【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油与天然气工程领域，具体涉及井下低频率声载波信号发生系统。
技术介绍
1、石油作为世界各国重要的能源基础和经济命脉，各国都非常重视对石油资源的开采及发掘。随着自动化、智能化水平的不断提高，对于井内信息传输提出了更高的要求，对突破获取油田各类信息瓶颈的期待更加迫切。利用无线技术传输井内各类信息是当前和未来主要研究方向，已提出的井内信息无线传输方法有泥浆脉冲、电磁波和声波三种，泥浆脉冲方式对井内介质依赖性高，且需要介质循环方可实现；电磁波传输方式对地层适应性差，且传输速度不够高；井内信息声波传输方式是以井内管柱作为井下信息传输信道，以声波作为信息传输的载体进行信息传输的方式，因其传输过程不依赖于井内介质性质、对地层不存在选择性、实现信息传输的设备结构简单，过程不影响油田工艺措施、速率较快、易于定向发射等优势而成为井筒内信息传输
研究的热点，也成为突破井内信息高效传输瓶颈的关注点和期望点。
2、在声波信号数据传输中，振动发声装置是核心设备。随着井下长时间连续作业的要求越来越高，井下信息声波传输声波信号发声系统对井下电源的需求也随之增大，且随着井下信息传输需求的增高，需要更高的声波信号传输速率，这就需要更高功率的驱动电机，由于井下电源资源相对匮乏，井下空间的局限性又难以安装大功率发电机，因此要在保证声波信号传输的所需频率前提条件下减小声波发声装置的供电需求。其次井下信息的传输效率和传输精度也为地面的准确决策提供强有力支撑，电声换能器的声电转换效率问题、使用场合问题以及在信道内的传输损耗会导致传输信号的缺
技术实现思路
1、针对现有技术存在的应用范围受限、油井井下信息传输速率慢等问题，本专利技术提供井下低频率声载波信号发生系统，设计合理，解决了现有技术的不足，具有良好的效果。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
3、井下低频率声载波信号发生系统，包括上接头、与上接头端部连接的仪器仓保护筒，仪器仓保护筒内设有振动发声装置保护筒和仪器仓，仪器仓内从上到下依次设有涡轮仓、磁力机构仓、减速机仓、电机仓、电路电池仓和探测仪器配合面；
4、所述振动发声装置保护筒内设有振动发声装置，所述涡轮仓内设有涡轮，所述磁力机构仓内设有永磁定子和永磁转子，所述减速机仓内设有减速机，所述电机仓内设有电机；所述电池电路仓内设有电路模块和电池模块，电路模块包括依次连接的声信号编码电路、转码电路、驱动电路，电池模块为电池组；
5、井下信息测量仪器将测量的井下信息传输至声信号编码电路中进行编码，编码后的井下信息传输至转码电路中进行转码，转码后的井下信息传送至驱动电路中进行信号驱动，驱动电路驱动振动发声装置将转码后的井下信息转换成声波信号发出。
6、进一步地，所述上接头内部设有生产管柱连接丝扣，用于环空液体分流的环空流体分流面、用于流通环空流体的环空流体分流流道。
7、进一步地，所述振动发声装置保护筒、涡轮仓、磁力机构仓内竖直设置有旋转轴。
8、进一步地，所述振动发声装置保护筒外部为一等直径圆柱面，其内部设有振动发声装置，振动发声装置包括能够咬合连接的上旋转凸轮定子和下旋转凸轮转子，下旋转凸轮转子通过平键键槽套设在旋转轴上，上旋转凸轮定子通过平键键槽套设在接触块上，接触块顶端设有水平的上接头配合面，上旋转凸轮定子的外侧壁设有若干个滑块，振动发生装置保护筒内侧壁设有若干个与滑块相适配的竖向滑槽，上旋转凸轮定子能够通过滑块沿竖向滑槽上下移动。
9、进一步地，所述涡轮包括涡轮扇叶、涡轮分液台孔道、涡轮分液台支撑面，涡轮扇叶与旋转轴固定连接。
10、进一步地，所述永磁转子套设在旋转轴上且与旋转轴固定连接，永磁定子呈圆筒状并悬空套设在永磁转子的外周，永磁转子和永磁定子之间设有流道，磁力机构仓内还设有磁力机构支撑面，所述永磁定子下端固定在磁力机构支撑面上。
11、进一步地，所述减速机采用rk交流齿轮减速机，所述电机采用减速永磁式步进电动机，所述电机和减速机两侧均设有流道，所述电机能带动减速机进行转动，减速机能带动旋转轴进行转动。
12、进一步地，所述电池电路仓内右侧从上到下依次设有用于放置驱动电路的第一电路仓、用于放置转码电路的第二电路仓和用于放置声信号编码电路的第三电路仓；电池电路仓左侧从上到下依次设有用于放置电池组的第一电池仓、第二电池仓和第三电池仓；电路仓和电池仓之间设有仓间横向连接孔
13、所述电池电路仓内还设有电机端部配合面、上部导线连接孔、上密封槽、用于为流通环空流体的电池电路仓内部流道、用于放置导线的仓间纵向连接孔和仓间横向连接孔、下部导线连接孔、探测仪器连接管、下密封槽。
14、本专利技术所带来的有益技术效果：
15、(1)本专利技术设有电路模块，电路模块包括依次连接的声信号编码电路、转码电路、驱动电路，通过井下信息测量仪器测量井下信息，井下信息测量仪器测量的井下信息传输至编码电路中进行编码，编码后的井下信息传输至转码电路中进行转码，转码后的井下信息传送至驱动电路进行信号驱动，驱动电路驱动振动发声装置将转码后的井下信息由电信号转换成强度大的通带频率内的声波信号发出，实现将收集的井底井下信息转换为声波信号发出的目的。
16、(2)本专利技术长度为5.5m，结构简单且无活动部件，使用时不影响钻具配合，不影响动力钻具及随钻测量工具的工作，循环压降低于钻铤压降，降低了额外作业风险，实验使用寿命达200h，有益于井下长时间工作及信息的长距离传输。
17、(3)本专利技术抗噪声干扰能力强，能够实现井下信息的实时、准确转换，应用范围广，可用于不同钻井方式，如平衡压力钻井、欠平衡压力钻井及空气钻井等。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.井下低频率声载波信号发生系统，其特征在于，包括上接头、与上接头端部连接的仪器仓保护筒，仪器仓保护筒内设有振动发声装置保护筒和仪器仓，仪器仓内从上到下依次设有涡轮仓、磁力机构仓、减速机仓、电机仓、电路电池仓和探测仪器配合面；
2.根据权利要求1所述的一种井下低频率声载波信号发生系统，其特征在于，所述上接头内部设有生产管柱连接丝扣，用于环空液体分流的环空流体分流面、用于流通环空流体的环空流体分流流道。
3.根据权利要求2所述的井下低频率声载波信号发生系统，其特征在于，所述振动发声装置保护筒、涡轮仓、磁力机构仓内竖直设置有旋转轴。
4.根据权利要求3所述的井下低频率声载波信号发生系统，其特征在于，所述振动发声装置保护筒外部为一等直径圆柱面，其内部设有振动发声装置，振动发声装置包括能够咬合连接的上旋转凸轮定子和下旋转凸轮转子，下旋转凸轮转子通过平键键槽套设在旋转轴上，上旋转凸轮定子通过平键键槽套设在接触块上，接触块顶端设有水平的上接头配合面，上旋转凸轮定子的外侧壁设有若干个滑块，振动发生装置保护筒内侧壁设有若干个与滑块相适配的竖向滑槽，上旋转凸轮定
5.根据权利要求4所述的井下低频率声载波信号发生系统，其特征在于，所述涡轮包括涡轮扇叶、涡轮分液台孔道、涡轮分液台支撑面，涡轮扇叶与旋转轴固定连接。
6.根据权利要求5所述的井下低频率声载波信号发生系统，其特征在于，所述永磁转子套设在旋转轴上且与旋转轴固定连接，永磁定子呈圆筒状并悬空套设在永磁转子的外周，永磁转子和永磁定子之间设有流道，磁力机构仓内还设有磁力机构支撑面，所述永磁定子下端固定在磁力机构支撑面上。
7.根据权利要求6所述的井下低频率声载波信号发生系统，其特征在于，所述减速机采用RK交流齿轮减速机，所述电机采用减速永磁式步进电动机，所述电机和减速机两侧均设有流道，所述电机能带动减速机进行转动，减速机能带动旋转轴进行转动。
8.根据权利要求7所述的井下低频率声载波信号发生系统，其特征在于，所述电池电路仓内右侧从上到下依次设有用于放置驱动电路的第一电路仓、用于放置转码电路的第二电路仓和用于放置声信号编码电路的第三电路仓；电池电路仓左侧从上到下依次设有用于放置电池组的第一电池仓、第二电池仓和第三电池仓；电路仓和电池仓之间设有仓间横向连接孔
...【技术特征摘要】
1.井下低频率声载波信号发生系统，其特征在于，包括上接头、与上接头端部连接的仪器仓保护筒，仪器仓保护筒内设有振动发声装置保护筒和仪器仓，仪器仓内从上到下依次设有涡轮仓、磁力机构仓、减速机仓、电机仓、电路电池仓和探测仪器配合面；
2.根据权利要求1所述的一种井下低频率声载波信号发生系统，其特征在于，所述上接头内部设有生产管柱连接丝扣，用于环空液体分流的环空流体分流面、用于流通环空流体的环空流体分流流道。
3.根据权利要求2所述的井下低频率声载波信号发生系统，其特征在于，所述振动发声装置保护筒、涡轮仓、磁力机构仓内竖直设置有旋转轴。
4.根据权利要求3所述的井下低频率声载波信号发生系统，其特征在于，所述振动发声装置保护筒外部为一等直径圆柱面，其内部设有振动发声装置，振动发声装置包括能够咬合连接的上旋转凸轮定子和下旋转凸轮转子，下旋转凸轮转子通过平键键槽套设在旋转轴上，上旋转凸轮定子通过平键键槽套设在接触块上，接触块顶端设有水平的上接头配合面，上旋转凸轮定子的外侧壁设有若干个滑块，振动发生装置保护筒内侧壁设有若干个与滑块相适配的竖向滑槽，上旋转凸轮定子能够通过滑块沿竖向滑槽...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘永旺，林国君，王红，霍韵如，毕琛超，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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