本實用新型主要屬于近鉆頭無線短傳裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于井下近鉆頭無線短傳發(fā)射的機械裝置。

背景技術(shù)：

近年來利用水平井來提高油氣藏鉆遇率及采收率已被各油田廣泛應用，而近鉆頭地質(zhì)導向鉆井系統(tǒng)具有實時判斷地層屬性、前探待鉆地層、實施準確導向等特點，它有助于提高探井的發(fā)現(xiàn)率、開發(fā)井的鉆遇率和油氣田的采收率。

近鉆頭井斜角測量儀器，通常將近鉆頭井斜角傳感器封裝到造斜工具（井下泥漿馬達）的前端，通過有線或無線傳輸方式（超聲波、電磁波等）傳輸?shù)轿挥谠煨惫ぞ撸ň履酀{馬達）上部的常規(guī)無線隨鉆測量儀器(LWD/MWD)中，與常規(guī)無線隨鉆測量儀器測取的數(shù)據(jù)一起，通過水力脈沖或電磁波等無線傳輸方式，傳輸?shù)降孛妗?/p>

近鉆頭井斜參數(shù)及伽馬測量的實時獲得有助于現(xiàn)場鉆井工程師實施掌握鉆井中鉆頭行進軌跡及地質(zhì)參數(shù)，從而提高石油鉆采率。而如何將近鉆頭測量參數(shù)傳輸?shù)降孛娉蔀橹萍s該技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。

目前，國內(nèi)研究對近鉆頭測量參數(shù)的傳輸多通過螺桿埋電纜線、聲波無線傳輸、線圈式電磁波無線傳輸?shù)确绞竭M行傳輸。

螺桿埋電纜線屬于有線傳輸結(jié)構(gòu)：采用有線傳輸方式，將測量短節(jié)內(nèi)的傳感器測量的近鉆頭的地層信息通過“電纜”傳輸至MWD系統(tǒng)，建立近鉆頭測量短節(jié)與接收短節(jié)之間的有纜信道。但是這些“電纜”要“埋”在測量短節(jié)至MWD系統(tǒng)之間每個機械零件上，建立有線信道，即需要在測量短節(jié)、接收短節(jié)、螺桿等井下鉆具中預埋電纜線，需要專用的螺桿以適用信號的傳輸，同時需要解決螺紋對接位置的高圧密封及可靠電連接問題，可適用性較低。

相對于有線傳輸方式，利用無線傳輸方法，將近鉆頭參數(shù)向上傳輸?shù)姆绞綗o需對井下鉆具的結(jié)構(gòu)作較大改動，因此總體成本較低，通用性較好，可用于井下小數(shù)據(jù)量傳輸；但是現(xiàn)有的無線傳輸技術(shù)中，還存在這以下缺點：

線圈式電磁波無線傳輸：電磁波傳輸采用電磁波發(fā)射、接收裝置即在鉆鋌發(fā)射、接收端分別纏繞線圈，然后覆蓋絕緣材料保護，構(gòu)成無線傳輸裝置。該種傳輸方式對地層電阻率要求較高，同時無法滿足過螺桿傳輸距離（約10米）的要求。

聲波無線傳輸：聲波無線傳輸方式采用在鉆鋌發(fā)射和接收短節(jié)分別安裝發(fā)射和接收換能器，通過發(fā)射和接收換能器的聲學特性進行信號傳輸。但是其中換能器的設(shè)計使近鉆頭發(fā)射短節(jié)機械結(jié)構(gòu)較為復雜，且長距離無線傳輸對換能器的發(fā)射能量要求較大，且由于鉆鋌波的存在使信號的接收十分困難，難以實現(xiàn)信號的過螺桿無線短傳。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本實用新型提供一種適用于井下近鉆頭無線短傳發(fā)射的機械裝置；所述近鉆頭無線短傳發(fā)射機械裝置采用中間串接絕緣短節(jié)的機械結(jié)構(gòu)，該絕緣短節(jié)與兩段金屬短節(jié)通過螺紋連接，構(gòu)成無線傳輸?shù)膬蓸O，通過與接收短節(jié)配合使用實現(xiàn)近鉆頭信號過螺桿無線短傳。該種結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)井下近鉆頭測量數(shù)據(jù)的無線短傳發(fā)射的同時最大程度上減小了結(jié)構(gòu)長度，將近鉆頭測量短節(jié)對螺桿造斜的影響降到最低。

本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種適用于井下近鉆頭無線短傳發(fā)射的機械裝置，所述機械裝置包括均由金屬材料制成的鉆頭連接殼體和螺桿連接殼體，還包括由絕緣材料制成的絕緣短節(jié)；所述絕緣短節(jié)串接在所述鉆頭連接殼體和所述螺桿連接殼體的中間，用于實現(xiàn)電氣隔離，所述鉆頭連接殼體和所述螺桿連接殼體分別構(gòu)成電磁發(fā)射正極和電磁發(fā)射負極；

所述機械裝置還包括測量單元以及用于實現(xiàn)無線短傳的數(shù)據(jù)發(fā)射單元；所述數(shù)據(jù)發(fā)射單元用于發(fā)射所述測量單元測量獲得的數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)發(fā)射單元、所述鉆頭連接殼體、地層、近鉆頭無線短傳接收裝置、以及所述螺桿連接殼體構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸回路，從而實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的過地層無線短傳；

所述數(shù)據(jù)發(fā)射單元包括依次連接的金屬連接器、第三電連接線、高壓密封單針連接器、第二電連接線、發(fā)射電路單元、第一電連接線和電連接螺釘；所述電連接螺釘與鉆頭連接殼體連接。

進一步地，所述金屬連接器的一端與所述螺桿連接殼體的表面連接，另一端穿過所述絕緣短節(jié)與位于所述鉆頭連接殼體內(nèi)部的第三電連接線連接。

進一步地，所述高壓密封單針連接器通過擋塊固定于所述鉆頭連接殼體。

進一步地，所述擋塊為U型凹槽結(jié)構(gòu)，高壓密封連接器卡緊于擋塊U型凹槽中，擋塊與高壓密封連接器之間安裝墊片，擋塊通過螺釘固緊于鉆頭連接殼體。

進一步地，所述絕緣短節(jié)的兩端分別與所述鉆頭連接殼體和所述螺桿連接殼體通過不可拆卸的螺紋連接成一體。

進一步地，所述機械裝置的具有鉆頭連接殼體的一端與鉆頭連接，所述機械裝置的具有螺桿連接殼體的一端與螺桿連接。

進一步地，所述機械裝置還包括電池單元，用于為所述機械裝置提供電源。

本實用新型的有益技術(shù)效果：

（1）本實用新型所述機械裝置采用中間串接高強度絕緣短節(jié)的方式用于電氣隔離，與聲波傳輸及電磁波傳輸方式不同，本實用新型所述機械裝置在不影響井下鉆具結(jié)構(gòu)強度及密封性的同時，實現(xiàn)了井下近鉆頭測量數(shù)據(jù)的無線短傳發(fā)射；

（2）采用串接絕緣短節(jié)的結(jié)構(gòu)方式相對于聲波傳輸及電磁波傳輸方式結(jié)構(gòu)簡單，同時最大程度上減小了結(jié)構(gòu)長度，將近鉆頭測量短節(jié)對螺桿造斜的影響降到最低。

附圖說明

圖1為本實用新型所述適用于井下近鉆頭無線短傳發(fā)射的機械裝置示意圖；

圖2為本實用新型所述適用于井下近鉆頭無線短傳發(fā)射的機械裝置的界面示意圖；

圖3為擋塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為擋塊的裝配示意圖；

附圖標記：1.鉆頭連接殼體、2.電連接螺釘、3.第一電連接線、4.密封蓋板、5.發(fā)射電路單元、6.第二電連接線、7.擋塊、8.高壓密封單針連接器、9.第三電連接線、10.絕緣短節(jié)、11.金屬連接器、12.螺桿連接殼體、13.電池單元、14.第一測量單元、15.第二測量單元。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細描述。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

相反，本實用新型涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本實用新型的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本實用新型有更好的了解，在下文對本實用新型的細節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細節(jié)部分的描述也可以完全理解本實用新型。

實施例1

一種適用于井下近鉆頭無線短傳發(fā)射的機械裝置，所述機械裝置適用于近鉆頭無線短傳發(fā)射。

如圖1、2所示，所述機械裝置包括均由金屬材料制成的鉆頭連接殼體1和螺桿連接殼體12，還包括由絕緣材料制成的絕緣短節(jié)10；所述絕緣短節(jié)10串接在所述鉆頭連接殼體1和所述螺桿連接殼體12的中間，用于實現(xiàn)電氣隔離，所述鉆頭連接殼體1和所述螺桿連接殼體12分別構(gòu)成電磁發(fā)射正極和電磁發(fā)射負極；

所述機械裝置還包括測量單元以及用于實現(xiàn)無線短傳的數(shù)據(jù)發(fā)射單元；所述數(shù)據(jù)發(fā)射單元用于發(fā)射所述測量單元測量獲得的數(shù)據(jù)；

其中，所述測量單元包括第一測量單元14和第二測量單元15，所述第一測量單元14具體為伽馬測量單元，采用伽馬測量探管接收地層伽馬射線，判別地層油氣藏伽馬參數(shù)；第二測量單元15為井斜測量單元，由加速度傳感器、磁傳感器及處理電路組成，用于測量鉆井中的近鉆頭井斜角、工具面角及方位角。兩個測量單元位于兩個不同艙室中，兩個測量單元的測量數(shù)據(jù)通過各艙室之間的貫穿斜孔及數(shù)據(jù)線將測量數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)發(fā)射單元，數(shù)據(jù)發(fā)射單元中的發(fā)射電路單元5對數(shù)據(jù)編碼后進行發(fā)射。

所述數(shù)據(jù)發(fā)射單元、所述鉆頭連接殼體1、地層、近鉆頭無線短傳接收裝置、以及所述螺桿連接殼體12構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸回路。在進行數(shù)據(jù)傳輸時，數(shù)據(jù)發(fā)射單元在鉆頭連接殼體1（發(fā)射正極）及螺桿連接殼體12（發(fā)射負極）之間加激勵信號。由于鉆井液及地層導電，從正極出來的激勵電流一部分經(jīng)鉆井液及螺桿連接殼體12返回數(shù)據(jù)發(fā)射單元（該部分信號不能被接收）；另一部分經(jīng)地層、近鉆頭無線短傳接收裝置接收后返回數(shù)據(jù)發(fā)射單元，構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸回路，形成信號的無線發(fā)射及接收。其中所述近鉆頭無線短傳接收裝置用于接收本實用新型無線短傳發(fā)射的機械裝置中數(shù)據(jù)發(fā)射單元所發(fā)射的電信號；

所述絕緣短節(jié)10的兩端分別與所述鉆頭連接殼體1和所述螺桿連接殼體12通過不可拆卸的螺紋連接成一體，以滿足井下鉆具高扭轉(zhuǎn)強度及高密封性要求。

所述機械裝置的具有鉆頭連接殼體1的一端與鉆頭連接，所述機械裝置的具有螺桿連接殼體12的一端與螺桿連接。所述鉆頭連接殼體1的末端設(shè)置為母扣；所述螺桿連接殼體12的末端設(shè)置為公扣。

所述數(shù)據(jù)發(fā)射單元用于發(fā)射所述近鉆頭測量參數(shù)數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)發(fā)射單元包括依次連接的金屬連接器11、第三電連接線9、高壓密封單針連接器8、第二電連接線6、發(fā)射電路單元5、第一電連接線3和電連接螺釘2；所述電連接螺釘2與鉆頭連接殼體1連接；

所述金屬連接器11的一端與所述螺桿連接殼體12的表面連接，另一端穿過所述絕緣短節(jié)10與位于所述鉆頭連接殼體1內(nèi)部的第三電連接線9連接；其中所述金屬連接器11與所述螺桿連接殼體12通過焊接的方式連接。

其中，所述高壓密封單針連接器8通過擋塊7固定于所述鉆頭連接殼體1。

如圖3、4所示，所述擋塊7為U型凹槽結(jié)構(gòu)，高壓密封單針連接器8卡緊于擋塊7的U型凹槽中，擋塊7與高壓密封單針連接器8之間安裝墊片；擋塊7安裝于鉆頭連接殼體時，通過螺釘、擋塊與鉆頭連接殼體1的傾斜面的連接實現(xiàn)預緊，在擋塊7與高壓密封單針連接器8之間安裝墊片，能夠在擋塊預緊的同時實現(xiàn)高壓密封單針連接器的預緊。

另外，所述機械裝置還包括電池單元13，用于為所述機械裝置提供電源。

所述機械裝置的鉆頭連接殼體1內(nèi)部包括4個艙室，所述4個艙室中分別用于安裝所述發(fā)射電路單元5、所述電池單元13、所述第一測量單元14和第二測量單元15；所述4個艙室通過密封蓋板4實現(xiàn)密封；并且用于安裝所述電池單元的艙室上設(shè)有貫穿孔，用于為其他艙室中的單元供電。