的直线电机驱动的连续波正脉冲发生器。
[0014] 为实现此目的，本实用新型提供一种直线电机驱动的连续波正脉冲发生器，包括 钻铤短节1，在钻铤短节1内从上而下依次包括节流阀座3、蘑菇头6、直线电机转子15、直线 电机定子8、驱动电路板9、主控电路板10、电池组12和抗压筒17;其中，抗压筒17通过抗压筒 扶正器18连接到钻铤内壁上，直线电机转子15的部分、直线电机定子8、驱动电路板9、主控 电路板10从上而下依次固定在抗压筒17内部;蘑菇头6位于节流阀座3和抗压筒17之间的空 间内，蘑菇头6与直线电机转子15构成滑动配合，并通过固定在直线电机转子15上的上限位 点4和下限位点5限位配合，蘑菇头6和节流阀座3之间构成间隙配合。
[0015] 上述方案还包括:在抗压筒17壁上设有注油孔13和平衡活塞14。直线电机转子15 和直线电机定子8之间还装有减速器7,在节流阀座3上方还装有泥浆过滤器2。蘑菇头6和节 流阀座3间隙配合面为锥形。
[0016] 本实用新型的直线电机驱动的连续波正脉冲发生器工作机理和有益效果是：
[0017] 通过控制直线电机的往复快速运动，可以实现高速的、连续波的正脉冲的产生，即 用传统正脉冲发生器的原理实现了连续波脉冲器的功能。利用直线电机直接驱动蘑菇头， 消除了常规正脉冲发生器的诸多机械故障。直线电机的最大速度可以达到5m/ s，为高速数 据传输提供了可能，蘑菇头的动作频率可以达到200Hz以上。直线电机的速度调节既可以通 过减速器实现，也可以通过逆变电源的控制来实现。在硬件电路不变的情况下，可以通过软 件控制方法，实现脉冲器直线电机的速度调节，简化脉冲器的机械结构设计，甚至省略减速 器。本实用新型充分利用了正脉冲发生器能够产生高压差幅值的泥浆脉冲、机械强度高等 特点和连续波脉冲器传输速度快的优点，主要解决现有连续波脉冲发生器在产生水力正压 脉冲值过小，地面检测困难，蘑菇头型正脉冲发生器的脉冲速率低，水力脉冲压力对机械部 件损伤的问题。
[0018]【附图说明】：
[0019]图1为本实用新型的一种实施例整体结构图。图中：
【具体实施方式】 [0021] ：
[0022] 现结合说明书附图1对本实用新型作进一步描述。
[0023] 图1表示连续波脉冲器的总体结构图，脉冲器的主体结构直接安装在一段钻铤短 节1中，脉冲器整体可以作为一段钻铤1连接在井下工具组合当中。其中：抗压筒17通过抗压 筒扶正器18连接到钻铤内壁上，直线电机定子8、主控电路板10以及驱动电路板9、减速器7 等主要部件都安装在抗压筒17内部，方便拆装和现场应用。
[0024] 图1中，钻井泥浆首先由钻铤短节1的上部流入，经过泥浆过滤器2进入脉冲器内 部，然后经节流阀座3与蘑菇头6之间的环形空间向下流动，最后泥浆从钻铤短节1和抗压筒 17之间的环形空间流出脉冲器。由主控电路板10和驱动电路板9控制直线电机8带动蘑菇头 6有规律地上下运动，从而有规律地改变节流阀座3与蘑菇头6之间的泥浆流通面积，产生一 列泥浆脉冲信号，实现井下数据向地面的传输。
[0025] 图1中，通过调节直线电机8的速度控制，可以实现脉冲器的工作频率的调节，从而 适应井深的变化;在井深较浅时，可以采用高速的泥浆脉冲进行数据传输；随着井深的增 加，逐渐减小电机的转速，减小脉冲器的频率，减小脉冲信号的衰减，提高地面系统的检测 能力，保证泥浆脉冲信号的传输效率。
[0026] 图1中，通过上限位点4和下限位点5限制蘑菇头6的运动范围；泥浆过滤器2的作用 是阻止大的固体颗粒进入脉冲器蘑菇头6与节流阀座3之间的间隙，保证脉冲器的安全；图 中采用电池组12为整个系统供电，也可以采用连接电缆11外接井下涡轮发电机为脉冲器供 电，连接电缆11的另一个作用是与其他井下设备进行互联。
[0027] 当发生由于机械故障或者钻井异常导致蘑菇头6控制失灵的例外情况时，有以下 几种方式保证正常的钻井过程:①通过选择蘑菇头6的材料为高硬度、脆性材料进行防止 泥浆通道堵塞;②直线电机失电情况下可以自由运动，蘑菇头6在钻井液的冲击作用下，自 动移到下限位点5，泥浆通道自动解堵。
[0028] 本实用新型优选的实现方式是用直线电机来驱动蘑菇头6,主要考虑直线电机调 速方便、动作快速，更有利于高速脉冲器的实现。除此之外，还可以利用曲柄连杆机构、滚珠 丝杠等将旋转运动转变为直线运动的方式实现上述功能。
【主权项】
1. 一种直线电机驱动的连续波正脉冲发生器，包括钻铤短节（1)，其特征在于:在钻铤 短节（1)内从上而下依次包括节流阀座(3)、蘑菇头(6)、直线电机转子（15)、直线电机定子 (8)、驱动电路板(9)、主控电路板（10)、电池组（12)和抗压筒（17);其中，抗压筒（17)通过抗 压筒扶正器（18)连接到钻铤内壁上，直线电机转子（15)的部分、直线电机定子(8)、驱动电 路板(9)、主控电路板（10)从上而下依次固定在抗压筒（17)内部;蘑菇头(6)位于节流阀座 (3)和抗压筒（17)之间的空间内，蘑菇头(6)与直线电机转子（15)构成滑动配合，并通过固 定在直线电机转子（15)上的上限位点（4)和下限位点（5)限位配合，蘑菇头(6)和节流阀座 (3)之间构成间隙配合。2. 根据权利要求1所述的直线电机驱动的连续波正脉冲发生器，其特征在于:在抗压筒 (17)壁上设有注油孔(13)和平衡活塞（14)。3. 根据权利要求1或2所述的直线电机驱动的连续波正脉冲发生器，其特征在于:蘑菇 头(6)和节流阀座(3)间隙配合面为锥形。4. 根据权利要求3所述的直线电机驱动的连续波正脉冲发生器，其特征在于:直线电机 转子（15)和直线电机定子(8)之间还装有减速器(7)，在节流阀座(3)上方还装有泥浆过滤 器(2)。
【专利摘要】本实用新型提供一种直线电机驱动的连续波正脉冲发生器包括钻铤短节、节流阀座、蘑菇头、直线电机、电池组、主控电路板、驱动电路板及其他辅助设备。本实用新型所述的脉冲器利用直线电机的往复快速运动直接驱动蘑菇头，可以实现高速的、连续波的正脉冲，消除了常规正脉冲发生器的诸多机械故障；直线电机的最大速度可以达到5m/s，为高速数据传输提供了可能。本实用新型利用正脉冲发生器能够产生高压差的泥浆脉冲、机械强度高等特点和连续波脉冲器传输速度快的优点，解决现有连续波脉冲发生器水力正压脉冲值过小、地面检测困难、脉冲速率低、水力脉冲压力对机械部件损伤等问题。
【IPC分类】E21B47/24
【公开号】CN205172569
【申请号】CN201520856347
【发明人】杨锦舟, 李闪, 耿艳峰, 刘庆龙, 马海, 华陈权
【申请人】中石化石油工程技术服务有限公司, 中石化胜利石油工程有限公司, 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年10月30日