CN109424342A - 一种小流量正脉冲发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小流量正脉冲发生器，包括本体，还包括球阀、脉冲阀，所述本体内部开设两个轴向通道，分别为第一轴向通道和第二轴向通道，所述球阀安装在第一轴向通道内，所述脉冲阀安装在第二轴向通道内。所述本体内还安装有球阀驱动机构，所述球阀驱动机构动力输出端连接球阀动力输入端。所述球阀驱动机构为电机，电机的动力轴输出端通过伞齿轮连接球阀的阀轴输入端。本发明实现压力脉冲信号传输至井口；球阀只有开和关两个状态，控制方式简单；正常注水时，小径正脉冲发生器常开，球阀启闭扭矩小。

Description

一种小流量正脉冲发生器

技术领域

本发明涉及油田注水工艺领域，具体地说是一种小流量正脉冲发生器。

背景技术

油田已进入高含水开发后期，经过多年注水开发，地质情况及水井状况越来越复杂，层间矛盾突出，层系划分更细，分层注水测调工作量增大；有效提高“三率”，是油田分层注水开发中的关键。目前，国内分层注水技术主要包括活动式分层注水和测调一体化技术。活动式分层注水技术需逐层进行水嘴投捞调配，工作量大。测调一体化技术测试仪器与可调水嘴对接后可边测边调，井下数据上传采用有线传输方式，不能反映各层吸水变化情况。随着油田“四化”建设的发展，迫切需要发展无线智能测调技术。

目前无线传输技术主要包括：(1)随钻测量(MWD)、随钻测井(LWD)中已开展了泥浆压力脉冲传输技术、电磁波无线传输技术以及声波无线传输技术的研究与应用；电磁波传输技术受井深和地质条件影响较大，应用范围受限，声波无线传输技术还处于试验研究阶段；钻井用泥浆压力脉冲传输技术泥浆排量大，只能实现信号的上传；(2)压控开关智能配水技术，该技术只能实现地面信息下传到井下。现有的井下到地面的无线传输技术原理不明确，技术不可靠。除此之外，注水井井眼和流量小，井下环境压力高，井下工具可能存在不能正常开启和关闭的问题。

针对上述问题，通过对注水井井下到地面压力脉冲信号传输技术的研究，设计了一种小流量正脉冲发生器，满足注水井井下信号远程上传的需求。

经检索专利文献，申请号：201210063932.1，公开日2012-07-04公开了一种井下高速率泥浆正脉冲装置，包括依次连接的输出端子、阀体及发电机总成、中间轴承套和顶部总成四部分；其中所述顶部总成包括安装在顶部外壳内的活塞和弹簧，以及安装在中间轴承套上端的柱塞泵和斜盘；柱塞泵包括柱塞泵壳和位于柱塞泵壳内的柱塞，顶部外壳设置泄油孔，所述泄油孔的位置位于顶部外壳的下方端部；在顶部外壳和活塞之间设置回位弹簧。本发明为克服现有脉冲器传输数据慢的缺点，对顶部总成部分的泄油孔、柱塞和斜盘倾斜角等部件进行改进，缩短了活塞往返距离，提高了脉冲速率，在阀芯与与本体之间增加了回位弹簧以改变脉冲器回程反应速度，从而提高了脉冲器的响应速度，保证了高速率脉冲间隔数据格式的数据传输速度。

以上公开专利文献在技术方案、技术效果和解决的技术问题上都与本发明不相同。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小流量正脉冲发生器，实现压力脉冲信号传输至井口；球阀只有开和关两个状态，控制方式简单；正常注水时，小径正脉冲发生器常开，球阀启闭扭矩小。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种小流量正脉冲发生器，包括本体，还包括球阀、脉冲阀，所述本体内部开设两个轴向通道，分别为第一轴向通道和第二轴向通道，所述球阀安装在第一轴向通道内，所述脉冲阀安装在第二轴向通道内。

所述本体内还安装有球阀驱动机构，所述球阀驱动机构动力输出端连接球阀动力输入端。

所述球阀驱动机构为电机，电机的动力轴输出端通过伞齿轮连接球阀的阀轴输入端。

所述脉冲阀包括阀芯、弹簧，所述弹簧一端固定在第二轴向通道内，另一端连接阀芯底部，所述阀芯头部设计有外圆锥面，所述第二轴向通道内安装有节流孔板，所述节流孔板的中心孔内壁开设内圆锥面。

所述阀芯头部的外径大于节流孔板的中心孔内径。

所述脉冲阀阀芯还连接电磁驱动机构，电磁驱动机构由驱动电路控制，脉冲阀阀芯在电磁驱动机构和弹簧的共同作用下做往复直线运动。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

需要发生正脉冲信号时，球阀通道关闭，井下传感器把测得的数据按照一定规则编码，编码后的数据信息传递给脉冲发生器的电路控制模块，控制系统发出指令给小径脉冲发生器，驱动小径脉冲发生器的脉冲阀做往复直线运动，实现有规律的开关。脉冲阀开关过程中流通面积规律性的变化，对注水管柱中的流体进行节流，从而在管柱中产生正脉冲压力信号，井口压力传感器对上传的正脉冲信号进行滤波、解调，通过终端显示，从而获得井下压力、流量、温度等信息。

1.水流通过旁通小直径通道产生正脉冲信号，形成一种适合注水井的小流量压力脉冲发生装置；

2.球阀只有开和关两个状态，控制方式简单；

3.正常注水时，小径正脉冲发生器常开，球阀启闭扭矩小。

附图说明

图1为本发明一种小流量正脉冲发生器的结构示意图；

图中：本体1、球阀驱动机构2、球阀3、脉冲阀4、第一轴向通道5、第二轴向通道6。

图2为本发明控制系统模块原理图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅为参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

实施例1：

如附图1所示，一种小流量正脉冲发生器，包括本体1，还包括球阀3、脉冲阀4，所述本体内部开设两个轴向通道，分别为第一轴向通道5和第二轴向通道6，所述球阀安装在第一轴向通道内，所述脉冲阀安装在第二轴向通道内。

所述本体内还安装有球阀驱动机构2，所述球阀驱动机构动力输出端连接球阀动力输入端。所述球阀驱动机构为电机，电机的动力轴输出端通过伞齿轮连接球阀的阀轴输入端。

所述脉冲阀包括阀芯、弹簧，所述弹簧一端固定在第二轴向通道内，另一端连接阀芯底部，所述阀芯头部设计有外圆锥面，所述第二轴向通道内安装有节流孔板，所述节流孔板的中心孔内壁开设内圆锥面。

所述阀芯头部的外径大于节流孔板的中心孔内径。所述脉冲阀阀芯由驱动电路控制，在电磁驱动机构和弹簧的共同作用下做往复直线运动。

需要发生正脉冲信号时，球阀通道关闭，井下传感器将测得的数据传递给信息处理模块，信息处理模块按照一定的规则编码，编码后的数据信息传递给驱动电路模块，驱动电路发出指令关闭球阀。脉冲阀阀芯由驱动电路控制，在电磁驱动机构和弹簧的共同作用下做往复直线运动，实现有规律的开关，产生压力脉冲信号。

注水过程参见附图1，第一轴向通道5和第二轴向通道6打开，球阀过流通道与管柱方向平行，球阀静止，注水通道畅通，开始进行注水；当需要下仪器测试时，工具通过所述球阀过流通道进行下放和上提。

当需要发生正脉冲信号时，电机根据指令转动，驱动球阀运动至关闭位置，第一轴向通道5关闭；全部水流由第二轴向通道6向下流动，脉冲阀的阀芯连续做往复直线运动，过流面积交替变化，脉冲阀向孔板运动时，过流面积减小，注水管柱中的水实现升压；阀芯远离孔板时，过流面积增大，压力恢复正常值，注水管柱中产生一定幅值及规律的正脉冲压力波，压力波通过油管内的水传输到地面并被井口仪器解析获得井下数据。驱动机构、传感器、信息处理模块、驱动电路由井下电源供电。

信息处理模块接收传感器的信息并处理，处理后的信息传递给驱动电路。

井下信息处理模块将待传信息编码后传递给驱动电路，驱动电路控制着脉冲阀的运动时间，从而控制了脉冲信号的发生规律。脉冲阀与孔板之间流通面积的大小决定着信号的强弱，可以通过选择不同的节流孔板或脉冲阀与孔板之间的间隙来控制信号的强弱，使之适用于不同井眼、不同流量、不同井深的工作环境。

实施例2：

如附图1所示，一种小流量正脉冲发生器，包括本体1，还包括球阀3、脉冲阀4，所述本体内部开设两个轴向通道，分别为第一轴向通道5和第二轴向通道6，所述球阀安装在第一轴向通道内，所述脉冲阀安装在第二轴向通道内。所述本体内还安装有球阀驱动机构2，所述球阀驱动机构动力输出端连接球阀动力输入端。所述脉冲阀包括阀芯、弹簧，所述弹簧一端固定在第二轴向通道内，另一端连接阀芯底部，所述阀芯头部设计有外圆锥面，所述第二轴向通道内安装有节流孔板，所述节流孔板的中心孔内壁开设内圆锥面。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (6)

1.一种小流量正脉冲发生器，包括本体，其特征在于，还包括球阀、脉冲阀，所述本体内部开设两个轴向通道，分别为第一轴向通道和第二轴向通道，所述球阀安装在第一轴向通道内，所述脉冲阀安装在第二轴向通道内。

2.根据权利要求1所述的一种小流量正脉冲发生器，其特征在于，所述本体内还安装有球阀驱动机构，所述球阀驱动机构动力输出端连接球阀动力输入端。

3.根据权利要求2所述的一种小流量正脉冲发生器，其特征在于，所述球阀驱动机构为电机，电机的动力轴输出端通过伞齿轮连接球阀的阀轴输入端。

4.根据权利要求1所述的一种小流量正脉冲发生器，其特征在于，所述脉冲阀包括阀芯、弹簧，所述弹簧一端固定在第二轴向通道内，另一端连接阀芯底部，所述阀芯头部设计有外圆锥面，所述第二轴向通道内安装有节流孔板，所述节流孔板的中心孔内壁开设内圆锥面。

5.根据权利要求4所述的一种小流量正脉冲发生器，其特征在于，所述阀芯头部的外径大于节流孔板的中心孔内径。

6.根据权利要求4所述的一种小流量正脉冲发生器，其特征在于，所述脉冲阀阀芯还连接电磁驱动机构，电磁驱动机构由驱动电路控制，脉冲阀阀芯在电磁驱动机构和弹簧的共同作用下做往复直线运动。