技术领域
[0001] 本公开提供了一种用于连接井下仪器的连接器，尤其适用于石油和天然气勘探。
相关背景技术
[0002] 现代油气勘探技术在很大程度上依赖于钻井时测量作业条件和地层环境的能力。例如，定向钻井需要在钻头附近的位置实时监测井筒的倾斜角和方位角，这可以通过使用加速度计和磁力计来实现。此外，传感器收集的数据还可通过泥浆脉冲遥测系统(包括泥浆脉冲发生器)或具有更宽带宽的电磁遥测系统而传输到地面。测量和传输此类定向信息的仪器通常被称为随钻测量(MWD)仪器/工具。定向钻井还需要地层属性来引导钻头到达有效层。地层属性包括密度、孔隙度、电阻率、声波井径曲线、磁共振和地层压力，每种属性都由一种特定的仪器来测量。测量地层属性的仪器通常称为随钻测井(LWD)仪器。在本文中，MWD仪器和LWD仪器可以互换使用，也可以统称为井下仪器。钻井所需的众多井下仪器需要使用连接器来进行机械连接和/或电连接。需要一种机械强度高、耐腐蚀且易于安装的连接器。
具体实施方式
[0019] 现在将详细介绍本公开的实施例，其示例显示于附图中。需要指出的是，在适用之处，在附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或相似的元件。
[0020] 附图描述了本公开的实施例，但仅出于显示的目的。本领域的技术人员很容易从以下描述中认识到，在不背离本公开的一般原则的情况下，还存在有其他的备选实施例。
[0021] 图1和图2显示了连接器100，其具有通过压力壳体2集成在一起的公接头组件和母接头组件。母接头组件具有外壳1，其具有上游端101(即近端)和下游端102(即远端)。可旋转式母接头4插入到外壳1的下游端102中。公接头组件具有外壳3，其具有上游端301和下游端302，以及可旋转式公接头5。可旋转式公接头5的一端由可旋转式母接头4接收，而另一端位于外壳3的下游端302的附近。
[0022] 图3显示了图2中的A‑A区域，而图4是公接头组件的等距视图。图3和4共同提供了有关公接头组件和母接头组件之间的连接的更多细节。首先，可旋转式母接头4和可旋转式公接头5分别具有用于电连线的焊盘401和505。此外，可旋转式母接头4和可旋转式公接头5都具有电触点，它们在装配时可共同形成用于功率和信号的导管。在本文中，电触点可以是能在相互接触时形成电流通道的任何合适的器件。
[0023] 如图3和图4所示，可旋转式公接头5的一个实施例具有四个不同直径的依次同心布置的圆柱体。这四个同心圆柱体的外表面形成四个台阶。每个台阶上都设置有一个或多个电触点。在一些实施例中，设置在第一台阶上的导体带501用于电接地；设置在第二台阶上的导体带502用于为与连接器电连接和信号连接的直流无刷电机(未示出)的霍尔传感器开关供电；设置在第三台阶上的导体带503用于为直流无刷电机(未显示)供电；设置在第四台阶上的导体带504用于向霍尔效应传感器(未显示)传递信号。在其他实施例中，所有导体带都具有相同的额定电压和电流，因此每个导体带都可以传输功率或数据信号。在另外一些实施例中，导体带可具有不同的额定值，因此其中一些导体带用于传输功率，而其他导体带则用于传输数据信号。
[0024] 相应地，可旋转式母接头4的远端部分形成了一个具有四个台阶的空腔，这四个台阶与可旋转式公接头5中的四个台阶相对应。可旋转式母接头4的四个台阶中的每一个台阶还具有触点，其构造成在装配后与可旋转式公接头5上的导体带形成电连接，例如为可商购自RAMPART PRODUCTS公司的
[0025] 可旋转式公接头5还具有机器键506，而外壳3也具有机器键303。在装配时，机器键506和303通过对开式联轴器8锁定到位，使得可旋转式公接头5和外壳3集成在一起并可一起旋转。机器键506可以由金属或环氧树脂制成。例如，环氧树脂机器键506使用模具粘合到可旋转式公接头的焊盘端。将液态环氧树脂注入模具，使其完全固化。然后移除模具，得到固定在可旋转式公接头5的端部上的机器键506，如图5所示。
[0026] 此外，如图3所示，可旋转式母接头4由盖6固定，该盖6与外壳1的上游端101螺纹连接。同样，可旋转式公接头由盖7固定，该盖7与外壳3的下游端302螺纹连接。因此，母接头组件和公接头组件是自独立的部件，它们可以通过拧紧压力壳体2而连接在一起，形成一个一体式连接器。
[0027] 在安装过程中，母接头组件的上游端101连接到第一井下仪器，同时来自第一井下仪器的电线/电缆焊接到焊盘401上。同样，下游端302与第二井下仪器机械连接，同时来自第二井下仪器的电线/电缆焊接到焊盘505上。压力壳体通过螺纹连接到母接头组件或公接头组件上。随后，可旋转式公接头5可以滑入到可旋转式母接头4内，并通过拧紧压力壳体2而牢固连接。
[0028] 图5显示了一个模块，其具有与井下仪器200的近端连接的公接头组件(包括部件3和5)以及与井下仪器200的远端连接的母接头组件(包括部件1和4)，井下仪器200可以是方向传感器或其他仪器，例如脉冲发生器、伽马探头(非聚焦式和聚焦式)、电池、交流发电机、陀螺仪、振动监测器、压力传感器、电磁(EM)遥测仪、电阻率传感器、核测井工具或声波/声学传感器。
[0029] 如图5所示的多个模块可以通过将一个模块中的公接头组件与相邻模块中的母接头组件连接起来而相互连接，从而形成一个工具串，该工具串具有多个顺序连接的井下仪器。
[0030] 图6显示了母接头组件的外壳1上的扶正器11，它用于将母接头组件稳定在井下短节中。扶正器11可由橡胶、硅胶或其他合适的材料制成。在本实施例中，它通过两个螺钉固定在外壳1的外表面。每个螺钉的顶部均覆盖有金属盘12(如黄铜)，螺钉孔内填充有填料，如室温硫化硅胶(如RTV)。填料14和金属盘12可防止或延缓腐蚀。
[0031] 虽然已经显示和描述了本公开的实施例，但本领域的技术人员可以在不背离本发明的精神或教导的情况下进行修改。本文所描述的实施例仅是示例性的，并不具有限制性。在本发明的范围之内，可对这些方法、系统和装置进行各种变化和修改。因此，本发明的保护范围不限于本文所述的实施例。保护范围仅受权利要求的限制。权利要求的范围应包括权利要求主题的所有等同物。
