[發(fā)明專利]連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110452486.9
• 申請(qǐng)日: 2011-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102425411A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳俊杰;柏險(xiǎn)峰;顧鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 斯倫貝謝金地偉業(yè)油田技術(shù)（山東）有限公司
• 主分類號(hào): E21B47/18
• 分類號(hào): E21B47/18
• 代理公司: 山東濟(jì)南齊魯科技專利事務(wù)所有限公司 37108
• 代理人: 宋永麗

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油鉆井工程領(lǐng)域，特別涉及一種用于無(wú)線隨鉆測(cè)量的泥漿脈沖發(fā)生器。

背景技術(shù)

鉆井過(guò)程中，尤其是水平井、大位移井和分支井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的鉆井過(guò)程中，井場(chǎng)人員需要實(shí)時(shí)了解的各種井下參數(shù)是由隨鉆測(cè)量MWD、隨鉆測(cè)井LWD系統(tǒng)完成的。隨鉆測(cè)量、隨鉆測(cè)井系統(tǒng)由井下控制器、各種井下參數(shù)測(cè)量?jī)x器、隨鉆測(cè)量信息傳輸系統(tǒng)和地面信息接收、處理、顯示系統(tǒng)組成。其中的信息傳輸系統(tǒng)是關(guān)鍵技術(shù)之一。

長(zhǎng)期以來(lái)隨鉆測(cè)量、測(cè)井系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)之間發(fā)展極不均衡，主要表現(xiàn)為信息傳輸子系統(tǒng)傳輸速率低與需要傳輸?shù)木滦畔⒘坎粩嘣黾又g的矛盾。

但是，從上世紀(jì)90年代以來(lái)，隨鉆測(cè)量的信息傳輸速率卻止步不前，成為隨鉆測(cè)量、測(cè)井系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。目前，隨鉆測(cè)量的信息傳輸方法主要有四種：有線電纜法、泥漿脈沖法、聲波法和電磁波法，每種方式都有其局限性和適用范圍，其中以泥漿脈沖法應(yīng)用最為廣泛、可靠。泥漿脈沖法又分為負(fù)脈沖、正脈沖和連續(xù)波三種傳輸方式，目前應(yīng)用最廣泛的正脈沖傳輸方式。

其中，帶先導(dǎo)控制的液壓驅(qū)動(dòng)往復(fù)式信號(hào)發(fā)生器是泥漿正脈沖傳輸方式最普遍的形式。它由液壓控制回路驅(qū)動(dòng)主節(jié)流閥往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生壓力脈沖信號(hào)，液壓控制回路的介質(zhì)可以是鉆井液也可以是液壓油。其中以鉆井液為介質(zhì)的往復(fù)節(jié)流式信號(hào)發(fā)生器的液壓控制回路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是由于鉆井液存在著污染比較嚴(yán)重、流動(dòng)具有非牛頓特性以及其性質(zhì)隨鉆井工況的變化而變化的問(wèn)題，導(dǎo)致其工作頻率很低，只能產(chǎn)生離散的壓力脈沖信號(hào)；以液壓油為介質(zhì)的往復(fù)節(jié)流式信號(hào)發(fā)生器需要在建立一套液壓動(dòng)力系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，由于空間狹小，環(huán)境惡劣限制了高性能液壓元件的應(yīng)用，因此該種信號(hào)發(fā)生器的工作頻率一般都較低。

實(shí)踐證明，鉆井液壓力波動(dòng)信號(hào)傳輸方式，是目前從井下向地面無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)最實(shí)用、最可靠的方法，但存在的一個(gè)極其突出的問(wèn)題是，隨著各種井下新的測(cè)量?jī)x器的研制成功與應(yīng)用，隨鉆測(cè)量的參數(shù)越來(lái)越多，從最初的井斜、方位、工具面等幾何參數(shù)測(cè)量發(fā)展到鉆壓、扭矩、壓力、溫度、自然伽馬、地層電阻率等多個(gè)環(huán)境、地質(zhì)參數(shù)的測(cè)量。目前鉆井液壓力信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)速率相對(duì)太慢，因而，分析研究液壓信號(hào)發(fā)生器的工作機(jī)理和特性，對(duì)于研制高速信號(hào)發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)高效可靠地傳輸井下測(cè)量數(shù)據(jù)是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

連續(xù)波泥漿脈沖發(fā)生器，包括動(dòng)力及傳動(dòng)裝置、壓力平衡及密封模塊和旋轉(zhuǎn)閥，安裝于無(wú)磁鉆鋌中，矛頭為打撈工具的夾持部位；動(dòng)力及傳動(dòng)裝置在底部，壓力平衡及密封模塊在中間，旋轉(zhuǎn)閥在頂部；動(dòng)力及傳動(dòng)裝置由電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)總成、萬(wàn)向聯(lián)軸器、二次密封傳動(dòng)軸和主傳動(dòng)軸組成，電機(jī)總成固定在抗壓筒中，二次密封傳動(dòng)軸通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸器與電機(jī)總成連接；壓力平衡及密封模塊由抗壓筒，平衡活塞，高壓堵頭組成，抗壓筒開(kāi)有泥漿流通的孔道，抗壓筒開(kāi)有液壓油流通的孔道；旋轉(zhuǎn)閥由定子、轉(zhuǎn)子和套筒組成。

電機(jī)總成由直流無(wú)刷電機(jī)、行星齒輪減速器和轉(zhuǎn)速傳感器組成，轉(zhuǎn)速傳感器在底部，直流無(wú)刷電機(jī)在中間，行星齒輪減速器在頂部。

轉(zhuǎn)子與主傳動(dòng)軸相連，定子固定于套筒中，定子與轉(zhuǎn)子之間有一定的的軸向間隙，轉(zhuǎn)子靠近定子端帶有葉輪，葉輪后有導(dǎo)輪。

平衡活塞Ⅰ平衡左腔體和右腔體的壓力，左腔體注滿液壓油，右腔體壓力為泥漿壓力，平衡活塞Ⅱ平衡腔體和二次密封傳動(dòng)軸與抗壓筒構(gòu)成的腔體的壓力，平衡活塞Ⅱ兩側(cè)均注滿液壓油。

泥漿由孔道進(jìn)入抗壓筒中的右空腔，在泥漿壓力作用下，平衡活塞Ⅰ向左移動(dòng)，平衡活塞Ⅱ向右移動(dòng)，左空腔的液壓油在平衡活塞Ⅰ的擠壓作用下，壓力升高，當(dāng)壓力平衡時(shí)，平衡活塞Ⅰ、Ⅱ維持在平衡位置；當(dāng)鉆鋌內(nèi)環(huán)空泥漿壓力降低時(shí)，平衡活塞Ⅰ向右移動(dòng)，平衡活塞Ⅱ向左移動(dòng)，左空腔的液壓油壓力降低，進(jìn)而使抗壓外筒內(nèi)外壓力保持一致。

轉(zhuǎn)子的葉輪隨主傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)定子的開(kāi)口和閉合，釋放和阻隔泥漿；轉(zhuǎn)子的導(dǎo)輪在脈沖器工作時(shí)，起到助力作用，在脈沖器不工作時(shí)，起到發(fā)電作用。