[实用新型]旋转阀式泥浆脉冲发生器

说明书

技术领域

本实用新型属于石油机械装置，特别涉及一种用于无线随钻测量的脉冲发生器。

背景技术

钻井过程中，尤其是水平井、大位移井和分支井等复杂结构井的钻井过程中，井场人员需要实时了解的各种井下参数是由随钻测量MWD、随钻测井LWD系统完成的。随钻测量、随钻测井系统由井下控制器、各种井下参数测量仪器、随钻测量信息传输系统和地面信息接收、处理、显示系统组成。其中的信息传输系统是关键技术之一。

但是，从上世纪90年代以来，随钻测量的信息传输速率却止步不前，成为随钻测量、测井系统发展的瓶颈。目前，随钻测量的信息传输方法主要有四种：有线电缆法、泥浆脉冲法、声波法和电磁波法，每种方式都有其局限性和适用范围，其中以泥浆脉冲法应用最为广泛、可靠。泥浆脉冲法又分为负脉冲、正脉冲和连续波三种传输方式，目前应用最广泛的正脉冲传输方式。

其中，带先导控制的液压驱动往复式信号发生器是泥浆正脉冲传输方式最普遍的形式。它由液压控制回路驱动主节流阀往复运动来产生压力脉冲信号，液压控制回路的介质可以是钻井液也可以是液压油。其中以钻井液为介质的往复节流式信号发生器的液压控制回路结构比较简单，但是由于钻井液存在着污染比较严重、流动具有非牛顿特性以及其性质随钻井工况的变化而变化的问题，导致其工作频率很低，只能产生离散的压力脉冲信号；以液压油为介质的往复节流式信号发生器需要在建立一套液压动力系统，结构十分复杂，由于空间狭小，环境恶劣限制了高性能液压元件的应用，因此该种信号发生器的工作频率一般都较低。

实践证明，钻井液压力波动信号传输方式，是目前从井下向地面无线传输数据最实用、最可靠的方法，但存在的一个极其突出的问题是，随着各种井下新的测量仪器的研制成功与应用，随钻测量的参数越来越多，从最初的井斜、方位、工具面等几何参数测量发展到钻压、扭矩、压力、温度、自然伽马、地层电阻率等多个环境、地质参数的测量。目前钻井液压力信号发生器的信号速率相对太慢，因而，分析研究液压信号发生器的工作机理和特性，对于研制高速信号发生器，实现高效可靠地传输井下测量数据是非常必要的。

发明内容

为了解决现有泥浆脉冲器存在的不足，本实用新型提供一种旋转阀式泥浆脉冲发生器，用于无线随钻测量系统中产生脉冲信号。当系统需要产生脉冲信号时，脉冲发生器在随钻测量系统控制模块的控制下产生泥浆正脉冲信号。

本实用新型的目的是这样实现的：旋转阀式泥浆脉冲发生器，包括动力及传动装置、压力平衡模块及旋转阀，动力及传动装置在底部，压力平衡模块在中间，旋转阀在顶部；动力及传动装置包括电机总成、弹性联轴器、平衡膜传动轴和转子传动轴，电机总成固定在外筒中，弹性联轴器将平衡膜传动轴和电机总成连接于一体，转子传动轴套装在平衡膜传动轴上部；压力平衡模块包括抗压筒、压力平衡膜和套筒，抗压筒上开有泥浆流通的孔道，套筒上开有液压油流通的孔道；旋转阀包括定子、转子和调整垫片。

   电机总成包括直流无刷电机、行星齿轮减速器和位置传感器，直流无刷电机在底部，行星齿轮减速器在中间，位置传感器在顶部。

钻头通过锁紧螺纹与转子传动轴连接，转子传动轴与平衡膜传动轴之间有一定的轴向间隙。

位置传感器安装于电机总成输出轴端。

压力平衡膜为弹性橡胶材料，液压油腔通过套筒的孔道形成一密封腔体。

旋转阀定子和转子之间的轴向间隙由调整垫片调整。

本实用新型具有如下优点：旋转阀式泥浆脉冲发生器，转子传动轴与平衡膜传动轴之间的间隙，辅助设置的推力轴承和角接触轴承可以抵消泥浆压力下的轴向变形，起到保护电机总成的作用。动力及传动装置中将位置传感器置于电机总成输出轴端，消除了减速器空程对电机控制性能的影响。使用电机总成直接驱动旋转阀，因此，信号传输速率比传统的带先导控制的液压驱动往复式信号发生器要高，且误码率更低。更换旋转阀的调整垫片，可以适应不同的井深及泥浆环境。因此本实用新型具有结构简单，工作可靠，适用于无线随钻测量系统，解决信息的传输速度慢及传输误码率高的问题。

附图说明

图1为旋转阀式泥浆脉冲发生器结构图。

图2为压力平衡模块放大图。

图3为旋转阀打开状态图。

图4为旋转阀关闭状态图。