钻井液沿钻柱的腔孔传递，以及在电子设备包的位置处，将钻井液引导至与绝缘短节的导电部和电子设备包的壳体的导电部两者均电隔离的通道中。
[0018]本发明的其他方面和示例实施方式的特征将在附图中示出和/或在以下描述中进行描述。
【附图说明】
[0019]附图示出了本发明的非限制性的示例实施方式。
[0020]图1是根据示例实施方式的钻井操作的示意图。
[0021]图2是根据示例实施方式的绝缘短节的纵向截面图。
[0022]图3A-3D是根据示例实施方式的绝缘短节的一部分的剖视图。
[0023]图4是根据示例实施方式的用于遥测信号发生器和绝缘短节的等效电路的示意图。
[0024]图5是根据示例实施方式的具有径向向内延伸部的绝缘短节的截面图。
[0025]图5A是根据示例实施方式的具有径向向内延伸部的绝缘短节的轴向的截面图。
[0026]图6示意性地示出了电子设备包位于绝缘短节的壁中的空腔中的示例实施方式。
【具体实施方式】
[0027]贯穿以下描述，对特定的细节进行阐述，从而给本领域所属技术人员提供更透彻的理解。然而，已知的元件可以不被示出或进行具体地描述以避免不必要地使本公开模糊。本技术的示例的下列描述无意于穷举或将系统限制为任何示例实施方式的精确的形式。因此，描述和附图被认为是说明性的，而不是限制性的意义。
[0028]虽然以上已经讨论了一些示例性的方面和实施方式，但是本领域技术人员将认识到一些修改、置换、添加和其子组合。因此，意在于下列所附权利要求书和此后引入的权利要求书被解释为包含在其真正的精神和范围内的全部这些修改、置换、添加和子组合。
[0029]图1示意性地示出了示例钻井操作。钻机10驱动钻柱12，钻柱12包括延伸至钻头14的钻杆区段。图示的钻机10包括用于支承钻柱的井架10A、钻台1B和绞车10C。钻头14在直径方面大于钻头上方的钻柱。围绕钻柱的环状区域15通常填充有钻井液。钻井液通过钻柱中的腔孔被泵送至钻头，并且携带来自钻井操作的钻肩通过环状区域15返回地表。当钻井时，在井筒中可以形成套管16。在套管的顶端处支承有防喷器17。图1中示出的钻机仅为示例性的。本文中描述的方法和装置不特定于任何特定类型的钻机。
[0030]钻柱12包括绝缘短节20。位于钻柱内侧(例如，在被容置在钻柱的腔孔内的电子设备探管中)的EM信号发生器18被横跨绝缘短节20的电隔离间隙而电连接。来自EM信号发生器的信号导致能够在地表处探测到的电流19A和电场19B。在示出的实施方式中，信号接收器13通过信号线缆13A连接、以测量电接地粧13B与钻柱12的顶端之间的电位差。显示器11可被连接以显示由信号接收器13接收的数据。
[0031]图2示出了绝缘短节20的示例结构。绝缘短节20具有由填充有电绝缘材料的间隙20C间隔开的导电的朝井口部20A和导电的朝井下部20B。在绝缘短节20的朝井口端和朝井下端部处设置有用于联接邻近的钻柱元件的联接件21。在绝缘短节20的腔孔20D中支承有包括EM遥测信号发生器(图2中未示出)的电子设备包22。
[0032]电子设备包22具有金属壳体23，该金属壳体23包括由电隔离间隙23C彼此电隔离的第一部分23A和第二部分23B。第一电极24A和第二电极24B连接至遥测信号发生器，并且分别与绝缘短节20的朝井口部20A和朝井下部20B接触。电极24A可以但未必与电子设备包22的壳体的第一部23A电接触。电极24B可以但未必与电子设备包22的壳体的第二部23B电接触。
[0033]电隔离层25至少部分地覆盖电子设备包22的电隔离间隙23C。电隔离层25在电子设备包22的外侧表面上延伸，并且在电隔离间隙23C的一侧或两侧上超出电隔离间隙23C—定距离地连续地覆盖电子设备包22的导电壳体23的外侧表面。在一些实施方式中，电隔离层25的连续覆盖的长度为至少I米并且优选地至少I 72米或2米。在一些示例实施方式中，电隔离层25的连续覆盖的长度为3至4米。
[0034]在一些实施方式中，电隔离层25连续地覆盖电子设备包22的外侧表面的位于电极24A和电极24B之间的部分的至少60%或70%或80%。在一些实施方式中，电隔离层25连续地覆盖电子设备包22的外侧表面的位于电极24A和电极24B之间的基本上全部该部分。此处，“基本上全部”意味着至少95%。
[0035]在一些实施方式中，电隔离层25包括应用于电子设备包22的涂层、围绕电子设备包22延伸的套筒或管等。层25的材料可以是适合暴露于井下条件下的任何电绝缘材料。一些非限制性示例为适合的热塑塑料、环氧树脂、陶瓷、弹性聚合物和橡胶。层25可包括应用至或结合至电子设备包22的涂层，或预成型部件(例如，通过挤压、注射模制等形成)，该预成型部件随后附接至电子设备包22、围绕电子设备包22粘附或围绕电子设备包22而支承。层25的材料应该能够承受井下条件而不劣化。理想的材料可以承受最高至少150°C的温度(优选地175°C或200°C或更高)，对于其将暴露于的任何钻井液有化学耐受性或是惰性的，不在很大程度上吸收液体并且抵御钻井液的腐蚀。适合的材料的示例是PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)或PEEK(聚醚醚酮)。
[0036]在电子设备包22与绝缘短节20的导电的朝井口部20A和/或朝井下部20B的内表面之间设置有第二电隔离层26。电隔离层26延伸以至少部分地覆盖电隔离间隙20C的内部侧，并且连续地延伸以覆盖电隔离间隙20C的至少一侧上的腔孔壁的导电部。在一些实施方式中，电隔离层26连续地覆盖腔孔壁的包括电隔离间隙20C的内部侧的部分，并且连续地延伸以覆盖绝缘短节20的朝井口部20A和朝井下部20B两者的部分。在一些实施方式中，电隔离层26包括应用于绝缘短节20内侧的涂层、围绕绝缘短节20的内侧延伸的套筒或管等。
[0037]与层25 —样，层26的材料可以是适合暴露于井下条件下的任何电绝缘材料。一些非限制性示例为适合的热塑塑料、环氧树脂、陶瓷、弹性聚合物和橡胶。层26可包括应用至、形成在或结合至绝缘短节20的内部壁的涂层，或预成形部件(例如通过挤压、注射模制等形成的)，预成形部件随后附接至绝缘短节20的腔孔的内侧、围绕绝缘短节20的腔孔的内侧粘附、围绕绝缘短节20的腔孔的内侧而支承。适合的材料的示例是PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或PEEK(聚醚醚酮)。
[0038]本发明人已经确定绝缘短节的腔孔内的低阻抗路径在EM遥测信号的传输效率方面是重要的原因。电隔离层25的设置、特别是与电隔离层26的设置相结合，已经被发现大大降低了由在绝缘短节的腔孔内的传导电流引起的损耗。通过作为衬里覆于腔孔27内的导电表面的电隔离层25和26，通过腔孔27中电连接绝缘短节20的部分20A和20B的流体的最短路径为至少电隔离层25和26中较短者的长度。
[0039]图3A-3D示出了可能的电传导路径，来自电极24A和24B的电流可以通过这些路径。可以看到的是，所有这些可能的电传导路径被电隔离层25、电隔离层26、电隔离间隙23C和电隔离间隙20C中的至少一者阻断。
[0040]通过在电子设备包22的导电表面和/或绝缘短节20上提供电隔离障(否则会暴露于绝缘短节20的腔孔中的钻井液)，可以获得EM传输的效率方面相当大的改善。隔离层25和26的长度应该足够，从而将通过腔孔流体的导电路径的阻抗提高至期望的程度。提供至少近似2米(6英尺)长的电隔离层25和26已被示为以90%的或在一些情况下更多地降低由于电流在钻孔内侧流动而导致的电力损失。
[0041 ] 在示例实施例中，隔离层25和26为至少I米的长度(尽管在一些实施方式中可以较短)。在一些实施方式中，隔离层26延伸为电隔离层25的长度的至少75%的长度。在优选实施例中，电隔离层26至少与电隔离层25 —样长。在一些实施方式中，电隔离层26覆盖绝缘短节20的腔孔的位于电极24A与电极24B之间的部分的基本上整个内侧。
[0042]图4示意性地示出了用于遥测信号发生器和绝缘短节20的等效电路(忽略电容效应和感应效应)。电阻器Rin表示在绝缘短节20的腔孔20D内可用的电流路径，并且电阻器Rqut表示绝缘短节20外部的可用的电流路径。双重的非导电层25和26提供了有效大的内部隔离路径0^的较大值)，因此通过在绝缘短节20的天线元件之间提供内电阻(Rin)来增加绝缘短节20EM遥测的电效率，该内电阻(Rin)与外部间隙的电阻(Rqut)相比较大。
[0043]在绝缘短节20的内表面和电子设备包22的外表面两者上设置非导电层的另一优点是层25和26防止电子设备包22的导电外表面与绝缘短节20的内表面电接触，该电接触当在电子设备包和绝缘短节承受高冲击和/或振动的情况下可能出现。该接触会损坏遥测信号发生器(例如，通过使其输出短路)和/或干扰井下信息的遥测。
[0044]可以可选地设置定中心装置来保持电子设备包22在绝缘短节20的腔孔20D中的中央。各种定中心装置设计被使用。可以使用任何适合的定中心装置。在一些实施方式中，层25和26中的一者或两者与定中心装置一体形成。例如，定中心构件、比如在长度方向