[發明專利]一種低剩磁的井下脈沖發生器控制閥

有效

• 申請號: 201711449034.9
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN108331924B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 代春生;劉敏;吳磊;謝小軍;莫志鋒;杜軍偉
• 申請（專利權）人: 廣東普洛測控科技有限公司
• 主分類號: F16K1/32
• 分類號: F16K1/32;F16K1/48;F16K31/06;F16K27/02;E21B47/18;E21B34/08
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務所有限公司 44215
• 代理人: 劉克寬

本申請為中國申請日2016年3月28日，申請號201610181338.0，名稱為“一種低剩磁的井下脈沖發生器控制閥”的分案申請，涉及一種低剩磁的井下脈沖發生器控制閥，該控制閥在推桿和堵頭之間設置回力彈簧，當電磁驅動裝置驅動推桿推動堵頭封堵閥口時，彈簧會被壓縮，此時彈簧力小于電磁驅動裝置施加在推桿上的推力，大于泥漿壓力對堵頭的推力，它一端推著堵頭抵住閥口處泥漿壓力，另一端對推桿施加著反向推力，當要打開閥口而撤掉電磁驅動裝置的控制信號電流時，雖然推桿對彈簧還因剩磁而存在部分推力，但是該剩磁推力大幅小于彈簧的反作用力，推桿就能夠快速回退而擺脫剩磁推力，繼而在泥漿壓力推動下堵頭和推桿完全復位，從而使得控制閥能夠有效的進行高頻響應。

本申請為中國申請日2016年3月28日，申請號201610181338.0，名稱為“一種低剩磁的井下脈沖發生器控制閥”的分案申請。

技術領域

本發明創造涉及石油勘探和鉆采技術領域，特別涉及一種低剩磁的井下脈沖發生器控制閥。

背景技術

在石油勘探、鉆采過程中，鉆井設備是必不可少的工具。鉆井設備的核心在于鉆頭，因此需要隨時監測鉆頭的鉆探情況。然而，隨著鉆探的深入，鉆頭會深入地層中，在地面的工作人員難以直接觀察鉆頭的情況，因此，需要在鉆頭處設置多種監測裝置，例如方向傳感器和溫度傳感器等，并將檢測到的數據通過通信鏈路傳遞到地面，由地面的工作人員進行接收分析。

由于井下環境十分惡略，檢測裝置難以通過一般的通信線路與地面進行通信，也難以通過常規的無線方式與地面進行通信。目前，地面與井下通信的方式一般是采用一個脈沖發生器來控制通過泥漿輸送管道來實現的，其原理是在泥漿流道中設置脈沖發生器，脈沖發生器按照一定規律來打通/阻斷(實際應用中并非完成阻斷，通常是縮小流道的孔徑)泥漿流道，從而使泥漿流道產生有規律的脈沖，地面工作人員在地面檢測并解碼這些脈沖以獲得檢測數據。

具體的，脈沖發生器一般包括主閥和控制閥，主閥內設置滑閥和設置于滑閥外處的限流閥，主閥的尾端連接有控制閥，泥漿一部分經過滑閥內腔流至控制閥，并經過控制閥的泄流孔中流出，另一部分通過滑閥與限流閥之間的空隙，當控制閥的閥口關閉時，滑閥內腔的泥漿無法流出，內腔壓力升高，從而推動滑閥滑動，縮小滑閥與限流閥之間的間隙，整個泥漿通道的孔徑縮小，從而泥漿整體壓力升高，產生一個脈沖。因此，只要控制閥根據檢測裝置的信號有序的通斷控制閥的閥口，整個泥漿通道就可以產生一個有規律的脈沖。

然而實踐中，脈沖發生器產生的機械波總是難以與檢測裝置發生的電磁波嚴格一致，特別是在高頻的條件下。申請人經過研究發現，其中一個重要原因就是控制閥的剩磁問題。在控制閥中，通常需要一個電磁驅動裝置(通常是線圈)，電磁驅動裝置根據檢測裝置發來的電信號，在需要封堵閥口時產生一個磁場，從而推動控制閥內的推桿，推桿再推動堵頭封堵閥口，在需要解除對閥口的封堵時則取消磁場，閥口外的泥漿壓力會推動堵頭和推桿復位。然而實際上，在撤去電磁驅動裝置的電信號后，導磁物質仍然會剩余有剩磁，磁場難以快速的完全消失，因此對推桿仍然會有一定的推力，該推力會在推桿復位過程中抵消一部分泥漿的壓力的起始階段抵消泥漿的壓力，從而導致復位緩慢。而在復位緩慢的情況下，則難以快速的進行高頻響應。

發明內容

本發明創造的目的在于避免上述現有技術中的不足之處而提供一種能夠減少電磁驅動裝置的剩磁，從而使得控制閥能夠有效的進行高頻響應。

發明思路：發明人發現，在目前的控制閥中，電磁驅動裝置的銜鐵會抵緊控制閥外殼，活動銜鐵也會經導磁座抵緊控制閥外殼，銜鐵、控制閥外殼、導磁座和活動銜鐵構成一個閉環，電磁驅動裝置產生磁場在該閉環中傳遞，也就是說，該磁通路是需要經過控制閥的外殼，而控制閥在選用外殼時，通常優先考慮的是硬度性能，確保控制閥表面能夠耐受泥漿沖蝕而不被破壞。但是，自然界中，硬度性能好的材料一般其導磁性能比較差，因此，殼體也就成為電磁驅動裝置的剩磁的關鍵。但是，目前本領域的技術人員減少剩磁的方法通常是基于對電磁驅動裝置中的線圈、導磁座等，沒有充分意識到殼體才是產生剩磁的關鍵。