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(cè)量、隨鉆測(cè)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(cè)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(shí)時(shí)的傳送到地面，使地面工程師及時(shí)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。基于鉆井作業(yè)施工的特點(diǎn)，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(duì)鉆井泥漿進(jìn)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(fù)脈沖發(fā)生器和連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器。目前國(guó)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(guó)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(hào)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(guó)內(nèi)鉆井工程領(lǐng)域已經(jīng)由采用隨鉆測(cè)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(cè)井技術(shù)的水平井工藝過度，并且國(guó)內(nèi)已經(jīng)開展效率更高的，技術(shù)更先進(jìn)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)及隨鉆成像測(cè)井研究和試驗(yàn)，對(duì)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(duì)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(shí)效性強(qiáng)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(gè)流筒，I個(gè)節(jié)流環(huán)，I個(gè)上部安裝盤，I個(gè)下部安裝盤，I個(gè) 泥漿過濾器，I個(gè)活塞倉上部接頭，I個(gè)活塞倉，I個(gè)始力彈簧，I個(gè)活塞，I個(gè)活塞連桿，I個(gè)活動(dòng)閥，I個(gè)控制閥，I個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，I個(gè)貫通軸，I個(gè)驅(qū)動(dòng)器，I個(gè)驅(qū)動(dòng)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(dòng)閥依次連接，活動(dòng)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(dòng)器倉依次連接，位于流筒下部，驅(qū)動(dòng)器位于驅(qū)動(dòng)器倉內(nèi)。貫通軸貫穿流筒，是高壓泥漿和低壓泥漿的進(jìn)出通道，也是活塞運(yùn)動(dòng)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(shí)被活塞遮蔽，是活塞向下運(yùn)動(dòng)的限位孔?？刂崎y、驅(qū)動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)器依次連接，控制閥和驅(qū)動(dòng)軸位于貫通軸內(nèi)。驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)控制閥滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，開閉貫通軸上的加壓孔和泄壓孔，與始力彈簧配合，對(duì)活塞進(jìn)行加壓和減壓操作，推拉活塞移動(dòng)以及限位。整個(gè)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(shí)，節(jié)流環(huán)上下兩部分會(huì)形成上高下底的壓力差?；顒?dòng)閥在流筒內(nèi)，臨近節(jié)流環(huán)，當(dāng)活動(dòng)閥移動(dòng)時(shí)，與節(jié)流環(huán)相對(duì)位置就會(huì)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(jìn)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(dòng)器倉在流筒的下端，下端的低壓泥漿通過驅(qū)動(dòng)器倉上的開孔，與貫通軸內(nèi)孔聯(lián)通；控制閥和驅(qū)動(dòng)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(gè)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(shí)，當(dāng)移動(dòng)控制閥關(guān)閉貫通軸上的泄壓孔，打開加壓孔時(shí)，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(yùn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)活塞連桿推動(dòng)活動(dòng)閥向下運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)閥與節(jié)流環(huán)接近，過流面變小，壓差增大。當(dāng)活塞向下移動(dòng)到打開貫通軸上的限位孔位置時(shí)，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(dòng)，此時(shí)節(jié)流環(huán)兩端壓差最大。當(dāng)移動(dòng)控制閥打開貫通軸上的泄壓孔，關(guān)閉加壓孔時(shí)，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(dòng)活塞連桿拉動(dòng)活動(dòng)閥向上運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)閥與節(jié)流環(huán)拉遠(yuǎn)，過流面變大，壓差減小。當(dāng)活塞向上移動(dòng)關(guān)閉貫通軸上的泄壓孔時(shí)，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(dòng)，此時(shí)節(jié)流環(huán)兩端壓差最小。驅(qū)動(dòng)器通過驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)控制閥，重復(fù)上述過程就會(huì)在管柱中產(chǎn)生變化的壓力脈沖信號(hào)。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(dòng)閥移動(dòng)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?jí)翰睿龃蠡钊某跏纪屏?，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(dòng)器采用電磁鐵時(shí)，可對(duì)控制閥進(jìn)行滑動(dòng)開閉控制，產(chǎn)生脈沖壓力波；驅(qū)動(dòng)器采用減速電機(jī)時(shí)，可對(duì)控制閥進(jìn)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(jìn)行隨鉆無線數(shù)據(jù)傳輸。四

附圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。五具體實(shí)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(gè)流筒，I個(gè)節(jié)流環(huán)，I個(gè)上部安裝盤，I個(gè)下部安裝盤，I個(gè)泥漿過濾器，I個(gè)活塞倉上部接頭，I個(gè)活塞倉，I個(gè)始力彈簧，I個(gè)活塞，I個(gè)活塞連桿，I個(gè)活動(dòng)閥，I個(gè)控制閥，I個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，I個(gè)貫通軸，I個(gè)驅(qū)動(dòng)器，I個(gè)驅(qū)動(dòng)器倉等組成。如圖1所示，整個(gè)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(gè)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(dòng)閥14依次連接?；钊麄}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(dòng)器倉19依次連接，安裝于流筒2下部，驅(qū)動(dòng)器18位于驅(qū)動(dòng)器倉19內(nèi)。貫通軸15貫穿流筒2，下端通過驅(qū)動(dòng)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(shí)被活塞12遮蔽，是活塞12向下運(yùn)動(dòng)的限位孔，貫通軸15也是活塞12的內(nèi)軸?？刂崎y16、驅(qū)動(dòng)軸17、驅(qū)動(dòng)器18依次連接，控制閥16和驅(qū)動(dòng)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(gè)區(qū)域，控制閥16通過驅(qū)動(dòng)器18，驅(qū)動(dòng)軸17進(jìn)行滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)操作，經(jīng)過加壓孔20和泄壓孔21，對(duì)活塞12進(jìn)行加壓和減壓操作，推拉活塞12移動(dòng),經(jīng)過活塞連桿13,帶動(dòng)活動(dòng)閥14運(yùn)動(dòng)?；顒?dòng)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(dòng)器18采用電磁鐵時(shí)，可對(duì)控制閥16進(jìn)行滑動(dòng)開閉操作，產(chǎn)生脈沖壓力波；驅(qū)動(dòng)器18采用減速電機(jī)時(shí)，可對(duì)控制閥16進(jìn)行連續(xù)旋轉(zhuǎn)開閉操作，可產(chǎn)生連續(xù)壓力波；
工作時(shí)，當(dāng)移動(dòng)控制閥 16關(guān)閉貫通軸15上的泄壓孔21，打開加壓孔20時(shí)，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(yùn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)活塞連桿13推動(dòng)活動(dòng)閥14向下運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)閥14與節(jié)流環(huán)6接近，過流面變小，壓差增大。當(dāng)活塞12向下移動(dòng)到打開貫通軸15上的限位孔22的位置時(shí)，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(dòng)，此時(shí)節(jié)流環(huán)6兩端壓差最大。當(dāng)移動(dòng)控制閥16打開貫通軸15上的泄壓孔21，關(guān)閉加壓孔20時(shí)，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(dòng)活塞連桿13拉動(dòng)活動(dòng)閥14向上運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)閥14與節(jié)流環(huán)6拉遠(yuǎn)，過流面變大，壓差減小。當(dāng)活塞12向上移動(dòng)到關(guān)閉貫通軸15上的泄壓孔21時(shí)，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(dòng)，此時(shí)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(gè)流筒，I個(gè)節(jié)流環(huán)，I個(gè)上部安裝盤，I個(gè)下部安裝盤，I個(gè)泥漿過濾器，I個(gè)活塞倉上部接頭，I個(gè)活塞倉，I個(gè)始力彈簧，I個(gè)活塞，I個(gè)活塞連桿，I個(gè)活動(dòng)閥，I個(gè)控制閥，I個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，I個(gè)貫通軸，I個(gè)驅(qū)動(dòng)器，I個(gè)驅(qū)動(dòng)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(dòng)閥依次連接，活動(dòng)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(dòng)器倉依次連接，位于流筒下部，驅(qū)動(dòng)器位于驅(qū)動(dòng)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(jìn)出通道，也是活塞運(yùn)動(dòng)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(shí)被活塞遮蔽，是活塞向下運(yùn)動(dòng)的限位孔；控制閥、驅(qū)動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)器依次連接，控制閥和驅(qū)動(dòng)軸位于貫通軸內(nèi)；驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)控制閥滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，開閉貫通軸上的加壓孔和泄壓孔，與始力彈簧配合，對(duì)活塞進(jìn)行加壓和減壓操作，推拉活塞移動(dòng)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(dòng)閥移動(dòng)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?jí)翰睿龃蠡钊某跏纪屏?，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(dòng)器采用電磁鐵時(shí)，可對(duì)控制閥進(jìn)行滑動(dòng)開閉控制，產(chǎn)生脈沖壓力波；驅(qū)動(dòng)器采用減速電機(jī)時(shí)，可對(duì)控制閥進(jìn)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(gè)流筒，1個(gè)節(jié)流環(huán)，1個(gè)上部安裝盤，1個(gè)下部安裝盤，1個(gè)泥漿過濾器，1個(gè)活塞倉上部接頭，1個(gè)活塞倉，1個(gè)始力彈簧，1個(gè)活塞，1個(gè)活塞連桿，1個(gè)活動(dòng)閥，1個(gè)控制閥，1個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，1個(gè)貫通軸，1個(gè)驅(qū)動(dòng)器，1個(gè)驅(qū)動(dòng)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(dòng)活塞，帶動(dòng)活動(dòng)閥運(yùn)動(dòng)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(duì)活塞進(jìn)行限位，具有節(jié)能、高速、可靠性高的特點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)器采用電磁鐵時(shí)，可對(duì)控制閥進(jìn)行滑動(dòng)開閉控制，產(chǎn)生脈沖壓力波；驅(qū)動(dòng)器采用減速電機(jī)時(shí)，可對(duì)控制閥進(jìn)行連續(xù)旋轉(zhuǎn)開閉控制，產(chǎn)生連續(xù)壓力波，進(jìn)行隨鉆無線數(shù)據(jù)傳輸。
文檔編號(hào)E21B47/18GK103225505SQ201310154900
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)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(qǐng)人:東營(yíng)紫貝龍石油科技有限責(zé)任公司