CN107143329B - 石油勘探井下通信脉冲器及其制造方法、测试脉冲器油量的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明创造涉及石油勘探和钻采技术领域，特别涉及一种石油勘探井下通信脉冲器及其制造方法、测试脉冲器油量的方法和装置，制造脉冲器时，在给脉冲器注油的过程中，对脉冲器内部的油定量，以使得该油在受工作温度影响而膨胀的状态下，才充满脉冲器内部，控制好油量后，再给脉冲器的注油口上盖以使得脉冲器密封，这么做的好处是：使脉冲器在工作时，受热膨胀的油恰好地充满脉冲器内部和胶囊，使得胶囊处于不瘪不胀的自然状态，这样胶囊就不易破裂，胶囊寿命延长，从而延长脉冲器的寿命；测试时，把脉冲器置于实际工作温度和实际工作压强下，通过可视窗口来观察脉冲器上胶囊的膨胀情况，从而将合格的脉冲器挑选出来。
Description
技术领域
本发明创造涉及石油勘探和钻采技术领域，特别涉及一种石油勘探井下通信脉冲器及其制造方法、测试脉冲器油量的方法和装置。
背景技术
在石油勘探、钻采过程中，钻井设备是必不可少的工具。钻井设备的核心在于钻头，因此需要随时监测钻头的钻探情况。然而，随着钻探的深入，钻头会深入地层中，在地面的工作人员难以直接观察钻头的情况，因此，需要在钻头处设置多种监测装置，例如方向传感器和温度传感器等，并将检测到的数据通过通信链路传递到地面，由地面的工作人员进行接收分析。
由于井下环境十分恶略，检测装置难以通过一般的通信线路与地面进行通信，也难以通过常规的无线方式与地面进行通信。目前，地面与井下通信的方式一般是采用一个脉冲器来控制通过泥浆输送管道来实现的，其原理是在泥浆流道中设置脉冲器，脉冲器按照一定规律来打通/阻断（实际应用中并非完成阻断，通常是缩小流道的孔径）泥浆流道，从而使泥浆流道产生有规律的脉冲，地面工作人员在地面检测并解码这些脉冲以获得检测数据。
而脉冲器一般是通过阀口处的推杆作往复运动来打通/阻断泥浆流道，由于阀口处用来密封阀口和推杆之间的间隙的胶囊容易在推杆不断往复运动的过程中发生损耗，因此一般的脉冲器在使用一段时间后经常会发生胶囊破裂，导致泥浆倒灌入脉冲器中，致使脉冲器损坏，脉冲器的使用寿命较短。
发明内容
本发明创造的目的是延长脉冲器的使用寿命，改善胶囊破裂。
发明人发现现有的胶囊之所以容易破裂，是由于现有的脉冲器在制造的过程中，是在常温下进行注油，待脉冲器注满后将注油口上盖密封，但脉冲器在地底下作业时，其工作温度最高可达200℃左右，工作压强达4Mpa左右，在这种工作环境下，脉冲器内部的油和残留的空气都会受热膨胀，由于空气属于气态，其在外界高压下又会被压缩至体积非常小的状态，因而膨胀的空气不会对脉冲器造成影响。但由于油是液态，其难以被外界高压压缩，因而脉冲器内部的油膨胀时，由于脉冲器外壳的选材基本都是金属，膨胀的油无法胀大金属，只能把胶囊胀大。那么在胶囊被胀大的情况下，推杆还不断往复运动，胶囊就更易发生破裂。
基于此，发明人提出以下技术方案来实现本发明创造的目的：
提供一种石油勘探井下通信脉冲器，包括阀口、推杆、胶囊和电磁驱动装置，推杆从阀口伸出，电磁驱动装置根据接收到的控制信号驱动推杆作往复运动，胶囊用于密封阀口和推杆之间的间隙，脉冲器内有油，该油在常温下未充满脉冲器内部，该油在预设工作温度下受热膨胀后才充满脉冲器内部，从而使得脉冲器胶囊处于不瘪不胀的自然状态。这里需要说明的是，脉冲器内部残留的空气也会受热膨胀，但其会在外界高压下被压缩，因而不会对胶囊产生影响。
还提供一种脉冲器的制造方法，包括：
注油步骤，其给脉冲器注油；
密封步骤，其给脉冲器的注油口上盖以使得脉冲器密封；
注油步骤中包括有定量步骤，其对脉冲器内部的油定量，以使得该油在受工作温度影响而膨胀的状态下，才充满脉冲器内部，从而使得脉冲器胶囊处于不瘪不胀的自然状态。
在给脉冲器注油的过程中，对脉冲器内部的油定量，使得油在常温下未充满脉冲器内部，这样的脉冲器在工作时，受热膨胀的油恰好地充满脉冲器内部和胶囊（残留空气易被外界高压压缩，因而可忽略其影响），使得胶囊处于不瘪不胀的自然状态，这样胶囊就不易破裂，胶囊寿命延长，从而延长脉冲器的寿命。
还提供一种测试脉冲器油量的装置，包括液压器和用于放置脉冲器的密封腔，液压器的输液管连接至密封腔，从而为密封腔输液加压，密封腔内置有加热器来加热密封腔内的液体，密封腔上设有观察装置来供人观察密封腔内脉冲器的胶囊的膨胀情况。其中观察装置是可视窗口。
还提供一种测试脉冲器油量的方法，包括观察步骤，其把脉冲器置于工作温度和工作压强下，观察脉冲器上胶囊的膨胀情况从而判断脉冲器是否合格。
被制造出的脉冲器需要进行测试，测试时，用液压器和加热器来模拟脉冲器的实际工作温度和实际工作压强，然后把脉冲器置于实际工作温度和实际工作压强下，通过可视窗口来观察脉冲器上胶囊的膨胀情况，此时传统的脉冲器或不合格的脉冲器由于油满，内部的油受热膨胀时把胶囊胀大，而合格的脉冲器由于油未满，内部的油受热膨胀时只是恰好地充满脉冲器内部和胶囊（残留空气易被外界高压压缩，因而可忽略其影响），因此胶囊胶囊处于不瘪不胀的自然状态，从而据此将合格的脉冲器挑选出来。
附图说明
利用附图对发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是脉冲器的结构示意图。
图2是测试脉冲器油量的装置的结构示意图。
具体实施方式
参考图1，脉冲器4内部的推杆41从脉冲器4的阀口处伸出，阀口和推杆41之间的间隙用胶囊42进行密封，推杆41底部连接有内置于脉冲器4中的电磁驱动装置，电磁驱动装置根据接收到的控制信号驱动推杆作往复运动，脉冲器4内注有油。
制造脉冲器4时，在给脉冲器4注油的过程中，对脉冲器4内部的油定量，使得该油在常温下未充满脉冲器4内部，在最高可达200℃的工作温度下，油受热膨胀，膨胀后的油才充满脉冲器4内部。控制好油量后，再给脉冲器4的注油口上盖密封。这么做的好处是：使脉冲器4在工作时，受热膨胀的油恰好地充满脉冲器4内部和胶囊42，使得胶囊42处于不瘪不胀的自然状态，这样胶囊42就不易破裂，胶囊42寿命延长，从而延长脉冲器4的寿命。
对油定量的方式可以是把脉冲器4放至常温下注满油，然后把被注满油的脉冲器4放至150℃下，即脉冲器4所处的环境从常温转换为高温，使油膨胀后从注油口自然溢出，再给脉冲器4的注油口上盖以使得脉冲器4密封，这种方式的好处是避免计算理论抽油量时所带来的理论偏差，更加精确。
对油定量的方式也可以是把脉冲器4放至150℃下注满油，再给脉冲器4的注油口上盖以使得脉冲器4密封，这种方式的好处是省去了上述温度转换的过程也避免计算理论抽油量时所带来的理论偏差，在确保精确度的同时简化操作过程。
对油定量的方式还是多种多样的，可以是把脉冲器4放至常温下注油，根据油在150℃下的膨胀情况来计算理论抽油量，并从脉冲器4中抽取与理论抽油量等量的油，然后给脉冲器4的注油口上盖以使得脉冲器4密封，这种方式的好处是同样省去了上述温度转换的过程，常温操作方便，且操作过程简单，所需设备较少。
参考图2，脉冲器4制造完成后，需对其进行质量测试，测试时，把脉冲器4置于150℃和4Mpa下，观察脉冲器4上胶囊42的膨胀情况从而判断脉冲器4内部油量是否适中，进而判断出所制造出的脉冲器4是否合格，据此提供一种用于测试脉冲器4油量的装置，包括密封腔1和液压器2，密封腔1内部用于放置脉冲器4，液压器2的输液管连接至密封腔1，从而为密封腔1输送油来加压，密封腔1内置有加热器11来加热密封腔1内的液体，密封腔1上设有可视窗口12来供人观察密封腔1内部情况，使人可以透过可视窗口12来观察脉冲器4上胶囊42的膨胀情况。这里需要说明的是，也可以不采用可视窗口12来人眼观察，而是通过电子传感器进行间接地测试胶囊42的形变情况，从而得知胶囊42的膨胀情况。本实施例中液压器2是可以输送油至密封腔1进行加压，当然也可以输送其他液体，例如水，来对密封腔1进行加压。
优选地，将加热器11是电加热管，由于脉冲器4为长管状，电加热管可与脉冲器4并排设置，并用两个电加热管来环绕脉冲器4，从而较佳地加热脉冲器4管壁外的液体，使得电加热管的热量更有效率地传递到脉冲器4内部。更优选地，将密封腔1也设为密封长管，在缩小测试装置体积的同时使得测试装置内部需加热的液体减少，使得电加热管的加热效率最大化。
优选地，密封腔1内壁设有由热电偶构成的采温器13，来采集密封腔1内液体的温度，测试装置设有温控显示器3，温控显示器3分别电连接采温器13和加热器11，采集的温度被传输至温控显示器3并被温控显示器3显示出来，以供人查看。同时，温控显示器3包括处理器和人机交互按钮，处理器分别电连接人机交互按钮和加热器11，人可以通过操作按钮，来控制加热器11的加热温度，实现温度可调。
测试时，用液压器2和加热器11来模拟脉冲器4的实际工作温度和实际工作压强，然后把脉冲器4置于实际工作温度和实际工作压强下，通过可视窗口12来观察脉冲器4上胶囊42的膨胀情况，此时传统的脉冲器4或不合格的脉冲器4由于油满，内部的油受热膨胀时把胶囊42胀大，而合格的脉冲器4由于油未满，内部的油受热膨胀时只是恰好地充满脉冲器4内部和胶囊42，因此胶囊42不会呈现胀大或萎缩的现象，从而据此将合格的脉冲器4挑选出来。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。
Claims (11)
1.石油勘探井下通信脉冲器，包括阀口、推杆、胶囊和电磁驱动装置，推杆从阀口伸出，电磁驱动装置根据接收到的控制信号驱动推杆作往复运动，胶囊用于密封阀口和推杆之间的间隙，脉冲器内有油，其特征是：所述油在常温下未充满脉冲器内部；所述油在预设工作温度下受热膨胀后才恰好地充满脉冲器内部，所述充满表现为使所述胶囊处于不瘪不胀的自然状态。
2.脉冲器的制造方法，包括：
注油步骤，其给脉冲器注油；
密封步骤，其给脉冲器的注油口上盖密封；
其特征是：
所述注油步骤包括定量步骤，其对脉冲器内部的油定量，以使得该油在受工作温度影响而膨胀的状态下，才恰好地充满脉冲器内部，所述充满表现为使脉冲器上的胶囊处于不瘪不胀的自然状态。
3.根据权利要求2所述的脉冲器的制造方法，其特征是：在定量步骤中，对油定量的方式是把脉冲器放至常温下注油，根据油在工作温度下的膨胀情况来计算理论抽油量，并从脉冲器中抽取与理论抽油量等量的油。
4.根据权利要求2所述的脉冲器的制造方法，其特征是：在定量步骤中，对油定量的方式是把脉冲器放至常温下注满油，然后把被注满油的脉冲器放至工作温度下，使油从注油口自然溢出。
5.根据权利要求2所述的脉冲器的制造方法，其特征是：在定量步骤中，对油定量的方式是把脉冲器放至工作温度下注满油。
6.测试脉冲器油量的装置，其特征是：该装置用于测试如权利要求1所述的脉冲器的油量；所述装置包括液压器和用于放置所述脉冲器的密封腔，液压器的输液管连接至密封腔，从而为密封腔输液加压，密封腔内置有加热器来加热密封腔内的液体，密封腔上设有观察装置来供人观察密封腔内所述脉冲器的胶囊的膨胀情况。
7.根据权利要求6所述的测试脉冲器油量的装置，其特征是：所述观察装置是可视窗口。
8.根据权利要求6所述的测试脉冲器油量的装置，其特征是：所述加热器是电加热管。
9.根据权利要求6或8所述的测试脉冲器油量的装置，其特征是：所述密封腔是密封长管。
10.根据权利要求6所述的测试脉冲器油量的装置，其特征是：还包括温控显示器，所述密封腔内壁设有采温器来采集密封腔内液体的温度，温控显示器分别电连接采温器和加热器。
11.测试脉冲器油量的方法，其特征是包括观察步骤，其把脉冲器置于工作温度和工作压强下，观察脉冲器上胶囊的膨胀情况从而判断脉冲器是否合格；
把脉冲器置于工作温度和工作压强下，具体通过把脉冲器置于如权利要求7～10任一项所述的测试脉冲器油量的装置中来实现。
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