CN209818048U - 一种用于无电缆测井系统的信号传送装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，包括设置在测井系统上的接近开关(1)，设置在地面上的信号接收装置和设置在释放缓冲器与仪器之间的用于发射信号至所述信号接收装置的脉冲发生器(2)；接近开关(1)包括设置在释放缓冲器上的干簧管(11)和设置在磁性短节(3)上的永磁体(31)。本实用新型提供的一种用于无电缆测井系统的信号传送装置能够及时准确的仪器的释放信号传送至地面，避免了泵出测井操作的盲目性，有效的保护了仪器，提高了测井成功率和工作效率。

Description

一种用于无电缆测井系统的信号传送装置

技术领域

本实用新型涉及石油测井领域，具体涉及一种用于无电缆测井系统的信号传送装置。

背景技术

目前的无电缆测井系统采用原钻杆输送泵出存储式，由位于外部的钻具保护套和位于保护套内的释放器及仪器组成。外部的钻具保护套主要由上悬挂、下悬挂等构成，它主要作用是将仪器与钻具相连，悬挂并固定仪器，使仪器在下放过程中固定在钻杆中保持不动，防止仪器从钻杆中脱出。保护套内挂有机械释放器及仪器串组合。释放器作用是当仪器到达井底时，通过地面投球，可使释放器与钻具上悬挂脱离，达到释放仪器的目的。仪器位于保护套内，可使仪器与地层不接触，从而实现对仪器起保护作用。

但存在以下问题：

首先是在仪器下放过程中，若剪切销因某种原因提前被剪断，造成仪器提前释放，而地面仍然不知道，继续下放将造成仪器损毁。

其次是释放投球后，剪切销是否已剪断，仪器是否从钻具中成功泵出，仅从地面根据泥浆压力的变化来判断是否成功剪切和泵出，仍然不能得到肯定的结论；比如当剪切销剪断的瞬间，泥浆柱压力会急骤上升，在地面理应看到明显的压力变化但是由于憋压和剪切是在瞬间发生，时间仅有数毫秒，而软件采集压力值时，为每秒几十次，很可能在采集的间隙中，高压尖峰已经结束，而采集到的次峰可能会淹没在背景杂波中。另一方面，随着井深增加，脉冲会随井深衰减，如此窄的脉宽，可能在上传途中就已衰减完了，所以能捕捉到尖峰的概率并不大。还有就是仪器泵出后打的对比压力，由于水眼开放前后环空的变化不是太明显，压力变化也不十分显著，所以常常是仪器已经泵出了，但是依然按未泵出的程序继续加大泵压，直到泵压最高，并循环相当一段时间，以确保仪器泵出，因而造成仪器受到的推力太大，实际中操作时常常发生仪器折断的情况。

再其次是在仪器下放过程中或仪器泵出结束时，由于震动冲击或其它原因，仪器可能已经不能正常工作了，但地面人员无法判断仪器是否正常，仍然按正常进行测井操作，浪费了宝贵时间。

发明内容

本实用新型是为了克服现有技术中无电缆测井系统使用过程中无法准确确定仪器是否释放及仪器是否正常的问题，提供一种用于无线电缆测井系统的信号传送装置，能够及时准确的仪器的释放信号和仪器状态传送至地面，避免了泵出测井操作的盲目性，有效的保护了仪器，提高了测井成功率和工作效率。

本实用新型提供一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，包括设置在测井系统上的接近开关，设置在地面上的信号接收装置和设置在释放缓冲器与仪器之间的用于产生脉冲信号的脉冲发生器；接近开关包括设置在释放缓冲器上的干簧管和设置在磁性短节上的永磁体。

本实用新型所述的一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，作为优选方式，脉冲发生器包括与释放器连接的固定座，设置在固定座上的驱动电路，设置在驱动电路另一端的电磁伺服阀组，设置在电磁伺服阀组另一端与泥浆接触的主阀和设置在驱动电路、电磁伺服阀组和主阀外侧的壳体。

本实用新型所述的一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，作为优选方式，电磁伺服阀组包括依次相连的励磁装置、小阀活塞和小阀，励磁装置与驱动电路相连，小阀与主阀相连。

本实用新型所述的一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，作为优选方式，主阀包括与小阀相连的阀筒，与阀筒另一端相连的主阀活塞，与所述主阀活塞另一端相连的主阀杆，设置在阀筒外侧的主阀弹簧，设置在主阀杆外侧的斜口导向套和设置在斜口导向套外侧的循环套。

驱动电路用于接收处理干簧管和仪器状态信号，编码并驱动励磁装置做功；隔压壳的用于连接和隔压，将油腔高压通过承压接头与驱动电路腔低压隔开；注油孔用于注液压平衡油入口；励磁装置为小阀核心动力元件；小阀活塞用于隔离泥浆和液压油，平衡压力，补偿小阀杆运动时的液体体积变化；小阀用于通过开关阀口，调节大阀活塞腔内的压力，控制大阀杆运动；大阀弹簧用于大阀关阀时的作用力和大阀打开时的平衡力；大阀活塞用于连接大阀杆，带动蘑菇头运动，活塞两边的压力差决定活塞运动方向，也就是蘑菇头运动方向；循环套用于密封和控制流道流量；蘑菇头的用于产生脉冲压力信号；大阀杆用于连接活塞与蘑菇头；斜口导向套用于为大阀杆导向，并定位蘑菇头轴向和中心位置；阀筒用于连接固定大阀元件。

脉冲发生器按悬挂方式可分为上悬挂和下座键两种类型，上悬挂脉冲发生器通过悬挂盘与钻具连接(悬挂盘挂在钻铤上)，悬挂盘通过连接筋与阀体连接，阀体蘑菇头和悬挂部分位于探管上端，其悬挂结构不利于与释放器连接以及仪器释放，流道对投球也不利；下座键脉冲发生器，阀体蘑菇头和座键位置位于仪器下端，其上端可与释放器连接，下端可与仪器连接，对投球没有影响。因此选用下座键脉冲发生器。下座键脉冲器为下座式脉冲器，固定座安装在脉冲发生器的最下端，其作用是通过下挂的脉冲器主阀头动作改变泥浆的过流面积，实现压力信号传输功能。其结构特点是小阀驱动大阀，这种功能的优点在于用较小的功率对抗泥浆流动的压力并产生较大的泥浆脉冲，节省电能，有效提高仪器工作时长。

脉冲发生器工作初始状态时，小阀阀针在弹簧力的作用下将小阀孔堵死，切断小阀流体通道，此时小阀处于关闭状态，主阀活塞腔内压强P₂小于外部压强P₁，主阀活塞就受到一个向内的推力，压缩主阀头内的弹簧向左移动，从而带动主阀杆左移，因此主阀头处于开启状态，此时为最大过流面积状态，压强关系为：P₁>P₂>P₃，其中，P₃为泥浆流过脉冲发生器后的压力，主阀头活塞受弹簧力作用处于压力平衡：

N₂+P₂S＝P₁S

式中：N₂为弹簧的弹力；S为主阀的节流面积。

由于过流面积大所以此时泥浆压力P₁值较小，当伺服阀打开后，脉冲发生器主阀活塞腔与外部P₁连通，内部压强增大为P₁，主阀活塞压力平衡被破坏，在弹簧力的作用下，主阀活塞带动主阀右移，将主阀的过流面积减小到最小，此时主阀上部的压强P₁骤然增大，从而形成一个压力波峰。此时弹簧伸展，弹力为N₁，压强关系为P_l>P₂＝P₃，当伺服阀关闭后，切断主阀活塞腔与外界高压P₁连通，主阀活塞腔内的压强变为P₂，此时的压力关系变为：N₁+P₂S<P₁S。活塞上行，带动主阀打开阀口，增大过流面积，同时压缩弹簧，随着压强P₁的降低，弹力增大，最后回到初始压力平衡状态。

在井下高压的环境下，为了避免小阀运动受到压力差影响，采用压力平衡装置，将小阀和励磁装置浸入在液压油中，使励磁装置压力与外界泥浆压力相等，并用活塞与泥浆隔开。

本实用新型所述的一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，作为优选方式，在电磁伺服阀组外侧设有压力平衡装置。

本实用新型所述的一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，作为优选方式，压力平衡装置包括与壳体连接的活塞套缸，设置在活塞套缸内能沿活塞套缸径向运动的活塞和设置在活塞与活塞套缸之间的密封圈，活塞套缸、活塞和平衡装置组成一个密闭的空腔。

本实用新型所述的一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，作为优选方式，空腔内充满液压油。

本实用新型所述的一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，作为优选方式，干簧管的触点构造为经常开离型簧片开关。

本实用新型所述的一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，作为优选方式，干簧管的机能为自行保持性。

干簧管也称磁性开关可作为接近开关使用，在释放缓冲器后安装一干簧管，而在接近下悬挂的钻具上装入永磁体，作为磁性开关的触发装置，当仪器未释放时，磁性开关处于常开状态，当仪器释放成功后，泥浆推动释放缓冲器向下悬挂方向运动，经过装有永磁体的钻具时，磁性开关闭合，产生一个释放成功的信号。

干簧管按触点可分为A、B、C三种型式

A型：属于经常开离型簧片开关。在施加外部磁场时接点才闭合，而在平常时，保持开离状态。

B型：属于经常闭合型簧片开关。在施加外部磁场时接点才开离，而在平常时，保持闭合状态。

C型：转接开关型。

干簧管按机能可分为：

非自行保持型：具有可依外部磁场之有无而起作用之特征(单稳定型)。

自行保持型：一但起作用以后，即使除掉外部磁场，仍可保持原来状态(双稳定型)。

本实用新型选用中干簧管选A型自行保持型。

当仪器向井下输送时，它能将仪器固定悬挂在钻具中，当仪器到达井底时，通过地面投球，将释放缓冲器的剪切销剪断，可使释放缓冲器与钻具上悬挂脱离，既起到悬挂仪器又起到释放仪器的作用；它有上下两处缓冲装置，上部缓冲弹簧用来缓冲剪切销剪切时，泥浆憋压的后释放的冲击力，下部缓冲装置用来缓冲释放器在下悬挂着陆时的冲击力，两处的缓冲装置起到缓冲、保护仪器的作用；干簧管是用作接近开关，当它经过钻具上磁性短节的永磁体附近时，产生一个信号，用来判断仪器已经释放成功，再通过脉冲发生器向地面发送泥浆脉冲信号通知地面：仪器已经释放成功。下座键脉冲发生器能在仪器向下输送的过程中、以及仪器到达井底释放前和释放后都能发送脉冲信号，脉冲器是由驱动电路驱动电磁伺服阀，通过小阀推大阀，改变钻具水眼中泥浆流过的环空截面积，产生泥浆压力脉冲信号，将仪器状态及释放是否成功信息上传到地面，为地面操作提供重要信息。仪器接口用于连接仪串，它构成仪器与脉冲发生器的机械和电路接口。

本实用新型在使用过程中，仪器串连接在释放缓冲脉冲器组合下，通过释放缓冲器安装在钻具组合的上悬挂组件内，由钻杆向井下输送，在输送过程中，通过开泥浆泵循环泥浆，在地面检测立管压力信号，获知井下仪器是否处于正常状态；当钻具到达井底时，继续通过开泵，确认井下仪器是否正常；若仪器正常，则从地面投球，将释放器和仪器串从上悬挂组件中释放出来，继续开泵将仪器完全泵出，释放缓冲器到达下悬挂组件前的磁性短节，干簧管检测到磁信号，确认释放成功，通过脉冲发生器向地面发送泵出成功信号及仪器状态信号，地面得到信号后上提钻具开始测井。

本实用新型选用干簧管作为接近开关，能够更加准确的确认仪器是否完全释放，提高信号反馈的准确性。

附图说明

图1为一种用于无电缆测井系统的释放信号触发装置主视图；

图2为一种用于无电缆测井系统的信号传送装置脉冲发生器主视图；

图3为一种用于无电缆测井系统的信号传送装置电磁伺服阀组主视图；

图4为一种用于无电缆测井系统的信号传送装置主阀主视图；

图5为一种用于无电缆测井系统的信号传送装置释放前示意图；

图6为一种用于无电缆测井系统的信号传送装置释放后示意图。

附图标记：

1、接近开关；11、干簧管；2、脉冲发生器；21、固定座；22、驱动电路；23、电磁伺服阀组；231、励磁装置；232、小阀活塞；233、小阀；24、主阀；241、阀筒；242、主阀活塞；243、主阀杆；244、主阀弹簧；245、斜口导向套；246、循环套；25、壳体；3、磁性短节；31、永磁体。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，包括设置在测井系统上的接近开关1，设置在地面上的信号接收装置和设置在释放缓冲器与仪器之间的用于产生脉冲的脉冲发生器2；接近开关1包括设置在释放缓冲器上的干簧管11和设置在磁性短节3上的永磁体31，干簧管11的触点构造为经常开离型簧片开关，机能为自行保持性。

如图2所示，脉冲发生器2包括与释放器连接的固定座21，设置在固定座21上的驱动电路22，设置在驱动电路22另一端的电磁伺服阀组23，设置在电磁伺服阀组23另一端与泥浆接触的主阀24和设置在驱动电路22、电磁伺服阀组23和主阀24外侧的壳体25。

如图3所示，电磁伺服阀组23包括依次相连的励磁装置231、小阀活塞232和小阀233，励磁装置231与驱动电路22相连，小阀233与主阀24相连；在电磁伺服阀组23外侧设有压力平衡装置，压力平衡装置包括与壳体25连接的活塞套缸，设置在活塞套缸内能沿活塞套缸径向运动的活塞和设置在活塞与活塞套缸之间的密封圈，活塞套缸、活塞和壳体25组成一个密闭的空腔，空腔内充满液压油。

如图4所示，主阀24包括与小阀233相连的阀筒241，与阀筒241另一端相连的主阀活塞242，与主阀活塞242另一端相连的主阀杆243，设置在阀筒241外侧的主阀弹簧244，设置在主阀杆243外侧的斜口导向套245和设置在斜口导向套245外侧的循环套246。

本实施例在使用过程中，如图5所示，仪器串连接在释放缓冲脉冲器组合下，通过释放缓冲器安装在钻具组合的上悬挂组件内，由钻杆向井下输送，在输送过程中，通过开泥浆泵循环泥浆，在地面检测立管压力信号，获知井下仪器是否处于正常状态；当钻具到达井底时，继续通过开泵，确认井下仪器是否正常；若仪器正常，则从地面投球，将释放缓冲器和仪器串从上悬挂组件中释放出来，继续开泵将仪器完全泵出，释放缓冲器21到达下悬挂组件，干簧管11检测到磁信号，确认释放成功，通过脉冲发生器2向地面发送泵出成功信号及仪器状态信号，地面得到信号后上提钻具开始测井。

以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出的任何修改、变化或等效，都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，其特征在于：包括设置在测井系统上的接近开关（1），设置在地面上的信号接收装置和设置在释放缓冲器与仪器之间的用于发射信号至所述信号接收装置的脉冲发生器（2）；所述接近开关（1）包括设置在释放缓冲器上的干簧管（11）和设置在磁性短节（3）上的永磁体（31）。

2.根据权利要求1所述的一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，其特征在于：所述脉冲发生器（2）包括与所述释放缓冲器连接的固定座（21），设置在所述固定座（21）上的驱动电路（22），设置在所述驱动电路（22）另一端的电磁伺服阀组（23）和设置在所述电磁伺服阀组（23）另一端与泥浆接触的主阀（24）和设置在所述驱动电路（22）、所述电磁伺服阀组（23）和所述主阀（24）外侧的壳体（25）。

3.根据权利要求2所述的一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，其特征在于：所述电磁伺服阀组（23）包括依次相连的励磁装置（231）、小阀活塞（232）和小阀（233），所述励磁装置（231）与所述驱动电路（22）相连，所述小阀（233）与主阀（24）相连。

4.根据权利要求3所述的一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，其特征在于：所述主阀（24）包括与所述小阀（233）相连的阀筒（241），与所述阀筒（241）另一端相连的主阀活塞（242），与所述主阀活塞（242）另一端相连的主阀杆（243），设置在所述阀筒（241）外侧的主阀弹簧（244），设置在所述主阀杆（243）外侧的斜口导向套（245）和设置在所述斜口导向套（245）外侧的循环套（246）。

5.根据权利要求4所述的一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，其特征在于：在所述电磁伺服阀组（23）外侧设有压力平衡装置。

6.根据权利要求5所述的一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，其特征在于：所述压力平衡装置包括与所述壳体（25）连接的活塞套缸，设置在所述活塞套缸内能沿所述活塞套缸径向运动的活塞和设置在所述活塞与活塞套缸之间的密封圈，所述活塞套缸、活塞和壳体（25）组成一个密闭的空腔。

7.根据权利要求6所述的一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，其特征在于：所述空腔内充满液压油。

8.根据权利要求1所述的一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，其特征在于：所述干簧管（11）的触点构造为经常开离型簧片开关。

9.根据权利要求1所述的一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，其特征在于：所述干簧管（11）的机能为自行保持性。

10.根据权利要求1所述的一种用于无电缆测井系统的信号传送装置，其特征在于：所述磁性短节（3）位于钻具上悬挂上部，所述永磁体（31）设置于所述磁性短节（3）一端的壁厚内。