一种用于定向钻探的泥浆脉冲解码装置的制作方法

本发明属于钻探工程设备，更具体地说，特别涉及一种用于定向钻探的泥浆脉冲解码装置。

背景技术：

1、随着钻井深度的不断增加，钻井过程中井底的数据传输一直是钻井领域需要解决的问题。井下信号传输一般有三个方式：电缆传输、电磁波传输、泥浆脉冲传输。电缆传输信号好，但布置繁琐，并且后期维护成本高。泥浆脉冲传输价格便宜，稳定性好，但效率低。电磁波传输介于二者之间。泥浆脉冲发生器通常被用于测量井内的岩石性质、井底情况以及其他与井下地质相关的参数。泥浆脉冲传输分为两个部分，脉冲信号法发射端和脉冲信号解码端，发射端安装在随钻测量短节中，通过检测泥浆压力输出脉冲信号；解码端安装在地表，将信号接收并解码，利用脉冲信号来测量和分析泥浆的传播时间、速度和其他特性，从而得到有关井内地层的信息。

2、传统泥浆脉冲接收端通常包括一种或多种传感器，用于捕获传入的脉冲信号。这些传感器可能是声波传感器、电磁传感器或其他类型的传感器，具体取决于泥浆脉冲发射器所使用的信号类型。但是绝大部分传感器都存在着需要外部供电的情况，这就表明传统的泥浆脉冲接收端难以在复杂的野外环境下长期使用，后续的运行维护成本也会极大增加，因此需要考虑开发一种自驱动泥浆脉冲接收装置，将泥浆压力脉冲还原为相应的高低电平组合，进而实现数据的解码，来解决上述问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于定向钻探的泥浆脉冲解码装置，本泥浆脉冲解码装置安装在动力钻杆下方，位于地面上，柱体是泥浆脉冲解码装置的主体部分，中间为圆柱状的空腔体，为泥浆通道，探测装置安装在筒节上，用于探测泥浆的脉冲信号，可将泥浆压力脉冲还原为相应的高低电平组合，进而实现数据的解码，有效的解决了上述存在的技术问题。

2、本发明一种用于定向钻探的泥浆脉冲解码装置的目的与功效，由以下具体技术手段所达成：

3、一种用于定向钻探的泥浆脉冲解码装置，它包括柱体和外壳，所述外壳设置在柱体外侧，柱体中间设置有两端连通的空腔体，所述柱体包含有上端盖、下端盖和筒节，上端盖和下端盖固定连接到筒节两端，在筒节中部侧壁上设置有探测装置。本泥浆脉冲解码装置安装在动力钻杆下方，位于地面上。1为柱体，是泥浆脉冲解码装置的主体部分，中间为圆柱状的空腔体，为泥浆通道。探测装置安装在筒节上，用于探测泥浆的脉冲信号。外壳为尼龙材料，实现对泥浆脉冲解码装置的整体封装。

4、所述探测装置包含有检压膜、摩擦层和底座，所述底座竖直布置且通过连接件连接到筒节侧壁上，在底座侧边分别设置有摩擦层和检压膜，检压膜位于筒节内侧，检压膜与空腔体之间通过检测孔连通，检压膜就能探测到泥浆的脉冲信号了。

5、所述检压膜、摩擦层和底座相互平行且竖直布置，摩擦层粘贴到底座侧壁上，在底座和检压膜之间设置压膜塞固定和密封，检压膜和筒节侧壁之间通过垫片定位和密封，摩擦层上连接有信号线。检压膜为不锈钢材质，泥浆压力从空腔体中通过检测孔中传出挤压检压膜，将检压膜压向摩擦层方向，产生摩擦接触，即可输出信号。垫片通过胶水粘附在筒节内壁上，检压膜放置在垫片侧方。压膜塞粘附在筒节内壁上，用于对检压膜进行定位和密封。压膜塞被底座顶住，通过压膜塞与垫片固定住检压膜。

6、所述下端盖上设置有螺栓孔，外壳通过螺栓孔上的紧固件连接到柱体上，外壳与柱体之间有密封圈密封。

7、所述底座与外壳之间为空腔体结构。

8、所述摩擦层为聚酰亚胺kapton材料，摩擦层黏附在底座上，并通过kapton摩擦层引出一根导线输出电压信号，再通过导线将信号传输出去，实现解码功能。

9、所述压膜塞为圆筒状结构，压膜塞被基底顶住，通过压膜塞与垫片固定住检压膜进行定位和密封。

10、如附图3所示，本发明的工作原理是：泥浆脉冲压力通过检测孔传导到检压膜上，当低压力时，检压膜无变化，检压膜与kapton摩擦层无接触，输出电信号为0，表示一个低电平，当泥浆脉冲压力变大时，检压膜感应到压力变化，在压力的作用下发生变形，检压膜与kapton摩擦层接触，输出电信号，此时电信号为高电平。通过这样的方式，可以根据输出的电信号电平的高低来判断泥浆脉冲压力的高低，而泥浆脉冲压力又带有信息，即通过电平的高低实现了泥浆解码。

11、本发明至少包括以下有益效果：

12、本泥浆脉冲解码装置安装在动力钻杆下方，位于地面上，柱体是泥浆脉冲解码装置的主体部分，中间为圆柱状的空腔体，为泥浆通道，探测装置安装在筒节上，用于探测泥浆的脉冲信号，可将泥浆压力脉冲还原为相应的高低电平组合，进而实现数据的解码。

13、在钻井过程中，需要以一定的压力往井内注入泥浆，泥浆脉冲发生器对泥浆的压力进行编码为高压或者低压，高压和低压的组合可以携带井下信息，泥浆脉冲压力通过右侧孔洞传导到检压膜，当低压力时，检压膜无变化，检压膜与kapton摩擦层无接触，输出电信号为0，表示一个低电平，当泥浆脉冲压力变大时，检压膜感应到压力变化，在压力的作用下发生变形，检压膜与kapton摩擦层接触，输出电信号，此时电信号为高电平。通过高低电平组合方式，可以根据输出的电信号电平的高低来判断泥浆脉冲压力的高低，而泥浆脉冲压力又带有信息，即通过电平的高低实现了解码。例如当泥浆脉冲压力输出压力为：高、低、低、低、高、低、低、低。则可以通过解码端输出高低电平为：10001000。通过解码可以得到泥浆脉冲携带的信号。传统的泥浆脉冲解码端使用的是压力传感器，需要外部电源进行供电，而本发明是基于摩擦纳米发电原理，利用泥浆脉冲的压力进行摩擦起电的原理实现自供电，无需外部电源便可以工作，提升施工效率。

技术特征：

1.一种用于定向钻探的泥浆脉冲解码装置，其特征在于：它包括柱体(1)和外壳(2)，所述外壳(2)设置在柱体(1)外侧，柱体(1)中间设置有两端连通的空腔体(10)，所述柱体(1)包含有上端盖(13)、下端盖(14)和筒节(11)，上端盖(13)和下端盖(14)固定连接到筒节(11)两端，在筒节(11)中部侧壁上设置有探测装置(15)。

2.根据权利要求1所述的用于定向钻探的泥浆脉冲解码装置，其特征在于：所述探测装置(15)包含有检压膜(4)、摩擦层(7)和底座(8)，所述底座(8)竖直布置且通过连接件连接到筒节(11)侧壁上，在底座(8)侧边分别设置有摩擦层(7)和检压膜(4)，检压膜(4)位于筒节(11)内侧，检压膜(4)与空腔体(10)之间通过检测孔(16)连通。

3.根据权利要求2所述的用于定向钻探的泥浆脉冲解码装置，其特征在于：所述检压膜(4)、摩擦层(7)和底座(8)相互平行且竖直布置，摩擦层(7)粘贴到底座(8)侧壁上，在底座(8)和检压膜(4)之间设置压膜塞(6)固定和密封，检压膜(4)和筒节(11)侧壁之间通过垫片(5)定位和密封，摩擦层(7)上连接有信号线。

4.根据权利要求1所述的用于定向钻探的泥浆脉冲解码装置，其特征在于：所述下端盖(14)上设置有螺栓孔(12)，外壳(2)通过螺栓孔(12)上的紧固件连接到柱体(1)上，外壳(2)与柱体(1)之间有密封圈(3)密封。

5.根据权利要求2所述的用于定向钻探的泥浆脉冲解码装置，其特征在于：所述底座(8)与外壳(2)之间为空腔体结构。

6.根据权利要求2所述的用于定向钻探的泥浆脉冲解码装置，其特征在于：所述摩擦层(7)为聚酰亚胺材料。

7.根据权利要求3所述的用于定向钻探的泥浆脉冲解码装置，其特征在于：所述压膜塞(6)为圆筒状结构，压膜塞(6)被基底(8)顶住，通过压膜塞(6)与垫片(5)固定住检压膜(4)。

技术总结
本发明提供一种用于定向钻探的泥浆脉冲解码装置，它包括柱体和外壳，所述外壳设置在柱体外侧，柱体中间设置有两端连通的空腔体，所述柱体包含有上端盖、下端盖和筒节，上端盖和下端盖固定连接到筒节两端，在筒节中部侧壁上设置有探测装置。本泥浆脉冲解码装置安装在动力钻杆下方，位于地面上。柱体是泥浆脉冲解码装置的主体部分，中间为圆柱状的空腔体，为泥浆通道。探测装置安装在筒节上，用于探测泥浆的脉冲信号。可将泥浆压力脉冲还原为相应的高低电平组合，进而实现数据的解码。

技术研发人员：宋小庆,王虎,王伟,曹振东,陈登齐,屈秋楠,吴川,沈显鸿
受保护的技术使用者：贵州省地质矿产勘查开发局111地质大队
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22