一種負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置。包括懸掛短節(jié)和設(shè)置在懸掛短節(jié)內(nèi)部的控制短節(jié)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、上閥和下閥，其中控制短節(jié)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和上閥依次連接后通過定位環(huán)同軸安裝于懸掛短節(jié)內(nèi)部，下閥的下閥閥面與上閥的上閥閥面為密封面，密封面周邊至少開設(shè)2個(gè)軸向的閥口，下閥內(nèi)設(shè)有泄流通道，懸掛短節(jié)上開設(shè)的泄流孔，下閥的閥口、泄流通道和懸掛短節(jié)上的泄流孔構(gòu)成一一對(duì)應(yīng)連通，懸掛短節(jié)泄流孔內(nèi)安裝有防沖環(huán)及限流鎖緊裝置。該系統(tǒng)上閥閥面與下閥閥面采用相同的結(jié)構(gòu)，由密封面和閥口組成，通過控制短節(jié)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上閥相對(duì)于下閥系統(tǒng)的可控連續(xù)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中密封面與閥口交替重合，控制由下閥泄流通道釋放至環(huán)空的泥漿流量連續(xù)變化，從而使鉆具內(nèi)壓力產(chǎn)生負(fù)壓力連續(xù)波脈沖。
【專利說明】
一種負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于石油鉆井工程裝置領(lǐng)域，特別涉及一種用于無線隨鉆測量的泥漿脈沖發(fā)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆井過程中，尤其在水平井、大位移井、分支井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的鉆進(jìn)過程中，工作人員需要通過隨鉆測量系統(tǒng)實(shí)時(shí)了解各種鉆井工藝參數(shù)、井眼軌跡參數(shù)和鉆頭附近地層參數(shù)，通過對(duì)這些參數(shù)的監(jiān)測，及時(shí)控制鉆壓、轉(zhuǎn)速、鉆井液排量等鉆井工藝參數(shù)，以提高機(jī)械鉆速、減少鉆井事故發(fā)生。隨鉆測量系統(tǒng)在工作過程中，需要通過一定的傳輸方式將井下傳感器測得的相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞至地面計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)。目前，井下信息傳輸方式有泥漿脈沖、電磁波、聲波鉆桿柱振動(dòng)三種方式，泥漿脈沖傳輸方式是絕大多數(shù)隨鉆測量系統(tǒng)以及在隨鉆測量基礎(chǔ)上發(fā)展起來的閉環(huán)鉆井系統(tǒng)的信息傳輸方式。泥漿脈沖根據(jù)其產(chǎn)生機(jī)理的不同可分為負(fù)脈沖、正脈沖、連續(xù)波三種。開關(guān)閥式負(fù)脈沖和正脈沖傳輸方式傳輸速率較低，隨著隨鉆測井和地質(zhì)導(dǎo)向等鉆井技術(shù)的發(fā)展，隨鉆測量的井下參數(shù)越來越多，對(duì)測量的實(shí)時(shí)性要求越來越高，開關(guān)閥式負(fù)脈沖和正脈沖因無法滿足大量地質(zhì)參數(shù)的傳輸，應(yīng)用將受到限制。而連續(xù)波脈沖傳輸方式傳輸速率高，抗干擾能力強(qiáng)，將成為使用最為廣泛、發(fā)展?jié)摿O大的數(shù)據(jù)傳輸方式。
[0003]現(xiàn)有的連續(xù)波泥漿脈沖信號(hào)發(fā)生器有旋轉(zhuǎn)閥式和剪切閥式兩種，其工作原理主要是在轉(zhuǎn)子的上方或下方安裝定子，轉(zhuǎn)子在電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)或電機(jī)與泥漿共同作用下旋轉(zhuǎn)，形成定、轉(zhuǎn)子過流面積周期性變化，從而使鉆柱內(nèi)的壓力發(fā)生連續(xù)正壓力脈沖，經(jīng)控制系統(tǒng)編碼后轉(zhuǎn)子受控旋轉(zhuǎn)形成一系列的周期性正壓力脈沖信號(hào)，并傳遞給地面接收裝置，其數(shù)據(jù)傳輸速度快，可以達(dá)到5-12b i t。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種產(chǎn)生信號(hào)穩(wěn)定可靠，可以將鉆井過程中隨鉆測量的數(shù)據(jù)快速傳輸至地面的新型負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置。
[0005]本實(shí)用新型的負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置，產(chǎn)生負(fù)壓力連續(xù)波脈沖。該裝置通過受控的連續(xù)旋轉(zhuǎn)的端面閥口，將少量鉆柱內(nèi)鉆井液釋放至環(huán)空，使鉆柱內(nèi)壓力產(chǎn)生負(fù)壓力連續(xù)波脈沖。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0007]—種負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置，包括懸掛短節(jié)16和設(shè)置在懸掛短節(jié)16內(nèi)部的控制短節(jié)15、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)17、上閥19和下閥20，其中控制短節(jié)15、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)17和上閥19依次連接后通過定位環(huán)15同軸安裝于懸掛短節(jié)16內(nèi)部，上閥19通過定位環(huán)15與懸掛短節(jié)16構(gòu)成旋轉(zhuǎn)配合，定位環(huán)15上設(shè)有貫通定位環(huán)15上下的環(huán)形空間的軸向通道，下閥20設(shè)置在上閥19下面的懸掛短節(jié)16內(nèi)，下閥20的下閥閥面30與上閥19的上閥閥面29相貼合，下閥閥面30和上閥閥面29貼合面為密封面26，密封面26周邊至少開設(shè)2個(gè)軸向的閥口 27，下閥20內(nèi)設(shè)有泄流通道28，懸掛短節(jié)16上開設(shè)的泄流孔，下閥20的閥口 27、泄流通道28和懸掛短節(jié)16上的泄流孔構(gòu)成一一對(duì)應(yīng)連通，懸掛短節(jié)16泄流孔內(nèi)安裝有防沖環(huán)24及限流鎖緊裝置23。
[0008]上述方案進(jìn)一步包括安裝于定位環(huán)18與上閥19之間的濾網(wǎng)25。
[0009]還包括安裝于懸掛短節(jié)16下端的限流機(jī)構(gòu)21。
[0010]下閥20與懸掛短節(jié)16為一體結(jié)構(gòu)。
[0011 ]下閥20與懸掛短節(jié)16為通過鎖緊螺釘22連接的分體結(jié)構(gòu)，且在下閥20與懸掛短節(jié)16周邊結(jié)合面設(shè)置密封圈。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過控制短節(jié)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制上閥旋轉(zhuǎn)，上閥與下閥閥面上的閥口相對(duì)位置的變化產(chǎn)生負(fù)壓力連續(xù)波脈沖進(jìn)而傳遞信號(hào)，信號(hào)傳輸穩(wěn)定。懸掛短節(jié)泄流孔內(nèi)安裝有限流鎖緊裝置，發(fā)散泄流泥漿，降低其對(duì)井壁造成的沖蝕，防止環(huán)空顆粒物從外部堵塞脈沖器泄流孔。
【附圖說明】
[0013]圖1所示是包括本實(shí)用新型的負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置的的一種應(yīng)用實(shí)施例。
[0014]圖1中:1.井架，2.游動(dòng)系統(tǒng)，3.旋塞短節(jié)，4.泥漿輸送管匯，5.泥漿栗，6.空氣包，7.鉆柱，8.井眼，9.地層，10.鉆鋌，11.測量控制系統(tǒng)，12.鉆頭，13.地面控制系統(tǒng)，14.壓力傳感器。
[0015]圖2是負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2中:15.控制短節(jié)，16.懸掛短節(jié)，17.驅(qū)動(dòng)電機(jī)，18.定位環(huán)，19.上閥，20.下閥，21.限流機(jī)構(gòu)，22.鎖緊螺釘，23.限流鎖緊裝置，24.防沖環(huán)，25.濾網(wǎng)，28.泄流通道，29.上閥閥面，30.下閥閥面。
[0017]圖3是負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置上、下閥閥面結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0018]圖3中:26.密封面，27.閥口。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面通過不同的實(shí)施例或示例，描述一種具有相應(yīng)的井眼和裝置的井場，以便描述本申請的(非限制性的)實(shí)施例。為此目的，實(shí)際應(yīng)用處的裝置可以根據(jù)實(shí)際遇到的情況而變化。
[0020]實(shí)施例一應(yīng)用場景如圖1所示，其中本實(shí)用新型所述的負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置包含于此較大系統(tǒng)內(nèi)。該應(yīng)用場景包括:至少一臺(tái)泥漿栗5、泥漿輸送管匯4、游動(dòng)系統(tǒng)2、旋塞短節(jié)3和鉆桿7、井眼8、地層9、鉆鋌1、測量控制系統(tǒng)11、鉆頭12、地面控制系統(tǒng)13、壓力傳感器14。泥漿栗5通常帶有壓力緩沖機(jī)構(gòu)或液壓蓄能機(jī)構(gòu)。在該實(shí)施例中，測量控制系統(tǒng)11外部為無磁鉆鋌，內(nèi)部是包含本實(shí)用新型負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置的MWD或者LWD工具，上部連接鉆鋌10，下部與鉆頭12相連。所述的MWD或者LWD工具的測量數(shù)據(jù)，可通過本實(shí)用新型的負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置發(fā)送至安裝于泥漿輸送管匯4上的一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器14，壓力傳感器14將采集到的壓力信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)13進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并譯碼。
[0021]在本實(shí)施例中，負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)圖如附圖2所示?？刂贫坦?jié)15連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)17，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)17連接上閥19軸端，并通過定位環(huán)18安裝于懸掛短節(jié)16中心，定位環(huán)18可使控制短節(jié)15、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)17及上閥19的軸線與懸掛短節(jié)16軸線重合，且軸向定位;定位環(huán)18與上閥19之間安裝有濾網(wǎng)25，保證流經(jīng)上閥閥面29、下閥閥面30以及泄流通道28的泥漿清潔。下閥20通過鎖緊螺釘22固定安裝于懸掛短節(jié)16內(nèi)并與之同軸，下閥20內(nèi)設(shè)有泄流通道28，其泄流通道28與懸掛短節(jié)16上設(shè)有的泄流孔相通，懸掛短節(jié)16泄流孔內(nèi)安裝有設(shè)有防沖環(huán)24的限流鎖緊裝置23，限流機(jī)構(gòu)21安裝于懸掛短節(jié)16內(nèi)，與懸掛短節(jié)16泄流孔保持有一定距離。上閥19下部的上閥閥面29結(jié)構(gòu)與下閥上部的下閥閥面30結(jié)構(gòu)均為圓柱面結(jié)構(gòu)，兩面在安裝后同軸貼合。在本實(shí)施例中，所述的上閥閥面29、下閥閥面30完全相同，結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)參看圖3，密封面26上設(shè)計(jì)有至少2個(gè)閥口 27，當(dāng)上閥19相對(duì)下閥20旋轉(zhuǎn)時(shí)，上閥閥面29相對(duì)下閥閥面30旋轉(zhuǎn)，閥口 27形成可變的限流閥口，泄流通道28設(shè)計(jì)時(shí)與閥口 27—一對(duì)應(yīng)連通。下閥20與懸掛短節(jié)16之間安裝有若干密封圈，鎖緊螺釘22與懸掛短節(jié)、防沖環(huán)24與懸掛短節(jié)16泄流孔之間安裝有密封圈，以防止泥漿泄漏。懸掛短節(jié)下端安裝有限流機(jī)構(gòu)21，起限流增壓作用，使上、下閥面位置鉆具內(nèi)外達(dá)到合理壓差。整個(gè)裝置通過控制短節(jié)15上端與MffD或者LWD工具連接。
[0022]工作過程中，控制短節(jié)15接收MWD/LWD測量系統(tǒng)信號(hào)后，通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)17控制上閥19相對(duì)下閥20旋轉(zhuǎn)，上閥閥面29與下閥閥面30的密封面26與閥口 27相對(duì)位置在旋轉(zhuǎn)時(shí)相對(duì)位置周期性變化，使流經(jīng)泄流通道28的泥漿流量產(chǎn)生周期性變化，從而使鉆柱內(nèi)壓力產(chǎn)生周期性負(fù)壓力連續(xù)波。限流機(jī)構(gòu)21所產(chǎn)生的壓差，對(duì)流經(jīng)泄流通道28的最大泥漿流量和負(fù)壓力波的最低波谷有較大影響。
[0023]在另一實(shí)施例中，本實(shí)用新型的負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置可以這樣實(shí)現(xiàn):所述的裝置不設(shè)限流機(jī)構(gòu)21。在此實(shí)施例中，裝置在接入儀器工作時(shí)，通過鉆頭安裝水眼形成鉆頭壓降的方式實(shí)現(xiàn)上、下閥面位置鉆具內(nèi)外壓差。
[0024]在另一實(shí)施例中，提供了本實(shí)用新型的負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置，其中，所述的懸掛短節(jié)16與下閥20為一體式結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置，其特征是:包括懸掛短節(jié)(16)和設(shè)置在懸掛短節(jié)(16)內(nèi)部的控制短節(jié)(15)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)、上閥(19)和下閥(20)，其中控制短節(jié)(15)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)和上閥(19)依次連接后通過定位環(huán)(15)同軸安裝于懸掛短節(jié)(16)內(nèi)部，上閥(19)通過定位環(huán)(I 5)與懸掛短節(jié)(16)構(gòu)成旋轉(zhuǎn)配合，定位環(huán)(I 5)上設(shè)有貫通定位環(huán)(I 5)上下的環(huán)形空間的軸向通道，下閥(20)設(shè)置在上閥(19)下面的懸掛短節(jié)(I6)內(nèi)，下閥(20)的下閥閥面(30 )與上閥(19 )的上閥閥面(29 )相貼合，下閥閥面(30 )和上閥閥面(29 )貼合面為密封面(26)，密封面(26)周邊至少開設(shè)2個(gè)軸向的閥口( 27)，下閥(20)內(nèi)設(shè)有泄流通道(28)，懸掛短節(jié)(16)上開設(shè)的泄流孔，下閥(20)的閥口(27)、泄流通道(28)和懸掛短節(jié)(16)上的泄流孔構(gòu)成一一對(duì)應(yīng)連通，懸掛短節(jié)(16)泄流孔內(nèi)安裝有防沖環(huán)(24)及限流鎖緊裝置(23)。2.如權(quán)利要求1所述的負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置，其特征是:還包括安裝于定位環(huán)(18)與上閥(19)之間的濾網(wǎng)(25)。3.如權(quán)利要求1或2所述的負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置，其特征是:還包括安裝于懸掛短節(jié)(16 )下端的限流機(jī)構(gòu)(21)。4.如權(quán)利要求3所述的負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置，其特征是:下閥(20)與懸掛短節(jié)(16)為一體結(jié)構(gòu)。5.如權(quán)利要求3所述的負(fù)壓力連續(xù)波脈沖發(fā)生裝置，其特征是:下閥(20)與懸掛短節(jié)(16)為通過鎖緊螺釘(22)連接的分體結(jié)構(gòu)，且在下閥(20)與懸掛短節(jié)(16)周邊結(jié)合面設(shè)置密封圈。
【文檔編號(hào)】E21B47/22GK205532592SQ201620128748
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月19日
【發(fā)明人】馬請明, 陳威, 高麗萍, 劉文庭, 張曉林
【申請人】中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司, 中石化勝利石油工程有限公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院