一種連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】一種連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，包含：外筒；截流閥定子；外殼；液壓擺動(dòng)馬達(dá)；截流閥轉(zhuǎn)子；流體分配器；柱塞泵；磁軸；電機(jī)；渦輪轉(zhuǎn)子；渦輪定子。利用液壓馬達(dá)代替大功率電機(jī)來(lái)提供驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)力更大，電能消耗更低，通過(guò)擺動(dòng)截流閥轉(zhuǎn)子來(lái)產(chǎn)生連續(xù)波信號(hào)，工作更穩(wěn)定。
【專利說(shuō)明】一種連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種在石油勘探鉆井工程中，用于無(wú)線隨鉆測(cè)量?jī)x器中的連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]在鉆井工程中，鉆井工作者和地質(zhì)工程師需要隨時(shí)了解井下工具的工作狀況，井眼軌道的形態(tài)以及地層和井底環(huán)境參數(shù)。由于受到井眼(一條細(xì)長(zhǎng)孔)的徑向尺寸和井場(chǎng)工況條件的限制，使井下到地面的信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)變得不容易。目前，曾經(jīng)出現(xiàn)或正在使用的傳輸方式有電傳導(dǎo)方式(硬導(dǎo)線系統(tǒng))、電磁波方式、聲波方式和鉆井液脈沖方式。由于硬導(dǎo)線法、電磁波方式和聲波方式信息傳輸系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在一系列難以克服的問(wèn)題，或受到環(huán)境條件的嚴(yán)格限制，使得這幾種方式的信息傳輸系統(tǒng)在生產(chǎn)中沒(méi)有獲得普遍應(yīng)用。而只有鉆井液脈沖方式比其它方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要特殊的鉆桿，不會(huì)因?yàn)榫壑杏袑?dǎo)線而增加復(fù)雜情況，被現(xiàn)場(chǎng)鉆井工程師廣泛采用，是目前最可靠最實(shí)用的井下信息傳輸方式。
[0003]在鉆井過(guò)程中，需要不斷循環(huán)高壓鉆井液，鉆井液沿鉆桿向下推動(dòng)鉆頭，再經(jīng)過(guò)鉆桿與井眼之間的環(huán)空返回地面，攜帶出巖屑，使鉆頭能接觸井眼底部繼續(xù)鉆進(jìn)。此時(shí)，鉆井液形成了一個(gè)從井底過(guò)地面的連續(xù)介質(zhì)，該連續(xù)介質(zhì)可以作為從井底到地面的理想的信號(hào)傳輸通道。
[0004]鉆井液脈沖信息傳輸方式實(shí)際上是靠鉆井液流中的壓力差傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。在鉆井液脈沖隨鉆測(cè)量系統(tǒng)(MWD、LWD)或地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)中，其井下儀器一般都安裝有測(cè)量井眼幾何參數(shù)、地層參數(shù)和工程參數(shù)的傳感器以及相應(yīng)的井下數(shù)據(jù)采集裝置，單片機(jī)處理器和控制系統(tǒng)，并有一個(gè)用來(lái)產(chǎn)生鉆井液壓力脈沖信號(hào)的泥漿脈沖發(fā)生器。
[0005]根據(jù)多種產(chǎn)生鉆井液壓力差(壓力脈沖)的方法，泥漿脈沖發(fā)生器也有多種。目前，世界上最流行的泥漿脈沖發(fā)生器主要有以下幾種:
[0006]I)負(fù)脈沖發(fā)生器，是通過(guò)在鉆具組內(nèi)部與鉆具組周圍的環(huán)行空間之間安裝一個(gè)分路閥門來(lái)使鉆井液液流產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的壓力差(負(fù)壓力脈沖)；有研究表明，負(fù)脈沖容易對(duì)井壁造成破壞，且下井儀器結(jié)構(gòu)與操作復(fù)雜，故很少使用。
[0007]2)正脈沖發(fā)生器，通過(guò)在鉆井液液流的某處安裝一個(gè)限制鉆井液液流的閥門，由閥門來(lái)控制對(duì)鉆井液液流環(huán)路的阻力，從而產(chǎn)生鉆井液液流正壓力脈沖。正脈沖發(fā)生器是目前常用的一種泥漿脈沖發(fā)生器。
[0008]3 )連續(xù)波脈沖發(fā)生器，其發(fā)送器是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的閥，該閥由一對(duì)與鉆井液液流成直角的有槽孔的圓盤組成。一個(gè)固定，另一個(gè)以一定速度旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個(gè)規(guī)則的連續(xù)壓力波，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)改變壓力波的相位、頻率等參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0009]通常的連續(xù)波泥漿脈沖器原理如圖1所示，儀器置于鉆鋌I中，被扶正器5固定于鉆鋌I中央，定子2、步進(jìn)電機(jī)4、探管6與扶正器5相對(duì)固定，轉(zhuǎn)子3由步進(jìn)電機(jī)4驅(qū)動(dòng)。定子2、轉(zhuǎn)子3的組合一般被稱為截流閥，定子2與轉(zhuǎn)子3上均有過(guò)流孔，當(dāng)過(guò)流孔重合時(shí)，截流閥處局部阻力最??；當(dāng)過(guò)流孔錯(cuò)開時(shí)，截流閥處局部阻力按錯(cuò)開的角度相應(yīng)增大。在鉆井液7流動(dòng)時(shí)，截流閥處局部阻力的變化最終反映到鉆井液的井口壓力變化。地面設(shè)備測(cè)量井口壓力，經(jīng)過(guò)濾波與解碼，得到井下發(fā)出的數(shù)據(jù)。
[0010]專利(泥漿脈沖發(fā)生器200910259625.9)、(一種旋轉(zhuǎn)式井下泥漿脈沖發(fā)生器201120059734.9)、(連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器201110452486.9)均涉及通常的連續(xù)波泥漿脈沖器，轉(zhuǎn)子都直接或間接的與電機(jī)的輸出軸聯(lián)接，其驅(qū)動(dòng)力主要來(lái)自于大功率電動(dòng)機(jī)。然而，使用電動(dòng)機(jī)作為主要驅(qū)動(dòng)部件會(huì)消耗大量的電能，少者幾十瓦、多者上百瓦，這對(duì)深入地底數(shù)千米的井下儀器來(lái)說(shuō)是非常大的負(fù)荷，大大的影響了其持續(xù)工作能力。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0011]本實(shí)用新型提供一種連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，用于將石油鉆井工程中隨鉆測(cè)量的井下數(shù)據(jù)快速的無(wú)線傳輸至地面，驅(qū)動(dòng)力更大，電能消耗更低，工作更穩(wěn)定。
[0012]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，該脈沖發(fā)生器包含:
[0013]外筒；
[0014]截流閥定子，其固定安裝在外筒內(nèi)；
[0015]外殼，其設(shè)置在外筒內(nèi)；
[0016]液壓擺動(dòng)馬達(dá)，其設(shè)置在外殼的內(nèi)部上端；
[0017]截流閥轉(zhuǎn)子，其設(shè)置在外筒內(nèi)，位于截流閥定子下方，該截流閥轉(zhuǎn)子安裝在液壓擺動(dòng)馬達(dá)的上端軸上；
[0018]流體分配器，其上端連接液壓擺動(dòng)馬達(dá)的下端；
[0019]柱塞泵，其上端連接流體分配器的下端；
[0020]磁軸，其上端連接柱塞泵的下端；
[0021]電機(jī)，其設(shè)置在外殼的內(nèi)部下端，該電機(jī)的輸出軸連接流體分配器的下端；
[0022]渦輪轉(zhuǎn)子，其安裝在外殼上，可以相對(duì)于外殼轉(zhuǎn)動(dòng)，該渦輪轉(zhuǎn)子內(nèi)部設(shè)置有磁鐵，與磁軸耦合；
[0023]渦輪定子，其固定安裝在外殼上。
[0024]該脈沖發(fā)生器還包含:
[0025]密封裝置，其設(shè)置在外殼上端部；
[0026]密封塞，其設(shè)置在外殼的下端部；
[0027]外殼、密封裝置和密封塞組合成一個(gè)隔離的組合腔體。
[0028]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0029]1、利用液壓馬達(dá)代替大功率電機(jī)來(lái)提供驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)力更大，電能消耗更低，更符合井下儀器工作要求；
[0030]2、通過(guò)擺動(dòng)截流閥轉(zhuǎn)子來(lái)產(chǎn)生連續(xù)波信號(hào)，相比于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子來(lái)說(shuō)，更不容易出現(xiàn)“受卡”和“堵轉(zhuǎn)”的情況，工作更穩(wěn)定。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0031]圖1是【背景技術(shù)】中連續(xù)波泥漿脈沖器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2是本實(shí)用新型提供的一種連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下根據(jù)圖2具體說(shuō)明本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例。
[0034]如圖2所示，本實(shí)用新型提供一種連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，該脈沖發(fā)生器包含:
[0035]外筒25 ；
[0036]截流閥定子21，其固定安裝在外筒25內(nèi)；
[0037]外殼23,其設(shè)置在外筒25內(nèi)；
[0038]液壓擺動(dòng)馬達(dá)24，其設(shè)置在外殼23的內(nèi)部上端；
[0039]截流閥轉(zhuǎn)子22，其設(shè)置在外筒25內(nèi)，位于截流閥定子21下方，該截流閥轉(zhuǎn)子22安裝在液壓擺動(dòng)馬達(dá)24的上端軸上；
[0040]流體分配器26，其上端連接液壓擺動(dòng)馬達(dá)24的下端；
[0041]柱塞泵27，其上端連接流體分配器26的下端；
[0042]磁軸28，其上端連接柱塞泵27的下端；
[0043]電機(jī)29，其設(shè)置在外殼23的內(nèi)部下端，該電機(jī)9的輸出軸連接流體分配器26的下端;
[0044]渦輪轉(zhuǎn)子32，其安裝在外殼23上，可以相對(duì)于外殼23轉(zhuǎn)動(dòng)，該渦輪轉(zhuǎn)子32內(nèi)部設(shè)置有磁鐵，與磁軸28稱合；
[0045]渦輪定子31，其固定安裝在外殼23上；
[0046]該脈沖發(fā)生器還包含:
[0047]密封裝置30，其設(shè)置在外殼23上端部；
[0048]密封塞33，其設(shè)置在外殼23的下端部；
[0049]外殼23、密封裝置30和密封塞33組合成一個(gè)隔離的組合腔體。
[0050]在工作時(shí)，在安裝外筒25內(nèi)部有泥漿從上至下快速流過(guò)。泥漿的流動(dòng)經(jīng)渦輪定子31的加速，帶動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子32高速轉(zhuǎn)動(dòng)，由于渦輪轉(zhuǎn)子32與磁軸28耦合，因此磁軸28也開始高速轉(zhuǎn)動(dòng)，并將動(dòng)力傳輸?shù)街?7，于是柱塞泵27將柱塞泵27內(nèi)的高壓油源源不斷的注入流體分配器26，同時(shí)，電機(jī)29將有規(guī)律的轉(zhuǎn)動(dòng)輸入到流體分配器26，帶動(dòng)流體分配器26有規(guī)律的將高壓油分配到液壓擺動(dòng)馬達(dá)24的輸入口，液壓擺動(dòng)馬達(dá)24就會(huì)驅(qū)動(dòng)截流閥轉(zhuǎn)子22有規(guī)律的擺動(dòng)，隨著截流閥轉(zhuǎn)子22有規(guī)律的擺動(dòng)，其與截流閥定子21間的泥漿流動(dòng)通道會(huì)隨之改變，泥漿會(huì)在此處出現(xiàn)有規(guī)律的壓力波動(dòng)，泥漿壓力連續(xù)波信號(hào)就形成了。
[0051]盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，其特征在于，該脈沖發(fā)生器包含: 外筒(25)； 截流閥定子(21)，其固定安裝在外筒(25)內(nèi)； 外殼(23)，其設(shè)置在外筒(25)內(nèi)； 液壓擺動(dòng)馬達(dá)(24)，其設(shè)置在外殼(23)的內(nèi)部上端； 截流閥轉(zhuǎn)子(22)，其設(shè)置在外筒(25)內(nèi)，位于截流閥定子(21)下方，該截流閥轉(zhuǎn)子(22)安裝在液壓擺動(dòng)馬達(dá)(24)的上端軸上； 流體分配器(26)，其上端連接液壓擺動(dòng)馬達(dá)(24)的下端； 柱塞泵(27)，其上端連接流體分配器(26)的下端； 磁軸(28)，其上端連接柱塞泵(27)的下端； 電機(jī)(29)，其設(shè)置在外殼(23)的內(nèi)部下端，該電機(jī)(9)的輸出軸連接流體分配器(26)的下端； 渦輪轉(zhuǎn)子(32)，其安裝在外殼(23)上，可以相對(duì)于外殼(23)轉(zhuǎn)動(dòng)，該渦輪轉(zhuǎn)子(32)內(nèi)部設(shè)置有磁鐵，與磁軸(28)稱合； 渦輪定子(31)，其固定安裝在外殼(23)上。
2.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，其特征在于，該脈沖發(fā)生器還包含: 密封裝置(30 )，其設(shè)置在外殼(23 )上端部； 密封塞(33),其設(shè)置在外殼(23)的下端部； 外殼(23 )、密封裝置(30 )和密封塞(33 )組合成一個(gè)隔離的組合腔體。
【文檔編號(hào)】E21B47/18GK203452776SQ201320546871
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】蘇惠, 王翔 申請(qǐng)人:上海神開石油設(shè)備有限公司, 上海神開石油化工裝備股份有限公司