一种剪切式泥浆脉冲发生装置制造方法及图纸

本申请提供了一种剪切式泥浆脉冲发生装置，包括脉冲发生部、驱动部、壳体，脉冲发生部包括相配合设置的定子和转子，定子和转子上均设置有泥浆过流孔；驱动部包括电机和转子驱动件，转子驱动件一端与电机轴相连，转子驱动件的另一端与转子相连；壳体设置于驱动部的外围，驱动部与壳体内壁之间为浸油空间；转子驱动件中设置有中空部，中空部一端与外界相连通，中空部另一端为盲孔，中空部侧壁上设置有与浸油空间相连通的通油孔，中空部内设置有第一平衡柱塞。转子驱动件的中空设置不仅可以减小转动轴的惯量，使装置更容易控制，降低功耗，还能提高密封作用，有效阻止泥浆进入。

A shear mud pulse generator

【技术实现步骤摘要】
一种剪切式泥浆脉冲发生装置
本申请属于石油井下仪器
，具体涉及一种剪切式泥浆脉冲发生装置。
技术介绍
石油钻井过程中随钻测量系统承担了井眼轨迹参数测量功能，测量和解算完成后需要通过井下信息上传装置来实现井底参数的上传，目前常用的两种信息上传方式有电磁波和泥浆脉冲信息上传方式，电磁波信号传输受井深的限制比较明显，对深井不适用，泥浆脉冲形式的信息上传方式比较常用，井下控制系统通过适当的编码方式将井下参数信息转化为压力脉冲信号传输到地面，地面通过井底压力信号采集系统实现井下信息的解码功能。泥浆脉冲发生器要实现压力信号的产生，需要机械动作的实现才能完成，常见的驱动形式有电磁阀驱动和电机驱动两种形式，运动形式有两种，一种为往复运动型脉冲发生器，如QDT、哈里伯顿650仪器等，另外一种类型为剪切阀式的脉冲发生器，如APS公司的剪切阀式脉冲发生器。无论是哪种类型的脉冲发生器，由于机械动作的存在，系统的动作总成首先都要进行充油以完成系统井下压力平衡设置功能，同时由于机械动作的存在，都存在着动密封的问题，而井下仪器工作环境非常恶劣，井下旋动密封性能好坏直接影响到了整个井下仪器的工作寿命，而目前市场上见到的泥浆脉冲发生器动密封在实际工作过程中很容易出现泥浆侵入，进而造成仪器故障。CN104481518A中公开了一种振荡剪切式泥浆脉冲发生器及控制方法，打捞头置于泥浆上游，电气组件置于泥浆下游，打捞头与定子悬挂筒连接，转阀定子与转阀转子均安装在定子悬挂筒内部；转阀定子由导流定子压盖压紧在定子悬挂筒中，转阀转子通过驱动轴驱动；在抗压筒内部分别安装有压力平衡密封模块、电机、转角检测模块及驱动轴，压力平衡密封模块位于抗压筒中部，安装在驱动轴与抗压筒之间；压力平衡密封模块包括活塞内导向套、主平衡活塞、电机密封活塞、活塞外导向套，主平衡活塞靠近轴承安装在活塞内导向套上，活塞内导向套固定在活塞外导向筒内，主平衡活塞将活塞外导向筒分为上游与下游两个空间，在主平衡活塞上游活塞外导向筒上开有注油孔，下游活塞外导向筒上开有泥浆流通孔，用于平衡活塞外导向筒内外的压力，电机密封活塞将电机独立隔离，并由活塞导向套限制其轴向移动，起到二次密封的作用。现有的泥浆脉冲发生器中存在的问题有：转子驱动轴运动惯量较大，控制难度较高，系统能耗较高，且活塞部件设置于转子部件和定子部件之间，即活塞部件两边的状态差异较大导致密封效果差，密封部件容易失效。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种剪切式泥浆脉冲发生装置，包括脉冲发生部、驱动部、壳体，所述脉冲发生部包括相配合设置的定子和转子，所述定子和所述转子上均设置有泥浆过流孔；所述驱动部包括电机和转子驱动件，所述转子驱动件一端与电机轴相连，所述转子驱动件的另一端与所述转子相连；所述壳体设置于所述驱动部的外围，所述驱动部与所述壳体内壁之间为浸油空间；所述转子驱动件中设置有中空部，所述中空部一端与外界相连通，所述中空部另一端为盲孔，所述中空部侧壁上设置有与所述浸油空间相连通的通油孔，所述中空部中设置有第一平衡柱塞。本申请利用电机直接驱动转子，通过转子和定子的相对旋转位置变化产生泥浆压力波，结构简单可靠，可实现高速率数据传输；转子驱动件中空设置的作用，一方面减小了转子驱动轴的惯量，控制更容易实现，有效的降低了系统功耗，另一方面，由于转子驱动件的中空设置增大了浸油空间，空间的冗余设置更利于整个结构应对内外环境的变化；再一方面，浸油空间的浸油深度更大，进一步降低泥浆侵入的风险，大大增加了整个结构的寿命及使用可靠性。本申请进一步在中空部中设置有第一平衡柱塞，利用第一平衡柱塞适应内、外界温度和压力变化并对这种变化进行有效补偿，进一步防止泥浆侵入，该申请中第一平衡柱塞在转子驱动轴中，外围的状态是一样的，这样的结构会大大增加其密封效果。进一步的，所述定子与所述壳体一端相连，所述转子驱动件远离所述电机的一端沿轴向方向依次穿过所述定子和所述转子，所述转子驱动件侧壁通过键结构与所述转子相连，所述中空部从所述转子驱动件的一端延轴向方向朝电机方向延伸。本申请将转子设置于定子的外侧，这样的设置使得结构更好地适应现场需要，方便转子进行更换。进一步的，还包括第二平衡柱塞，所述第二平衡柱塞设置于所述转子驱动件与所述壳体之间，所述第二平衡柱塞在轴向方向上设置于所述通油孔与所述转子之间。本申请中的第二平衡柱塞一方面是为了防止泥浆从转子驱动件与壳体之间的空间进入；另一方面，第二平衡活塞通过通油孔与第一平衡活塞相连通加大了液压油的活动空间，使得两个平衡活塞相配合工作可以增大对环境变化的适应力。进一步的，所述转子驱动件外壁上设置用于所述第二平衡柱塞进行限位的挡圈，所述挡圈在轴向方向设置于所述通油孔和所述转子之间，所述第二平衡柱塞设置于所述挡圈与所述转子之间。本申请中利用挡圈对第二平衡柱塞起到限位作用，防止第二平衡柱塞堵住通油孔。进一步的，所述第二平衡柱塞包括第二柱塞本体、第一密封件和第二密封件，所述第一密封件设置于所述第二柱塞本体靠近所述转子驱动件的一端，所述第二密封件设置于所述第二柱塞本体靠近所述壳体内壁的一端。本申请中的第二平衡柱塞以旋转动密封功能为主，当压力和温度很高且第一柱塞到达最大极限补偿位置时，第二平衡柱塞也可以往复移动进行压力补偿。第二平衡柱塞还有一个作用就是当充油后装进第一平衡柱塞时，第二平衡柱塞能够自动调整位置，适应油量的变化，使得第一平衡柱塞更平稳，减少不利的晃动。进一步的，还包括第三平衡柱塞，所述第三平衡柱塞设置于所述电机轴与所述壳体之间，所述第三平衡柱塞包括第三柱塞本体，所述第三柱塞本体中设置有油路通道和单向阀，所述单向阀一端与所述油路通道相连通，所述单向阀另一端与所述浸油空间相连通，所述第三柱塞本体靠近所述电机轴的一端设置有第三密封件，所述第三柱塞本体靠近所述壳体内壁的一端设置有第四密封件。本申请中的第三平衡柱塞的设置主要目的是为了保护电机，即使第一平衡柱塞失效后仍然能够保证电机不受泥浆侵入的影响。进一步的，所述第一平衡柱塞包括第一柱塞本体，所述第一柱塞本体中部的外围设置有凸缘，所述凸缘延周向设置有若干用于放置第五密封件的凹槽。由于第一平衡柱塞在工作时，在中空部中不断的做往复运动，所以凹槽的设置一方面是为了密封件的安装，另一方面是避免应力集中，尽量降低其与中空部内壁的磨损，提高其使用寿命。进一步的，所述中空部从所述转子驱动件一端延伸至所述转子驱动件的中部，所述通油孔设置于所述中空部远离所述转子的一端，所述转子驱动件一端设置用于第一平衡柱塞进行限位的堵头，所述转子驱动件一端设置用于放置所述堵头的卡接凹槽。堵头一方面用于第一平衡柱塞的机械限位，另一方面作为脉冲发生装置充油时的出油口。进一步的，还包括打捞件，所述打捞件一端与所述转子相连，所述打捞件设置于所述转子驱动件的外围。打捞件用于辅助整个脉冲发生装置在钻铤内的安装和拆卸。进一步的，还包括尾部连接部，所述尾部连接部与所述壳体通过螺纹连接，所述尾部连接部中包括顶紧件、尾部连接器和承压连接器，所述顶紧件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种剪切式泥浆脉冲发生装置，其特征在于，包括/n脉冲发生部，所述脉冲发生部包括相配合设置的定子和转子，所述定子和所述转子上均设置有泥浆过流孔；/n驱动部，所述驱动部包括电机和转子驱动件，所述转子驱动件一端与电机轴相连，所述转子驱动件的另一端与所述转子相连；/n壳体，所述壳体设置于所述驱动部的外围，所述驱动部与所述壳体内壁之间为浸油空间；/n所述转子驱动件中设置有中空部，所述中空部一端与外界相连通，所述中空部另一端为盲孔，所述中空部侧壁上设置有与所述浸油空间相连通的通油孔，所述中空部内设置有第一平衡柱塞。/n

【技术特征摘要】
1.一种剪切式泥浆脉冲发生装置，其特征在于，包括
脉冲发生部，所述脉冲发生部包括相配合设置的定子和转子，所述定子和所述转子上均设置有泥浆过流孔；
驱动部，所述驱动部包括电机和转子驱动件，所述转子驱动件一端与电机轴相连，所述转子驱动件的另一端与所述转子相连；
壳体，所述壳体设置于所述驱动部的外围，所述驱动部与所述壳体内壁之间为浸油空间；
所述转子驱动件中设置有中空部，所述中空部一端与外界相连通，所述中空部另一端为盲孔，所述中空部侧壁上设置有与所述浸油空间相连通的通油孔，所述中空部内设置有第一平衡柱塞。


2.根据权利要求1所述的一种剪切式泥浆脉冲发生装置，其特征在于，所述定子与所述壳体一端相连，所述转子驱动件远离所述电机的一端沿轴向方向依次穿过所述定子和所述转子，所述转子驱动件侧壁通过键结构与所述转子相连，所述中空部从所述转子驱动件的一端延轴向方向朝电机方向延伸。


3.根据权利要求1所述的一种剪切式泥浆脉冲发生装置，其特征在于，还包括第二平衡柱塞，所述第二平衡柱塞设置于所述转子驱动件与所述壳体之间，所述第二平衡柱塞在轴向方向上设置于所述通油孔与所述转子之间。


4.根据权利要求3所述的一种剪切式泥浆脉冲发生装置，其特征在于，所述转子驱动件外壁上设置用于所述第二平衡柱塞进行限位的挡圈，所述挡圈在轴向方向设置于所述通油孔和所述转子之间，所述第二平衡柱塞设置于所述挡圈与所述转子之间。


5.根据权利要求3所述的一种剪切式泥浆脉冲发生装置，其特征在于，所述第二平衡柱塞包括第二柱塞本体、第一密封件和第二密封件，所述第一密封件设置于所述第二柱塞本体靠近所述转子...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆波，底青云，王向阳，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11