[發(fā)明專利]井下脈沖信號發(fā)生器、傳輸壓力脈沖的方法、鉆鋌及鉆井設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010399273.3
• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111577261B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設計）人: 劉慶波;底青云;王向陽;楊永友;謝棋軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: E21B47/20
• 分類號: E21B47/20;E21B17/16
• 代理公司: 北京君慧知識產權代理事務所(普通合伙) 11716
• 代理人: 吳紹群

1.一種井下脈沖信號發(fā)生器，包括外殼，所述外殼具有：中空腔體，以及分別與所述中空腔體連通的泥漿入口和泥漿出口，其特征在于，所述中空腔體內設置有：

轉閥，所述轉閥包括沿泥漿流動方向依次設置的初級閥體和次級閥體，所述初級閥體和所述次級閥體能夠相互配合以改變泥漿在所述轉閥處的流通面積；

用于驅動初級閥體旋轉的初級轉動件，所述初級轉動件由泥漿驅動旋轉；

用于驅動次級閥體旋轉的次級轉動件，所述次級轉動件由泥漿驅動旋轉；以及

泥漿排量調節(jié)單元，所述泥漿排量調節(jié)單元包括能夠對泥漿進行分流的溢流通道，所述溢流通道設置于所述初級閥體或所述次級閥體；所述泥漿排量調節(jié)單元還包括調節(jié)機構，所述調節(jié)機構用于調整所述溢流通道的溢流量，以使流經所述初級轉動件的泥漿排量與流經所述次級轉動件的泥漿排量的差值為可調節(jié)變量，所述初級閥體和所述次級閥體能夠以可調節(jié)的轉速差運轉。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種井下脈沖信號發(fā)生器，其特征在于，

所述調節(jié)機構包括限流件以及驅動所述限流件移動的驅動件，所述溢流通道具有溢流出口，所述限流件具有能夠打開、封閉或部分遮擋所述溢流出口的限流部；

所述溢流出口為變截面通口，和/或所述限流部為具有變截面的結構，所述驅動件通過控制所述限流件的移動量改變所述溢流出口處的溢流面積，以改變所述溢流通道的溢流量。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種井下脈沖信號發(fā)生器，其特征在于，

所述限流件在所述驅動件的驅動下作直線運動。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種井下脈沖信號發(fā)生器，其特征在于，

所述限流件的運動方向與所述溢流出口的軸線方向平行。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種井下脈沖信號發(fā)生器，其特征在于，

所述次級閥體具有與所述初級閥體配合以改變泥漿在所述轉閥處的流通面積的次級配合部，以及與所述次級配合部固連且與所述次級轉動件聯(lián)接的次級連接部，所述溢流通道開設于所述次級連接部。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種井下脈沖信號發(fā)生器，其特征在于，

所述初級閥體具有與所述次級閥體配合以改變泥漿在所述轉閥處的流通面積的初級配合部，以及與所述初級配合部固連且與所述初級轉動件聯(lián)接的初級連接部，所述初級轉動件套置于所述初級連接部的外側；

所述次級轉動件套置于所述次級連接部的外側。

7.根據(jù)權利要求6所述的一種井下脈沖信號發(fā)生器，其特征在于，

所述初級轉動件與所述初級閥體鍵連接，所述次級轉動件與所述次級閥體鍵連接。

8.一種用于在流體中傳輸壓力脈沖的方法，其特征在于，包括：

提供脈沖信號發(fā)生器，所述脈沖信號發(fā)生器包括外殼，所述外殼具有：中空腔體，以及分別與所述中空腔體連通的泥漿入口和泥漿出口，所述中空腔體內設置有：轉閥，所述轉閥包括沿泥漿流動方向依次設置的初級閥體和次級閥體，所述初級閥體和所述次級閥體能夠以不同的速率旋轉以改變泥漿在所述轉閥處的流通面積；用于驅動初級閥體旋轉的初級轉動件，所述初級轉動件由泥漿驅動旋轉；用于驅動次級閥體旋轉的次級轉動件，所述次級轉動件由泥漿驅動旋轉；以及泥漿排量調節(jié)單元，所述泥漿排量調節(jié)單元包括能夠對泥漿進行分流的溢流通道，所述溢流通道設置于所述轉閥、所述初級轉動件和/或所述次級轉動件；所述泥漿排量調節(jié)單元還包括調節(jié)機構，所述調節(jié)機構用于調整所述溢流通道的溢流量，以使流經所述初級轉動件的泥漿排量與流經所述次級轉動件的泥漿排量的差值為可調節(jié)變量，所述初級閥和所述次級閥能夠以可調節(jié)的轉速差運轉；

使泥漿流過所述脈沖信號發(fā)生器；

通過所述泥漿排量調節(jié)單元調節(jié)所述溢流通道的溢流量，以調節(jié)所述初級轉動件和所述次級轉動件的泥漿排量的差值；

產生具有可調頻率的壓力波信號。

9.一種鉆鋌，包括殼體，其特征在于，

所述殼體內設置有如權利要求1至7任一項權利要求所述的井下脈沖信號發(fā)生器。

10.一種鉆井設備，包括鉆柱和鉆頭，其特征在于，所述設備還包括用于連接所述鉆柱和所述鉆頭的鉆鋌，所述鉆鋌為如權利要求9所述的鉆鋌；

所述中空腔體內還設置有控制單元以及用于向所述控制單元傳輸井下數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元包括隨鉆測量儀和/或隨鉆測井儀，所述控制單元包括控制模塊、調制模塊及地面解調模塊，所述控制模塊用于控制所述調節(jié)機構，所述調制模塊用于將所述井下數(shù)據(jù)進行編碼并調制到泥漿壓力波中，并通過所述脈沖發(fā)生器將數(shù)據(jù)傳輸至所述地面解調模塊。