[发明专利]旋转驱动的摆动阀式连续波发生器

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气随钻测量技术领域，特别涉及一种用于井下遥测信号数据传输的连续波发生器。

背景技术

近年来蓬勃发展的随钻测量技术在增强大位移井、高难度水平井、分支井的地质导向和地层评价能力、提高油层钻遇率等方面具有重大作用。但随着井下信息量不断增多，数据信号高速传输在随钻测量系统设计中的地位日益突出，成为随钻测量技术持续向前发展必须面对的问题。

当前井下遥测信号数据传输技术可分为有线和无线两种，有线主要有电缆、光纤和智能钻杆传输，无线则包括泥浆脉冲传输、电磁波和声波三类传输方式。其中，尽管有线传输具有更高的传输速率，但其高额的开发成本却使诸多钻井技术服务公司望而却步；而电磁波和声波传输的严重衰减特性使其在深井、超深井中的应用履步维艰。综合来看，泥浆脉冲传输以其良好的可靠性、较低的开发成本、大范围的应用井深等整体优势，是目前使用最为广泛、发展潜力极大的数据传输方式。

井下数据泥浆脉冲传输方式按脉冲类型有负脉冲、正脉冲、连续波脉冲三种。特别的，连续波脉冲以其传输速率较高、抗干扰能力强成为目前泥浆脉冲传输的前沿发展方向。

连续波泥浆脉冲发生器通过改变转子与定子过流断面的相对位置而产生连续的正弦压力波，目前有旋转阀式和剪切阀式两种。无论哪一种连续波发生器，都包括连续波脉冲发生单元、动力输出装置以及必要的压力平衡及密封模块。在旋转阀式连续波发生器中，转子在电机驱动下沿固定方向连续转动，与定子产生节流。而在剪切阀式连续波发生器中，电机驱动的转子在与定子形成的最大、最小流通面积间往复摆动，周期振荡，产生节流。与剪切阀式连续波发生器相比，旋转阀式连续波发生器为单方面转动，调整方便，对电机要求不高，但易产生转子卡阻现象，而剪切阀式连续波发生器可有效避免转子阻塞，但其频繁往复的控制方式对电机系统提出了更高要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结合了旋转阀和剪切阀的双重优点，以产生连续正弦波泥浆信号的旋转驱动的摆动阀式连续波发生器。

为此本发明的技术方案如下：

一种旋转驱动的摆动阀式连续波发生器，包括：钻铤及安装在钻铤内的连续波发生单元、转动-摆动转化机构、动力输出单元以及密封模块、压力平衡模块和电气连接模块，在钻铤的空腔内偏心安装有一钻铤内部安装套；

所述连续波发生单元包括安装在钻铤上部中心的定子安装套、安装在定子安装套底部的定子和安装在定子下面并与所述转动-摆动转化机构相连接的摆子，在定子和摆子上分别形成有节流孔；

所述动力输出单元输出旋转动力；

所述转动-摆动转化机构将所述动力输出单元输出的旋转运动转化为横向往复移动，进而使摆子与定子相对摆动，产生正弦式连续压力波信号；

所述密封模块用于在动力输出单元工作时，使外部泥浆与钻铤内部安装套中的润滑油相互隔离，不发生双向泄漏；

所述压力平衡模块用于维持外部泥浆压力与钻铤内部安装套中的润滑油压力在适当压差范围内，减少密封模块的内外压力差。

所述电气连接模块一方面用于连接外部井下发电机电源，另一方面与井下控制器通信，获取相关发送数据。

所述转动-摆动转化机构包括：凸轮、滑动杆、滑动杆套和弹簧，所述滑动杆套的下端安装在钻铤内部安装套上；所述滑动杆呈L形，其上端穿过摆子中心方孔和定子中心孔；所述滑动杆套上端形成容纳弹簧和滑动杆下部的空腔；滑动杆的下部伸入滑动杆套的空腔内，并在凸轮和弹簧的共同作用下产生摆动。

在所述凸轮上开有凸轮安装孔，优选的是，以该凸轮安装孔的圆心为极点，凸轮外侧面各点的极径F满足以下极坐标方程：