[实用新型]井下泥浆正脉冲发生器

说明书

技术领域

本实用新型属于石油随钻测量领域，涉及一种泥浆脉冲发生器，尤其涉及一种通过泥浆波传输井底测量信号的井下泥浆正脉冲发生器。

背景技术

石油随钻测井是利用安装在钻铤内的仪器测得钻井参数和地层参数，并根据这些参数及时调整钻头轨迹，使之沿目的层方向钻进。由于随钻测井获得的地层参数最接近地层的原始状态，更有利于对复杂地层的含油、气评价。随钻测井仪器放在无磁钻铤内，可以测量定向参数（井斜、方位、工具面角）、地层参数（伽马、电阻率、声速、中子孔隙度、密度等）以及钻井参数（钻压、扭矩、转速、环空压力等）等。随钻测井的信号传输方式分为有线与无线两种，有线传输包括：电缆传输、特种钻杆传输及光纤传输等，无线传输包括：泥浆脉冲、电磁波、声波等。泥浆脉冲可用于深井并且开发成本较低，使得泥浆脉冲成为目前广泛采用的传输方式。

泥浆脉冲发生器作为随钻测井的核心部分，按其工作原理可分为：正脉冲、负脉冲以及连续波脉冲发生器。负脉冲由于对井壁破坏严重，下井仪器的结构复杂，组装、操作和维修不便，很少使用。连续波脉冲的优点是传输速度快，但其信号相对较弱，受噪声干扰影响相对较大，对信号处理系统要求较高。泥浆正脉冲发生器使用最为普遍，它是将被测参数进行编码，由它控制泥浆脉冲发生器的伺服阀，当编码为“1”时，伺服阀上移，使泥浆节流产生回压，通过立管的压力传感器可检测到一个正压力脉冲，当编码为“0”时，伺服阀复位，使泥浆压力降至正常。地面设备通过对立管压力信号的解码读取井下仪器测得的参数。

泥浆脉冲发生器是随钻测井参数上传到地面的通道，其可靠性至关重要，而现有的泥浆脉冲发生器存在着种种问题，诸如针孔连接方式在井下振动环境下引起的电气虚连接，平衡油囊被腐蚀或漏油而导致仪器内部压力不能平衡井下压力，井斜过大或者下钻速度过快造成仪器脱键而导致无信号的问题，仪器不可打捞，出现卡钻时仪器报废等。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种工作可靠以及可用于无线随钻系统产生泥浆正脉冲信号的井下泥浆正脉冲发生器。

本实用新型的技术解决方案是：本实用新型提供了一种井下泥浆正脉冲发生器，其特殊之处在于：所述井下泥浆正脉冲发生器包括泥浆压力产生组件以及将泥浆压力转换为泥浆正脉冲的泥浆正脉冲转换组件；所述泥浆压力产生组件包括外壳、设置在外壳内壁上的主阀座、设置在外壳内部的并可沿外壳的轴向进行轴向移动的主轴以及套装在主轴上并与主阀座位置相对应的主阀芯；所述外壳包括泥浆入口以及泥浆出口；所述泥浆入口通过主阀芯与泥浆出口相贯通；所述主轴的轴向设置有贯通主轴轴向的轴向通孔；所述轴向通孔的顶部与泥浆入口相贯通；所述泥浆正脉冲转换组件止靠在轴向通孔的底部。

上述泥浆正脉冲转换组件包括保护筒、外壳，设置在外壳内部的电磁组件、主弹簧以及动力活塞组件；所述主轴的底部伸入外壳中，所述动力活塞组件螺纹连接在伸入保护筒中的主轴上并沿主轴的轴向与保护筒的内壁之间进行轴向移动；所述动力活塞组件与电磁组件之间设置有空腔；所述主弹簧套装在主轴上并设置在动力活塞组件与电磁组件之间所形成的空腔中；所述电磁组件止靠在轴向通孔的底部；所述主轴与保护筒之间设置有缝隙；所述缝隙与泥浆出口相贯通；所述动力活塞组件与电磁组件之间所形成的空腔通过动力活塞组件与主轴和保护筒之间所形成的缝隙相贯通；所述轴向通孔的底部通过电磁组件与动力活塞组件与电磁组件之间所形成的空腔相贯通。

上述动力活塞组件沿轴向向上方向受泥浆作用的面积大于主阀芯在主阀座处沿轴向向下受泥浆作用的面积。

上述动力活塞组件包括活塞筒、动力活塞以及设置在动力活塞上的溢流阀，所述动力活塞组件溢流阀成对设置在动力活塞上。

上述主轴上设置有螺纹；所述动力活塞组件螺纹连接在主轴上；所述活塞筒固定在保护筒与电磁阀壳体之间；所述动力活塞组件与电磁组件之间所形成的空腔通过溢流阀与主轴和保护筒之间所形成的缝隙相贯通。

上述电磁组件包括衔铁、环绕设置在衔铁周围的线圈以及作用于衔铁上并对衔铁进行断电复位的复位组件；所述衔铁的前端面呈球头或弧形；所述衔铁的前端面止靠在轴向通孔的底部。

上述复位组件包括设置在衔铁前端的平衡活塞以及设置在衔铁后端的弹簧；所述平衡活塞与衔铁之间设置有空腔；所述空腔中灌注有硅油或液压油。

上述泥浆正脉冲转换组件还包括设置在外壳底部并与外壳相连的下壳体；所述下壳体上的侧壁上设置有压差传感器；所述压差传感器与平衡活塞和衔铁之间所形成的空腔之间设置有流体通道。