一种高传输速率连续波脉冲发生器实验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种高传输速率连续波脉冲发生器实验装置及实验方法，所述实验装置包括钻井泵、实验介质循环单元、井深模拟单元、动力组单元、上游紊流发生器、下游紊流发生器、前端节流阀、后端节流阀、脉冲发生器、压力传感器、振动模拟器和计算机单元。所述实验方法通过所述实验装置实现，实验方法包括步骤：向实验介质循环单元中注入实验介质并进行调配，通过钻井泵向实验管线内泵送调配好的实验介质并按梯度增大排量，脉冲发生器发射压力信号，在实验稳定后读取实验数据，改变实验条件多次重复实验并记录实验数据。本发明专利技术提供的实验装置能够完整模拟压力信号传输。本发明专利技术提供的方法能获取不同实验条件下的压力信号，达到信号高传输速率的目的。输速率的目的。输速率的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种高传输速率连续波脉冲发生器实验装置及实验方法


[0001]本专利技术涉及模拟井下泥浆连续波信号发生和检测的实验装置
，具体的，涉及一种高传输速率连续波脉冲发生器实验装置及实验方法。

技术介绍

[0002]随着勘探开发向数字化、智能化进军，各种井下新型测量仪器层出不穷。测量参数从井斜、方位、工具面等几何参数发展到钻压、振动、压力、电阻率等多个工程、地质参数，对传输速率要求越来越高。高传输速率的随钻测量系统将成为研究的必然方向。目前，连续波泥浆脉冲传输系统在应用上已形成了以斯伦贝谢(Schlumberger)和贝克休斯(Baker Hughes)为领头羊的国外大型油服公司对该领域产品和技术的垄断格局，他们各自的旋转阀和剪切阀连续波泥浆脉冲传输系统代表了当前国际上的最高水平，但产品服务费高昂，只租不售，并采用严格的技术垄断政策。而国内大多是采用正脉冲泥浆压力波传输的方式，对连续波信号发生和传输的研究还处于初级阶段，对高传输速率脉冲发生器的研究也仅处于理论和样机阶段，并未进行现场应用。
[0003]为达到信号高传输速率的目的，对脉冲发生器提出了以下技术要求：一是高转速旋转阀结构设计及高精度控制技术，二是微小信号识别和编解码技术。针对上述技术要求，在井下复杂的工作环境下，仅依靠数值分析很难真实模拟实际工况，因此开展连续波脉冲发生器实验装置及方法研究具有重要的意义。
[0004]现有的连续波脉冲发生器多采用风洞实验。申请号为“CN201520848942.5”、名称为“一种连续波脉冲发生器风洞实验装置”的中国专利公开了一种连续波脉冲发生器风洞实验装置。该装置主要包括鼓风机、旁通阀、流量计、法兰、压力传感器阵列、信号发生器转阀、压差传感器、传动装置、扭矩传感器、电机、模拟钻头、实验段外壳体、U型阻风罩。压力传感器阵列、压差传感器、扭矩传感器测量的数据通过数据采集系统与上位机连接。信号发生器转阀包括转子和定子，它与压力传感器阵列、压差传感器、传动装置、扭矩传感器、电机及实验段外壳体构成了信号发生实验段。该装置可以模拟连续波脉冲发生器的设计与控制过程，同时模拟井下钻头反射状况，从而缩短设计和实验周期，节约实验成本。但该装置结构较为简单，采用风作为压力信号实现较为简单，只能在一定程度上模拟压力信号，并不能模拟钻井液紊流等条件。
[0005]申请号为“CN201610374245.X”、名称为“一种泥浆脉冲发生器转子测试装置”的中国专利公开了一种泥浆脉冲发生器转子测试装置。该装置主要包括外筒及泥浆循环系统，外筒两端设有上、下密封盖，外筒内部设有密封保护外壳，密封保护外壳通过上、下扶正器固定在外筒内，密封保护外壳外部设有转子，内部设有磁轴，磁轴由大功率电机驱动，磁轴转动，转子与磁轴形成磁力耦合，转子随磁轴一起转动；泥浆循环系统包括泥浆池和循环泵，泥浆池中的泥浆被循环泵经泥浆入口输送至外筒中，再经过泥浆出口回流至泥浆池中。该装置可以实现对转子的筛选，用于转子的生产工艺改进，从而提高水润橡胶轴承转子的耐磨性，解决转子工作过程中的偏磨现象，进而改进泥浆脉冲发生器结构设计，避免不合格
产品井上应用产生的生产事故。但该装置仅能对转子进行模拟改进，不能完整模拟压力信号传输，也不能用于模拟高传输速率的连续波脉冲发生器。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本专利技术的目在于提供一种能够完整模拟不同条件下压力信号高速率传输的高传输速率连续波脉冲发生器实验装置及实验方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种高传输速率连续波脉冲发生器实验装置，所述高传输速率连续波脉冲发生器实验装置主要包括钻井泵、实验介质循环单元、井深模拟单元、动力组单元、上游紊流发生器、下游紊流发生器、前端节流阀、后端节流阀、脉冲发生器、压力传感器、振动模拟器和计算机单元，其中，
[0008]实验介质循环单元被配置为供应并循环回收实验介质；钻井泵的进口与所述实验介质循环单元的出口连接，出口与井深模拟单元的入口连接；上游紊流发生器设置在钻井泵的出口管路上并能够模拟流体泵入井下时的流动状态；井深模拟单元的出口与动力组单元的入口连接，井深模拟单元能够等比例模拟不同深度井深；脉冲发生器包括脉冲发生器本体和支撑扶正单元，脉冲发生器本体设置在支撑扶正单元上并能够轴向旋转，脉冲发生器本体中设置有旋转阀能够发射压力信号；动力组单元的出口与脉冲发生器的入口连接，动力组单元能够驱动脉冲发生器本体旋转；振动模拟器设置在脉冲发生器的外壳上用于模拟脉冲发生器在井下所受振动；前端节流阀设置在井深模拟单元与动力组单元之间管路上，后端节流阀设置在脉冲发生器出口管路上；下游紊流发生器设置在脉冲发生器的进口管路上并能够模拟井筒反射及噪声干扰；压力传感器能够测量不同位置实验介质的压力；计算机单元能够采集所述压力传感器测量的压力信号。
[0009]根据本专利技术一方面的一个示例性实施例，所述实验介质循环单元可包括蓄水池、水泵、水箱和回流管线，其中，所述水泵的进口与所述蓄水池相连，所述水泵的出口与所述钻井泵的进口相连；所述水箱的进口与所述后端节流阀的出口相连；所述回流管线将水箱的出口与蓄水池的进口相连。
[0010]根据本专利技术一方面的一个示例性实施例，所述实验介质循环单元还可包括滤灌，所述滤罐设置在所述蓄水池与钻井泵之间的管路上，所述滤罐能够将蓄水池中的实验介质过滤后再进入钻进泵中。
[0011]根据本专利技术一方面的一个示例性实施例，所述压力传感器可包括上段压力传感器、中段压力传感器和下段压力传感器。所述上段压力传感器设置在所述上游紊流发生器与井深模拟单元之间，所述中段压力传感器设置在所述井深模拟单元与前端节流阀之间，所述下段压力传感器设置在所述动力组单元与所述下游紊流发生器之间。
[0012]根据本专利技术一方面的一个示例性实施例，所述实验装置还可包括移动台架，所述脉冲发生器和动力组单元均设置在所述移动台架上。
[0013]根据本专利技术一方面的一个示例性实施例，所述实验装置还可包括液压泵站，所述液压泵站与所述动力组单元连接为动力组单元提供动力源。
[0014]根据本专利技术一方面的一个示例性实施例，所述井深模拟单元可包括上游三通阀、下游三通阀、直通管线和实验长管线，其中，
[0015]所述上游三通阀和下游三通阀的一个直通端分别与直通管线的两端连接，上游三通阀的另一个直通端和钻井泵的出口管线连接，下游三通阀的另一个直通端和前端节流阀的入口管线连接；
[0016]所述实验长管线入口与上游三通阀的旁通端连接，出口与下游三通阀的旁通端连接，所述实验长管线的长度能够调节。
[0017]根据本专利技术一方面的一个示例性实施例，所述支撑扶正单元可包括滚轮、支撑扶正架、调整弹簧、环形安装筒和侧面支撑架，其中，
[0018]所述侧面支撑架对称设置在所述支撑扶正架的两侧，侧面支撑架呈阶梯状；
[0019]所述滚轮对称设置在所述侧面支撑架下方内侧，滚轮上还设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高传输速率连续波脉冲发生器实验装置，其特征在于，所述高传输速率连续波脉冲发生器实验装置包括钻井泵、实验介质循环单元、井深模拟单元、动力组单元、上游紊流发生器、下游紊流发生器、前端节流阀、后端节流阀、脉冲发生器、压力传感器、振动模拟器和计算机单元，其中，实验介质循环单元被配置为供应并循环回收实验介质；钻井泵的进口与实验介质循环单元的出口连接，出口与井深模拟单元的入口连接；上游紊流发生器设置在钻井泵的出口管路上并能够模拟流体泵入井下时的流动状态；井深模拟单元的出口与动力组单元的入口连接，井深模拟单元能够等比例模拟不同深度井深；脉冲发生器包括脉冲发生器本体和支撑扶正单元，脉冲发生器本体设置在支撑扶正单元上并能够轴向旋转，脉冲发生器本体中设置有旋转阀能够发射压力信号；动力组单元的出口与脉冲发生器的入口连接，动力组单元能够驱动脉冲发生器本体旋转；振动模拟器设置在脉冲发生器的外壳上用于模拟脉冲发生器在井下所受振动；前端节流阀设置在井深模拟单元与动力组单元之间管路上，后端节流阀设置在脉冲发生器出口管路上；下游紊流发生器设置在脉冲发生器的进口管路上并能够模拟井筒反射及噪声干扰；压力传感器能够测量不同位置实验介质的压力；计算机单元能够采集所述压力传感器测量的压力信号。2.根据权利要求1所述的高传输速率连续波脉冲发生器实验装置，其特征在于，所述实验介质循环单元包括蓄水池、水泵、水箱和回流管线，其中，所述水泵的进口与所述蓄水池相连，所述水泵的出口与所述钻井泵的进口相连；所述水箱的进口与所述后端节流阀的出口相连；所述回流管线将水箱的出口与蓄水池的进口相连。3.根据权利要求2所述的高传输速率连续波脉冲发生器实验装置，其特征在于，所述实验介质循环单元还包括滤灌，所述滤罐设置在所述蓄水池与钻井泵之间的管路上，所述滤罐能够将蓄水池中的实验介质过滤后再进入钻进泵中。4.根据权利要求1所述的高传输速率连续波脉冲发生器实验装置，其特征在于，所述压力传感器包括上段压力传感器、中段压力传感器和下段压力传感器，所述上段压力传感器设置在所述上游紊流发生器与井深模拟单元之间，所述中段压力传感器设置在所述井深模拟单元与前端节流阀之间，所述下段压力传感器设置在所述动力组单元与所述下游紊流发生器之间。5.根据权利要求1所述的高传输速率连续波脉冲发生器实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括移动台架，所述脉冲发生器和动力组单元均设置在所述移动台架上。6.根据权利要求1所述的高传输速率连续波脉冲发生器实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括液压泵站，所述液压泵站与所述动力组单元连接为动力组单元提供动力源。7.根据权利要求1所述的高传输速率连续波脉冲发生器实验装置，其特征在于，所述井深模拟单元包括上游三通阀、下游三通阀、直通管线和实验长管线，其中，所述上游三通阀和下游三通阀的一个直通端分别与直通管线的两端连接，上游三通阀的另一个直通端和钻井泵的出口管线连接，下游三通阀的另一个直通端和前端节流阀的入口管线连接；所述实验长管线入口与上游三通阀的旁通端连接，出口与下游三通阀的旁通端连接，所述实验长管线的长度能够调节。8.根据权利要求1所述的高传输速率连续波脉冲发生器实验装置，其特征在于，所述支
撑扶正单元包括滚轮、支撑扶正架、调整弹簧、环形安装筒和侧面支撑架，其中，所述侧面支撑架对称设置在所述支撑扶正架的两侧，侧面支撑架呈阶梯状；所述滚轮对称设置在所述侧面支撑架下方内侧，滚轮上还设置有刹车；所述支撑扶正架设置在所述侧面支撑架的阶梯中，支撑扶...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞东晓，李枝林，韩雄，许期聪，邓虎，王志敏，卢齐，何超，李伟成，杨晓峰，黄崇君，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：发明
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