一种井下大功率供电泥浆信号发生器的制造方法

文档序号:8727565
一种井下大功率供电泥浆信号发生器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于石油钻井工程领域,涉及一种井下随钻自供电的向外发送泥浆脉冲信号的装置,尤其是需供电的测量仪器越来越多,需要传输的信息量越来越大的情况下,高效向井上传输脉冲信号的井下大功率供电泥浆信号发生器。
【背景技术】
[0002]随钻测井(LWD)技术是目前定向斜井、大位移水平井、分支井、丛式井钻进过程中的关键技术。随钻传输技术主要包括:电传导方式、电磁波方式、声波方式和钻井液脉冲方式等。其中,只有电磁波方式和钻井液脉冲方式在技术上和经济上已经被证明是切实可行的。对于电磁波方式,由于电磁波在地层传输时信号衰减严重,只适合在较浅地层中应用,因此,具有一定的使用局限性。对于钻井液脉冲方式,根据其脉冲产生的方式,分为正脉冲、负脉冲和连续压力波三种,其中,正脉冲方式以其信号发生器结构简单、产生信号稳定,使用和维修方便,已成为目前使用最为普遍的方式。
[0003]随着世界范围内油田开发难度的增加以及钻井技术的发展,钻井工程师需要更为丰富的地层信息来指导钻井,随着越来越多的测量仪器添加到随钻测量中,仪器用电量也在不断增加,原有的正脉冲信号发生器自供电方式已经无法满足供电需求。
[0004]因此,为解决信号发生器的供电问题,专利号为ZL201320005929.4的实用新型专利公开一种井下自供电泥浆信号发生器,在无线随钻测量系统中,既充当仪器的电源又能够产生脉冲信号,实现了自供电方式。然后,该实用新型专利中,参考图3,发电机装置包括:圆柱形永磁体组18和定子线圈绕组20,并且,圆柱形永磁体组18和定子线圈绕组20采用轴向布置形式,使圆柱形永磁体组18端面和定子线圈绕组20之间存在一定的径向间隙,从而实现当圆柱形永磁体组18随磁轴旋转时,定子线圈绕组20切割磁力线而产生电流。该种方式存在的主要问题为:圆柱形永磁体组18端面和定子线圈绕组20为径向间隙,定子线圈绕组20能够切割的磁力线较少,导致产生的电流功率有限,即:发电功率有限,难以保证泥浆信号发生器长时间在井下连续工作。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术存在的缺陷,本实用新型提供一种井下大功率供电泥浆信号发生器,采用新结构的发电机装置,发电功率更大,其结构尺寸适合该种信号发生器空间,可以保证泥浆信号发生器长时间在井下连续工作。
[0006]本实用新型采用的技术方案如下:
[0007]本实用新型提供一种井下大功率供电泥浆信号发生器,包括发电机装置和位于所述发电机装置上方的脉冲信号发生装置;
[0008]其中,所述发电机装置包括定子部、转子部和主轴(16);所述转子部为转子永磁体(20),所述转子永磁体(20)同轴套设在所述主轴(16)的外部,并且,所述转子永磁体
(20)的内表面与所述主轴(16)的外表面固定安装;
[0009]所述定子部包括定子外壳(17)、定子绕组(18)和连接筒(19);所述定子绕组(18)同轴套设在所述转子永磁体(20)的外部,所述连接筒(19)同轴套设在所述定子绕组(18)的外部,所述定子外壳(17)同轴套设在所述连接筒(19)的外部,并且,所述定子绕组(18)通过所述连接筒(19),与所述定子外壳(17)固定连接;并且,所述定子绕组(18)的内表面与所述转子永磁体(20)的外表面具有径向间隙;当所述转子永磁体(20)随所述主轴(16)旋转时,所述定子绕组(18)切割磁力线,产生用于为检测仪器供电的电流。
[0010]优选的,还包括:护套(21);所述护套(21)同轴套设在所述定子外壳(17)的外部。
[0011]优选的,所述定子外壳(17)的直径为40-60mm,所述定子外壳(17)的轴向长度为125_135mm0
[0012]优选的,所述发电机装置是功率为30-75W的发电机装置。
[0013]优选的,所述脉冲信号发生装置包括磁轴(12)、涡轮转子(13)、涡轮转子永磁体组(14)和磁轴永磁体组(15);
[0014]所述磁轴(12)设置于信号发生器壳体内部,所述磁轴永磁体组(15)嵌在所述磁轴(12)的外表面;所述信号发生器壳体外部相对应位置安装所述涡轮转子(13),所述涡轮转子永磁体组(14)嵌在所述涡轮转子(13)的内壁;所述涡轮转子(13)外周具有涡轮叶片,用于在一定流速的钻井液带动下高速旋转,通过所述涡轮转子永磁体组(14)和所述磁轴永磁体组(15)之间的磁场耦合作用,带动壳体内的所述磁轴(12)旋转,所述磁轴(12)再带动所述主轴(16)旋转,为所述发电机装置提供动力。
[0015]优选的,所述磁轴永磁体组(15)和所述涡轮转子永磁体组(14)均包括间隔设置的六个条形永磁体;其中三个条形永磁体的N极向外,另外三个条形永磁体的S极向外。
[0016]优选的,所述脉冲信号发生装置还包括:限流环(1)、蘑菇头(2)、提升杆(3)、活塞(4)、柱塞泵(5)、柱塞(6)、主阀(7)、推力轴承(8)、复位弹簧(9)、斜盘(10)和中心油管
(11);
[0017]所述斜盘(10)螺纹连接在所述磁轴(12)的顶端,所述推力轴承⑶固定在所述斜盘(10)上,推动所述柱塞泵(5)工作;所述活塞(4)、所述提升杆(3)和所述蘑菇头(2)通过螺纹连接在一起,并位于所述柱塞泵(5)上部;所述限流环(I)位于所述蘑菇头(2)的上方,并位于整个信号发生器的最上端;
[0018]所述磁轴(12)为中空结构,具有中心孔,所述中心油管(11)安装在所述磁轴(12)的中心孔内,所述中心油管(11)的下端与控制阀体组件相连,所述控制阀体组件用于将变化的电流信号转换为变化的液压信号;所述中心油管(11)的上端与主阀组件相连;所述主阀组件包括主阀(7)和复位弹簧(9),所述主阀组件将所述控制阀体组件生成的液压信号放大,进而控制所述活塞(4)运动。
[0019]优选的,所述活塞⑷的行程为8?1mm0
[0020]优选的,还包括槽编码器;所述槽编码器采用槽编码方式,将一段时间划分为若干个槽,在所述若干个槽内放置若干脉冲,槽和脉冲的排列组合关系代表相应信号数据。
[0021]本实用新型提供的井下大功率供电泥浆信号发生器具有以下优点:
[0022]本实用新型中,转子部设置于定子部的内部,定子部和转子部存在径向间隙,因此,有效扩大了转子部和定子部的相对面积,在有效的体积限制下,提高了定子部能够切割的磁力线数量,从而提高了发电功率。因此,其发电功率更大,其结构尺寸适合该种信号发生器空间,可以保证泥浆信号发生器长时间在井下连续工作。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型提供的泥浆信号发生器上部的纵剖面图;
[0024]图2为本实用新型提供的泥浆信号发生器中心部分的纵剖面图;
[0025]图3为本实用新型提供的泥浆信号发生器下部的纵剖面图;
[0026]图中:
[0027]1.限流环,2.蘑菇头,3.提升杆,4.活塞,5.柱塞泵,6.柱塞,7.主阀,8.推力轴承,9.复位弹簧,10.斜盘,11.中心油管,12.磁轴,13.涡轮转子,14.涡轮转子永磁体组,15.磁轴永磁体组,16.主轴,17.定子外壳,18.定子绕组,19.连接筒,20.转子永磁体,
21.护套。
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图对本实用新型进行详细说明:
[0029]本实用新型提供的井下大功率供电泥浆信号发生器,主要由发电机装置和脉冲信号发生装置两部分组成。
[0030](一)发电机装置
[0031]参照图2和图3的发电机装置,发电机装置包括定子部、转子部和主轴16 ;转子部为转子永磁体20,转子永磁体20同轴套设在主轴16的外部,并且,转子永磁体20的内表面与主轴16的外表面固定安装;
[0032]定子部包括定子外壳17、定子绕组18和连接筒19 ;定子绕组18同轴套设在转子永磁体20的外部,连接筒19同轴套设在定子绕组18的外部,定子外壳17同轴套设在连接筒19的外部,并且,定子绕组18通过连接筒19,与定子外壳17固定连接;并且,定子绕组18的内表面与转子永磁体20的外表面具有径向间隙;当转子永磁体20随主轴16旋转时,定子绕组18切割磁力线,产生用于为检测仪器供电的电流。还包括:护套21 ;护套21同轴套设在定子外壳17的外部。
[0033]实际应用中,定子外壳17的直径为40_60mm,定子外壳17的轴向长度为125-135mm。发电机装置是功率为30-75W的发电机装置。该定子/转子发电机布置结构和尺寸,适合在该种脉冲发生器有限的空间内使用。
[0034]可见,本实用新型中,转子部设置于定子部的内部,定子部和转子部存在径向间隙,因此,有效扩大了转子部和定子部的相对面积,在有效的体积限制下,提高了定子部能够切割的磁力线数量,从而提高了发电功率。因此,其发电功率更大,其结构尺寸适合该种信号发生器空间,可以保证泥浆信号发生器长时间在井下连续工作。
[0035]( 二)脉冲信号发生装置
[0036]参考图1,脉冲信号发生装置包括磁轴12、涡轮转子13、涡轮转子永磁体组14和磁轴永磁体组15 ;
[0037]磁轴12设置于信号发生器壳体内部,磁轴永磁体组15嵌在磁轴12的外表面;信号发生器壳体外部相对应位置安装涡轮转子13,涡轮转子永磁体组14嵌在涡轮转子13的内壁;其中,磁轴永磁体组15和涡轮转子永磁体组14均包括间隔设置的六个条形永磁体;其中三个条形永磁体的N极向外,另外三个条形永磁体的S极向外。
[0038]涡轮转子13外周具有涡轮叶片,用于在一定流速的钻井液带动下高速旋转,通过涡轮转子永磁体组14和磁轴永磁体组15之间的磁场耦合作用,带动壳体内的磁轴12旋转。磁轴12再带动主轴16旋转,为发电机装置提供动力。两对永磁体组之间力矩的传输不需要接触,解决了摩擦以及密封问题,结构简单,不易损坏,传递力矩可靠。
[0039]脉冲信号发生装置还包括:限流环1、蘑菇头2、提升杆3、活塞4、柱塞泵5、柱塞6、主阀7、推力轴承8、复位弹簧9、斜盘10和中心油管11 ;
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