用于同轴地接合部件以抵抗相对旋转及纵向运动的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于将两个本体沿着轴线联接在一起以防止这两个本体之间的相对旋转及轴向运动的同轴联接装置。本发明对井下钻孔组件、并且更特别地对井下钻孔组件的陶瓷接头构件(gap sub)特别地有利。
【背景技术】
[0002]在许多领域中，必须将两个本体轴向地联接在一起，使得这两个本体保持同轴对准并且被防止相对旋转及轴向运动。这在诸如井下钻孔组件之类的井下钻孔设备中、并且更特别地在井下钻孔设备的陶瓷接头部件中特别需要，其中，必须使钻机的第一部分与第二部分电隔离，以使得这两部分可以被用作天线的相反两极，从而将信号发射至地面，以便由定位得比钻机更上或更下的接收器来接收，或者由基于表面的信号检测设备来接收。
[0003]用于将陶瓷接头的可被连接至钻机的相应的相反部分的两个部分连接在一起的常规技术可能涉及在陶瓷接头的互补部分中使用形成具有恒定的节距的螺纹的相对的槽。例如，螺纹被略微松散地填充有被热塑性材料保持就位的陶瓷球。陶瓷球将互补的部分机械地联接在一起，以防止这些互补部分的相对纵向运动，但是相对旋转运动仅由热塑性材料来阻止。这使得过度依赖于热塑性材料的一体性来防止旋转运动。这种依赖可能是比较危险的，这是因为热塑性材料在升高的温度处被大幅地减弱，并且在用于井下钻孔环境中时可能由于温度的循环、腐蚀性流体和机械疲劳而在一定程度上容易受到疲劳和劣化。
【发明内容】
[0004]根据本发明的一方面，提供了一种将第一本体与第二本体同轴地接合在一起以抵抗这两个本体之间的相对的轴向及旋转运动的方法。该方法涉及:将第一本体的凸部接纳在第二本体的互补凹部中；以及将凸部与凹部关于共用轴线轴向地对准，使得凸部和凹部的相对的圆筒形或渐缩形互补表面中的相应的配合槽对准，从而在相对的圆筒形或渐缩形互补表面之间形成多个通道或具有多个通道部的一个通道，所述多个通道中的至少两个通道或者所述通道部中的至少两个通道部以相对于共用轴线的不同的角度设置。该方法还涉及将实心机械联接元件加载到所述多个通道中的每个通道中或加载到具有所述多个通道部的所述一个通道中，使得所述多个通道中的每个通道或具有所述多个通道部的所述一个通道由实心机械联接元件大致填满。
[0005]加载实心机械联接元件可以涉及将球形或椭圆形形状的联接元件加载到所述多个通道中的相应的通道中或加载到具有所述多个通道部的所述一个通道中。
[0006]加载球形或椭圆形形状的联接元件可以涉及允许球形或椭圆形形状的联接元件进入到相应的多个导管中或者进入到一个导管中，所述多个导管形成在凹部中、位于凹部的外表面与形成在凹部的相对的圆筒形或渐缩形互补表面中的限定所述多个通道中的对应的通道的所述配合槽中的相应的配合槽之间，所述一个导管形成在凹部中、位于凹部的外表面与形成在凹部的相对的圆筒形或渐缩形互补表面中的限定具有多个通道部的一个通道的配合槽之间。
[0007]实心机械联接元件可以包括绝缘材料。
[0008]实心机械联接元件可以包括陶瓷材料。
[0009]凸部和凹部的相对的圆筒形或渐缩形互补表面可以被间隔开，并且相对的圆筒形或渐缩形互补表面限定如下的空间:该空间位于凸部和凹部的相对的圆筒形或渐缩形互补表面之间、并且位于所述多个通道中的相邻的各个通道或具有所述多个通道部的所述至少一个通道的相邻的通道部之间，该空间与所述多个通道中的每个通道或具有所述多个通道部的所述一个通道连通。
[0010]该方法还可以涉及将可固化填充材料注入到该空间中以填充该空间，从而抑制流体进入实心机械联接元件与凸部和凹部的相对的圆筒形或渐缩形互补表面之间。
[0011]实心机械联接元件可以包括电绝缘材料，并且可固化填充材料可以包括用于使凸部与凹部彼此电绝缘的热塑性电绝缘材料。
[0012]配合槽可以限定至少一个通道，所述至少一个通道环绕共用轴线，并且使得所述至少一个通道可以具有变化的节距。
[0013]配合槽可以限定环绕共用轴线的多个单独的通道，其中，这些单独的通道中的至少两个单独的通道可以具有不同的节距。
[0014]配合槽可以限定环绕共用轴线的多个单独的通道，其中，这些单独的通道中的至少两个单独的通道可以具有相反的节距。
[0015]配合槽可以限定多个单独的通道，并且这些单独的通道中的至少一个单独的通道可以相对于共用轴线成直角设置。
[0016]这些配合槽可以限定多个单独的通道，并且这些单独的通道中的至少一个单独的通道可以与共用轴线对准。
[0017]配合槽可以限定多个单独的通道，并且每个通道均可以具有相对于共用轴线成直角设置的至少一部分。
[0018]配合槽可以限定多个单独的通道，并且每个通道均可以具有与共用轴线对准的至少一部分。
[0019]配合槽可以限定多个不规则地定位的单独的通道，并且每个不规则地定位的单独的通道均具有相对于共用轴线成不同的角度设置的部分。
[0020]凹部可以为井下钻孔组件的凹陶瓷接头构件，并且凸部可以为井下钻孔组件的凸陶瓷接头构件。该方法可以涉及将电磁能发射器或接收器定位在凸陶瓷接头构件和凹陶瓷接头构件内。该方法还涉及使发射器或接收器的第一触头与陶瓷接头构件的凹部电接触、以及使发射器或接收器的第二触头与陶瓷接头构件的凸部电接触，以使得发射器和接收器可以通过地面在凹陶瓷接头构件和凸陶瓷接头构件与远程定位的接收器或发射器之间发射或接收电磁能。
[0021]根据本发明的另一方面，提供了一种同轴联接装置。该装置包括:第一本体，该第一本体具有凸联接部；以及第二本体，该第二本体具有在形状上与凸部互补的凹联接部，凸部与凹部关于共用轴线轴向地对准。凸联接部和凹联接部具有相对的圆筒形或渐缩形互补表面，所述相对的圆筒形或渐缩形互补表面具有相应的配合槽，这些配合槽被对准以在相对的圆筒形或渐缩形互补表面之间形成多个通道或具有多个通道部的一个通道。所述多个通道中的至少两个通道或者所述多个通道部中的至少两个通道部以相对于共用轴线的不同的角度设置。该装置还包括多个实心机械联接元件，所述多个实心机械联接元件设置在所述多个通道中的每个通道中或者设置在具有所述多个通道部的所述一个通道中，使得所述多个通道中的每个通道或者具有所述多个通道部的所述一个通道由实心机械联接元件大致填满。
[0022]实心机械联接元件可以包括位于所述多个通道中的相应的通道中或者具有所述多个通道部的所述一个通道中的球形或椭圆形形状的联接元件。
[0023]该装置还包括可以相应的多个导管或一个导管，所述多个导管形成在凹部中且位于凹部的外表面与形成在凹部的相对的圆筒形或渐缩形互补表面中的限定所述多个通道中的相应的通道的相应的配合槽之间，所述一个导管形成在凹部中且位于所凹部的外表面与形成在凹部的相对的圆筒形或渐缩形互补表面中的限定具有所述多个通道部的所述一个通道的配合槽之间。
[0024]实心机械联接元件可以包括绝缘材料。
[0025]实心机械联接元件可以包括陶瓷材料。
[0026]凸部和凹部的相对的圆筒形或渐缩形互补表面可以被间隔开，并且相对的圆筒形或渐缩形互补表面可以限定如下的空间:所述空间位于凸部和凹部的相对的圆筒形或渐缩形互补表面之间、所述多个通道中的相邻的各个通道或具有所述多个通道部的至少一个通道的相邻的多个通道部之间，该空间与所述多个通道中的每个通道或具有所述多个通道部的所述一个通道连通。该装置还可以在所述空间中包括可固化填充材料，从而抑制流体进入实心机械联接元件与凸部和凹部的相对的圆筒形或渐缩形互补表面之间。
[0027]实心机械联接元件可以包括电绝缘材料，并且可固化填充材料可以包括热塑性电绝缘材料，以使得凸部与凹部彼此电绝缘。
[0028]配合槽可以限定至少一个通道，所述至少一个通道环绕共用轴线并且使得该至少一个通道可以具有变化的节距。
[0029]配合槽可以限定环绕共用轴线的多个单独的通道，并且这些单独的通道中的至少两个单独的通道可以具有不同的节距。