JP7239678B2 - drilling equipment - Google Patents
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Description
本出願は石油のダウンホール機器の技術分野に属し、特に、坑内パルス信号発生器、圧力パルスを伝送する方法、ドリルコラー及び掘削設備に関する。 The present application belongs to the technical field of petroleum downhole equipment and, in particular, to a downhole pulse signal generator, a method of transmitting pressure pulses, a drill coller and drilling equipment.
石油の油田掘削において、特に大きい傾斜井、水平井、多分岐井などの構造が複雑で、特殊なプロセスを必要とする井戸を掘削する過程において、操作人員はリアルタイムに坑内の各種のプロセスパラメータを把握し、掘削軌跡を監視し、掘削パラメータを適時に調整して最適化し、掘削軌跡を修正して、安全で効率よく掘削するという目的を達成する必要があり、そのため、掘削中測定データのリアルタイム伝送の速度、正確性などは掘削作業の重要な影響要素となる。 In oil field drilling, especially in the process of drilling wells with complex structures and special processes, such as large sloping wells, horizontal wells, and multi-branch wells, the operators need to adjust various process parameters in the well in real time. It is necessary to grasp, monitor the drilling trajectory, adjust and optimize the drilling parameters in a timely manner, and modify the drilling trajectory to achieve the purpose of drilling safely and efficiently. The speed, accuracy, etc. of transmission are important influencing factors in drilling operations.
掘削中測定と掘削中検層とは、掘削中に、ビット付近の測定機器によって、坑内の情報を測定して地上に伝送することを指す。掘削中測定と掘削中検層技術によって、例えば、坑内のビットの回転モーメント、トルク、ドリル圧、井戸の傾斜角、方位角、ツール面角、軸方向の張力、三相加速度、地層岩石の物理パラメータ、地層の特性を反映するガンマ線、抵抗率などの、地上で測定しにくい情報を得ることができる。掘削中測定と掘削中検層技術を利用して、情報をリアルタイムに獲得することができ、そして掘削中測定の地上ソフトウェアシステムを通じてこれらの情報に対してデータ処理を行って、操作人員がリアルタイムにビットの作業状態を把握して、掘削中底層の構造とシミュレーションを実現して、地層の評価を完成して、ビットが天然ガス層で効率的に前進することを実現する。 In-drilling measurement and in-drilling logging refer to measuring and transmitting information downhole to the ground by measuring instruments near the bit during drilling. In-drilling measurements and in-drilling logging techniques, e.g., bit rotational moment, torque, drill pressure, well tilt, azimuth, tool face angle, axial tension, three-phase acceleration, formation rock physics Information that is difficult to measure on the ground can be obtained, such as parameters, gamma rays that reflect the properties of strata, and resistivity. Through the measurement while drilling and logging technology while drilling, the information can be obtained in real time, and through the ground software system of the measurement while drilling, data processing is performed on this information so that the operating personnel can Grasping the working condition of the bit, realizing the structure and simulation of the bottom layer during drilling, completing the evaluation of the stratum, and realizing the efficient advancement of the bit in the natural gas reservoir.
掘削中測定と掘削中検層技術の発展に伴い、方位側方抵抗率イメージング型掘削中検層装置、ガンマイメージング型掘削中検層装置などの様々なド掘削中検層装置は相次いで投入されて応用され、掘削中測定と検層技術の正確性は坑内情報の真実性と迅速性に依存し、その肝心な技術は坑内情報を伝送する担体、伝送ツール、伝送速度及びその地上での信号の受信、信号の処理と復号などである。坑内情報の伝送は有線伝送と無線伝送の二つの方式に分けられ、現在、無線伝送は坑内作業中に制限が少ないため、広く応用されている。 With the development of in-drilling measurement and in-drilling logging technology, a variety of in-drilling logging equipment such as azimuth lateral resistivity imaging type in-drilling logging equipment and gamma imaging type in-drilling logging equipment have been introduced one after another. The accuracy of measurement and logging technology during drilling depends on the truthfulness and speed of underground information. reception, signal processing and decoding. Underground information transmission can be divided into two methods: wired transmission and wireless transmission. At present, wireless transmission is widely used due to its less restrictions during underground work.
従来の無線伝送方式は伝送通路と伝送媒体の違いによって、音波、電磁波、スラリーパルスによる伝送に分けられる。その中、音波伝送技術は騒音、減衰などの問題をまだ解決していないため、試験研究段階にあり、電磁波伝送技術は井戸の深さと地質条件に大きく影響され、応用範囲が制限されているが、スラリーパルス伝送技術はスラリーパルス発生器によって発生し、現在、商業上の応用は広い。 Conventional wireless transmission methods are divided into transmission by sound waves, electromagnetic waves, and slurry pulses, depending on the difference in transmission path and transmission medium. Among them, the sound wave transmission technology is still in the experimental research stage because the problems such as noise and attenuation have not been solved yet, and the electromagnetic wave transmission technology is greatly affected by the depth of the well and the geological conditions, and the range of application is limited. , Slurry pulse transmission technology is generated by slurry pulse generator, and currently has wide commercial application.
スラリーパルス伝送方式は、スラリーパルスタイプによって負パルス、正パルスと連続波信号伝送に分けられる。その中、負パルス信号発生器には汚染が存在し、信号速度が低く、エネルギー損失が大きいという欠点がある。正パルススラリー信号発生器は現在広く応用されており、通常、キノコ状先端を制御してスラリー通路を閉塞するという原理でスラリーパルス信号のアップロードを実現するが、その伝送速度は一般には、0.5-5bit/sより低く、すでに複数組の掘削中測定パラメータと検層パラメータが同時にリアルタイムにアップロードされる要件を満たすことができない。また、負パルス伝送と正パルスはベースバンド伝送に属し、伝送速度が低く、確実性が悪く、干渉を受けてエラーコードが発生しやすい。連続波信号伝送は帯域伝送に属し、負パルスと正パルス伝送に対して、連続波信号伝送の伝送速度はもっと速くて、同時に確実性が高く、干渉に対する抵抗能力が強いという利点も有するので、連続波信号伝送は良い応用の見込みがある。 Slurry pulse transmission method is divided into negative pulse, positive pulse and continuous wave signal transmission according to slurry pulse type. Among them, the negative pulse signal generator has the drawbacks of pollution, low signal speed and large energy loss. The positive pulse slurry signal generator is widely applied at present, and usually implements the slurry pulse signal uploading by the principle of controlling the mushroom tip to block the slurry passage, and its transmission rate is generally 0.5. Lower than 5-5 bit/s, it can not meet the requirement that multiple sets of drilling measurement parameters and logging parameters are simultaneously uploaded in real time. In addition, the negative pulse transmission and the positive pulse belong to the baseband transmission, the transmission speed is low, the reliability is poor, and the error code is easily generated due to interference. Continuous wave signal transmission belongs to band transmission, and compared with negative pulse and positive pulse transmission, continuous wave signal transmission has the advantages of faster transmission speed, higher reliability and stronger resistance to interference. Continuous wave signal transmission has good application prospects.
連続波信号発生器はモータを通じて回転弁の回転子を制御して一定の規則で運動させて、スラリー液の流通面積を変え、異なる掘削液の流通面積は異なる幅の掘削液の圧力信号を生成し、掘削液の圧力信号を利用して坑内データの伝送を実現する。具体的には、回転子の運転方式を制御することで、スラリー掘削液の正弦圧力波信号の幅値、周波数及び位相の変化を実現することができ、それによって、掘削中測定データの変調を実現することができ、連続波信号発生器のデータ伝送速度はスラリー負パルス発生器とスラリー正パルス発生器よりも速く、高くも40bit/sに達することができる。 The continuous wave signal generator controls the rotor of the rotary valve through the motor to move according to a certain rule to change the flow area of the slurry liquid, and different drilling liquid flow areas generate drilling liquid pressure signals with different widths. and use the pressure signal of the drilling fluid to realize the transmission of downhole data. Specifically, by controlling the operation mode of the rotor, it is possible to realize the variation of the width value, frequency and phase of the sinusoidal pressure wave signal of the slurry drilling fluid, thereby modulating the measurement data during drilling. The data transmission rate of the continuous wave signal generator is faster than that of the slurry negative pulse generator and the slurry positive pulse generator, and can reach as high as 40 bit/s.
回転弁の回転子の運動方式の違いによって、スイングせん断弁式連続信号発生器と連続回転弁式連続波信号発生器に分類される。スイングせん断弁式の連続信号発生器でも、連続回転弁式の連続波信号発生器でも、一連の共通性の難題に直面している。まず、モータの制御問題である。モータは回転子の駆動源として、その制御精度は信号の発生に非常に大きな影響を与える。そのため、モータの制御精度に対する要件は非常に高く、坑内の作業環境は比較的に劣悪であるため、モータは耐高温、耐フラッシュの特性を持つ必要がある。しかも、実際の作業中、モータは水力衝撃の影響を受け、負荷は変化している不定な量である。どのような制御方法でモータの制御精度を上げることができるかが難題であり、技術的には実現しやすくない。特にスイングせん断弁式連続信号発生器の場合、モータの連続的正反転を制御する必要があり、モータへの要件が高く、回転子が大きな抵抗に遭遇した場合には、モータが設定された位置に回転しない可能性もある。次に、システムの消費電力の問題である。つまり、モータが回転子の運動を駆動する過程において、負荷の水モーメントを克服する必要があり、同時に高周波の振動信号を生成する必要があるため、システムの消費電力は非常に大きく、その上、水力トルクによる未知の摂動もモータの運行性能に深刻な影響を与える。更に、坑内の温度は井戸の深さの増加につれて上昇し、温度の変化ポテンシャルは必ずモータの制御パラメータの変化を引き起こす。 Depending on the motion method of the rotor of the rotary valve, it is classified into a swing shear valve type continuous signal generator and a continuous rotary valve type continuous wave signal generator. Both swing shear valve continuous signal generators and continuous rotary valve continuous wave signal generators face a set of common challenges. First, there is the motor control problem. The motor is a drive source for the rotor, and its control accuracy has a great influence on signal generation. Therefore, the requirements for the control accuracy of the motor are very high, and the working environment in the mine is relatively poor, so the motor must have the characteristics of high temperature resistance and flash resistance. Moreover, during actual work, the motor is affected by hydraulic shock, and the load is a varying and indefinite amount. A difficult problem is how to improve the control accuracy of the motor, and it is technically not easy to achieve. Especially for the swing shear valve type continuous signal generator, it is necessary to control the continuous forward and reverse of the motor, the requirements on the motor are high, and when the rotor encounters a large resistance, the motor will may not rotate to Next, there is the problem of system power consumption. That is, in the process of the motor driving the motion of the rotor, it is necessary to overcome the water moment of the load, and at the same time generate a high-frequency vibration signal, so the power consumption of the system is very large. The unknown perturbation due to hydraulic torque also seriously affects the running performance of the motor. Furthermore, the downhole temperature increases with increasing well depth, and any potential change in temperature will cause a change in the control parameters of the motor.
特許文献US20180291733A1には、坑内で低周波の圧力パルスを発生させる装置を開示しており、該装置は、筐体と、筐体内に設けられた回転弁とを含み、前記回転弁は、第1弁部と、第2弁部とを含み、前記第1弁部は第1タービンによって回転駆動され、前記第2弁部は第2タービンによって回転駆動され、前記第1タービン及び前記第2タービンは、同じ排出量-回転特性を有し、すなわち、前記第1タービン及び第2タービンの排出量-回転速度曲線の傾きは等しく、それによって、前記第1弁部及び前記第2弁部は、異なる速度で回転することができるが、安定した固定周波数を得ることができるので、パルス信号の安定した伝送を実現する。しかしながら、掘削過程において、井戸の深さの増加につれて、掘削作業状況はますます複雑になり、測定すべき坑内データも多くなり、掘削孔の軌跡データ、地質データだけでなく、坑内の振動、掘削圧、トルク、井径拡大率、誘電定数などのデータも測定する必要があり、データ伝送量の大きさは信号周波数と密接に関係しており、上記特許文献に記載の圧力パルス装置で発生するのは固定値の周波数であるため、異なる井戸の深さがデータの情報量に対する要件を満たすことができない。 Patent document US20180291733A1 discloses a device for generating low frequency pressure pulses downhole, the device comprising a housing and a rotary valve provided in the housing, said rotary valve comprising a first a valve portion and a second valve portion, the first valve portion being rotatably driven by a first turbine and the second valve portion being rotatably driven by a second turbine, the first and second turbines being , have the same emissions-rotation characteristics, i.e. the slopes of the emissions-rotations curves of said first and second turbines are equal, whereby said first and second valve parts are different Although it can rotate at high speed, a stable fixed frequency can be obtained, thus realizing stable transmission of the pulse signal. However, in the drilling process, as the depth of the well increases, the drilling work situation becomes more and more complicated, and the underground data to be measured increases. It is also necessary to measure data such as pressure, torque, well diameter expansion rate, dielectric constant, etc. The amount of data transmission is closely related to the signal frequency, and the pressure pulse device described in the above patent document generates is a fixed value frequency, so different well depths cannot meet the requirement for data information content.
なお、上記内容は発明者の技術的認知の範疇に属するものであり、必ずしも従来技術を構成するものではない。 It should be noted that the above content belongs to the technical recognition of the inventor, and does not necessarily constitute prior art.
本出願は坑内パルス信号発生器、圧力パルスを伝送する方法、ドリルコラー及び掘削設備を提供して、上述の技術的問題の中の少なくとも一つの技術的問題を解決する。 The present application provides a downhole pulse signal generator, a method of transmitting pressure pulses, a drill collar and drilling equipment to solve at least one of the above technical problems.
本出願が用いる技術的解決策は以下のとおりである。 The technical solutions used in this application are as follows.
中空キャビティと、それぞれ前記中空キャビティに連通するスラリー入口及びスラリー出口とを備えるケーシングを含む坑内パルス信号発生器であって、前記中空キャビティ内部には、回転弁であって、前記回転弁はスラリーの流れ方向に沿って順次設けられた一次弁体と二次弁体とを含み、前記一次弁体と前記二次弁体は互いに協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更することができる回転弁と、一次弁体の回転駆動するための一次回転部材であって、スラリーで回転駆動される一次回転部材と、二次弁体の回転を駆動するための二次回転部材であって、スラリーで回転駆動される二次回転部材と、スラリー排出量調整ユニットとが設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、スラリーを分流可能なオーバーフロー通路を含み、前記オーバーフロー通路は、前記一次弁体又は前記二次弁体に設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、調整機構を更に含み、前記調整機構は、前記一次回転部材を流れるスラリー排出量と前記二次回転部材を流れるスラリー排出量との差が調整可能な変数となるように、前記オーバーフロー通路のオーバーフロー量を調整するように構成され、前記一次弁体と前記二次弁体は調整可能な回転速度の差で動作することができる。 A downhole pulse signal generator comprising a casing having a hollow cavity and a slurry inlet and a slurry outlet respectively communicating with said hollow cavity, wherein inside said hollow cavity is a rotary valve, said rotary valve for discharging slurry. comprising a primary valve body and a secondary valve body provided in sequence along the flow direction, wherein the primary valve body and the secondary valve body cooperate with each other to change the flow area of the slurry in the rotary valve. a primary rotary member for rotationally driving the primary valve body, the primary rotary member being rotationally driven by the slurry, and a secondary rotary member for driving the rotation of the secondary valve body. A secondary rotating member that is rotationally driven by the slurry and a slurry discharge amount adjustment unit are provided, and the slurry discharge amount adjustment unit includes an overflow passage that can divert the slurry, and the overflow passage is connected to the primary valve. body or the secondary valve body, the slurry discharge amount adjusting unit further includes an adjusting mechanism, the adjusting mechanism adjusting the slurry discharge amount flowing through the primary rotary member and the slurry discharge amount flowing through the secondary rotary member. and the amount of overflow of the overflow passage is adjusted such that the difference between is an adjustable variable, and the primary valve body and the secondary valve body can operate with an adjustable rotational speed difference. can.
本出願における前記坑内パルス信号発生器は、更に、次のような追加技術的特徴を有する。 The downhole pulse signal generator in the present application further has the following additional technical features.
前記調整機構は、フロー制限部材及び前記フロー制限部材の移動を駆動する駆動部材を含み、前記オーバーフロー通路はオーバーフロー出口を有し、前記フロー制限部材は、前記オーバーフロー出口を開放、閉鎖又は遮蔽することができるフロー制限部を備え、前記オーバーフロー出口は可変断面貫通口であること、前記フロー制限部は可変断面を有する構成であることのうちの少なくとも一方を含み、前記駆動部材は、前記フロー制限部材の移動量を制御することにより、前記オーバーフロー出口におけるオーバーフロー面積を変更して、前記オーバーフロー通路のオーバフロー量を変更する。 The adjustment mechanism includes a flow restriction member and a drive member for driving movement of the flow restriction member, the overflow passage having an overflow outlet, the flow restriction member opening, closing or blocking the overflow outlet. wherein the overflow outlet is a variable cross-section through-hole, and/or the flow restriction is configured to have a variable cross-section; By controlling the amount of movement of , the overflow area at the overflow outlet is changed to change the overflow amount of the overflow passage.
前記フロー制限部材は、前記駆動部材の駆動により直線運動を行う。 The flow restricting member is linearly moved by being driven by the driving member.
前記フロー制限部材の運動方向は、前記オーバーフロー出口の軸線方向に平行である。 The direction of movement of the flow restriction member is parallel to the axial direction of the overflow outlet.
前記二次弁体は、前記一次弁体と協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更する二次協働部と、前記二次協働部と固着されて前記二次回転部材と接続される二次接続部とを有し、前記オーバーフロー通路は、前記二次接続部に設けられる。 The secondary valve body includes a secondary cooperative part that cooperates with the primary valve body to change the flow area of the slurry in the rotary valve, and the secondary rotary member that is fixed to the secondary cooperative part. and a secondary connection connected to a secondary connection, wherein the overflow passage is provided in the secondary connection.
前記一次弁体は、前記二次弁体と協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更する一次協働部と、前記一次協働部と固着されて前記一次回転部材と接続される一次接続部とを有し、前記一次回転部材は前記一次接続部の外側に嵌着され、前記二次回転部材は前記二次接続部の外側に嵌着される。 The primary valve body includes a primary cooperative part that cooperates with the secondary valve body to change the flow area of the slurry in the rotary valve, and a primary cooperative part that is fixed to the primary cooperative part and connected to the primary rotary member. a primary connection portion, wherein the primary rotary member is fitted to the outside of the primary connection portion, and the secondary rotary member is fitted to the outside of the secondary connection portion.
前記一次回転部材は前記一次弁体キーに接続され、前記二次回転部材は前記二次弁体キーに接続される。 The primary rotating member is connected to the primary valve body key, and the secondary rotating member is connected to the secondary valve body key.
本出願は、流体中で圧力パルスを伝送する方法を更に開示し、該方法は、パルス信号発生器を提供することと、スラリーを前記パルス信号発生器に流すことと、前記一次回転部材と前記二次回転部材のスラリー排出量の差を調整するように、前記スラリー排出量調整ユニットによって前記オーバーフロー通路のオーバーフロー量を調整することと、周波数が調整可能な圧力波信号を生成することとを含み、前記坑内パルス信号発生器は、中空キャビティと、それぞれ前記中空キャビティに連通するスラリー入口及びスラリー出口とを備えるケーシングを含み、前記中空キャビティ内には、回転弁であって、前記回転弁はスラリーの流れ方向に沿って順次設けられた一次弁体と二次弁体とを含み、前記一次弁体と前記二次弁体は互いに協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更することができる回転弁と、一次弁体の回転を駆動するための一次回転部材であって、スラリーで回転駆動される一次回転部材と、二次弁体の回転を駆動するための二次回転部材であって、スラリーで回転駆動される二次回転部材と、スラリー排出量調整ユニットとが設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、スラリーを分流可能なオーバーフロー通路を含み、前記オーバーフロー通路は、前記一次弁体又は前記二次弁体に設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、調整機構を更に含み、前記調整機構は、前記一次回転部材を流れるスラリー排出量と前記二次回転部材を流れるスラリー排出量との差が調整可能な変数となるように、前記オーバーフロー通路のオーバーフロー量を調整するように構成され、前記一次弁体と前記二次弁体は調整可能な回転速度の差で動作することができる。 The present application further discloses a method of transmitting pressure pulses in a fluid comprising: providing a pulse signal generator; flowing a slurry through said pulse signal generator; adjusting the overflow rate of the overflow passage by the slurry rate adjusting unit to adjust the difference in the slurry rate of the secondary rotating member; and generating a pressure wave signal with an adjustable frequency. , the downhole pulse signal generator includes a casing having a hollow cavity and a slurry inlet and a slurry outlet respectively communicating with the hollow cavity, wherein a rotary valve is disposed in the hollow cavity, the rotary valve receiving the slurry a primary valve body and a secondary valve body sequentially provided along the flow direction of the slurry, and the primary valve body and the secondary valve body cooperate with each other to change the flow area of the slurry in the rotary valve a primary rotary member for driving rotation of the primary valve body, the primary rotary member being rotationally driven by the slurry; and a secondary rotary member for driving rotation of the secondary valve body. A secondary rotating member that is rotationally driven by the slurry and a slurry discharge amount adjustment unit are provided, the slurry discharge amount adjustment unit includes an overflow passage that can divert the slurry, and the overflow passage is the The slurry discharge amount adjustment unit provided on the primary valve body or the secondary valve body further includes an adjustment mechanism, and the adjustment mechanism adjusts the slurry discharge amount flowing through the primary rotating member and the slurry flowing through the secondary rotating member. The primary valve body and the secondary valve body are configured to adjust the overflow rate of the overflow passage so that the difference between the discharge rate is an adjustable variable, and the primary valve body and the secondary valve body operate with an adjustable rotational speed difference. be able to.
本出願は、筐体を含むドリルコラーを更に開示し、前記筐体内には、以上に記載の坑内パルス信号発生器が設けられる。 The present application further discloses a drill collar comprising a housing in which a downhole pulse signal generator as described above is provided.
本出願は、ドリルコラムとビットを備える掘削設備を更に開示し、前記設備は、前記ドリルコラムと前記ビットに接続するためのドリルコラーを更に備え、前記ドリルコラーは以上に記載のドリルコラーであり、前記中空キャビティ内には、制御ユニットと、前記制御ユニットに坑内データを伝送するためのデータ収集ユニットとが設けられ、前記データ収集ユニットは、掘削中測定装置及び/又は掘削中検層装置とを含み、前記制御ユニットは、制御モジュール、変調モジュール、及び地上復調モジュールを含み、前記制御モジュールは、前記調整機構を制御するために使用され、前記変調モジュールは、前記坑内データを符号化してスラリー圧力波に変調し、前記パルス発生器によってデータを前記地上復調モジュールに送信するために使用される。 The present application further discloses a drilling equipment comprising a drill column and a bit, said equipment further comprising a drill collar for connecting said drill column and said bit, said drill collar being the drill collar as described above, and said hollow a control unit and a data collection unit for transmitting downhole data to the control unit, the data collection unit including an in-drilling measuring device and/or an in-drilling logging device; The control unit includes a control module, a modulation module, and a ground demodulation module, the control module being used to control the adjustment mechanism, and the modulation module encoding the downhole data into slurry pressure waves. It is used to modulate and transmit data by the pulse generator to the terrestrial demodulation module.
上記技術的解決策を採用することにより、本出願において以下の有益な効果が得られる。 By adopting the above technical solutions, the following beneficial effects are obtained in the present application.
1. 本出願における前記一次回転部材及び前記二次回転部材はいずれもスラリーにより回転駆動され、それによって、前記一次弁体及び前記二次弁体の回転を駆動し、それは、スラリーの運動エネルギーを十分に利用して、回転弁のモータフリー駆動を実現し、消費電力を大幅に低減し、坑内装置の安全性向上させするだけでなく、制御の難度も低減する。
また、前記信号発生器は、スラリー排出量調整ユニットを更に有し、前記スラリー排出量調整ユニットは、スラリーを分流可能なオーバーフロー通路及び、前記オーバーフロー通路のオーバーフロー量を調整するための調整機構を含み、それによって、前記一次回転部材を流れるスラリー排出量と前記二次回転部材を流れるスラリー排出量との差が調整可能な変数となり、よって、前記一次弁体と前記二次弁体は調整可能な回転速度の差で動作することができ、更に、広範囲に調整可能なパルス信号周波数と情報伝送速度を得ることができ、従って、異なる井戸の深さの位置で、異なる信号量の担持量を得ることができ、最終的に異なる井戸の深さから異なる担持量のデータ情報を得ることができ、一次回転部材と二次回転部材を変えることなく、パルス信号周波数の調整を実現することができ、坑内作業のリアルタイムオンライン調整を実現し、掘削作業の順調な進行に保障を提供する。
1. Both the primary rotating member and the secondary rotating member in the present application are rotationally driven by the slurry, thereby driving the rotation of the primary valve body and the secondary valve body, which fully absorbs the kinetic energy of the slurry It not only realizes the motor-free driving of the rotary valve, greatly reduces the power consumption, improves the safety of the underground equipment, but also reduces the difficulty of control.
In addition, the signal generator further has a slurry discharge amount adjustment unit, and the slurry discharge amount adjustment unit includes an overflow passage capable of diverting the slurry and an adjustment mechanism for adjusting the overflow amount of the overflow passage. whereby the difference between the amount of slurry discharged through said primary rotary member and the amount of slurry discharged through said secondary rotary member is an adjustable variable, so that said primary valve body and said secondary valve body are adjustable It can work with the difference of rotation speed, and furthermore, it can obtain a wide range of adjustable pulse signal frequency and information transmission rate, so that different well depth positions can obtain different signal amount carrying amount. can finally obtain data information of different loadings from different well depths, and can realize adjustment of the pulse signal frequency without changing the primary rotating member and the secondary rotating member, It realizes real-time online adjustment of underground work and provides guarantee for the smooth progress of drilling work.
2. 本出願の好ましい実施形態として、前記調整機構は、フロー制限部材及び前記フロー制限部材の移動を駆動する駆動部材を含み、前記オーバーフロー通路はオーバーフロー出口を有し、前記オーバーフロー出口は可変断面貫通口であること、前記フロー制限部は可変断面を有する構成であることのうちの少なくとも一方を含み、前記駆動部材は、前記フロー制限部材の移動量を制御することにより、前記オーバーフロー出口におけるオーバーフロー面積を変更して、前記オーバーフロー通路のオーバフロー量を変更し、それにより、前記一次回転部材と前記二次回転部材を流れるスラリーの排出量を調整でき、最終的には、一次弁体と二次弁体の回転速度の差を調整するという目的を達成する。本出願に記載の前記オーバーフロー量の調整方式は、便利で、迅速で、しかも制御しやすく、更に、前記オーバーフロー出口及び/又は前記流れ制限部の断面設計を通じて、一次弁体と二次弁体の回転速度差の無段調整をサポートすることができ、それは信号周波数調整の範囲を拡大するだけでなく、異なる井戸の深さに対して整合した信号周波数を調整することができ、異なる井戸の深さがデータ情報量に対する要件を満たすことができ、また、この無段調整方式は一次回転部材、一次弁体、二次回転部材、二次弁体に対する衝撃が小さく、信号発生器の動作性能の確実性と安定性を保証し、信号発生器の寿命を延長することにも役立つ。 2. As a preferred embodiment of the present application, said adjustment mechanism comprises a flow restriction member and a drive member for driving movement of said flow restriction member, said overflow passage having an overflow outlet, said overflow outlet being a variable cross-section through-hole. wherein the flow restrictor is configured to have a variable cross-section, and the drive member varies the overflow area at the overflow outlet by controlling the amount of movement of the flow restrictor. to change the overflow amount of the overflow passage, thereby adjusting the discharge amount of the slurry flowing through the primary rotary member and the secondary rotary member, and finally, the primary valve body and the secondary valve body To achieve the purpose of adjusting the rotation speed difference. The method of adjusting the amount of overflow described in the present application is convenient, quick, and easy to control, and furthermore, through the cross-sectional design of the overflow outlet and/or the flow restriction, the primary valve body and the secondary valve body It can support stepless adjustment of the rotation speed difference, which not only expands the range of signal frequency adjustment, but also can adjust the matched signal frequency for different well depths, allowing different well depths In addition, this stepless adjustment method has a small impact on the primary rotating member, the primary valve body, the secondary rotating member, and the secondary valve body, and improves the operating performance of the signal generator. It also helps to ensure reliability and stability and extend the life of the signal generator.
3. 本出願の好ましい実施形態として、前記フロー制限部材は、前記駆動部材の駆動下で直線運動をし、前記フロー制限部材の運動方向は前オーバーフロー出口の軸線方向と平行になり、それによって、前記オーバーフロー部材の運動によって前記オーバーフロー通路のオーバーフロー量を変更し、直線運動の方式がより確実性が高く、かつ、各部材間の組み立て及び伝動が占有する取り付けスペースがより小さくなり、従って、信号発生器のサイズの低減に寄与し、信号発生器のサイズの低減は、信号発生器全体の製作コストを低減するだけでなく、前記信号発生器の作業過程の確実性も向上させる。具体的には、体積の小さい信号発生器はドリルコラー全体の小型化に寄与し、ドリルコラーの小型化はその柔軟性を向上させ、坑内作業の複雑な動作状況において、ドリルコラーの曲がり、姿勢調整などを容易にし、作業過程全体の確実性と安定性に役立つ。 3. As a preferred embodiment of the present application, said flow restricting member performs linear motion under the drive of said driving member, and the movement direction of said flow restricting member is parallel to the axial direction of the front overflow outlet, whereby said overflow The movement of the member changes the overflow amount of the overflow passage, the linear movement method is more reliable, and the assembly and transmission between each member occupies less installation space, so that the signal generator is improved. Contributing to the reduction of size, the reduction of the size of the signal generator not only reduces the manufacturing cost of the whole signal generator, but also improves the reliability of the working process of said signal generator. Specifically, the small-volume signal generator contributes to the overall miniaturization of the drill collar, and the miniaturization of the drill collar improves its flexibility. It facilitates and contributes to the certainty and stability of the whole working process.
4. 本出願の好ましい実施形態として、前記オーバーフロー通路は、前記二次弁体の二次接続部に設けられ、これにより、前記二次回転部材を流れるスラリー排出量が前記一次回転部材を流れるスラリー排出量以下になるようにし、スラリーの流れ過程全体及び最終的な合流過程はよりスムーズになり、しかも、前記信号発生器の構造設計を容易にし、前記信号発生器の径方向寸法と軸寸法の減少に寄与し、従って、前記信号発生器の動作性能の確実性を向上させる。 4. As a preferred embodiment of the present application, the overflow passage is provided in the secondary connection portion of the secondary valve body, whereby the amount of slurry discharged through the secondary rotary member is equal to the amount of slurry discharged through the primary rotary member. The overall flow process and the final merging process of the slurry are made smoother, and the structural design of the signal generator is facilitated, and the radial and axial dimensions of the signal generator are reduced. contributes, thus improving the reliability of the operational performance of the signal generator.
5. 本出願の好ましい実施形態として、記一次回転部材は、前記一次弁体の一次接続部の外側に嵌着され、前記二次回転部材は、前記二次弁体の二次接続部の外側に嵌着され、カップリング、プロペラシャフトなどの機械的伝動部材によって弁体と回転部材との接続を実現する方式に対して、本実施形態は、パルス信号発生器の軸方向の長さを大幅に短縮することができ、その動作の確実性を向上させることができ、特に、坑内でのカーブの柔軟性に優れる。 5. As a preferred embodiment of the present application, the primary rotary member is fitted outside the primary connection portion of the primary valve body, and the secondary rotary member is fitted outside the secondary connection portion of the secondary valve body. This embodiment greatly reduces the axial length of the pulse signal generator compared to the method of realizing the connection between the valve body and the rotating member by means of mechanical transmission members such as couplings and propeller shafts. It is possible to improve the certainty of its operation, and in particular, it is excellent in flexibility of curve in the tunnel.
更に、前記一次回転部材と前記一次弁体キーとが接続され、前記二次回転部材キーと前記二次弁体キーとが接続され、キー接続により回転部材と弁体との組み立てを実現し、センタリング性が良好であり、取り付けが容易であり、組み立て効率を向上させるだけではなく、取り外しが容易であり、回転部材の交換を容易にし、回転部材の交換により、一次、二次回転部材の排出量調整を可能にし、これにより、前記信号発生器の適用範囲が拡大される。 Further, the primary rotary member and the primary valve body key are connected, the secondary rotary member key and the secondary valve body key are connected, and the rotary member and the valve body are assembled by key connection, It has good centering property, is easy to install, not only improves assembly efficiency, but also is easy to remove, and facilitates replacement of rotating members. Quantity adjustment is possible, which extends the application range of the signal generator.
ここで説明する図面は本出願の更なる理解を提供するために用いられ、本出願の一部を構成し、本出願の概略的な実施例及びその説明は、本出願を解釈するために用いられ、本出願を不適切に限定するものではない。 The drawings described herein are used to provide a further understanding of the application and form part of the application, and schematic examples of the application and their descriptions are used to interpret the application. are not intended to unduly limit this application.
本出願の全体的な概念をより明確に説明するために、以下、明細書の図面によって、例を挙げて詳細に説明する。 In order to explain the overall concept of the present application more clearly, an example will now be described in detail with reference to the drawings of the specification.
以下の説明では、本出願の内容を十分に理解するために、多くの具体的な詳細を記載しているが、本出願に記載された他の形態とは異なる形態で本出願を実施することができるので、本出願の保護範囲は以下に開示された具体的な実施形態に限定されるものではない。 In the following description, many specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the subject matter of the application, but it is not necessary to implement the application in a manner different from other forms described in the application. Therefore, the scope of protection of this application is not limited to the specific embodiments disclosed below.
また、本出願の説明では、用語「頂」、「底」、「内」、「外」、「軸方向」、「直径方向」、「周方向」などで示される方位又は位置関係は、図面に基づく方位又は位置関係であり、単に本出願を説明したり記載を簡略化するためのものにすぎず、指す装置又は素子が特定の方位を有したり、特定の方位で構成され、操作されなければならないと示し又は暗示するものではないため、本出願への制限として理解することはできない。 Also, in the description of this application, orientations or positional relationships indicated by the terms "top", "bottom", "inner", "outer", "axial", "diametrical", "circumferential", etc. and is merely for the purpose of explaining or simplifying the description of the present application, and the device or element referred to has a particular orientation or is configured and operated in a particular orientation. It does not indicate or imply that it must and therefore cannot be taken as a limitation to the present application.
本出願において、別途に明確な規定と限定がない限り、用語「取り付ける」、「互いに接続する」、「接続する」、「固定する」などの用語の意味は広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続や、着脱可能な接続や、或いは一体的な接続でも可能であり、機械的な接続であってもよいし、電気的な接続であってもよいし、通信であってもよいし、直接接続であってもよいし、中間媒体によって間接的に接続されていてもよいし、2つの素子内部の連通又は2つの素子の相互作用関係であってもよい。。当業者であれば、本発明における上記用語の具体的な意味は、具体的な状況に応じて理解することができる。 In this application, the terms "attach", "connect to each other", "connect", "fix" and the like are to be understood broadly, unless expressly defined and limited to the contrary. For example, a fixed connection, a detachable connection, or an integral connection is possible, and it may be a mechanical connection, an electrical connection, or a communication connection. However, it may be a direct connection, an indirect connection through an intermediate medium, a communication inside the two elements, or an interaction relationship between the two elements. . Those skilled in the art can understand the specific meanings of the above terms in the present invention according to specific situations.
本出願においては、特に明示的な規定及び限定がない限り、第1特徴は、第2特徴の「上」又は「下」にあることは、第1及び第2特徴に直接接触することを含んでもよいし、第1及び第2特徴は、中間媒体によって間接的に接触することを含んでもよい。本明細書の説明において、「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、「例」、「具体的な例」、又は「いくつかの例」などの用語に関する説明は、当該実施例又は例に関連して記載される具体的な特徴、構造、材料、又は特性が、本出願の少なくとも1つの実施例又は例に含まれることを意味する。本発明では、上記用語に対する例示的説明は、必ずしも同じ実施例や例を対象としなくてもよい。また、説明した具体的特徴、構造、材料や特性は、任意の一つや複数の実施例や例にて、適切な方法で組み合わせてもよい。 In this application, unless otherwise expressly specified and limited, reference to a first feature being "above" or "below" a second feature includes directly touching the first and second features. Alternatively, the first and second features may include indirect contact through an intermediate medium. In the description herein, a description of terms such as “one embodiment,” “some embodiments,” “example,” “specific example,” or “some examples” refers to the embodiment or A specific feature, structure, material, or property described in connection with an example is meant to be included in at least one embodiment or example of the present application. In accordance with the present invention, exemplary statements for such terms are not necessarily directed to the same embodiment or example. Also, the specific features, structures, materials and characteristics described may be combined in any suitable manner in any one or more embodiments or examples.
図1に示すように、中空キャビティと、それぞれ前記中空キャビティに連通するスラリー入口20及びスラリー出口21とを備えるケーシング1を含む坑内パルス信号発生器であって、前記中空キャビティ内部には、回転弁であって、前記回転弁はスラリーの流れ方向に沿って順次設けられた一次弁体4と二次弁体6とを含み、前記一次弁体4と前記二次弁体6は互いに協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更することができる回転弁と、
As shown in FIG. 1, a downhole pulse signal generator comprising a casing 1 having a hollow cavity and a
一次弁体4の回転を駆動するための一次回転部材5であって、スラリーで回転駆動される一次回転部材5と、二次弁体6の回転を駆動するための二次回転部材8であって、スラリーで回転駆動される二次回転部材8が設けられる。本出願における前記一次回転部材5及び前記二次回転部材8の回転は従来のモータ駆動からスラリー駆動に変更することでの坑内作業環境のモータの動作、制御などに与える問題を克服し、スラリーの運動エネルギーを十分に利用して、回転弁のモータフリー駆動を実現し、消費電力を大幅に低減し、坑内装置の安全性向上させするだけでなく、制御の難度も低減する。
A
掘削過程において、スラリーは前記スラリー入口20から前記キャビティに入り、前記一次回転部材5と前記二次回転部材8とをそれぞれ流れて、前記一次回転部材5と前記二次回転部材8とを連動させて回転させ、それによって前記一次弁体4と前記二次弁体6の回転を駆動して、最終的には、前記スラリーの前記回転弁での流通面積を変化させ、異なるスラリーの流通面積に応じて、異なる幅値の圧力信号を発生させる。
During the excavation process, slurry enters the cavity from the
従来のモータが制御弁を制御して周期的な連続動作によりスラリーを切断してスラリー信号を生成することに異なり、本出願におけるスラリー信号の周波数調整は、下記のスラリー排出量調整ユニットにより補助的に実現される。 Unlike a conventional motor controlling a control valve to cut the slurry in a periodic continuous motion to generate a slurry signal, the frequency adjustment of the slurry signal in the present application is assisted by the slurry discharge adjustment unit described below. is realized in
具体的には、図1から図11に示すように、本出願における前記中空キャビティ内にはスラリー排出量調整ユニットが更に設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、スラリーを分流可能なオーバーフロー通路22を含み、前記スラリー排出量調整ユニットは、調整機構を更に含み、前記調整機構は、前記一次回転部材5を流れるスラリー排出量と前記二次回転部材8を流れるスラリー排出量との差が調整可能な変数となるように、前記オーバーフロー通路22のオーバーフロー量を調整するように構成され、前記一次弁体4と前記二次弁体6は調整可能な回転速度差で動作でき、これによって、掘削中の異なる井戸の深さ位置での坑内データ情報収集量の異なる大きさの需要に適応するように、調整可能な信号の周波数を得ることができる。
Specifically, as shown in FIGS. 1 to 11 , a slurry discharge amount adjustment unit is further provided in the hollow cavity in the present application, and the slurry discharge amount adjustment unit includes an
なお、本出願では、前記オーバーフロー通路22の設置位置については、具体的には限定しない。例えば、具体的な一実施例では、前記オーバーフロー通路22は、前記一次弁体4に設けられる。また、別の具体的な実施形態では、前記オーバーフロー通路22は、前記二次弁体6に設けられる。前記二次弁体6に前記オーバーフロー通路22を開ける例をとして、掘削中に一部のスラリーが前記オーバーフロー通路22に排出されて、前記一次回転部材5を流れるスラリーの排出量と、前記二次弁体8を流れるスラリーの排出量とが異なるようにし、従って、前記一次弁体4と前記二次弁体6には回転速度差が発生し、前記一次弁体4と前記二次弁体6は回転中において、前記回転速度差の違いにより、前記回転弁のスラリー通路(前記一次弁体4と前記二次弁体6の協調により生成されるもの)の流通面積は変化し、これによって周期的な特徴を有するスラリー圧力波信号を発生させ、回転速度差の大きさはスラリー圧力波信号の周波数を決定する。
In addition, in the present application, the installation position of the
本出願の好ましい実施例として、前記一次回転部材5及び前記二次回転部材8はいずれもタービンであり、図7に示すように、前記タービンの具体的な構成例を示したが、本出願に係る前記タービンの構成は、図に示す構成に限定されるものではなく、他の構成タイプを採用してもよい。また、本出願は、前記一次回転部材5と前記二次回転部材8とが構造形状の完全に一致するタービンを用いた具体例を示している。しかし、本出願はこれに限定されるものではなく、前記一次回転部材5と前記二次回転部材8とは、構造形状の異なるタービンを採用してもよい。これによって、前記スラリー排出量調整ユニットにより前記一次回転部材5と前記二次回転部材8の排出量を調整した上で、前記一次回転部材5と前記二次回転部材8のタービン構造の異なりによって、前記一次回転部材5と前記二次回転部材8の排出量ー回転速度の特性を変化させる。
As a preferred embodiment of the present application, both the primary rotating
図5及び図6に示すように、前記一次弁体4及び前記二次弁体6の具体的な構成例を示し、図から分かるように、当該例では、前記一次弁体4及び前記二次弁体6の両方に2枚の弁シートを有するが、本出願における前記一次弁体4及び前記二次弁体6の構造は、これに限定されるものではなく、それは、4枚の弁シートを有する構造などを用いていてもよい。当然ながら、本出願における前記一次弁体4及び前記二次弁体6の構造は、全く異なるものであってもよく、相対運動中にスラリー流通面積の変化が生じていれば、一定の周波数のスラリー圧力波信号を発生させることができる。
5 and 6 show specific configuration examples of the
本出願の好ましい実施形態として、前記調整機構は、フロー制限部材11及び前記フロー制限部材11の移動を駆動する駆動部材14を含み、前記オーバーフロー通路22はオーバーフロー入口19とオーバーフロー出口10を有し、前記フロー制限部材11は、前記オーバーフロー出口10を開放、閉鎖又は遮蔽することができるフロー制限部を備える。本実施形態における前記フロー制限部材11は、前記オーバーフロー出口10を開放し又は閉鎖するという二つの動作状態しかないわけではなく、それは、前記オーバーフロー出口10を部分的に閉鎖するという動作状態も有し、これによって、オーバーフロー量調整の多様性を増加させ、異なる周波数のスラリー圧力波信号を得るために基礎を提供する。本実施形態における前記オーバーフロー流の調整方法は、便利で、迅速で、そして制御しやすい。
As a preferred embodiment of the present application, said adjustment mechanism comprises a
本実施形態では、前記フロー制限部材11の運動方については、具体的には限定しない。
In this embodiment, the movement of the
具体的な一例では、前記フロー制限部材11は、前記駆動部材14によって回転駆動されて、前記オーバーフロー出口10を開放、閉鎖、又は部分的に遮蔽する。
In one particular example, the
本出願の好ましい実施形態として、前記フロー制限部材11は、前記駆動部材14の駆動下で直線運動をし、上記の回転運動の方式に比べて、直線運動の方式がより確実性が高く、かつ、各部材間の組み立て及び伝動が占有する取り付けスペースがより小さくなり、従って、信号発生器のサイズの低減に寄与し、信号発生器のサイズの低減は、信号発生器全体の製作コストを低減するだけでなく、前記信号発生器の作業過程の確実性も向上させる。具体的には、体積の小さい信号発生器はドリルコラー全体の小型化に寄与し、ドリルコラーの小型化はその柔軟性を向上させ、坑内作業の複雑な動作状況において、ドリルコラーの曲がり、姿勢調整などを容易にし、作業過程全体の確実性と安定性に役立つ。一方、直線運動の形態として二つが挙げられ、1つは、前記フロー制限部材11の運動方向が前記オーバーフロー出口10の軸線方向に対して垂直であることであり、もう一つは、前記オーバーフロー部材11の運動方向が前記オーバーフロー出口10の軸線方向に対して平行であることであり、好ましい例としては、前記オーバーフロー部材11の運動方向は前記オーバーフロー出口10の軸線方向に平行であり、従って、前記信号発生器の径方向寸法の低減に役立ち、前記信号発生器の小型化に有利である。
As a preferred embodiment of the present application, the
なお、本実施例では、前記駆動部材14の具体的な構成を限定しない。例えば、具体的な一例において、前記駆動部材14はモータであり、前記モータは、ボールスクリューペアなどの直線伝送機構を介して前記位置制限部材に接続されて、前記位置制限部材の直線運動を駆動し、また、他の具体的な例では、前記駆動部材14は、油圧シリンダ又はエアシリンダであり、前記油圧シリンダ又はエアシリンダによって前記位置制限部材の直線運動を駆動する。また、前記駆動部材14は電磁弁駆動部材であり、前記電磁弁駆動部材によって前記位置制限部材の直線運動を駆動する。もちろん、本実施例における前記駆動部材14は、上述した例に限定されるものではなく、他のタイプの構成を採用してもよい。
In this embodiment, the specific configuration of the driving
前記中空キャビティ内には、前記駆動部材14を収容するためのチャンバーを備えた電子ビン12が設けられ、前記チャンバーは、スラリーから隔離されているので、前記駆動部材14がモータ等の構成を採用していても、前記駆動部材14はスラリーの影響を受けないので、その動作の安定性や制御性能等は、スラリーからの影響を受けない。
Inside the hollow cavity, an
本実施形態では、前記オーバーフロー出口10及び前記フロー制限部材11は、以下の実施例のいずれか1つを用いて、両者の組み合わせにより前記オーバーフロー出口10のオーバフロー量を調整することができる。
In this embodiment, the
実施例1:前記オーバーフロー出口10は、可変断面貫通口であり、容易に説明するために、スラリーが前記オーバーフロー出口10に入る側を入口側と呼び、スラリーが前記オーバーフロー出口10から流出する側を出口側と呼び、図8に示すように、前記オーバーフロー出口101の断面積は、前記入口側から前記出口側へ徐々に増大する具体例を示したが、本実施例ではこれに限定されず、他の具体例では、前記オーバーフロー出口10の断面積は、前記入口側から前記出口側へ徐々に小さくなり、前記オーバーフロー出口10を可変断面貫通口にする。
Example 1: The
本実施例では、図8に示すように、前記フロー制限部は、断面面積が固定された面であり、前記駆動部材14は、前記フロー制限部材1101の移動量を制御することにより、前記オーバーフロー出口10箇所のオーバーフロー面積を変更して、前記オーバーフロー通路22のオーバーフロー量を変更する。以下、本実施例では、例として図8に示される結び目を使用して、本実施例を更に詳細に説明する。前記フロー制限部材1101が前記駆動部材14の駆動で前記オーバーフロー出口101に入る深さが大きければ大きいほど、又は、フロー制限部材1101が前記駆動部材14の駆動で前記入口川に近ければ近いほど、単位時間内に前記オーバーフロー出口101のオーバーフロー量は小さくなり、単位時間内に前記一次回転部材5と前記一次回転部材8を流れる排出量の差も小さくなり、前記一次弁体4と前記二次弁体6との回転速度差が小さくなる。
In this embodiment, as shown in FIG. 8, the flow restricting portion is a surface with a fixed cross-sectional area, and the driving
本実施例一次弁体4と二次弁体6の回転速度差の無段調整をサポートすることができ、それは信号周波数調整の範囲を拡大するだけでなく、異なる井戸の深さに対して整合した信号周波数を調整することができ、異なる井戸の深さがデータ情報量に対する要件を満たすことができ、また、この無段調整方式は一次回転部材5、一次弁体4、二次回転部材8、二次弁体6に対する衝撃が小さく、信号発生器の動作性能の確実性と安定性を保証し、信号発生器の寿命を延長することにも役立つ。
This embodiment can support stepless adjustment of the rotation speed difference between the
実施例2:前記オーバーフロー出口10は可変断面貫通口であり、上記実施例1とは異なり、本実施例では、図9に示すように、前記オーバーフロー出口102は、前記入口側から前記出口側へ突出段差部が複数設けられており、かつ、各段差部の内径サイズが異なるため、前記オーバーフロー出口102が可変断面路となるようにする。前記フロー制限部は固定断面面積を有する面であり、前記駆動部材14は、前記フロー制限部材1101の移動量を制御することにより、前記オーバーフロー出口102におけるオーバーフロー面積を変更して、前記オーバーフロー通路22のオーバフロー量を変更する。
Embodiment 2: The
実施例3:本実施例では、図10に示すように、前記オーバーフロー口103の断面積は、前記入口側から前記出口側へそれぞれ一致しており、前記フロー制限部材1102のフロー制限部は、可変断面の構成であり、説明の便宜上、前記フロー制限部材1102が前記駆動部材14に近い端部を接続端と呼び、前記フロー制限部材1102が前記駆動部材14から遠い端部を自由端と呼び、図10に示すように、本実施例での一具体例では、前記フロー制限部の断面積は、前記自由端から前記接続端へと徐々に増大する。しかしながら、本実施例はこれに限定されるものではなく、他の具体例では、前記フロー制限部の断面積は、前記自由端から前記接続端へと徐々に小さくなる。
Embodiment 3: In this embodiment, as shown in FIG. 10, the cross-sectional area of the
前記フロー制限部材1102が前記駆動部材14の駆動で前記オーバーフロー出口103に入る深さが異なる場合、単位時間内に前記オーバーフロー出口103から流出するスラリーの排出量が異なり、それにより、単位時間内に前記一次回転部材5と前記一次回転部材8を流れるスラリーの排出量を変化させて、前記一次弁体4と前記二次弁体6との回転速度差の調整を実現する。
When the
実施例4:本実施例では、図11に示すように、前記オーバーフロー口103の断面積は、前記入口側から前記出口側へと一致し、前記フロー制限部材1103のフロー制限部は断面が可変な構成であり、前記実施例3とは異なり、図11に示すように、本実施例では、前記フロー制限部は、前記自由端から前記接続端へ複数の断面積が異なる段差面を設けており、前記フロー制限部材1103と前記オーバーフロー口103との相対位置を制御することにより、単位時間毎に前記オーバーフロー口10のオーバーフロー量を変化させる。
Embodiment 4: In this embodiment, as shown in FIG. 11, the cross-sectional area of the
実施例5:本実施例では、前記オーバーフロー出口10は可変断面貫通口であり、その具体的な構成は、上記の実施例1と実施例2のうちのいずれか1つを採用することができ、前記フロー制限部は可変断面を有する構成であり、その具体的な構成は、上記の実施例3と実施例4のうちのいずれか1つを採用することができ、前記駆動部材14は、前記フロー制限部材11の移動量を制御することにより、前記オーバーフロー出口10におけるオーバーフロー面積を変更して、前記オーバーフロー通路22のオーバフロー量を変更する。
Embodiment 5: In this embodiment, the
図2から図4に示すように、以下に、前記オーバーフロー出口10を固定断面とし、前記フロー制限部材11のフロー制限部を可変断面とする例を更に詳細に説明する。
As shown in FIGS. 2 to 4, an example in which the
前記フロー制限部材11は図2に示す位置にあるとき、前記オーバーフロー出口10は全開であり、前記オーバーフロー通路22は一部の排出量を放出し、このとき、前記一次回転部材5及び前記二次回転部材8は回転速度差を生成し、前記一次弁体4及び前記二次弁体6は周波数f1のスラリー圧力波を生成する。
When the
前記フロー制限部材11が図3に示す位置にあるとき、前記オーバーフロー部材11により前記オーバーフロー部材10が部分的に遮蔽され、単位時間内に前記オーバーフロー出口10のオーバーフロー流量が減少し、前記オーバーフロー出口10の全開状態に比べて、前記二次回転部材8を流れるスラリーの排出量は大きくなり、前記一次回転部材5と前記二次回転部材8との回転速度差は小さくなり、前記一次弁体4及び前記二次弁体6の回転速度差が対応的に減少し、このとき、前記一次弁体4及び前記二次弁体6は、波数がf2のスラリー圧力波が発生し、f2<f1である。
When the
また、前記フロー制限部材11は図4に示す位置にあるとき、前記オーバーフロー出口10は、前記フロー制限部材11によって完全に遮蔽され、このとき、前記一次回転部材5及び前記二次回転部材8のスラリーの排出量が同じであり、前記一次回転部材5と前記二次回転部材8の回転速度は同じであり、前記一次弁体4と前記二次弁体6はもはや回転速度差がなく、このとき、スラリー圧力波の周波数は0である。
Also, when the
前記オーバーフロー口及び前記フロー制限部材11が、図2から図4よりも複雑な断面構造を採用している場合、前記フロー制限部材11の変位量を制御することにより、より多くの異なる周波数のスラリー圧力波信号を得ることができ、これにより、異なる井戸の深さの位置において、異なる信号量の担持量を得ることができ、最終的に異なる井戸の深さに応じて異なる担持量のデータ情報を得ることができ、一次回転部材5及び二次回転部材8を交換することなく、パルス信号周波数の調整を実現でき、坑内作業のリアルタイムオンライン調整を実現し、掘削作業の順調な進行に保障を提供する。
If the overflow port and the
前記二次弁体6は、前記一次弁体4と協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更する二次協働部と、前記二次協働部と固着されて前記二次回転部材8と接続される二次接続部とを有する。本出願の好ましい実施形態として、前記オーバーフロー通路22は、前記二次接続部に設けられ、これにより、前記二次回転部材8を流れるスラリー排出量が前記一次回転部材5を流れるスラリー排出量以下になるようにし、スラリーの流れ過程全体及び最終的な合流過程はよりスムーズになり、しかも、前記信号発生器の構造設計を容易にし、前記信号発生器の径方向寸法と軸寸法の減少に寄与し、従って、前記信号発生器の動作性能の確実性を向上させる。
The
また、前記オーバーフロー通路22は、前記オーバーフロー入口19を更に含み、前記オーバーフロー入口19は、前記二次接続部に設けられ、本出願において、前記オーバーフロー入口19の数を限定せず、前記二次接続部は、1つの前記オーバーフロー入口19を設けてもよいし、複数の前記オーバーフロー入口19を設けてもよい。また、好ましくは、前記二次接続部は、その周方向に沿って間隔をあけて前記オーバーフロー入口19を複数設けており、更に、複数の前記オーバーフロー入口19が前記二次接続部の周方向に沿って均一に配置されており、それにより、スラリーの流れを容易にし、前記二次弁体6におけるスラリーの圧力分布が不均一であることを回避し、一部のスラリーが前記オーバーフロー入口19を介して順調に前記オーバーフロー通路22に入り、他の一部のスラリーは、前記二次回転部材8に順調に流れて、前記スラリー出口21を介して流出することを可能にする。
In addition, the
本出願の好ましい実施例として、図1に示すように、前記オーバーフロー入口19の軸線方向とスラリーの流れ方向との間の角度は鋭角であるため、オーバーフロー部分のスラリーがスラリー全体の流れ方向に応じて容易に前記オーバーフロー通路22に流入することができ、乱流レベルを低減し、スラリーのカオス振動を低減し、スラリー層とスラリー層との相互作用力を低減し、スラリーの流れを容易にすることができるとともに、二次体6に対するスラリーのオーバーフロー入口19での衝撃摩耗を低減する。
As a preferred embodiment of the present application, as shown in FIG. 1, the angle between the axial direction of the
前記一次弁体4は、前記二次弁体6と協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更する一次協働部と、前記一次協働部と固着されて前記一次回転部材5と接続される一次接続部とを有する。本出願の好ましい実施形態として、前記記一次回転部材5は、前記一次弁体の一次接続部の外側に嵌着され、前記二次回転部材8は、前記二次弁体の二次接続部の外側に嵌着され、カップリング、プロペラシャフトなどの機械的伝動部材によって弁体と回転部材との接続を実現する方式に対して、本実施形態は、パルス信号発生器の軸方向の長さを大幅に短縮することができ、その動作の確実性を向上させることができ、特に、坑内でのカーブの柔軟性に優れる。
The
さらに、図1に示すように、前記一次回転部材5と前記一次弁体4はキー3によって接続され、前記二次回転部材8と前記二次弁体6はキー7によって接続され、キー接続により回転部材と弁体との組み立てを実現し、センタリング性が良好であり、取り付けが容易であり、組み立て効率を向上させるだけではなく、取り外しが容易であり、回転部材の交換を容易にし、回転部材の交換により、一次、二次回転部材8の排出量調整を可能にし、これにより、前記信号発生器の適用範囲が拡大される。
Further, as shown in FIG. 1, the primary rotating
図1に示すように、本出願における中空キャビティ内に一次弁体支持部材2と、二次弁体支持部材9とが更に設けられ、前記一次弁体4は前記一次弁体支持部材2に回転接続され、前記二次弁体支持部材6と前記二次弁体支持部材9に回転接続される。一実施例において、前記オーバーフロー出口10は、前記二次弁体6の末端に設けられる(該末端とは、前記二次接続部の前記二次協働部から離れる端部を指す)。他の実施例において、前記オーバーフロー出口10は、前記二次弁体支持部材9の末端に設けられることにより、前記フロー制限部材11の動きストロークを短縮することができ、しかも、信号発生器の小型化に寄与することができる。
As shown in FIG. 1, a primary valve
図1に示すように、前記電子ビン12には、前記オーバーフロー出口10と連通できるドレイン孔18が設けられ、前記オーバーフロー出口10を通って流出するスラリーは、前記ドレイン孔18を通って前記電子ビン12の外側に流入し、そして最終的に前記スラリー出口21を通って流出する。本出願の好ましい実施例として、前記ドレイン孔18の軸線方向と前記電子ビン12の外側スラリーの流れ方向との間の角度は鈍角であるため、オーバーフロー部分のスラリーがスラリー全体の流れ方向に応じて容易に前記電子ビン12の外側に流入することができ、乱流レベルを低減し、スラリーのカオス振動を低減し、スラリー層とスラリー層との相互作用力を低減し、スラリーの流れを容易にすることができる。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、前記電子ビン12内には、前記電子ビン12の内圧と電子ビン12の外圧とを平衡化して、内圧と外圧の不均衡による電子ビン12の損傷を避けることができるバランスプランジャ13が設けられる。
As shown in FIG. 1, inside the
本出願は、流体中で圧力パルスを伝送する方法をさらに開示し、該方法は、パルス信号発生器を提供することと、スラリーを前記パルス信号発生器に流すことと、
前記一次回転部材5と前記二次回転部材8のスラリー排出量の差を調整するように、前記スラリー排出量調整ユニットによって前記オーバーフロー通路22のオーバーフロー量を調整することと、周波数が調整可能な圧力波信号を生成することとを含み、前記坑内パルス信号発生器は、中空キャビティと、それぞれ前記中空キャビティに連通するスラリー入口20及びスラリー出口21とを備えるケーシング1を含み、前記中空キャビティ内には、回転弁であって、前記回転弁はスラリーの流れ方向に沿って順次設けられた一次弁体4と二次弁体6とを含み、前記一次弁体4と前記二次弁体6は互いに協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更することができる回転弁と、一次弁体4の回転を駆動するための一次回転部材5であって、スラリーで回転駆動される一次回転部材5と、二次弁体の回転6を駆動するための二次回転部材8であって、スラリーで回転駆動される二次回転部材8と、スラリー排出量調整ユニットとが設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、スラリーを分流可能なオーバーフロー通路22を含み、前記オーバーフロー通路22は、前記一次回転部材5及び/又は前記二次回転部材8に設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、調整機構を更に含み、前記調整機構は、前記一次回転部材5を流れるスラリー排出量と前記二次回転部8材を流れるスラリー排出量との差が調整可能な変数となるように、前記オーバーフロー通路22のオーバーフロー量を調整するように構成され、前記一次弁体と前記二次弁体は調整可能な回転速度の差で動作することができる。
The present application further discloses a method of transmitting pressure pulses in a fluid comprising: providing a pulse signal generator; flowing a slurry through said pulse signal generator;
Adjusting the overflow amount of the
本出願における前記方法は、上記の信号発生器を使用して周波数調整可能なスラリー圧力波信号を取得し、前記信号発生器の前記圧力波信号を取得する際の有益な効果もこの方法まで及び、ここでは再び説明しない。 The method in the present application obtains a frequency-tunable slurry pressure wave signal using the signal generator described above, and the beneficial effects in obtaining the pressure wave signal of the signal generator are also up to this method and , will not be described here again.
本出願は、筐体を含むドリルコラーをさらに開示し、前記筐体内には、以上に記載の坑内パルス信号発生器が設けられる。 The present application further discloses a drill collar comprising a housing in which a downhole pulse signal generator as described above is provided.
本出願は、ドリルコラムとビットを備える掘削設備をさらに開示し、前記設備は、前記ドリルコラムと前記ビットに接続するためのドリルコラーをさらに備え、前記ドリルコラーは以上に記載のドリルコラーであり、前記中空キャビティ内には、制御ユニットと、前記制御ユニットに坑内データを伝送するためのデータ収集ユニットとが設けられ、前記データ収集ユニットは掘削中測定装置及び/又は掘削中検層装置17を含む。なお、前記掘削中測定装置及び/又は掘削中検層装置17は、掘削孔姿勢測定ユニット、抵抗率モジュール、及びガンマモジュールなどの掘削中測定モジュールを含むがこれらに限定されない。
The present application further discloses a drilling equipment comprising a drill column and a bit, said equipment further comprising a drill collar for connecting said drill column and said bit, said drill collar being the drill collar as described above, and said hollow A control unit and a data acquisition unit for transmitting downhole data to said control unit are provided in the cavity, said data acquisition unit comprising an in-drilling measuring device and/or an in-
前記制御ユニットは、制御モジュール16、変調モジュール、及び地上復調モジュールを含み、前記制御モジュール16は、前記調整機構を制御するために使用され、前記変調モジュールは、前記坑内データを符号化してスラリー圧力波に変調し、前記パルス発生器によってデータを前記地上復調モジュールに送信するために使用される。
The control unit includes a
図1に示すように、前記電子ビン12には受圧シールコネクタ15が設けられ、前記駆動部14は、前記受圧シールコネクタ15を介して前記制御モジュール16との通信を確立し、前記フロー制限部材11の制御を実現し、従って、オーバーフロー量の調整を実現して、調整可能な信号周波数を取得することで、掘削中の異なる井戸の深さ位置での坑内データ情報収集量の異なる大きさの需要に適応するように、調整可能な信号の周波数を得ることができる。
As shown in FIG. 1, the
本出願に記載されていない部分は従来技術を採用又は参考にすれば実現できる。 The parts not described in this application can be realized by adopting or referring to the prior art.
本明細書の各実施形態は再帰的に説明され、各実施形態間で類似した部分は互いに参照すればよく、各実施形態は他の実施形態と異なる点に重点的に説明されている。特に、システムの実施例については、方法の実施例と基本的に類似しているため、説明が簡単であり、関連する点は、方法の実施例の一部の説明を参照すればよい。 Each embodiment in this specification will be described recursively, similar parts between each embodiment can be referred to each other, and the description of each embodiment will focus on the differences from other embodiments. In particular, since the system embodiment is basically similar to the method embodiment, the description is simple, and the relevant points can be referred to the part of the description of the method embodiment.
以上述べたことは、本出願の実施例に過ぎず、本出願を制限するためのものではない。当業者にとって、本出願は、さまざまな修正や変更が可能である。本出願の精神及び原則に基づいてなされたいかなる修正、均等交換、改良などは、本出願の保護範囲に含まれるものとする。 The above are only examples of the present application and are not intended to limit the present application. For those skilled in the art, the present application is capable of various modifications and alterations. Any modification, equivalent replacement, improvement, etc. made based on the spirit and principle of this application shall fall within the protection scope of this application.
Claims (7)
前記坑内パルス信号発生器は、中空キャビティと、それぞれ前記中空キャビティに連通するスラリー入口及びスラリー出口とを備えるケーシングを含み、前記中空キャビティ内には、
回転弁であって、前記回転弁はスラリーの流れ方向に沿って順次設けられた一次弁体と二次弁体とを含み、前記一次弁体と前記二次弁体は互いに協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更することができる回転弁と、
一次弁体の回転を駆動するための一次回転部材であって、スラリーで回転駆動される一次回転部材と、
二次弁体の回転を駆動するための二次回転部材であって、スラリーで回転駆動される二次回転部材と、
スラリー排出量調整ユニットとが設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、スラリーを分流可能なオーバーフロー通路を含み、前記オーバーフロー通路は、前記一次弁体又は前記二次弁体に設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、調整機構を更に含み、前記調整機構は、前記一次回転部材を流れるスラリー排出量と前記二次回転部材を流れるスラリー排出量との差が調整可能な変数となるように、前記オーバーフロー通路のオーバーフロー量を調整するように構成され、前記一次弁体と前記二次弁体は調整可能な回転速度の差で動作し、前記スラリーの前記回転弁での流通面積を変更させて、周期的なスラリー圧力波信号を発生させる、ことを特徴とする掘削設備。 A drilling rig comprising a drill column and a bit, the drilling rig further comprising a drill collar for connecting to the drill column and the bit, the drill collar comprising a housing, wherein the housing contains a downhole pulse signal generator is provided in the hollow cavity; a control unit and a data collection unit for transmitting downhole data to the control unit are provided in the hollow cavity; and/or logging equipment during drilling, wherein the control unit includes a control module, a modulation module, and a ground demodulation module, the control module being used to control the adjustment mechanism, the modulation module comprising is used to encode and modulate the downhole data into slurry pressure waves and transmit the data by the pulse generator to the terrestrial demodulation module;
The downhole pulse signal generator includes a casing having a hollow cavity and a slurry inlet and a slurry outlet respectively communicating with the hollow cavity, wherein the hollow cavity includes:
A rotary valve, wherein the rotary valve includes a primary valve body and a secondary valve body which are sequentially provided along the flow direction of the slurry, and the primary valve body and the secondary valve body cooperate with each other to control the slurry. a rotary valve that can change the flow area in the rotary valve of
a primary rotating member for driving the rotation of the primary valve body, the primary rotating member being driven to rotate by the slurry;
a secondary rotating member for driving the rotation of the secondary valve body, the secondary rotating member being rotationally driven by the slurry;
A slurry discharge amount adjusting unit is provided, and the slurry discharge amount adjusting unit includes an overflow passage capable of diverting the slurry, the overflow passage is provided in the primary valve body or the secondary valve body, and the slurry discharge The volume adjustment unit further includes an adjustment mechanism, wherein the adjustment mechanism adjusts the amount of slurry discharged through the primary rotary member so that the difference between the slurry discharge through the primary rotary member and the slurry discharge through the secondary rotary member is an adjustable variable. configured to adjust the amount of overflow in the overflow passage, the primary valve body and the secondary valve body operate with an adjustable rotational speed difference to change the flow area of the slurry in the rotary valve, A drilling installation, characterized in that it generates a periodic slurry pressure wave signal.
前記オーバーフロー出口は可変断面貫通口であること、前記フロー制限部は可変断面を有する構成であることのうちの少なくとも一方を含み、前記駆動部材は、前記フロー制限部材の移動量を制御することにより、前記オーバーフロー出口におけるオーバーフロー面積を変更して、前記オーバーフロー通路のオーバフロー量を変更することを特徴とする請求項1に記載の掘削設備。 The adjustment mechanism includes a flow restriction member and a drive member for driving movement of the flow restriction member, the overflow passage having an overflow outlet, the flow restriction member opening, closing or blocking the overflow outlet. with a flow restriction that allows
At least one of the overflow outlet is a variable cross-section through-hole and the flow restricting part has a variable cross-section, and the driving member controls the amount of movement of the flow restricting member. 2. The drilling equipment according to claim 1, wherein the overflow area at the overflow outlet is changed to change the overflow volume of the overflow passage.
前記二次回転部材は前記二次接続部の外側に嵌着されることを特徴とする請求項5に記載の掘削設備。 The primary valve body includes a primary cooperative part that cooperates with the secondary valve body to change the flow area of the slurry in the rotary valve, and a primary cooperative part that is fixed to the primary cooperative part and connected to the primary rotary member. and a primary connection portion, wherein the primary rotary member is fitted to the outside of the primary connection portion,
6. The drilling equipment according to claim 5, wherein the secondary rotating member is fitted outside the secondary connection.
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