石油测井仪的侧向电极组件及其制造方法技术领域
本发明涉及石油测井仪器，更具体地涉及石油测井仪的侧向电极组件及其制造方法。
背景技术
国内外的石油测井仪器的侧向电极组件存在多种结构，通常采用内部注油实现压力平衡，电极和绝缘节顺序套在芯棒上的结构。这种结构的缺点在于电极的绝缘性不易保证，仪器零件数较多，并且由于需要内部注油而导致不便于安装和维护。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的缺陷，其通过以下技术方案得以实现。
在本发明的一个方面中，提供了一种石油测井仪的侧向电极组件，所述侧向电极组件包括：支撑体，所述支撑体是中空的管状构件；绝缘层，所述绝缘层是电绝缘的，并且被布置在所述支撑体的径向外表面上；纤维增强树脂层，所述纤维增强树脂层被布置在所述绝缘层的径向外表面上；一个或多个导线，所述一个或多个导线大致沿着所述侧向电极组件的纵向中心线的方向布置在所述纤维增强树脂层内，位于所述绝缘层的径向外侧，所述一个或多个导线在周向上相互隔开；以及环状电极，所述环状电极位于所述纤维增强树脂层的周向凹槽中，所述一个或多个导线的每一个的端部电连接到所述环状电极，并且所述环状电极的径向外表面的至少一部分暴露在外。
在一个实施例中，所述支撑体由金属制成。
在一个实施例中，所述支撑体由不锈钢制成。
在一个实施例中，所述绝缘层是聚醚醚酮层，所述聚醚醚酮层通过静电喷涂的方式沉积到所述支撑体的径向外表面上。
在一个实施例中，所述纤维增强树脂层是玻璃纤维增强树脂层。
在一个实施例中，所述环状电极的形状与所述支撑体的横截面形状匹配。
在一个实施例中，所述环状电极和所述纤维增强树脂层之间形成密封。
在一个实施例中，所述环状电极是没有缺口的完整环。
在本发明的另一个方面中，提供了一种用于制造石油测井仪的侧向电极组件的方法，所述方法包括：提供支撑体，所述支撑体是中空的管状构件；在所述支撑体的径向外表面布置绝缘层，所述绝缘层是电绝缘的；在所述绝缘层的径向外表面上缠绕纤维布，然后将树脂注入纤维布中并加热固化，从而形成具有第一厚度的第一纤维增强树脂层；将一个或多个导线沿轴向布置在所述第一纤维增强树脂层的径向外表面上，使得所述一个或多个导线在周向上相互隔开；将环状电极围绕所述第一纤维增强树脂层布置在其径向外表面上；将所述一个或多个导线中的每一个的端部电连接到所述环状电极；在所述第一纤维增强树脂层的径向外表面上缠绕纤维布，然后将树脂注入纤维布中并加热固化，从而形成具有第二厚度的第二纤维增强树脂层，使得所述一个或多个导线和所述环状电极被包封在所述第一纤维增强树脂层和所述第二纤维增强树脂层之间；以及对所述第二纤维增强树脂层进行加工，使得所述环状电极的径向外表面的至少一部分暴露在外而所述一个或多个导线依然被包封在所述第一纤维增强树脂层和所述第二纤维增强树脂层之间。
在一个实施例中，通过如下方式将所述一个或多个导线布置在所述第一纤维增强树脂层的径向外表面上：在所述第一纤维增强树脂层的径向外表面加工一个或多个轴向凹槽，所述一个或多个轴向凹槽在周向上相互隔开，然后将所述一个或多个导线分别放置在所述第一纤维增强树脂层的所述一个或多个轴向凹槽中。
附图说明
通过参照以下的详细描述和权利要求并同时考虑附图，可对本发明有更加完整的理解并且能够意识到本发明所具有的其他优点。在全部附图中，相同的附图标记表示相同的元件。在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明一个实施例的石油测井仪的侧向电极组件的纵向剖视图；
图2是图1所示的侧向电极组件沿线A-A剖切的示意性横截面图；并且
图3是流程图，示意性地示出了根据本发明一个实施例的用于制造石油测井仪的侧向电极组件的方法。
具体实施方式
在本发明的一个方面中，提供了一种石油测井仪的侧向电极组件。图1示意性地示出了根据本发明一个实施例的石油测井仪的侧向电极组件100的纵向剖视图。在图1所示的实施例中，侧向电极组件100关于纵向中心线X对称，因此仅示出了侧向电极组件100的上半部分。
如图1所示，侧向电极组件100包括支撑体101、绝缘层102，纤维增强树脂层103、一个或多个导线104、以及环状电极105。
支撑体101是中空的管状构件，起承压作用。在一个实施例中，支撑体101能够承受例如140MPa的压力。在一个实施例中，支撑体101可以由金属制成，例如由不锈钢制成。在其他实施例中，支撑体101也可以由任何其他能够耐压的适当材料制成。在一个实施例中，支撑体101的横截面是圆形的。在其他实施例中，支撑体101的横截面也可以是椭圆形、矩形、正方形、三角形、五边形或任何其他合适的形状。
绝缘层102是电绝缘的，并且被布置在支撑体101的径向外表面上。在一个实施例中，绝缘层102是聚醚醚酮（PEEK）层，通过例如静电喷涂的方式将聚醚醚酮树脂沉积到支撑体101的径向外表面上，然后经过烘烤（例如400摄氏度的烘烤），形成致密的绝缘层。在一个实施例中，绝缘层102的径向厚度为大约200～1000微米。
纤维增强树脂层103被布置在绝缘层102的径向外表面上。在一个实施例中，纤维增强树脂层103是玻璃纤维增强树脂层，也称为玻璃钢层。在一个实施例中，纤维增强树脂层103的径向厚度为大约6毫米。
导线104大致沿着纵向中心线X的方向布置在纤维增强树脂层103内，位于绝缘层102的径向外侧。导线104用于传导电流。在一个实施例中，侧向电极组件100可以包括多个导线104，所述多个导线104彼此基本平行地沿着纵向中心线X延伸，并且在周向上相互隔开。在一个实施例中，多个导线104在周向上均匀地相互隔开。在一个实施例中，导线104可以是耐高温的高温导线。
在一个实施例中，环状电极105的形状与支撑体101的横截面形状匹配。如图1所示，环状电极105位于纤维增强树脂层103的周向凹槽中，并且导线104的一个端部电连接（例如焊接）到环状电极105，环状电极105的径向外表面的至少一部分暴露在外。在一个实施例中，环状电极105的前端面、后端面和径向内表面与纤维增强树脂层103的周向凹槽接触。在一个实施例中，环状电极105和纤维增强树脂层103之间形成密封，从而例如防止周围环境中的水分、泥浆等等接触导线104。在一个实施例中，环状电极105是没有缺口的完整环。
图2是图1所示的侧向电极组件100沿线A-A剖切的示意性横截面图。在图2所示的实施例中，侧向电极组件100的支撑体101、绝缘层102，纤维增强树脂层103和环状电极105的横截面均为圆形。在图2所示的实施例中，侧向电极组件100具有在周向上均匀地相互隔开的13个导线104。
在本发明的另一个方面中，提供了一种用于制造石油测井仪的侧向电极组件的方法。图3是流程图，示意性地示出了根据本发明一个实施例的用于制造石油测井仪的侧向电极组件的方法200。方法200开始于步骤202。
在步骤204，提供支撑体101，支撑体101是中空的管状构件。
在步骤206，在支撑体101的径向外表面布置绝缘层102，绝缘层102是电绝缘的。在一个实施例中，通过喷涂（例如静电喷涂）的方式将例如聚醚醚酮树脂沉积到支撑体101的径向外表面上，然后经过烘烤（例如400摄氏度的烘烤），形成致密的绝缘层102。
在步骤208，在绝缘层102的径向外表面上缠绕纤维布，然后将树脂（例如不饱和聚脂、环氧树脂或酚醛树脂）注入纤维布中并加热固化，从而形成具有第一厚度的第一纤维增强树脂层。
在步骤210，将一个或多个导线104沿轴向布置在第一纤维增强树脂层的径向外表面上，使得一个或多个导线104在周向上相互隔开。在一个实施例中，可通过如下方式将一个或多个导线104布置在第一纤维增强树脂层的径向外表面上：在第一纤维增强树脂层的径向外表面加工一个或多个轴向凹槽，一个或多个轴向凹槽在周向上相互隔开，然后将一个或多个导线104分别放置在第一纤维增强树脂层的一个或多个轴向凹槽中。
在步骤212，将环状电极105围绕第一纤维增强树脂层布置在其径向外表面上。环状电极105的内径略大于第一纤维增强树脂层的外径，以便于将环状电极105围绕第一纤维增强树脂层布置在其径向外表面上。
在步骤214，将一个或多个导线104中的每一个的端部电连接到环状电极105。
在步骤216，在第一纤维增强树脂层的径向外表面上缠绕纤维布，然后将树脂（例如不饱和聚脂、环氧树脂或酚醛树脂）注入纤维布中并加热固化，从而形成具有第二厚度的第二纤维增强树脂层，使得导线104和环状电极105被包封在第一纤维增强树脂层和第二纤维增强树脂层之间。
在步骤218，对第二纤维增强树脂层进行加工，使得环状电极105的径向外表面的至少一部分暴露在外而一个或多个导线104依然被包封在第一纤维增强树脂层和第二纤维增强树脂层之间。
方法200结束于步骤220。
本领域技术人员能够意识到的是，经过加热固化后，第一纤维增强树脂层和第二纤维增强树脂层形成为整体，也即前述的纤维增强树脂层103。
本领域技术人员能够意识到的是，方法200的各个步骤也可以按照其他适当的顺序执行。
本发明的石油测井仪的侧向电极组件具有如下优点：支撑体的内部空间可用于安装电子线路或用于走线，同时支撑体起到承压的作用，提高了电极组件的稳定性；电极组件的内部不需注油和使用压力平衡装置，从而简化了电极组件的结构并减少了维修维护工作；由例如PEEK树脂形成的绝缘层增强了环状电极和支撑体之间的电绝缘性。
尽管已经参照（一个或多个）示例性实施例描述了本发明，但本领域技术人员将会理解的是，本发明不限于本文公开的确切结构和组成部分，而且在不偏离如所附权利要求限定的本发明精神和范围的情况下，从前面的描述可明白各种修改、变化和变形。本发明不受步骤的所示排序的限制，因为一些步骤可以按照不同的顺序和/或与其它步骤同时进行。因此，本发明不限于所公开的（一个或多个）具体实施例，而是将会包括落在所附权利要求的范围内的所有实施例。