[发明专利]一种地矿钻探用绝缘短节及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地矿钻探用绝缘短节及其制造方法，属于地矿钻探领域。

背景技术

地矿钻探量日益增加，为了提高成孔质量，降低钻探成本，开始引进电磁波随钻测量技术。电磁波随钻测量技术，要求有一个绝缘短节将钻杆柱分隔为两段，使上段钻杆、地层与下段钻杆构成一个电回路。由于地矿钻孔口径小，随钻岩层复杂，且多为坚硬岩石，要求绝缘钻杆短节口径小、耐磨性高。现有技术中不存在地矿钻探用绝缘短节。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供一种地矿钻探用绝缘短节及其制造方法，本发明的绝缘短节可应用于地矿行业井下电磁波随钻测量，实现上、下钻杆绝缘，本制造方法可制造出适用于地矿行业井下电磁波随钻测量的绝缘短节。

为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：一种地矿钻探用绝缘短节及其制造方法，本绝缘短节至少包括中空短节本体及两个中空保护接头，两个保护接头分别在短节本体的两端与短节本体固定连接，短节本体与保护接头同轴，短节本体的内表面、外表面及端面上均涂布有耐磨陶瓷绝缘材料层，短节本体内表面的耐磨陶瓷绝缘材料层上及短节本体不与保护接头接触的外表面的耐磨陶瓷绝缘材料层上涂布有硬胶与金刚石颗粒混合材料层，保护接头的外表面距中心轴线的最小距离大于短节本体涂有耐磨陶瓷绝缘材料层及硬胶与金刚石颗粒混合材料层的外表面距中心轴线的最大距离。

耐磨陶瓷绝缘材料层的厚度为0.5～1mm，硬胶与金刚石颗粒混合材料层的厚度为1～2mm，耐磨陶瓷绝缘材料层的洛氏硬度为60～85HRC，硬胶的剪切强度不低于24MPa。

短节本体的长度为50～80cm，保护接头的长度为15～20cm。

两个保护接头分别在短节本体的两端与短节本体以螺纹方式固定连接。

本绝缘短节按照如下步骤制造：

(1)制造短节本体及两个保护接头：

其中按照如下步骤制造短节本体：

(a)用钻杆钢材制造一段中空短节本体；

(b)在步骤(a)中得到的短节本体的所有表面上涂布耐磨陶瓷绝缘材料；

(c)在步骤(b)中得到的短节本体内表面的耐磨陶瓷绝缘材料层上及短节本体不与保护接头接触的外表面的耐磨陶瓷绝缘材料层上涂布硬胶与金刚石颗粒混合材料；

其中用钻杆钢材制造两个中空保护接头，制造的保护接头的外表面距中心轴线的最小距离大于短节本体涂有耐磨陶瓷绝缘材料层及硬胶与金刚石颗粒混合材料层的外表面距中心轴线的最大距离；

(2)加上不小于2000N·m的预紧力，将两个保护接头分别固定连接于短节本体的两端。

在步骤(1)中所述的短节本体及保护接头用40Cr钢或45号钢制成，短节本体的长度为50～80cm，保护接头的长度为15～20cm。

在步骤(b)中采用喷涂方式涂布耐磨陶瓷绝缘材料，涂布厚度为0.5～1mm，所用耐磨陶瓷绝缘材料为碳化钨陶瓷或氧化铝陶瓷或掺杂ZrO₂和TiO₂的以Al₂O₃为基的陶瓷材料，其洛氏硬度为60～85HRC。

在步骤(c)中采用的硬胶与金刚石颗粒混合材料中，金刚石颗粒与硬胶混合的体积比为1∶5～1∶2，金刚石颗粒的粗细为100目～150目，所用硬胶为乐泰380或乐泰415或乐泰4210或乐泰4212或乐泰480或乐泰496或BD706，其剪切强度不低于24MPa，硬胶与金刚石颗粒混合材料的涂布厚度为1～2mm。

在步骤(c)中，依照如下步骤涂布硬胶与金刚石颗粒混合材料：

(ci)加工若干个高度为短节本体长度1/4到1/8的圆筒形塑料模板A及若干个高度为短节本体长度1/4到1/8的圆柱形塑料模板B，其中塑料模板A的内径比步骤(b)中得到的短节本体涂有耐磨陶瓷绝缘材料层的外表面距中心轴线的最大距离大4～5mm，塑料模板B的外径比步骤(b)中得到的短节本体涂有耐磨陶瓷绝缘材料层的内表面距中心轴线的最小距离小4～5mm；

(cii)采用分段灌注方法利用塑料模板A对步骤(b)中得到的短节本体涂有耐磨陶瓷绝缘材料层的外表面涂胶并利用塑料模板B对步骤(b)中得到的短节本体涂有耐磨陶瓷绝缘材料层的内表面涂胶；

其中按照如下方式利用塑料模板A对步骤(b)中得到的短节本体涂有耐磨陶瓷绝缘材料层的外表面涂胶：