CN114810039A - 一种泥浆脉冲信号发生装置及测斜仪 - Google Patents

一种泥浆脉冲信号发生装置及测斜仪 Download PDF

Info

Publication number
CN114810039A
CN114810039A CN202210516750.9A CN202210516750A CN114810039A CN 114810039 A CN114810039 A CN 114810039A CN 202210516750 A CN202210516750 A CN 202210516750A CN 114810039 A CN114810039 A CN 114810039A
Authority
CN
China
Prior art keywords
valve hole
upper valve
hole
valve
pulse signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210516750.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114810039B (zh
Inventor
薛启龙
曲骏
王晋
胡一帆
鲁金涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Geosciences Beijing
Original Assignee
China University of Geosciences Beijing
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Geosciences Beijing filed Critical China University of Geosciences Beijing
Priority to CN202210516750.9A priority Critical patent/CN114810039B/zh
Publication of CN114810039A publication Critical patent/CN114810039A/zh
Priority to US17/818,385 priority patent/US11879329B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN114810039B publication Critical patent/CN114810039B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/14—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves
    • E21B47/18—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry
    • E21B47/24—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry by positive mud pulses using a flow restricting valve within the drill pipe
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/02—Determining slope or direction
    • E21B47/022—Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/10—Valve arrangements in drilling-fluid circulation systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/02—Determining slope or direction
    • E21B47/022—Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism
    • E21B47/0236—Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism using a pendulum
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/14—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves
    • E21B47/18—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/02—Adaptations for drilling wells
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B2200/00—Special features related to earth drilling for obtaining oil, gas or water
    • E21B2200/04—Ball valves
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/14—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves
    • E21B47/18—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry
    • E21B47/20—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry by modulation of mud waves, e.g. by continuous modulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Taps Or Cocks (AREA)
  • Indication Of The Valve Opening Or Closing Status (AREA)

Abstract

本发明公开一种泥浆脉冲信号发生装置及测斜仪，包括外筒体及同轴设置在外筒体内的内筒体，内筒体内部设有内流道，内筒体和外筒体之间为外流道，内流道内设置有流量控制阀和水力涡轮，流量控制阀位于水力涡轮的上游段；还包括信号发生座及旋转挡块，信号发生座上开有过流孔，过流孔设置在环状外流道内，旋转挡块可周期性遮挡过流孔。测斜仪包括泥浆脉冲信号发生装置、测斜仪外筒体和偏重转柱，外筒体与测斜仪外筒体固定连接，偏重转柱同轴转动设置于外筒体的体内，偏重转柱与流量控制阀同轴固定连接，流量控制阀内设置有重力控制模块。该泥浆脉冲信号发生装置，能够产生不同幅值、频率大小的泥浆压力连续脉冲波；测斜仪，具有高效可靠的特点。

Description

一种泥浆脉冲信号发生装置及测斜仪
技术领域
本发明涉及测井装置技术领域，特别是涉及一种泥浆脉冲信号发生装置及测斜仪。
背景技术
在油气、地热资源的勘探过程中不可避免的面临高温高压等恶劣井下工况。国内外现有的传统电控式随钻测量工具在温度高于200℃时，由于其内部电器元件以及材料的耐温性能，极易在高温环境下出现失效现象，影响钻井进度，而且只能进行单点测量，无法进行随钻测量，大大增加施工成本。
机械式随钻测量工具相对于电控式随钻测量工具具有耐高温、可靠性高的优势。然而传统的机械式测斜仪器，例如申请号为CN200510042035.2的中国发明专利提出了一种机械式无线随钻测斜仪，其脉冲发生器为传统钟摆型，依靠产生不同数量的泥浆脉冲信号以反应不同大小的井斜参数。但是使用这种仪器进行随钻测量时，需要关停泥浆泵，影响钻进效率。且仅仅使用脉冲信号的个数作为信号传输的特征载体，信息承载能力弱。
申请号为CN202111210559.3的中国发明专利公开的一种机械式随钻井斜测量仪，能够产生连续的泥浆脉冲信号波，无需关停泥浆泵。但是该种测量仪制造的泥浆秒冲信号连续波幅值一致，仅靠波的频率来反应井斜参数，信号承载能力弱，最大井斜测量角为17°，无法实现水平定向井及近水平井的测量。
发明内容
本发明的目的是提供一种泥浆脉冲信号发生装置及测斜仪，以解决上述现有技术存在的问题，能够产生不同幅值、频率大小的泥浆压力连续脉冲波。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种泥浆脉冲信号发生装置，包括外筒体及同轴设置在外筒体内的内筒体，所述内筒体内部设有内流道，所述内筒体和外筒体之间的间隔形成环状的外流道，所述内流道内设置有流量控制阀和水力涡轮，所述流量控制阀位于水力涡轮的上游段；
还包括设置于外筒体和内筒体之间的信号发生座以及与水力涡轮装配的旋转挡块，所述信号发生座上开有过流孔，所述过流孔设置在环状外流道内，当水力涡轮带动旋转挡块旋转时，所述旋转挡块可周期性遮挡过流孔从而改变外流道的过流面积。
优选地，所述流量控制阀包括控制模块、配流阀座以及装配在配流阀座体内的配流阀芯，所述配流阀芯上开有上阀孔，所述配流阀座上开有下阀孔；当所述上阀孔和下阀孔重合时，所述内流道连通；所述控制模块用于移动配流阀芯从而改变上阀孔和下阀孔的重合面积。
优选地，所述配流阀座的阀座密封面为柱面状，所述配流阀芯的阀芯密封面为柱面状，所述配流阀芯可沿阀座密封面与阀芯密封面的贴合面转动，所述阀芯密封面上沿圆周方向依次开有第一上阀孔、第二上阀孔和第三上阀孔，所述第一上阀孔的宽度、第二上阀孔的宽度以及第三上阀孔的宽度互不相等。
优选地，沿所述阀芯密封面的圆周方向上：所述第一上阀孔的底边与第二上阀孔的顶边齐平，所述第二上阀孔的底边与第三上阀孔的顶边齐平，第一上阀孔的弧度、第二上阀孔的弧度及第三上阀孔的弧度互不相同；
沿所述阀芯密封面的宽度方向上：第一上阀孔、第二上阀孔和第三上阀孔间隔排列；沿所述阀座密封面的宽度方向上，间隔排列有第一下阀孔、第二下阀孔和第三下阀孔，所述第一下阀孔与第一上阀孔、第二下阀孔与第二上阀孔、第三下阀孔与第三上阀孔的宽度分别对应且相等，所述第一下阀孔、第二下阀孔和第三下阀孔的顶边和底边均齐平，所述配流阀座上还开设有用于连接各下阀孔与内流道的连通槽。
优选地，所述控制模块包括偏重块，所述偏重块与配流阀芯固定连接。
优选地，所述第一上阀孔的顶边与阀芯密封面的圆心轴线的连线和所述第三上阀孔的底边与阀芯密封面的圆心轴线的连线之间的角度为90°。
优选地，所述信号发生座与外筒体固定连接，所述过流孔的数量为若干个，多个所述过流孔呈圆周阵列分布。
优选地，还包括涡轮安装座，所述涡轮安装座的外缘固定有所述旋转挡块，所述旋转挡块的顶面与过流孔的底面紧贴。
本发明还提供一种测斜仪，包括权利要求1-8中任一项所述的泥浆脉冲信号发生装置，还包括测斜仪外筒体和偏重转柱，泥浆脉冲信号发生装置的外筒体与测斜仪外筒体固定连接，所述偏重转柱同轴转动设置于外筒体的体内，所述偏重转柱与流量控制阀同轴固定连接，所述流量控制阀内设置有重力控制模块。
优选地，其特征在于：所述偏重转柱包括重量不同的第一转柱部以及第二转柱部，所述第一转柱部和第二转柱部绕偏重转柱的轴线排布。
本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
本发明提供了一种泥浆脉冲信号发生装置，能够产生不同幅值、频率大小的泥浆压力连续脉冲波。具体地来说，钻井作业时，泥浆流入本装置，一部分泥浆进入内流道受流量控制阀调控并驱动水力涡轮旋转，另一部分进入外流道，之后内外流道中的泥浆合拢流向钻杆底部的钻头。阀门能够根据钻井参数的变化而改变输出流量的大小，从而输出不同大小的流量至下游段的水力涡轮。由于内流道内的钻井液流量大小不同，水力涡轮的旋转速度也会发生变化，水力涡轮带动旋转挡块旋转遮挡过流孔的速度会发生变化，从而导致脉冲信号连续波的频率、周期、幅值多参数均发生变化，不同情况所对应的信号波形之间具有多特征的区别，使得井上信号识别过程更为高效敏捷。本装置所述产生的脉冲信号源于过流孔的堵塞后泥浆压力的升高，是一种正脉冲信号，正脉冲信号具有传输距离远、抗干扰能力强等优势。本申请还提供了一种测斜仪，纯机械结构进行测斜操作，高效可靠。采用偏重结构能够较好适用于大井斜钻井过程中的井斜角测量工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明测斜仪的全截图；
图2为本发明A处放大图，用于反映泥浆脉冲信号发生装置的结构；
图3为本发明泥浆脉冲环信号发生装置的爆炸装配图；
图4为本发明流量控制阀的三维示意图；
图5为本发明流量控制阀的三维剖面示意图；
图6为本发明流量控制阀的二维截面示意图；
图7为本发明流量控制阀的二维截面示意图，用于反映泥浆的流向；
图8为本发明上阀孔和下阀孔的示意图，用于反映上阀孔和下阀孔形状的一种具体实施方式；
图中：1、外筒体；2、内筒体；3、内流道；4、外流道；5、流量控制阀；51、配流阀座；52、配流阀芯；53、上阀孔；531、第一上阀孔；532、第二上阀孔；533、第三上阀孔；54、下阀孔；541、第一下阀孔；542、第二下阀孔；543、第三下阀孔；55、阀座密封面；56、阀芯密封面；57、偏重块；58、连通槽；6、水力涡轮；7、涡轮安装座；8、旋转挡块；9、信号发生座；91、过流孔；1001、测斜仪外筒体；1002、偏重转柱；10021、第一转柱部；10022、第二转柱部。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种泥浆脉冲信号发生装置及测斜仪，以解决上述现有技术存在的问题，能够产生不同幅值、频率大小的泥浆压力连续脉冲波。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图8所示，本实施例提供一种泥浆脉冲信号发生装置，包括外筒体1及同轴设置在外筒体1内的内筒体2，内筒体内部设有内流道3，内筒体2和外筒体1之间的间隔形成环状的外流道4，内流道3内设置有流量控制阀5和水力涡轮6，流量控制阀5位于水力涡轮6的上游段；还包括信号发生座9以及与水力涡轮6装配的旋转挡块8，信号发生座9开有过流孔91，过流孔91设置在外流道4内，当水力涡轮6带动旋转挡块8旋转时：旋转挡块8能够周期性遮挡过流孔91以改变外流道4的过流面积。
如上，本发明提供的一种泥浆脉冲信号发生装置，能够产生不同幅值、频率大小的泥浆压力连续脉冲波。具体地来说，钻井作业时，泥浆流入本装置，一部分泥浆进入内流道3受流量控制阀5调控并驱动水力涡轮6旋转，另一部分进入外流道4，之后内外流道4中的泥浆合拢流向钻杆底部的钻头。流量控制阀5可以是蝴蝶阀等常见的阀门，阀门能够根据钻井参数的变化而改变输出流量的大小，钻井参数中最常见的为井斜角的大小。在某些实施例中，可以将蝴蝶阀的圆盘设置为不均质圆盘，当井斜不同时，其会偏转不同的角度，进而改变阀内流道3断面的大小，从而输出不同大小的流量至下游段的水力涡轮6。由于内流道3内的钻井液流量大小不同，水力涡轮6的旋转速度也会发生变化，水力涡轮6带动旋转挡块8旋转遮挡过流孔91的速度会发生变化。由于外流道4内的钻井液需要穿越过流孔91，根据小孔过流理论，过流孔91面积的改变可产生不同的压力脉冲信号，地面根据井内泥浆的压力脉冲信号的变化，可以对应确定钻井参数的变化。更进一步地，旋转挡块8的转速不同，会改变压力脉冲信号连续波的频率、周期的变化；在单旋转周期内，旋转挡块8遮挡过流孔91的时间不同导致单周期内通过此过流孔91的钻井液总流量大小也不同，此种变化会反应在压力脉冲信号连续波幅值大小的变化上。由此可见，钻井参数的变化会导致脉冲信号连续波的频率、周期、幅值多参数均发生变化，不同情况所对应的信号波形之间具有多特征的区别，使得井上信号识别过程更为高效敏捷。值得一提的是，本装置产生的脉冲信号源于过流孔91的堵塞后泥浆压力的升高，是一种正脉冲信号，正脉冲信号具有传输距离远、抗干扰能力强等优势。
更进一步的技术方案为：
流量控制阀5包括控制模块、配流阀座51以及装配在配流阀座51体内的配流阀芯52，配流阀芯52上开有上阀孔53，配流阀座51上开有下阀孔54，当上阀孔53和下阀孔54重合时：内流道3连通，控制模块用于移动配流阀芯52以改变上阀孔53和下阀孔54的重合面积。本技术特征给出了流量控制阀5的一种具体实施方式，配流阀座51和配流阀芯52之间的相互错动改变上阀孔53和下阀孔54之间的相对位置，进而改变上下阀孔54之间的重合面积大小来调控输出泥浆流量的大小。相比于前述蝴蝶阀的形式，阀孔之间的相对位置更易控制，泥浆流量大小的改变更加精确。如附图8所反映的上阀孔和下阀孔形状的一种具体实施方式，可以将上阀孔53的投影形状设置为三角形或者梯形，将下阀孔54的投影形状设置为长条矩形，则两个阀孔之间的重合形状为下阀孔54作为上下两底边、上阀孔53构成上下两侧边的梯形。该重合形成的梯形大小会随着上阀孔53的移动而发生改变，进而改变输出泥浆流量的大小。
配流阀座51具有的阀座密封面55为柱面状，配流阀芯52具有的阀芯密封面56为柱面状，配流阀芯52可相对配流阀座51沿阀座密封面55与阀芯密封面56的贴合面转动，阀芯密封面56上沿圆周方向依次开有第一上阀孔531、第二上阀孔532和第三上阀孔533，第一上阀孔531的宽度、第二上阀孔532的宽度、第三上阀孔533的宽度互不相等。本技术特征给出了上下阀孔54设置的具体形式，三个上阀孔53组成了一个上阀孔53组，三个阀孔的宽度各不相同，使得不同的上阀孔53与下阀孔54分别重合时的重合面积之间有较大差别，使得配流阀芯52相对配流阀座51转动所引起的泥浆流量变化差值更为显著，以便产生波形更为差值更大的泥浆脉冲信号波，便于地面人员编译分析。上阀孔53的数量可以根据实际情况进行改变。
沿阀芯密封面56的圆周方向上：第一上阀孔531的底边与第二上阀孔532的顶边齐平，第二上阀孔532的底边与第三上阀孔533的顶边齐平，第一上阀孔531的弧度、第二上阀孔532的弧度、第三上阀孔533的弧度三者相同；沿阀芯密封面56的宽度方向上：第一上阀孔531、第二上阀孔532、第三上阀孔533间隔排列；沿阀座密封面55的宽度方向上，间隔排列有第一下阀孔541、第二下阀孔542、第三下阀孔543，第一下阀孔541与第一上阀孔531、第二下阀孔542与第二上阀孔532、第三下阀孔543与第三上阀孔533的宽度分别相等，各下阀孔54的顶边齐平、底边齐平，阀座上还开设有连接各下阀孔54与内流道3的连通槽58。本技术特征限定了三个上阀孔53之间的相对位置，即，在阀座密封面55的圆周方向上，三个上阀孔53连续相接；在宽度方向上，又相互错开。阀座上设置有三个和上阀孔53分别相对应的下阀孔54。由于三个上阀孔53连续相接，使得在量程范围内，无论配流阀芯52的转动角度如何，均具有对应重合的上下阀孔54，测量过程不会中断。又由于三个上阀孔53相互错开，且三个上阀孔53的弧度相同，使得测量过程中只会有一个上下阀孔54组是对应贯通的、其余的非工作的上下阀孔54被阀芯密封面56或阀座密封面55堵塞，该流量控制阀5对泥浆的控制具有高精确度。除了不同上下阀孔54重合时有不同大小的重合过流面积外，在单种对应的上下阀孔54重合时，其过流区域为上阀孔53的底边和下阀孔54顶边之间所夹的区域，在阀芯转动过程中，两边之间的距离会发生变化，此时过流面积也会发生变化，使得本装置能够实现全过程的连续测量。
控制模块包括偏重块57，偏重块57与配流阀芯52固定连接。在偏重块57的控制下，配流阀芯52始终指向地心方向，配流阀座51倾斜转动后，配流阀座51与配流阀芯52之间的角度即为该井的倾斜角。此时配流阀芯52上的上阀孔53和配流阀座51上的下阀孔54对应特定的面积，阀门输出特定的流量大小驱动水力涡轮6按照特定的速度旋转，旋转挡块8按特定的速度频率扫掠遮挡过流孔91使得外流道4内的泥浆压力发生变化产生泥浆脉冲信号。地面检测人员进而对泥浆脉冲信号进行解码识别进而测得该井的井斜角。
第一上阀孔531的顶边与阀芯密封面56的圆心轴线的连线与第三上阀孔533的底边与阀芯密封面56的圆心轴线的连线之间的角度为九十度。该技术特征使得该泥浆脉冲信号发生装置的测斜量程范围为0至90°。
更进一步地，信号发生座9与外筒体1固定连接，过流孔91数量若干，各过流孔91圆周阵列；本装置还包括涡轮安装座7，涡轮安装座7的外缘固定有旋转挡块8，旋转挡块8的顶面与过流孔91的底面紧贴。
本申请还提供了一种测斜仪，包括以上任一的一种泥浆脉冲信号发生装置，还包括测斜仪外筒体1001、偏重转柱1002，泥浆脉冲信号发生装置的外筒体1与测斜仪外筒体1001固定连接，偏重转柱1002同轴转动设置于外筒体1的体内，偏重转柱1002与流量控制阀5同轴固定连接，流量控制阀5内设置有重力控制模块。该测斜仪依靠流量控制阀5内设置的重力控制模块进行测斜，在某些实施例中，该重力控制模块可以是偏重块57。偏重转柱1002的设置使得流量控制阀5中的重力控制模块始终位于井下低边，利于提升钻井过程中的稳定性。在本领域中，钻井的井底是一个呈倾斜状态的圆平面，称为井底圆。井底圆上的最高点称为高边，最低点称为低边。测斜仪中的各模块之间的应设置若干各类轴承组，以满足不同组件之间的独立旋转。
偏重转柱1002包括重量不同的第一转柱部10021以及第二转柱部10022，第一转柱部10021和第二转柱部10022绕偏重转柱1002的轴线排布。本技术特征给出了偏重转柱1002的一种具体实施方式，由于第一转柱部10021和第二转柱部10022的重量不同，且第一转柱部10021和第二转柱部10022绕偏重转柱1002的轴线排布，因此本偏重转柱1002的重心没有在偏重转柱1002的轴线上，当偏重转柱1002随井壁倾斜时，其自身重力会始终对偏重转柱1002的中心轴产生一个旋转力矩，有助于使流量控制阀5中的重力控制模块始终保持在井斜低边，并且在大井斜角下及偏转角度越大，偏重转柱1002所产生的偏转力矩越大，井斜稳定性与测量范围越大。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，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。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种泥浆脉冲信号发生装置，其特征在于：包括外筒体及同轴设置在外筒体内的内筒体，所述内筒体内部设有内流道，所述内筒体和外筒体之间的间隔形成环状的外流道，所述内流道内设置有流量控制阀和水力涡轮，所述流量控制阀位于水力涡轮的上游段；
还包括设置于外筒体和内筒体之间的信号发生座以及与水力涡轮装配的旋转挡块，所述信号发生座上开有过流孔，所述过流孔设置在环状外流道内，当水力涡轮带动旋转挡块旋转时，所述旋转挡块可周期性遮挡过流孔从而改变外流道的过流面积。
2.根据权利要求1所述的泥浆脉冲信号发生装置，其特征在于：所述流量控制阀包括控制模块、配流阀座以及装配在配流阀座体内的配流阀芯，所述配流阀芯上开有上阀孔，所述配流阀座上开有下阀孔；当所述上阀孔和下阀孔重合时，所述内流道连通；所述控制模块用于移动配流阀芯从而改变上阀孔和下阀孔的重合面积。
3.根据权利要求2所述的泥浆脉冲信号发生装置，其特征在于：所述配流阀座的阀座密封面为柱面状，所述配流阀芯的阀芯密封面为柱面状，所述配流阀芯可沿阀座密封面与阀芯密封面的贴合面转动，所述阀芯密封面上沿圆周方向依次开有第一上阀孔、第二上阀孔和第三上阀孔，所述第一上阀孔的宽度、第二上阀孔的宽度以及第三上阀孔的宽度互不相等。
4.根据权利要求3所述的泥浆脉冲信号发生装置，其特征在于：
沿所述阀芯密封面的圆周方向上：所述第一上阀孔的底边与第二上阀孔的顶边齐平，所述第二上阀孔的底边与第三上阀孔的顶边齐平，第一上阀孔的弧度、第二上阀孔的弧度及第三上阀孔的弧度互不相同；
沿所述阀芯密封面的宽度方向上：第一上阀孔、第二上阀孔和第三上阀孔间隔排列；沿所述阀座密封面的宽度方向上，间隔排列有第一下阀孔、第二下阀孔和第三下阀孔，所述第一下阀孔与第一上阀孔、第二下阀孔与第二上阀孔、第三下阀孔与第三上阀孔的宽度分别对应且相等，所述第一下阀孔、第二下阀孔和第三下阀孔的顶边和底边均齐平，所述配流阀座上还开设有用于连接各下阀孔与内流道的连通槽。
5.根据权利要求3所述的泥浆脉冲信号发生装置，其特征在于：所述控制模块包括偏重块，所述偏重块与配流阀芯固定连接。
6.根据权利要求5所述的泥浆脉冲信号发生装置，其特征在于：所述第一上阀孔的顶边与阀芯密封面的圆心轴线的连线和所述第三上阀孔的底边与阀芯密封面的圆心轴线的连线之间的角度为90°。
7.根据权利要求2所述的泥浆脉冲信号发生装置，其特征在于：所述信号发生座与外筒体固定连接，所述过流孔的数量为若干个，多个所述过流孔呈圆周阵列分布。
8.根据权利要求1所述的泥浆脉冲信号发生装置，其特征在于：还包括涡轮安装座，所述涡轮安装座的外缘固定有所述旋转挡块，所述旋转挡块的顶面与过流孔的底面紧贴。
9.一种测斜仪，其特征在于：包括权利要求1-8中任一项所述的泥浆脉冲信号发生装置，还包括测斜仪外筒体和偏重转柱，泥浆脉冲信号发生装置的外筒体与测斜仪外筒体固定连接，所述偏重转柱同轴转动设置于外筒体的体内，所述偏重转柱与流量控制阀同轴固定连接，所述流量控制阀内设置有重力控制模块。
10.根据权利要求9所述的测斜仪，其特征在于：所述偏重转柱包括重量不同的第一转柱部以及第二转柱部，所述第一转柱部和第二转柱部绕偏重转柱的轴线排布。
CN202210516750.9A 2022-05-12 2022-05-12 一种泥浆脉冲信号发生装置及测斜仪 Active CN114810039B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210516750.9A CN114810039B (zh) 2022-05-12 2022-05-12 一种泥浆脉冲信号发生装置及测斜仪
US17/818,385 US11879329B2 (en) 2022-05-12 2022-08-09 Pure mechanical well deviation wireless measurement-while-drilling and mud pulse generation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210516750.9A CN114810039B (zh) 2022-05-12 2022-05-12 一种泥浆脉冲信号发生装置及测斜仪

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114810039A true CN114810039A (zh) 2022-07-29
CN114810039B CN114810039B (zh) 2022-11-25

Family

ID=82514112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210516750.9A Active CN114810039B (zh) 2022-05-12 2022-05-12 一种泥浆脉冲信号发生装置及测斜仪

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11879329B2 (zh)
CN (1) CN114810039B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116255134A (zh) * 2023-01-17 2023-06-13 中国地质大学（北京） 一种卡针式井斜仪

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2009929A (en) * 1977-10-21 1979-06-20 Bj Hughes Inc Borehole clinometers
EP0474459A2 (en) * 1990-09-07 1992-03-11 Charles Abernethy Anderson Inclinometer
CN1644874A (zh) * 2005-01-19 2005-07-27 中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院 机械式无线随钻测斜仪
CN101550826A (zh) * 2009-05-07 2009-10-07 西南石油大学 一种机械无线随钻井斜测量仪
CN201747359U (zh) * 2010-09-01 2011-02-16 北京六合伟业科技有限公司 一种机械式无线随钻测斜仪
US20170058667A1 (en) * 2015-08-24 2017-03-02 Bitswave Inc. Mud Pulser with Vertical Rotational Actuator
CN110005401A (zh) * 2019-05-21 2019-07-12 自贡中兴耐磨新材料有限公司 一种基于钻井液循环的机械式测斜仪器
CN113756788A (zh) * 2021-10-18 2021-12-07 中国地质大学（北京） 一种机械式随钻井斜测量仪

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3014282A (en) * 1958-09-02 1961-12-26 Shell Oil Co Inclinometer
WO2011022416A1 (en) * 2009-08-17 2011-02-24 Magnum Drilling Services, Inc. Inclination measurement devices and methods of use

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2009929A (en) * 1977-10-21 1979-06-20 Bj Hughes Inc Borehole clinometers
EP0474459A2 (en) * 1990-09-07 1992-03-11 Charles Abernethy Anderson Inclinometer
CN1644874A (zh) * 2005-01-19 2005-07-27 中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院 机械式无线随钻测斜仪
CN101550826A (zh) * 2009-05-07 2009-10-07 西南石油大学 一种机械无线随钻井斜测量仪
CN201747359U (zh) * 2010-09-01 2011-02-16 北京六合伟业科技有限公司 一种机械式无线随钻测斜仪
US20170058667A1 (en) * 2015-08-24 2017-03-02 Bitswave Inc. Mud Pulser with Vertical Rotational Actuator
CN110005401A (zh) * 2019-05-21 2019-07-12 自贡中兴耐磨新材料有限公司 一种基于钻井液循环的机械式测斜仪器
CN113756788A (zh) * 2021-10-18 2021-12-07 中国地质大学（北京） 一种机械式随钻井斜测量仪

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
谭春飞等: "机械式无线随钻测斜仪脉冲发生器结构优化", 《石油机械》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116255134A (zh) * 2023-01-17 2023-06-13 中国地质大学（北京） 一种卡针式井斜仪
CN116255134B (zh) * 2023-01-17 2024-05-28 中国地质大学（北京） 一种卡针式井斜仪

Also Published As

Publication number Publication date
CN114810039B (zh) 2022-11-25
US11879329B2 (en) 2024-01-23
US20230366313A1 (en) 2023-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114810039B (zh) 一种泥浆脉冲信号发生装置及测斜仪
US3251424A (en) Acoustic drilling method and apparatus
US4673045A (en) Enhanced circulation drill bit
US9081110B2 (en) Devices, systems and methods for low frequency seismic borehole investigations
CN103696763B (zh) 一种基于三角形阀体的连续波发生器转阀
CN105353404B (zh) 一种气体钻井井底近钻头连续冲击震源短节
CN111577261B (zh) 井下脉冲信号发生器、传输压力脉冲的方法、钻铤及钻井设备
US8393412B2 (en) System and method for accurate wellbore placement
US10392926B2 (en) Logging perforation flow in wellbore
CN110146939A (zh) 一种深部地下水流速测定方法
CA1274817A (en) Steering and control system for percussion boring tools
CN102279411A (zh) 随钻地震波发生器及使用方法
US5831177A (en) Fluid driven siren flowmeter
CN113756788B (zh) 一种机械式随钻井斜测量仪
US7252164B2 (en) Cutting structure based hydraulics
CN109297740A (zh) 一种扭力冲击器地面性能测试系统
US11988088B2 (en) Downhole flowmeter
CN2926502Y (zh) 超声多普勒井下流量计
CN205139381U (zh) 一种气体钻井井底近钻头连续冲击震源短节
CN209145583U (zh) 一种超声波多普勒油井产出剖面测量装置
CN109581508A (zh) 一种适用于小口径成像测井仪的声学扫描系统
CN112855122B (zh) 一种井下气液固三相流超声波气侵监测系统及实施方法
CN103758460B (zh) 一种伸缩式防糊钻搅拌桩钻头
CN202771010U (zh) 随钻地震波发生器
CN109826597A (zh) 直井定面水力射孔压裂装置和方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant