CN106884649A - 一种连续波信号发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续波信号发生装置，涉及井下工具技术领域。连续波信号发生装置包括活塞缸、多阀口往复主阀和驱动机构，所述多阀口往复主阀设置于所述活塞缸内，所述活塞缸内设置有第一工作回路和第二工作回路，所述驱动机构用于循环切换所述活塞缸内的工作回路，并驱动所述多阀口往复主阀随工作回路的切换作往复运动。通过驱动机构切换工作回路从而带动多阀口往复主阀作往复运动，从而开闭周围的多个阀口，在多个阀口的开闭过程中，会产生截流效应，从而发出连续的压力脉冲，达到产生连续波信号的目的，数据的传输速率高，信号强度大。
Description
技术领域
本发明涉及井下工具技术领域，尤其涉及一种连续波信号发生装置。
背景技术
随钻测量系统是石油钻井过程中必不可少的测量工具，尤其是在定向井和高难度水平井的开采中，随钻测量系统发挥着不可替代的作用。高质量的信号传输技术，可以提高油气钻探工程的油气发现率和钻探成功率、以及油气开发工程的储层钻遇率和采收率，达到降低开发成本、提升成功率的目的。
目前，使用较为普遍的是钻井液正脉冲传输方式，这种传输方式的数据传输速率较低，而连续波方式相对正脉冲表现出较高的数据传输速率和较强的抗干扰能力，是一项非常有应用前景的钻井液脉冲传输技术。由于连续波脉冲发生装置的结构复杂，难度大，我国在该领域还处于研发阶段，没有相应的技术产品，而国外也只有少数几家公司拥有产品，主要为旋转阀信号发生器和摆动转阀式信号发生器，这些公司对该项技术的封锁，给连续波的研究进展带来了很大困难。因此，研究一项拥有自主知识产权的连续波信号发生器势在必行。
发明内容
本发明的目的在于提出一种数据传输速率较高的连续波信号发生装置。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种驱动连续波信号发生装置，包括活塞缸、多阀口往复主阀和驱动机构，所述多阀口往复主阀设置于所述活塞缸内，所述活塞缸内设置有第一工作回路和第二工作回路，所述驱动机构用于循环切换所述活塞缸内的工作回路，并驱动所述多阀口往复主阀随工作回路的切换作往复运动。
其中，所述驱动机构包括执行机构及电机，所述执行机构包括斜面凸轮以及与所述斜面凸轮的斜面配合的第一阀杆和第二阀杆，所述电机与所述斜面凸轮连接，所述第一阀杆和所述第二阀杆分别设置于所述活塞缸的第一工作回路口和第二工作回路口内。
其中，所述活塞缸内设置有腔体，所述腔体内设置有所述多阀口往复主阀以及活塞，所述活塞与所述多阀口往复主阀连接；所述第一工作回路口和所述第二工作回路口与所述腔体连通。
其中，所述活塞未连接所述多阀口往复主阀的一侧的表面积大于所述多阀口往复主阀远离所述活塞的一侧的表面积。
其中，所述驱动机构还包括凸轮密封壳及电机保护壳，所述斜面凸轮容置于所述凸轮密封壳内，所述凸轮密封壳在所述第一工作回路口和所述第二工作回路口相应位置处设有第一通孔和第二通孔，所述第一阀杆依次穿过所述第一通孔和所述第一工作回路口，所述第二阀杆依次穿过所述第二通孔和所述第二工作回路口；所述电机容置于所述电机保护壳内。
其中，所述凸轮密封壳内填充有润滑油。
其中，所述第一阀杆和所述第二阀杆均平行于所述斜面凸轮的中心轴线，且所述第一阀杆和所述第二阀杆相对于所述斜面凸轮的中心对称设置。
其中，所述斜面凸轮的斜面与所述斜面凸轮的中心轴线之间的夹角小于30°。
其中，所述腔体的侧壁上设置有溢流阀。
其中，还包括控制装置，所述控制装置通过连接插头与所述驱动机构电连接，所述控制装置包括信息采集模块、编码器及供电装置，所述信息采集模块用于采集井下参数并发送至编码器，所述编码器将井下参数转化为电信号，并控制所述电机的转速及转动角度，所述电机与所述连接插头之间设置有电机密封盖。
有益效果：本发明提供了一种连续波信号发生装置，包括活塞缸、多阀口往复主阀和驱动机构，所述多阀口往复主阀设置于所述活塞缸内，所述活塞缸内设置有第一工作回路和第二工作回路，所述驱动机构用于循环切换所述活塞缸内的工作回路，并驱动所述多阀口往复主阀随工作回路的切换作往复运动。通过驱动机构切换工作回路从而带动多阀口往复主阀作往复运动，从而开闭周围的多个阀口，在多个阀口的开闭过程中，会产生截流效应，从而发出连续的压力脉冲，达到产生连续波信号的目的，数据的传输速率高，信号强度大。
附图说明
图1是本发明提供的连续波信号发生装置的剖视图；
图2是图1中A-A向剖视图；
图3是图1中B-B向剖视图。
其中：
1、活塞缸；11、腔体；111、溢流阀；121、第一工作回路口；122、第二工作回路口；
2、多阀口往复主阀；
31、电机；32、斜面凸轮；33、第一阀杆；34、第二阀杆；35、凸轮密封壳；36、电机保护壳；37、电机密封盖；38、连接插头；
41、活塞；5、钻铤；6、锥形压环；7、膨胀圈。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1-图3所示，本发明提供了一种连续波信号发生装置，主要通过液压驱动方式产生连续波信号。连续波信号发生装置包括活塞缸1、多阀口往复主阀2和驱动机构，多阀口往复主阀2设置于活塞缸1内，活塞缸1内设置有第一工作回路和第二工作回路，驱动机构用于循环切换活塞缸1内的工作回路，并驱动多阀口往复主阀2随工作回路的切换作往复运动。通过驱动机构切换工作回路从而带动多阀口往复主阀2作往复运动，从而开闭周围的多个阀口，在多个阀口的开闭过程中，会产生截流效应，从而发出连续的压力脉冲，达到产生连续波信号的目的，数据的传输速率高，信号强度大。
具体而言，驱动机构包括执行机构及电机31，执行机构包括斜面凸轮32以及与斜面凸轮32的斜面配合的第一阀杆33和第二阀杆34，电机31与斜面凸轮32连接，第一阀杆33和第二阀杆34分别设置于活塞缸1的第一工作回路口121和第二工作回路口122内。当电机31转动时，带动斜面凸轮32转动，由于斜面凸轮32与第一阀杆33和第二阀杆34接触的表面为斜面，斜面凸轮32的转动会带动第一阀杆33和第二阀杆34上下运动，从而打开或关闭第一工作回路口121和第二工作回路口122。
活塞缸1内设置有腔体11，通过工作回路的变换，活塞缸1内的液体会进入腔体11内。其中，腔体11内设置有多阀口往复主阀2以及活塞41，活塞41与多阀口往复主阀2连接；第一工作回路口121和第二工作回路口122与腔体11连通。通过第一阀杆33和第二阀杆34的上下运动，切换活塞缸1内的工作回路，从而使活塞41上下运动，以带动多阀口往复主阀2作上下往复运动，从而产生连续波信号。
在实际使用本发明提供的连续波信号发生装置时，通过锥形压环6和膨胀圈7将该装置卡入钻铤5内，钻铤5下入井内的套管内，并且钻铤5管路中通有一定压力的流体。如图1所示状态为初始状态，并以电机31转动一周为例，具体分析各机构的运动状态。
在电机31转动四分之一圆周的过程中，电机31将扭矩通过联轴器传递给斜面凸轮32，带动斜面凸轮32转动，此时斜面凸轮32转动将推动第二阀杆34向上运动，第一阀杆33受腔体11内流体压力的作用向下运动，此过程中第一工作回路口121始终关闭，第二工作回路口122逐渐关闭，处于泄流状态，多阀口往复主阀2向下运动，多阀口往复主阀2处的阀门处于打开状态。
电机31继续转动四分之一圆周，此过程中斜面凸轮32将推动第二阀杆34继续向上运动，第一阀杆33受腔体11内流体压力的作用继续向下运动，从而使第二工作回路口122关闭，第一工作回路口121逐渐打开；活塞缸1内的流体由第一工作回路口121进入腔体11内，进入腔体11内的流体将推动活塞41和多阀口往复主阀2向上运动，使得多阀口往复主阀2周围的阀口逐渐关闭。
电机31继续转动四份之一圆周，此过程中，斜面凸轮32将推动第一阀杆33向上运动，第二阀杆34受到腔体11内的流体压力的作用向下运动，此过程中第二工作回路口122始终关闭，第一工作回路口121处于泄流状态并逐渐关闭，多阀口往复主阀2处于关闭状态。
在电机31转动最后四分之一圆周的过程中，斜面凸轮32将推动第一阀杆33向上运动，第二阀杆34受到腔体11内流体压力的作用向下运动，此过程中第一工作回路口121始终关闭，第二工作回路口122逐渐打开并处于泄流状态，活塞4和多阀口往复主阀2受流体压力的作用向上运动，从而打开周围的多个阀口。
重复上述过程，可以实现多阀口往复主阀2的直线往复运动，从而循环打开、关闭多个阀口，多个阀口的打开和关闭将会产生截流效应，截流效应将会产生压力波，当多阀口往复主阀2按照一定的规律运动时，即可在多阀口往复主阀2处产生连续的压力波。
为使多阀口往复主阀2在两端的流体压强相等的情况下可以关闭阀口，活塞4未连接多阀口往复主阀2的一侧的表面积大于多阀口往复主阀2远离活塞4的一侧的表面积。
驱动机构还包括凸轮密封壳35及电机保护壳36，斜面凸轮32容置于凸轮密封壳35内，凸轮密封壳35在第一工作回路口121和第二工作回路口122相应位置处设有第一通孔和第二通孔，第一阀杆33依次穿过第一通孔和第一工作回路口121，第二阀杆34依次穿过第二通孔和第二工作回路口122；电机31容置于电机保护壳36内，凸轮密封壳35和电机保护壳36可以保护电机31及斜面凸轮32不受活塞缸1内流体的影响，避免流体内的杂质磨损斜面凸轮32，提高装置工作的可靠度。为使斜面凸轮32、第一阀杆33和第二阀杆34运动顺畅，凸轮密封壳35内可以填充润滑油，为保证润滑可靠，润滑油可以充满整个凸轮密封壳35。为防止润滑油进入电机保护壳36内，斜面凸轮32与电机31的连接端还设置有密封盖。
本发明中第一阀杆33和第二阀杆34均平行于斜面凸轮32的中心轴线，且第一阀杆33和第二阀杆34相对于斜面凸轮32的中心对称设置，一方面可以平衡第一阀杆33和第二阀杆34的受力情况；另一方面，在第一阀杆33和第二阀杆34的运动过程中，可以保持凸轮密封壳35内的压力不变，提高装置的稳定性。
其中，斜面凸轮32的斜面的倾斜角度与第一阀杆33和第二阀杆34的行程有关，为了提高斜面凸轮32机械传递效率和防止斜面凸轮32发生自锁现象，斜面凸轮32的斜面与斜面凸轮32的中心轴线之间的夹角小于30°。
在此基础上，本发明的连续波信号发生装置还包括与电机31电连接的控制装置，控制装置通过连接插头38与电机31连接，为保护电机31不受流体影响，连接插头和电机31之间还设置有电机密封盖37，以使电机31容置于密封的空间内；控制装置包括信息采集模块、编码器及供电装置，信息采集模块用于采集井下参数例如井斜角等参数，并将采集到的参数发送至编码器，编码器将井下参数转化为相应的电信号，并依据电信号控制电机31的转速及转动角度，以调整连续波信号的特征。
此外，连续波信号发生装置还包括信号接收装置和译码器，信号接收装置用于接收多阀口往复主阀2处产生的连续波信号，并通过译码器将连续波信号转化为需要的参数，以获得各种数据。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种连续波信号发生装置，其特征在于，包括活塞缸(1)、多阀口往复主阀(2)和驱动机构，所述多阀口往复主阀(2)设置于所述活塞缸(1)内，所述活塞缸(1)内设置有第一工作回路和第二工作回路，所述驱动机构用于循环切换所述活塞缸(1)内的工作回路，并驱动所述多阀口往复主阀(2)随工作回路的切换作往复运动。
2.如权利要求1所述的连续波信号发生装置，其特征在于，所述驱动机构包括执行机构及电机(31)，所述执行机构包括斜面凸轮(32)以及与所述斜面凸轮(32)的斜面配合的第一阀杆(33)和第二阀杆(34)，所述电机(31)与所述斜面凸轮(32)连接，所述第一阀杆(33)和所述第二阀杆(34)分别设置于所述活塞缸(1)的第一工作回路口(121)和第二工作回路口(122)内。
3.如权利要求2所述的连续波信号发生装置，其特征在于，所述活塞缸(1)内设置有腔体(11)，所述腔体(11)内设置有所述多阀口往复主阀(2)以及活塞(41)，所述活塞(41)与所述多阀口往复主阀(2)连接；所述第一工作回路口(121)和所述第二工作回路口(122)与所述腔体(11)连通。
4.如权利要求3所述的连续波信号发生装置，其特征在于，所述活塞(41)未连接所述多阀口往复主阀(2)的一侧的表面积大于所述多阀口往复主阀(2)远离所述活塞(41)的一侧的表面积。
5.如权利要求2所述的连续波信号发生装置，其特征在于，所述驱动机构还包括凸轮密封壳(35)及电机保护壳(36)，所述斜面凸轮(32)容置于所述凸轮密封壳(35)内，所述凸轮密封壳(35)在所述第一工作回路口(121)和所述第二工作回路口(122)相应位置处设有第一通孔和第二通孔，所述第一阀杆(33)依次穿过所述第一通孔和所述第一工作回路口(121)，所述第二阀杆(34)依次穿过所述第二通孔和所述第二工作回路口(122)；所述电机(31)容置于所述电机保护壳(36)内。
6.如权利要求5所述的连续波信号发生装置，其特征在于，所述凸轮密封壳(35)内填充有润滑油。
7.如权利要求2所述的连续波信号发生装置，其特征在于，所述第一阀杆(33)和所述第二阀杆(34)均平行于所述斜面凸轮(32)的中心轴线，且所述第一阀杆(33)和所述第二阀杆(34)相对于所述斜面凸轮(32)的中心对称设置。
8.如权利要求2所述的连续波信号发生装置，其特征在于，所述斜面凸轮(32)的斜面与所述斜面凸轮(32)的中心轴线之间的夹角小于30°。
9.如权利要求3所述的连续波信号发生装置，其特征在于，所述腔体(11)的侧壁上设置有溢流阀(111)。
10.如权利要求2-9任一项所述的连续波信号发生装置，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置通过连接插头(38)与所述驱动机构电连接，所述控制装置包括信息采集模块、编码器及供电装置，所述信息采集模块用于采集井下参数并发送至编码器，所述编码器将井下参数转化为电信号，并控制所述电机(31)的转速及转动角度，所述电机(31)与所述连接插头(38)之间设置有电机密封盖(37)。
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