绝缘短节包括在导电管状钻环中的至少一个电隔离螺纹接头，且在优选的实施例中，包括两个电隔离螺纹接头。根据现有技术，接头的螺纹通过非导电涂层隔离。接头的台肩通过隔离环分开。环上的环形面接触接头中的台肩。环由导电材料制成，非导电涂层被设置于下者上：(1)环的至少一个环形面且有利地两个环形面，以及(2)环的内表面。钻环中的环形凹部阻止在各个螺纹接头的任一侧的环近旁的钻环区段之间的电接触。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开大体涉及石油和天然气勘探领域中的用于在钻井的同时进行测量("MWD")应用中的技术，并且更具体而言涉及电磁(〃EM〃)遥测中的隔离技术。
技术介绍
对于地下无线遥测应用，超低频(ULF)电磁(EM)波是优选的传输机制，因为ULF波能够通过地球岩层传播长距离。在典型的地下遥测应用中，期望的遥测信息以数字编码成数据包且作为ULF载波的经调制的〃脉冲〃而发送。通过使用功率放大器来在联接到地球介质上的两个传输电极之间产生时变电压势而将经调制的电流注入地球介质来在物理上促进载波的传输。电极间隔开，使得引起的电流横穿地球介质的区段，从而产生相关联的电场和磁场能量，这些能量作为时变波前锋而辐射通过地球介质。根据传统的EM遥测系统，钻柱的下部部分典型地与上部部分电隔离开，使得电隔离的下部部分可用作天线，以通过地球岩层将ULF载波发送到地面或从地面接收ULF载波。天线所进行的发送和接收通过位于电隔离点下面的下部钻柱部分中的收发器内的电路实现。收发器传统上置于刚好位于电隔离点下面的天线短节(sub)中。在接收模式中，收发器连接到用作与地面电隔离开的天线的下部钻柱部分上。收发器可因而接收通过地球岩层传播自地面的EM波。在发送模式中，收发器的意图是想使用整个钻柱作为天线来进行发送。但是，收发器传播的EM波被迫通过经过周围的地球介质而〃跳过〃电隔离点。这样做时，EM波因而被迫传播通过地球介质，在这里，它们可被地面天线接收。EM系统可因此使得钻柱上的工具可通过调制到转送的载波上的编码数据包而与地面相互通信。为了构造成天线的下部钻柱部分良好地工作，下部部分应当理想地与上部部分尽可能完全地电隔离开。在完全电隔离方面的任何损失将使下部钻柱开始损失其作为天线的特性，从而降低EM系统通过地球岩层通信的效果。对尽可能完全的电隔离的这个需求由于地球岩层的高阻抗的〃现实〃而放大，载波在正常运行模式中必须通过地球岩层。为了促进通过地球岩层的稳定可靠的波传播(并且减少波通过钻柱的上部部分传播到地面的损失)，电隔离的阻抗必须对应地甚至更高。但是，将理解到，在实践中，很少可实现完全电隔离。大多数运行隔离将〃损失〃达一定程度。EM遥测中的钻柱的电隔离的目标因而是将〃损失〃最大程度地减少到接近〃没有损失"。进一步的〃现实〃是，钻柱上的收发器发送的EM波可能与发送自地面的对应部分相比而较弱。在工具柱上的收发器可获得的局部功率有限。因而，与地面发送相比，由于钻柱的上部部分和下部部分之间的不良隔离产生的任何波传播损失都可能导致工具柱收发器的发送的效果更加降低。钻柱的上部和下部部分的电隔离通常由在期望隔离处将〃绝缘短节(gap sub)"技术布置在钻柱中而实现。绝缘短节技术提供隔离结构来尽可能完全地在绝缘短节技术的上方和下方的钻柱的部分之间阻止通过钻柱的任何导电。本公开在之前的段落中使用用语"绝缘短节技术"，因为在备选的实现中，钻柱的上部部分和下部部分的电隔离可使用不同的布置实现。例如，电隔离可通过在钻柱上的一个或多个位置上使用单个集成的电中断件，其中这样的电中断件集成在管状钻环钻环内的工具上且是连续的。在其它布置中，电隔离可通过单独的但协作的电中断件而实现:在管状钻环上的一个(或多个)电中断件加上在设置于钻环内部的工具结构内的一个(或多个)单独的电中断件。本公开涉及后面的(单独的但协作的)布置，并且特别涉及钻环本身的电隔离。作为进一步解释，钻柱通常在期望隔离点处和周围包括设置于中空圆柱形外钻环内部的操作井下工具结构。钻环大体表示由非磁性材料(通常不锈钢)制成的级联中空管柱。在这种布置中，通常有利的是，在工具和钻环本身中进行单独的但是协作的物理电中断，以便实现整个钻柱的整个电隔离。在钻环的内部，提供〃内部间隙(gap)"，其通常刚好定位在转发器工具的上方。内部间隙电隔离开在内部间隙下面的钻环内部与内部间隙上方的钻环内部。如所提到的那样，本公开不涉及内部间隙。在钻环本身上，提供〃绝缘短节"，其包括插入包括钻环的级联中空管中的中空管。钻环的级联连接部传统上为销和箱螺纹连接部，并且钻环本身在传统上为非磁性材料(通常为不锈钢)。绝缘短节因而传统上为非磁性管，其在任一端部处具有销和箱连接部，销和箱连接部构造成在期望位置处插入类似地连接的非磁性钻环管的级联柱中。将理解到，钻环本质上且本身为整个钻柱的一部分。因此，在功能上，绝缘短节电隔离开绝缘短节上方和下方的钻环(且因此，作为扩展，整个钻柱)的部分。 本公开涉及改进的绝缘短节，从而在绝缘短节上方和下方对非磁性钻环提供良好的(几乎完全的)电隔离。改进的绝缘短节进一步在历史上已知会使现有技术的绝缘短节的隔离结构损毁或失效从而在现场钻井操作期间产生不可接受的隔离损失(以及对应的EM遥测损失)的运行状况中展示良好的性能。
技术实现思路
本专利技术解决了现有技术的一个或多个上面描述的缺点。在优选的实施例中，提供一种绝缘短节，其中，改进大体包括由导电材料制成的隔离环。在优选的实施例中，导电材料为非磁性材料诸如不锈钢。绝缘短节在非磁性管状钻环中包括至少一个电隔离螺纹接头，并且在优选的实施例中，包括两个电隔离螺纹接头。接头的螺纹通过非导电涂层隔离，根据现有技术，非导电涂层可设置于销螺纹的外侧上。接头的台肩通过公开的新的隔离环分开，其中环在下者上涂覆有非导电材料:(I)其上部面和下部面中的至少一个，以及有利地上部面和下部面两者，以及(2)其内表面。钻环中的环形凹部阻止各个螺纹接头的任一侧的环近旁的钻环区段之间的电接触。在优选的实施例中，非导电涂层为陶瓷涂层。涂层本身和其设置方法可根据现有技术获得。(I)隔离接头的台肩的非导电涂层环和(2)接头上的匹配螺纹之间的非导电涂层的组合实现各个螺纹接头的任一侧的稳定可靠的电隔离。因此，公开的绝缘短节的技术优点在于，在上面描述的电隔离螺纹接头的任一侧提供良好的(几乎完全的)钻环隔离。如所提到，当设置一个和有利地两个上面描述的螺纹接头时，(I)隔离接头的台肩的非导电涂层环和(2)在接头上的匹配螺纹之间的非导电涂层实现接头的任一侧的稳定可靠的电隔离。结果，提供在下部钻柱(即在绝缘短节下面)和地面之间前后通过地球岩层的优化EM波传播。公开的绝缘短节的另一个技术优点在于在运行状况中在上面公开的螺纹接头的任一侧提供持续的电隔离。在井孔改变方向时，现代定向钻井操作需要钻柱经历弯曲载荷。历史上，已知这种弯曲载荷会使设置于之前的绝缘短节上的电隔离涂层破裂或开裂，从而失去隔离性。但是，构造在本文公开的新的绝缘短节上(且特别是在经涂覆的非磁性环上)的非导电涂层被显示为非常稳定可靠的，甚至在绝缘短节经历高的运行弯曲载荷时。前述内容已经相当宽泛地概述了本专利技术的特征和技术优点，以便可更好地理解本专利技术的下面的详细描述。下面将描述本专利技术的额外的特征和优点，它们形成本专利技术的权利要求的主题。本领域技术人员应当理解，公开的概念和具体实施例可容易地用作修改或设计执行本专利技术的相同目标的其它结构的基础。本领域技术人员还应当认识到，这样的等效结构不脱离所附权利要求中阐述的本专利技术的精神和范围。【附图说明】为了更完整地理解本专利技术及其优点，现在参照结合附图得到的以下描述，其中: 图1A以透视图示出根据本公开的组装的钻环绝缘短节的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种绝缘短节，包括：管状钻环短节，所述钻环短节包括导电中空圆柱形销体和导电中空圆柱形箱体，所述圆柱形销体和所述圆柱形箱体构造成通过电隔离螺纹连接部匹配；所述圆柱形箱体的至少一个端部以带螺纹式箱连接部终止，所述带螺纹式箱连接部包括带螺纹式箱端轮廓，所述带螺纹式箱端轮廓在其远侧端部上包括平坦环形箱端表面，所述箱端表面定向在基本横向于所述圆柱形箱体的纵向轴线的平面上；所述圆柱形销体的至少一个端部以带螺纹式销连接部终止，所述带螺纹式销连接部包括构造成与所述带螺纹式箱端轮廓匹配的带螺纹式销端轮廓，第一非导电涂层被设置于所述带螺纹式销端轮廓和所述带螺纹式箱端轮廓中的至少一个上的螺纹上；所述圆柱形销体通过隔离部分过渡成所述带螺纹式销端轮廓，所述隔离部分包括形成于所述圆柱形销体中的台肩，所述台肩包括平坦环形台肩面，所述台肩面定向在基本横向于所述圆柱形销体的纵向轴线的平面上；由导电材料制成的隔离环，所述隔离环包括第一和第二平坦环形环面，第二非导电涂层被设置于所述第一和第二环形环面中的至少一个上；所述隔离环进一步包括圆柱形内部和外部环表面；所述隔离环的大小设置成配合在所述带螺纹式销连接部上且配合到所述台肩面上，所述隔离环进一步构造成当所述带螺纹式箱端轮廓可旋拧地接合在所述带螺纹式销端轮廓上时分开所述台肩面与所述箱端表面；以及所述隔离部分进一步包括环形凹部，其形成于所述圆柱形销体中，使得当所述带螺纹式箱端轮廓可旋拧地接合在所述带螺纹式销端轮廓上且所述隔离环位于它们之间时，所述凹部阻止所述圆柱形箱体接触所述隔离环近旁的所述圆柱形销体。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M米勒，C麦克唐纳，M多恩，
申请(专利权)人：通用电气能源油田技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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