CN220302122U - 一种42mm无线随钻测斜仪脉冲发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种42mm无线随钻测斜仪脉冲发生器，包括：主阀头组件、伺服组件、电容外筒、电容短节、堵头和护帽，所述主阀头组件的一端与伺服组件连接，所述伺服组件远离主阀头组件的一端与电容短节连接，所述电容短节外侧套有电容外筒，所述电容外筒与伺服组件连接；电容外筒远离伺服组件的一端与堵头连接，所述堵头远离电容外筒的一端端部套有护帽。本仪器整体外径小于等于42mm，更适应小井眼的作业需求。

Description

一种42mm无线随钻测斜仪脉冲发生器

技术领域

本实用新型涉及无线随钻测斜仪，特别是关于一种42mm无线随钻测斜仪的脉冲发生器。

背景技术

近年来，无线随钻测斜仪已广泛地使用在石油钻井及钻探行业，无线信号传输，取代电子单多点和其它类型有线测斜仪。无线随钻测斜仪是一种利用泥浆为介质，通过改变泥浆在钻柱中的压力并将所测参数传输到地面的仪器。脉冲发生器是保证无线随钻测斜仪正常工作的必要部件。无线脉冲发生器是通过改变信号阀组之间的过流面积，从而引起在钻柱内泥浆压力的变化，形成相应的泥浆脉冲，以达到向地面传输信号的目的。

脉冲发生器目前有三种类型：连续波形脉冲发生器、正脉冲发生器、负脉冲发生器。正脉冲发生器结构相对简单，易于操作，但目前国内的正脉冲发生器在达到一定压力和温度时就会出现信号不稳定或者无信号的现象，难以在超过5000米深的深井中工作。

另，现有的老油气田产量基本上都在逐年下降，在原来老井不增加任何地面投资和后续运行成本的情况下，利用短半径、超短半径开窗侧钻水平井技术直接将原井眼转化成水平井，提高油田采收率是一种非常有效的手段，而实现短半径、超短半径在原来的老井眼里开窗侧钻，就制约了随钻仪器的尺寸，而现有的大部分无线随钻工具的直径都在48mm左右，无法满足小井眼的作业需求。

发明内容

为了解决上述难题，本实用新型提供一种结构简单，测量精度高，信号稳定的42mm无线随钻测斜仪脉冲发生器。

本实用新型所采取的技术方案如下：一种42mm无线随钻测斜仪脉冲发生器，包括：主阀头组件、伺服组件、电容外筒、电容短节、堵头和护帽，整体外径小于等于42mm；

所述主阀头组件的一端与伺服组件连接，所述伺服组件远离主阀头组件的一端与电容短节连接，所述电容短节外侧套有电容外筒，所述电容外筒与伺服组件连接；电容外筒远离伺服组件的一端与堵头连接，所述堵头远离电容外筒的一端端部套有护帽。

进一步地：

所述主阀头组件包括：阀筒、外耐磨套、内耐磨套、主弹簧、耐磨环、信号阀杆、引鞋、活塞帽；

所述阀筒的一端开有台阶孔，孔内设置有主弹簧，所述主弹簧另一端设置有活塞帽，所述活塞帽套在内耐磨套内，所述内耐磨套套接在外耐磨套内，所述外耐磨套螺纹安装在阀筒的一端；

所述活塞帽远离主弹簧的一端设置有信号阀杆，所述信号阀杆穿在引鞋的通孔内，所述引鞋螺纹连接在外耐磨套的一端。

进一步地：

所述引鞋靠近外耐磨套的一端滑动套有耐磨环，所述耐磨环处于引鞋与外耐磨套之间。

进一步地：

所述伺服组件包括：充油堵头、弹簧轴、弹簧垫、联轴套、活塞、铁芯组件、线圈外套、阀芯、细轴、支撑套、线圈组件、线架座、过渡接头、触点组件、筛筒、伺服组件外筒、锁母、滑环组件、固定座、连接套；

所述主阀头组件的阀筒中设置所述阀芯，所述阀芯螺纹连接在细轴的一端，所述细轴另一端通过联轴套连接弹簧轴；

所述细轴上滑动套有活塞，所述活塞安装在充油堵头内；所述弹簧轴上一端套有弹簧垫，另一端套有支撑套，且所述支撑套安装在充油堵头的端部孔内；

所述充油堵头靠近阀芯的一端连接筛筒，一端连接伺服组件外筒；

所述弹簧轴远离联轴套的一端连接有铁芯组件；所述铁芯组件穿入在线圈外套的内孔内，所述线圈外套固定安装在充油堵头的一端，且位于伺服组件外筒之内；

所述铁芯组件远离弹簧轴的一端外侧设置有线圈组件，所述线圈组件固定安装在线架座上，所述线架座另一端设置有过渡接头，所述过渡接头外侧螺纹连接在线圈外套的一端；所述过渡接头另一端设置有触点组件，所述触点组件另一端对接有滑环组件，所述滑环组件固定安装在固定座内，所述固定座另一端螺纹连接在连接套内，所述连接套外侧与伺服组件外筒螺纹连接。

进一步地：

所述触点组件上滑动套有锁母，所述锁母螺纹连接在过渡接头的一端。

进一步地：

所述电容短节包括：工字架、鼓形缓冲器、外筒、接头、减震垫、驱动电源板、十芯插头、电解电容、锁线头、插座总成、轴向减震座；

所述十芯插头设置在伺服组件一端内部，所述十芯插头通过传输线与接头连接；所述接头靠近十芯插头的一端设置有鼓形缓冲器，所述鼓形缓冲器中部开有通孔，传输线从其中穿过；

所述接头远离十芯插头的一端固定在外筒上，所述外筒为中空圆筒，筒内设置有电解电容；

所述电解电容远离接头的一端设置有工字架，所述工字架固定安装在外筒上；所述工字架两端为圆柱状，中部两侧开有凹槽，槽内固定安装有驱动电源板；

所述工字架另一端中部设置有锁线头，所述锁线头中部穿有传输线，所述传输线的另一端连接插座总成。

进一步地：

所述电解电容有多个，每个电解电容的头部和尾部均设置有减震垫。

进一步地：

所述锁线头与插座总成之间的传输线上设置有轴向减震座并滑动连接。

本实用新型设计的42mm脉冲发生器集小径、抗震、高温于一体，不仅继承了传统48mm脉冲发生器的高精度、高稳定性、高抗震性、高耐温性等特点，其42mm的直径更适应小井眼的作业需求，更适合在油井二、三次开发、开窗侧钻中使用，不仅可以提供准确可靠的测量数据，而且可以起到保护钻具、减少冲刷、降低施工风险等作用。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

附图说明

图1为本实用新型主体结构示意图；

图2为本实用新型内部剖视示意图；

图3为本实用新型主阀头组件内部结构示意图；

图4为主阀头组件局部放大示意图一；

图5为主阀头组件局部放大示意图二；

图6为本实用新型伺服组件内部结构示意图；

图7为本实用新型电容短节内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型。但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本实用新型技术方案作的唯一限定，凡是在本实用新型技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本实用新型的保护范围。

如图1、2所示，本实用新型提供的一种42mm无线随钻测斜仪脉冲发生器，包括：主阀头组件1、伺服组件2、电容外筒3、电容短节4、堵头5和护帽6。以上主阀头组件1、伺服组件2、电容外筒3（内含电容短节4）、堵头5、护帽6依次串联构成直杆件，最大外径42mm，因此称为42mm脉冲发生器。

主阀头组件1的一端设置有伺服组件2并螺纹连接；伺服组件2远离主阀头组件1的一端设置有电容短节4并固定连接；所述电容短节4外侧套有电容外筒3，所述电容外筒3与伺服组件2的一端螺纹连接，电容外筒3远离伺服组件2的一端设置有堵头5并螺纹连接；所述堵头5远离电容外筒3的一端端部套有护帽6并螺纹连接。

进一步地，所述堵头5在远离电容外筒3的一端端面上固定安装有连接法兰7，所述连接法兰7处于堵头5与护帽6两者之间。连接法兰7与堵头5固定连接，起固定插座组件的作用（图中没有标号）。

如图3所示，主阀头组件1包括：阀筒101、外耐磨套102、内耐磨套103、主弹簧104、耐磨环105、信号阀杆106、引鞋107、活塞帽108。通过尽量缩小各件的直径，使得主阀头组件的整体外径缩小。

阀筒101的一端开有台阶孔，孔内设置有主弹簧104并与孔内台阶接触，所述主弹簧104另一端设置有与活塞帽108并与活塞帽108接触。并且，所述活塞帽108套在内耐磨套103内，所述内耐磨套103固定安装在外耐磨套102内，所述外耐磨套102螺纹安装在阀筒101的一端，如图4所示。

活塞帽108远离主弹簧104的一端设置有信号阀杆106并与之螺纹连接，所述信号阀杆106穿在引鞋107的通孔内，所述引鞋107螺纹连接在外耐磨套102的一端。且进一步地，在所述引鞋107靠近外耐磨套102的一端外侧套有耐磨环105，所述耐磨环105处于引鞋107与外耐磨套102两者之间，且具有一定的活动余量，所以与引鞋107之间为滑动连接，如图5所示。耐磨环105起固定防脱卡套的作用，防脱卡套位于耐磨环105内侧用于将引鞋与循环套连接。

如图6所示，伺服组件2包括：充油堵头201、弹簧轴202、弹簧垫203、联轴套204、活塞205、铁芯组件206、线圈外套207、阀芯208、细轴209、支撑套210、线圈组件211、线架座212、过渡接头213、触点组件214、筛筒215、伺服组件外筒216、锁母217、滑环组件218、固定座219、连接套220。通过尽量缩小各件的直径，使得伺服组件的整体外径缩小。

所述主阀头组件1的阀筒101远离外耐磨套102的一端的孔中设置有阀芯208并接触连接，所述阀芯208螺纹连接在细轴209的一端。所述细轴209远离阀芯208的一端设置有联轴套204并螺纹连接，联轴套204的另一端连接弹簧轴202。

所述细轴209上套有活塞205并滑动连接，所述活塞205滑动安装在充油堵头201内。所述弹簧轴202上套有弹簧垫203，所述弹簧垫203与弹簧轴202滑动连接，弹簧垫203与弹簧轴202上弹簧的一端固定连接，弹簧轴202远离弹簧垫203的一端设置有支撑套210并滑动连接，支撑套210与弹簧轴202上弹簧远离弹簧垫203的一端固定连接，且所述支撑套210安装在充油堵头201的端部圆孔内。

所述充油堵头201靠近阀芯208的一端设置有筛筒215，所述筛筒215与充油堵头201螺纹连接；所述充油堵头201远离阀芯208的一端与伺服组件外筒216螺纹连接。

弹簧轴202远离联轴套204的一端设置有铁芯组件206并螺纹连接；所述铁芯组件206穿入在线圈外套207的内孔内，所述线圈外套207固定安装在充油堵头201的一端，且位于伺服组件外筒216之内。

铁芯组件206远离弹簧轴202的一端外侧设置有线圈组件211，所述线圈组件211固定安装在线架座212上，所述线架座212远离线圈组件211的一端设置有过渡接头213；所述过渡接头213外侧螺纹连接在线圈外套207的一端；过渡接头213远离线架座212的一端设置有触点组件214并固定连接，所述触点组件214远离过渡接头213的一端对接有滑环组件218，所述滑环组件218固定安装在固定座219内；所述固定座219远离滑环组件218的一端螺纹连接在连接套220内。连接套220靠近固定座219的一端外侧设置有螺纹并与伺服组件外筒216螺纹连接。

进一步地，在所述触点组件214上套有锁母217并滑动连接，所述锁母217螺纹连接在过渡接头213的一端。

如图7所示，电容短节4包括有工字架401、鼓形缓冲器402、外筒403、接头404、减震垫405、驱动电源板406、十芯插头407、电解电容408、锁线头409、插座总成410、轴向减震座411。电容短节4的最大外径也为42mm。

所述伺服组件2的连接套220的内部设置十芯插头407，所述十芯插头407固定在连接套220与固定座219两者之间。

十芯插头407通过传输线与接头404连接；所述接头404靠近十芯插头407的一端设置有鼓形缓冲器402，鼓形缓冲器402与接头404固定连接；所述鼓形缓冲器402的中部开有通孔，传输线从其中穿过。所述接头404远离十芯插头407的一端固定在外筒403上，所述外筒403为中空圆筒，筒内设置有三个电解电容408，每个电解电容408的头部和尾部均设置有两个减震垫405，所述减震垫405与电解电容408接触连接。

所述电解电容408远离接头404的一端设置有工字架401，所述工字架401固定安装在外筒403上；工字架401两端为圆柱状，中部两侧开有凹槽，槽内固定安装有驱动电源板406；工字架401远离外筒403的一端中部设置有锁线头409并螺纹连接，所述锁线头409中部穿有传输线，传输线的另一端连接插座总成410。

进一步地，所述锁线头409与插座总成410之间的传输线上设置有轴向减震座411并滑动连接。

进一步地，所述驱动电源板406由MC1506-328脉冲驱动板、UD1506-57V电源板、UD1506-3.9V电源板组成。

进一步地，所述电解电容408的规格为φ30X60 100V 2200uF。

另外值得说明的是，本实用新型的易冲刷件使用铍青铜材质 该材质可以保证脉冲发生器正常稳定的工作，其使用寿命远远大于脉冲发生器其它部件的使用寿命。虽然其制造成本高于不锈钢材质，但使脉冲发生器整体使用寿命大大提高，大大的减少了无线随钻测斜仪的使用风险。

本实用新型的工作原理为：当仪器没有收到参数信号时，阀芯208处于压下状态，钻柱内的高速流动的泥浆流在通过脉冲发生器时，由于各段截面的大小不一而产生的压力不同，在无磁钻铤内高速流动的泥浆在限流环处产生反向的压力，使信号阀杆106提起，主弹簧104被压缩，这时信号阀组开启的过流面积较大，钻杆内泥浆的压力较小。

当仪器接收到参数信号时，阀芯208被提起，并保持一段时间，一部分泥浆从阀芯208处流入阀筒101，仪器内外的压力平衡，原来被压缩的主弹簧104释放，信号阀杆106下放，信号阀杆106与限流环之间的过流面积减小，使钻杆内泥浆的系统压力升高一段时间，之后伺服组件2重新关闭，系统压力下降，这样就形成了一个泥浆脉冲，信号被传输出去。

上述尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，但对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种42mm无线随钻测斜仪脉冲发生器，其特征在于，包括：主阀头组件（1）、伺服组件（2）、电容外筒（3）、电容短节（4）、堵头（5）和护帽（6），整体外径小于等于42mm；

所述主阀头组件（1）的一端与伺服组件（2）连接，所述伺服组件（2）远离主阀头组件（1）的一端与电容短节（4）连接，所述电容短节（4）外侧套有电容外筒（3），所述电容外筒（3）与伺服组件（2）连接；电容外筒（3）远离伺服组件（2）的一端与堵头（5）连接，所述堵头（5）远离电容外筒（3）的一端端部套有护帽（6）。

2.根据权利要求1所述的无线随钻测斜仪脉冲发生器，其特征在于：

所述主阀头组件（1）包括：阀筒、外耐磨套、内耐磨套、主弹簧、耐磨环、信号阀杆、引鞋、活塞帽；

所述阀筒的一端开有台阶孔，孔内设置有主弹簧，所述主弹簧另一端设置有活塞帽，所述活塞帽套在内耐磨套内，所述内耐磨套套接在外耐磨套内，所述外耐磨套螺纹安装在阀筒的一端；

所述活塞帽远离主弹簧的一端设置有信号阀杆，所述信号阀杆穿在引鞋的通孔内，所述引鞋螺纹连接在外耐磨套的一端。

3.根据权利要求2所述的无线随钻测斜仪脉冲发生器，其特征在于：

所述引鞋靠近外耐磨套的一端滑动套设有耐磨环，所述耐磨环处于引鞋与外耐磨套之间。

4.根据权利要求1所述的无线随钻测斜仪脉冲发生器，其特征在于：

所述伺服组件（2）包括：充油堵头、弹簧轴、弹簧垫、联轴套、活塞、铁芯组件、线圈外套、阀芯、细轴、支撑套、线圈组件、线架座、过渡接头、触点组件、筛筒、伺服组件外筒、锁母、滑环组件、固定座、连接套；

所述主阀头组件（1）的阀筒中设置所述阀芯，所述阀芯螺纹连接在细轴的一端，所述细轴另一端通过联轴套连接弹簧轴；

所述细轴上滑动套有活塞，所述活塞安装在充油堵头内；所述弹簧轴上一端套有弹簧垫，另一端套有支撑套，且所述支撑套安装在充油堵头的端部孔内；

所述充油堵头靠近阀芯的一端连接筛筒，一端连接伺服组件外筒；

所述弹簧轴远离联轴套的一端连接有铁芯组件；所述铁芯组件穿入在线圈外套的内孔内，所述线圈外套固定安装在充油堵头的一端，且位于伺服组件外筒之内；

所述铁芯组件远离弹簧轴的一端外侧设置有线圈组件，所述线圈组件固定安装在线架座上，所述线架座另一端设置有过渡接头，所述过渡接头外侧螺纹连接在线圈外套的一端；所述过渡接头另一端设置有触点组件，所述触点组件另一端对接有滑环组件，所述滑环组件固定安装在固定座内，所述固定座另一端螺纹连接在连接套内，所述连接套外侧与伺服组件外筒螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的无线随钻测斜仪脉冲发生器，其特征在于：

所述触点组件上滑动套有锁母，所述锁母螺纹连接在过渡接头的一端。

6.根据权利要求1所述的无线随钻测斜仪脉冲发生器，其特征在于：

所述电容短节（4）包括：工字架、鼓形缓冲器、外筒、接头、减震垫、驱动电源板、十芯插头、电解电容、锁线头、插座总成、轴向减震座；

所述十芯插头设置在伺服组件（2）一端内部，所述十芯插头通过传输线与接头连接；所述接头靠近十芯插头的一端设置有鼓形缓冲器，所述鼓形缓冲器中部开有通孔，传输线从其中穿过；

所述接头远离十芯插头的一端固定在外筒上，所述外筒为中空圆筒，筒内设置有电解电容；

所述电解电容远离接头的一端设置有工字架，所述工字架固定安装在外筒上；所述工字架两端为圆柱状，中部两侧开有凹槽，槽内固定安装有驱动电源板；

所述工字架另一端中部设置有锁线头，所述锁线头中部穿有传输线，所述传输线的另一端连接插座总成。

7.根据权利要求6所述的无线随钻测斜仪脉冲发生器，其特征在于：

所述电解电容有多个，每个电解电容的头部和尾部均设置有减震垫。

8.根据权利要求6所述的无线随钻测斜仪脉冲发生器，其特征在于：

所述锁线头与插座总成之间的传输线上设置有轴向减震座并滑动连接。