专利名称：可测孔深的大通孔有线钻杆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在地矿行业采用有线钻杆钻进过程中，可测孔深的大通孔有线钻杆，属于地矿钻探领域。
背景技术：
随着地表和常规资源的逐渐枯竭，必须将钻井工业转向复杂地区、海洋以及深部地层以寻求资源，这样对于钻孔的要求也越来越高，有线随钻测量钻进由于它能实时反映钻孔方位及倾角等情况，在地矿行业得到广泛的应用。目前中心通缆式高强度大通孔钻杆应用很广泛，但其对孔深的测量仍依靠人工统计孔下钻具长度，或者借助计算机统计，加以人工辅助修正，在无专人监督的情况下，无法防止机组人员误操作或谎报绩效而人为修改孔深，导致未能按照工程设计要求完钻。
发明内容本实用新型的目的是为了解决现有技术中的存在的上述问题，提供一种基于申请号为200710018252. 7的中心通缆式高强度大通孔钻杆而设计的可测孔深的大通孔有线钻杆，在无专人监督，不需要人工修正的情况下，均可实时测孔深。为了达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案提供一种可测孔深的大通孔有线钻杆，包括钻杆，钻杆公接头和钻杆母接头，由钻杆公接头和钻杆母接头首尾相连构成高强度大通孔钻杆，在大通孔钻杆内沿轴线设置中心通缆装置，中心通缆装置与大通孔钻杆构成一体式钻杆，所述的一体式钻杆中在每一根钻杆通缆的一端接入一个阻值相同的高精密电阻，在最底端的钻杆电缆连接探管的信号发射端，发射信号由12V的直流电平提供； 信号地线通过探管支架连接到下部钻杆上，再与地面电阻连接形成闭合回路。本实用新型所述的每根钻杆中接入的高精密电阻阻值为100Ω 1000Ω，地面电阻阻值为IOkQ 50k Ω，误差值均小于0. 1%。本实用新型所述的在每一根钻杆通缆的一端接入一个阻值相同的高精密电阻，高精密电阻连接的结构可以有三种⑴、连接在通缆公接头中所设置的高分子树脂绝缘环的中心通孔中，高精密电阻一端穿过绝缘垫片与中间导线相连，另一端连接到通缆公接头上；并在高精密电阻与高分子树脂绝缘环之间填充有RTV615灌封胶；⑵、连接在通缆公接头中设置的两个可导电圆形金属薄片和一个高分子树脂绝缘环内，高精密电阻两端分别焊接到金属薄片上，金属薄片分别与中间导线和通缆公接头焊接；同样在高精密电阻与高分子树脂绝缘环之间填充有RTV615灌封胶；⑶、直接设置在通缆公接头上，将变径弹簧替换成弹簧变阻器。本实用新型使用RTV615灌封胶填充直插式高精密电阻与高分子树脂绝缘环之间的空隙，是为了确保钻头钻进过程中高精密电阻连接更牢固，具有更强的抗震性。本实用新型的钻杆是对中心通缆式高强度大通孔钻杆的改进，可测孔深的钻杆是通过探管内的直流电平和每段钻杆内增设的高精密电阻及地面电阻构成回路实现的；其原理是已知在每段钻杆内安装的高精密电阻值及在地面电阻值及电平值的前提下，通过采集卡采集地面电阻两端的电位值，计算出钻杆中串联电阻中的回路电流、总阻值及孔中钻杆的数量，再乘以每根钻杆长度，加上孔下固定钻具长度，再减去钻杆余量，计算的最大值即为孔深。本实用新型所述的钻杆余量等同于动力头离地面的位置，通过同步带与增量式编码器实时监测动力头的位置，实现实时监测钻杆余量。本实用新型的钻杆与现有技术相比具有的效果是在已知的每段钻杆内高精密电阻的阻值、地面电阻阻值及电平值的前提下，通过采集卡采集地面电阻两端的电位值，计算出钻杆中串联电阻中的回路电流、总阻值及孔中钻杆的数量。这样测量得到的孔深结果不需要人工修正，可长期实时监测孔深，掌握工作的进度，有利于优质完成钻探任务。
图1为本实用新型可测孔深的大通孔有线钻杆结构示意图。图2为本实用新型中在每根钻杆内高精密电阻的连接结构示意图。图3为本实用新型中每根钻杆内高精密电阻焊在金属薄片两端的结构示意图。图4为本实用新型中每根钻杆内以弹簧变阻器作为高精密电阻的结构示意图。上述图中1-地面电阻、2-孔壁、3-钻杆内的高精密电阻、4-钻杆接头、5-钻杆、 6-信号发射端、7-探管、8-钻头、9-钻杆母接头、10-通缆母接头、11-绝缘支撑环、12-绝缘联接体、13-中间导线、14-绝缘垫片、15-高分子树脂绝缘环、16-直插式高精密电阻、17-孔用弹性挡圈、18-通缆公接头、19-变径弹簧、20-钻杆公接头、21-金属薄片、22-弹簧电阻。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的方法作进一步详述。实施例1 本实用新型提供一种可测孔深的大通孔有线钻杆，如图1、2所示，包括钻杆5和钻杆接头4，钻杆接头4由钻杆公接头20和钻杆母接头9组成、通过钻杆公接头和钻杆母接头首尾相连构成高强度大通孔钻杆，在大通孔钻杆内沿轴线设置中心通缆装置。 中心通缆装置由通缆母接头10，绝缘支撑挡环11，绝缘连接体12，中间导线13，孔用弹性挡圈17、通缆公接头18，变径弹簧19构成。中心通缆装置与大通孔钻杆构成一体式钻杆， 所述的一体式钻杆中在每一根钻杆通缆的一端接入一个阻值相同的高精密电阻3，阻值为 100Ω，在最底端的钻杆电缆连接探管7的信号发射端6，发射信号由12V的直流电平提供； 信号地线通过探管7支架连接到下部钻杆上，再与地面电阻1连接形成闭合回路，地面电阻 1阻值为50k Ω。钻杆在孔壁2内钻进状况参见图1。钻杆内高精密电阻3连接结构参见图2，高精密电阻连接在通缆公接头18中所设置的一个高分子树脂绝缘环15中心通孔内，高精密电阻3 —端通过绝缘垫片14与中间导线13相连，另一端连接到通缆公接头18上；并在电阻与高分子树脂绝缘环之间填充有 RTV615灌封胶；确保高精密电阻具有更强的抗震性。实施例2 本实用新型可测孔深的大通孔有线钻杆，其结构如图1、3所示，钻杆总体结构同实施例1，不同的是地面电阻1的阻值、钻杆内高精密电阻的阻值与连接结构的选择。地面电阻1选为IOkQ和钻杆内高精密电阻3阻值选为IkQ 钻杆内高精密电阻的连接结构如图3所示，钻杆内高精密电阻连接在通缆公接头18中所设置的两个可导电圆形金属薄片21和一个高分子树脂绝缘环15内，高精密电阻两端分别焊接到金属薄片上，金属薄片21分别与中间导线13和通缆公接头18焊接；同样在电阻与高分子树脂绝缘环之间填充有RTV615灌封胶。实施例3 本实用新型可测孔深的大通孔有线钻杆，其结构如图1、4所示，钻杆总体结构同实施例1，不同的是地面电阻1的阻值选为20 kQ ；钻杆内高精密电阻直接采用弹簧变阻器替换原先设置在通缆公接头上的变径弹簧，参见图4，钻杆内弹簧变阻器按照中心通缆式高强度大通孔钻杆中的变径弹簧19的尺寸制作，本实施例中采用阻值为150Ω的弹簧变阻器22。本实用新型可测孔深的大通孔有线钻杆在钻进过程中监测孔深过程是测孔深时先通过采集卡采集地面电阻1两端的电位，由欧姆定律I=U/R计算出整个回路电流；将发射信号电平值12V减去电缆上端电位即可得到钻杆所承受的电压，除以回路电流值，计算出钻杆中串联电阻的总阻值，再除以每段钻杆的阻值，得出孔中钻杆的数量；将孔中钻杆的数量乘以每根钻杆长度，加上孔下固定钻具长度，再减去钻杆余量，计算的最大值即为孔深。所述的钻杆余量等同于动力头离地面的位置，通过同步带与增量式编码器实时监测动力头的位置，实现实时监测钻杆余量。
权利要求1.一种可测孔深的大通孔有线钻杆，包括钻杆，钻杆公接头和钻杆母接头，由钻杆公接头和钻杆母接头首尾相连构成高强度大通孔钻杆，在大通孔钻杆内沿轴线设置中心通缆装置，中心通缆装置与大通孔钻杆构成一体式钻杆，其特征在于所述的一体式钻杆中在每一根钻杆通缆的一端接入一个阻值相同的高精密电阻，在最底端的钻杆电缆连接探管的信号发射端，发射信号由12V直流电平提供，信号地线通过探管支架连接到下部钻杆上，再与地面电阻连接形成闭合回路。
2.根据权利要求1所述的可测孔深的大通孔有线钻杆，其特征在于所述的每根钻杆中接入的高精密电阻阻值为100 Ω 1000 Ω，地面电阻阻值为IOkQ 50k Ω，误差值均小于 0. 1%。
3.根据权利要求1所述的可测孔深的大通孔有线钻杆，其特征在于所述的在每一根钻杆通缆的一端接入一个阻值相同的高精密电阻，高精密电阻连接的结构有三种(1)、连接在通缆公接头中所设置的高分子树脂绝缘环的中心通孔中，高精密电阻一端穿过绝缘垫片与中间导线相连，另一端连接到通缆公接头上；并在高精密电阻与高分子树脂绝缘环之间填充有RTV615灌封胶；O)、连接在通缆公接头中设置的两个可导电圆形金属薄片和一个高分子树脂绝缘环内，高精密电阻两端分别焊接到金属薄片上，金属薄片分别与中间导线和通缆公接头焊接； 同样在高精密电阻与高分子树脂绝缘环之间填充有RTV615灌封胶；(3)、直接设置在通缆公接头上，将变径弹簧替换成弹簧变阻器。
专利摘要本实用新型涉及一种可测孔深的大通孔有线钻杆，包括钻杆，钻杆公、母接头，由钻杆公、母接头首尾相连构成大通孔钻杆，在大通孔钻杆内沿轴线设中心通缆装置，中心通缆装置与钻杆构成一体式钻杆，在一体式钻杆内的每一根钻杆通缆一端接入一阻值相同的高精密电阻，将最底端的钻杆电缆连接到探管的信号发射端，发射信号由的直流电平提供，信号地线通过探管支架连接到下部钻杆上，再与地面电阻连接形成闭合回路。钻进过程中孔深的测量是通过采集卡实时采集地面电阻两端电位，算出回路电流；再通过简单的计算即可得出孔深。使用本钻杆在无专人监督，不需要人工修正的情况下，均可实时测孔深。
文档编号E21B47/04GK202325274SQ201120376109
公开日2012年7月11日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者余志鹏, 邵春, 陈鹏飞 申请人:中国地质大学(武汉)