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新型冲发生器的研制
口史宏江口张春华口杨文景□李铁军□闫国兴
中国石油钴井工程技术研究院北京石油机械厂北京100086
摘要:泥浆脉冲发生器是随钴井仪器的重要组成部分,正脉冲发生器应用较为成熟,信号传输較为稳定。按安装
位置可以分为上挂式和下座式,上挂式脉冲器以动力液压脉冲器和CG脉冲器为代表,下座式以下座键脉冲器为代表。根
据现场的实际应用情况及两种脉冲器的特点,设计开发了一种新型脉冲器,该脉冲器集成了两种脉冲发生器的优点,具有
维护方便、适应能力强、使用寿命长的特点。
关键词:脉冲发生器随钻测并仪器工作原理结构设计
中图分类号:1TH122;TM57
文献标识码:A
文章编号:1000-4998(2013)10-0022-04
随着油气劫揉开发难度的不断加大,定向井及大浆脉冲器。
位移井所占的开发比例越来越大,随钻测量工具MWD
目前,泥浆正脉冲应用较广,相对负脉冲器适应性
是这种大难度油井勘探开发的必要工具之一,而脉冲更好,本文主要讨论泥浆正脉冲发生器。泥浆正脉冲发
发生器是实现随钻测量功能的重要部分。泥浆脉冲传生器根据其压力信号的产生形式(脉冲阀的功能)不
输可分为正脉冲、负脉冲和连续波脉冲技术。负脉冲由同,可以分为旋转阀的连续波脉冲器和主阀头往复式
于对井壁破坏严重,下井仪器的结构较复杂,组装、操的单波信号脉冲器。连续波脉冲器由于其传输信号的
作和维修不便,很少使用。泥浆正脉冲发生器使用最特点,长距离传输信号衰减严重,不适合深井作业,而
为普遍,正脉冲传输速率一般为0.15~3bit/s。连续波主阀头式正脉冲器深井作业时抗衰减能力较强。主
脉冲传输速率虽然可以达到6~12 bit/ s,但是由于连头式脉冲器按其安装位置又可以分为上挂式和下座
续波泥浆脉冲器制造结构复杂,月应用过程误码率较式,上挂式以动力液压脉冲器和CG脉冲器为代表,而
高,国外有此类产品,而国内尚无商业应用的连续波泥下座式以下座健脉冲器为代表,由于脉冲器安装的位
收稿日期:2013年4月
置不同,结构布局各有优缺点,下面重点讨论这3种脉
?析,在受到60截荷的情况下,主骨架产生的挠度为
0.89mm,如图2所示,实际情况是骨架上部还有运输
工汇装重量的作用,所以实际产生的挠度为1mm左右,
达到了初始设计要求。
2结论
本车体运输装备采用可分离式设计,运输小车
和运输工装可以随意分开组合,不仅满足了需求,而且
降低了运输成本。装备采用中央芯盘承载,两旁辅
助承载的方式,有效防止车体运输过程中的侧側翻,保持
了运输过程中的平稳性
该运输装备经投入使用后,圆满完成了车体装运,
▲图2主骨架受力模拟仿真分析示意图
效果良好,保证了车体生产的正常进行。
SP。=112.5kN参考文献
故该轴承满足条件
1]王文斌.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社.,2004.
1.3主骨架挠度分析
2]杨黎明,黄凯,李恩至,等.机械零件设计手册[Mj.北京:治
针对运输小车在自重与工件载荷下受力变形情
金工业出版社,1993
况,对运输小车的主骨架受力情况进行计算机仿真分
(编辑丁罡)
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机械制造51卷第590期Nラ
二且二
流面积減小到最小,此时主阀上部的压强P1骤
然增大,从而形成一个压力波峰,如图2(b)所
示。此时弹簧伸展弹力为M,压强关系为P>
P2=P3,当何服关闭后,切断主阀活塞腔与外
下座键脉冲器
界高压P连通,主阀活塞腔内的压强变为P2,
此时的压力关系変为:V+PS带动主阀打开阀口,增大过流面积,同时压缩弹
簧,随着压强P的降低,弹力增大,最后回到初
始压力平衡状态:
液压脉冲器
N+PS=PS
P较小>P2>P
(2)
1.2下座键脉冲器的优缺点
下座键脉冲器的结构较为简单,对于流量
的变化自适应能力强,由于其主阀活塞腔内弹
CG脉冲器
簧的作用,可以根据泥浆流量的变化自动调整
▲图13种正脉冲器
主阀的打开间隙。如泥浆流量突然増大,外部压
冲器(见图1)的结构特点及优缺点。
强P也增大,促使主阀上移压缩弹簧,使主阀过流面
1下座键脉冲器
积增大,对突然増大外部压力P有削减作用,平衡由
于流量突变引起的压强突变,确保脉冲器工作在正常
1.1下座键脉冲器的结构及工作原理
压力范围。同理,如流量减小,外部压强P随之减小,
下座键脉冲器为下座式脉冲器,相对于MWD仪主阀活塞向下移动,关小过流面积,确保脉冲信号波峰
器安装在仪器的最下端,作用是通过下挂脉冲器的主的有效压力。
阀头动作改变泥浆的过流面积,实现压力信号传输功
另外,由于该脉冲器在压力平衡点主阀口开启,主
能。其结构特点是小阀驱动大阀,这种功能的优点在于阀的动作由泥浆流量和主阀活塞腔内弹簧共同作用决
节省电能,有效提高仪器工作时长,其原理如图2所定。当伺服阀关闭时,活塞腔内压强瞬间变成P,主阀
受力仅为弹簧力,阀口迅速关用,压力脉冲波峰立即建
该脉冲器工作初始状态如图2(a)所示,此时伺服立;当何服阀口打开,主阀口关闭时产生的泥浆高压P
阀处于关闭状态,主阀活塞腔内压强P2小于外部压强瞬间推动主活塞向上移动,打开阅口以建立新的压力
P,因此主阀头处于开启状态,为最大面积过流状态,平衡,因此这种脉冲器具有压力信号响应快的特点。
压强关系为:P>P>P,其中,P为泥浆流过脉冲器后的
下座键脉冲器的机构较为简便,且零件数量较少
压力,主阀头活塞受弹簧力作用处于压力平衡:
便于维护,这是它的优势,但不足在于这种脉冲器只能
N+PS=PS
安装在MWD最下端,不利于MWD仪器与LWD等其
P较小
它仪器的对接,限制了MWD仪器功能的扩展,不利于
式中:N2为弹簧的弹力;S为主阅的节流面积。
多参数多功能测井仪器的发展。
当伺服阀打开后,脉冲器主阀活塞腔与外部P连
通,内部压强增大为P,主活塞压力平衡被破坏,在2动力液压脉冲器
弹簧力的作用下,主阀活塞带动主阀下移,将主阀的过2.1动力液压脉冲器的结构及エ作原理
这种脉冲器是上挂式,安装在MWD的最上端。其
P
/ル2
结构特点与下座键脉冲器不同,主阀动作的直接动力
来源于脉冲器内部的液压系统,与外界泥浆压力无关。
工作时主网的动作受内部液压控制,在脉冲器内部有
独立的液压系统,通过液控阀门的开关,控制主阀活塞
エM2E?
动作,当需要产生高压脉冲时,主阀活塞缸的进油阀打
开,不断进入主阀缸的液压油推动主阀活塞带动主阀
上移,使主阀过流面积减小,产生泥浆高压;当脉冲结
▲图2下座键脉冲器工作原理图
東时,主网缸内的回油阀打开,主阀回到初始位置,主
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