用于在流体调制器中产生压力信号的可移动元件制造技术

根据一个方面的流体调制器包括：本体，其在入口与出口之间形成流孔眼，所述流孔眼对于从所述入口轴向流动至出口的流体提供限流；以及可移动元件，其具有被布置成穿过所述本体的轴部以及可选择性地定位于所述流孔眼中以改变所述流孔眼的末端。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于在流体调制器中产生压力信号的可移动元件相关申请本申请要求享有以下专利申请的优先权和权益:2013年7月30日递交的美国临时专利申请如.61/860206、2013年12月8日递交的美国临时专利申请％.61/913347、2014年5月25日递交的美国临时专利申请N0.62/002901、2014年5月25日递交的美国临时专利申请%.62/002904、2014年7月29日递交的美国非临时专利申请如.14/445062、2014年7月29日递交的美国非临时专利申请N0.14/445063以及2014年7月29日递交的美国非临时专利申请N0.14/445064，这些专利申请通过引用并入本文中。
技术介绍
该部分提供背景信息，以便更好地理解本公开的各个方面。应当理解，要从这个角度阅读该文献的该部分中的叙述，而不是作为对现有技术的承认。通常向地下钻井以开采地壳的地质构造中所蓄积的碳氢化合物和其它期望的材料的自然沉积。通常，使用附接至钻柱的下端的钻头来钻井。进行钻井，使得井穿过包含蓄积的材料的地下地层并且可以开采该材料。钻柱的底端为井底钻具组合(“BHA”) AHA包括钻头以及传感器、控制机构和所需电路。典型的BHA包括用于测量地层及地层中所包含的流体的各种属性的传感器。BHA还可以包括用于测量BHA的方位和位置的传感器。地表处或远程运行支持中心处的操作者可以控制钻井操作。通过地表处的转盘或顶驱以期望的速率转动钻柱，并且操作者控制钻压以及钻井过程中的其它运行参数。钻井和井控的另一方面涉及钻井流体，称为泥浆。泥浆为通过钻柱从地表栗送至钻头的流体。泥浆用于冷却和润滑钻头，并且将钻肩运回地表。精确地控制泥浆的密度，以将钻孔中的流体静压维持在期望的水平。为了使操作者知道BHA中的传感器所进行的测量以及使操作者能够控制钻头的方向，需要在地表处的操作者与BHA之间进行通信。下行链路为从地表至BHA的通信。基于BHA中的传感器所采集的数据，操作者可以期望向BHA发送命令。常见的一个命令为用于使BHA改变钻井的方向的指令。同样地，上行链路为从BHA至地表的通信。上行链路通常为BHA中的传感器所采集的数据的传输。例如，使操作者知道BHA方位通常是重要的。因此，BHA中的传感器所采集的方位数据通常被传送至地表。上行链路通信还用于确认下行链路命令被正确地理解。一种常用的通信方法被称为泥浆脉冲遥测技术。泥浆脉冲遥测技术是通过创建泥浆中的压力和/或流量脉冲来下行或上行发送信号的方法。可以通过接收位置处的传感器来检测这些脉冲。例如，在下行操作中，可以通过BHA中的传感器来检测沿钻柱向下栗送的泥浆的压力或流量变化。可通过传感器检测脉冲的特性(诸如频率、相位和幅度)并对其进行解释，以使得BHA可以理解命令。美国专利N0.3309656中公开了一种泥浆脉冲遥测技术的方法，该方法包括:旋转阀或“泥浆警报器”压力脉冲发生器，其不断地中断钻井流体的流动，因而使得以与中断速率成比例的载波频率在钻井流体中生成变化的压力波。通过调制声学载波频率将井下传感器响应数据传送至地表。相关的设计为美国专利N0.6626253中所公开的摆动阀，其中，转子相对于定子摆动，每隔180度改变方向，不断地中断钻井流体的流动并使得生成变化的压力波。考虑到活动部分的特性，一些脉冲发生阀经受阻塞和腐蚀，并且一些脉冲发生阀具有在井下环境下受限的功率消耗水平。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，一种流体调制器包括:可移动元件，其被布置成穿过金刚石支承表面进入收缩的流孔眼中。可移动元件例如可被线性平移通过支承表面进入流孔目艮，周向地转动到流孔眼中，和或在流孔眼中转动。根据本公开的多个方面，用于在文丘里管中创建压力信号的可移动元件包括轴和挡块或末端。轴和末端可由不同结构材料形成，例如，轴可由金刚石构成而末端由碳化钨构成。根据一个方面的流体调制器包括:本体，其在入口与出口之间形成流孔眼，该流孔眼对于从入口轴向流动至出口的流体提供限流；以及可移动元件，其具有被布置成穿过所述本体的轴部和能够选择性地位于所述流孔眼中以改变所述流孔眼的末端。提供该
技术实现思路
来介绍以下在【具体实施方式】部分进一步说明的构思的选择。该
技术实现思路
不是旨在识别请求保护主题的关键或必要特征，也不是旨在用作帮助限制请求保护主题的范围。【附图说明】参照以下【附图说明】流体调制器装置、系统和方法的实施例。整个附图中使用相同的附图标记指示相同的特征和部件。需要强调的是，根据行业标准实践，各种特征不必按比例绘制。实际上，为了讨论清楚，可以随意地增加或减少各种特征的尺寸。图1、2和20为其中可以实施根据本公开的多个方面的流体调制器的井系统的示意图。图3为包括一个以上的可移动部的流体调制器的示意图，其中，每个可移动部具有覆盖根据本公开的多个方面的流体调制器的流孔眼的圆周部分的几何形状。图4和图5示出了根据本公开的多个方面的流体调制器的速度幅度的等值线图。图6至图19示出了根据本公开的多个方面的流体调制器。【具体实施方式】应当理解，以下的公开内容提供了多个不同的实施例或用于实施各实施例的不同特征的示例。下面描述部件和布置的具体示例来简化本公开内容。当然，这仅是示例并且不是意在进行限制。另外，本公开内容可以在各种示例中重复使用附图标记和/或标识。重复的目的是为了简化和清楚起见而不是本身指定各实施例和/或所讨论的配置之间的关系。本文中所公开的流体调制器、系统和方法可以提供比现有装置更低的功率消耗、比现有装置更宽的运行范围、用于使地表接收器与钻井和泥浆马达噪声隔离的能力、用于使地表钻机和泥浆栗噪声与井下接收器和发送器隔离的能力，可以提供通过与钻柱基本共轴的调制装置执行打捞作业的能力，以及可以提供泥浆脉冲信号的幅度控制(例如，幅度和/或正交幅度调制“QAM”控制)。根据多个方面，流体调制器允许使用诸如QAM的高带宽效率。流体调制器提供动态间隙调整控制。例如，所公开的流体调制器可以允许改变间隙设置，同时流体调制器位于井下，以改变所生成的信号强度来适应泥浆流率的变化。根据本公开内容的多个方面，流体调制器能够使用宽频率范围进行相位、频率、幅度或它们的任意组合、单载波或多载波调制。在所公开的流体调制器用作例如上行链路、下行链路或沿柱测量或中继工具时，它们可以利用这些调制。图1示意性地示出了井或钻井系统100，该系统可以在陆地上或海上并且在其中可以实施根据本公开内容的流体调制器200。系统100被示出为具有钻机10，钻机10包括用于向钻柱14提供驱动转矩的驱动机构12。钻柱14的下端伸到井眼30中并且携带钻头16钻探地下地层18。在钻井作业期间，例如经由诸如一个或多个往复栗的一个或多个栗24从地表29处的泥浆池22抽取钻井流体20。钻井流体20循环穿过泥浆管线26、向下穿过钻柱14、穿过钻头16并经由钻柱14与井眼30的壁之间的环形空间28返回至地表29。在到达地表29时，通过线路32将钻井流体20排放到泥浆池22中，使得可以在钻井流体20重新循环到钻柱14中之前将钻井泥浆中向井口携带的钻肩(诸如，例如岩石和/或其它井肩)沉淀在泥浆池22的底部。所示的钻柱14包括井底钻具组合(“BHA”)33，井底钻具组合33包括至少一个井本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体调制器，包括：本体，其在入口与出口之间形成流孔眼，所述流孔眼具有小于所述入口的直径和所述出口的直径的标称直径，从而所述流孔眼对于从所述入口轴向流动至所述出口的流体提供限流；以及可移动元件，其包括被布置成穿过所述本体的轴部以及可选择性地定位于所述流孔眼中以改变所述流孔眼的末端。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·A·科尔贝，J·詹姆斯，C·P·里德，D·K·康恩，
申请(专利权)人：普拉德研究及开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB