JP2022527420A

JP2022527420A - 坑内パルス信号発生器、圧力パルスを伝送する方法、ドリルコラー及び掘削設備

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Publication number: JP2022527420A
Application number: JP2021507519A
Authority: JP
Inventors: 慶波劉; 青雲底; 向陽王; 永友楊; 棋軍謝
Original assignee: Institute of Geology and Geophysics of CAS
Current assignee: Institute of Geology and Geophysics of CAS
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2022-06-02
Anticipated expiration: 2040-12-21
Also published as: CN111577261B; CN111577261A; JP7239678B2; WO2021227501A1

Abstract

本出願は、中空キャビティと、それぞれ前記中空キャビティに連通するスラリー入口及びスラリー出口とを備えるケーシングを含む坑内パルス信号発生器を開示し、中空キャビティ内には、スラリーの流れ方向に沿って順次設けられた一次弁体と二次弁体と、一次弁体の回転を駆動するための一次回転部材と、二次弁体の回転を駆動するための二次回転部材と、スラリー排出量調整ユニットとが設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、一次回転部材を流れるスラリー排出量と二次回転部材を流れるスラリー排出量との差が調整可能な変数となるように、前記オーバーフロー通路のオーバーフロー量を調整するように構成され、一次弁体と二次弁体は調整可能な回転速度の差で動作することができる。本出願は、更に、前記信号発生器を利用して流体中で圧力パルスを伝送する方法、及び前記信号発生器を有するドリルコラー及び掘削設備を開示する。本出願は、異なる井戸の深さに適応するように調整可能な信号周波数を取得できる。【選択図】図１

Description

本出願は石油のダウンホール機器の技術分野に属し、特に、坑内パルス信号発生器、圧力パルスを伝送する方法、ドリルコラー及び掘削設備に関する。

石油の油田掘削において、特に大きい傾斜井、水平井、多分岐井などの構造が複雑で、特殊なプロセスを必要とする井戸を掘削する過程において、操作人員はリアルタイムに坑内の各種のプロセスパラメータを把握し、掘削軌跡を監視し、掘削パラメータを適時に調整して最適化し、掘削軌跡を修正して、安全で効率よく掘削するという目的を達成する必要があり、そのため、掘削中測定データのリアルタイム伝送の速度、正確性などは掘削作業の重要な影響要素となる。

掘削中測定と掘削中検層とは、掘削中に、ビット付近の測定機器によって、坑内の情報を測定して地上に伝送することを指す。掘削中測定と掘削中検層技術によって、例えば、坑内のビットの回転モーメント、トルク、ドリル圧、井戸の傾斜角、方位角、ツール面角、軸方向の張力、三相加速度、地層岩石の物理パラメータ、地層の特性を反映するガンマ線、抵抗率などの、地上で測定しにくい情報を得ることができる。掘削中測定と掘削中検層技術を利用して、情報をリアルタイムに獲得することができ、そして掘削中測定の地上ソフトウェアシステムを通じてこれらの情報に対してデータ処理を行って、操作人員がリアルタイムにビットの作業状態を把握して、掘削中底層の構造とシミュレーションを実現して、地層の評価を完成して、ビットが天然ガス層で効率的に前進することを実現する。

掘削中測定と掘削中検層技術の発展に伴い、方位側方抵抗率イメージング型掘削中検層装置、ガンマイメージング型掘削中検層装置などの様々なド掘削中検層装置は相次いで投入されて応用され、掘削中測定と検層技術の正確性は坑内情報の真実性と迅速性に依存し、その肝心な技術は坑内情報を伝送する担体、伝送ツール、伝送速度及びその地上での信号の受信、信号の処理と復号などである。坑内情報の伝送は有線伝送と無線伝送の二つの方式に分けられ、現在、無線伝送は坑内作業中に制限が少ないため、広く応用されている。

従来の無線伝送方式は伝送通路と伝送媒体の違いによって、音波、電磁波、スラリーパルスによる伝送に分けられる。その中、音波伝送技術は騒音、減衰などの問題をまだ解決していないため、試験研究段階にあり、電磁波伝送技術は井戸の深さと地質条件に大きく影響され、応用範囲が制限されているが、スラリーパルス伝送技術はスラリーパルス発生器によって発生し、現在、商業上の応用は広い。

スラリーパルス伝送方式は、スラリーパルスタイプによって負パルス、正パルスと連続波信号伝送に分けられる。その中、負パルス信号発生器には汚染が存在し、信号速度が低く、エネルギー損失が大きいという欠点がある。正パルススラリー信号発生器は現在広く応用されており、通常、キノコ状先端を制御してスラリー通路を閉塞するという原理でスラリーパルス信号のアップロードを実現するが、その伝送速度は一般には、０．５－５ｂｉｔ／ｓより低く、すでに複数組の掘削中測定パラメータと検層パラメータが同時にリアルタイムにアップロードされる要件を満たすことができない。また、負パルス伝送と正パルスはベースバンド伝送に属し、伝送速度が低く、確実性が悪く、干渉を受けてエラーコードが発生しやすい。連続波信号伝送は帯域伝送に属し、負パルスと正パルス伝送に対して、連続波信号伝送の伝送速度はもっと速くて、同時に確実性が高く、干渉に対する抵抗能力が強いという利点も有するので、連続波信号伝送は良い応用の見込みがある。

連続波信号発生器はモータを通じて回転弁の回転子を制御して一定の規則で運動させて、スラリー液の流通面積を変え、異なる掘削液の流通面積は異なる幅の掘削液の圧力信号を生成し、掘削液の圧力信号を利用して坑内データの伝送を実現する。具体的には、回転子の運転方式を制御することで、スラリー掘削液の正弦圧力波信号の幅値、周波数及び位相の変化を実現することができ、それによって、掘削中測定データの変調を実現することができ、連続波信号発生器のデータ伝送速度はスラリー負パルス発生器とスラリー正パルス発生器よりも速く、高くも４０ｂｉｔ／ｓに達することができる。

回転弁の回転子の運動方式の違いによって、スイングせん断弁式連続信号発生器と連続回転弁式連続波信号発生器に分類される。スイングせん断弁式の連続信号発生器でも、連続回転弁式の連続波信号発生器でも、一連の共通性の難題に直面している。まず、モータの制御問題である。モータは回転子の駆動源として、その制御精度は信号の発生に非常に大きな影響を与える。そのため、モータの制御精度に対する要件は非常に高く、坑内の作業環境は比較的に劣悪であるため、モータは耐高温、耐フラッシュの特性を持つ必要がある。しかも、実際の作業中、モータは水力衝撃の影響を受け、負荷は変化している不定な量である。どのような制御方法でモータの制御精度を上げることができるかが難題であり、技術的には実現しやすくない。特にスイングせん断弁式連続信号発生器の場合、モータの連続的正反転を制御する必要があり、モータへの要件が高く、回転子が大きな抵抗に遭遇した場合には、モータが設定された位置に回転しない可能性もある。次に、システムの消費電力の問題である。つまり、モータが回転子の運動を駆動する過程において、負荷の水モーメントを克服する必要があり、同時に高周波の振動信号を生成する必要があるため、システムの消費電力は非常に大きく、その上、水力トルクによる未知の摂動もモータの運行性能に深刻な影響を与える。更に、坑内の温度は井戸の深さの増加につれて上昇し、温度の変化ポテンシャルは必ずモータの制御パラメータの変化を引き起こす。

特許文献ＵＳ２０１８０２９１７３３Ａ１には、坑内で低周波の圧力パルスを発生させる装置を開示しており、該装置は、筐体と、筐体内に設けられた回転弁とを含み、前記回転弁は、第１弁部と、第２弁部とを含み、前記第１弁部は第１タービンによって回転駆動され、前記第２弁部は第２タービンによって回転駆動され、前記第１タービン及び前記第２タービンは、同じ排出量－回転特性を有し、すなわち、前記第１タービン及び第２タービンの排出量－回転速度曲線の傾きは等しく、それによって、前記第１弁部及び前記第２弁部は、異なる速度で回転することができるが、安定した固定周波数を得ることができるので、パルス信号の安定した伝送を実現する。しかしながら、掘削過程において、井戸の深さの増加につれて、掘削作業状況はますます複雑になり、測定すべき坑内データも多くなり、掘削孔の軌跡データ、地質データだけでなく、坑内の振動、掘削圧、トルク、井径拡大率、誘電定数などのデータも測定する必要があり、データ伝送量の大きさは信号周波数と密接に関係しており、上記特許文献に記載の圧力パルス装置で発生するのは固定値の周波数であるため、異なる井戸の深さがデータの情報量に対する要件を満たすことができない。

なお、上記内容は発明者の技術的認知の範疇に属するものであり、必ずしも従来技術を構成するものではない。

本出願は坑内パルス信号発生器、圧力パルスを伝送する方法、ドリルコラー及び掘削設備を提供して、上述の技術的問題の中の少なくとも一つの技術的問題を解決する。

本出願が用いる技術的解決策は以下のとおりである。

中空キャビティと、それぞれ前記中空キャビティに連通するスラリー入口及びスラリー出口とを備えるケーシングを含む坑内パルス信号発生器であって、前記中空キャビティ内部には、回転弁であって、前記回転弁はスラリーの流れ方向に沿って順次設けられた一次弁体と二次弁体とを含み、前記一次弁体と前記二次弁体は互いに協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更することができる回転弁と、一次弁体の回転駆動するための一次回転部材であって、スラリーで回転駆動される一次回転部材と、二次弁体の回転を駆動するための二次回転部材であって、スラリーで回転駆動される二次回転部材と、スラリー排出量調整ユニットとが設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、スラリーを分流可能なオーバーフロー通路を含み、前記オーバーフロー通路は、前記一次弁体又は前記二次弁体に設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、調整機構を更に含み、前記調整機構は、前記一次回転部材を流れるスラリー排出量と前記二次回転部材を流れるスラリー排出量との差が調整可能な変数となるように、前記オーバーフロー通路のオーバーフロー量を調整するように構成され、前記一次弁体と前記二次弁体は調整可能な回転速度の差で動作することができる。

本出願における前記坑内パルス信号発生器は、更に、次のような追加技術的特徴を有する。

前記調整機構は、フロー制限部材及び前記フロー制限部材の移動を駆動する駆動部材を含み、前記オーバーフロー通路はオーバーフロー出口を有し、前記フロー制限部材は、前記オーバーフロー出口を開放、閉鎖又は遮蔽することができるフロー制限部を備え、前記オーバーフロー出口は可変断面貫通口であること、前記フロー制限部は可変断面を有する構成であることのうちの少なくとも一方を含み、前記駆動部材は、前記フロー制限部材の移動量を制御することにより、前記オーバーフロー出口におけるオーバーフロー面積を変更して、前記オーバーフロー通路のオーバフロー量を変更する。

前記フロー制限部材は、前記駆動部材の駆動により直線運動を行う。

前記フロー制限部材の運動方向は、前記オーバーフロー出口の軸線方向に平行である。

前記二次弁体は、前記一次弁体と協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更する二次協働部と、前記二次協働部と固着されて前記二次回転部材と接続される二次接続部とを有し、前記オーバーフロー通路は、前記二次接続部に設けられる。

前記一次弁体は、前記二次弁体と協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更する一次協働部と、前記一次協働部と固着されて前記一次回転部材と接続される一次接続部とを有し、前記一次回転部材は前記一次接続部の外側に嵌着され、前記二次回転部材は前記二次接続部の外側に嵌着される。

前記一次回転部材は前記一次弁体キーに接続され、前記二次回転部材は前記二次弁体キーに接続される。

本出願は、流体中で圧力パルスを伝送する方法を更に開示し、該方法は、パルス信号発生器を提供することと、スラリーを前記パルス信号発生器に流すことと、前記一次回転部材と前記二次回転部材のスラリー排出量の差を調整するように、前記スラリー排出量調整ユニットによって前記オーバーフロー通路のオーバーフロー量を調整することと、周波数が調整可能な圧力波信号を生成することとを含み、前記坑内パルス信号発生器は、中空キャビティと、それぞれ前記中空キャビティに連通するスラリー入口及びスラリー出口とを備えるケーシングを含み、前記中空キャビティ内には、回転弁であって、前記回転弁はスラリーの流れ方向に沿って順次設けられた一次弁体と二次弁体とを含み、前記一次弁体と前記二次弁体は互いに協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更することができる回転弁と、一次弁体の回転を駆動するための一次回転部材であって、スラリーで回転駆動される一次回転部材と、二次弁体の回転を駆動するための二次回転部材であって、スラリーで回転駆動される二次回転部材と、スラリー排出量調整ユニットとが設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、スラリーを分流可能なオーバーフロー通路を含み、前記オーバーフロー通路は、前記一次弁体又は前記二次弁体に設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、調整機構を更に含み、前記調整機構は、前記一次回転部材を流れるスラリー排出量と前記二次回転部材を流れるスラリー排出量との差が調整可能な変数となるように、前記オーバーフロー通路のオーバーフロー量を調整するように構成され、前記一次弁体と前記二次弁体は調整可能な回転速度の差で動作することができる。

本出願は、筐体を含むドリルコラーを更に開示し、前記筐体内には、以上に記載の坑内パルス信号発生器が設けられる。

本出願は、ドリルコラムとビットを備える掘削設備を更に開示し、前記設備は、前記ドリルコラムと前記ビットに接続するためのドリルコラーを更に備え、前記ドリルコラーは以上に記載のドリルコラーであり、前記中空キャビティ内には、制御ユニットと、前記制御ユニットに坑内データを伝送するためのデータ収集ユニットとが設けられ、前記データ収集ユニットは、掘削中測定装置及び／又は掘削中検層装置とを含み、前記制御ユニットは、制御モジュール、変調モジュール、及び地上復調モジュールを含み、前記制御モジュールは、前記調整機構を制御するために使用され、前記変調モジュールは、前記坑内データを符号化してスラリー圧力波に変調し、前記パルス発生器によってデータを前記地上復調モジュールに送信するために使用される。

上記技術的解決策を採用することにより、本出願において以下の有益な効果が得られる。

１．本出願における前記一次回転部材及び前記二次回転部材はいずれもスラリーにより回転駆動され、それによって、前記一次弁体及び前記二次弁体の回転を駆動し、それは、スラリーの運動エネルギーを十分に利用して、回転弁のモータフリー駆動を実現し、消費電力を大幅に低減し、坑内装置の安全性向上させするだけでなく、制御の難度も低減する。
また、前記信号発生器は、スラリー排出量調整ユニットを更に有し、前記スラリー排出量調整ユニットは、スラリーを分流可能なオーバーフロー通路及び、前記オーバーフロー通路のオーバーフロー量を調整するための調整機構を含み、それによって、前記一次回転部材を流れるスラリー排出量と前記二次回転部材を流れるスラリー排出量との差が調整可能な変数となり、よって、前記一次弁体と前記二次弁体は調整可能な回転速度の差で動作することができ、更に、広範囲に調整可能なパルス信号周波数と情報伝送速度を得ることができ、従って、異なる井戸の深さの位置で、異なる信号量の担持量を得ることができ、最終的に異なる井戸の深さから異なる担持量のデータ情報を得ることができ、一次回転部材と二次回転部材を変えることなく、パルス信号周波数の調整を実現することができ、坑内作業のリアルタイムオンライン調整を実現し、掘削作業の順調な進行に保障を提供する。

２．本出願の好ましい実施形態として、前記調整機構は、フロー制限部材及び前記フロー制限部材の移動を駆動する駆動部材を含み、前記オーバーフロー通路はオーバーフロー出口を有し、前記オーバーフロー出口は可変断面貫通口であること、前記フロー制限部は可変断面を有する構成であることのうちの少なくとも一方を含み、前記駆動部材は、前記フロー制限部材の移動量を制御することにより、前記オーバーフロー出口におけるオーバーフロー面積を変更して、前記オーバーフロー通路のオーバフロー量を変更し、それにより、前記一次回転部材と前記二次回転部材を流れるスラリーの排出量を調整でき、最終的には、一次弁体と二次弁体の回転速度の差を調整するという目的を達成する。本出願に記載の前記オーバーフロー量の調整方式は、便利で、迅速で、しかも制御しやすく、更に、前記オーバーフロー出口及び／又は前記流れ制限部の断面設計を通じて、一次弁体と二次弁体の回転速度差の無段調整をサポートすることができ、それは信号周波数調整の範囲を拡大するだけでなく、異なる井戸の深さに対して整合した信号周波数を調整することができ、異なる井戸の深さがデータ情報量に対する要件を満たすことができ、また、この無段調整方式は一次回転部材、一次弁体、二次回転部材、二次弁体に対する衝撃が小さく、信号発生器の動作性能の確実性と安定性を保証し、信号発生器の寿命を延長することにも役立つ。

３．本出願の好ましい実施形態として、前記フロー制限部材は、前記駆動部材の駆動下で直線運動をし、前記フロー制限部材の運動方向は前オーバーフロー出口の軸線方向と平行になり、それによって、前記オーバーフロー部材の運動によって前記オーバーフロー通路のオーバーフロー量を変更し、直線運動の方式がより確実性が高く、かつ、各部材間の組み立て及び伝動が占有する取り付けスペースがより小さくなり、従って、信号発生器のサイズの低減に寄与し、信号発生器のサイズの低減は、信号発生器全体の製作コストを低減するだけでなく、前記信号発生器の作業過程の確実性も向上させる。具体的には、体積の小さい信号発生器はドリルコラー全体の小型化に寄与し、ドリルコラーの小型化はその柔軟性を向上させ、坑内作業の複雑な動作状況において、ドリルコラーの曲がり、姿勢調整などを容易にし、作業過程全体の確実性と安定性に役立つ。

４．本出願の好ましい実施形態として、前記オーバーフロー通路は、前記二次弁体の二次接続部に設けられ、これにより、前記二次回転部材を流れるスラリー排出量が前記一次回転部材を流れるスラリー排出量以下になるようにし、スラリーの流れ過程全体及び最終的な合流過程はよりスムーズになり、しかも、前記信号発生器の構造設計を容易にし、前記信号発生器の径方向寸法と軸寸法の減少に寄与し、従って、前記信号発生器の動作性能の確実性を向上させる。

５．本出願の好ましい実施形態として、記一次回転部材は、前記一次弁体の一次接続部の外側に嵌着され、前記二次回転部材は、前記二次弁体の二次接続部の外側に嵌着され、カップリング、プロペラシャフトなどの機械的伝動部材によって弁体と回転部材との接続を実現する方式に対して、本実施形態は、パルス信号発生器の軸方向の長さを大幅に短縮することができ、その動作の確実性を向上させることができ、特に、坑内でのカーブの柔軟性に優れる。

更に、前記一次回転部材と前記一次弁体キーとが接続され、前記二次回転部材キーと前記二次弁体キーとが接続され、キー接続により回転部材と弁体との組み立てを実現し、センタリング性が良好であり、取り付けが容易であり、組み立て効率を向上させるだけではなく、取り外しが容易であり、回転部材の交換を容易にし、回転部材の交換により、一次、二次回転部材の排出量調整を可能にし、これにより、前記信号発生器の適用範囲が拡大される。

ここで説明する図面は本出願の更なる理解を提供するために用いられ、本出願の一部を構成し、本出願の概略的な実施例及びその説明は、本出願を解釈するために用いられ、本出願を不適切に限定するものではない。

本出願における前記信号発生器の一実施形態に係る断面図であり、矢印方向はスラリーの流れ方向を示している。

図１のＡ部の拡大図であり、矢印方向はスラリーの流れ方向を示している。

本出願における一実施形態に係る前記調整機構の状態図であり、矢印方向は、スラリーの流れ方向を示している。

本出願における一実施形態に係る前記調整機構の他の状態図であり、矢印方向は、スラリーの流れ方向を示している。

本出願における一実施形態に係る前記一次弁体の正面図である。

図５のＡ－Ａ部の断面図である。

本出願における一実施形態に係る前記一次回動部材の斜視図である。

本出願における実施例１に記載の調整機構の状態を模式的に示す図である。

本出願における実施例２に記載の調整機構の状態を模式的に示す図である。

本出願における実施例３に記載の調整機構の状態を概略的に示す図である。

本出願における実施例４に記載の調整機構の状態を模式的に示す図である。

本出願の全体的な概念をより明確に説明するために、以下、明細書の図面によって、例を挙げて詳細に説明する。

以下の説明では、本出願の内容を十分に理解するために、多くの具体的な詳細を記載しているが、本出願に記載された他の形態とは異なる形態で本出願を実施することができるので、本出願の保護範囲は以下に開示された具体的な実施形態に限定されるものではない。

また、本出願の説明では、用語「頂」、「底」、「内」、「外」、「軸方向」、「直径方向」、「周方向」などで示される方位又は位置関係は、図面に基づく方位又は位置関係であり、単に本出願を説明したり記載を簡略化するためのものにすぎず、指す装置又は素子が特定の方位を有したり、特定の方位で構成され、操作されなければならないと示し又は暗示するものではないため、本出願への制限として理解することはできない。

本出願において、別途に明確な規定と限定がない限り、用語「取り付ける」、「互いに接続する」、「接続する」、「固定する」などの用語の意味は広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続や、着脱可能な接続や、或いは一体的な接続でも可能であり、機械的な接続であってもよいし、電気的な接続であってもよいし、通信であってもよいし、直接接続であってもよいし、中間媒体によって間接的に接続されていてもよいし、２つの素子内部の連通又は２つの素子の相互作用関係であってもよい。。当業者であれば、本発明における上記用語の具体的な意味は、具体的な状況に応じて理解することができる。

本出願においては、特に明示的な規定及び限定がない限り、第１特徴は、第２特徴の「上」又は「下」にあることは、第１及び第２特徴に直接接触することを含んでもよいし、第１及び第２特徴は、中間媒体によって間接的に接触することを含んでもよい。本明細書の説明において、「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、「例」、「具体的な例」、又は「いくつかの例」などの用語に関する説明は、当該実施例又は例に関連して記載される具体的な特徴、構造、材料、又は特性が、本出願の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。本発明では、上記用語に対する例示的説明は、必ずしも同じ実施例や例を対象としなくてもよい。また、説明した具体的特徴、構造、材料や特性は、任意の一つや複数の実施例や例にて、適切な方法で組み合わせてもよい。

図１に示すように、中空キャビティと、それぞれ前記中空キャビティに連通するスラリー入口２０及びスラリー出口２１とを備えるケーシング１を含む坑内パルス信号発生器であって、前記中空キャビティ内部には、回転弁であって、前記回転弁はスラリーの流れ方向に沿って順次設けられた一次弁体４と二次弁体６とを含み、前記一次弁体４と前記二次弁体６は互いに協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更することができる回転弁と、

一次弁体４の回転を駆動するための一次回転部材５であって、スラリーで回転駆動される一次回転部材５と、二次弁体６の回転を駆動するための二次回転部材８であって、スラリーで回転駆動される二次回転部材８が設けられる。本出願における前記一次回転部材５及び前記二次回転部材８の回転は従来のモータ駆動からスラリー駆動に変更することでの坑内作業環境のモータの動作、制御などに与える問題を克服し、スラリーの運動エネルギーを十分に利用して、回転弁のモータフリー駆動を実現し、消費電力を大幅に低減し、坑内装置の安全性向上させするだけでなく、制御の難度も低減する。

掘削過程において、スラリーは前記スラリー入口２０から前記キャビティに入り、前記一次回転部材５と前記二次回転部材８とをそれぞれ流れて、前記一次回転部材５と前記二次回転部材８とを連動させて回転させ、それによって前記一次弁体４と前記二次弁体６の回転を駆動して、最終的には、前記スラリーの前記回転弁での流通面積を変化させ、異なるスラリーの流通面積に応じて、異なる幅値の圧力信号を発生させる。

従来のモータが制御弁を制御して周期的な連続動作によりスラリーを切断してスラリー信号を生成することに異なり、本出願におけるスラリー信号の周波数調整は、下記のスラリー排出量調整ユニットにより補助的に実現される。

具体的には、図１から図１１に示すように、本出願における前記中空キャビティ内にはスラリー排出量調整ユニットが更に設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、スラリーを分流可能なオーバーフロー通路２２を含み、前記スラリー排出量調整ユニットは、調整機構を更に含み、前記調整機構は、前記一次回転部材５を流れるスラリー排出量と前記二次回転部材８を流れるスラリー排出量との差が調整可能な変数となるように、前記オーバーフロー通路２２のオーバーフロー量を調整するように構成され、前記一次弁体４と前記二次弁体６は調整可能な回転速度差で動作でき、これによって、掘削中の異なる井戸の深さ位置での坑内データ情報収集量の異なる大きさの需要に適応するように、調整可能な信号の周波数を得ることができる。

なお、本出願では、前記オーバーフロー通路２２の設置位置については、具体的には限定しない。例えば、具体的な一実施例では、前記オーバーフロー通路２２は、前記一次弁体４に設けられる。また、別の具体的な実施形態では、前記オーバーフロー通路２２は、前記二次弁体６に設けられる。前記二次弁体６に前記オーバーフロー通路２２を開ける例をとして、掘削中に一部のスラリーが前記オーバーフロー通路２２に排出されて、前記一次回転部材５を流れるスラリーの排出量と、前記二次弁体８を流れるスラリーの排出量とが異なるようにし、従って、前記一次弁体４と前記二次弁体６には回転速度差が発生し、前記一次弁体４と前記二次弁体６は回転中において、前記回転速度差の違いにより、前記回転弁のスラリー通路（前記一次弁体４と前記二次弁体６の協調により生成されるもの）の流通面積は変化し、これによって周期的な特徴を有するスラリー圧力波信号を発生させ、回転速度差の大きさはスラリー圧力波信号の周波数を決定する。

本出願の好ましい実施例として、前記一次回転部材５及び前記二次回転部材８はいずれもタービンであり、図７に示すように、前記タービンの具体的な構成例を示したが、本出願に係る前記タービンの構成は、図に示す構成に限定されるものではなく、他の構成タイプを採用してもよい。また、本出願は、前記一次回転部材５と前記二次回転部材８とが構造形状の完全に一致するタービンを用いた具体例を示している。しかし、本出願はこれに限定されるものではなく、前記一次回転部材５と前記二次回転部材８とは、構造形状の異なるタービンを採用してもよい。これによって、前記スラリー排出量調整ユニットにより前記一次回転部材５と前記二次回転部材８の排出量を調整した上で、前記一次回転部材５と前記二次回転部材８のタービン構造の異なりによって、前記一次回転部材５と前記二次回転部材８の排出量ー回転速度の特性を変化させる。

図５及び図６に示すように、前記一次弁体４及び前記二次弁体６の具体的な構成例を示し、図から分かるように、当該例では、前記一次弁体４及び前記二次弁体６の両方に２枚の弁シートを有するが、本出願における前記一次弁体４及び前記二次弁体６の構造は、これに限定されるものではなく、それは、４枚の弁シートを有する構造などを用いていてもよい。当然ながら、本出願における前記一次弁体４及び前記二次弁体６の構造は、全く異なるものであってもよく、相対運動中にスラリー流通面積の変化が生じていれば、一定の周波数のスラリー圧力波信号を発生させることができる。

本出願の好ましい実施形態として、前記調整機構は、フロー制限部材１１及び前記フロー制限部材１１の移動を駆動する駆動部材１４を含み、前記オーバーフロー通路２２はオーバーフロー入口１９とオーバーフロー出口１０を有し、前記フロー制限部材１１は、前記オーバーフロー出口１０を開放、閉鎖又は遮蔽することができるフロー制限部を備える。本実施形態における前記フロー制限部材１１は、前記オーバーフロー出口１０を開放し又は閉鎖するという二つの動作状態しかないわけではなく、それは、前記オーバーフロー出口１０を部分的に閉鎖するという動作状態も有し、これによって、オーバーフロー量調整の多様性を増加させ、異なる周波数のスラリー圧力波信号を得るために基礎を提供する。本実施形態における前記オーバーフロー流の調整方法は、便利で、迅速で、そして制御しやすい。

本実施形態では、前記フロー制限部材１１の運動方については、具体的には限定しない。

具体的な一例では、前記フロー制限部材１１は、前記駆動部材１４によって回転駆動されて、前記オーバーフロー出口１０を開放、閉鎖、又は部分的に遮蔽する。

本出願の好ましい実施形態として、前記フロー制限部材１１は、前記駆動部材１４の駆動下で直線運動をし、上記の回転運動の方式に比べて、直線運動の方式がより確実性が高く、かつ、各部材間の組み立て及び伝動が占有する取り付けスペースがより小さくなり、従って、信号発生器のサイズの低減に寄与し、信号発生器のサイズの低減は、信号発生器全体の製作コストを低減するだけでなく、前記信号発生器の作業過程の確実性も向上させる。具体的には、体積の小さい信号発生器はドリルコラー全体の小型化に寄与し、ドリルコラーの小型化はその柔軟性を向上させ、坑内作業の複雑な動作状況において、ドリルコラーの曲がり、姿勢調整などを容易にし、作業過程全体の確実性と安定性に役立つ。一方、直線運動の形態として二つが挙げられ、１つは、前記フロー制限部材１１の運動方向が前記オーバーフロー出口１０の軸線方向に対して垂直であることであり、もう一つは、前記オーバーフロー部材１１の運動方向が前記オーバーフロー出口１０の軸線方向に対して平行であることであり、好ましい例としては、前記オーバーフロー部材１１の運動方向は前記オーバーフロー出口１０の軸線方向に平行であり、従って、前記信号発生器の径方向寸法の低減に役立ち、前記信号発生器の小型化に有利である。

なお、本実施例では、前記駆動部材１４の具体的な構成を限定しない。例えば、具体的な一例において、前記駆動部材１４はモータであり、前記モータは、ボールスクリューペアなどの直線伝送機構を介して前記位置制限部材に接続されて、前記位置制限部材の直線運動を駆動し、また、他の具体的な例では、前記駆動部材１４は、油圧シリンダ又はエアシリンダであり、前記油圧シリンダ又はエアシリンダによって前記位置制限部材の直線運動を駆動する。また、前記駆動部材１４は電磁弁駆動部材であり、前記電磁弁駆動部材によって前記位置制限部材の直線運動を駆動する。もちろん、本実施例における前記駆動部材１４は、上述した例に限定されるものではなく、他のタイプの構成を採用してもよい。

前記中空キャビティ内には、前記駆動部材１４を収容するためのチャンバーを備えた電子ビン１２が設けられ、前記チャンバーは、スラリーから隔離されているので、前記駆動部材１４がモータ等の構成を採用していても、前記駆動部材１４はスラリーの影響を受けないので、その動作の安定性や制御性能等は、スラリーからの影響を受けない。

本実施形態では、前記オーバーフロー出口１０及び前記フロー制限部材１１は、以下の実施例のいずれか１つを用いて、両者の組み合わせにより前記オーバーフロー出口１０のオーバフロー量を調整することができる。

実施例１：前記オーバーフロー出口１０は、可変断面貫通口であり、容易に説明するために、スラリーが前記オーバーフロー出口１０に入る側を入口側と呼び、スラリーが前記オーバーフロー出口１０から流出する側を出口側と呼び、図８に示すように、前記オーバーフロー出口１０１の断面積は、前記入口側から前記出口側へ徐々に増大する具体例を示したが、本実施例ではこれに限定されず、他の具体例では、前記オーバーフロー出口１０の断面積は、前記入口側から前記出口側へ徐々に小さくなり、前記オーバーフロー出口１０を可変断面貫通口にする。

本実施例では、図８に示すように、前記フロー制限部は、断面面積が固定された面であり、前記駆動部材１４は、前記フロー制限部材１１０１の移動量を制御することにより、前記オーバーフロー出口１０箇所のオーバーフロー面積を変更して、前記オーバーフロー通路２２のオーバーフロー量を変更する。以下、本実施例では、例として図８に示される結び目を使用して、本実施例を更に詳細に説明する。前記フロー制限部材１１０１が前記駆動部材１４の駆動で前記オーバーフロー出口１０１に入る深さが大きければ大きいほど、又は、フロー制限部材１１０１が前記駆動部材１４の駆動で前記入口川に近ければ近いほど、単位時間内に前記オーバーフロー出口１０１のオーバーフロー量は小さくなり、単位時間内に前記一次回転部材５と前記一次回転部材８を流れる排出量の差も小さくなり、前記一次弁体４と前記二次弁体６との回転速度差が小さくなる。

本実施例一次弁体４と二次弁体６の回転速度差の無段調整をサポートすることができ、それは信号周波数調整の範囲を拡大するだけでなく、異なる井戸の深さに対して整合した信号周波数を調整することができ、異なる井戸の深さがデータ情報量に対する要件を満たすことができ、また、この無段調整方式は一次回転部材５、一次弁体４、二次回転部材８、二次弁体６に対する衝撃が小さく、信号発生器の動作性能の確実性と安定性を保証し、信号発生器の寿命を延長することにも役立つ。

実施例２：前記オーバーフロー出口１０は可変断面貫通口であり、上記実施例１とは異なり、本実施例では、図９に示すように、前記オーバーフロー出口１０２は、前記入口側から前記出口側へ突出段差部が複数設けられており、かつ、各段差部の内径サイズが異なるため、前記オーバーフロー出口１０２が可変断面路となるようにする。前記フロー制限部は固定断面面積を有する面であり、前記駆動部材１４は、前記フロー制限部材１１０１の移動量を制御することにより、前記オーバーフロー出口１０２におけるオーバーフロー面積を変更して、前記オーバーフロー通路２２のオーバフロー量を変更する。

実施例３：本実施例では、図１０に示すように、前記オーバーフロー口１０３の断面積は、前記入口側から前記出口側へそれぞれ一致しており、前記フロー制限部材１１０２のフロー制限部は、可変断面の構成であり、説明の便宜上、前記フロー制限部材１１０２が前記駆動部材１４に近い端部を接続端と呼び、前記フロー制限部材１１０２が前記駆動部材１４から遠い端部を自由端と呼び、図１０に示すように、本実施例での一具体例では、前記フロー制限部の断面積は、前記自由端から前記接続端へと徐々に増大する。しかしながら、本実施例はこれに限定されるものではなく、他の具体例では、前記フロー制限部の断面積は、前記自由端から前記接続端へと徐々に小さくなる。

前記フロー制限部材１１０２が前記駆動部材１４の駆動で前記オーバーフロー出口１０３に入る深さが異なる場合、単位時間内に前記オーバーフロー出口１０３から流出するスラリーの排出量が異なり、それにより、単位時間内に前記一次回転部材５と前記一次回転部材８を流れるスラリーの排出量を変化させて、前記一次弁体４と前記二次弁体６との回転速度差の調整を実現する。

実施例４：本実施例では、図１１に示すように、前記オーバーフロー口１０３の断面積は、前記入口側から前記出口側へと一致し、前記フロー制限部材１１０３のフロー制限部は断面が可変な構成であり、前記実施例３とは異なり、図１１に示すように、本実施例では、前記フロー制限部は、前記自由端から前記接続端へ複数の断面積が異なる段差面を設けており、前記フロー制限部材１１０３と前記オーバーフロー口１０３との相対位置を制御することにより、単位時間毎に前記オーバーフロー口１０のオーバーフロー量を変化させる。

実施例５：本実施例では、前記オーバーフロー出口１０は可変断面貫通口であり、その具体的な構成は、上記の実施例１と実施例２のうちのいずれか１つを採用することができ、前記フロー制限部は可変断面を有する構成であり、その具体的な構成は、上記の実施例３と実施例４のうちのいずれか１つを採用することができ、前記駆動部材１４は、前記フロー制限部材１１の移動量を制御することにより、前記オーバーフロー出口１０におけるオーバーフロー面積を変更して、前記オーバーフロー通路２２のオーバフロー量を変更する。

図２から図４に示すように、以下に、前記オーバーフロー出口１０を固定断面とし、前記フロー制限部材１１のフロー制限部を可変断面とする例を更に詳細に説明する。

前記フロー制限部材１１は図２に示す位置にあるとき、前記オーバーフロー出口１０は全開であり、前記オーバーフロー通路２２は一部の排出量を放出し、このとき、前記一次回転部材５及び前記二次回転部材８は回転速度差を生成し、前記一次弁体４及び前記二次弁体６は周波数ｆ１のスラリー圧力波を生成する。

前記フロー制限部材１１が図３に示す位置にあるとき、前記オーバーフロー部材１１により前記オーバーフロー部材１０が部分的に遮蔽され、単位時間内に前記オーバーフロー出口１０のオーバーフロー流量が減少し、前記オーバーフロー出口１０の全開状態に比べて、前記二次回転部材８を流れるスラリーの排出量は大きくなり、前記一次回転部材５と前記二次回転部材８との回転速度差は小さくなり、前記一次弁体４及び前記二次弁体６の回転速度差が対応的に減少し、このとき、前記一次弁体４及び前記二次弁体６は、波数がｆ２のスラリー圧力波が発生し、ｆ_２＜ｆ_１である。

また、前記フロー制限部材１１は図４に示す位置にあるとき、前記オーバーフロー出口１０は、前記フロー制限部材１１によって完全に遮蔽され、このとき、前記一次回転部材５及び前記二次回転部材８のスラリーの排出量が同じであり、前記一次回転部材５と前記二次回転部材８の回転速度は同じであり、前記一次弁体４と前記二次弁体６はもはや回転速度差がなく、このとき、スラリー圧力波の周波数は０である。

前記オーバーフロー口及び前記フロー制限部材１１が、図２から図４よりも複雑な断面構造を採用している場合、前記フロー制限部材１１の変位量を制御することにより、より多くの異なる周波数のスラリー圧力波信号を得ることができ、これにより、異なる井戸の深さの位置において、異なる信号量の担持量を得ることができ、最終的に異なる井戸の深さに応じて異なる担持量のデータ情報を得ることができ、一次回転部材５及び二次回転部材８を交換することなく、パルス信号周波数の調整を実現でき、坑内作業のリアルタイムオンライン調整を実現し、掘削作業の順調な進行に保障を提供する。

前記二次弁体６は、前記一次弁体４と協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更する二次協働部と、前記二次協働部と固着されて前記二次回転部材８と接続される二次接続部とを有する。本出願の好ましい実施形態として、前記オーバーフロー通路２２は、前記二次接続部に設けられ、これにより、前記二次回転部材８を流れるスラリー排出量が前記一次回転部材５を流れるスラリー排出量以下になるようにし、スラリーの流れ過程全体及び最終的な合流過程はよりスムーズになり、しかも、前記信号発生器の構造設計を容易にし、前記信号発生器の径方向寸法と軸寸法の減少に寄与し、従って、前記信号発生器の動作性能の確実性を向上させる。

また、前記オーバーフロー通路２２は、前記オーバーフロー入口１９を更に含み、前記オーバーフロー入口１９は、前記二次接続部に設けられ、本出願において、前記オーバーフロー入口１９の数を限定せず、前記二次接続部は、１つの前記オーバーフロー入口１９を設けてもよいし、複数の前記オーバーフロー入口１９を設けてもよい。また、好ましくは、前記二次接続部は、その周方向に沿って間隔をあけて前記オーバーフロー入口１９を複数設けており、更に、複数の前記オーバーフロー入口１９が前記二次接続部の周方向に沿って均一に配置されており、それにより、スラリーの流れを容易にし、前記二次弁体６におけるスラリーの圧力分布が不均一であることを回避し、一部のスラリーが前記オーバーフロー入口１９を介して順調に前記オーバーフロー通路２２に入り、他の一部のスラリーは、前記二次回転部材８に順調に流れて、前記スラリー出口２１を介して流出することを可能にする。

本出願の好ましい実施例として、図１に示すように、前記オーバーフロー入口１９の軸線方向とスラリーの流れ方向との間の角度は鋭角であるため、オーバーフロー部分のスラリーがスラリー全体の流れ方向に応じて容易に前記オーバーフロー通路２２に流入することができ、乱流レベルを低減し、スラリーのカオス振動を低減し、スラリー層とスラリー層との相互作用力を低減し、スラリーの流れを容易にすることができるとともに、二次体６に対するスラリーのオーバーフロー入口１９での衝撃摩耗を低減する。

前記一次弁体４は、前記二次弁体６と協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更する一次協働部と、前記一次協働部と固着されて前記一次回転部材５と接続される一次接続部とを有する。本出願の好ましい実施形態として、前記記一次回転部材５は、前記一次弁体の一次接続部の外側に嵌着され、前記二次回転部材８は、前記二次弁体の二次接続部の外側に嵌着され、カップリング、プロペラシャフトなどの機械的伝動部材によって弁体と回転部材との接続を実現する方式に対して、本実施形態は、パルス信号発生器の軸方向の長さを大幅に短縮することができ、その動作の確実性を向上させることができ、特に、坑内でのカーブの柔軟性に優れる。

さらに、図１に示すように、前記一次回転部材５と前記一次弁体４はキー３によって接続され、前記二次回転部材８と前記二次弁体６はキー７によって接続され、キー接続により回転部材と弁体との組み立てを実現し、センタリング性が良好であり、取り付けが容易であり、組み立て効率を向上させるだけではなく、取り外しが容易であり、回転部材の交換を容易にし、回転部材の交換により、一次、二次回転部材８の排出量調整を可能にし、これにより、前記信号発生器の適用範囲が拡大される。

図１に示すように、本出願における中空キャビティ内に一次弁体支持部材２と、二次弁体支持部材９とが更に設けられ、前記一次弁体４は前記一次弁体支持部材２に回転接続され、前記二次弁体支持部材６と前記二次弁体支持部材９に回転接続される。一実施例において、前記オーバーフロー出口１０は、前記二次弁体６の末端に設けられる（該末端とは、前記二次接続部の前記二次協働部から離れる端部を指す）。他の実施例において、前記オーバーフロー出口１０は、前記二次弁体支持部材９の末端に設けられることにより、前記フロー制限部材１１の動きストロークを短縮することができ、しかも、信号発生器の小型化に寄与することができる。

図１に示すように、前記電子ビン１２には、前記オーバーフロー出口１０と連通できるドレイン孔１８が設けられ、前記オーバーフロー出口１０を通って流出するスラリーは、前記ドレイン孔１８を通って前記電子ビン１２の外側に流入し、そして最終的に前記スラリー出口２１を通って流出する。本出願の好ましい実施例として、前記ドレイン孔１８の軸線方向と前記電子ビン１２の外側スラリーの流れ方向との間の角度は鈍角であるため、オーバーフロー部分のスラリーがスラリー全体の流れ方向に応じて容易に前記電子ビン１２の外側に流入することができ、乱流レベルを低減し、スラリーのカオス振動を低減し、スラリー層とスラリー層との相互作用力を低減し、スラリーの流れを容易にすることができる。

図１に示すように、前記電子ビン１２内には、前記電子ビン１２の内圧と電子ビン１２の外圧とを平衡化して、内圧と外圧の不均衡による電子ビン１２の損傷を避けることができるバランスプランジャ１３が設けられる。

本出願は、流体中で圧力パルスを伝送する方法をさらに開示し、該方法は、パルス信号発生器を提供することと、スラリーを前記パルス信号発生器に流すことと、
前記一次回転部材５と前記二次回転部材８のスラリー排出量の差を調整するように、前記スラリー排出量調整ユニットによって前記オーバーフロー通路２２のオーバーフロー量を調整することと、周波数が調整可能な圧力波信号を生成することとを含み、前記坑内パルス信号発生器は、中空キャビティと、それぞれ前記中空キャビティに連通するスラリー入口２０及びスラリー出口２１とを備えるケーシング１を含み、前記中空キャビティ内には、回転弁であって、前記回転弁はスラリーの流れ方向に沿って順次設けられた一次弁体４と二次弁体６とを含み、前記一次弁体４と前記二次弁体６は互いに協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更することができる回転弁と、一次弁体４の回転を駆動するための一次回転部材５であって、スラリーで回転駆動される一次回転部材５と、二次弁体の回転６を駆動するための二次回転部材８であって、スラリーで回転駆動される二次回転部材８と、スラリー排出量調整ユニットとが設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、スラリーを分流可能なオーバーフロー通路２２を含み、前記オーバーフロー通路２２は、前記一次回転部材５及び／又は前記二次回転部材８に設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、調整機構を更に含み、前記調整機構は、前記一次回転部材５を流れるスラリー排出量と前記二次回転部８材を流れるスラリー排出量との差が調整可能な変数となるように、前記オーバーフロー通路２２のオーバーフロー量を調整するように構成され、前記一次弁体と前記二次弁体は調整可能な回転速度の差で動作することができる。

本出願における前記方法は、上記の信号発生器を使用して周波数調整可能なスラリー圧力波信号を取得し、前記信号発生器の前記圧力波信号を取得する際の有益な効果もこの方法まで及び、ここでは再び説明しない。

本出願は、筐体を含むドリルコラーをさらに開示し、前記筐体内には、以上に記載の坑内パルス信号発生器が設けられる。

本出願は、ドリルコラムとビットを備える掘削設備をさらに開示し、前記設備は、前記ドリルコラムと前記ビットに接続するためのドリルコラーをさらに備え、前記ドリルコラーは以上に記載のドリルコラーであり、前記中空キャビティ内には、制御ユニットと、前記制御ユニットに坑内データを伝送するためのデータ収集ユニットとが設けられ、前記データ収集ユニットは掘削中測定装置及び／又は掘削中検層装置１７を含む。なお、前記掘削中測定装置及び／又は掘削中検層装置１７は、掘削孔姿勢測定ユニット、抵抗率モジュール、及びガンマモジュールなどの掘削中測定モジュールを含むがこれらに限定されない。

前記制御ユニットは、制御モジュール１６、変調モジュール、及び地上復調モジュールを含み、前記制御モジュール１６は、前記調整機構を制御するために使用され、前記変調モジュールは、前記坑内データを符号化してスラリー圧力波に変調し、前記パルス発生器によってデータを前記地上復調モジュールに送信するために使用される。

図１に示すように、前記電子ビン１２には受圧シールコネクタ１５が設けられ、前記駆動部１４は、前記受圧シールコネクタ１５を介して前記制御モジュール１６との通信を確立し、前記フロー制限部材１１の制御を実現し、従って、オーバーフロー量の調整を実現して、調整可能な信号周波数を取得することで、掘削中の異なる井戸の深さ位置での坑内データ情報収集量の異なる大きさの需要に適応するように、調整可能な信号の周波数を得ることができる。

本出願に記載されていない部分は従来技術を採用又は参考にすれば実現できる。

本明細書の各実施形態は再帰的に説明され、各実施形態間で類似した部分は互いに参照すればよく、各実施形態は他の実施形態と異なる点に重点的に説明されている。特に、システムの実施例については、方法の実施例と基本的に類似しているため、説明が簡単であり、関連する点は、方法の実施例の一部の説明を参照すればよい。

以上述べたことは、本出願の実施例に過ぎず、本出願を制限するためのものではない。当業者にとって、本出願は、さまざまな修正や変更が可能である。本出願の精神及び原則に基づいてなされたいかなる修正、均等交換、改良などは、本出願の保護範囲に含まれるものとする。

Claims

中空キャビティと、それぞれ前記中空キャビティに連通するスラリー入口及びスラリー出口とを備えるケーシングを含む坑内パルス信号発生器であって、前記中空キャビティ内には、
回転弁であって、前記回転弁はスラリーの流れ方向に沿って順次設けられた一次弁体と二次弁体とを含み、前記一次弁体と前記二次弁体は互いに協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更することができる回転弁と、
一次弁体の回転を駆動するための一次回転部材であって、スラリーで回転駆動される一次回転部材と、
二次弁体の回転を駆動するための二次回転部材であって、スラリーで回転駆動される二次回転部材と、
スラリー排出量調整ユニットとが設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、スラリーを分流可能なオーバーフロー通路を含み、前記オーバーフロー通路は、前記一次弁体又は前記二次弁体に設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、調整機構を更に含み、前記調整機構は、前記一次回転部材を流れるスラリー排出量と前記二次回転部材を流れるスラリー排出量との差が調整可能な変数となるように、前記オーバーフロー通路のオーバーフロー量を調整するように構成され、前記一次弁体と前記二次弁体は調整可能な回転速度の差で動作することができることを特徴とする坑内パルス信号発生器。
前記調整機構は、フロー制限部材及び前記フロー制限部材の移動を駆動する駆動部材を含み、前記オーバーフロー通路はオーバーフロー出口を有し、前記フロー制限部材は、前記オーバーフロー出口を開放、閉鎖又は遮蔽することができるフロー制限部を備え、
前記オーバーフロー出口は可変断面貫通口であること、前記フロー制限部は可変断面を有する構成であることのうちの少なくとも一方を含み、前記駆動部材は、前記フロー制限部材の移動量を制御することにより、前記オーバーフロー出口におけるオーバーフロー面積を変更して、前記オーバーフロー通路のオーバフロー量を変更することを特徴とする請求項１に記載の坑内パルス信号発生器。
前記フロー制限部材は、前記駆動部材の駆動により直線運動を行うことを特徴とする請求項２に記載の坑内パルス信号発生器。
前記フロー制限部材の運動方向は、前記オーバーフロー出口の軸線方向に平行であることを特徴とする請求項３に記載の坑内パルス信号発生器。
前記二次弁体は、前記一次弁体と協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更する二次協働部と、前記二次協働部と固着されて前記二次回転部材と接続される二次接続部とを有し、前記オーバーフロー通路は、前記二次接続部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の坑内パルス信号発生器。
前記一次弁体は、前記二次弁体と協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更する一次協働部と、前記一次協働部と固着されて前記一次回転部材と接続される一次接続部とを有し、前記一次回転部材は前記一次接続部の外側に嵌着され、
前記二次回転部材は前記二次接続部の外側に嵌着されることを特徴とする請求項５に記載の坑内パルス信号発生器。
前記一次回転部材は前記一次弁体キーに接続され、前記二次回転部材は前記二次弁体キーに接続されることを特徴とする請求項６に記載の坑内パルス信号発生器。
流体中で圧力パルスを伝送する方法であって、パルス信号発生器を提供することと、スラリーを前記パルス信号発生器に流すことと、前記一次回転部材と前記二次回転部材のスラリー排出量の差を調整するように、前記スラリー排出量調整ユニットによって前記オーバーフロー通路のオーバーフロー量を調整することと、周波数が調整可能な圧力波信号を生成することとを含み、
前記坑内パルス信号発生器は、中空キャビティと、それぞれ前記中空キャビティに連通するスラリー入口及びスラリー出口とを備えるケーシングを含み、前記中空キャビティ内には、回転弁であって、前記回転弁はスラリーの流れ方向に沿って順次設けられた一次弁体と二次弁体とを含み、前記一次弁体と前記二次弁体は互いに協働してスラリーの前記回転弁での流通面積を変更することができる回転弁と、一次弁体の回転を駆動するための一次回転部材であって、スラリーで回転駆動される一次回転部材と、二次弁体の回転を駆動するための二次回転部材であって、スラリーで回転駆動される二次回転部材と、スラリー排出量調整ユニットとが設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、スラリーを分流可能なオーバーフロー通路を含み、前記オーバーフロー通路は、前記一次弁体又は前記二次弁体に設けられ、前記スラリー排出量調整ユニットは、調整機構を更に含み、前記調整機構は、前記一次回転部材を流れるスラリー排出量と前記二次回転部材を流れるスラリー排出量との差が調整可能な変数となるように、前記オーバーフロー通路のオーバーフロー量を調整するように構成され、前記一次弁体と前記二次弁体は調整可能な回転速度の差で動作することができることを特徴とする流体中で圧力パルスを伝送する方法。
筐体を含むドリルコラーであって、
前記筐体内には、請求項１～７のいずれか一項に記載の坑内パルス信号発生器が設けられることを特徴とするドリルコラー。
ドリルコラムとビットを備える掘削設備であって、前記設備は、前記ドリルコラムと前記ビットに接続するためのドリルコラーを更に備え、前記ドリルコラーは請求項９に記載のドリルコラーであり、
前記中空キャビティ内には、制御ユニットと、前記制御ユニットに坑内データを伝送するためのデータ収集ユニットとが設けられ、前記データ収集ユニットは、掘削中測定装置及び／又は掘削中検層装置とを含み、前記制御ユニットは、制御モジュール、変調モジュール、及び地上復調モジュールを含み、前記制御モジュールは、前記調整機構を制御するために使用され、前記変調モジュールは、前記坑内データを符号化してスラリー圧力波に変調し、前記パルス発生器によってデータを前記地上復調モジュールに送信するために使用されることを特徴とする掘削設備。