專利名稱：井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油隨鉆測量領(lǐng)域，涉及一種井下泥漿脈沖發(fā)生器，尤其涉及一種通過泥漿波傳輸井底測量信號(hào)的井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器。
背景技術(shù)：
石油隨鉆測量領(lǐng)域利用測得的鉆井參數(shù)和地層參數(shù)及時(shí)調(diào)整鉆頭軌跡，使之沿目的層方向鉆進(jìn)，而且隨鉆測井獲得的地層參數(shù)最接近地層的原始狀態(tài)，更有利于對(duì)復(fù)雜地層的含油、氣評(píng)價(jià)。隨鉆測井儀器放在無磁鉆鋌內(nèi)，除測量定向參數(shù)(井斜、方位、工具面角)、伽馬、電阻率、聲速、中子孔隙度、密度等常規(guī)測井外，還可測量鉆壓、扭矩、轉(zhuǎn)速、環(huán)空壓力等鉆井參數(shù)。隨鉆測井的信號(hào)傳輸方式分為有線與無線兩種，有線傳輸包括電纜傳輸、特種鉆桿傳輸及光纖傳輸?shù)?，無線傳輸包括泥衆(zhòng)脈沖、電磁波、聲波等。泥衆(zhòng)脈沖可用于深井以及較低的開發(fā)成本，使得泥漿脈沖成為目前廣泛采用的傳輸方式。泥漿脈沖發(fā)生器作為隨鉆測量的核心部分，按其工作原理可分為正脈沖、負(fù)脈沖以及連續(xù)波脈沖發(fā)生器。負(fù)脈沖由于對(duì)井壁破壞嚴(yán)重，下井儀器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組裝、操作和維修不便，很少使用。泥漿正脈沖發(fā)生器使用普遍，但是傳輸速率較低，隨著技術(shù)的發(fā)展，已不能滿足大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)男枰?。連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度快，是目前重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)之一。連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器是隨鉆測井系統(tǒng)的核心部分，而現(xiàn)有的連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器存在著種種問題，諸如針孔連接方式在井下振動(dòng)環(huán)境下引起的電氣虛連接，平衡油囊被腐蝕或漏油而導(dǎo)致壓力不足不能平衡井下壓力，井斜過大或者下鉆速度過快造成儀器脫鍵而導(dǎo)致無信號(hào)的問題，儀器不可打撈，出現(xiàn)卡鉆時(shí)儀器報(bào)廢等。連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器信號(hào)相對(duì)較弱，受噪聲干擾影響相對(duì)較大，對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)要求較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種工作可靠以及可用于無線隨鉆系統(tǒng)產(chǎn)生泥漿脈沖信號(hào)的井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明提供了一種井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，其特殊之處在于所述井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器包括連續(xù)波脈沖產(chǎn)生組件以及用于驅(qū)動(dòng)連續(xù)波產(chǎn)生組件工作的驅(qū)動(dòng)組件；所述連續(xù)波脈沖產(chǎn)生組件包括外殼，自上而下依次設(shè)置在外殼內(nèi)部的定子以及可繞外殼的軸向進(jìn)行軸向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；所述定子與轉(zhuǎn)子上并沿外殼的軸向方向均設(shè)置有泥漿過流孔；所述外殼的上端設(shè)置有端蓋；所述端蓋上設(shè)置有用于泥漿通過的通孔；所述定子上的泥漿過流孔與端蓋上的通孔相貫通；所述轉(zhuǎn)子上的過流孔與外殼的側(cè)面開口相貫通；所述驅(qū)動(dòng)組件帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。上述驅(qū)動(dòng)組件包括保護(hù)筒、設(shè)置在外殼內(nèi)部的電機(jī)以及在保護(hù)筒內(nèi)部可進(jìn)行繞保護(hù)筒的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)及軸向移動(dòng)的主軸；所述電機(jī)與主軸相連；所述主軸通過鍵與轉(zhuǎn)子相連。上述主軸整體剖面呈十字型；所述主軸的軸向設(shè)置的貫通主軸軸向的軸向通孔；所述定子以及轉(zhuǎn)子的軸向均設(shè)置有可使主軸伸入的通心孔；所述主軸的一端依次伸入轉(zhuǎn)子以及定子的通心孔中，并通過鍵與轉(zhuǎn)子固定連接；所述主軸伸出定子的端部上設(shè)置有與軸向通孔位置相對(duì)應(yīng)的傳壓活塞；所述主軸與保護(hù)筒之間設(shè)置有上層密閉空腔；所述主軸與電機(jī)之間設(shè)置有下層密閉空腔；所述上層密閉空腔以及下層密閉空腔中灌注有硅油或液壓油；所述主軸與電機(jī)相連一端的軸向通孔與下層密閉空腔相貫通；所述主軸在泥漿壓力以及硅油或液壓油的作用下可沿電機(jī)的軸向進(jìn)行軸向滑動(dòng)。上述驅(qū)動(dòng)組件還包括設(shè)置在電機(jī)與主軸之間并用于連接電機(jī)與主軸的聯(lián)軸器；所述聯(lián)軸器過盈安裝在主軸下端，側(cè)孔與主軸上側(cè)孔對(duì)齊；所述主軸在泥漿壓力以及硅油或液壓油的作用下帶動(dòng)聯(lián)軸器可沿電機(jī)的軸向進(jìn)行軸向滑動(dòng)。上述井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器還包括設(shè)置在外殼底部并與外殼相連的下殼體；所述下殼體上的側(cè)壁上設(shè)置有平衡活塞；所述驅(qū)動(dòng)組件還包括用于貫通下層密閉空腔以及平衡活塞之間的流體通道。上述井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器還包括設(shè)置在端蓋上的打撈頭。上述井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器還包括設(shè)置在外殼上的用于密封外殼與鉆鋌內(nèi)壁的組合密封圈；所述組合密封圈是一道或多道。上述下殼體內(nèi)部還設(shè)置有用于與其它儀器相連的航空插頭。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明提供了一種井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，由打撈頭、轉(zhuǎn)子、定子、傳壓活塞、主軸、電機(jī)、平衡活塞、航空插頭等部件組成。本發(fā)明在使用時(shí)是安裝于無磁鉆鋌內(nèi)，由銷釘固定于鉆鋌內(nèi)，可打撈。轉(zhuǎn)子和定子均設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)孔，電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使得流通面積周期性變化，在轉(zhuǎn)子上部泥漿中產(chǎn)生連續(xù)變化的壓力脈沖。所述轉(zhuǎn)子與定子的間隙可隨著井下壓力的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)，在一定范圍內(nèi)可以適應(yīng)井深的變化，而不降低脈沖強(qiáng)度。所述轉(zhuǎn)子上下壓力平衡，降低了對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求。下部航空插頭與下掛儀器軟連接，避免了由于振動(dòng)引起的電氣虛連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、適用范圍廣、能耗低、工作可靠、易于維護(hù)，可用于無線隨鉆系統(tǒng)產(chǎn)生泥漿脈沖信號(hào)。


圖1是本發(fā)明所提供的泥漿脈沖發(fā)生器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；其中1-打撈頭；2-螺釘；3-端蓋；4_組合密封圈；5-外殼；6-定子；7-螺帽；8_傳壓活塞；9-轉(zhuǎn)子；10-鍵；11-固定筒；12_主軸；13_聯(lián)軸器；14-保護(hù)筒；15_電機(jī)外殼；16_油堵；17-下殼體；18_電機(jī)；19-活塞外筒；20_平衡活塞；21_壓環(huán)；22_承壓插頭；23_錨盤；24-航空插頭；25-護(hù)帽。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明提供了一種井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，該井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器包括連續(xù)波脈沖產(chǎn)生組件以及用于驅(qū)動(dòng)連續(xù)波產(chǎn)生組件工作的驅(qū)動(dòng)組件；連續(xù)波脈沖產(chǎn)生組件包括外殼5，自上而下依次設(shè)置在外殼5內(nèi)部的定子6以及可繞外殼5的軸向進(jìn)行軸向旋轉(zhuǎn)以及可繞外殼5的軸向進(jìn)行軸向移動(dòng)的轉(zhuǎn)子9 ;定子6與轉(zhuǎn)子9上并沿外殼5的軸向方向均設(shè)置有泥漿過流孔；外殼5上端設(shè)置有端蓋3 ;端蓋3上設(shè)置有用于泥漿通過的通孔；定子6上的泥漿過流孔與端蓋3上的通孔相貫通；轉(zhuǎn)子9上的過流孔與外殼5的開口相貫通；驅(qū)動(dòng)組件帶動(dòng)轉(zhuǎn)子9轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)組件包括保護(hù)筒14、設(shè)置在外殼5內(nèi)部的電機(jī)18以及在保護(hù)筒14內(nèi)部可進(jìn)行繞保護(hù)筒14的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)及軸向移動(dòng)的主軸12 ;電機(jī)18與主軸12相連；主軸12通過鍵10與轉(zhuǎn)子9相連；電機(jī)18通過電機(jī)外殼15固定在下殼體17上。主軸12整體剖面呈十字型；主軸12的軸向設(shè)置有貫通主軸12軸向的軸向通孔；定子6以及轉(zhuǎn)子9的軸向均設(shè)置有可使主軸12伸入的通心孔；主軸12的一端依次伸入轉(zhuǎn)子9以及定子6的通心孔中，并通過鍵10與轉(zhuǎn)子9固定連接；主軸12伸出定子6的端部上設(shè)置有與軸向通孔位置相對(duì)應(yīng)的傳壓活塞8 ;主軸12與保護(hù)筒14之間設(shè)置有上層密閉空腔；主軸12與電機(jī)18之間設(shè)置有下層密閉空腔；上層密閉空腔以及下層密閉空腔中灌注有硅油或液壓油；主軸12與電機(jī)18相連一端的軸向通孔與下層密閉空腔相貫通；主軸12在泥漿壓力以及硅油或液壓油的作用下可沿電機(jī)18的軸向進(jìn)行軸向滑動(dòng)，在保護(hù)筒14的側(cè)壁上設(shè)置有用于封堵上層密閉空間的油堵16。驅(qū)動(dòng)組件還包括設(shè)置在電機(jī)18與主軸12之間并用于連接電機(jī)18與主軸12的聯(lián)軸器13 ;聯(lián)軸器13過盈安裝在主軸下端，側(cè)孔與主軸上側(cè)孔對(duì)齊；主軸12在泥漿壓力以及硅油或液壓油的作用下帶動(dòng)聯(lián)軸器13可沿電機(jī)18的軸向進(jìn)行軸向滑動(dòng)。井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器還包括設(shè)置在外殼5底部并與外殼5相連的下殼體17 ;下殼體17上的側(cè)壁上設(shè)置有平衡活塞20 ;驅(qū)動(dòng)組件還包括用于貫通下層密閉空腔以及平衡活塞20之間的流體通道，平衡活塞20通過活塞外筒19設(shè)置在下殼體17的側(cè)壁上，活塞外筒19與下殼體之間四個(gè)螺釘固定壓緊。井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器還包括設(shè)置在端蓋3上的打撈頭I。井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器還包括設(shè)置在外殼5上的用于密封外殼5與鉆鋌內(nèi)壁的組合密封圈4 ;組合密封圈4是一道或多道。下殼體17內(nèi)部還設(shè)置有用于與其它儀器相連的航空插頭24以及承壓插頭22。在下殼體17的外壁上還設(shè)置有錨盤23以及在下殼體17的底部設(shè)置有護(hù)帽25。本發(fā)明安裝于無磁鉆鋌內(nèi)，由銷釘固定于鉆鋌內(nèi)，卡鉆時(shí)通過打撈頭I提拉，銷釘被剪斷后可將儀器安全地取出。打撈頭I通過螺紋連接在端蓋3上，端蓋3和外殼5由螺釘2固定，泥漿脈沖發(fā)生器與鉆鋌之間由組合密封圈4進(jìn)行密封，以減小泥漿對(duì)儀器的沖刷。端蓋3下方依次是定子6、固定筒11、保護(hù)筒14，轉(zhuǎn)子9通過鍵10安裝在主軸12上，傳壓活塞8安裝在主軸12的內(nèi)孔，螺帽7限制傳壓活塞8外移，聯(lián)軸器13用于連接主軸12及電機(jī)18，并且電機(jī)12軸可在聯(lián)軸器13內(nèi)軸向滑動(dòng)，電機(jī)18安裝在一個(gè)密閉空間，并充滿硅油或液壓油，平衡活塞20用于平衡電機(jī)18密閉空間與外部的壓力。轉(zhuǎn)子和定子均設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)孔，電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使得流通面積周期性變化，在轉(zhuǎn)子上部泥漿中產(chǎn)生連續(xù)變化的壓力脈沖。轉(zhuǎn)子與定子的間隙可隨著井下壓力的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)，在一定范圍內(nèi)可以適應(yīng)井深的變化，而不降低脈沖強(qiáng)度。所述轉(zhuǎn)子上下壓力平衡，降低了對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求。下部航空插頭與下掛儀器軟連接，避免了由于振動(dòng)引起的電氣虛連接。井下數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子9按規(guī)律進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子9與定子6之間過流孔的周期開啟關(guān)閉，使得轉(zhuǎn)子9上部產(chǎn)生連續(xù)變化的泥漿壓力脈沖。轉(zhuǎn)子9與定子6之間間隙與脈沖強(qiáng)度有密切關(guān)系，間隙越小，脈沖強(qiáng)度越大，但間隙減小時(shí)，泥漿對(duì)轉(zhuǎn)子的沖刷越嚴(yán)重。該發(fā)明中主軸12與保護(hù)筒14之間形成一個(gè)密閉空間，該密閉空間充滿硅油或液壓油，由于液體的可壓縮性,井深較大,井底壓力增加時(shí),主軸12帶動(dòng)轉(zhuǎn)子9向上移動(dòng)，使得定子6與轉(zhuǎn)子9間的間隙減小，泥漿脈沖強(qiáng)度增加，滿足脈沖傳輸?shù)男枰．?dāng)井深較小，井底壓力減小時(shí)，主軸12帶動(dòng)轉(zhuǎn)子9向下移動(dòng)，使得定子6與轉(zhuǎn)子9間的間隙增大，泥漿脈沖強(qiáng)度減弱，滿足脈沖傳輸需要的同時(shí)減小泥漿對(duì)轉(zhuǎn)子9的沖刷。 該發(fā)明中轉(zhuǎn)子9上下采用壓力平衡設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)子9上部的壓力通過傳壓活塞8傳遞到主軸12下部的端面上，通過壓力平衡設(shè)計(jì)，使得轉(zhuǎn)子9上下壓力平衡，省去了以往的推力軸承，簡化了結(jié)構(gòu)，提高了儀器的強(qiáng)度，從而可以提高壓力脈沖的幅值。
權(quán)利要求
1.一種井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，其特征在于所述井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器包括連續(xù)波脈沖產(chǎn)生組件以及用于驅(qū)動(dòng)連續(xù)波產(chǎn)生組件工作的驅(qū)動(dòng)組件；所述連續(xù)波脈沖產(chǎn)生組件包括外殼，自上而下依次設(shè)置在外殼內(nèi)部的定子以及可繞外殼的軸向進(jìn)行軸向旋轉(zhuǎn)以及可繞外殼的軸向進(jìn)行軸向移動(dòng)的轉(zhuǎn)子；所述定子與轉(zhuǎn)子上并沿外殼的軸向方向均設(shè)置有泥漿過流孔；所述外殼的一端設(shè)置有端蓋；所述端蓋上設(shè)置有用于泥漿通過的通孔；所述定子上的泥漿過流孔與端蓋上的通孔相貫通；所述轉(zhuǎn)子上的過流孔與外殼的開口相貫通；所述驅(qū)動(dòng)組件帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)組件包括保護(hù)筒、設(shè)置在外殼內(nèi)部的電機(jī)以及在保護(hù)筒內(nèi)部可進(jìn)行繞保護(hù)筒的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)及軸向移動(dòng)的主軸；所述電機(jī)與主軸相連；所述主軸通過鍵與轉(zhuǎn)子相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，其特征在于所述主軸整體剖面呈十字型；所述主軸的軸向設(shè)置有貫通主軸軸向的軸向通孔；所述定子以及轉(zhuǎn)子的軸向均設(shè)置有可使主軸伸入的通心孔；所述主軸的一端依次伸入轉(zhuǎn)子以及定子的通心孔中，并通過鍵與轉(zhuǎn)子固定連接；所述主軸伸出定子的端部上設(shè)置有與軸向通孔位置相對(duì)應(yīng)的傳壓活塞；所述主軸與保護(hù)筒之間設(shè)置有上層密閉空腔；所述主軸與電機(jī)之間設(shè)置有下層密閉空腔；所述上層密閉空腔以及下層密閉空腔中灌注有硅油或液壓油；所述主軸與電機(jī)相連一端的軸向通孔與下層密閉空腔相貫通；所述主軸在泥漿壓力以及硅油或液壓油的作用下可沿電機(jī)的軸向進(jìn)行軸向滑動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)組件還包括設(shè)置在電機(jī)與主軸之間并用于連接電機(jī)與主軸的聯(lián)軸器；所述聯(lián)軸器過盈安裝在主軸下端；所述主軸在泥漿壓力以及硅油或液壓油的作用下帶動(dòng)聯(lián)軸器可沿電機(jī)的軸向進(jìn)行軸向滑動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，其特征在于所述井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器還包括設(shè)置在外殼底部并與外殼相連的下殼體；所述下殼體上的側(cè)壁上設(shè)置有平衡活塞；所述驅(qū)動(dòng)組件還包括用于貫通下層密閉空腔以及平衡活塞之間的流體通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述的井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，其特征在于所述井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器還包括設(shè)置在端蓋上的打撈頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，其特征在于所述井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器還包括設(shè)置在外殼上的用于密封外殼與鉆鋌內(nèi)壁的組合密封圈；所述組合密封圈是一道或多道。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，其特征在于所述下殼體內(nèi)部還設(shè)置有用于與其它儀器相連的航空插頭。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器包括連續(xù)波脈沖產(chǎn)生組件以及用于驅(qū)動(dòng)連續(xù)波產(chǎn)生組件工作的驅(qū)動(dòng)組件；連續(xù)波脈沖產(chǎn)生組件包括外殼，自上而下依次設(shè)置在外殼內(nèi)部的定子以及可繞外殼的軸向進(jìn)行軸向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；定子與轉(zhuǎn)子上并沿外殼的軸向方向均設(shè)置有泥漿過流孔；外殼的上端設(shè)置有端蓋；端蓋上設(shè)置有用于泥漿通過的通孔；定子上的泥漿過流孔與端蓋上的通孔相貫通；轉(zhuǎn)子上的過流孔與外殼的側(cè)面開口相貫通；驅(qū)動(dòng)組件帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明提供了一種工作可靠以及可用于無線隨鉆系統(tǒng)產(chǎn)生泥漿脈沖信號(hào)的井下連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器。
文檔編號(hào)E21B47/18GK103015989SQ201210575409
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者張亞軍, 李曉東, 郭留洋, 曹海軍, 劉立揚(yáng) 申請(qǐng)人:西安思坦儀器股份有限公司