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2、接头并焊缝作热处理,管体内衬管外壁拉槽并涂覆耐高温金属粘结剂,电缆敷设于槽内,采用金属管膨胀复合方法将管体内衬管和电缆压合于钻杆本体内壁,内螺纹接头衬套和外螺纹接头内衬定位套外接触面涂覆耐高温金属粘合剂后分别过盈安装于内、外螺纹接头内部,导电环定位保护套和导电环分别安装于内螺纹接头内腔和外螺纹接头加长段,电缆两端连接导电环,耐高温密封圈安装于外螺纹接头端面。本钻杆实现地面与井下的电力和信息传输,实现随钻测井、闭环控制,是钻井史上一场革命,同时提高了钻杆的耐腐蚀能力;本制作方法简单易行,工效高,满足了智能钻杆的要求。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明
3、书4页附图2页CN101988371A1/2页21一种用于石油、天然气开采的智能钻杆,包括钻杆本体、设于钻杆本体两端的内螺纹接头及外螺纹接头、设于内螺纹接头内腔和外螺纹接头加长段的导电环定位保护套及导电环,其特征在于还包括管体内衬管、内螺纹接头衬套、外螺纹接头内衬定位套、耐高温密封圈和若干电缆,所述管体内衬管外壁沿轴向设有若干凹槽,所述若干电缆设于所述管体内衬管的若干凹槽内,所述管体内衬管外壁涂覆有耐高温金属粘接剂,所述管体内衬管压合于所述钻杆本体内壁,所述电缆两端分别连接所述内、外螺纹接头的导电环,所述内螺纹接头衬套通过耐高温金属粘接剂设于所述内螺纹接头内壁且锥度匹配,所述外螺纹接头内衬定位
4、套通过耐高温金属粘接剂设于所述外螺纹接头内壁,所述内螺纹接头衬套和外螺纹接头内衬定位套的一端分别与所述管体内衬套两端连接并构成整体,所述耐高温密封圈设于所述外螺纹接头端部。2根据权利要求1所述的用于石油、天然气开采的智能钻杆,其特征在于所述管体内衬管与内螺纹接头衬套和外螺纹接头内衬定位套的连接部分是光滑过渡连接。3根据权利要求1所述用于石油、天然气开采的智能钻杆的制作方法,其特征在于本方法包括如下步骤步骤一、钻杆本体采用外加厚的低碳合金钢普通钻杆管体,内螺纹接头和外螺纹接头采用摩擦焊连接于钻杆本体两端,并对焊缝进行热处理,钻杆本体内壁进行喷砂处理;步骤二、管体内衬管外壁进行拉槽处理,形成电缆槽
5、,将电缆贴附于管体内衬管外壁的电缆槽内,在管体内衬管外壁涂覆耐高温金属粘结剂;步骤三、将管体内衬管和位于管体内衬管电缆槽内的电缆一并穿入钻杆本体内,采用金属管膨胀复合方法将管体内衬管和电缆压合于钻杆本体的内壁形成复合整体;步骤四、在内螺纹接头衬套和外螺纹接头内衬定位套的外接触面涂覆耐高温金属粘合剂,将内螺纹接头衬套和外螺纹接头内衬定位套分别过盈安装于内螺纹接头和外螺纹接头内腔;步骤五、管体内衬管两端分别与内螺纹接头衬套和外螺纹接头内衬定位套过盈配合连接并形成一整体,其连接端光滑连接圆滑过渡;步骤六、将导电环定位保护套和导电环分别安装于内螺纹接头内腔和外螺纹接头加长段,电缆两端分别连接至内螺纹接
6、头和外螺纹接头的导电环上,将耐高温密封圈安装于外螺纹接头端面,防止钻杆内部钻井液渗入钻杆的导电环部位。4根据权利要求3所述的用于石油、天然气开采的智能钻杆的制作方法,其特征在于步骤三所述金属管膨胀复合方法是液压复合法,首先将管体内衬管一端封闭,另一端通入高压水并加压,所述高压水压力为1568MPA,所述管体内衬管在高压水压力的作用下与钻杆本体复合成整体。5根据权利要求3所述的用于石油、天然气开采的智能钻杆的制作方法,其特征在于步骤三所述金属管膨胀复合方法是爆燃复合法,在管体内衬管一端安装加热管和第一快速接头,第一快速接头用于通入可燃气体,管体内衬管另一端安装第二快速接头、安全头和爆破片,安全头
7、将管体内衬管另一端密闭,第二快速接头用于通入高压空气,安全头和爆破片用于爆燃时保压和泄漏超高压气体,在管体内衬管内通过第一快速接头通入可燃气体,并与第二快速接头的高压空气混合形成可燃混合气体,通电加热管到一定温度,加热管端可燃混合气体到达爆燃温度,可燃混合气体着火,点着区域压力突然升高,在此压力的作用权利要求书CN101988371A2/2页3下,整个管体内衬管内压力聚增并分布均匀,使管体内衬管贴合于钻杆本体上复合成整体,在管体内衬管内压力超过安全头处爆破片的预设承载极限时,爆破片破损,管体内衬管内的气体从安全头溢出,完成管体内衬管与钻杆本体的爆燃复合。权利要求书CN101988371A1/4
8、页4用于石油、天然气开采的智能钻杆及制作方法技术领域0001本发明涉及一种用于石油、天然气开采的智能钻杆及制作方法。背景技术0002随着油气开采的扩展和深化,目前世界油气的开采面临着二个方面的发展趋势0003其一,钻井向自动化、智能化方向发展。在油气开采过程中需要将井下随钻采集的各类信息实时准确的传输到地面,智能化分析系统将根据采集的信息,经过处理发出新的控制命令送入井下,以实现智能钻井。这就要求赋予钻杆实现电力和信号传输的功能,提出了开发智能钻杆的要求。0004其二,世界油气田的开发拓展到地质条件复杂的地区,在钻探中不可避免的遇到含有H2S、CO2、CL等介质,这些介质对钻杆具有很强的腐蚀性
9、。由于腐蚀失效已是当今钻杆存在的严重问题,它不仅造成了巨大的经济损失,而且往往带来灾难性后果。解决耐腐蚀问题对钻杆来讲,就更显得重要。0005目前开发研究的智能钻杆的设计中,有二种信号传输的方式一是无线传输,这种方式受到传输介质、传输容量、数据传输不同步性和不能传输电力等限制,至今没有真正开发成功;二是有线传输,利用设置在管体内的电缆,完成传输电力和信息。由于这种方法能够实现对井底传输电力和信息,已成为今后发展的趋势。0006具有有线传输功能的智能钻杆设计中,需要解决在钻杆中电缆的铺设和电缆电连接问题。另外,钻杆在钻井过程中承受各种力的作用,并且钻杆内还承受高压钻井液或高压气体的腐蚀、冲刷和磨
10、损,对智能钻杆中的电缆保护是智能钻杆设计中需要解决的另一问题。国内外对于整支智能钻杆的设计研究较少,对智能钻杆设计基本集中在的接头的设计上。对智能钻杆电缆的保护国内外基本是一个空白。发明内容0007本发明所要解决的技术问题是提供一种用于石油、天然气开采的智能钻杆及制作方法,利用本钻杆可进行地面与井下的电力和信息传输,提高了钻杆的耐腐蚀能力,可实现智能钻井,同时避免了钻杆的腐蚀失效,保证了钻井的安全性;本制作方法简单易行,工效高,满足了智能钻杆的各项工艺要求。0008为解决上述技术问题,本发明用于石油、天然气开采的智能钻杆包括钻杆本体、设于钻杆本体两端的内螺纹接头及外螺纹接头、设于内螺纹接头内腔
11、和外螺纹接头加长段的导电环定位保护套及导电环,还包括管体内衬管、内螺纹接头衬套、外螺纹接头内衬定位套、耐高温密封圈和若干电缆,所述管体内衬管外壁沿轴向设有若干凹槽,所述若干电缆设于所述管体内衬管的若干凹槽内,所述管体内衬管外壁涂覆有耐高温金属粘接剂,所述管体内衬管压合于所述钻杆本体内壁,所述电缆两端分别连接所述内、外螺纹接头的导电环,所述内螺纹接头衬套通过耐高温金属粘接剂设于所述内螺纹接头内壁且锥度匹配,所述外螺纹接头内衬定位套通过耐高温金属粘接剂设于所述外螺纹接头内壁,所述内螺纹接头衬说明书CN101988371A2/4页5套和外螺纹接头内衬定位套的一端分别与所述管体内衬套两端连接并构成整体
12、,所述耐高温密封圈设于所述外螺纹接头端部。0009上述管体衬套与内螺纹接头衬套和外螺纹接头内衬定位套的连接部分是光滑过渡连接。0010用于石油、天然气开采的智能钻杆的制作方法包括如下步骤0011步骤一、钻杆本体采用外加厚的低碳合金钢普通钻杆管体,内螺纹接头和外螺纹接头采用摩擦焊连接于钻杆本体两端,并对焊缝进行热处理,钻杆本体内壁进行喷砂处理;0012步骤二、管体内衬管外壁进行拉槽处理,形成电缆槽,将电缆贴附于管体内衬管外壁的电缆槽内,在管体内衬管外壁涂覆耐高温金属粘结剂;0013步骤三、将管体内衬管和位于管体内衬管电缆槽内的电缆一并穿入钻杆本体内,采用金属管膨胀复合方法将管体内衬管和电缆压贴于
13、钻杆本体的内壁形成复合整体;0014步骤四、在内螺纹接头衬套和外螺纹接头内衬定位套的外接触面涂覆耐高温金属粘合剂,将内螺纹接头衬套和外螺纹接头内衬定位套分别过盈安装于内螺纹接头和外螺纹接头内腔;0015步骤五、管体内衬管两端分别与内螺纹接头衬套和外螺纹接头内衬定位套过盈配合连接并形成一整体,其连接端光滑连接圆滑过渡;0016步骤六、将导电环定位保护套和导电环分别安装于内螺纹接头内腔和外螺纹接头加长段,电缆两端分别连接至内螺纹接头和外螺纹接头的导电环上,将耐高温密封圈安装于外螺纹接头端面,防止钻杆内部钻井液渗入钻杆的导电环部位。0017上述步骤三中金属管膨胀复合方法可采用液压复合法,首先将管体内
14、衬管一端封闭,另一端通入高压水并加压,所述高压水压力为1568MPA,所述管体内衬管在高压水压力的作用下与钻杆本体复合成整体。0018上述步骤三中金属管膨胀复合方法也可采用爆燃复合法,在管体内衬管一端安装加热管和第一快速接头,第一快速接头用于通入可燃气体,管体内衬管另一端安装第二快速接头、安全头和爆破片,安全头将管体内衬管另一端密闭,第二快速接头用于通入高压空气,安全头和爆破片用于爆燃时保压和泄漏超高压气体,在管体内衬管内通过第一快速接头通入可燃气体,并与第二快速接头的高压空气混合形成可燃混合气体,通电加热管到一定温度,加热管端可燃混合气体到达爆燃温度,可燃混合气体着火,点着区域压力突然升高,
15、在此压力的作用下,整个管体内衬管内压力聚增并分布均匀,使管体内衬管贴合于钻杆本体上复合成整体,在管体内衬管内压力超过安全头处爆破片的预设承载极限时,爆破片破损,管体内衬管内的气体从安全头溢出,完成管体内衬管与钻杆本体的爆燃复合。0019由于本发明用于石油、天然气开采的智能钻杆及制作方法采用了上述技术方案,即在钻杆两端通过摩擦焊连接内、外螺纹接头并焊缝作热处理,钻杆内壁喷砂,管体内衬管外壁拉槽并涂覆耐高温金属粘结剂,电缆敷设于槽内,采用金属管膨胀复合方法将管体内衬管和电缆压贴于钻杆本体的内壁形成复合整体,内螺纹接头衬套和外螺纹接头内衬定位套的外接触面涂覆耐高温金属粘合剂后分别过盈安装于内螺纹接头
16、和外螺纹接头内腔并形成一体,导电环定位保护套和导电环分别安装于内螺纹接头内腔和外螺纹接头加长段,电缆两端分别连接至内螺纹接头和外螺纹接头的导电环上,然后将耐高温密封圈安装于外说明书CN101988371A3/4页6螺纹接头端面,防止钻杆内部钻井液渗入钻杆的导电环部位。本钻杆通过电缆可进行地面与井下的电力和信息传输,提高了钻杆的耐腐蚀能力,可实现智能钻井,同时避免了钻杆的腐蚀失效,保证了钻井的安全性,同时本制作方法简单易行,工效高,满足了智能钻杆的各项工艺要求。附图说明0020下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明0021图1为本发明用于石油、天然气开采的智能钻杆的结构示意图,0022
17、图2为图1的AA向视图。具体实施方式0023如图1和图2所示,本发明用于石油、天然气开采的智能钻杆包括钻杆本体2、设于钻杆本体2两端的内螺纹接头1及外螺纹接头3、设于内螺纹接头1内腔和外螺纹接头3加长段的导电环定位保护套4及导电环11;还包括管体内衬管5、内螺纹接头衬套51、外螺纹接头内衬定位套53、耐高温密封圈7和若干电缆41,所述管体内衬管5外壁沿轴向设有若干凹槽,所述若干电缆41通过耐高温金属粘接剂6敷设于所述管体内衬管5的若干凹槽内,所述管体内衬管5压合于所述钻杆本体2内壁,所述管体内衬管5与所述钻杆本体2内壁之间涂敷有耐高温金属粘接剂6,所述电缆41两端分别连接所述内螺纹接头1和外螺
18、纹接头3的导电环11,所述内螺纹接头衬套51通过耐高温金属粘接剂设于所述内螺纹接头1内壁且锥度匹配,所述外螺纹接头内衬定位套53通过耐高温金属粘接剂设于所述外螺纹接头3内腔,所述内螺纹接头衬套51和外螺纹接头内衬定位套53的一端分别与所述管体内衬管5两端连接并构成整体,所述耐高温密封圈7设于所述外螺纹接头3端部。0024上述管体内衬管5与内螺纹接头衬套51和外螺纹接头内衬定位套53的连接部分是光滑过渡连接。0025用于石油、天然气开采的智能钻杆的制作方法包括如下步骤0026步骤一、钻杆本体采用外加厚的低碳合金钢普通钻杆管体,内螺纹接头和外螺纹接头采用摩擦焊连接于钻杆本体两端,并对焊缝进行热处理
19、,钻杆本体内壁进行喷砂处理;0027步骤二、管体内衬管外壁进行拉槽处理,形成电缆槽,将电缆贴附于管体内衬管外壁的电缆槽内,在管体内衬管外壁涂覆耐高温金属粘结剂;0028步骤三、将管体内衬管和位于管体内衬管电缆槽内的电缆一并穿入钻杆本体内,采用金属管膨胀复合方法将管体内衬管和电缆压贴于钻杆本体的内壁形成复合整体;0029步骤四、在内螺纹接头衬套和外螺纹接头内衬定位套的外接触面涂覆耐高温金属粘合剂,将内螺纹接头衬套和外螺纹接头内衬定位套分别过盈安装于内螺纹接头和外螺纹接头内腔;0030步骤五、管体内衬管两端分别与内螺纹接头衬套和外螺纹接头内衬定位套过盈配合连接并形成一整体,其连接部分光滑连接圆滑过
20、渡;0031步骤六、将导电环定位保护套和导电环分别安装于内螺纹接头内腔和外螺纹接头加长段,电缆两端分别连接至内螺纹接头和外螺纹接头的导电环上,将耐高温密封圈安装说明书CN101988371A4/4页7于外螺纹接头端面,防止钻杆内部钻井液渗入钻杆的导电环部位。0032上述步骤三中金属管膨胀复合方法可采用液压复合法,首先将管体内衬管一端封闭,另一端通入高压水并加压,所述高压水压力为1568MPA,随着管体内衬管内压力升高,管体内衬管由弹性变形状态进入塑性变形状态,并贴紧钻杆本体,当管体内衬管内压力达到一定值时,钻杆本体发生弹性变形,两管紧密贴合在一起,当管体内衬管压力卸除后,钻杆本体弹性回复能力大
21、于管体内衬管的弹性回复能力,则管体内衬管和钻杆本体紧密贴合,管体内衬管在高压水压力的作用下与钻杆本体复合成整体;液压复合法接触压力分布均匀,便于控制,管内表面无擦伤和破坏现象。0033上述步骤三中金属管膨胀复合方法也可采用爆燃复合法,在管体内衬管一端安装加热管和第一快速接头,第一快速接头用于通入可燃气体,管体内衬管另一端安装第二快速接头、安全头和爆破片,安全头将管体内衬管另一端密闭,第二快速接头用于通入高压空气,安全头和爆破片用于爆燃时保压和泄漏超高压气体,在管体内衬管内通过第一快速接头通入可燃气体,并与第二快速接头的高压空气混合形成可燃混合气体,通电加热管到一定温度,加热管端可燃混合气体到达
22、爆燃温度,可燃混合气体着火,点着区域压力突然升高,火焰波向安全头一端传播,压缩安全头一端气体,使安全头一端气体压力也随之升高,由于安全头密闭,安全头端面处气体被压缩并在安全头端面发生反射,压力增长较中间气体快。随着火焰波向安全头端传播的速度愈来愈快,火焰波后方为反应区。由于其向安全头端移动速度比火焰波慢,随着后方空间的增大扩散开来,并由于稀疏波的影响压力下降,火焰波与安全头端反射的压力波最终在管体内衬管中间部分会合在一起,使整个管体内衬管压力升高,并且压力分布比较均匀,在此压力的作用下,整个管体内衬管内压力聚增并分布均匀,使管体内衬管贴合于钻杆本体上复合成整体,在管体内衬管内压力超过安全头处爆
23、破片的预设承载极限时,爆破片破损,管体内衬管内的气体从安全头溢出,完成管体衬管与钻杆本体的爆燃复合。0034本发明用于石油、天然气开采的智能钻杆及制作方法在钻杆本体两端通过摩擦焊连接内螺纹接头、外螺纹接头并焊缝作热处理,钻杆本体内壁进行喷砂处理。管体内衬管外壁拉槽,并在管体内衬管外壁涂覆耐高温金属粘结剂,电缆敷设于槽内,采用金属管膨胀复合方法将管体内衬管和电缆压贴于钻杆本体的内壁形成复合整体,内螺纹接头衬套和外螺纹接头内衬定位套的外接触面涂覆耐高温金属粘合剂后分别过盈安装于内螺纹接头和外螺纹接头内部并形成一体,导电环定位保护套和导电环分别安装于内螺纹接头内腔和外螺纹接头加长段,电缆两端分别连接
24、至内螺纹接头和外螺纹接头的导电环上,然后将耐高温密封圈安装于外螺纹接头端面,防止钻杆内部钻井液渗入钻杆的导电环部位。0035本智能钻杆的钻杆本体以低碳合金钢为基材,充分发挥低碳合金钢优良的机械力学性能和价格低廉特性,以不锈钢类耐腐蚀材料为管体内衬管、内螺纹接头衬套和外螺纹接头内衬定位套,充分发挥耐蚀合金优异的耐蚀性能,从而使其具有优异的耐蚀性和优良的机械力学性能。特别适合于地质条件复杂地区的智能化钻井;管体内衬管与钻杆本体内壁之间无缝隙,两者之间结合面有很好的结合强度,管体内衬管与钻杆内壁之间涂覆耐高温金属粘接剂使得管体内衬管与钻杆之间的结合面具有更高的剪切强度,且对电缆具有良好的保护作用。说明书CN101988371A1/2页8图1说明书附图CN101988371A2/2页9图2说明书附图