[实用新型]一种井下自供电泥浆信号发生器

说明书

技术领域

本实用新型属于石油钻井工程领域，涉及一种井下随钻自供电的向外发送泥浆脉冲信号的装置，尤其是需供电的测量仪器越来越多，需要传输的信息量越来越大的情况下，高效向井上传输脉冲信号的泥浆脉冲遥测系统的井下信号发生器。

背景技术

随钻测量(MWD)和随钻测井(LWD)技术是目前定向斜井、大位移水平井、分支井、丛式井钻进过程中的关键技术。随钻传输技术主要包括：电传导方式，电磁波方式，声波方式，钻井液脉冲方式等。其中只有电磁波和钻井液压力脉冲方式在技术上和经济上已经被证明是切实可行的，电磁波在地层传输时信号衰减严重，只适合在较浅地层中应用。钻井液脉冲方式根据其脉冲产生的方式分为正脉冲、负脉冲、连续压力波三种，其中正脉冲方式以其信号发生器结构简单、产生信号稳定，使用和维修方便，成为目前使用最为普遍的方式。本新型自供电泥浆信号发生器属于正脉冲无线随钻信号传输系统。

随着世界范围内油田开发难度的增加以及钻井技术的发展，钻井工程师需要更为丰富的地层信息来指导钻井，随着越来越多的测量仪器添加到随钻测量中，仪器用电量也在不断增加，电池供电方式已经不适应这种趋势。本新型自供电信号发生器不需另外携带电池，通过更换不同型号的转子就可以适应仪器用电量的变化以及钻井液流速的变化，可以长时间在井下连续工作。

随着井下随钻测量仪器采集数据量的提升，要求随钻传输系统的数据传输率进一步提高。正脉冲方式虽然其信号发生器结构简单、产生信号稳定，但是数据传输速率低，使其应用受到了限制。本发明采取了全新的槽编码技术，大大提高了数据的传输速率。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种井下自供电泥浆脉冲发生器(简称为泥浆脉冲发生器或发生器)，以解决发电机体积过大，不适合在钻铤有限的空间内使用的问题。在无线随钻测量系统中充当仪器的电源以及产生脉冲信号，依靠下述技术方案来实现：

一种井下自供电泥浆信号发生器，所述井下自供电泥浆信号发生器包括：发电机装置和位于所述发电机装置之上的脉冲信号发生装置；所述发电机装置整体沿轴线方向布置，所述发电机装置包括：转子13、转子永磁体组14、磁轴永磁体组15、磁轴12、磁靴17、圆柱形永磁体组18和定子线圈绕组20，

转子永磁体组14嵌在转子13的内表面，磁轴永磁体组15嵌在磁轴12的外表面，转子永磁体组14、转子13、磁轴永磁体组15和磁轴12位于泥浆信号发生器的中间位置，为所述发电机装置和脉冲信号发生装置提供动力；

磁靴17螺纹连接在磁轴12下端，圆柱形永磁体组18镶嵌在磁靴的下端面，定子线圈绕组20，位于所述圆柱形永磁体组18的下部。

进一步地，所述脉冲信号发生装置包括：斜盘10、推力轴承8、柱塞泵5、主阀体7、中心油管11、控制线圈24、铁芯23、衔铁22、钢球21、控制阀体16、活塞4、提升杆3、蘑菇头2和限流环1；

斜盘10螺纹连接在磁轴12上端，推力轴承8固定在所述斜盘10上，推动柱塞泵5工作；活塞4、提升杆3和蘑菇头2通过螺纹连接为一体，并位于柱塞泵5上部；所述限流环位于所述蘑菇头2的上方并位于整个泥浆信号发生器的最上端；

磁轴12为中空的，具有中心孔，所述中心油管11安装在磁轴12的中心孔内，所述中心油管11下端与控制阀体组件相连，所述中心油管11上端与主阀组件相连；

所述控制阀组件包括控制阀体16、控制线圈24、铁芯23、衔铁22、压板19、钢球21、和导线26，所述控制阀组件将变化的电流信号转换为变化的液压信号；所述主阀组件包括主阀体7和复位弹簧9，所述主阀组件将控制阀组件生成的小的液压变化信号放大，控制活塞4运动。

进一步地，所述自供电泥浆信号发生器位于距钻头约20m的钻铤内，

其中，所述转子永磁体组14和磁轴永磁体组15均包括：相间隔布置的六个条形永磁体，其中三个条形永磁体的N极向外，另外三个条形永磁体的S极向外。

进一步地，所述发电机装置的转子13为六个安装在磁靴17中的圆柱形永磁体组18，所述发电机装置的定子为固定在信号发生器的底座25上的六个定子线圈绕组20，定子与转子在同一轴线上布置，所述圆柱形永磁体组18的端面与所述定子线圈绕组20的端面之间的径向气隙为0.5mm～0.6mm。

进一步地，所述活塞4的行程为8～10mm。

进一步地，所述井下自供电泥浆信号发生器还包括：

槽编码器，所述槽编码器的信号编码方式采取槽编码方式，槽编码将一段时间划分为若干个槽，在这些槽内放置若干脉冲，槽和脉冲的排列组合关系代表相应信号数据。