一种随钻井下双向通信供电仪器的制作方法

本发明属于地质钻探中随钻测井领域，具体属于一种随钻井下双向通信供电仪器。

背景技术：

1、随着非常规油气储层定向井、水平井、大位移井的大规模勘探开发，对旋转导向、工程测量和多参数随钻地层评价等随钻测导装备的需求日益增多，井下无线传输通信与供电是保证随钻测导系统正常工作的必要条件。

2、现有随钻井下系统主要通过脉冲器憋压方式实现井下信号上传，通过锂电池组或发电机实现井下系统供电，但在工程应用中存在以下问题：1)随着旋转导向仪器以及多参数测井仪器的配套应用，锂电池组难以满足越来越高的功耗需求，需要通过大功率发电机解决井下长时间供电问题；2)常规井下脉冲器、发电机多作为单独功能模块被配接应用，配套的脉冲驱动短节、降压整流短节结构分散且集成度低，配接时需连接各种转换接头并补偿相应的钻铤短节，致使传输供电短节尺寸较长，造成井下偏磨严重且影响钻具造斜率；3)目前除国外专业旋转导向系统外，国内随钻井下信号传输和供电功能相对独立，多数不具备双向通讯以及井下振动、转速等工程参数的识别和控制，仅满足井下测量参数单方面无线上传，未能对旋转导向头动作、高速传输以及核测井仪器延时启闭等功能实现指令无线下传识别和控制，未能形成模块化、系统性的双向通信和供电仪器。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种随钻井下双向通信供电仪器，用以解决上述问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种随钻井下双向通信供电仪器，包括钻铤本体；

4、所述钻铤本体内部从上至下依次设置有旋转阀式脉冲器总成、大功率发电机总成、控制电路总成、测试接口总成和连接器总成；

5、所述旋转阀式脉冲器总成包括脉冲器阀头、脉冲减速器短节和电机传动短节，所述电机传动短节与脉冲减速器短节进行螺纹连接；所述电机传动短节通过控制电路总成为脉冲器减速器短节提供动力，脉冲减速器短节传递扭矩给脉冲器阀头内的转子，脉冲器阀头产生正脉冲压力信号进行无线向上通信；

6、所述大功率发电机总成包括导轮接头、导轮总成、涡轮转子总成和发电机本体；所述导轮接头的上端与电机传动短节连接，导轮接头的下端与导轮总成连接，所述导轮接头内部设置有泥浆过流通道；导轮总成的底部连接涡轮转子总成，涡轮转子总成与发电机本体内部磁轴通过磁性吸合，驱动内部磁轴运动切割磁感线产生交流电，进入控制电路总成提供电能。

7、优选的，所述控制电路总成包括主控电路、电源管理电路、脉冲器驱动控制电路、调制解调电路模块、降压整流电路、下传指令解码电路；

8、所述降压整流电路的一端与发电机本体进行电连接，所述降压整流电路的另一端分别连接电源管理电路和下传指令解码电路；所述下传指令解码电路与主控电路进行电连接，所述主控电路分别与调制解调电路模块、电源管理电路和脉冲器驱动控制电路进行交互连接，所述电源管理电路连接脉冲器驱动控制电路，脉冲器驱动控制电路连接脉冲器。

9、优选的，所述测试接口总成包括下部扶正器总成、支撑筒、高压密封插头、航空插座、数据口盖和数据口弹性挡圈；

10、所述下部扶正器总成与控制电路总成连接，下部扶正器总成内部设置有过线通道，高压密封插头与过线通道连接形成用于仪器测试和通讯的测试接口，过线通道的末端与航空插座连接；

11、所述支撑筒设置在钻铤本体的内部，下部扶正器总成设置的定位键与支撑筒形成定位，高压密封插头与外部通讯线连通进行仪器数据通讯，高压密封插头外侧的钻铤本体上设置有数据口盖。

12、进一步的，高压密封插头通过密封塞弹性挡圈定位。

13、进一步的，所述数据口盖通过数据口弹性挡圈进行固定。

14、优选的，所述连接器总成包括连接器调整短节、连接器本体、钻铤扶正接头、连接螺钉和连接器接口；

15、所述连接器调整短节与下部扶正器总成连接，连接器调整短节内部的过线通过航空插座连通，连接器调整短节与连接器本体滑动密封连接；所述钻铤扶正接头通过连接螺钉与钻铤本体的螺纹扣下端面法兰连接，连接器本体通过钻铤扶正接头进行扶正和定位，连接器接口从钻铤扶正接头下端拧入，对连接器本体进行固定。

16、优选的，所述钻铤本体的外壁上设置有上部环形耐磨带、中部环形耐磨带和下部环形耐磨带。

17、优选的，钻铤本体的外壁上端设置有标记槽，标记槽与支撑筒的键槽孔对齐。

18、优选的，钻铤本体上设置有锁紧螺钉，锁紧螺钉用于对脉冲器阀头进行定位。

19、优选的，所述电机传动短节与脉冲减速器短节的螺纹连接处设置有高压密封圈。

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

21、本发明提供一种随钻井下双向通信供电仪器，在一节钻铤短节内集成设计旋转阀脉冲器、大功率涡轮发电机、整流驱动电路模块、主控电路模块和标准的连接器接口结构，极大的缩短传输供电系统长度，设计多处环形耐磨带，进一步减小井下钻具偏磨并提高组钻具整体的造斜率；通过大功率发电机经降压整流后产生仪器工作电压，设计电源管理电路为仪器自身及配接其它随钻测量仪器提供电能，解决井下大功率供电的功能需求；在主控电路中设计温度、振动、转速等工程参数监测模块，实时记录并反馈仪器在井下的工作状态，及时规避钻井风险；通过调制解调电路实时采集其它随钻测井仪器的测量数据，将数据压缩及编码后由驱动控制电路控制脉冲器实现数据向上传输；通过下传指令模块检测发电机转速编码实现指令向下传输，从而实现系统台平的双向信号传输及供电功能，并通过标准连接器接口满足与下部其它随钻测量仪器的快速对接。

22、进一步的，通过钻铤本体上设置有数据口盖和数据口弹性挡圈，数据口盖设计有高压密封圈，防止井内泥浆进入测试接口总成。

23、进一步的，钻铤本体外壁上设置有上部环形耐磨带、中部环形耐磨带和下部环形耐磨带，可在钻井过程中减少钻铤本体的磨损，进一步提高使用寿命。

技术特征：

1.一种随钻井下双向通信供电仪器，其特征在于，包括钻铤本体(1)；

2.根据权利要求1所述的一种随钻井下双向通信供电仪器，其特征在于，所述控制电路总成(9)包括主控电路、电源管理电路、脉冲器驱动控制电路、调制解调电路模块、降压整流电路、下传指令解码电路；

3.根据权利要求1所述的一种随钻井下双向通信供电仪器，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的一种随钻井下双向通信供电仪器，其特征在于，高压密封插头(24)通过密封塞弹性挡圈(30)定位。

5.根据权利要求3所述的一种随钻井下双向通信供电仪器，其特征在于，所述数据口盖(10)通过数据口弹性挡圈(26)进行固定。

6.根据权利要求1所述的一种随钻井下双向通信供电仪器，其特征在于，所述连接器总成包括连接器调整短节(12)、连接器本体(13)、钻铤扶正接头(14)、连接螺钉(23)和连接器接口(15)；

7.根据权利要求1所述的一种随钻井下双向通信供电仪器，其特征在于，所述钻铤本体(1)的外壁上设置有上部环形耐磨带(20)、中部环形耐磨带(21)和下部环形耐磨带(22)。

8.根据权利要求1所述的一种随钻井下双向通信供电仪器，其特征在于，钻铤本体(1)的外壁上端设置有标记槽(18)，标记槽(18)与支撑筒(28)的键槽孔对齐。

9.根据权利要求1所述的一种随钻井下双向通信供电仪器，其特征在于，钻铤本体(1)上设置有锁紧螺钉(17)，锁紧螺钉(17)用于对脉冲器阀头(2)进行定位。

10.根据权利要求1所述的一种随钻井下双向通信供电仪器，其特征在于，所述电机传动短节(4)与脉冲减速器短节(3)的螺纹连接处设置有高压密封圈。

技术总结
本发明公开了一种随钻井下双向通信供电仪器，包括钻铤本体；所述钻铤本体内部从上至下依次设置有旋转阀式脉冲器总成、大功率发电机总成、控制电路总成、测试接口总成和连接器总成；极大的缩短传输供电系统长度，设计多处环形耐磨带，进一步减小井下钻具偏磨并提高组钻具整体的造斜率；通过大功率发电机经降压整流后产生仪器工作电压，设计电源管理电路为仪器自身及配接其它随钻测量仪器提供电能，解决井下大功率供电的功能需求。

技术研发人员：郭怡潇,宋永杨,梁耀,李安宗,陈国兴,李传伟,秦泓江,宋森,袁晓波,代志平,杨颋
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6