[实用新型]一种智能钻井电缆传输电接头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可用于钻井中信号和电流实现地面与井底双向传输的智能钻井电缆传输电接头。

背景技术

目前，已提出的信号传输方式有四种，即泥浆脉冲、绝缘导线、电磁波和声波。当前，泥浆脉冲传输技术是钻井中信号传输的主体技术，然而，它只能同时传输4-5个参数，传输速度极限仅为50bps，并且在气体和气液双相流体中不能够采用这种方式；而电磁波和声波传输都受到地层性质影响，并且钻井深度受到限制；有线传输方式(主要指电缆传输)，它不仅能实时传输40-50个井下参数，其传输速度可达104-106bps，并且不受钻井液介质类型、地层性质以及井深的影响，另外，它还有一个更大的优势是可以将地面的电力传输到井底。因此电缆传输是目前研究的热点，也是传输技术的发展方向。要实现电缆传输，必须解决钻杆接头间的电流流通，也就是必须设计一个电接头。要求电接头在有限的空间内，工作在高温高压且有导电作用的泥浆中，实现电流的零泄漏。这目前仍是一个难题。

目前，国外设计的电接头主要分四类：本体(the main body)穿孔法、内径增厚法、湿接头法和端部(the nose section)加长法。

(1)本体(the main body)穿孔法

本体穿孔法的主要特点是在钻杆接头本体内钻细长孔。该法的优点是保证了泥浆循环的有效过流面积，缺点是在钻杆接头处钻孔严重影响了钻杆接头的强度和寿命，并且接触表面缺少自洁作用，若表面聚集有污垢，则容易造成接触不良。

(2)内径增厚法

内径增厚法的主要特点是电气连接件全部安装在钻杆接头内部。该设计的优点是接触面具有自洁作用，缺点是在每个接头处连接器占用了钻杆内径较大空间，使泥浆循环截面在该处急剧变小，钻井时泥浆循环压耗远远大于普通钻柱时的压耗，这样极大地浪费了能量。

(3)湿接头法

其优点是电缆成整根通向井底，只要成功的对接上，就可以极大地减少失效的概率。其不足在于电缆悬空，若钻柱旋转则容易造成电缆缠绕，并且与钻杆内壁剧烈碰撞和摩擦，容易造成电缆断裂，所以通常只能用于滑动钻井中；在对接过程中，若触针上污垢不能得到有效的去除，也容易造成接触不良或短路。

(4)端部加长法

端部加长法是目前最为看好的一种方法(参考SPE79886)，其特点是对公接头的端部加长，并在加长的端部安装导电环和绝缘材料。端部加长法主要以双台肩高抗扭钻杆接头为设计基础，在其端部具有气密的金属-金属密封，在其台肩上有一个常规的金属-金属密封。其公接头锻造加长端部，同时在金属一金属径向密封的后面切掉一部分金属材料以容纳导电环。三个孔由径向对准每个扁平导体钻入接头体内，并将导电环焊到扁平导体上，然后将整个组件用环氧树脂封装起来。当公接头和母接头旋合在一起时，整个电路相通。其优点是，没有在主体上钻孔，不会影响钻杆接头的强度，相反，采用双台肩钻杆还提高了接头的抗扭能力(其抗扭能力比标准API接头高70％)；并且，电气连接需要的所有组件几乎都安装在公、母接头的端部沟槽中，儿乎不减少接头内径。但其缺点是该方法只能用在新结构——双台肩高抗扭钻杆接头上，而目前大量的已经生产出来的常规结构接头都不能采用；若接触面磨损后，没有自动补偿的功能，其寿命将大大缩短；接触面间没有接触压力，并且自洁效果不明显，因此接触面间的接触电阻大，甚至可能造成电流断路。

因此，目前的设计都有一定的缺陷，不能得到广泛的应用，有必要设计一种新的结构来克服这些缺点，让电缆传输能够得到推广应用。

实用新型内容

为了克服现有电接头接触面磨损后，没有自动补偿，以及接触面间没有接触压力，影响钻杆电接头的寿命和密封性能等的不足，本实用新型提供一种智能钻井电缆传输电接头，可以实现接触面自洁，磨损后自动补偿磨损，且接触面有接触压力，从而增加钻杆接头的使用寿命和密封性能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：智能钻井电缆传输电接头包括母电接头、公电接头。所述母电接头由有孔弹簧短筒导体、无孔弹簧短筒导体、弹簧短筒密封件、电缆插件依次组装在弹簧短筒座上；所述母电接头压入经过处理的钻杆母接头内壁，并将电缆插件与附在钻杆内壁的电缆焊接在一起。所述公电接头由有孔短筒座导体、无孔短筒座导体、短筒座密封件和电缆插件组装在短筒座上，所述公电接头压入经过处理的钻杆公接头端部，并将电缆插件与附在钻杆内壁的电缆焊接在一起。