[发明专利]一种石油钻井用磁传动隔离式泥浆压力波快速数据传输装置

说明书

一种石油钻井用磁传动隔离式泥浆压力波快速数据传输装置，利用两个带有半圆孔的旋转编码盘通过改变截面积大小的方法而改变钻柱内的泥浆压力，将井下多个传感器所采集到的数据，编码调制后快速传输到地面，包括调制编码盘、编码盘驱动电机、磁动力传输，磁支撑轴承，抗压筒、泥浆涡轮发电机其抗压筒内部动力源与抗压筒外部编码盘之间动力传输全部采用了磁传动，使抗压筒内、外隔离，抗压筒外部的旋转部分采用了磁支撑悬浮轴承，双电机分别通过磁传动驱动两个编码盘，实现了无缝隙连续波2DPSK压力波编码调制快速数据传输，与传统的泥浆压力波脉冲器相比，传输速率高，寿命长、传输速率快，误码率低，适应井下高压、高温、高震动之特点。

技术领域

本发明涉及石油定向井钻探、地质勘探、地下盐业、煤田等地下资源钻探技术领域。

技术背景

随着现代化石油定向井钻探技术的发展，井下测量数据的信息量不断增加，从单一的(MWD)采集的方位角、井斜角、工具面、重力和、磁场和、电池电压、温度定向信息，发展到目前(LWD)在此基础上增加了自然伽玛、电阻率、声波测量、中子、密度、井下压力等测井信息。

随钻通信就是将地下钻头附近多个传感器采集到的数据经过编码后传输到地面的过程，泥浆压力波通信是无线随钻通信方式其中的一种，基本原理是利用编码控制管柱内泥浆压力的变化并传输到地面的过程，在地面立管上的压力传感器接收到压力波，转变成电信号后，经过放大、整形、译码等一系列处理，还原出井底传感器所采集到的数据，再传输到司钻显示仪，便于司钻及时控制钻进轨迹和进行数据分析。

传统的正、负脉冲产生器是采用了电磁阀门的原理，将传感器的编码脉冲驱动电磁铁(小蘑菇头)进行机械式开关动作，并巧妙地利用了地面泥浆泵注入到管柱内泥浆的压力驱动大阀门(大蘑菇头)进行阀门式开关动作，迫使管住内的泥浆压力随编码脉冲的改变而改变。由于该装置是机械式阀门开关动作进行编码，传输速率非常慢，耗电多，需要经常保养。

近年来，国内以650脉冲器为代表的泥浆脉冲器利用涡轮和磁传动驱动液压装置，使驱动功率大为减小，可靠性有所提高。使用了泥浆发电机供电，节约了电池。同时对编码方式进行了改进，传输速率也有所提高，但是仍然不能满足高速数据传输的需要。

随着泥浆通信技术的不断发展，国外出现了多种连续波泥浆信号发生器，采用了定子盘与转子盘流道截面积的改变的方式，迫使管柱内压力波成线性变化，达到实现正弦波调制快速传输数据的目的，基本满足快速通信的要求。但是存在轴承隔离问题，由于抗压筒外有40MPa左右的泥浆压力，使得抗压筒内外的隔离难度大，密封轴承阻力大,磨损大,寿命短的严重问题。

目前公开的泥浆压力波快速传输装置存有共性的问题：1、数据传输速率慢，正、负脉冲器传输一组完整的数据大约需要4--5分钟的时间，无法满足高速数据传输的要求，误码率高，很多情况下需要打印波形进行人工比对，大大影响了工作效率；2、存在密封轴承，抗泥浆压力能力差；3、轴承在泥浆中直接摩擦寿命短，维护工作量大。

发明内容

为了解决上述不足，本发明抗压筒内部动力源与抗压筒外部编码盘之间动力传输部分全部采用了磁传动，使抗压筒内、外全部隔离。抗压筒外部的旋转部分采用了磁支撑悬浮轴承。采用了双电机分别通过磁传动驱动两个编码盘，实现了无缝隙连续波2DPSK压力波编码调制快速数据传输，与其传统的泥浆压力波脉冲器相比，传输速率高出10倍以上，具有寿命长、传输速率快，误码率低，适应井下高压力、高温度、抗震动之特点。本发明的目的就是为现场提供一种石油钻井用磁传动隔离式泥浆压力波快速数据传输装置.