專利名稱:用于遙測的軸環(huán)部件的制作方法
本發(fā)明涉及到一個(gè)使遙測傳輸和(或)接收簡便的部件，例如測量鉆孔的數(shù)據(jù)并將其傳輸至遠(yuǎn)距離(如地面)進(jìn)行分析的地方。本發(fā)明用于鉆孔時(shí)，可用于鉆探的任何時(shí)候，但主要用于靠近鉆頭尖在鉆探的同時(shí)得到的大量數(shù)據(jù)的傳輸。這個(gè)原理被列入石油工業(yè)鉆探時(shí)的測量(MWD)。
鉆探時(shí)對這一測量的原理提供了大量的機(jī)會(huì)。這種原理將使生產(chǎn)安全和有比較高的效率，同時(shí)又能經(jīng)濟(jì)地鉆探探測井和生產(chǎn)井。
目前用以傳輸從鉆孔來的數(shù)據(jù)的一種方法包含通過鉆管和地層的電磁波的傳輸。用這種方法時(shí)，載有鉆孔數(shù)據(jù)的電磁脈沖輸入到置于鉆頭尖上方鉆具的螺旋管里。擔(dān)負(fù)傳輸數(shù)據(jù)的原繞組環(huán)繞著螺旋管，而副繞組是由鉆管形成的。在地面上的接收裝置檢測這編碼的電磁脈沖，進(jìn)而翻譯、顯示并記錄這些數(shù)據(jù)，以備將來使用。
傳統(tǒng)的鉆具螺旋管中碰到的問題是這個(gè)必須保護(hù)螺旋管繞組的外殼而又必須保證該螺旋管結(jié)構(gòu)的完整性。置于鉆具上的螺旋管將承受各種機(jī)械應(yīng)力，諸如拉伸、后縮、扭轉(zhuǎn)和彎曲所產(chǎn)生的應(yīng)力。當(dāng)導(dǎo)電的鉆頭軸環(huán)固定在螺旋管外殼的兩端時(shí)，這結(jié)構(gòu)問題更加突出了。這樣的結(jié)構(gòu)型式使所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)易于為地所短路。要能經(jīng)受這樣惡劣的環(huán)境條件，在螺旋管外殼與鉆頭軸環(huán)間設(shè)置絕緣是必不可少的。
本發(fā)明亦適用于來自其它地點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。其特有的意義在于是從管道內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。目前，管道檢查車，或“故障檢查裝置”把數(shù)據(jù)記錄在磁帶或其它記錄裝置上，此時(shí)這些數(shù)據(jù)直至這故障發(fā)生以前是不可用的。這對同時(shí)分析的數(shù)據(jù)傳輸來說是大有好處的。
本發(fā)明相應(yīng)地提供了一個(gè)遙測部件，其包含一個(gè)至少帶有一個(gè)電絕緣材料環(huán)帶的堅(jiān)固圓柱體，一個(gè)螺旋管和一個(gè)設(shè)置在此環(huán)形帶內(nèi)絕緣材料里的原繞組，但是原繞組的軸向長度比上述的環(huán)帶長度要短，原繞組用以接至與其相鄰的傳輸或接收電路;還有一個(gè)鐵制的套筒包在螺旋管的外面同時(shí)又成為上述圓柱體外表面的一部分。
本發(fā)明的一種形式，基本體是金屬的，而螺旋管置于本體內(nèi)的環(huán)形凹槽里，其套筒與凹槽配合所確定的環(huán)狀空間置入螺旋管，在套筒每個(gè)頂端與凹槽的臺(tái)肩間所確定的軸向空間與上述環(huán)狀空間都用絕緣材料充填。
這本體可以是一個(gè)呈整體狀態(tài)的鉆頭軸環(huán)，螺旋管和套筒安裝在凹槽里，絕緣材料是一種可塑性的材料，澆鑄在上述空間內(nèi)以固定螺旋管和套筒的位置。或者，這軸環(huán)由可拆卸的兩部分扣緊在一起，將絕緣材料預(yù)制成兩部分或更多相配合的部分，而螺旋管和原繞組可嵌入上述部分的其中一部分，然后各部分間相配合以封固這套筒。
絕緣材料是一種合適的可塑性塑料，它有合乎要求的機(jī)械強(qiáng)度，耐磨性和絕緣性能。相應(yīng)材料的例子是聚四氟乙烯和用聚酯或環(huán)氧樹脂的玻璃纖維增強(qiáng)塑料(grp)。
本發(fā)明的另一種形式，這軸環(huán)是整體的絕緣材料，具有合適的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性和絕緣性能，同時(shí)又能模壓或澆鑄成型。一種合用的材料是(kevlar)(商標(biāo)名)。
本發(fā)明的具體實(shí)施通過下面的實(shí)例并參照相應(yīng)的附圖來加以描述。其中圖1是本發(fā)明的這個(gè)部件實(shí)施例的縱向剖面圖;
圖2是圖1中沿截面2-2的剖面圖;
圖3是第二個(gè)實(shí)施例的透視圖;
圖4是圖3所示部件的分解圖;
圖5是圖3實(shí)施中的螺旋管及其相毗連的絕緣材料的一個(gè)縱剖面圖;
圖6是圖3實(shí)施例的縱剖面圖;
圖7是另外一個(gè)實(shí)施例的縱剖面圖。
參照圖1和圖2，這部件包括一個(gè)鉆頭軸環(huán)10，其上帶有為容納絕緣材料20的凹槽，一個(gè)螺旋管部件21、22和鐵磁性套筒30。這螺旋管部件包括一個(gè)鐵磁性的圓柱體21，其上沿軸向繞有原繞組22，原繞組與系統(tǒng)的接地在鉆頭軸環(huán)10的23處相連，同時(shí)經(jīng)引線24和液體-空氣連接器連向數(shù)據(jù)傳輸器(未畫出)。
套筒30優(yōu)先選用鋼，這樣它可起雙重作用，即可做變壓器的鐵芯又可做螺旋管的機(jī)械保護(hù)用。
螺旋管部件21、22和套筒3。都制成相應(yīng)的薄筒狀，包在軸環(huán)10外圍相應(yīng)的位置上，同時(shí)它們的端頭借釬焊或熔焊對接而成密封的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中絕緣材料20是用手工把上邊已提及的grp塑料加以安置的。
這螺旋管部件21、22同樣用grp塑料薄層來與軸環(huán)10和套筒30兩者進(jìn)行絕緣的。應(yīng)該注意的是螺旋管部件21、22和套筒30有同樣的軸向長度，同時(shí)在它們的兩端至軸環(huán)的臺(tái)肩都留出空隙，經(jīng)充填絕緣材料后形成一個(gè)堅(jiān)固的實(shí)體。這些要點(diǎn)對發(fā)明的充分實(shí)施是重要的。
再回到圖3至圖6的實(shí)施例上來，它們具有與上述實(shí)施例相似的結(jié)構(gòu)，因此相同的序號可用以表示相同的部分。在這個(gè)實(shí)施例中，軸環(huán)包括一個(gè)主體部分10′和一個(gè)帶螺紋的末端可以通過螺紋聯(lián)接件而形成環(huán)狀凹槽;還有一個(gè)由絕緣材料構(gòu)成的環(huán)體20′和一個(gè)可以對接的末端部件40′。這螺旋管部件21、22澆鑄到環(huán)體20′之中。本實(shí)施中的絕緣部分不需在施工現(xiàn)場澆鑄，但是可以這樣做，譬如用聚四氟乙烯灌注。這個(gè)實(shí)施例能夠如圖所示那樣易于裝配和拆卸。這簡化了維修，但與第一實(shí)施相比它卻更復(fù)雜和化費(fèi)更多的生產(chǎn)費(fèi)用。
圖7的實(shí)施例類似于上邊所述的內(nèi)容，但又有下述的改進(jìn)。
改進(jìn)之一是圖1中所示的鉆頭軸環(huán)10和環(huán)狀絕緣材料20被整體的絕緣套筒70所取代，把軸環(huán)部件和外套筒澆鑄在里面。這絕緣套筒70是由有合適的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性和絕緣性能的材料構(gòu)成，且能模壓或澆鑄，可優(yōu)先采用牌號為kevlar的塑料。
第二，這螺旋管部件的改進(jìn)在于在鐵磁圓柱體21′的外圍沿軸向環(huán)繞一個(gè)原繞組22′。
上述實(shí)施例所描述的發(fā)明尤其適用于對鉆孔的數(shù)據(jù)傳輸，這軸環(huán)部件成為鉆具的一部分。實(shí)際上這個(gè)部件亦能用于其它情況的遙測。一個(gè)重要的意義在于從管道內(nèi)部傳輸數(shù)據(jù)，這樣，所使用的遙測部件相應(yīng)地成為了檢查裝置的一部分，此時(shí)傳輸可以任意合適的已知方式通過管道。由此，可借助電磁波通過管道本身的傳播來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遙測;在水下管道的情況下，可通過位于管道上面的水層而傳至水面上的接收裝置。
本發(fā)明的這個(gè)部件亦能用于接收數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一個(gè)遙測部件其特征包括一個(gè)帶有至少一個(gè)絕緣材料環(huán)形帶的堅(jiān)固本體，一個(gè)螺旋管和一個(gè)設(shè)置在上述環(huán)形帶內(nèi)絕緣材料里的原繞組，但是原繞組的軸向長度比上述環(huán)帶的長度短，原繞組用以接至與其相鄰的傳輸或接收電路，一個(gè)鐵制的套筒包在螺旋管外面同時(shí)又成為上述本體外表面的一部分。
2.按照權(quán)項(xiàng)1的部件，其特征是本體由金屬制成，而螺旋管置于本體的環(huán)形凹槽內(nèi)，上述的套筒與凹槽相配合形成一個(gè)環(huán)形的空間，在此空間內(nèi)設(shè)置螺旋管，同時(shí)在套筒的每一個(gè)頂端與環(huán)形凹槽的臺(tái)肩間形成軸向空間，用絕緣材料充填此環(huán)形和軸向的空間。
3.按照權(quán)項(xiàng)2的部件，其特征是本體為整體件，螺旋管和套筒在凹槽內(nèi)裝配，澆鑄在上述空間里的絕緣材料是可塑性的，用以固定螺旋管和套筒的位置。
4.按照權(quán)項(xiàng)2的部件，其特征是本體由可拆卸的兩部卡緊在一起，而絕緣材料預(yù)制成二部分或更多互相配合的部分，螺旋管和原繞組嵌入在其中的一部分里，這些部分經(jīng)配合把套筒封固起來。
5.按照權(quán)項(xiàng)2至權(quán)項(xiàng)4的任一部件，其特征是絕緣材料是聚四氟乙烯，玻璃纖維增強(qiáng)聚脂或環(huán)氧樹脂或kevlar。
6.按照權(quán)項(xiàng)1的部件，其特征是本體是整體的絕緣材料，而該絕緣材料應(yīng)有相應(yīng)的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性和絕緣性能，又能模壓和澆鑄。
7.按照權(quán)項(xiàng)6的部件，其特征是該材料為kevlar。
8.按照權(quán)項(xiàng)1至權(quán)項(xiàng)7的任一遙測部件，其特征是本體呈軸環(huán)的形式而包含在鉆具之內(nèi)。
9.按照權(quán)項(xiàng)1至權(quán)項(xiàng)7的任一遙測部件，其特征是本部件適應(yīng)于通過管道。
專利摘要
一個(gè)包含在鉆具中的遙測部件或它由一個(gè)軸環(huán)10和一個(gè)繞在鐵磁性的螺旋管21上的繞組22組成。螺旋管和繞組置于軸環(huán)的凹槽內(nèi)，而此凹槽為絕緣材料20所填充。繞組22為鐵磁性的外殼30所包裹。
文檔編號E21B47/12GK85105408SQ85105408
公開日1986年5月10日 申請日期1985年7月15日
發(fā)明者尼科爾森 申請人:金尼西斯(英國)有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan