一種井下大功率供電泥漿信號發(fā)生器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于石油鉆井工程領域，涉及一種井下隨鉆自供電的向外發(fā)送泥漿脈沖信號的裝置，尤其是需供電的測量儀器越來越多，需要傳輸?shù)男畔⒘吭絹碓酱蟮那闆r下，高效向井上傳輸脈沖信號的井下大功率供電泥漿信號發(fā)生器。
【背景技術】
[0002]隨鉆測井(LWD)技術是目前定向斜井、大位移水平井、分支井、叢式井鉆進過程中的關鍵技術。隨鉆傳輸技術主要包括:電傳導方式、電磁波方式、聲波方式和鉆井液脈沖方式等。其中，只有電磁波方式和鉆井液脈沖方式在技術上和經濟上已經被證明是切實可行的。對于電磁波方式，由于電磁波在地層傳輸時信號衰減嚴重，只適合在較淺地層中應用，因此，具有一定的使用局限性。對于鉆井液脈沖方式，根據其脈沖產生的方式，分為正脈沖、負脈沖和連續(xù)壓力波三種，其中，正脈沖方式以其信號發(fā)生器結構簡單、產生信號穩(wěn)定，使用和維修方便，已成為目前使用最為普遍的方式。
[0003]隨著世界范圍內油田開發(fā)難度的增加以及鉆井技術的發(fā)展，鉆井工程師需要更為豐富的地層信息來指導鉆井，隨著越來越多的測量儀器添加到隨鉆測量中，儀器用電量也在不斷增加，原有的正脈沖信號發(fā)生器自供電方式已經無法滿足供電需求。
[0004]因此，為解決信號發(fā)生器的供電問題，專利號為ZL201320005929.4的實用新型專利公開一種井下自供電泥漿信號發(fā)生器，在無線隨鉆測量系統(tǒng)中，既充當儀器的電源又能夠產生脈沖信號，實現(xiàn)了自供電方式。然后，該實用新型專利中，參考圖3，發(fā)電機裝置包括:圓柱形永磁體組18和定子線圈繞組20，并且，圓柱形永磁體組18和定子線圈繞組20采用軸向布置形式，使圓柱形永磁體組18端面和定子線圈繞組20之間存在一定的徑向間隙，從而實現(xiàn)當圓柱形永磁體組18隨磁軸旋轉時，定子線圈繞組20切割磁力線而產生電流。該種方式存在的主要問題為:圓柱形永磁體組18端面和定子線圈繞組20為徑向間隙，定子線圈繞組20能夠切割的磁力線較少，導致產生的電流功率有限，即:發(fā)電功率有限，難以保證泥漿信號發(fā)生器長時間在井下連續(xù)工作。
【實用新型內容】
[0005]針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，本實用新型提供一種井下大功率供電泥漿信號發(fā)生器，采用新結構的發(fā)電機裝置，發(fā)電功率更大，其結構尺寸適合該種信號發(fā)生器空間，可以保證泥漿信號發(fā)生器長時間在井下連續(xù)工作。
[0006]本實用新型采用的技術方案如下:
[0007]本實用新型提供一種井下大功率供電泥漿信號發(fā)生器，包括發(fā)電機裝置和位于所述發(fā)電機裝置上方的脈沖信號發(fā)生裝置；
[0008]其中，所述發(fā)電機裝置包括定子部、轉子部和主軸(16);所述轉子部為轉子永磁體(20)，所述轉子永磁體(20)同軸套設在所述主軸(16)的外部，并且，所述轉子永磁體
(20)的內表面與所述主軸(16)的外表面固定安裝；
[0009]所述定子部包括定子外殼(17)、定子繞組(18)和連接筒(19);所述定子繞組(18)同軸套設在所述轉子永磁體(20)的外部，所述連接筒(19)同軸套設在所述定子繞組(18)的外部，所述定子外殼(17)同軸套設在所述連接筒(19)的外部，并且，所述定子繞組(18)通過所述連接筒(19)，與所述定子外殼(17)固定連接；并且，所述定子繞組(18)的內表面與所述轉子永磁體(20)的外表面具有徑向間隙；當所述轉子永磁體(20)隨所述主軸(16)旋轉時，所述定子繞組(18)切割磁力線，產生用于為檢測儀器供電的電流。
[0010]優(yōu)選的，還包括:護套(21);所述護套(21)同軸套設在所述定子外殼(17)的外部。
[0011]優(yōu)選的，所述定子外殼(17)的直徑為40-60mm，所述定子外殼(17)的軸向長度為125_135mm0
[0012]優(yōu)選的，所述發(fā)電機裝置是功率為30-75W的發(fā)電機裝置。
[0013]優(yōu)選的，所述脈沖信號發(fā)生裝置包括磁軸(12)、渦輪轉子(13)、渦輪轉子永磁體組(14)和磁軸永磁體組(15);
[0014]所述磁軸(12)設置于信號發(fā)生器殼體內部，所述磁軸永磁體組(15)嵌在所述磁軸(12)的外表面；所述信號發(fā)生器殼體外部相對應位置安裝所述渦輪轉子(13)，所述渦輪轉子永磁體組(14)嵌在所述渦輪轉子(13)的內壁；所述渦輪轉子(13)外周具有渦輪葉片，用于在一定流速的鉆井液帶動下高速旋轉，通過所述渦輪轉子永磁體組(14)和所述磁軸永磁體組(15)之間的磁場耦合作用，帶動殼體內的所述磁軸(12)旋轉，所述磁軸(12)再帶動所述主軸(16)旋轉，為所述發(fā)電機裝置提供動力。
[0015]優(yōu)選的，所述磁軸永磁體組(15)和所述渦輪轉子永磁體組(14)均包括間隔設置的六個條形永磁體；其中三個條形永磁體的N極向外，另外三個條形永磁體的S極向外。
[0016]優(yōu)選的，所述脈沖信號發(fā)生裝置還包括:限流環(huán)(1)、蘑菇頭(2)、提升桿(3)、活塞(4)、柱塞泵(5)、柱塞(6)、主閥(7)、推力軸承(8)、復位彈簧(9)、斜盤(10)和中心油管
(11);
[0017]所述斜盤(10)螺紋連接在所述磁軸(12)的頂端，所述推力軸承⑶固定在所述斜盤(10)上，推動所述柱塞泵(5)工作；所述活塞(4)、所述提升桿(3)和所述蘑菇頭(2)通過螺紋連接在一起，并位于所述柱塞泵(5)上部；所述限流環(huán)(I)位于所述蘑菇頭(2)的上方，并位于整個信號發(fā)生器的最上端；
[0018]所述磁軸(12)為中空結構，具有中心孔，所述中心油管(11)安裝在所述磁軸(12)的中心孔內，所述中心油管(11)的下端與控制閥體組件相連，所述控制閥體組件用于將變化的電流信號轉換為變化的液壓信號；所述中心油管(11)的上端與主閥組件相連；所述主閥組件包括主閥(7)和復位彈簧(9)，所述主閥組件將所述控制閥體組件生成的液壓信號放大，進而控制所述活塞(4)運動。
[0019]優(yōu)選的，所述活塞⑷的行程為8?1mm0
[0020]優(yōu)選的，還包括槽編碼器；所述槽編碼器采用槽編碼方式，將一段時間劃分為若干個槽，在所述若干個槽內放置若干脈沖，槽和脈沖的排列組合關系代表相應信號數(shù)據。
[0021]本實用新型提供的井下大功率供電泥漿信號發(fā)生器具有以下優(yōu)點:
[0022]本實用新型中，轉子部設置于定子部的內部，定子部和轉子部存在徑向間隙，因此，有效擴大了轉子部和定子部的相對面積，在有效的體積限制下，提高了定子部能夠切割的磁力線數(shù)量，從而提高了發(fā)電功率。因此，其發(fā)電功率更大，其結構尺寸適合該種信號發(fā)生器空間，可以保證泥漿信號發(fā)生器長時間在井下連續(xù)工作。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型提供的泥漿信號發(fā)生器上部的縱剖面圖；
[0024]圖2為本實用新型提供的泥漿信號發(fā)生器中心部分的縱剖面圖；
[0025]圖3為本實用新型提供的泥漿信號發(fā)生器下部的縱剖面圖；
[0026]圖中:
[0027]1.限流環(huán)，2.蘑菇頭，3.提升桿，4.活塞，5.柱塞泵，6.柱塞，7.主閥，8.推力軸承，9.復位彈簧，10.斜盤，11.中心油管，12.磁軸，13.渦輪轉子，14.渦輪轉子永磁體組，15.磁軸永磁體組，16.主軸，17.定子外殼，18.定子繞組，19.連接筒，20.轉子永磁體，
21.護套。
【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖對本實用新型進行詳細說明:
[0029]本實用新型提供的井下大功率供電泥漿信號發(fā)生器，主要由發(fā)電機裝置和脈沖信號發(fā)生裝置兩部分組成。
[0030](一)發(fā)電機裝置
[0031]參照圖2和圖3的發(fā)電機裝置，發(fā)電機裝置包括定子部、轉子部和主軸16 ;轉子部為轉子永磁體20，轉子永磁體20同軸套設在主軸16的外部，并且，轉子永磁體20的內表面與主軸16的外表面固定安裝；
[0032]定子部包括定子外殼17、定子繞組18和連接筒19 ;定子繞組18同軸套設在轉子永磁體20的外部，連接筒19同軸套設在定子繞組18的外部，定子外殼17同軸套設在連接筒19的外部，并且，定子繞組18通過連接筒19，與定子外殼17固定連接；并且，定子繞組18的內表面與轉子永磁體20的外表面具有徑向間隙；當轉子永磁體20隨主軸16旋轉時，定子繞組18切割磁力線，產生用于為檢測儀器供電的電流。還包括:護套21 ;護套21同軸套設在定子外殼17的外部。
[0033]實際應用中，定子外殼17的直徑為40_60mm，定子外殼17的軸向長度為125-135mm。發(fā)電機裝置是功率為30-75W的發(fā)電機裝置。該定子/轉子發(fā)電機布置結構和尺寸，適合在該種脈沖發(fā)生器有限的空間內使用。
[0034]可見，本實用新型中，轉子部設置于定子部的內部，定子部和轉子部存在徑向間隙，因此，有效擴大了轉子部和定子部的相對面積，在有效的體積限制下，提高了定子部能夠切割的磁力線數(shù)量，從而提高了發(fā)電功率。因此，其發(fā)電功率更大，其結構尺寸適合該種信號發(fā)生器空間，可以保證泥漿信號發(fā)生器長時間在井下連續(xù)工作。
[0035]( 二)脈沖信號發(fā)生裝置
[0036]參考圖1，脈沖信號發(fā)生裝置包括磁軸12、渦輪轉子13、渦輪轉子永磁體組14和磁軸永磁體組15 ；
[0037]磁軸12設置于信號發(fā)生器殼體內部，磁軸永磁體組15嵌在磁軸12的外表面；信號發(fā)生器殼體外部相對應位置安裝渦輪轉子13，渦輪轉子永磁體組14嵌在渦輪轉子13的內壁；其中，磁軸永磁體組15和渦輪轉子永磁體組14均包括間隔設置的六個條形永磁體；其中三個條形永磁體的N極向外，另外三個條形永磁體的S極向外。
[0038]渦輪轉子13外周具有渦輪葉片，用于在一定流速的鉆井液帶動下高速旋轉，通過渦輪轉子永磁體組14和磁軸永磁體組15之間的磁場耦合作用，帶動殼體內的磁軸12旋轉。磁軸12再帶動主軸16旋轉，為發(fā)電機裝置提供動力。兩對永磁體組之間力矩的傳輸不需要接觸，解決了摩擦以及密封問題，結構簡單，不易損壞，傳遞力矩可靠。
[0039]脈沖信號發(fā)生裝置還包括:限流環(huán)1、蘑菇頭2、提升桿3、活塞4、柱塞泵5、柱塞6、主閥7、推力軸承8、復位彈簧9、斜盤10和中心油管11 ;