CN201826833U - 用于连续波压力脉冲发生器的分流型旋转阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于连续波压力脉冲发生器的分流型旋转阀。主要解决现有的脉冲发生器旋转阀结构复杂、用电量大、信号传输速率随着泥浆排量的大小而变化、压力波幅值小的问题。其特征在于：所述的定子(4)通过定子固定座(5)固定在分流器(2)上，所述的分流器(2)轴向有分流孔(9)。该分流型旋转阀具有结构简单、耗电量小、压力波幅值大等特点。

Description

用于连续波压力脉冲发生器的分流型旋转阀

技术领域

本实用新型涉及一种用于地质钻探、石油钻井中的设备，具体的说是一种用于连续波压力脉冲发生器的分流型旋转阀。

背景技术

在油气钻井作业中，常常需要把井底的测量信息传输到地面，现有的技术方法有：泥浆压力脉冲方式传输、电磁波传输、声波传输、智能钻杆传输、电缆传输等。实践证明，泥浆压力脉冲波信号传输方式是目前应用最广泛、最实用、最可靠的方法，而且其中应用最多的是正脉冲压力波。随着随钻测量(MWD)和随钻测井(LWD)井下测试仪器功能的增强，井下传递的信息量不断增多，传输速率较慢的正脉冲压力波已经不能与之匹配。所以，传输速率较高的钻井液连续压力波是解决问题的关键，而连续波压力脉冲发生器的压力脉冲是由于旋转阀的开关状态改变而产生的，因此，旋转阀的性能对连续波脉冲发生器传输数率的大小起着至关重要的作用。

现有的脉冲发生器旋转阀大都采用加大定子与转子之间的轴向间隙，来满足下面钻具对流量的要求，并解决转子堵转的问题。但仪器结构复杂且庞大、用电量大，并且用于传输信号的压力波幅值较小，从而制约了它们的使用；还有一些连续波压力脉冲发生器的转子转动的动力扭矩来源于泥浆，所以信号的传输数率随着泥浆流量的大小而变化，另外，压力波的幅值也较小。

发明内容

为了克服现有的连续波脉冲发生器旋转阀结构复杂、用电量大、信号传输速率随着泥浆排量的大小而变化、压力波幅值小的不足，本实用新型提供一种用于连续波压力脉冲发生器的分流型旋转阀，该用于连续波压力脉冲发生器的分流型旋转阀具有结构简单、耗电量小、信号传输速率不随泥浆排量的大小而变化、压力波幅值大的特点。

本实用新型的技术方案是：一种用于连续波压力脉冲发生器的分流型旋转阀，包括外部均带有叶片的定子、转子，所述的定子通过定子固定座固定在分流器上，所述的分流器轴向有分流孔。

所述的定子上部置有塞堵。

所述分流器外部的外壳上部有可调节定子与转子轴向间隙的轴垫。

所述的分流孔为月牙形，且沿圆周均布4个。

所述的转子外部、分流器与其下部的执行机构之间置有波纹管式的轴套。

本实用新型具有如下有益效果：由于采取上述方案，转子、定子外部有叶片，转子旋转即可产生连续的压力脉冲；分流器上的分流孔可以使得一部分泥浆不流经定子与转子以满足下面钻具的要求，这样可使转子与定子之间的间隙很小，从而产生幅值很大的压力波，同时，由于转子是由电机驱动，因此，信号传输数率不随泥浆流量的大小而变化，综上所述，该旋转阀结构简单、耗电量小，所产生的压力波幅值大，同时，信号传输速率不随泥浆排量的大小而变化。

附图说明： 

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是分流器的俯视图；

图3是连续波脉冲发生器的结构示意图；

图4是流量特性曲线图。

图中1-轴垫，2-分流器，3-塞堵，4-定子，5-定子固定座，6-轴套，7-转子，8-外壳，9-分流孔，10-转子轴，11-密封座，12-减速器，13-电机，14-油堵，15-活塞，16-编码器，II-执行机构。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

由图1结合图2、图3所示，一种用于连续波压力脉冲发生器的分流型旋转阀，包括定子4、转子7，定子4、转子7外部均带有叶片，转子7旋转产生压力脉冲，叶片的形状及定子4、转子7之间的间隙决定了旋转阀关闭时泥浆流通面积的大小，叶片的数目可以决定数据的传输速率。转子轴10的一端由位于定子4内部的轴承支撑，转子7固定于转子轴10上，所述的定子4通过定子固定座5固定在分流器2上，所述的分流器2轴向有分流孔9，泥浆流经定子4时首先有一大部分的泥浆被分流，满足下部动力钻具的要求，同时，可以使转子7与定子4之间的间隙很小，从而产生幅值很大的压力波。作为优选，所述的分流孔9为月牙形，且沿圆周均布4个。分流器2与其外部的外壳8固定在一起，外壳8上部有轴垫1，根据井深调整轴垫1的厚度从而调节转子7和定子4之间的间隙，产生地面上易于检测到的压力信号。所述的定子4上部置有塞堵3，可以对安放在定子内的轴承和转子轴10起到保护作用。转子7的外部、分流器2与其下部的执行机构II之间置有波纹管式的轴套6，当根据井深调整转子7和定子4之间的间隙时，旋转阀与执行机构II之间的间隙也随着变化，波纹管式的轴套6可以自动补偿间隙的变化。

外壳8将上部的旋转阀和下部的执行机构II连接在一起，所述的执行机构II主要由转子轴10、密封座11、减速器12、电机13、编码器16组成，转子轴10把电机13的运动传到转子7，在转子7和电机13之间增加了减速器12以增大电机13的输出扭矩；密封座11为轴承与机械密封的座，机械密封要求两边的压力差较小，采用浮动式活塞15来平衡执行机构腔体油的压力与外界泥浆的压力，以满足机械密封的使用条件；执行机构腔体内的油通过油堵14所在的油孔加入，编码器16控制电机13的转动状态。

当脉冲发生器的旋转阀关闭时，产生的压力脉冲波的幅值的大小的理论计算公式为                                                

，其中

为阀的通流面积、

为流经阀的流量。其流量特性曲线如图4所示，其中A₁<A₂<A₃,ΔP₁>ΔP₂>ΔP₃，由上述公式及图4的流量特性曲线可以看出：阀的通流面积越小对阀两端压力差

影响越大。仅从数学角度来讲，当阀的流通面积为零时，阀两边的压力差为无穷大。采用分流器2可以使得一部分泥浆不流经旋转阀，从而可以使转子7与定子4之间的间隙很小，即阀的流通面积很小，从而产生幅值很大的压力波。另外转子7与定子4之间的间隙很小时，固体颗粒不容易沉积在定子4和转子7之间的间隙中，转子不易阻塞。当泥浆经过该分流旋转阀时，一部分从分流器2上的分流孔9流过，另外一部分流经旋转阀的中心孔、塞堵3、定子4及转子7。采用分流器，必须通过管路串并联压力与流量的原理及钻具最低流量的要求，合理设计分流器2、转子7和定子4的具体尺寸。

Claims (5)

1.一种用于连续波压力脉冲发生器的分流型旋转阀，包括外部均带有叶片的定子(4)、转子(7)，其特征在于：所述的定子(4)通过定子固定座(5)固定在分流器(2)上，所述的分流器(2)轴向有分流孔(9)。

2.根据权利要求1所述的用于连续波压力脉冲发生器的分流型旋转阀，其特征在于：所述的定子(4)上部置有塞堵(3)。

3.根据权利要求2所述的用于连续波压力脉冲发生器的分流型旋转阀，其特征在于：所述分流器(2)外部有外壳(8)，外壳(8)的上部有可调节定子(4)与转子(7)轴向间隙的轴垫(1)。

4.根据权利要求3所述的用于连续波压力脉冲发生器的分流型旋转阀，其特征在于：所述的分流孔(9)为月牙形，且沿圆周均布4个。

5.根据权利要求4所述的用于连续波压力脉冲发生器的分流型旋转阀，其特征在于：所述的转子(7)外部、分流器(2)与其下部的执行机构(II)之间置有波纹管式的轴套(6)。

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