[发明专利]一种连续波脉冲发生装置、系统、方法及相关应用

说明书

本发明公开了一种连续波脉冲发生装置、系统、方法及相关应用。该装置包括：密封仓、安装在密封仓内的动力源和传动机构、与传动机构连接的位于密封仓外的一级转子和二级转子；传动机构包括与动力源连接主动圆锥齿轮组件、与主动圆锥齿轮组件旋转轴线呈90度啮合的一级被动圆锥齿轮组件、与一级被动圆锥齿轮组件旋转轴线呈90度啮合的二级被动圆锥齿轮组件；二级被动圆锥齿轮组件的二级转轴为与主动圆锥齿轮组件的输入轴同心的空心轴；输入轴连接一级转子，二级转轴连接二级转子，在动力源驱动下一级转子和二级转子沿相反方向转动产生连续波脉冲。其结构紧凑，性能可靠，能产生稳定高速的脉冲信号，满足随钻测量需要和高压泥浆环境对密封性的要求。

技术领域

本发明涉及石油钻井工程技术领域，特别涉及一种连续波脉冲发生装置、系统、方法及相关应用。

背景技术

在石油天然气钻井中，尤其在水平井、大位移井、分支井等复杂结构井的钻进过程中，工作人员需要通过随钻测量系统实时了解各种钻井工艺参数、井眼轨迹参数和钻头附近地层参数，通过对这些参数的监测，及时控制钻压、转速、钻井液排量等钻井工艺参数，以提高机械钻速、减少钻井事故发生。随钻测量系统在工作过程中，需要通过一定的传输方式将井下传感器测得的相关参数数据实时传递至地面计算机处理系统。目前，井下信息无线传输方式有电磁波、泥浆脉冲、声波钻杆柱振动三种方式，泥浆脉冲传输方式是绝大多数随钻测量系统以及在随钻测量基础上发展起来的闭环钻井系统的传输信息的方式。泥浆脉冲根据其产生机理的不同可分为负脉冲、正脉冲、连续波三种。开关阀式负脉冲和正脉冲传输方式传输速率较低，已有的负脉冲和正脉冲信号发生器最高信息传输速率仅为0.8bit/s，随着随钻测井和地质导向等钻井技术的发展，随钻测量的井下参数越来越多，测量的信息量逐渐增大，对测量的实时性要求越来越高，对脉冲器信号传输速率的要求也逐渐提高，开关阀式负脉冲和正脉冲传输方式因无法满足大量地质参数的传输，应用将受到限制。而连续波脉冲传输方式传输速率快，能达到10～20bit/s，抗干扰能力强，将成为使用最为广泛、发展潜力极大的数据传输方式，为促进我国随钻技术发展，满足石油和天然气开发需求，研究连续波发生器意义重大。

发明内容

本申请发明人研究发现，现有的脉冲波发生器并不能满足钻井需求，不论是负脉冲和正脉冲还是已有的连续波脉冲发生器，其结构不够紧凑，无法满足井下空间使用对结构紧凑的需求，且传输速率不高，不能满足信息传输量和传输速率等钻井过程中的信息传输需求，即目前没有一款结构紧凑、性能可靠、传输率高的的连续波脉冲发生器。

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种连续波脉冲发生装置、系统、方法及相关应用。

本发明实施例提供一种连续波脉冲发生装置，包括：密封仓、安装在密封仓内的动力源和传动机构、与所述传动机构连接的位于密封仓外的一级转子和二级转子；

所述传动机构包括与动力源连接的主动圆锥齿轮组件、与所述主动圆锥齿轮组件旋转轴线呈90度啮合的一级被动圆锥齿轮组件、与所述一级被动圆锥齿轮组件旋转轴线呈90度啮合的二级被动圆锥齿轮组件；

所述二级被动圆锥齿轮组件包括的二级转轴为与所述主动圆锥齿轮组件中的输入轴同心设置的空心轴；所述输入轴连接所述一级转子，所述二级转轴连接所述二级转子，在所述动力源驱动下，所述一级转子和二级转子沿相反方向转动，产生连续波脉冲。

在一些可选的实施例中，所述主动圆锥齿轮组件包括输入轴和安装在所述输入轴上的主动圆锥齿轮；

所述输入轴一端与动力源连接，另一端与所述一级转子连接。

在一些可选的实施例中，所述输入轴与所述动力源通过联轴器连接，所述输入轴与所述主动圆锥齿轮键连接，所述输入轴与所述一级转子之间键连接并通过锁紧螺母轴向固定。

在一些可选的实施例中，所述一级被动圆锥齿轮组件包括安装在密封仓上的一级转轴和与所述一级转轴连接的一级被动圆锥齿轮，所述一级被动圆锥齿轮与所述主动圆锥齿轮轴线呈90度啮合。