲随钻测量和电磁波随钻测量。泥浆脉冲随钻测量利用钻井液产生压力脉冲，井下发射机将井底数据加载在泥浆脉冲上，并将泥浆脉冲发射到地面接收机。地面接收机接收脉冲信号，解调后获得井下数据。电磁波随钻测量是利用极低频电磁波作为传输介质，井下发射机将获取的数据加载在电磁波上，并将电磁波发射到地面接收机。地面接收机接收电磁波信号，解调处理后获取井下信息。

泥浆脉冲随钻测量由于使用泥浆压力脉冲作为传输介质，因此在气体钻井和泡沫钻井等包含有可压缩钻井液介质的钻井中不能正常使用，且泥浆压力脉冲所携带的数据量较少，因而泥浆脉冲随钻测量的应用范围较窄。电磁波随钻测量由于用低频电磁波作为信息载体，不受钻井液介质的限制，且传输的数据量较大，因而电磁波随钻测量目前被广泛应用。

在电磁波随钻测量中，通常需要利用电绝缘的偶极子天线作为发射天线，即需要用一个电绝缘的绝缘短节将钻杆从底部绝缘截断，形成偶极子的发射天线。该电绝缘的绝缘短节一方面要满足电绝缘的要求，另一方面要满足作为钻杆的一部分能够承受拉力、压力、扭矩的要求。绝缘短节性能的好坏不仅关系到数据传输质量的好坏，更关系到钻进作业能否正常进行。

目前，国内外电磁波随钻绝缘短节所采用的一般结构是：绝缘短节由上下两个金属接头通过螺纹连接，并在螺纹之间预留有连接间隙。在连接间隙间真空灌注非金属绝缘密封胶来实现绝缘。这种结构由于采用螺纹连接，并在螺纹之间预留注胶间隙，因此绝缘短节的扭矩全部由非金属绝缘密封胶来承受。而螺纹在钻进过程中承受扭矩时容易旋紧，会产生较大的挤压力，容易破坏螺纹间隙处的绝缘密封胶，导致绝缘失败，因此，绝缘短节对加工工艺和非金属绝缘密封胶的性能要求极高。国外的绝缘短节由于加工工艺先进、非金属绝缘密封胶的强度高以及相关的制备技术相当成熟，能满足正常钻进所传递的拉力、压力和扭矩。国内由于加工条件和材料性能方面的限制，随钻测量绝缘短节仍与国外产品有较大的差距。

发明内容

本发明实施例通过提供一种绝缘短节及其制作方法，解决了现有技术中随钻测量绝缘短节不能在绝缘的基础上，承受钻进传递的拉力、压力和扭矩的技术问题，实现了保证数据传输质量和钻进作业正常进行的技术效果。

本发明实施例提供了一种绝缘短节，包括：上接头、下接头、键及绝缘机构；所述上接头与所述下接头均包含有凸台结构；所述上接头与所述下接头通过所述凸台结构限位连接；在所述凸台结构的连接处留有键槽；所述键设置在所述键槽中；所述绝缘机构设置在所述凸台结构处。

进一步地，在所述上接头上开设有导向槽；所述键通过所述导向槽进入所述键槽中。

进一步地，所述绝缘机构至少包括：高强度结构胶粘接层；所述高强度结构胶粘接层位于所述键与所述键槽的槽壁之间。

进一步地，在所述凸台结构的连接处开设有注胶孔。

进一步地，所述绝缘机构至少包括：内绝缘衬层和外耐磨绝缘层；所述上接头和所述下接头均为中空结构；所述内绝缘衬层在所述中空结构的内壁上，且位于所述凸台结构的连接处，对所述凸台结构的连接处进行内绝缘密封；所述外耐磨绝缘层在所述上接头和所述下接头的外壁上，且位于所述凸台结构的连接处，对所述凸台结构的连接处进行外绝缘密封。

进一步地，所述绝缘机构至少包括：第一绝缘陶瓷层和第二绝缘陶瓷层；所述第一绝缘陶瓷层在所述上接头的凸台结构上；所述第二绝缘陶瓷层在所述下接头的凸台结构上。

进一步地，所述绝缘机构还包括：第一绝缘环和第二绝缘环；所述第一绝缘环和所述第二绝缘环均设置在所述第一绝缘陶瓷层与所述第二绝缘陶瓷层之间，且所述第一绝缘环的位置高于所述第二绝缘环。

本发明实施例还提供了一种绝缘短节的制作方法，用于制作上述的绝缘短节,所述方法包括：

将所述第一绝缘环粘接在所述下接头的凸台结构上；将所述第二绝缘环粘接在所述上接头的凸台结构上；