一种随钻泥浆脉冲发生装置的制作方法

本发明属于油气钻井工程，具体涉及一种随钻泥浆脉冲发生装置。

背景技术：

1、泥浆脉冲发生器作为随钻测量的核心部分，按其工作原理可分为：正脉冲、负脉冲以及连续波脉冲发生器。其中连续波脉冲发生器由于其传输速度上的明显优势，成为技术发展的方向。而连续波脉冲发生器跟其控制节流阀的工作方式又分为旋转阀和剪切阀的脉冲器。

2、目前国内外的相关技术现状是：美国斯伦贝谢公司的发明的“用于随钻测量工具中的正弦压力波发生器(sinusoidal pressure pulse generator for measurementwhile drilling tool)”和“用于井下数据向地面传输的方法与系统(method and systemfor wellbore communication)”公开了一种基于连续旋转阀的连续波泥浆脉冲信号发生器。美国贝克休斯公司的发明的“用于泥浆脉冲数据远传的振荡剪切阀(oscillatingshear valve for mud pulse telemetry)”和“用于泥浆脉冲数据远传的井下脉冲信号发生器(downlink pulser for mud pulse telemetry)”，公布了一种用于基于剪切振荡原理工作的浆脉冲发生器。这两种脉冲器的不同之处仅仅在于脉冲器转子的运动形式以及后续的脉冲调制与解码方式。

3、然而，这两种脉冲器仍然存在一些问题，例如，国内由于成本控制和对钻井液(泥浆)的管理不到位时，会出现未过滤干净的岩屑颗粒或其他杂物颗粒，这些颗粒都有可能卡住在脉冲器的转子和动子之间，导致转子无法转动，这就使得脉冲器无法正常工作。在这种情况下，现有技术只能依靠电机不断增加扭矩压碎颗粒后，脉冲器恢复工作。此外，在井筒内地层发生漏失时，钻井液工程师会主动加入带有固体颗粒的堵漏剂，这些堵漏剂同样会卡住在脉冲器的转子和动子之间，导致同样的问题。在这个过程中，一方面会导致电机驱动处于长时间大电流工作状态，可能烧毁相关部件，另一方面，如果无法压碎颗粒，直接导致脉冲器无法工作，只能起钻处理，严重耽误钻井时效，大大增加了处理时间和成本。

技术实现思路

1、针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种随钻泥浆脉冲发生装置，该随钻泥浆脉冲发生装置能够在脉冲发生器发生砂卡时，在安全且不用起钻的条件下快速解除砂卡，以使脉冲发生器快速恢复正常工作状态，大大减少了脉冲发生器发生砂卡时的处理时间和成本。

2、为此，根据本发明提供了一种随钻泥浆脉冲发生装置，包括：阀筒；同心布置在所述阀筒内的主轴；布置在所述阀筒内的脉冲发生器，其包括套设在所述主轴上的定子和处于所述定子下游的转子，所述定子与所述转子之间留有轴向间隙，所述脉冲发生器能够通过所述转子转动而形成压力波信号；解卡单元，其包括固定在所述阀筒内的压盖、设置在所述压盖下端的第一电磁组件，以及设置在所述定子上端的第二电磁组件，所述压盖处于所述定子的上方；以及控制单元，其通过供电线分别与所述第一电磁组件和所述第二电磁组件连接；其中，所述控制单元能够在固体颗粒进入所述轴向间隙并发生砂卡时检测到砂卡信号，并向所述第一电磁组件和所述第二电磁组件供电，使得所述第一电磁组件吸引所述第二电磁组件带动所述定子向上移动，从而增大所述轴向间隙以解除砂卡。

3、在一个实施例中，所述第一电磁组件包括第一电磁铁和绕制在所述第一电磁铁上的第一电磁铁绕线，所述第一电磁铁绕线通电后能够在所述第一电磁铁的下端形成用于吸引所述第二电磁组件的第一磁力。

4、在一个实施例中，所述第二电磁组件包括第二电磁铁和绕制在所述第二电磁铁上的第二电磁铁绕线，所述第二电磁铁绕线通电后能够在所述第二电磁铁的上端形成能够与所述第一磁力相吸的第二磁力。

5、在一个实施例中，在所述压盖的下端面且处于中心位置设有环形安装槽，所述第一电磁组件布置在所述环形安装槽内。

6、在一个实施例中，所述控制单元包括中控电路板和用于驱动所述转子的电机驱动模块，所述中控电路板通过采样连接线与所述电机驱动模块连接，并通过所述供电线分别与所述第一电磁铁绕线和所述第二电磁铁绕线连接，

7、所述中控电路板能够在发生砂卡时检测到所述连接线上的电流增大信号，并关闭所述电机驱动模块，进而通过所述供电线向所述第一电磁铁绕线和所述第二电磁铁绕线供电，从而使所述定子向上移动。

8、在一个实施例中，所述电机驱动模块包括电机和连接在所述电机的输出端的减速机，所述减速机通过连接轴与所述转子连接。

9、在一个实施例中，所述控制单元还包括密闭的抗压筒，所述中控电路和电机驱动模块均布置在所述抗压筒内。

10、在一个实施例中，所述主轴内设有沿轴向延伸的布线孔，用于布置所述供电线。

11、在一个实施例中，在所述主轴的对应于所述转子的上方位置固定有限位块，用于限定所述定子的轴向行程。

12、在一个实施例中，在所述压盖与所述定子之间设有弹性件，所述弹性件在正常状态下将所述定子限定在所述限位块位置，而在发生砂卡时受压缩。

13、在一个实施例中，所述定子设有多个在周向上均布且沿轴向贯穿的第一泥浆流道，所述转子设有多个在周向上均匀间隔开分布的挡板叶片，所述转子能够通过转动以使所述挡板叶片遮挡或露出所述第一泥浆流道，从而能够产生压力波信号。

14、在一个实施例中，所述压盖设有轴向贯穿的第二泥浆流道，且所述第二泥浆流道与所述第一泥浆流道对准并保持导通。

15、在一个实施例中，所述主轴的上端穿过所述压盖并向外伸出，且在所述主轴的上端固定有打捞头。

16、与现有技术相比，本申请的优点之处在于：

17、根据本发明的随钻泥浆脉冲发生装置能够在脉冲发生器发生砂卡时，在安全且不用起钻的条件下快速解除砂卡，以使脉冲发生器快速恢复正常工作状态，大大减少了脉冲发生器发生砂卡时的处理时间和成本，增强了井下随钻传输泥浆脉冲器的解除砂卡能力，非常有利于提高钻井时效和降低成本。该随钻泥浆脉冲发生装置能够大大减少由于砂卡导致随钻测量仪器井下故障，而且能够减少由于砂卡导致电机持续在大电流下工作，能够有效避免相关部件烧毁，对控制单元能够实现有效的保护作用。

技术特征：

1.一种随钻泥浆脉冲发生装置，包括：

2.根据权利要求1所述的随钻泥浆脉冲发生装置，其特征在于，所述第一电磁组件(17)包括第一电磁铁(171)和绕制在所述第一电磁铁(171)上的第一电磁铁绕线(172)，所述第一电磁铁绕线(172)通电后能够在所述第一电磁铁(171)的下端形成用于吸引所述第二电磁组件(16)的第一磁力。

3.根据权利要求2所述的随钻泥浆脉冲发生装置，其特征在于，所述第二电磁组件(16)包括第二电磁铁(161)和绕制在所述第二电磁铁(161)上的第二电磁铁绕线(162)，所述第二电磁铁绕线(162)通电后能够在所述第二电磁铁(172)的上端形成能够与所述第一磁力相吸的第二磁力。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的随钻泥浆脉冲发生装置，其特征在于，在所述压盖(170)的下端面且处于中心位置设有环形安装槽，所述第一电磁组件(17)布置在所述环形安装槽内。

5.根据权利要求3所述的随钻泥浆脉冲发生装置，其特征在于，所述控制单元(300)包括中控电路板(110)和用于驱动所述转子(150)的电机驱动模块(120)，所述中控电路板(110)通过采样连接线(111)与所述电机驱动模块(120)连接，并通过所述供电线(112)分别与所述第一电磁铁绕线(172)和所述第二电磁铁绕线(162)连接，

6.根据权利要求5所述的随钻泥浆脉冲发生装置，其特征在于，所述电机驱动模块(120)包括电机(121)和连接在所述电机(121)的输出端的减速机(130)，所述减速机(130)通过连接轴(140)与所述转子(150)连接。

7.根据权利要求5或6所述的随钻泥浆脉冲发生装置，其特征在于，所述控制单元还包括密闭的抗压筒(101)，所述中控电路板(110)和电机驱动模块(120)均布置在所述抗压筒(101)内。

8.根据权利要求1或5所述的随钻泥浆脉冲发生装置，其特征在于，所述主轴(190)内设有沿轴向延伸的布线孔(192)，用于布置所述供电线(112)。

9.根据权利要求1所述的随钻泥浆脉冲发生装置，其特征在于，在所述主轴(190)的对应于所述转子(150)的上方位置固定有限位块(163)，用于限定所述定子(160)的轴向行程。

10.根据权利要求9所述的随钻泥浆脉冲发生装置，其特征在于，在所述压盖(170)与所述定子(160)之间设有弹性件(164)，所述弹性件(164)在正常状态下将所述定子(160)限定在所述限位块(163)位置，而在发生砂卡时受压缩。

11.根据权利要求1所述的随钻泥浆脉冲发生装置，其特征在于，所述定子(160)设有多个在周向上均布且沿轴向贯穿的第一泥浆流道(165)，所述转子(150)设有多个在周向上均匀间隔开分布的挡板叶片，所述转子(150)能够通过转动以使所述挡板叶片遮挡或露出所述第一泥浆流道(165)，从而能够产生压力波信号。

12.根据权利要求11所述的随钻泥浆脉冲发生装置，其特征在于，所述压盖(170)设有轴向贯穿的第二泥浆流道(173)，且所述第二泥浆流道(173)与所述第一泥浆流道(165)对准并保持导通。

13.根据权利要求11所述的随钻泥浆脉冲发生装置，其特征在于，所述主轴(190)的上端穿过所述压盖(170)并向外伸出，且在所述主轴(190)的上端固定有打捞头(191)。

技术总结本发明提供一种随钻泥浆脉冲发生装置，包括：阀筒；同心布置在阀筒内的主轴；布置在阀筒内的脉冲发生器，其包括套设在主轴上的定子和处于定子下游的转子，定子与转子之间留有轴向间隙，脉冲发生器能够通过转子转动而形成压力波信号；解卡单元，其包括固定在所述阀筒内的压盖、设置在压盖下端的第一电磁组件，以及设置在定子上端的第二电磁组件，压盖处于定子的上方；以及控制单元，其通过供电线分别与第一电磁组件和第二电磁组件连接；其中，控制单元能够在固体颗粒进入轴向间隙并发生砂卡时检测到砂卡信号，并向第一电磁组件和第二电磁组件供电，使得第一电磁组件吸引第二电磁组件带动定子向上移动，从而增大轴向间隙以解除砂卡。技术研发人员：倪卫宁,郑俊华,宋朝晖,崔谦,宗艳波,杨书博,张良臣受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9