用于同軸地接合部件以抵抗相對旋轉(zhuǎn)及縱向運動的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于將兩個本體沿著軸線聯(lián)接在一起以防止這兩個本體之間的相對旋轉(zhuǎn)及軸向運動的同軸聯(lián)接裝置。本發(fā)明對井下鉆孔組件、并且更特別地對井下鉆孔組件的陶瓷接頭構(gòu)件(gap sub)特別地有利。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多領(lǐng)域中，必須將兩個本體軸向地聯(lián)接在一起，使得這兩個本體保持同軸對準并且被防止相對旋轉(zhuǎn)及軸向運動。這在諸如井下鉆孔組件之類的井下鉆孔設(shè)備中、并且更特別地在井下鉆孔設(shè)備的陶瓷接頭部件中特別需要，其中，必須使鉆機的第一部分與第二部分電隔離，以使得這兩部分可以被用作天線的相反兩極，從而將信號發(fā)射至地面，以便由定位得比鉆機更上或更下的接收器來接收，或者由基于表面的信號檢測設(shè)備來接收。
[0003]用于將陶瓷接頭的可被連接至鉆機的相應(yīng)的相反部分的兩個部分連接在一起的常規(guī)技術(shù)可能涉及在陶瓷接頭的互補部分中使用形成具有恒定的節(jié)距的螺紋的相對的槽。例如，螺紋被略微松散地填充有被熱塑性材料保持就位的陶瓷球。陶瓷球?qū)⒒パa的部分機械地聯(lián)接在一起，以防止這些互補部分的相對縱向運動，但是相對旋轉(zhuǎn)運動僅由熱塑性材料來阻止。這使得過度依賴于熱塑性材料的一體性來防止旋轉(zhuǎn)運動。這種依賴可能是比較危險的，這是因為熱塑性材料在升高的溫度處被大幅地減弱，并且在用于井下鉆孔環(huán)境中時可能由于溫度的循環(huán)、腐蝕性流體和機械疲勞而在一定程度上容易受到疲勞和劣化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種將第一本體與第二本體同軸地接合在一起以抵抗這兩個本體之間的相對的軸向及旋轉(zhuǎn)運動的方法。該方法涉及:將第一本體的凸部接納在第二本體的互補凹部中；以及將凸部與凹部關(guān)于共用軸線軸向地對準，使得凸部和凹部的相對的圓筒形或漸縮形互補表面中的相應(yīng)的配合槽對準，從而在相對的圓筒形或漸縮形互補表面之間形成多個通道或具有多個通道部的一個通道，所述多個通道中的至少兩個通道或者所述通道部中的至少兩個通道部以相對于共用軸線的不同的角度設(shè)置。該方法還涉及將實心機械聯(lián)接元件加載到所述多個通道中的每個通道中或加載到具有所述多個通道部的所述一個通道中，使得所述多個通道中的每個通道或具有所述多個通道部的所述一個通道由實心機械聯(lián)接元件大致填滿。
[0005]加載實心機械聯(lián)接元件可以涉及將球形或橢圓形形狀的聯(lián)接元件加載到所述多個通道中的相應(yīng)的通道中或加載到具有所述多個通道部的所述一個通道中。
[0006]加載球形或橢圓形形狀的聯(lián)接元件可以涉及允許球形或橢圓形形狀的聯(lián)接元件進入到相應(yīng)的多個導(dǎo)管中或者進入到一個導(dǎo)管中，所述多個導(dǎo)管形成在凹部中、位于凹部的外表面與形成在凹部的相對的圓筒形或漸縮形互補表面中的限定所述多個通道中的對應(yīng)的通道的所述配合槽中的相應(yīng)的配合槽之間，所述一個導(dǎo)管形成在凹部中、位于凹部的外表面與形成在凹部的相對的圓筒形或漸縮形互補表面中的限定具有多個通道部的一個通道的配合槽之間。
[0007]實心機械聯(lián)接元件可以包括絕緣材料。
[0008]實心機械聯(lián)接元件可以包括陶瓷材料。
[0009]凸部和凹部的相對的圓筒形或漸縮形互補表面可以被間隔開，并且相對的圓筒形或漸縮形互補表面限定如下的空間:該空間位于凸部和凹部的相對的圓筒形或漸縮形互補表面之間、并且位于所述多個通道中的相鄰的各個通道或具有所述多個通道部的所述至少一個通道的相鄰的通道部之間，該空間與所述多個通道中的每個通道或具有所述多個通道部的所述一個通道連通。
[0010]該方法還可以涉及將可固化填充材料注入到該空間中以填充該空間，從而抑制流體進入實心機械聯(lián)接元件與凸部和凹部的相對的圓筒形或漸縮形互補表面之間。
[0011]實心機械聯(lián)接元件可以包括電絕緣材料，并且可固化填充材料可以包括用于使凸部與凹部彼此電絕緣的熱塑性電絕緣材料。
[0012]配合槽可以限定至少一個通道，所述至少一個通道環(huán)繞共用軸線，并且使得所述至少一個通道可以具有變化的節(jié)距。
[0013]配合槽可以限定環(huán)繞共用軸線的多個單獨的通道，其中，這些單獨的通道中的至少兩個單獨的通道可以具有不同的節(jié)距。
[0014]配合槽可以限定環(huán)繞共用軸線的多個單獨的通道，其中，這些單獨的通道中的至少兩個單獨的通道可以具有相反的節(jié)距。
[0015]配合槽可以限定多個單獨的通道，并且這些單獨的通道中的至少一個單獨的通道可以相對于共用軸線成直角設(shè)置。
[0016]這些配合槽可以限定多個單獨的通道，并且這些單獨的通道中的至少一個單獨的通道可以與共用軸線對準。
[0017]配合槽可以限定多個單獨的通道，并且每個通道均可以具有相對于共用軸線成直角設(shè)置的至少一部分。
[0018]配合槽可以限定多個單獨的通道，并且每個通道均可以具有與共用軸線對準的至少一部分。
[0019]配合槽可以限定多個不規(guī)則地定位的單獨的通道，并且每個不規(guī)則地定位的單獨的通道均具有相對于共用軸線成不同的角度設(shè)置的部分。
[0020]凹部可以為井下鉆孔組件的凹陶瓷接頭構(gòu)件，并且凸部可以為井下鉆孔組件的凸陶瓷接頭構(gòu)件。該方法可以涉及將電磁能發(fā)射器或接收器定位在凸陶瓷接頭構(gòu)件和凹陶瓷接頭構(gòu)件內(nèi)。該方法還涉及使發(fā)射器或接收器的第一觸頭與陶瓷接頭構(gòu)件的凹部電接觸、以及使發(fā)射器或接收器的第二觸頭與陶瓷接頭構(gòu)件的凸部電接觸，以使得發(fā)射器和接收器可以通過地面在凹陶瓷接頭構(gòu)件和凸陶瓷接頭構(gòu)件與遠程定位的接收器或發(fā)射器之間發(fā)射或接收電磁能。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種同軸聯(lián)接裝置。該裝置包括:第一本體，該第一本體具有凸聯(lián)接部；以及第二本體，該第二本體具有在形狀上與凸部互補的凹聯(lián)接部，凸部與凹部關(guān)于共用軸線軸向地對準。凸聯(lián)接部和凹聯(lián)接部具有相對的圓筒形或漸縮形互補表面，所述相對的圓筒形或漸縮形互補表面具有相應(yīng)的配合槽，這些配合槽被對準以在相對的圓筒形或漸縮形互補表面之間形成多個通道或具有多個通道部的一個通道。所述多個通道中的至少兩個通道或者所述多個通道部中的至少兩個通道部以相對于共用軸線的不同的角度設(shè)置。該裝置還包括多個實心機械聯(lián)接元件，所述多個實心機械聯(lián)接元件設(shè)置在所述多個通道中的每個通道中或者設(shè)置在具有所述多個通道部的所述一個通道中，使得所述多個通道中的每個通道或者具有所述多個通道部的所述一個通道由實心機械聯(lián)接元件大致填滿。
[0022]實心機械聯(lián)接元件可以包括位于所述多個通道中的相應(yīng)的通道中或者具有所述多個通道部的所述一個通道中的球形或橢圓形形狀的聯(lián)接元件。
[0023]該裝置還包括可以相應(yīng)的多個導(dǎo)管或一個導(dǎo)管，所述多個導(dǎo)管形成在凹部中且位于凹部的外表面與形成在凹部的相對的圓筒形或漸縮形互補表面中的限定所述多個通道中的相應(yīng)的通道的相應(yīng)的配合槽之間，所述一個導(dǎo)管形成在凹部中且位于所凹部的外表面與形成在凹部的相對的圓筒形或漸縮形互補表面中的限定具有所述多個通道部的所述一個通道的配合槽之間。
[0024]實心機械聯(lián)接元件可以包括絕緣材料。
[0025]實心機械聯(lián)接元件可以包括陶瓷材料。
[0026]凸部和凹部的相對的圓筒形或漸縮形互補表面可以被間隔開，并且相對的圓筒形或漸縮形互補表面可以限定如下的空間:所述空間位于凸部和凹部的相對的圓筒形或漸縮形互補表面之間、所述多個通道中的相鄰的各個通道或具有所述多個通道部的至少一個通道的相鄰的多個通道部之間，該空間與所述多個通道中的每個通道或具有所述多個通道部的所述一個通道連通。該裝置還可以在所述空間中包括可固化填充材料，從而抑制流體進入實心機械聯(lián)接元件與凸部和凹部的相對的圓筒形或漸縮形互補表面之間。
[0027]實心機械聯(lián)接元件可以包括電絕緣材料，并且可固化填充材料可以包括熱塑性電絕緣材料，以使得凸部與凹部彼此電絕緣。
[0028]配合槽可以限定至少一個通道，所述至少一個通道環(huán)繞共用軸線并且使得該至少一個通道可以具有變化的節(jié)距。
[0029]配合槽可以限定環(huán)繞共用軸線的多個單獨的通道，并且這些單獨的通道中的至少兩個單獨的通道可以具有不同的節(jié)距。