專利名稱：一種高速泥漿脈沖發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油鉆井工程領(lǐng)域，涉及一種泥漿壓力脈沖發(fā)生裝置，具體是一種高速泥漿脈沖發(fā)生器。
背景技術(shù)：
在石油鉆井作業(yè)中，隨著隨鉆測量、隨鉆測井、地質(zhì)導(dǎo)向、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)的應(yīng)用越來越普及，需要將井下測量裝置采集到的地質(zhì)數(shù)據(jù)和井下裝置的狀態(tài)數(shù)據(jù)等信息實時的傳送到地面，使地面工程師及時的掌控來自井下的數(shù)據(jù)與信息，從而高效高質(zhì)量的完成鉆井作業(yè)。目前從井下向地面?zhèn)鬏斶@些數(shù)據(jù)與信息的裝置主要是泥漿脈沖發(fā)生器?；阢@井作業(yè)施工的特點，無法采用有線電纜連接地面與井下之間的儀器及設(shè)備，通常都使用泥漿脈沖發(fā)生器，利用鉆井過程中必須使用的高壓、高速、高流量的鉆井泥漿為傳輸媒介，用泥漿脈沖發(fā)生器對鉆井泥漿進行節(jié)流控制，在鉆井管柱中產(chǎn)生人為的壓力脈沖，通過這些壓力脈沖在井下與地面之間傳遞數(shù)據(jù)與信息。業(yè)內(nèi)使用的泥漿脈沖發(fā)生器主要有泥漿正脈沖發(fā)生器、泥漿負脈沖發(fā)生器和連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器。目前國內(nèi)主要采用的是泥漿正脈沖發(fā)生器，但該類產(chǎn)品多為國外淘汰技術(shù)而來，存在可靠性不高、高溫新能差、傳輸速率低、脈沖信號弱等問題，迫切需要采用新技術(shù)的產(chǎn)品替代和更新。另一方面，隨著國內(nèi)鉆井工程領(lǐng)域已經(jīng)由采用隨鉆測量技術(shù)的定向井工藝，向采用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)或隨鉆測井技術(shù)的水平井工藝過度，并且國內(nèi)已經(jīng)開展效率更高的，技術(shù)更先進的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)及隨鉆成像測井研究和試驗，對地面與井下之間的數(shù)據(jù)傳輸速度和質(zhì)量有著越來高的要求和需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)合理、可靠性高，傳輸速度高，實效性強的高速泥漿脈沖發(fā)生器。其技術(shù)方案是:該高速泥漿脈沖發(fā)生器由I個流筒，I個節(jié)流環(huán)，I個上部安裝盤，I個下部安裝盤，I個 泥漿過濾器，I個活塞倉上部接頭，I個活塞倉，I個始力彈簧，I個活塞，I個活塞連桿，I個活動閥，I個控制閥，I個驅(qū)動軸，I個貫通軸，I個驅(qū)動器，I個驅(qū)動器倉等組成。節(jié)流環(huán)安裝在流筒內(nèi)，用于節(jié)流。流筒上部安裝有上部安裝盤，流筒下部安裝有下部安裝盤，用于安裝其它裝置，上部安裝盤和下部安裝盤上有開孔，用于通過泥漿。泥漿過濾器、活塞倉上部接頭、活塞倉、上部安裝盤依次連接，位于流筒上部；始力彈簧，活塞位于活塞倉內(nèi)，始力彈簧位于活塞上部，為活塞提供初始力矩；活塞、活塞連桿、活動閥依次連接，活動閥位于流筒內(nèi)，臨近節(jié)流環(huán)，在節(jié)流環(huán)上部，是過流面積調(diào)節(jié)裝置；下部安裝盤、驅(qū)動器倉依次連接，位于流筒下部，驅(qū)動器位于驅(qū)動器倉內(nèi)。貫通軸貫穿流筒，是高壓泥漿和低壓泥漿的進出通道，也是活塞運動的內(nèi)軸；貫通軸從上向下依次開有加壓孔、泄壓孔和限位孔，加壓孔和泄壓孔位于活塞上部區(qū)域，限位孔平時被活塞遮蔽，是活塞向下運動的限位孔。控制閥、驅(qū)動軸、驅(qū)動器依次連接，控制閥和驅(qū)動軸位于貫通軸內(nèi)。驅(qū)動器驅(qū)動控制閥滑動或轉(zhuǎn)動，開閉貫通軸上的加壓孔和泄壓孔，與始力彈簧配合，對活塞進行加壓和減壓操作，推拉活塞移動以及限位。整個裝置被安裝在鉆挺內(nèi)，使泥漿從流筒中流過。節(jié)流環(huán)把管柱內(nèi)的泥漿分成上下兩部分，由于流過流筒的泥漿被節(jié)流環(huán)節(jié)流，在泥漿流過節(jié)流環(huán)時，節(jié)流環(huán)上下兩部分會形成上高下底的壓力差。活動閥在流筒內(nèi)，臨近節(jié)流環(huán)，當活動閥移動時，與節(jié)流環(huán)相對位置就會發(fā)生變化，從而改變過流面積，產(chǎn)生壓力變化。泥漿過濾器位于流筒的上端，其目的是引入高壓泥漿，過濾雜質(zhì)，改善控制閥的工作環(huán)境。上端的高壓泥漿通過泥漿過濾器上開的縫隙進入其內(nèi)部，通過活塞倉上部短節(jié)與貫通軸內(nèi)孔聯(lián)通；驅(qū)動器倉在流筒的下端，下端的低壓泥漿通過驅(qū)動器倉上的開孔，與貫通軸內(nèi)孔聯(lián)通；控制閥和驅(qū)動軸在貫通軸內(nèi)，控制閥把貫通軸內(nèi)的泥漿隔離為高壓和低壓兩個區(qū)域?；钊鸦钊麄}分成上、下兩部分，上部安裝有始力彈簧，通過加壓孔或泄壓孔，經(jīng)控制閥與貫通軸內(nèi)孔聯(lián)通；活塞下部區(qū)域有開孔，與節(jié)流環(huán)上部的高壓泥漿區(qū)域聯(lián)通。工作時，當移動控制閥關(guān)閉貫通軸上的泄壓孔，打開加壓孔時，上部的高壓泥漿經(jīng)過加壓孔與活塞上部區(qū)域聯(lián)通，活塞上下兩端的泥漿壓力平衡，活塞在始力彈簧的作用下向下運動，同時帶動活塞連桿推動活動閥向下運動，活動閥與節(jié)流環(huán)接近，過流面變小，壓差增大。當活塞向下移動到打開貫通軸上的限位孔位置時，下部的低壓泥漿開始通過限位孔與活塞上部區(qū)域聯(lián)通，活塞上部壓力減小，活塞在泥漿壓力和始力彈簧的平衡作用下停止移動，此時節(jié)流環(huán)兩端壓差最大。當移動控制閥打開貫通軸上的泄壓孔，關(guān)閉加壓孔時，下部的低壓泥漿通過貫通軸內(nèi)腔和貫通軸上的泄壓孔與活塞上部區(qū)域聯(lián)通，活塞下端的泥漿壓力大于上端的壓力，活塞在泥漿壓力的作用下 ，帶動活塞連桿拉動活動閥向上運動，活動閥與節(jié)流環(huán)拉遠，過流面變大，壓差減小。當活塞向上移動關(guān)閉貫通軸上的泄壓孔時，下部的低壓泥漿與活塞上部區(qū)域隔離，活塞兩端壓力平衡，活塞在泥漿壓力和始力彈簧的平衡作用下停止移動，此時節(jié)流環(huán)兩端壓差最小。驅(qū)動器通過驅(qū)動軸驅(qū)動控制閥，重復(fù)上述過程就會在管柱中產(chǎn)生變化的壓力脈沖信號。該裝置利用節(jié)流環(huán)形成的壓差做功，能耗低，推力大。通過設(shè)定貫通軸上的泄壓孔與限位孔的位置與距離，決定活動閥移動的位置與距離，從而設(shè)定了該裝置的最大和最小過流面積；通過設(shè)定較高的初始壓差，增大活塞的初始推力，提高活塞的工作頻率，從而提高泥漿脈沖發(fā)送速率。驅(qū)動器采用電磁鐵時，可對控制閥進行滑動開閉控制，產(chǎn)生脈沖壓力波；驅(qū)動器采用減速電機時，可對控制閥進行連續(xù)旋轉(zhuǎn)開閉控制，產(chǎn)生連續(xù)壓力波。利用這些壓力波，可進行隨鉆無線數(shù)據(jù)傳輸。四

附圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。五具體實施例方式 一種高速泥漿脈沖發(fā)生器其技術(shù)方案是:該高速泥漿脈沖發(fā)生器由I個流筒，I個節(jié)流環(huán)，I個上部安裝盤，I個下部安裝盤，I個泥漿過濾器，I個活塞倉上部接頭，I個活塞倉，I個始力彈簧，I個活塞，I個活塞連桿，I個活動閥，I個控制閥，I個驅(qū)動軸，I個貫通軸，I個驅(qū)動器，I個驅(qū)動器倉等組成。如圖1所示，整個裝置被安裝在鉆挺I內(nèi)，節(jié)流環(huán)6安裝在流筒2內(nèi)，流筒2上部安裝有上部安裝盤3，流筒2下部安裝有下部安裝盤4，上部安裝盤3，和下部安裝盤4有開孔5，用于通過泥漿。鉆鋌I內(nèi)的泥漿經(jīng)上部安裝盤3上的開孔5，節(jié)流環(huán)6的內(nèi)孔，下部安裝盤4上的開孔5，從流筒2內(nèi)流過。節(jié)流環(huán)6將泥漿隔離為兩個壓力區(qū)，其上部為高壓泥漿區(qū)域，下部為低壓泥漿區(qū)域。泥漿過濾器7、活塞倉上部接頭8、活塞倉9、上部安裝盤依次連接，安裝于流筒2上部，活塞倉9上有開縫10，將外部的泥漿過濾后流入內(nèi)腔，經(jīng)過活塞倉上部接頭8送入貫通軸15內(nèi)。始力彈簧11位于活塞12上部，與活塞12安裝在活塞倉9內(nèi)，活塞12、活塞連桿13、活動閥14依次連接。活塞倉下部開有孔23，用于活塞12下部區(qū)域與高壓泥漿區(qū)域聯(lián)通。下部安裝盤4、驅(qū)動器倉19依次連接，安裝于流筒2下部，驅(qū)動器18位于驅(qū)動器倉19內(nèi)。貫通軸15貫穿流筒2，下端通過驅(qū)動器倉19上的開孔24，跟低壓泥漿區(qū)域聯(lián)通；上端通過活塞倉上部接頭8的內(nèi)孔，泥漿過濾器7上的開孔10與高壓泥漿區(qū)域聯(lián)通。貫通軸15從上向下依次開有加壓孔20、泄壓孔21和限位孔22，加壓孔20和泄壓孔21位于活塞12上部區(qū)域，限位孔22平時被活塞12遮蔽，是活塞12向下運動的限位孔，貫通軸15也是活塞12的內(nèi)軸?？刂崎y16、驅(qū)動軸17、驅(qū)動器18依次連接，控制閥16和驅(qū)動軸17位于貫通軸15內(nèi)，控制閥16把貫通軸15的內(nèi)腔分為上下兩個區(qū)域，控制閥16通過驅(qū)動器18，驅(qū)動軸17進行滑動或轉(zhuǎn)動操作，經(jīng)過加壓孔20和泄壓孔21，對活塞12進行加壓和減壓操作，推拉活塞12移動,經(jīng)過活塞連桿13,帶動活動閥14運動。活動閥14位于流筒2內(nèi)，在節(jié)流環(huán)6的上部，臨近節(jié)流環(huán)6，與節(jié)流環(huán)6配合，調(diào)節(jié)過流面積，形成壓力變化。驅(qū)動器18采用電磁鐵時，可對控制閥16進行滑動開閉操作，產(chǎn)生脈沖壓力波；驅(qū)動器18采用減速電機時，可對控制閥16進行連續(xù)旋轉(zhuǎn)開閉操作，可產(chǎn)生連續(xù)壓力波；
工作時，當移動控制閥 16關(guān)閉貫通軸15上的泄壓孔21，打開加壓孔20時，上部的高壓泥漿經(jīng)過加壓孔20與活塞12上部區(qū)域聯(lián)通，活塞12上下兩端的泥漿壓力平衡，活塞12在始力彈簧11的作用下向下運動，同時帶動活塞連桿13推動活動閥14向下運動，活動閥14與節(jié)流環(huán)6接近，過流面變小，壓差增大。當活塞12向下移動到打開貫通軸15上的限位孔22的位置時，下部的低壓泥漿通過限位孔22與活塞12上部區(qū)域聯(lián)通，活塞12上部區(qū)域壓力減小，活塞12在泥漿壓力和始力彈簧11的平衡作用下停止移動，此時節(jié)流環(huán)6兩端壓差最大。當移動控制閥16打開貫通軸15上的泄壓孔21，關(guān)閉加壓孔20時，下部的低壓泥漿通過貫通軸15內(nèi)腔和貫通軸15上的泄壓孔21與活塞12上部區(qū)域聯(lián)通，活塞12下端的泥漿壓力大于上端的壓力，活塞12在泥漿壓力的作用下，帶動活塞連桿13拉動活動閥14向上運動，活動閥14與節(jié)流環(huán)6拉遠，過流面變大，壓差減小。當活塞12向上移動到關(guān)閉貫通軸15上的泄壓孔21時，下部的低壓泥漿與活塞12上部隔離，活塞12兩端壓力平衡，活塞12在泥漿壓力和始力彈簧11的平衡作用下停止移動，此時節(jié)流環(huán)6兩端壓差最小。
權(quán)利要求
1.一種高速泥漿脈沖發(fā)生器，包括由I個流筒，I個節(jié)流環(huán)，I個上部安裝盤，I個下部安裝盤，I個泥漿過濾器，I個活塞倉上部接頭，I個活塞倉，I個始力彈簧，I個活塞，I個活塞連桿，I個活動閥，I個控制閥，I個驅(qū)動軸，I個貫通軸，I個驅(qū)動器，I個驅(qū)動器倉等組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速泥漿脈沖發(fā)生器，其特征在于:節(jié)流環(huán)安裝在流筒內(nèi)，用于節(jié)流；流筒上部安裝有上部安裝盤，流筒下部安裝有下部安裝盤，用于安裝其它裝置，上部安裝盤和下部安裝盤上有開孔，用于通過泥漿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速泥漿脈沖發(fā)生器，其特征在于:泥漿過濾器、活塞倉上部接頭、活塞倉、上部安裝盤依次連接，位于流筒上部；始力彈簧，活塞位于活塞倉內(nèi)，始力彈簧位于活塞上部，為活塞提供初始力矩，活塞下部區(qū)域通過開孔與泥漿高壓區(qū)域聯(lián)通；活塞、活塞連桿、活動閥依次連接，活動閥位于流筒內(nèi)，臨近節(jié)流環(huán)，在節(jié)流環(huán)上部，是過流面積調(diào)節(jié)裝置；下部安裝盤、驅(qū)動器倉依次連接，位于流筒下部，驅(qū)動器位于驅(qū)動器倉內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速泥漿脈沖發(fā)生器，其特征在于:貫通軸貫穿流筒，是高壓泥漿和低壓泥漿的進出通道，也是活塞運動的內(nèi)軸；貫通軸從上向下依次開有加壓孔、泄壓孔和限位孔，加壓孔和泄壓孔位于活塞上部區(qū)域，限位孔平時被活塞遮蔽，是活塞向下運動的限位孔；控制閥、驅(qū)動軸、驅(qū)動器依次連接，控制閥和驅(qū)動軸位于貫通軸內(nèi)；驅(qū)動器驅(qū)動控制閥滑動或轉(zhuǎn)動，開閉貫通軸上的加壓孔和泄壓孔，與始力彈簧配合，對活塞進行加壓和減壓操作，推拉活塞移動以及限位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速泥漿脈沖發(fā)生器，其特征在于:通過設(shè)定貫通軸上的泄壓孔與限位孔的位置與距離，決定活動閥移動的位置與距離，從而設(shè)定了該裝置的最大和最小過流面積；通過設(shè)定較高的初始壓差，增大活塞的初始推力，提高活塞的工作頻率，從而提高泥漿脈沖發(fā)送速率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的一種高速泥漿脈沖發(fā)生器，其特征在于:驅(qū)動器采用電磁鐵時，可對控制閥進行滑動開閉控制，產(chǎn)生脈沖壓力波；驅(qū)動器采用減速電機時，可對控制閥進行連續(xù)旋轉(zhuǎn)開閉控制，產(chǎn)生連續(xù)壓力波。
全文摘要
一種高速泥漿脈沖發(fā)生器由1個流筒，1個節(jié)流環(huán)，1個上部安裝盤，1個下部安裝盤，1個泥漿過濾器，1個活塞倉上部接頭，1個活塞倉，1個始力彈簧，1個活塞，1個活塞連桿，1個活動閥，1個控制閥，1個驅(qū)動軸，1個貫通軸，1個驅(qū)動器，1個驅(qū)動器倉等組成。該裝置利用節(jié)流環(huán)兩端產(chǎn)生的壓差，通過控制閥驅(qū)動活塞，帶動活動閥運動改變節(jié)流環(huán)的過流面積產(chǎn)生壓力脈沖。采用貫通軸上的泄壓孔和限位孔對活塞進行限位，具有節(jié)能、高速、可靠性高的特點。驅(qū)動器采用電磁鐵時，可對控制閥進行滑動開閉控制，產(chǎn)生脈沖壓力波；驅(qū)動器采用減速電機時，可對控制閥進行連續(xù)旋轉(zhuǎn)開閉控制，產(chǎn)生連續(xù)壓力波，進行隨鉆無線數(shù)據(jù)傳輸。
文檔編號E21B47/18GK103225505SQ201310154900
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者任勇 申請人:東營紫貝龍石油科技有限責(zé)任公司