一種電機(jī)式泥漿脈沖發(fā)生器

1、一種電機(jī)式泥漿脈沖發(fā)生器摘要本實用新型公布一種電機(jī)式泥漿脈沖發(fā)生器，由動力及傳動裝置、壓力平衡 模塊和下部組件組成。動力及傳動裝置由驅(qū)動器模塊、電機(jī)總成、彈性聯(lián)軸器、 滾珠絲杠、彈簧和傳動軸組成；壓力平衡模塊由壓力平衡膜及相應(yīng)桿件組成；下 部組件由活塞、彈簧和抗壓筒組成。滾珠絲杠將電機(jī)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，主 軸帶動先導(dǎo)閥動作，泥漿通過相應(yīng)通道進(jìn)入下部組件，推動活塞運動，活塞桿前 端的閥頭堵住限流環(huán)，導(dǎo)致鉆鋌內(nèi)泥漿壓力升高，從而產(chǎn)生正脈沖泥漿壓力信號。 本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，節(jié)約電量，適用于無線隨鉆測量系統(tǒng)，解決隨 鉆測量儀器故障率高及耗電量大的問題。權(quán)利要求書1 一種電機(jī)式泥漿脈沖發(fā)

2、生器，由動力及傳動裝置、壓力平衡模塊和下部組 件組成，其特征為：動力及傳動裝置在頂部，壓力平衡模塊在中間，下部組件在 底部；動力及傳動裝置由驅(qū)動器模塊(16)、電機(jī)總成(14)、彈性聯(lián)軸器(13)、滾珠 絲杠(12)、彈簧(11)和傳動軸(10)組成；壓力平衡模塊由壓力平衡膜(9)及相應(yīng)桿 件(8)、(10)組成；下部組件由活塞(3)、彈簧(4)和抗壓筒(5)組成。2根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電機(jī)式泥漿脈沖發(fā)生器，其特征為：電機(jī)總成 (14)輸出軸在通過柔性聯(lián)軸器后，滾珠絲杠(12)將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，且 滾珠絲杠完全浸沒于液壓油中。3根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電機(jī)式泥漿脈沖發(fā)生器，其特征為

3、：壓力平衡 模塊平衡抗壓筒(7)、(8)、(15)內(nèi)外的壓力，泥漿通過抗壓筒(8)設(shè)置在外壁的孔 隙作用在壓力平衡膜(9)外部，壓力平衡膜(9)內(nèi)部注滿液壓油。4根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電機(jī)式泥漿脈沖發(fā)生器，其特征為：下部組件 中的彈簧(4)在自然狀態(tài)下處于壓縮狀態(tài)，活塞(3)為中空桿件，連接兩端的空腔。5根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電機(jī)式泥漿脈沖發(fā)生器，其特征為：通過更換 主閥頭(2 )和限流環(huán)(1)來調(diào)節(jié)泥漿脈沖壓力幅值的大小。一種電機(jī)式泥漿脈沖發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明屬于石油鉆井工程領(lǐng)域，特別涉及一種用于無線隨鉆測量的電機(jī)式泥 漿脈沖發(fā)生器。背景技術(shù)石油鉆井過程中，尤其是水平井、大位移井和分支井

4、等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的鉆井過 程中，井場人員需要實時了解的各種井下參數(shù)是由隨鉆測量(MWD)、隨鉆測井 (LWD)系統(tǒng)完成的。石油鉆井成本昂貴，對井下儀器的可靠性及節(jié)能要求較高。兩個顯而易見的 問題是：井底異常復(fù)雜的工作狀況以及零件繁雜的脈沖器結(jié)構(gòu)，使保證隨鉆測量 儀器的高可靠性成為奢望；井底數(shù)據(jù)傳輸量不可避免的日益增多，只能通過更為 節(jié)能的措施，才能減少起下鉆更換電池的次數(shù)。目前，隨鉆測量的信息傳輸方法主要有四種：有線電纜法、泥漿脈沖法、聲 波法和電磁波法，每種方式都有其局限性和適用范圍，其中以泥漿脈沖法應(yīng)用最 為廣泛、可靠。泥漿脈沖法又分為負(fù)脈沖、正脈沖和連續(xù)波三種傳輸方式，目前 應(yīng)用最廣泛的正脈

5、沖傳輸方式。泥漿脈沖的傳輸方式?jīng)Q定了脈沖器的結(jié)構(gòu)形式，其中，帶先導(dǎo)控制的液壓驅(qū) 動往復(fù)式信號發(fā)生器是泥漿正脈沖傳輸方式最普遍的形式。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式由液 壓控制回路驅(qū)動主節(jié)流閥往復(fù)運動來產(chǎn)生壓力脈沖信號，液壓控制回路的介質(zhì)可 以是鉆井液也可以是液壓油。先導(dǎo)閥動作多是由電磁鐵來完成的，耗電量大，且 故障率高。泥漿脈沖發(fā)生器為大多數(shù)MWD與LWD儀器的重中之重，提升泥漿脈沖器 的性能，使其做到結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、節(jié)能耐用，是儀器發(fā)展的必然趨勢。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種電機(jī)式泥漿脈沖發(fā)生器，用于無線隨鉆測量系統(tǒng)中 產(chǎn)生脈沖信號。當(dāng)系統(tǒng)需要產(chǎn)生脈沖信號時，脈沖發(fā)生器在隨鉆測量系統(tǒng)控制模 塊的控制下

6、產(chǎn)生泥漿正脈沖信號。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的電機(jī)式泥漿脈沖發(fā)生器采用以下技術(shù)方案： 由動力及傳動裝置、壓力平衡模塊和下部組件組成。動力及傳動裝置由驅(qū)動器模 塊、電機(jī)總成、彈性聯(lián)軸器、滾珠絲杠、彈簧和傳動軸組成；壓力平衡模塊由壓 力平衡膜及相應(yīng)桿件組成；下部組件由活塞、彈簧和抗壓筒組成。滾珠絲杠將電 機(jī)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，主軸帶動先導(dǎo)閥動作，泥漿通過相應(yīng)通道進(jìn)入下部組 件，推動活塞運動，活塞桿前端的閥頭堵住限流環(huán)，導(dǎo)致鉆鋌內(nèi)泥漿壓力升高， 從而產(chǎn)生正脈沖泥漿壓力信號。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，節(jié)約電量，適 用于無線隨鉆測量系統(tǒng)，解決隨鉆測量儀器故障率高及耗電量大的問題。電機(jī)和減速箱主軸

7、先經(jīng)過柔性聯(lián)軸器，然后與先導(dǎo)閥主軸用滾珠絲杠連接在 一起，滾珠絲杠完全浸沒于液壓油中。電機(jī)和減速箱、柔性聯(lián)軸器、先導(dǎo)閥主軸亦浸沒于液壓油中，且與滾珠絲杠 的油腔是聯(lián)通的。更換主閥頭和限流環(huán)可以調(diào)節(jié)正脈沖壓力幅值的大小。本實用新型具有的有益效果是：電機(jī)式泥漿脈沖發(fā)生器，電機(jī)帶動傳動旋轉(zhuǎn)， 滾珠絲杠將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動。滾珠絲杠傳動效率高，再加其完全浸沒于 液壓油中，機(jī)械磨損更小，在其合理的使用壽命下，可以實現(xiàn)免維護(hù)。平衡活塞 的設(shè)置，不僅可以起到隔離泥漿的密封作用，亦可以將泥漿的壓力導(dǎo)入到抗壓筒 內(nèi)部，是內(nèi)外壓力平衡，內(nèi)外壓基本保持一致，在抗壓筒為了給電機(jī)及其他零件 留置足夠大的空間，壁厚較

8、小的前提下，極大的提升了抗壓筒的抗壓能力。先導(dǎo) 閥后的彈簧在電機(jī)提升先導(dǎo)閥時，處于壓縮狀態(tài)，儲存了部分能量，在電機(jī)頂起 先導(dǎo)閥時，彈簧又將儲存的能量釋放，保證了先導(dǎo)閥關(guān)閉的可靠性。因此本實用 新型具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，節(jié)約電量，適用于無線隨鉆測量系統(tǒng)，解決隨鉆 測量儀器故障率高及耗電量大的問題。附圖說明圖1為一種電機(jī)式漿脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖。具體實施方式結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示，一種電機(jī)式泥漿脈沖發(fā)生器，由動力及傳動裝置、壓力平衡模 塊和下部組件組成，其特征為：動力及傳動裝置在頂部，壓力平衡模塊在中間， 下部組件在底部；動力及傳動裝置由驅(qū)動器模塊(16)、電機(jī)總成(14)、彈性聯(lián)

9、軸 器(13)、滾珠絲杠(12)、彈簧(11)和傳動軸(10)組成；壓力平衡模塊由壓力平衡膜 (9)及相應(yīng)桿件(8)、(10)組成；下部組件由活塞(3)、彈簧(4)和抗壓筒(5)組成?？?壓筒(8)開有泥漿進(jìn)入的孔隙。整個系統(tǒng)在井下工作時，安裝于無磁鉆鋌中，抗 壓筒(5)底部有弧形鍵槽，可以限制脈沖器沿軸向的運動。限流環(huán)(1)定位于無磁 鉆鋌中，其與抗壓筒(5)的相對位置是固定的。如圖1所示，儀器在井底正常工作時，因抗壓筒(5)周圍的截面空間要大于 限流環(huán)(1)與主閥頭(2)的界面空間，抗壓筒(5)處的泥漿壓力要低于主閥頭(2)底部 的壓力，活塞(3)在壓差的作用下往上移動，壓縮彈簧(4),下

10、部組件空腔內(nèi)的泥 漿通過活塞(3)中空流出，待彈簧(4)壓縮到一定程度后，主閥頭(2)提離限流環(huán)(1)， 活塞(3)處于平衡狀態(tài)。驅(qū)動模塊(16)控制電機(jī)總成(14)工作，滾珠絲杠(12)將電 機(jī)總成(14)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，傳動軸(10)帶動先導(dǎo)閥(6)動作，泥漿通過抗 壓筒(7)的孔隙進(jìn)入下部組件的空腔，并由活塞(3)的中空，流入主閥頭底部， 活塞(3)兩端壓力平衡，活塞(3)在彈簧(4 )彈力的作用下向下運動，主閥頭(2)堵住 限流環(huán)(1)，活塞(3)又達(dá)到一種平衡狀態(tài)，主閥頭(2)與限流環(huán)(1)之間的截面空間 要小于抗壓筒(5 )周圍的截面空間，導(dǎo)致鉆鋌內(nèi)泥漿壓力升高。保持一定時間后， 驅(qū)動模塊(16)控制電機(jī)總成(14)反向工作，滾珠絲杠(12)將電機(jī)總成(14 )的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn) 變?yōu)橹本€運動，傳動軸(10)帶動先導(dǎo)閥(6)動作，堵住下部組件空腔，主閥頭(2) 提離限流環(huán)(1)，完成一個循環(huán)，從而產(chǎn)生正脈沖泥漿壓力信號。彈簧(11)具有儲能作用，在電機(jī)總成(14)工作，先導(dǎo)閥(6)打開下部組件空腔 時，彈簧(11)處于壓縮狀態(tài)，儲存了部分能量，在電機(jī)總成(14)反向工作，先導(dǎo) 閥(6)堵住下部組件空腔時，彈簧又將儲存