随钻地震波发生器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种随钻地震波发生器，包括本体、低压泵、冲击振动器、传动伸缩装置；本体是由上接头、上主体、连接接头、下主体组成；低压泵是由活塞、缸套、限位套、定位块组成；冲击振动器是由冲锤头、平衡阀、锤身、砧子、阀套组成；传动伸缩装置是由外方轴、内方轴、密封圈、轴卡环组成。随钻地震波发生器不仅可以提高钻井速度，而且可以产生地震波，用于随钻地质勘探，与此同时，随钻地震波发生器还产生与地震波同频率的钻杆波和泥浆脉冲波，可用于地震波的检波和滤波，方便了地震波的采集、处理和解释，使随钻地震波勘探技术的实用成为可能。本实用新型专利技术只需调节定位块的位移，就可以设置冲击振动器的频率、振幅及冲击功，既可以直接接钻头使用，又可以与井下动力钻具配合使用，还可以与井下MWD配合使用，操作灵活、结构简单、使用方便。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种井下随钻发生地震波的新震源，属于地震勘探领域。
技术介绍
随钻地震是在传统地面地震勘探方法和已成熟的垂直地震剖面的基础上结合钻井工程发展起来的一项学科交叉的新技术。随钻地震是一种逆VSP (vertical seismic profiling),随钻地震剖面是利用钻井期间旋转钻头的振动作为井下震源，在钻杆的顶部安装应力传感器，在井口附近的地表埋置地震检波器和地震仪器，分别接收经钻杆和地层传输的钻头振动信号，这些振动信息经加工处理，可以实时获得各种地层参数(如层速度、钻头前方反射界面的深度等)，根据获得的各种地质参数可以估算出钻头前方待钻地层的岩石类型，岩石孔隙度、孔隙压力和其它声学敏感的岩石参数，同时，结合声波测井资料，可以更准确地研究井眼附近的地层性质，因此也称它为结合了地面地震和井中垂直地震(VSP)的优点，具有不干扰钻井工作、不占用钻井时间、无检波器下井风险、在深度方向可以连续测量、勘探效率高等特点。最重要的是通过现场处理，它能实时预测井筒周围、钻头前方地层的构造细节，以达到减少钻探风险的目的。随钻地震在地面井场周围进行全方位观测，可得到多条过井的随钻地震剖面，用直达法可以求出不同方向的钻头偏离垂直井轴的距离，最终确定钻头深度的空间位置(井斜角、方位角)。将不同深度处的钻头空间位置连接起来，就得到井身轨迹的空间曲线及井身参数值，为井眼轨迹控制提供地质导向依据，使井眼轨迹准确“入窗中靶”，实现实时地质导向。由于地震波在油、气、水等流体中的传播速度比在岩石基质中的速度小，随钻地震在探井中发现油气层成为可能，从而提高探井成功率。随钻地震获取的信息是油藏未被污染的原始参数，对制定保护油气层和油藏描述工作有重要价值。随钻VSP技术与常规VSP技术相比，具有其自身的特点和独特的优越性，正是由于上述优越性，随钻VSP技术一直受到石油勘探开发界的广泛关注。早在1936年B. B. Weatherby第一次提出利用钻头(顿钻钻具组合)的振动作为震源进行逆VSP观测。此后，国外众多专家、学者对上述技术进行了系统研究。研究结果表明牙轮钻头所产生的能量和频带宽度足以用作逆VSP震源。但由于以下几方面原因限制了该项技术的发展I、钻头振动信号为随机噪声信号，其强度与地面井场附近的各种干扰噪声比，处于绝对弱势，在井场强干扰噪声背景下准确地采集和恢复弱钻头反射信号，并使之变成等效的地层脉冲响应，存在一定困难；2、随钻VSP记录质量与所钻地层的岩性和钻井参数如钻头类型、钻压、钻头转速等因素有关，但其中部分机理尚不完全明了 ；3、无法在井下钻具非旋转状态下，采集钻头地震波；4、旋转状态下，钻具与井壁多点碰撞，产生多源震动波，增加了分析井下钻具振动波场性质和钻头波场性质的难度；5、无法调整地震波的频率和钻头振动的能级；6、无法多点、多井段重复地震波测量；7、无法减弱和消除地面某一强噪音，即无法在减少，或者消除井场某一震源的条件下，改变地面波场的格局；8、钻头的振动和钻具的振动均是随机振动，不仅振动信号弱，而且震动参数未知，难以甄别钻头波场性质；9、无法提高钻井速度。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种随钻地震波发生器，使其具有以下作用I、提高井底地震波的能量，改变井口附近地面声噪比；2、消除或减弱钻头类型、钻压、转速、钻具结构对随钻VSP记录的影响；3、能够在循环泥浆时间段内、停止钻具转动的条件下，发生地震波；4、能够在井下改变地震波频率、振动能量，为随钻勘探提供更多地震波剖面；5、把钻头的随机振动改变为有规律的振动，或者增加钻头振动的规律性，提高地震波的采集、处理、解释的准确性和精确程度；6、能够在井眼的任何井段连续，或者多点间断发生地震波；7、能够在井底任何井段随钻发生与地震波同频率的泥浆脉冲信号和钻杆波信号，并可在井口的泥浆泵输出管上和钻具顶端的水龙头上，通过应力传感器检测、记录泥浆脉冲信号和钻杆波信号，作为地震波的参考信号；8、能够在发生地震波的同时，提高钻井速度。为了实现上述目的，本技术提供了一种随钻地震波发生器，包括柱形本体、低压泵、冲击振动器、传动伸缩装置。低压泵和冲击振动器安装在本体内，传动伸缩装置通过丝扣连接在本体的下端，随钻地震波发生器的上下端通过钻杆丝扣分别与钻具和钻头连接。所述的本体是中空柱体，是由上接头、上主体、连接接头、下主体通过钻杆丝扣连接而成。上接头的一端通过钻杆丝扣可与钻铤连接，也可与井下动力钻具连接，另一端通过钻杆丝扣与上主体的一端连接；上主体的一端与上接头连接，另一端通过钻杆丝扣与连接接头连接；连接接头的一端与上接头连接，另一端通过钻杆丝扣与下主体连接；下柱体的一端与连接接头连接，另一端通过钻杆丝扣与传动伸缩装置的内方套连接。所述的低压泵安装在本体内，是由活塞、缸套、限位套、定位块和调节垫圈组成。活塞是直径不同的圆柱形状，两端的丝扣分别与定位块和冲击振动器的锤身连接，并与缸套内孔动封密配合，其大直径圆柱的一端有圆孔，其小直径端是实心柱体，活塞的中间的台面上有多个斜孔，均与圆孔相通，大直径柱面与缸套内孔动密封配合，小直径柱面与缸套的出口动密封配合；缸套是三棱柱体，其与上主体内孔面是间隙配合，并固定在限位套和连接接头之间；限位套是阶梯孔的管体，大孔端与缸套三棱柱接触，小孔端与上接头相接触；定位块与活塞连接，并安装在限位套的大孔里；调节垫圈安装在缸套与定位块之间。所述的冲击振动器也安装在本体内，是由冲锤头、平衡阀、锤身、砧子、阀套组成；冲锤头是圆柱体，其一端通过丝扣与阀套连接，另一端的端面中间有一小孔，小孔四周是凸的冲击面和凹的起压面，柱面上均布多块扶正块；平衡阀是变径圆柱体，并有一中心孔，圆柱的一端口处有一锥面体，与阀套端部的锥面凹孔配合，平衡法安装在阀套和冲锤头的内孔里；锤身是圆柱体，并有一中心孔，锤身一端与活塞螺纹连接，另一端与阀套螺纹连接； 阀套是圆柱体，有一阶梯内孔，其两端分别与冲锤头和锤身螺纹连接；砧子是由多个硬质合金喷嘴(或者钢结合金喷嘴)、砧子体、密封圈组成；砧子体是圆柱体，并有一中心通孔，中心孔的一端是锥形孔，另一端与外方轴的中心孔相通，砧子体的圆柱面上分布多个阶梯斜孔，并与中心孔相通；硬质合金喷嘴是圆柱体，并安装在砧子体的圆柱面上的斜孔里，密封圈静密封其之间的配合，砧子体通过螺纹安装在外方轴的一端。所述的传动伸缩装置是由外方轴、内方轴、密封圈、轴卡环组成；外方轴是多方柱体，有一贯穿的中心孔，该中心孔有多段截面积依次减少的中心孔构成，截面积最大的一端设置在与所述的砧子对接的一端，外方轴的柱面，通过密封圈与内方套动密封配合。其一端有钻杆丝扣，与钻头连接，另一端与砧子螺纹连接；内方套的一端是内多方体，与外方轴配合，通过丝扣与下主体连接，另一端有一中心内孔，通过密封圈与外方轴上的圆柱面动密封配合；外方轴上有--^槽，轴卡环安装于此，轴卡环是两半圆环，圆环的外侧面上有一密封圈槽，用于安装密封圈。本技术具有以下特点I、根据地质勘探和提高钻井速度的需要，调节定位块的位移和设置冲击振动器的频率及振幅；不同的井深、不同的地层岩石，不同的钻头，可设置不同的冲击器频率和振幅。2、根据随钻地震波采集、处理和解释的需要，钻井起、下钻具的过程中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种随钻地震波发生器，由柱形本体、低压泵、冲击振动器、传动伸缩装置组成；其特征在于：所述低压泵和冲击振动器安装在本体内，传动伸缩装置通过丝扣连接在本体的下端，随钻地震波发生器的上下端通过钻杆丝扣分别与钻具和钻头连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘白杨，刘大红，刘泽灏，刘瑞，刘泽宇，刘哲汐，刘先明，
申请(专利权)人：北京海蓝华轩科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：