[实用新型]一种连续波泥浆脉冲发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在石油勘探钻井工程中，用于无线随钻测量仪器中的连续波泥浆脉冲发生器。

背景技术

在钻井工程中，钻井工作者和地质工程师需要随时了解井下工具的工作状况，井眼轨道的形态以及地层和井底环境参数。由于受到井眼（一条细长孔）的径向尺寸和井场工况条件的限制，使井下到地面的信息实时传输的实现变得不容易。目前，曾经出现或正在使用的传输方式有电传导方式（硬导线系统）、电磁波方式、声波方式和钻井液脉冲方式。由于硬导线法、电磁波方式和声波方式信息传输系统在实际应用中存在一系列难以克服的问题，或受到环境条件的严格限制，使得这几种方式的信息传输系统在生产中没有获得普遍应用。而只有钻井液脉冲方式比其它方式结构简单，不需要特殊的钻杆，不会因为井眼中有导线而增加复杂情况，被现场钻井工程师广泛采用，是目前最可靠最实用的井下信息传输方式。

在钻井过程中，需要不断循环高压钻井液，钻井液沿钻杆向下推动钻头，再经过钻杆与井眼之间的环空返回地面，携带出岩屑，使钻头能接触井眼底部继续钻进。此时，钻井液形成了一个从井底过地面的连续介质，该连续介质可以作为从井底到地面的理想的信号传输通道。

钻井液脉冲信息传输方式实际上是靠钻井液流中的压力差传递来实现数据传输的。在钻井液脉冲随钻测量系统（MWD、LWD）或地质导向系统、旋转导向钻井系统中，其井下仪器一般都安装有测量井眼几何参数、地层参数和工程参数的传感器以及相应的井下数据采集装置，单片机处理器和控制系统，并有一个用来产生钻井液压力脉冲信号的泥浆脉冲发生器。

根据多种产生钻井液压力差（压力脉冲）的方法，泥浆脉冲发生器也有多种。目前，世界上最流行的泥浆脉冲发生器主要有以下几种：

1） 负脉冲发生器，是通过在钻具组内部与钻具组周围的环行空间之间安装一个分路阀门来使钻井液液流产生一个负的压力差（负压力脉冲）；有研究表明，负脉冲容易对井壁造成破坏，且下井仪器结构与操作复杂，故很少使用。

2） 正脉冲发生器，通过在钻井液液流的某处安装一个限制钻井液液流的阀门，由阀门来控制对钻井液液流环路的阻力，从而产生钻井液液流正压力脉冲。正脉冲发生器是目前常用的一种泥浆脉冲发生器。

3） 连续波脉冲发生器，其发送器是一个旋转的阀，该阀由一对与钻井液液流成直角的有槽孔的圆盘组成。一个固定，另一个以一定速度旋转，产生一个规则的连续压力波，发送数据时，通过改变压力波的相位、频率等参数来实现。

通常的连续波泥浆脉冲器原理如图1所示，仪器置于钻铤1中，被扶正器5固定于钻铤1中央，定子2、步进电机4、探管6与扶正器5相对固定，转子3由步进电机4驱动。定子2、转子3的组合一般被称为截流阀，定子2与转子3上均有过流孔，当过流孔重合时，截流阀处局部阻力最小；当过流孔错开时，截流阀处局部阻力按错开的角度相应增大。在钻井液7流动时，截流阀处局部阻力的变化最终反映到钻井液的井口压力变化。地面设备测量井口压力，经过滤波与解码，得到井下发出的数据。

专利（泥浆脉冲发生器 200910259625.9）、（一种旋转式井下泥浆脉冲发生器201120059734.9）、（连续波泥浆脉冲发生器 201110452486.9）均涉及通常的连续波泥浆脉冲器，转子都直接或间接的与电机的输出轴联接，其驱动力主要来自于大功率电动机。然而，使用电动机作为主要驱动部件会消耗大量的电能，少者几十瓦、多者上百瓦，这对深入地底数千米的井下仪器来说是非常大的负荷，大大的影响了其持续工作能力。

实用新型内容

本实用新型提供一种连续波泥浆脉冲发生器，用于将石油钻井工程中随钻测量的井下数据快速的无线传输至地面，驱动力更大，电能消耗更低，工作更稳定。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种连续波泥浆脉冲发生器，该脉冲发生器包含：

外筒；

截流阀定子，其固定安装在外筒内；

外壳，其设置在外筒内；

液压摆动马达，其设置在外壳的内部上端；

截流阀转子，其设置在外筒内，位于截流阀定子下方，该截流阀转子安装在液压摆动马达的上端轴上；

流体分配器，其上端连接液压摆动马达的下端；

柱塞泵，其上端连接流体分配器的下端；

磁轴，其上端连接柱塞泵的下端；

电机，其设置在外壳的内部下端，该电机的输出轴连接流体分配器的下端；

涡轮转子，其安装在外壳上，可以相对于外壳转动，该涡轮转子内部设置有磁铁，与磁轴耦合；

涡轮定子，其固定安装在外壳上。