一种电磁往复旋转压力信号发生器、钻探系统及应用的制作方法

本发明涉及石油井下仪器，特别涉及一种电磁往复旋转压力信号发生器、钻探系统及应用。

背景技术：

1、现有技术中，在流体介质中传输信息的方式有电磁波、声波、压力脉冲等方式。其中，电磁波受限于流体介质衰减传输距离有限，声波受限于传输频率传输速率低，而压力脉冲尤其适合在流动液体中传输信息。压力脉冲的发生装置有两种，一种是上下运动压力阀形式，另一种是转动形式的改变过流面积的形式。

技术实现思路

1、发明人发现，其中的转动形式改变过流面积的方式传输速率最高，但是现有的转动形式的压力脉冲发生装置存在下述问题：在高压流体介质中受外界压力作用动作容易受阻，不仅流体介质信号传输慢，而且维护保养困难。鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种电磁往复旋转压力信号发生器、钻探系统及应用。

2、第一方面，本发明实施例提供一种电磁往复旋转压力信号发生器，可以包括：阀体总成、电磁驱动总成和对接接头总成；

3、所述阀体总成包括：阀座、阀芯和阀座固定套，所述阀座和所述阀芯位于所述阀座固定套内，所述阀芯位于所述阀座下方；所述阀座上开设有过流孔，所述过流孔的横截面面积大于所述阀芯的横截面面积；

4、所述电磁驱动总成位于所述阀体总成下方，所述电磁驱动总成包括：驱动组件和线圈组件，所述驱动组件中的转动轴与所述阀芯连接，所述驱动组件在线圈组件的磁力作用下旋转以使所述转动轴带动所述阀芯旋转，并生成脉冲信号；

5、所述对接接头总成位于所述电磁驱动总成下方，并与所述线圈组件电连接。

6、可选的，所述阀体总成还可以包括：压紧套；

7、所述压紧套的一端嵌套于所述阀座固定套内，与所述阀座抵接；另一端设置有翻边，并延伸出所述阀座固定套与所述阀座固定套的边缘可拆卸连接。

8、可选的，所述阀体总成还可以包括：位于所述阀座和所述阀芯之间的调节垫片。

9、可选的，所述阀芯上开设有与所述转动轴连接的安装孔。

10、可选的，所述电磁驱动总成还可以包括：电磁套筒和磁轭，所述磁轭将所述电磁套筒分为磁芯驱动腔室和线圈腔室；

11、所述驱动组件位于所述磁芯驱动腔室中，所述线圈组件位于所述线圈腔室中。

12、可选的，所述驱动组件可以包括：转动轴、永磁体、磁芯护罩、浮动活塞、弹簧、轴承和轴承座；

13、所述转动轴一端抵接在轴承座上，另一端贯穿所述轴承与所述阀芯连接；

14、所述永磁体套设在所述转动轴外侧，以带动所述转动轴旋转；

15、所述磁芯护罩套设在所述转动轴、所述永磁体和所述轴承的外侧；所述磁芯护罩套设于所述永磁体一端的直径大于套设于轴承一端的直径，所述浮动活塞位于所述电磁套筒和所述磁芯护罩之间，所述弹簧一端固定在所述浮动活塞上，另一端被所述磁轭限位。

16、可选的，所述永磁体可以包括：永磁骨架和若干永磁铁；

17、所述永磁骨架上开设有安装槽，若干所述永磁铁安装在所述安装槽上。

18、可选的，所述永磁铁相同磁极背对安装，以使所述永磁铁的s极和n极之间通过所述永磁骨架形成磁路。

19、可选的，所述线圈组件可以包括：电磁轭和位于所述电磁轭上的磁轭线圈，所述磁轭线圈与所述对接接头总成的插头连接。

20、可选的，所述电磁套筒上开设有与所述磁芯驱动腔室连通的第一注油孔，以及与所述线圈腔室连通的第二注油孔。

21、可选的，所述对接接头总成可以包括：接头本体、插头、滑环接触器和密封圈；

22、所述插头位于所述接头本体的一端，与所述电磁驱动总成的磁轭线圈电连接；

23、所述滑环接触器位于所述接头本体的另一端，与所述插头电连接；

24、所述接头本体远离所述电磁驱动总成的一端外侧设有环形凹槽和外螺纹，所述密封圈位于所述环形凹槽中；所述接头本体通过所述外螺纹与外接检测仪器连接，并通过所述滑环接触器与外接检测仪器电连接。

25、可选的，该电磁往复旋转压力信号发生器还可以包括：信号发生器套筒；所述阀体总成、所述电磁驱动总成和所述对接接头总成固定在所述信号发生器套筒中；

26、所述信号发生器套筒两端分别用于与钻杆连接。

27、第二方面，本发明实施例提供一种钻探系统，可以包括：井下设备、地面接收设备和第一方面所述的电磁往复旋转压力信号发生器；

28、所述电磁往复旋转压力信号发生器的两端分别与所述井下设备的钻杆连接；

29、所述电磁往复旋转压力信号发生器与所述井下设备的检测仪器电连接，并用于将所述检测仪器生成的电信号转换成脉冲信号传至所述地面接收设备。

30、第三方面，本发明实施例提供一种如第一方面所述的电磁往复旋转压力信号发生器在钻探系统中的应用。

31、本发明实施例中提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

32、本发明实施例中提供了一种电磁往复旋转压力信号发生器、钻探系统及应用，该信号发生器通过电磁往复旋转式驱动，通过流体过流面积的规律性变化产生有规律的压力脉冲信号，解决了流体介质信号传输慢的技术问题，尤其适合石油钻井随钻测量远程压力信号传输的需求，通过本发明实施例中的上述信号发生器实现井下测量数据编码成压力信号传输给地面监测装置(地面接收设备)。进一步的，该信号发生器适用于不同流体介质，因为阀芯采用往复转动模式，避免了轴向运动脉冲阻力大的问题。

33、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

34、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种电磁往复旋转压力信号发生器，其特征在于，包括：阀体总成、电磁驱动总成和对接接头总成；

2.根据权利要求1所述的电磁往复旋转压力信号发生器，其特征在于，所述阀体总成还包括：压紧套；

3.根据权利要求2所述的电磁往复旋转压力信号发生器，其特征在于，所述阀体总成还包括：位于所述阀座和所述阀芯之间的调节垫片。

4.根据权利要求1所述的电磁往复旋转压力信号发生器，其特征在于，所述阀芯上开设有与所述转动轴连接的安装孔。

5.根据权利要求1所述的电磁往复旋转压力信号发生器，其特征在于，所述电磁驱动总成还包括：电磁套筒和磁轭，所述磁轭将所述电磁套筒分为磁芯驱动腔室和线圈腔室；

6.根据权利要求5所述的电磁往复旋转压力信号发生器，其特征在于，所述驱动组件包括：转动轴、永磁体、磁芯护罩、浮动活塞、弹簧、轴承和轴承座；

7.根据权利要求6所述的电磁往复旋转压力信号发生器，其特征在于，所述永磁体包括：永磁骨架和若干永磁铁；

8.根据权利要求7所述的电磁往复旋转压力信号发生器，其特征在于，所述永磁铁相同磁极背对安装，以使所述永磁铁的s极和n极之间通过所述永磁骨架形成磁路。

9.根据权利要求5所述的电磁往复旋转压力信号发生器，其特征在于，所述线圈组件包括：电磁轭和位于所述电磁轭上的磁轭线圈，所述磁轭线圈与所述对接接头总成的插头连接。

10.根据权利要求5所述的电磁往复旋转压力信号发生器，其特征在于，所述电磁套筒上开设有与所述磁芯驱动腔室连通的第一注油孔，以及与所述线圈腔室连通的第二注油孔。

11.根据权利要求1所述的电磁往复旋转压力信号发生器，其特征在于，所述对接接头总成包括：接头本体、插头、滑环接触器和密封圈；

12.根据权利要求1～11中任一项所述的电磁往复旋转压力信号发生器，其特征在于，还包括：信号发生器套筒；所述阀体总成、所述电磁驱动总成和所述对接接头总成固定在所述信号发生器套筒中；

13.一种钻探系统，其特征在于，包括：井下设备、地面接收设备和如权利要求1～12中任一项所述的电磁往复旋转压力信号发生器；

14.一种如权利要求1～12中任一项所述的电磁往复旋转压力信号发生器在钻探系统中的应用。

技术总结本发明公开了一种电磁往复旋转压力信号发生器、钻探系统及应用，该信号发生器包括：阀体总成、电磁驱动总成和对接接头总成；阀体总成包括：阀座、阀芯和阀座固定套，阀座和阀芯位于阀座固定套内，阀芯位于阀座下方；阀座上开设有过流孔，过流孔的横截面面积大于阀芯的横截面面积；电磁驱动总成位于阀体总成下方，电磁驱动总成包括：驱动组件和线圈组件，驱动组件中的转动轴与阀芯连接，驱动组件在线圈组件的磁力作用下旋转以使转动轴带动阀芯旋转；对接接头总成位于电磁驱动总成下方，并与线圈组件电连接。该发生器通过电磁往复旋转式驱动，以使流体过流面积的规律性变化产生有规律的压力脉冲信号，尤其适合石油钻井随钻测量远程压力信号传输。技术研发人员：史宏江,潘兴明,王志国,路一平,杨文景,王家进,翟小强受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26