一种载波频率自动调整的自发电式连续波正脉冲发生器制造技术

技术编号:14623730 阅读:262 留言:0更新日期:2017-02-12 01:45
本实用新型专利技术提供一种载波频率自动调整的自发电式连续波正脉冲发生器,包括用于产生泥浆脉冲信号的定子与转子、实现发电机与电动机切换的电磁离合器与切换电路、逆变与驱动电路、发电机输出信号的整流与滤波电路、为电机提供初始能量与能量储存的可充电电池组、用于脉冲器电路与传动部分密封的注油孔以及用于井下压力平衡的平衡活塞等。本实用新型专利技术所述的脉冲器的载波基频是随着钻井液的排量大小而自动变化的,脉冲器的转子一直处于旋转状态;脉冲器自带发电机,可使脉冲器独立工作;脉冲器速度变化范围小,提高了数据传输的效率与精度。

【技术实现步骤摘要】

:本技术属于石油钻井工程
,特别是涉及一种井下数据向地面高速传输的装置。
技术介绍
:连续波泥浆脉冲发生器的优点是传输速度快,连续波泥浆脉冲连续波发生器的工作原理是:通过改变旋转转子与定子过流断面的相对位置而产生连续压力波信号,目前泥浆压力脉冲的发生方式有旋转阀和剪切阀两种。无论哪一种连续波脉冲发生器,都应该包括连续波脉冲发生单元、电机与驱动装置、控制电路以及压力平衡模块与密封模块等部分。对于旋转阀式连续波脉冲发生器,转子在电机驱动下沿固定方向连续转动,与定子产生节流作用。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,产生节流作用。目前国内外的相关技术现状是:美国Schlumberger公司的技术的“用于随钻测量工具中的正弦压力波发生器(Sinusoidalpressurepulsegeneratorformeasurementwhiledrillingtool)”和“用于井下数据向地面传输的方法与系统(Methodandsystemforwellborecommunication)”公开了一种基于连续旋转阀的连续波泥浆脉冲信号发生器;美国BakerHughes公司的技术的“用于泥浆脉冲数据远传的振荡剪切阀(Oscillatingshearvalveformudpulsetelemetry)”和“用于泥浆脉冲数据远传的井下脉冲信号发生器(Downlinkpulserformudpulsetelemetery)”,公布了一种用于基于剪切振荡原理工作的连续波泥浆脉冲发生器。两种连续波脉冲器的不同之处仅仅在于脉冲器转子的运动形式以及后续的脉冲调制与解码方式。与国外的专利技术对比,国内连续波脉冲器专利的改进主要集中在:脉冲器的阀体设计、密封以及传动等机械结构部分,没有检索到关于脉冲器控制方式、供电方式等方面的专利。以上专利的共同之处在于:①脉冲器转子均由电机驱动,转子的工作方式分为连续旋转与剪切振荡两种形式;②电机的电源来自井下涡轮发电机与井下电池组,工作时间与工作条件受到一定的限制;③脉冲器的工作原理基本相同,都是通过周期性地改变钻井液的流通面积来实现的。以上专利的不同之处主要表现在:①脉冲器转子结构;②脉冲器转子的信号调制方式,以及与此对应的井下信号的编码与解码方式;③机械传动与密封技术。
技术实现思路
:本技术的目的是针对现有技术存在的不足,提供一种为钻井过程中井下数据快速、准确地向地面系统高速传输的载波频率自动调整的自发电式连续波正脉冲发生器。其技术方案是:一种载波频率自动调整的自发电式连续波正脉冲发生器,包括:导流筒和置于导流筒内的定子、转子,以及抗压密封筒和设置在抗压密封筒内的联轴器、减速器、电动机,其中转子与联轴器驱动连接;所述的联轴器为电磁联轴器,并在减速器的两端分别设置,在转子与电磁联轴器连接端连接有电磁离合器,所述电动机在转子旋转时等效为一个发电机,在抗压密封筒内还设置有逆变与驱动电路、发电机输出信号的整流与滤波电路、主控电路板和可充电电池组;电动机、逆变与驱动电路、发电机输出信号的整流与滤波电路、主控电路板、可充电电池组之间均由电缆依次连接。上述方案还包括:在抗压密封筒上设有注油孔和平衡活塞。导流筒上方设有脉冲器打捞矛头、外周设有密封圈,在抗压密封筒下端设有与电缆连接的电缆接头。本技术的脉冲器与现有两种泥浆脉冲器的主要不同表现在以下几个方面:脉冲产生方式完全不同,本技术的脉冲器泥浆脉冲信号一直存在,数据传输的过程实际上是在已有脉冲信号基础上进行增速减速的调制过程,脉冲器的载波基频是随着钻井液的排量大小而自动变化的,脉冲器的转子一直处于旋转状态,但是所有速度变化均在现有速度基础上增减,脉冲器速度变化范围小,可以有效地提高脉冲器转子速度调节的动态过程,提高了数据传输的效率与精度,脉冲器速度变化范围小,需要的功率较小,电机功率可以选的小一些,有利于井下节能。本技术的脉冲器控制电动机在转速与转矩的四象限内运行,即可以实现Schlumberger的连续旋转方式的信号调制,也可以实现BakerHughes公司振荡剪切方式的信号调制。本技术的脉冲器自带发电机,可以使脉冲器独立工作,省去了单独为脉冲器供电的井下发电机,系统效率高;同时消除了电池组工作时间受限的问题。并且本技术自带发电机和可充电电池组,既减少了对井下电源的依赖性,甚至可以向其他井下工具提供电源本技术的脉冲器分别在转子与减速器之间、电机与减速器之间使用了两个电磁联轴器,电磁联轴器的使用使抗压筒的彻底密封成为可能,有利于电路安全;电磁联轴器的使用对过大的扭矩与过高的转速进行了过滤,有利于电机本身的安全。综合以上所述,本技术所述的连续波脉冲器的有益效果是:不存在钻井液流通通道堵塞的可能性,脉冲器的实用性强;脉冲器的载波基频是随着钻井液的排量大小而自动变化的,脉冲器的转子一直处于旋转状态;脉冲器自带发电机,可使脉冲器独立工作;脉冲器速度变化范围小,提高了数据传输的效率与精度。附图说明:图1为连续波泥浆脉冲发生器的整体结构示意图。图中:具体实施方式:现结合说明书附图1对本技术作进一步描述。附图1表示连续波脉冲器的总体结构示意图,图中的定子(3)与转子(4)叶片数量可以是相同的,也可以是不同的。本技术专利优选转子(4)叶片与定子(3)叶片相同的结构,其中:转子(4)叶片可以采用多种结构形式,如:叶片的数量可以是1~8的任何数,其结构形式也可以根据不同应用条件进行水力计算得到的摩阻特性,选择方形、三角形或者其它更为复杂的几何形状。图1所示的脉冲器整体采用坐键安装方式安装在钻铤内部,脉冲器与钻铤之间装有密封圈(20),因此,钻井泥浆首先流入导流筒(2),经定子(3)进入脉冲器内部,然后流过定子(3)与转子(4)之间的间隙,通过有规律地改变转子(4)与定子(3)之间的流通面积,就可以在转子(4)前后产生按一定规律变化的泥浆压力脉冲信号,从而实现井下数据的调制。当脉冲器不需要进行信号传输时,由主控电路板(12)控制电磁离合器(5)断开,电磁离合器(5)处于(5/501)的位置。转子(4)在钻井泥浆的冲击下,以与泥浆排量成正比的某一固定速度旋转,通过电磁联轴器(6)带动行星轮式减速器(7)、电磁联轴器(8)与电动机(9)一起旋转,此时的电动机(9)等效为一个发电机(9),发电机(9)的输出由整流与滤波电路(1本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种载波频率自动调整的自发电式连续波正脉冲发生器,包括:导流筒和置于导流筒内的定子、转子,以及抗压密封筒和设置在抗压密封筒内的联轴器、减速器、电动机,其中转子与联轴器驱动连接;其特征在于:所述的联轴器为电磁联轴器,并在减速器的两端分别设置,在转子与电磁联轴器连接端连接有电磁离合器,所述电动机在转子旋转时等效为一个发电机,在抗压密封筒内还设置有逆变与驱动电路、发电机输出信号的整流与滤波电路、主控电路板和可充电电池组;电动机、逆变与驱动电路、发电机输出信号的整流与滤波电路、主控电路板、可充电电池组之间均由电缆依次连接。

【技术特征摘要】
1.一种载波频率自动调整的自发电式连续波正脉冲发生器,包括:导流筒和置于导流
筒内的定子、转子,以及抗压密封筒和设置在抗压密封筒内的联轴器、减速器、电动机,其中
转子与联轴器驱动连接;其特征在于:所述的联轴器为电磁联轴器,并在减速器的两端分别
设置,在转子与电磁联轴器连接端连接有电磁离合器,所述电动机在转子旋转时等效为一
个发电机,在抗压密封筒内还设置有逆变与驱动电路、发电机输出信号的整流与滤波电路、
主控电路板和可...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨锦舟李闪耿艳峰刘庆龙马海华陈权
申请(专利权)人:中石化石油工程技术服务有限公司中石化胜利石油工程有限公司中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
类型:新型
国别省市:北京;11

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