CN108286428B - 一种小直径金属活塞式脉冲发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种小直径金属活塞式脉冲发生装置，其中所述的连接器固定套一端通过锁紧螺母固定，连接器固定套另一端固定有连接器A,所述的连接器A依次连接有连接器B、插头座，插头座与电磁执行机构连接；静衔铁固定在电磁执行机构外壳及导线绕组上，导线绕组内设有动衔铁，动衔铁连接有陶瓷伸缩杆，陶瓷伸缩杆上安装有弹簧组件；陶瓷伸缩杆与平衡活塞间设有密封装置，过流套安装在伸缩阀上，伸缩阀固定在电磁执行机构外筒内，电磁执行机构外筒上安装有泥浆过滤器，配接头与电磁执行机构外筒连接；优点为：本发明井下适用性能强，满足各种类型的钻井需求；结构尺寸小，满足小井眼钻井需求；耐高温、耐高压、耐冲刷能力加强；使用范围广，适用性能强，井下风险率低。
Description
技术领域
本发明涉及脉冲发生器领域，尤其是涉及一种小直径金属活塞式脉冲发生装置。
背景技术
脉冲发生装置是无线随钻测量系统中不可缺少的动力单元。在井下正常工作时，能周期性控制泥浆的流量导致局部憋压与放压而产生压力波动，继而波动的压力转变成信号通过解码数据传递到地面上来，以保证正确的钻进方式。以往的脉冲发生装置的井下压力平衡单元采用特殊的非金属柔质可膨胀材料，这种材质不耐高温，高压，并且容易被硬物划破，导致脉冲器不能正常工作，井下使用时间短，风险高。据统计这种脉冲器的正常工作时间约500小时，工作温度不超过125℃，工作压力为100MPa。并且这种脉冲发生装置维修工期较长，维修复杂，也不能对深井，高温井，复杂井况进行使用。
发明内容
本发明的目的在于为解决现有技术的不足，而提供一种小直径金属活塞式脉冲发生装置。
本发明新的技术方案是：一种小直径金属活塞式脉冲发生装置，包括高压堵头、密封堵头、电磁执行机构、插头座、电磁执行机构外筒、平衡活塞、密封装置、平衡活塞外筒、过流套、伸缩阀、泥浆过滤器及配接头，所述的密封堵头设在电磁执行机构外筒上，电磁执行机构外筒上固定有高压堵头，所述的高压堵头包括锁紧螺母、连接器固定套、连接器，所述的连接器固定套一端通过锁紧螺母固定，连接器固定套另一端固定有连接器A，所述的连接器A依次连接有连接器B、插头座，所述的插头座与电磁执行机构连接；所述的电磁执行机构包括静衔铁、导线绕组、动衔铁、弹簧组件及陶瓷伸缩杆，所述的静衔铁固定在电磁执行机构外壳及导线绕组上，所述的导线绕组一端通过电磁执行机构后座与插头座连接，导线绕组内设有动衔铁，所述的动衔铁通过螺纹连接有陶瓷伸缩杆，陶瓷伸缩杆上安装有弹簧组件；所述的陶瓷伸缩杆与平衡活塞间设有密封装置，所述的平衡活塞安装在平衡活塞外筒内；所述的过流套通过螺纹安装在伸缩阀上，伸缩阀通过螺纹固定在电磁执行机构外筒内，所述的电磁执行机构外筒上安装有泥浆过滤器，泥浆过滤器通过配接头固定，所述的配接头通过螺纹与电磁执行机构外筒连接。
所述的泥浆过滤器为环筒式。
所述的导线绕组为圆环状，且导线绕组材质为聚氨酯漆包线和铜合金。
所述的连接器A、连接器B为插针式连接。
所述的电磁执行机构后座、导线绕组为插针式连接。
所述的密封装置为高温全氟橡胶。
所述的平衡活塞材质为铜。
所述的插头座为单芯滑环式。
所述的陶瓷伸缩杆为纳米级氧化锆。
所述的脉冲发生器耐高温达175℃，耐高压达150Mpa。
本发明的有益效果为：1、小直径金属活塞式脉冲发生装置的适应性更好，能够适应井下高温（能承受175℃的高温），高压的深井、复杂井况、水平井的工作，其关键密封单元均采用可耐175℃高温密封圈。
2、小直径金属活塞式脉冲发生装置的井下风险及其潜在风险大大降低，金属活塞补偿脉冲器内外压力，数万次拆卸不用更换，大大节省了成本。摒弃了非金属柔质结构，脉冲发生装置在井下不会被锋利固体划破非金属柔质结构而导致脉冲器不能正常工作。电磁机构的供电处采用单芯滑环式插头座，稳定性及安全性能大大提高。
3、小直径金属活塞式脉冲发生装置的连接器接头更加稳固可靠。
4、小直径金属活塞式脉冲发生装置的外部机械结构井下耐冲刷时间更长，不易损坏和更换，节省成本。
5、小直径金属活塞式脉冲发生装置的外径较小，满足小井眼钻进的需求。
6、小直径金属活塞式脉冲发生装置的井下使用时间长，使用时间长达900小时。
7、小直径金属活塞式脉冲发生装置的机械结构更加合理化，简单化，方便操作和安装，维修保养的工期缩短了近一半，同时也节省了上井仪器操作人员的时间。
8、小直径金属活塞式脉冲发生装置的控制方便化，可靠化。因过流套连接的伸缩阀部分采用螺纹结构，可以通过旋动节流阀的螺纹，随时调节阀杆到阀座的距离，适应不同排量下的井下滤网内部的压力，调试方便，工作方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中：1为高压堵头、2为锁紧螺母、3为连接器固定套、4为连接器A、5为密封堵头、6为插头座、7为电磁执行机构外筒、8为静衔铁、9为导线绕组、10为动衔铁、11为弹簧组件、12为陶瓷伸缩杆、13为平衡活塞、14为密封装置、15为平衡活塞外筒、16为过流套、17为伸缩阀、18为泥浆过滤器、19为配接头、20为连接器B、21为电磁执行机构后座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
一种小直径金属活塞式脉冲发生装置，包括高压堵头1、密封堵头5、电磁执行机构、插头座6、电磁执行机构外筒7、平衡活塞13、密封装置14、平衡活塞外筒15、过流套16、伸缩阀17、泥浆过滤器18及配接头19，所述的密封堵头5设在电磁执行机构外筒7上，电磁执行机构外筒7上固定有高压堵头1，所述的高压堵头1包括锁紧螺母2、连接器固定套3、连接器，所述的连接器固定套3一端通过锁紧螺母2固定，连接器固定套3另一端固定有连接器A4，所述的连接器A4依次连接有连接器B20、插头座6，所述的插头座6与电磁执行机构连接；所述的电磁执行机构包括静衔铁8、导线绕组9、动衔铁10、弹簧组件11及陶瓷伸缩杆12，所述的静衔铁8固定在电磁执行机构外壳及导线绕组9上，所述的导线绕组9一端通过电磁执行机构后座21与插头座6连接，导线绕组9内设有动衔铁10，所述的动衔铁10通过螺纹连接有陶瓷伸缩杆12，陶瓷伸缩杆12上安装有弹簧组件11；所述的陶瓷伸缩杆12与平衡活塞13间设有密封装置14，所述的平衡活塞13安装在平衡活塞外筒15内；所述的过流套16通过螺纹安装在伸缩阀17上，伸缩阀17通过螺纹固定在电磁执行机构外筒7内，所述的电磁执行机构外筒7上安装有泥浆过滤器18，泥浆过滤器18通过配接头19固定，所述的配接头19通过螺纹与电磁执行机构外筒7连接。
所述的泥浆过滤器18为环筒式。
所述的导线绕组9为圆环状，且导线绕组材质为聚氨酯漆包线和铜合金。
所述的连接器A4、连接器B20为插针式连接。
所述的电磁执行机构后座21、导线绕组9为插针式连接。
所述的密封装置14为高温全氟橡胶。
所述的平衡活塞13材质为铜。
所述的插头座6为单芯滑环式。
所述的陶瓷伸缩杆12为纳米级氧化锆。
所述的脉冲发生器耐高温达175℃，耐高压达150Mpa。
工作原理：
小直径金属活塞式脉冲发生装置依靠外部间隔性的电源信号对脉冲发生装置的电磁执行机构进行供电并产生磁力，使电磁执行机构电能转变成机械能从而进行周期性控制陶瓷伸缩杆12与过流套16的打开与闭合。电磁执行机构是脉冲发生装置的动力系统，当外部电源信号传送时，通过两个对插的连接器进行联通导电，电能被输送到插头座6。插头座6把电信号输送给脉冲发生装置的电磁执行机构，此时电磁执行机构通电，电磁执行机构的静衔铁8不动，动衔铁10向左运动并与静衔铁8吸合。动衔铁10连带着陶瓷伸缩杆12克服被压缩的弹簧组件11做功向左运动，陶瓷伸缩杆12与过流套16形成间隙。外部泥浆通过其间隙流出，此时脉冲发生装置周围压力被释放。当外部电源信号消失时，电磁执行机构断电，动衔铁10、静衔铁8分离，被压缩的弹簧组件11复位，陶瓷伸缩杆12向右运动，与过流套16结合，此时过流通道封闭，脉冲发生装置周围压力上升。周期性的电源信号就产生了周期性的泥浆压力使脉冲发生装置正常工作。
脉冲发生装置的内部油压与外部泥浆也产生压力，为了使脉冲发生装置自身压力平衡和出于对脉冲发生装置的保护，该脉冲发生装置的关键压力平衡单元采用了平衡活塞13。平衡活塞13由耐磨的特殊铜质材料制成。其耐磨性能较好，更换率低。可正常使用数万小时，拆卸方便，无损伤。该平衡活塞13对陶瓷伸缩杆12起到减震与扶正作用。平衡活塞13与陶瓷伸缩杆12采用了高温的星型密封这一特殊密封机构，这种密封机构承温200℃。密封机构添加了特殊的耐磨玻璃纤维，使用时间长，该密封阻断了内部脉冲器油与外部泥浆的相连。平衡活塞13外部密封采用了高温的全氟橡胶密封,保证了其使用要求。平衡活塞13左部被掏空，增加了电磁执行机构的油量空间，使电磁执行机构冷却更快，运动更畅。平衡活塞13结构性能稳定，能承受高温度，锋利的硬物，较大的压力，性能比较稳定。
Claims (1)
1.一种小直径金属活塞式脉冲发生装置，包括高压堵头（1）、密封堵头（5）、电磁执行机构、插头座（6）、电磁执行机构外筒（7）、平衡活塞（13）、密封装置（14）、 平衡活塞外筒（15）、过流套（16）、伸缩阀（17）、泥浆过滤器（18）及配接头（19），其特征在于：所述的密封堵头（5）设在电磁执行机构外筒（7）上，电磁执行机构外筒（7）上固定有高压堵头（1），所述的高压堵头（1）包括锁紧螺母（2）、连接器固定套（3）、连接器，所述的连接器固定套（3）一端通过锁紧螺母（2）固定，连接器固定套（3）另一端固定有连接器A（4）,所述的连接器A（4）依次连接有连接器B（20）、插头座（6），所述的插头座（6）与电磁执行机构连接；所述的电磁执行机构包括静衔铁（8）、导线绕组（9）、动衔铁（10）、弹簧组件（11）及陶瓷伸缩杆（12），所述的静衔铁（8）固定在电磁执行机构外壳及导线绕组（9）上，所述的导线绕组（9）一端通过电磁执行机构后座（21）与插头座（6）连接，导线绕组（9）内设有动衔铁（10），所述的动衔铁（10）通过螺纹连接有陶瓷伸缩杆（12），陶瓷伸缩杆（12）上安装有弹簧组件（11）；所述的陶瓷伸缩杆（12）与平衡活塞（13）间设有密封装置（14），所述的平衡活塞（13）安装在平衡活塞外筒（15）内；所述的过流套（16）通过螺纹安装在伸缩阀（17）上，伸缩阀（17）通过螺纹固定在电磁执行机构外筒（7）内，所述的电磁执行机构外筒（7）上安装有泥浆过滤器（18），泥浆过滤器（18）通过配接头（19）固定，所述的配接头（19）通过螺纹与电磁执行机构外筒（7）连接；所述的泥浆过滤器（18）为环筒式；所述的导线绕组（9）为圆环状，且导线绕组材质为聚氨酯漆包线和铜合金；所述的连接器A（4）、连接器B（20）为插针式连接；所述的电磁执行机构后座（21）、导线绕组（9）为插针式连接；所述的密封装置（14）为高温全氟橡胶；所述的平衡活塞（13）材质为铜；所述的插头座（6）为单芯滑环式；所述的陶瓷伸缩杆（12）为纳米级氧化锆；所述的脉冲发生装置耐高温达175℃，耐高压达150Mpa。
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