CN2916125Y - 可打捞小直径衡脉冲幅度无线随钻测量仪器 - Google Patents
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Abstract
一种可打捞小直径衡脉冲幅度无线随钻测量仪器。采用上挂式总体结构，仪器抗压管外径均小于36毫米，脉冲器发生器总成与外部的定向内套用三个等角度分布的上面设置有键和剪切销钉的翼肋联结，便于定向和打捞；角步进节流动块在扭矩作用下，受电磁阀对环向错齿的控制，作角步进运动，形成对钻井液的节流，同时受钻井液流量变化的冲击节流静块压缩弹簧，使流道面积发生改变，从而稳定泥浆脉冲幅度。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种油田钻井实时测量的泥浆正脉冲型无线随钻测量仪器，主要适用于普通定向井，水平井等要求井眼轨迹控制的钻井施工随钻测量。
背景技术
目前，公知的泥浆脉冲型无线随钻测量仪器，其外径均大于45毫米，配套使用的小直径无磁钻铤内径都小于55毫米。仪器放入无磁钻铤内所形成环形空间很小，泥浆经过仪器段后流阻很大，如果通过加工方法将无磁钻铤内径扩大来减小流阻，则无磁钻铤的机械性能就会下降，给定向井钻井施工带来不便；另一方面，现有的泥浆脉冲型无线随钻测量仪器，其脉冲幅度随泥浆流量的变化而变化，泥浆流量小的时候，泥浆脉冲幅度小，信号容易被干扰。泥浆流量大的时候，泥浆脉冲幅度大，则对井下和地面的设备不利。
发明内容
为了克服现有泥浆正脉冲型无线随钻测量仪器外径偏大和脉冲幅度随泥浆流量变化的不足，本实用新型提供了一种可打捞小直径衡脉冲幅度无线随钻测量仪器。它可配套使用标准的小直径无磁钻铤，脉冲幅度衡定不变，而且还可打捞。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：仪器从上往下顺序是脉冲发生器总成、电子驱动器总成+扶正器总成、电池筒总成I+扶正器总成、电池筒总成II+扶正器总成、探管测量总成+扶正器总成、底部锥堵，上述各总成之间用丝扣连接成无线随钻测量仪器整体；脉冲发生器总成的定向挂套外侧设有三个等角度分布的翼肋，翼肋的轴向开有键槽，键槽上方开有盲孔，定向内套的内侧下部设有三个等角度分布的键体，键体上方开有透孔，将定向内套套入定向挂套，键体坐入键槽时透孔与盲孔正好对齐，并插入剪切销钉。这样脉冲发生器总成与定向内套在轴向与环向都不会相对运动，需要打捞仪器时，下入打捞器的拉力大于剪切销钉的剪切力时，仪器就可打捞出来；定向内套挂接在定向钻铤短节内的台阶上，拧上定向螺栓，使脉冲发生器总成、定向内套和定向钻铤短节联接成一体；在脉冲发生器总成中，打捞头在脉冲发生器总成顶端与旋转芯轴丝扣联结，并压紧顺序连接的涡轮、过度套、过度套弹簧圈、角步进节流动块、动块弹簧圈、防转限位环，其中涡轮、过度套、防转限位环通过涡轮键和防转限位键配合使其环向相互不会错动，当钻井液流过涡轮时会在涡轮上产生旋转转矩；节流静块通过静块键配合套在定向挂套上，其上部设置了静块挡圈，下端面与定向挂套上端面环向设置的调节弹簧相互顶住，使其在环向不能转动，但通过调节弹簧可以在轴向上限位窜动；这样，当电磁阀吸合，角步进节流动块转到节流状态时流过的钻井液对节流静块形成冲击力，流量越大冲击力越大，节流静块对弹簧压缩位移越大，随之，节流静块与角步进节流动块配合形成的流道面积也变大，而泥浆脉冲幅度则衡定不变；顺序用丝扣连接的定向挂套、轴承座套、电磁阀外筒和注油接头形成了脉冲发生器的外体，其丝扣连接处均设有双道密封圈；旋转芯轴中部设有圆台肩，其上下分别设置了轴向轴承和经向轴承，使旋转芯轴在受力的情况下可灵活转动；旋转芯轴的下端戴有齿套，并通过齿套销轴定位，齿套与旋转芯轴端部设有内齿和端齿，两者的齿间轴向相对，环向错齿；扭矩平衡齿轴的上部设有端齿，该端齿插在齿套与旋转芯轴端部形成的环向错齿间，中部穿有两边带有减摩轴承的扭矩平衡轴销，下部设有台肩及细轴径，细轴径下部用丝扣与电磁阀衔铁连接，台肩与电磁阀壳体之间设置了反力弹簧和弹簧垫片；当电磁阀吸合时，扭矩平衡齿轴在轴向上下移一个齿距高度，电磁阀放开时，在反力弹簧作用又下恢复原位，这样，电磁阀每吸放一次，扭矩平衡齿轴的端齿就在齿套与旋转芯轴端部形成的环向错齿间上下各啮合一次，在涡轮转矩作用下角步进节流动块相对节流静块就会分步转过两个步进角度，流道面积就会大小变化一次，从而产生泥浆脉冲；电磁阀铁芯在电磁阀衔铁下部，两者的中间均开有轴向小孔，并置于缠有电磁线圈的骨架内，它们均装在电磁阀外壳内，电磁阀外壳的下端用丝扣与铁芯压帽连接；电磁阀外筒的下半部的圆筒壁开有连通孔，筒内设置了胶筒骨架，胶筒骨架壁上开有连通孔，两端设有密封圈，外面套着起隔离液体作用的密封胶筒；注油接头中部的注油孔，设置了带有密封圈的注油孔丝堵，下端内部设置了带有密封圈的液压隔离电插头，从注油孔注入的绝缘润滑油应充满上至芯轴密封圈处，下到液压隔离电插头内的空隙中。
本实用新型的有益效果是，可配套使用标准的小直径无磁钻铤，脉冲幅度衡定不变，而且仪器可以打捞。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的可打捞小直径衡脉冲幅度无线随钻测量仪器各单元连接总图。
图2是脉冲发生器单元纵剖面构造图。
图3是脉冲发生器单元在没有节流时图2A-A向的横切剖面局部构造图。
图4是脉冲发生器单元在节流时图2A-A向的横切剖面局部构造图。
图5是环向错齿与轴向端齿原始啮合展开示意图。
图6是环向错齿与轴向端齿完成一个步进角度啮合展开示意图。
图7是环向错齿与轴向端齿完成两个步进角度啮合展开示意图。
图中1.定向钻铤短节，2.定向内套，3.剪切销钉，4.定向螺栓，5.脉冲发生器总成，6.电子驱动器总成，7.扶正器总成，8.电池筒总成I，9.电池筒总成II，10.探管测量总成，11.底部锥堵，12.打捞头，13.涡轮，14.过度套，15.涡轮键，16.过度套弹簧垫圈，17.角步进节流动块，18.动块弹簧垫圈，19.防转限位环，20.防转限位键，21.静块挡圈，22.芯轴密封圈，23.静块键，24.节流静块，25.调节弹簧，26.定向挂套，27.旋转芯轴，28.座套密封圈，29.轴承座套，30.径向轴承，31.径向轴承垫，32.轴向轴承，33.外筒上部密封圈，34.扭矩平衡筒固定螺丝，35.齿套，36.齿套销轴，37.扭矩平衡筒，38.减摩轴承，39.扭矩平衡轴销，40.扭矩平衡齿轴，41.外壳固定螺丝，42.弹簧垫片，43.电磁阀反力弹簧，44.电磁阀衔铁，45.电磁线圈，46.电磁线圈骨架，47.电磁阀外壳，48.电磁阀铁芯，49.骨架定位销，50.铁芯压帽，51.压帽减震密封圈，52.电磁阀外筒，53.胶筒骨架密封圈，54.压力平衡胶筒，55.胶筒骨架，56.注油接头，57.外筒下部密封圈，58.丝堵密封圈，59.注油孔丝堵，60.液压隔离电插头，61.扇形流道，62.窄流道，63.环向错齿，64.轴向端齿。
具体实施方式
在图1中，定向内套2套在脉冲发生器总成5上半部的外面，并用三个剪切销钉3在圆周三个等角度处穿入联结，定向内套2坐在钻定向铤短节1内侧台阶上，用定向螺栓4定位，脉冲发生器总成5下端顺序用丝扣连接着电子驱动器总成6、扶正器总成7、电池筒总成I8、扶正器总成7、电池筒总成II9、扶正器总成7、探管测量总成10、扶正器总成7、底部锥堵11。
在图2中，打捞头12在脉冲发生器总成5顶端与旋转芯轴27丝扣联结，并压紧顺序连接的涡轮13、过度套14、过度套弹簧垫圈16、角步进节流动块17、动块弹簧垫圈18、防转限位环19，其中涡轮13、过度套14、防转限位环19通过涡轮键15和防转限位键20配合使其环向相互不会错动，当钻井液流过涡轮13时会在涡轮13上产生旋转转矩；节流静块24通过静块键23配合套在定向挂套26上，其上部设置了静块挡圈21，下端面与定向挂套26上端面环向设置的调节弹簧25相互顶住，使其在环向不能转动，但通过调节弹簧25可以在轴向上限位窜动，当电磁阀吸合，角步进节流动块转到节流状态时流过的钻井液对节流静块24形成冲击力，流量越大冲击力越大，节流静块24对调节弹簧25压缩位移越大，节流静块24与角步进节流动块17配合形成的流道面积也变大，而泥浆脉冲幅度则衡定不变；顺序用丝扣连接的定向挂套26、轴承座套29、电磁阀外筒52、注油接头56形成了脉冲发生器总成5的外体，其中丝扣连接处均设有双道密封圈；旋转芯轴27中部设有圆台肩，其上下分别设置了轴向轴承32和经向轴承30，使旋转芯轴27在受力的情况下可灵活转动；旋转芯轴27的下端面戴有齿套35，并通过齿套销轴36定位，齿套35与旋转芯轴27端部分别设有内齿和端齿，两者的齿间轴向相对，环向错齿；扭矩平衡齿轴40的上部设有轴向端齿64，该轴向端齿64插在齿套35与旋转芯轴27端部形成的环向错齿63间，中部穿有两边带减摩轴承38的扭矩平衡轴销39，下部设有台肩及细轴径，细轴径下部用丝扣与电磁阀衔铁44连接，台肩与电磁阀外壳47之间设置了电磁阀反力弹簧43和弹簧垫片42；当电磁阀吸合时，扭矩平衡齿轴40在轴向上下移一个齿距高度，电磁阀放开时，在电磁阀反力弹簧43作用又下恢复原位，这样，电磁阀每吸放一次，扭矩平衡齿轴40的轴向端齿64就在环向错齿63间上下各啮合一次，在涡轮转矩作用下角步进节流动块17相对节流静块24就会分步转过两个步进角度，流道面积就会大小变化一次，从而产生泥浆脉冲；电磁阀铁芯48在电磁阀衔铁44下部，两者的中间均开有轴向小孔，并置于缠有电磁线圈45的电磁线圈骨架46内，外面套着电磁阀外壳47，电磁阀外壳47的下端用丝扣与铁芯压帽50连接；电磁阀外筒52的下半部的圆筒壁开有连通孔，筒内设置了胶筒骨架55，胶筒骨架55壁上开有连通孔，两端设有胶筒骨架密封圈53，外面套着起隔离液体作用的压力平衡胶筒54；注油接头56中部的注油孔，设置了带有密封圈的注油孔丝堵59，下端内部设置了带有密封圈的液压隔离电插头60，从注油孔注入的绝缘润滑油应充满上至芯轴密封圈22处，下到液压隔离电插头60内的密封空隙中，给脉冲发生器总成5内部的活动部件提供润滑。
在图3中，脉冲发生器总成5中电磁阀没有吸合时角步进节流动块17和节流静块24重合，形成了三个扇形流道61。图中X、Y、Z表示节流动块17结构中的三个翼块。
在图4中，脉冲发生器总成5中电磁阀吸合时角步进节流动块17在转矩作用下转过一个步进角度，这时角步进节流动块17和节流静块24不重合，形成了六个窄流道61。
在图5中，示意了错齿63和轴向端齿64啮合的展开情况，环向错齿63设有六个齿，上面三个b、d、f是旋转芯轴27的端齿，下面三个a、c、e是齿套35内齿，扭矩平衡齿轴40的轴向端齿64设有三个齿，轴向端齿64的三个齿每次与环向错齿63啮合都同时与上面三个b、d、f啮合，或都同时与下面三个a、c、e啮合；电磁阀没有吸合时环向错齿63在轴向端齿64啮合的阻挡下，虽有转矩作用，但不能转动。
在图6中，结合图5的情况，电磁阀吸合后环向错齿63在轴向端齿64运动到下面时，在转矩作用下转过了一个步进角。
在图7中，结合图6的情况，电磁阀放开后环向错齿63在轴向端齿64返回到上面时，在转矩作用下又转过了一个步进角。
Claims (3)
1.一种可打捞小直径衡脉冲幅度无线随钻测量仪器，脉冲发生器总成、电子驱动器总成+扶正器总成、电池筒总成I+扶正器总成、电池筒总成II+扶正器总成、探管测量筒总成+扶正器总成、底部锥堵，从上往下顺序用丝扣连接成测量仪器主体；脉冲发生器总成依靠外套的定向内套，坐在定向钻铤短节内的台阶上，其特征是：电子驱动器总成、电池筒总成I、电池筒总成II和探管测量总成外直径小于36毫米；脉冲发生器总成中，打捞头在脉冲发生器顶端与旋转芯轴丝扣联结，并压紧顺序连接的涡轮、过度套、过度套弹簧圈、角步进节流动块、动块弹簧圈、防转限位环，其中涡轮、过度套、防转限位环通过涡轮键和防转限位键配合；节流静块通过静块键配合套在上部设置了静块挡圈的定向挂套上，下端面与定向挂套上端面环向设置的调节弹簧相互顶住；顺序用丝扣连接的定向挂套、轴承座套、电磁阀外筒和注油接头形成了脉冲发生器总成的外体，其丝扣连接处均设有双道密封圈；旋转芯轴中部设有圆台肩，其上下分别设置了轴向轴承和径向轴承，旋转芯轴的下端面戴有齿套，并通过齿套销轴定位，齿套设有内齿，旋转芯轴端部设有端齿，两者齿间轴向相对，环向错齿；扭矩平衡齿轴的上部设有端齿，该端齿插在齿套与旋转芯轴端部形成的环向错齿间，中部穿有两边带有减摩轴承的扭矩平衡轴销，下部设有台肩及细轴径，细轴径下部用丝扣与电磁阀衔铁连接，台肩与电磁阀壳体之间设置了反力弹簧和弹簧垫片；电磁阀铁芯在电磁阀衔铁下部，并置于缠有电磁线圈的骨架内，它们均装在电磁阀外壳内，电磁阀外壳的下端用丝扣与铁芯压帽连接；电磁阀外筒内设置了两端带有密封圈的胶筒骨架，胶筒骨架外面套着密封胶筒，注油接头中部的注油孔，设置了带有密封圈的注油孔丝堵，下端内部设置了带有密封圈的液压隔离电插头。
2.根据权利要求1所述的可打捞小直径衡脉冲幅度无线随钻测量仪器，其特征是：角步进节流块、节流静块和定向挂套外侧经向上均设有三个等角度分布的相同扇面的翼肋，定向挂套翼肋外侧的下部轴向上开有键槽，键槽上方钻有盲孔，定向内套内侧下部有三个等角度分布的键体；齿套内齿与旋转芯轴端齿的齿数相等，在轴向上相对而不重合，环向上错开成等角度分布；扭矩平衡齿轴端齿与齿套内齿的齿数相等，成等角度分布；电磁阀铁芯和电磁阀衔铁的中间均开有轴向小孔；电磁阀外筒的下半部的圆筒壁开有连通孔，胶筒骨架壁也开有连通孔。
3.根据权利要求1所述的可打捞小直径衡脉冲幅度无线随钻测量仪器，其特征是：电磁阀衔铁、电磁阀铁芯和电磁阀壳体均采用软磁材料，角步进节流块和节流静块均采用耐磨材料或表面喷涂烧结耐磨材料，上至芯轴密封圈处，下到液压隔离电插头内的腔体空隙中应充满绝缘润滑油。
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