借助鉆桿進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ê拖到y(tǒng)的制作方法
【專利說明】借助鉆桿進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ê拖到y(tǒng)
[0001]相關申請的交叉應用
[0002]本申請要求享有2012年5月9日提交的美國臨時專利申請第61/644896號的優(yōu)先權，該專利申請的全部公開內(nèi)容出于任何目的通過引用并入本文。
【背景技術】
技術領域
[0003]本發(fā)明大體上涉及鉆探和采礦操作，更特別地，但非為了限制，涉及鉆桿，其具有嵌入其中用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕^緣導體。
[0004]現(xiàn)有技術
[0005]通過定向鉆探(有時候被稱為“傾斜鉆探”)鉆探非豎直井的操作在能源和采礦業(yè)中變得非常常見。定向鉆探比起垂直鉆探來說露出地下油層的更大部分，并允許多個地下位置可以從單個鉆探位置達到，從而減少了與操作多個鉆探機相關的成本。此外，定向鉆探通常允許通向難以或者不可能形成豎直通道的地層，例如，比如，居住區(qū)下方定位的形成層或者水體或者其他天然障礙物下方定位的形成層。
[0006]盡管定向鉆探具有很多優(yōu)點，與完成井相關的高成本常常作為定向鉆探最大的缺陷被提及。這是因為，由于必要的數(shù)據(jù)獲取步驟，定向鉆探常常比豎直鉆探慢很多。數(shù)據(jù)獲取需要井下工具和地面設備之間存在電連接。在鉆桿中嵌入導電體加速了與定向鉆探有關的數(shù)據(jù)獲取，并降低了與定向鉆探相關的整體成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明大體上涉及鉆探和采礦操作，且更特別地，但非為了限制，涉及鉆桿，其具有嵌入其中用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕^緣導體。在一個方面，本發(fā)明涉及鉆桿通信組件。鉆桿通信組件包括第一鉆桿以及通常與第一鉆桿同心且設置在其中的絕緣管。凸插入件設置在第一鉆桿的第一端內(nèi)，而凹插入件設置在第一鉆桿的第二端內(nèi)。導體與凸插入件和凹插入件電聯(lián)接。導體沿著第一鉆桿的長度延伸。導體便于將電子信號從第一鉆桿的第一端傳輸?shù)降谝汇@桿的第二端。
[0008]在另一個方面，本發(fā)明涉及安裝鉆桿通信組件的方法。該方法包括將凹插入件插入到鉆桿的第一端，并將絕緣管插入到鉆桿的第二端。該方法進一步包括將凸插入件插入到鉆桿的第二端。導體與凹插入件和凸插入件電聯(lián)接。借由該導體將電子信號從鉆桿的第一端傳輸?shù)姐@桿的第二端。
【附圖說明】
[0009]為了更完全地理解本發(fā)明，以及本發(fā)明的其他的目的和優(yōu)點，現(xiàn)在可能需要結(jié)合附圖并參考下方的說明，其中:
[0010]圖1為根據(jù)示例性實施方式的鉆桿通信組件的透視圖；
[0011]圖2A為根據(jù)示例性實施方式的凸插入件的透視圖；
[0012]圖2B為圖2A中凸插入件的透視圖，其中根據(jù)示例性實施方式絕緣環(huán)被示為透明的；
[0013]圖3A為根據(jù)示例性實施方式的凹插入件的透視圖；
[0014]圖3B為圖3A中凹插入件的透視圖，其中根據(jù)示例性實施方式的絕緣環(huán)被示為透明的；
[0015]圖4A為根據(jù)示例性實施方式的沿著圖1的鉆桿通信組件的線A-A的截面圖；
[0016]圖4B為根據(jù)示例性實施方式的沿著圖4A的鉆桿通信組件的線B-B的截面圖；
[0017]圖5A為圖3A中凹插入件的分解透視圖，示出了根據(jù)示例性實施方式的具有鉆桿的組件；
[0018]圖5B為絕緣管的分解透視圖，示出了根據(jù)示例性實施方式的具有鉆桿的組件；
[0019]圖5C為圖2A中凸插入件的分解透視圖，示出了根據(jù)示例性實施方式的具有鉆桿的組件；
[0020]圖6為根據(jù)示例性實施方式在兩相鄰鉆桿之間的連接件的截面圖；以及
[0021]圖7為根據(jù)示例性實施方式的用于安裝圖1中鉆桿通信組件方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明的各個實施方式現(xiàn)在將更全面地參考附圖進行描述。然而，本發(fā)明可以很多不同的方式實施，且不應被示為對本文中所述的實施方式進行限制。
[0023]圖1為鉆桿在通信組件100的透視圖。在典型的實施方式中，鉆桿通信組件100被設置在鉆桿402 (在圖4A中示出)之中。絕緣管104被設置在鉆桿402之中。在典型的實施方式中，絕緣管104由非導電材料制成，例如，比如，ABS塑料、碳纖維、陶瓷或者其他適宜材料。凸插入件106鄰接第一端200，而凹插入件108鄰接絕緣管的第二端300。在典型的實施方式中，例如，鉆桿由鋼或者其他適宜材料構成。槽110形成在絕緣管104的外表面中，且通常平行于絕緣管104的長度而定向。導體112設置在槽110之中，且電聯(lián)接到凸插入件106和凹插入件108。在典型的實施方式中，例如，導體112是同軸電纜。然而，在其他實施方式中，利用本發(fā)明原理的鉆桿通信組件可包括導體，例如，比如，微帶、扁狀線纜或帶狀線纜、以太網(wǎng)電纜、光纖電纜、橫向電磁傳輸線纜，例如，比如，帶狀線、或者由設計需求指定的其他適宜導體。
[0024]圖2A為凸插入件106的透視圖。圖2B為凸插入件106的透視圖，其中第一絕緣環(huán)和第二絕緣環(huán)被顯示為透明的。參考圖2A和2B，在典型的實施方式中，凸插入件106可操作地與凹插入件108 (在圖1中示出)聯(lián)接，凹插入件108與和相鄰鉆桿(未示出)相關。凸插入件包括主體202、繞著主體202的一部分的第一絕緣環(huán)204、繞著主體202的一部分的并定位成與第一絕緣環(huán)204相鄰的第二絕緣環(huán)210以及設置為穿過第一絕緣環(huán)204的銷206。在典型的實施方式中，例如，比如，主體202由不銹鋼材料構成；然而，在其他實施方式中，可以使用其他材料。榫頭205在主體202中形成，且第一絕緣環(huán)204和第二絕緣環(huán)210繞著榫頭205的圓周設置。在典型的實施方式中，銷206電聯(lián)接到導體112，并由導電材料(例如，比如，銅、鋁或其他適宜材料)構成。如圖2B所示，彈簧208設置在銷206和第二絕緣環(huán)210之間的絕緣環(huán)204之中。在典型的實施方式中，彈簧208在前進方向上偏壓銷206，以便于凸插入件106和凹插入件108 (在圖1中示出)之間的電接觸，凹插入件108與相鄰鉆桿(未示出)相關。在典型的實施方式中，導體112、銷206和凹導體環(huán)306 (在圖3A-3B中示出)形成了能夠傳輸凸插入件106和凹插入件108之間電信號形式的數(shù)據(jù)的連續(xù)線纜。
[0025]圖3A為凹插入件108的透視圖。圖3B為凹插入件108的透視圖，其中絕緣環(huán)被示為透明的。在典型的實施方式中，例如，凹插入件108可操作為與相鄰鉆桿(未示出)的凸插入件106 (在圖1中示出)聯(lián)接。凹插入件108包括主體302、繞著主體302設置的絕緣環(huán)304、以及凹導體環(huán)306。在典型的實施方式中，例如，比如，主體302由不銹鋼材料構成；然而，在其他實施方式中，可以利用其他材料。榫頭305在主體302中形成，且絕緣環(huán)304繞著榫頭305的圓周設置。在典型的實施方式中，凹導體環(huán)306由導電材料(例如，比如，銅、鋁、或其他適宜材料)構成。凹導體環(huán)306設置在形成于絕緣環(huán)304外表面中的槽308之中。在典型的實施方式中，槽308形成軌道，其容納與相鄰鉆桿(未示出)的凸插入件106 (在圖1中示出)相關的銷(未示出)。槽308便于相鄰鉆桿的銷206和凹導體環(huán)306之間的接觸。如圖3B中所示，凹導體環(huán)306與導體112電聯(lián)接。因此，銷206、凹導體環(huán)306以及導體112的組合例如允許將電子信號從凸插入件106傳輸?shù)桨疾迦爰?08。
[0026]圖4A為沿著鉆桿通信組件100的線A-A的截面圖。圖4B為沿著鉆桿通信組件100的線B-B的截面圖。參考圖4A-4B，絕緣管104容納在鉆桿402之中，且大體上與鉆桿402同心。中心空間401在絕緣管104的內(nèi)部之中形成。中心空間401允許通過鉆桿通信組件100來傳輸流體、工具、和其他物品。絕緣管104使得導體112與在中央空間401之中存在的材料絕緣。因此，鉆桿通信組件100允許例如與工具深度和遙測相關的數(shù)據(jù)通過導體112傳輸，而不會堵塞中心空間401或者另外減少中心空間401的大小。
[0027]仍然參考圖4A和4B，凸插入件106被插入到鉆桿402的凹端403，而凹插入件108插入到鉆桿402的凸端405。凸插入件106鄰接絕緣管104的第一端200 (在圖1中示出)，而凹插入件108鄰接絕緣管104的第二端300 (在圖1中示出)。導體112與凸插入件106和凹插入件108 二者都電聯(lián)接。導體112穿過凸插入件106和凹插入件108之間的絕緣管104的長度。第一壓墊圈404設置在凸插入件106的主體202中。第一壓墊圈404繞著導體112設置。在典型的實施方式中，第一壓墊圈404防止例如