本发明涉及随钻测井设备技术领域，更具体地，涉及一种双向通信短节。
背景技术：
随钻测井是指测井仪器在钻进时，对井下的工程参数和地质参数进行测量并上传。当需要改变井下仪器的工作模式时，也需要通过指令下传机构，把地面的指令下传下去。井下信息的上传，目前商业化比较好的就是泥浆脉冲发生器，地面的指令下传，主要是通过分流机构分走下行的流体，使涡轮发电机的转速发生变化，或者钻柱内的压力发生变化，井下传感器检测到转速或压力变化，来接收地面的指令。
高速泥浆脉冲发生器是泥浆脉冲发生器中的一种。高速泥浆脉冲发生器的执行机构采用电机。电机的功率一般在50-300瓦左右，这种功率需要特定的涡轮发电机为其供电。高速脉冲发生器的电机在工作时，需要6-10a的大电流，这么大的电流在涡轮发电机给高速脉冲发生器供电时会造成很大的线损。同时，涡轮发电机为高速脉冲发生器供电的总线还要传送信号，涡轮发电机为高速脉冲发生器供电的线缆对总线中信号传送线缆会产生干扰，影响短节间通信稳定性和可靠性。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种双向通信短节，用于解决涡轮发电机为高速泥浆脉冲发生器大电流供电引起的线损较大的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种双向通信短节，用于随钻测井，包括：依次连接的第一钻铤、第二钻铤和第三钻铤，其中：第一钻铤内设置涡轮发电机；第二钻铤的铤壁上设置用于容纳电子骨架的容置腔，第三钻铤内设置脉冲发生器，涡轮发电机和第二钻铤之间设置具有第一过线通道的第一流道转换接头，第二钻铤和脉冲发生器之间设置具有第二过线通道的第二流道转换接头，第一过线通道、第二过线通道和容置腔通过设置于第二钻铤上的过线孔连通，涡轮发电机、电子骨架和脉冲发生器通过容置在第一过线通道、第二过线通道和过线孔内的线缆依次电连接。
本发明实施例提供了一种双向通信短节，通过对双向通信短节内过线通道的结构进行设计，实现了脉冲发生器与涡轮发电机集成在同一个短节，这样可以减小涡轮发电机为脉冲发生器供电的线缆长度，进而降低涡轮发电机为脉冲发生器供电时产生的线损。同时，本发明实施例提供的双向通信短节的过线结构简单，可为行业内短节间过线通道结构设计提供参考，提升行业内随钻测井仪器的规范化。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例提供的双向通信短节的结构图；
图2是本发明实施例第一钻铤位置局部放大图；
图3为图2中第四流道转换接头在d-d位置的剖面图；
图4为图2中第一流道转换接头在c-c位置的剖面图；
图5为本发明实施例第二钻铤位置局部放大图；
图6为本发明实施例第三钻铤位置局部放大图；
图7为图6中第二流道转换接头在e-e位置的剖面图；
图8为图6中第三流道转换接头在f-f位置的剖面图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
高速泥浆脉冲发生器的执行机构采用电机。电机的功率一般在50-300瓦左右，供电需要6a-10a的大电流，因为涡轮发电机和脉冲发生器位于不同的短节，所以在涡轮发电机为脉冲发生器大电流供电时会产生较大的线损。同时，目前随钻仪器设计尚无有标准化的设计流程、设计样式和设计原则可供使用，石油测井仪器的研发者，均是根据自己对仪器的理解，结合功能，结合已有体系来进行单支仪器的设计，因此没有成熟的设计经验可供参考，如何通过短节结构设计降低线损成为随钻仪器设计开发的一大难题。
为了解决涡轮发电机为泥浆脉冲发生器大电流供电引起的线损较大的问题，本发明实施例提供了一种双向通信短节，用于随钻测井，包括：依次连接的第一钻铤、第二钻铤和第三钻铤，其中：第一钻铤内设置涡轮发电机；第二钻铤的铤壁上设置用于容纳电子骨架的容置腔，第三钻铤内设置脉冲发生器，涡轮发电机和第二钻铤之间设置具有第一过线通道的第一流道转换接头，第二钻铤和脉冲发生器之间设置具有第二过线通道的第二流道转换接头，第一过线通道、第二过线通道和容置腔通过设置于第二钻铤铤壁上的过线孔连通，涡轮发电机、电子骨架和脉冲发生器通过容置在第一过线通道、第二过线通道和过线孔内的线缆依次电连接。
在一示例性实施例中，双向通信短节包括：第一钻铤、第二钻铤和第三钻铤，第一钻铤、第二钻铤和第三钻铤的端部依次连接，其中：第一钻铤内设置涡轮发电机；第二钻铤的铤壁上设置用于容纳电子骨架的容置腔，第三钻铤内设置脉冲发生器，涡轮发电机和第二钻铤之间设置具有第一过线通道的第一流道转换接头，第二钻铤和脉冲发生器之间设置具有第二过线通道的第二流道转换接头，第一过线通道、第二过线通道和容置腔通过设置于第二钻铤铤壁上的过线孔连通，涡轮发电机、电子骨架和脉冲发生器通过容置在第一过线通道、第二过线通道和过线孔内的线缆依次电连接。
图1为本发明实施例提供的双向通信短节的结构图。
如图1所示，从上到下，双向通信短节依次设置第一钻铤100、第二钻铤200和第三钻铤300，第一钻铤100和第三钻铤300的两端均为母接头，第二钻铤200的两端为公接头，第一钻铤100、第二钻铤200和第三钻铤300依次螺纹连接。第一钻铤100内设置涡轮发电机400，涡轮发电机400的端部与第一流道转换接头700的上端连接，第一流道转换接头700的下端与第二钻铤200位于第一钻铤100内的上端连接，第一流道转换接头700上设置第一过线通道710，第一过线通道710与第一流道转换接头700上端面连通。第二钻铤200的铤壁上设置容置腔210，容置腔210用于容置电子骨架500，第二钻铤200的铤壁上还设置过线孔290，其中，位于容置腔210上端的过线孔为第一过线孔220，第一过线孔220与第一过线通道710连通。位于容置腔210下端的过线孔为第二过线孔230，第二过线孔230与第二流道转换接头800的第二过线通道810连通。第二流道转换接头800的上端与第二钻铤200的下端连接，第二流道转换接头800的下端与脉冲发生器600的上端连接，脉冲发生器600设置在第三钻铤300内。第二过线通道810与第二流道转换接头800的下端面连通，进而涡轮发电机400为脉冲发生器600供电的线缆可以通过第一过线通道710与电子骨架500电连接，然后经过第二过线通道810连接到脉冲发生器600上，实现涡轮发电机400为脉冲发生器600供电。通过双向通信短节内过线通道的结构设计，可以实现将涡轮发电机400和脉冲发生器600设置在同一个短节内，进而减小涡轮发电机400为脉冲发生器600供电的线缆长度，降低涡轮发电机400为脉冲发生器600供电时产生的线损。
下面通过具体实施例详细说明本发明的技术方案。
图2是本发明实施例提供的第一钻铤位置局部放大图。
如图2所示，第一钻铤100的两端为双母接头结构。第一钻铤100内设置涡轮发电机400，涡轮发电机400通过设置于第一钻铤100上端的第四流道转换接头1000悬挂在第一钻铤100内，涡轮发电机400的下端与第一流道转换接头700密封连接。涡轮发电机400包括涡轮发电机本体410、设置于涡轮发电机本体410上的导轮420和设置于导轮外侧的外壳430，以及与涡轮发电本体410下端密封连接发电机外筒440。涡轮发电机本体410和发电机外筒440内设置总线钢管450，总线钢管450构成总线通道，总线通道容纳短节间的通信线缆和涡轮发电机为脉冲发生器供电的供电线缆。涡轮发电机本体410与外壳430之间形成涡发泥浆通道470。涡轮发电机400是通过导轮420改变流体的流动方向，使流体直接冲击涡轮发电机本体410的涡轮411。把流体的能量转换为机械能。涡轮411和涡轮发电机本体410外部磁体412固定，与涡轮发电机400内部的转子通过本体内部磁体413耦合。即涡轮411和涡轮发电机400内部转子以相同的角速度转动。需要说明的,此处相同的角速度转动可以允许相位差和丢转。内部转子与绕组的磁力变化产生电能。第四流道转换接头1000包括第四转换接头本体1200和设置于第四转换接头本体1200两端的第七连接部1300和第八连接部1400，第七连接部1300位于第四转换接头本体1200的上端，与适配头2000连接。外壳430与第四转换接头本体1200连接，第八连接部1400与涡轮发电机本体410的上端连接，第四流道转换接头1000设置有贯穿第七连接部1300和第八连接部1400端面的第四过线通道1100。第四过线通道1100与总线钢管450形成的总线通道连通。第四过线通道的1100入口和第四过线通道1100的出口可以设置插接件，分别于适配头和涡轮发电机上的插接件插接。第四转换接头本体1200上设置第四泥浆通道1500，第四泥浆通道1500与涡发泥浆通道470连通。第四流道转换接头1000通过锁紧机构1600固定在在第一钻铤100内。其中，锁紧机构1600设置在第四流道转换接头1000远离涡轮发电机400的一端，锁紧机构1600与第四转换接头本体1200通过螺杆连接，第四流道转换接头1000通过锁紧机构1600卡设在第一钻铤100内。锁紧机构1600包括锁紧环1620、锁紧板1630、锁紧压板1610以及锁紧螺钉1640，所述锁紧环1620套设在锁紧板1630外侧，锁紧环1620和锁紧板1630之间形成锁紧间隙，锁紧压板1610设置在锁紧环1620远离第四流道转换接头1000的一侧，锁紧压板1610上设置压板螺孔。压板螺孔为多个，沿着锁紧压板的周向设置。锁紧螺钉1640穿过压板螺孔和锁紧间隙与第四流道转换接头1000螺纹连接，锁紧环1620在锁紧压板1610、锁紧螺钉1640和锁紧板1630的作用下膨胀并卡设在第一钻铤100内。锁紧板1630和锁紧压板1610上设置供泥浆流过的过浆孔。锁紧机构1600的上端还可以设置螺丝帽隔垫1700，防止螺杆端部磨损之后，不易拆卸。第四转换接头本体1200的外壁上可以设置第四密封圈1800，通过第四密封圈1800实现第四转换接头本体1200与第一钻铤100密封连接。涡轮发电机通过第四流道转换接头悬挂在第一钻铤内，便于涡轮发电机的拆装和维护。
图3为图2中第四流道转换接头在d-d位置的剖面图。
如图3所示，第四泥浆通道1500由三个沿第一钻铤100轴线贯通第四转换接头本体1200的第四通孔形成，第四通孔绕第四转换接头本体1200的轴线均匀分布。第四通孔为弧形孔。第四转换接头本体1200中心位置设置第四过线孔，第四过线孔构成第四过线通道1100，第四过线孔贯穿第七连接部1300和第八连接部1400的端面。
如图2所示，涡轮发电机400的发电机外筒440与设置第一钻铤100下端的第一流道转换接头700连接。第一流道转换接头700上设置第一过线通道710，第一过线通道710与总线钢管450形成的总线通道连通。具体的，第一流道转换接头700包括第一转换接头本体720和设置于第一转换接头本体720两端的第一连接部730和第二连接部740。第一连接部730位于第一转换接头本体720上端，并与发电机外筒440螺纹连接。第二连接部740位于第一转换接头本体720的下端，与第二钻铤200位于第一钻铤100内的端部套接，然后通过第一螺栓770固定，第二钻铤200的上端抵接在第一转换接头本体720上。第一过线通道710入口位于第一连接部730的端面上，第一过线通道710的出口位于第一转换接头本体720设置第二连接部740的端面上。涡轮发电机400的总线钢管450内的总线可以通过第一过线通道710引出到第二钻铤200。第一流道转换接头700上还设置第一泥浆通道750，第一泥浆通道750的入口位于第一流道转换接头700设置第一连接部730的一端的端面上，第一泥浆通道750的出口设置在第二连接部740的端面上，并与第二钻铤200中心形成的中心泥浆通道270连通，这样泥浆可以通过第一钻铤100注入到第二钻铤200。第一转换接头本体720的外壁上可以设置第一密封圈760，通过第一密封圈760实现第一转换接头本体720与第一钻铤100密封连接。
图4为图2中第一流道转换接头在c-c位置的剖面图。
如图4所示，第一泥浆流道750由贯通的第一转换接头本体720的第一通孔构成，第一通孔为接近圆形的孔。第一通孔向内凹陷的位置对应设置第一过线通道710。
图5为本发明实施例第二钻铤位置局部放大图。
如图5所示，第二钻铤200两端为双公接头结构。第二钻铤200与第一钻铤100和第二钻铤200螺纹连接。第二钻铤200的铤壁上设置容纳电子骨架500和电子骨架500上控制器的容置腔210。具体的，第二钻铤200包括第二钻铤本体240和套设于第二钻铤本体240上钻铤套250，第二钻铤本体240的外壁上设置凹槽，钻铤套250覆盖凹槽，钻铤套250和凹槽之间形成容置腔210。凹槽为环形槽，沿着第二钻铤本体240的外壁设置。当第二钻铤200装配在第一钻铤100上时，钻铤套250的上端抵接在第一钻铤100的端部，钻铤套250的下端抵接在第二钻铤本体240上形成的台阶上，在这样可以防止钻铤套250在第二钻铤本体240上滑动。第二钻铤本体240位于凹槽的两端设置第五密封圈280，防止泥浆等进入容置腔210。容置腔210上端通过第一过线孔220与第一过线通道710连通。第一过线孔220的上端口位于第二钻铤200位于第一钻铤100内的端面上，并与第一过线通道710的出口相对。第一过线孔220的下端口位于凹槽的槽底。容置腔210的下端通过第二过线孔230与第二流道转换接头800的第二过线通道810连通。第二过线孔230的上端口位于凹槽的槽底，第一过线孔220的下端口位于第二钻铤200位于第一钻铤100内的端面上，并与第二过线通道810的入口相对。第二钻铤本体240沿第二钻铤200的轴线方向设置中心泥浆通道270，中心泥浆通道270的上端与第一泥浆通道750连通，中心泥浆通道270的下端与第二流道转换接头800的第二泥浆通道850连通。电子骨架500设置在容置腔210内。电子骨架500包括实现特定功能的控制器。控制器至少包括与涡轮发电机电连接并用于为系统供电的整流稳压模块，以及于脉冲发生器电连接的驱动模块。当然也可以包括与上下短节通信的通信模块。
图6为本发明实施例第三钻铤位置局部放大图。
第三钻铤300与第一钻铤100相似，第三钻铤300的两端也为双母接头结构。第三钻铤300内设置脉冲发生器600，脉冲发生器600和第三钻铤300之间形成脉冲泥浆通道320。脉冲发生器600通过第二流道转换接头800悬挂在第三钻铤300内。第二流道转换接头800设置第二过线通道810，第二过线通道810入口通过第二过线孔230与容置腔210。具体的，第二流道转换接头800包括第二转换接头本体820和设置于第二转换接头本体820两端的第三连接部830和第四连接部840。第三连接部830位于第二转换接头本体820的上端，并与第二钻铤200位于第三钻铤300的端部套接后通过第二螺栓860固定。第四连接部840位于第二转换接头本体820的下端，并与脉冲发生器600端部密封连接。第二过线通道810的入口位于第二转换接头本体820设置第三连接部830的端部，并与第二过线孔230位置对应。第二过线通道810的出口位于第四连接部840端面。涡轮发电机400为脉冲发生器600供电的供电线可以经第二过线孔230和第二过线通道810引出到脉冲发生器600。第二流道转换接头800设置第二泥浆通道850。第二泥浆通道850的入口位于第三连接部830的端面上。第二泥浆通道850的出口位于第二流道转换接头800设置第四连接部840的端部。进一步的，第四连接部840通过转换螺套870与脉冲发生器600连接。
图7为图6中第二流道转换接头在e-e位置的剖面图。
如图7所示，第二泥浆流道850由贯通的第二转换接头本体820的第二通孔构成，第二通孔为接近圆形的孔。第二通孔向内凹陷的位置对应设置第二过线通道810。
当泥浆从第一钻铤上端进入，经过第四流道转换接头转入到涡发泥浆通道，泥浆在导轮的导向下流道涡轮位置，泥浆带动涡轮旋转，通过磁力作用带动涡轮发电机本体的转子切割磁感线产生电力，电力通过总线钢管和第一过线通道内的总线发送到控制器的稳压整流模块，稳压整流模块通过穿过第二过线通道的供电线缆为脉冲发生器供电。也就是说，本发明实施例提供了一种双向通信短节，通过双向通信短节内过线结构设计，实现将脉冲发生器与涡轮发电机集成在同一个短节，这样可以减小涡轮发电机为脉冲发生器供电的线缆长度，进而降低涡轮发电机为脉冲发生器供电时产生的线损。同时，本发明实施例提供的双向通信短节的过线结构简单，可为行业内短节间过线通道结构设计提供参考，提升行业内随钻测井仪器的规范化。此外，涡轮发电机、脉冲发生器、第一流道转换接头、第二流道转换接头等结构都是悬挂在钻铤内，便于双向通信短节内仪器拆装和维护。
进一步的，如图6所示，第三钻铤300的铤壁上设置铤壁过线通道310，铤壁过线通道310可以与容置腔210连通。第三钻铤300远离的第二钻铤200的一端连接双公转换接头3000，第三钻铤300连接双公转换接头3000端部内设置第三流道转换接头900，第三流道转换接头900与双公转换接头300内的连接件3100连接，第三流道转换接头900设置有与铤壁过线通道310连通的第四过线通道910。具体的，铤壁过线通道310的入口与第三过线孔260连通，铤壁过线通道310的出口与位于第三钻铤300下端内侧的第三流道转换接头900上设置的第三过线通道910连通。铤壁过线通道310包括两个与第三钻铤300轴线平行的第一平行通道311和第二平行通道312，以及与第一平行通道311和第二平行通道312连通的径向通道313。第一平行通道311的上端口为铤壁过线通道310的入口，并设置于第三钻铤300位于第二钻铤200外侧铤壁的端面上。第二平行通道312的下端口为铤壁过线通道310的出口，并设置于第三钻铤300内的定位台阶330的端面上。径向通道313贯穿第三钻铤300的外壁，径向通道313位于第三钻铤300的外壁的开口设置丝堵。第三流道转换接头900包括第三转换接头本体920和设置于第三转换接头本体920两端的第五连接部930和第六连接部940。第五连接部930位于第三转换接头本体920上端，并套设在第三钻铤300形成的定位台阶330内。第六连接部940位于第三转换接头本体920下端，并与双公换换接头3000内的连接件3100连接。第三流道转换接头900设置第三过线通道910，第三过线通道910的入口位于第三转换接头本体920设置第五连接部930的端面，并与第二平行通道312的下端口连通。第三过线通道910的出口位于第六连接部940的端面上。第三流道转换接头900设置第三泥浆通道950，第三泥浆通道950连通脉冲泥浆通道320和双公换换接头3000的铤壁与连接件3100之间形成的泥浆通道。第三泥浆通道950的入口设置在第五连接部930的端面上，与脉冲泥浆通道320连通。第三泥浆通道950的出口设置在第三转换接头本体920设置第六连接部940的端面上，与双公换换接头3000的铤壁与连接件3100之间形成的泥浆通道。
图8为图6中第三流道转换接头在f-f位置的剖面图。
如图8所示，第三转换接头本体920上设置沿第三钻铤300轴线方向贯穿第三转换接头本体920的供螺杆穿过的通孔960，第三转换接头本体920通过螺杆固定在定位台阶330的端面上。
本发明实施例通过铤壁过线通道，可以实现涡轮发电机为脉冲发生器供电的供电线缆和与下一短节通信的通信线缆相分离，避免了为脉冲发生器供电的供电线缆运载的大电流对短节间通信的干扰，提升了短节间通信的稳定性。
需要说明的是，本发明实施例提到的第一过线通道的出口、第一过线通道的入口、第二过线通道的出口、第二过线通道的入口、第二过线通道的出口、第三过线通道的出口、第三过线通道的入口、第四过线通道的出口、第四过线通道的入口等中涉及的“出口”、“入口”只是为了区分相对位置的一种描述，出口也可以是入口，不对本发明保护范围进行限制。
在本发明中的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”、“口”字结构”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。