一种弹性爪滑环导电的动力与信息传输钻杆

摘要

一种弹性爪滑环导电的动力与信息传输钻杆，包括钻杆本体、滑环公接头、滑环母接头。滑环公接头包括母接头滑环主轴、母接头铜环、母接头滑环绝缘体和高压导线。滑环母接头包括公接头滑环主轴、密封垫片、公接头滑环绝缘体和公接头铜环。滑环公接头通过固定螺母以螺纹型式固定在钻杆本体上，滑环母接头通过卡簧固定在钻杆本体上，滑环公接头和滑环母接头之间铠装电缆。钻杆公接头与母接头连接紧扣时，滑环公接头自动插入到滑环母接头内，公接头铜环和母接头铜环弹性接触导通，达到电力与信号的联通，反复使用后接头导电性能仍不会下降，很大程度的提高了钻杆接头的安全性，并且使得加工以及现场操作更加简便快捷。

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气钻井作业工具领域，更具体的说是一种用于动力与信息传输钻杆。

背景技术

随着现代旋转导向钻井技术、随钻测井和随钻地震技术等地质导向钻井技术、钻井动态参数的井下诊断和控制技术的不断发展，随钻测量需要的井下信息量增加，并要求对钻井过程能随钻实时采集、传输、处理、反馈并应用地质和井眼的各种信息，以便能及时调整施工工艺，确保作业快速、安全。目前现有的钻井液压力脉冲技术和电磁波传输技术将无法满足井下信息实时、大容量传输的需要，更难建立地面与井下双向闭环信息传输的高速通道，限制了信息技术等高新技术与钻井技术的结合，已成为制约新技术发展的瓶颈。与此同时，井下测量控制仪表和井下硬件对电能的需求越来越高，电池和井下涡轮发电机已远不能满足要求。研究既能由地面向井下输送电能，在井下使用井下工具、仪表和传感器等电控钻井硬件，又能建立有线随钻实时快速的双向闭环测控信息高速通道的新一代有线传输技术成为一个关键和当务之急。目前动力与信号传输钻杆是实现井下和地面双向闭环测控信息高速通道的关键技术。而钻杆接头技术是抑制信号传输钻杆发展的瓶颈，而目前的钻杆接头技术在有腐蚀性、有研磨作用的高压钻井液中安全性和密封的可靠都不高，存在反复使用后接头导电性能下降的问题，因此开展安全性和密封性高的钻杆接头技术迫在眉睫。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种使得信号传输更稳定、接触电阻更小的弹性爪滑环导电的动力与信息传输钻杆。

本发明通过以下技术方案实现的：

一种弹性爪滑环导电的动力与信息传输钻杆，包括两端带有公、母连接头的钻杆本体1，其中：在钻杆本体1母连接头内设置中空的滑环公接头，在钻杆本体1公连接头内设置中空的滑环母接头，滑环公接头和滑环母接头构成插接配合，滑环公接头和滑环母接头通过钻杆本体1内置电缆连通。

上述方案进一步包括：

所述滑环公接头包括母接头滑环主轴2、母接头滑环绝缘体4、母接头铜环3和高压导线8；其中，母接头滑环主轴2下端通过固定螺母5固定在钻杆本体1的母接头内部，母接头滑环绝缘体4套装在母接头滑环主轴2外部，母接头铜环3母接头滑环间隔固定在绝缘体4外，高压导线8设置在母接头滑环主轴2、母接头滑环绝缘体4内置线孔内，并分别与母接头铜环3连接。

所述滑环母接头包括公接头滑环主轴12、密封垫片13、公接头滑环绝缘体14、公接头铜环15和高压导线8；其中，公接头滑环主轴12上端固定在钻杆本体1的公接头内部，公接头滑环绝缘体14上端固定在公接头滑环主轴12下端部，公接头铜环15间隔固定在公接头滑环绝缘体14内，高压导线8设置在公接头滑环主轴12和公接头滑环绝缘体14内置线孔内，并分别与公接头铜环15连接，密封垫片13设置在公接头滑环主轴12与公接头滑环绝缘体14结合部的内凸沿处；在公接头滑环绝缘体14下端通过卡簧16与钻杆本体1连接。

在母接头滑环主轴2、公接头滑环主轴12与钻杆本体1结合部分别设有母接头锁定键6、公接头锁定键10和母接头O型密封圈7、公接头O型密封圈11。

所述电缆为铠装电缆9，高压导线8和母接头铜环3、公接头铜环15和铠装电缆9之间均采用焊接工艺连接，并将焊接处套高压热缩管密封。

公、母接头滑环绝缘体依靠模具注塑成形。

本发明的优点是：设计弹性爪电刷滑环自动弹性接触，解决了反复使用后接头导电性能下降等难题，使得信号传输更稳定、接触电阻更小；使用滑环主轴与橡胶密封垫片压紧，再配合O型密封圈实现密封绝缘，可以提高在有腐蚀性、有研磨作用的高压钻井液中接头链接的安全、密封的可靠性，并且减少了相互干扰，使得信号传输更稳定、接触电阻更小，使得加工使用过程更加简便。

附图说明

图1为本发明所提出的一种弹性爪滑环导电的动力与信息传输钻杆的结构示意图。

图2为本发明所提出的一种弹性爪滑环导电的动力与信息传输钻杆的连接结构示意图。

图中：1钻杆本体、2母接头滑环主轴、3母接头铜环、4母接头滑环绝缘体、5固定螺母、6母接头锁定键、7母接头O型密封圈、8高压导线、9铠装电缆、10公接头锁定键、11公接头O型密封圈、12公接头滑环主轴、13密封垫片、14公接头滑环绝缘体、15公接头铜环、16卡簧。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式，对本发明作进一步描述。

本发明为解决上述技术问题通过以下技术方案实现的：一种弹性爪滑环导电的动力与信息传输钻杆，包括钻杆本体1、母接头滑环主轴2、母接头铜环3、母接头滑环绝缘体4、固定螺母5、母接头锁定键6、母接头O型密封圈7、高压导线8、铠装电缆9、公接头锁定键10、公接头O型密封圈11、公接头滑环主轴12、密封垫片13、公接头滑环绝缘体14、公接头铜环15、卡簧16。母接头滑环主轴2机加工成形，母接头滑环绝缘体4依靠模具注塑成形，注塑成形时母接头滑环绝缘体4内安装有高压导线8，母接头滑环绝缘体4外间隔安装有三个母接头铜环3，高压导线8和母接头铜环3通过焊接工艺连接。母接头滑环主轴2、母接头滑环绝缘体4，母接头铜环3和高压导线8一起构成滑环公接头，滑环公接头一端通过台阶定位，一端通过固定螺母5以螺纹的形式固定在钻杆本体1的母接头内部，通过母接头锁定键6实现钻杆本体1和滑环公接头的周向锁定。公接头滑环主轴12、密封垫片13、公接头滑环绝缘体14、公接头铜环15和高压导线8一起构成滑环母接头，滑环母接头采用和滑环公接头一样的注塑工艺加工完成，滑环母接头一端通过台阶定位，一端通过卡簧16固定在钻杆本体1的公接头内部，通过公接头锁定键10实现钻杆本体1和滑环母接头的周向锁定。滑环母接头和滑环公接头通过铠装电缆9连接，高压导线8和铠装电缆9采用焊接工艺连接，连接处焊接好后套用高压热缩管。

钻井作业中，钻杆公接头与母接头连接为标准的钻杆扣连接，紧扣时，滑环公接头自动插入到滑环母接头内实现自动对接，公接头铜环15弹性变形和母接头铜环3接触，达到电力与信号的联通，反复使用后接头导电性能仍不会下降，滑环在钻进过程中不承受扭矩和钻压作用，很大程度的提高了钻杆接头的安全性，减少了接触电阻，并且使得加工以及现场操作更加简便快捷。装配过程中，滑环公接头与钻杆本体1之间、滑环母接头与钻杆本体1之间均采用氟橡胶O型密封圈密封，连接时母接头滑环主轴2压紧密封垫片13实现密封，母接头O型密封圈7、公接头O型密封圈11、密封垫片13、母接头滑环绝缘体4和公接头滑环绝缘胶体12均为橡胶材料，可以有效地起到密封与绝缘的作用，使得钻杆在有腐蚀性、有研磨作用的高压钻井液中更加安全，并且可以减少相互干扰。滑环公接头与滑环母接头之间靠铠装电缆9连接，钻井液通过时不会产生生影响，高压导线8和滑环公接头或滑环母接头或铠装电缆9通过焊接工艺连接，更加牢固，信号与动力传送更稳定。