[发明专利]电磁无线随钻测量用绝缘短节及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种绝缘短节，特别是涉及一种电磁无线随钻测量用绝缘短节。还涉及这种电磁无线随钻测量用绝缘短节的制作方法。

背景技术

电磁无线随钻测量是利用电磁波进行井下测控系统和地面基站通信，实现钻头的轨迹检测与控制以及井下勘探数据在地面处理器的实时处理。绝缘短节是无线随钻测量仪器进行无线通信的关键，它通过使上下两端的钻杆绝缘分别充当无线信号发射天线的两极，从而进行无线信号的发射和接收。绝缘短节的绝缘性能直接关系到无线信号的质量，因此绝缘短节需要在井下复杂工况下保持良好的绝缘性能。同时绝缘短接还要负责钻压的传递和承受井壁的磨损，所以还要具有较高的力学性能和耐磨损性能。国外绝缘短节相关制备技术已经比较成熟，但技术未公开。国内绝缘短节主要采用在金属管件连接部位涂覆绝缘层的方式制备，绝缘短节强度可以和普通钻杆媲美，但绝缘可靠性和耐磨损性能与国外产品仍有差距。

文献“授权公告号是CN202225229U的中国实用新型专利”公开了一种地矿钻探用绝缘短节及其制作方法，绝缘短节由短节本体和采用螺纹连接在两端的保护接头组成，中间短节本体内外表面及端面都涂覆陶瓷涂层，并在其外表面分段灌注金刚石和硬胶的混合材料，增强其耐磨性。一方面陶瓷为脆性材料，装配及使用过程中螺纹部分的陶瓷很容易因磕碰和刮划脱落；另一方面没有防水措施，使用过程中螺纹连接部分容易渗入水分。两种问题都会导致绝缘不良造成绝缘短节失效。因此，虽然该方法制备的绝缘短节的力学性能和耐磨损性能都较好，但绝缘可靠性较差。

发明内容

为了克服现有绝缘短节绝缘可靠性差的不足，本发明提供一种电磁无线随钻测量用绝缘短节。该绝缘短节由中间节和两个短节组成，两个短节通过螺纹连接在中间节的两端，中间节与两个短节的连接接口放置绝缘垫圈，绝缘短节装配后，在其内圆柱面制备内衬层，在其外圆柱面制备绝缘耐磨层，内衬层和绝缘耐磨层分别分布在整个绝缘短节的内、外圆柱面。中间节和两个短节的所有螺纹部分镀铝后进行微弧氧化，使其表面具有陶瓷绝缘层，在此基础上对中间节与两个短节连接的螺纹浸塑高分子绝缘材料，可以提高绝缘短节的绝缘可靠性。

本发明还提供这种电磁无线随钻测量用绝缘短节的制作方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电磁无线随钻测量用绝缘短节，包括中间节1、第一短节2和第二短节3，中间节1的两端是圆台形结构的中空管件，圆台的坡边有螺纹。第一短节2和第二短节3的一端分别与中间节1的两端是相对应的结构，通过螺纹与中间节1连接；第一短节2和第二短节3的自由端是相互配合的螺纹结构，其特点是所述中间节1与第一短节2和第二短节3的连接接口小直径处放置第一绝缘垫圈4，连接接口大直径处放置第二绝缘垫圈5。内衬层6和绝缘耐磨层7分别分布在整个绝缘短节的内、外圆柱面。中间节1、第一短节2和第二短节3的螺纹与标准钻杆的螺纹匹配。

所述第一绝缘垫圈4和第二绝缘垫圈5的材料是聚四氟乙烯。

一种上述电磁无线随钻测量用绝缘短节的制作方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、采用无磁材料加工中间节1、第一短节2和第二短节3，中间节1与第一短节2和第二短节3的螺纹与标准钻杆的螺纹配合间隙0.25-0.30mm。

步骤二、对中间节1的内、外表面和中间节1与第一短节2和第二短节3连接螺纹的表面进行除锈、喷砂和清洗预处理。

步骤三、对经过预处理的中间节1的外表面和中间节1与第一短节2和第二短节3连接螺纹的表面镀0.2mm厚度的铝层，然后通过微弧氧化将镀铝层转变成绝缘陶瓷层。

步骤四、在绝缘陶瓷层外浸塑0.1mm厚度的塑料层。在经过预处理的中间节1的内表面制备塑料内衬层6。

步骤五、将中间节1、第一短节2和第二短节3装配在一起，采用1000V兆欧表测试两个短节之间的绝缘电阻，如果绝缘电阻≥500兆欧，进行下一道工序，不满足绝缘要求的重新制备绝缘层。

步骤六、在绝缘短节外壁的绝缘陶瓷层、聚乙烯外分层涂覆绝缘粘结剂和磨料，每层磨料的厚度控制在0.2-0.3mm。

所述中间节1、第一短节2和第二短节3的无磁材料是无磁钢、高强铜合金或者钛合金的任一种。

所述中间节1、第一短节2和第二短节3的连接螺纹与标准钻杆的螺纹配合间隙0.25-0.30mm。

所述塑料是聚乙烯、聚丙烯、硬聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯或者聚四氟乙烯的任一种。

所述磨料是石英砂、刚玉粉、金刚砂或者立方氮化硼的任一种或者任几种。