一种剪切阀泥浆脉冲器的动密封及压力补偿结构制造技术

本文公布了一种剪切阀泥浆脉冲器的动密封及压力补偿结构，包括胶筒结构，胶筒结构设置在定子的空腔结构与输出轴之间构成的环腔中，胶筒结构的一端设为套装于输出轴外侧，胶筒结构的另一端设为套装于脉冲器壳体外侧；定子设为套装于电机的输出轴外侧，转子设为连接于电机的输出轴末端；定子内设有空腔结构，空腔结构靠近转子的腔体部分与输出轴之间构成的环腔安装胶筒结构，空腔结构远离转子的腔体部分与输出轴之间的环腔安装脉冲器壳体；本申请涉及但不限于石油勘探设备，应用本申请能够实现优选的动密封机构设置，能够有效提高动密封部件的使用寿命；同时，也能够实现优选的压力补偿机构设置，能够有效优化仪器内部短节的走线工艺。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及但不限于石油勘探设备，尤其是一种剪切阀泥浆脉冲器的动密封及压力补偿结构。
技术介绍
随钻测量(Measurement While Drilling：MWD)系统可以测量井斜、井斜方位、井下转矩、钻头承重、自然伽马、电阻率等参数。随着石油工程的发展，20世纪80年代，在原来随钻测量系统MWD的基础上增加了若干用于地层评价的参数传感器，如补偿双侧向电阻率、自然伽马、方位中子密度、声波、补偿中子密度等；由这些仪器组成的系统常被称为随钻测井系统(Logging While Drilling：LWD)。MWD和LWD是完成大角度及水平井钻井，实时井场数据采集、解释、现场决策以及指导完成地质导向钻井的关键技术，其综合了录井、测井、钻井和油藏描述等多种学科技术，可简化钻井作业程序，节约成本，提高钻井精度，调整钻井设计和提高采收率。随钻测井仪器已经成为钻井作业的必要组成部分。井下信息的传输方式有泥浆脉冲、电磁波、声波、钻杆柱及振动等几种方式。井下信息传输的载体、传输工具、传输速率及其在地面的信号接收、信号处理及解码是关键技术。井下信息传输方式是MWD的重要组成部分。迄今为止，泥浆脉冲传输技术是应用最为广泛，泥浆脉冲传输又分为正脉冲、负脉冲和连续波脉冲技术。泥浆脉冲发生器是泥浆脉冲传输技术中的一种井下信息传递工具。泥浆正脉冲传输信号是目前MWD中使用最普遍，最稳定可靠的一种方法。正脉冲一般由针阀实现,但其传输速率较低，单位时间传输的数据量较小，制约了井下仪器的挂接数量。近年来，阀片式泥浆脉冲器因既可以实现正脉冲，又可以实现连续波脉冲两种脉冲信号，被越来越多地关注，
当阀片式脉冲器发连续波信号时，由于其载波频率高，能够使用调频、调相、以及调频调相结合等多种调制方式，井下压力信号特征明显，传输速率高。随钻测井仪器一般采用模块化设计，每个短节具有独立功能，剪切阀泥浆脉冲器也是一个独立的短节，阀片在井下通过剪切钻柱内的流体，利用流体的水锤效应，使泥浆产生压力脉动。另外，因为钻井工程对井下数据上传速率的要求越来越高，为了使脉冲器传输速率较高，需要有较高的基频，基频高才能够为更多的调制方式实现提供保障。这样剪切阀脉冲器就需高频截断流体，以提升载波频率。为了满足数据传输速度及钻井工程需要，仪器适应井下高温、高压的工况，剪切阀脉冲器从结构上要充分考虑以下几个方面。动密封：剪切阀脉冲器的转子(阀片)工作时进行往复摆动，从动力端输出轴到转子的传动系中，转子直接接触泥浆，而电机输出轴要有可靠的密封。结构上要使用动密封。然而，现有技术中，对于泥浆脉冲器而言，电机转子驱动脉冲器转子剪切流体，电机从原理结构上需要密封，而转子需要直接接触流体，从调制方式来看，无论是调幅、调频、还是调相，就传动系而言，需要电机转子把转矩和运动轨迹准确地传递脉冲器转子上。为了避免泥浆进入电机，需要设计动密封进行隔离，动密封常采用为：正压接触式动密封；非接触的磁力耦合密封。上述密封结构设计存在有如下缺点：尽管上述密封结构能保证机械密封可靠，防止泥浆渗漏到电气系统引起短路，使电气连接可靠，保证仪器短节之间通讯良好；但是，在实际使用过程中，仍存在有如下缺点：随钻仪器常用的有非接触式磁力耦合机构，以及接触式高精度摩擦副动密封结构。磁力耦合机构在使用时，如果外部载荷过大，内外转子会产生相位差。实际使用时，限制了调制方式的使用，无论是调制，调相还是调幅，都难以准确实现。压接触式动密封一是摩擦副需要配对研磨，二是摩擦副需要有一套动态补偿压紧机构，三是摩擦副需要持续进行润滑或自润滑。相应地，动密封结构，一般采用硬质合金，或者自润滑的合金，进行配对研磨。一般内腔压力要略高于环境压力，才能确保外部流体不能进入内部
结构中。由于机械密封，在长时间使用过程中，容易失效。具体的，动密封关键部件需要有较高的加工精度，需要有一套机构来保证摩擦副有合适的预紧力。使结构较复杂。磁力耦合器属于非接触式动密封，内外磁钢独立封闭，具有较好的密封性能，但是磁力耦合器在工作时，内外运行有相位差。当外部阻力大时，可能会发生丢转的现象。压力补偿：剪切阀脉冲器需要承受泥浆柱静压力，泥浆泵泵出压力，以及仪器下放或提起时的压力波动等的影响，设计时要充分考虑压力补偿。随钻测井仪器短节内部结构工艺，涉及机械密封，电气连接等，尤其是对于作动零部件，设计动密封以及压力补偿，由于仪器直径较小，考虑到钻进过程中随钻仪器受液力影响，需要有可靠的压力补偿机构。由于井下存在着静压和动压，尤其是动压的冲击作用。仪器瞬间受到的压力较大。此外，由于井下高温的环境。仪器内部随钻测井系统中的每个功能短节，根据电子舱的位置常常使用压力补偿短节，其压力补偿结构内部压力高。现有的压力补偿机构，通常为一个活塞式缸体短节；缸体内灌注液压油，外部液力波动传递到活塞处。为保证外部泥浆不经过动密封进入仪器内部，需要仪器内部有一个高压油腔形成正压，仪器工作时，油液经动密封处向外泄露。活塞的运动来平衡外部压力；其存在有压力补偿结构复杂，仪器零部件多，维护保养不方便等缺点；同时油腔内部的油液向外泄露，这样的压力补偿机构工作时间短。
技术实现思路
本申请解决的技术问题是提供一种剪切阀泥浆脉冲器的动密封及压力补偿结构，能够有效克服现有技术中的缺陷，能够实现优选的动密封机构设置，能够有效提高动密封部件的使用寿命；同时，也能够实现优选的压力补偿机构设置，能够有效优化仪器内部短节的走线工艺。为解决上述技术问题，本申请提供了一种剪切阀泥浆脉冲器的动密封及压力补偿结构，包括胶筒结构，所述胶筒结构设置在定子的空腔结构与输出轴之间构成
的环腔中，所述胶筒结构的一端设为套装于输出轴外侧，所述胶筒结构的另一端设为套装于脉冲器壳体外侧；其中，定子设为套装于电机的输出轴外侧，转子设为连接于电机的输出轴末端；定子内设有空腔结构，空腔结构靠近转子的腔体部分与输出轴之间构成的环腔设为安装胶筒结构，空腔结构远离转子的腔体部分与输出轴之间的环腔设为安装脉冲器壳体。上述动密封及压力补偿结构，还可具有如下特点，所述胶筒包括第一筒体和第二筒体；所述第一筒体的筒径大于第二筒体的筒径；所述第一筒体的首端设为连接套设在脉冲器外壳外侧，第一筒体的末端设为通过向内弯折的过渡筒节连接第二筒体的首端；所述第二筒体的首端设为伸入到第一筒体的腔体中，所述第二筒体的末端延伸至第一筒体外侧并设为连接套设在输出轴外侧。上述动密封及压力补偿结构，还可具有如下特点,所述第一筒体的首端外侧套设有第一锁紧环，第一锁紧环嵌入在空腔结构与脉冲器壳体之间的环腔中；所述第一筒体的首端还设置有压紧于第一锁紧环内侧的密封结构。上述动密封及压力补偿结构，还可具有如下特点,所述第一锁紧环在远离第一筒体的一侧设置有套设在脉冲器壳体外侧的第一隔套。上述动密封及压力补偿结构，还可具有如下特点,所述第二筒体的末端外侧套设有第二锁紧环，所述第二锁紧环嵌设在空腔结构与第二筒体末端之间的环腔中；所述第二筒体的末端还设置有压紧于第二锁紧环内侧的密封结构。上述动密封及压力补偿结构，还可具有如下特点,所述第二锁紧环在远离第二筒体的一侧设置有套设在输出轴外侧的第二
隔套。上述动密封及压力补偿结构，还可具有如下特点,所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种剪切阀泥浆脉冲器的动密封及压力补偿结构，其特征在于，包括胶筒结构，所述胶筒结构设置在定子的空腔结构与输出轴之间构成的环腔中，所述胶筒结构的一端设为套装于输出轴外侧，所述胶筒结构的另一端设为套装于脉冲器壳体外侧；其中，定子设为套装于电机的输出轴外侧，转子设为连接于电机的输出轴末端；定子内设有空腔结构，空腔结构靠近转子的腔体部分与输出轴之间构成的环腔设为安装胶筒结构，空腔结构远离转子的腔体部分与输出轴之间的环腔设为安装脉冲器壳体。

【技术特征摘要】
1.一种剪切阀泥浆脉冲器的动密封及压力补偿结构，其特征在于，包括胶筒结构，所述胶筒结构设置在定子的空腔结构与输出轴之间构成的环腔中，所述胶筒结构的一端设为套装于输出轴外侧，所述胶筒结构的另一端设为套装于脉冲器壳体外侧；其中，定子设为套装于电机的输出轴外侧，转子设为连接于电机的输出轴末端；定子内设有空腔结构，空腔结构靠近转子的腔体部分与输出轴之间构成的环腔设为安装胶筒结构，空腔结构远离转子的腔体部分与输出轴之间的环腔设为安装脉冲器壳体。2.根据权利要求1所述的动密封及压力补偿结构，其特征在于，所述胶筒包括第一筒体和第二筒体；所述第一筒体的筒径大于第二筒体的筒径；所述第一筒体的首端设为连接套设在脉冲器外壳外侧，第一筒体的末端设为通过向内弯折的过渡筒节连接第二筒体的首端；所述第二筒体的首端设为伸入到第一筒体的腔体中，所述第二筒体的末端延伸至第一筒体外侧并设为连接套设在输出轴外侧。3.根据权利要求2所述的动密封及压力补偿结构，其特征在于，所述第一筒体的首端外侧套设有第一锁紧环，第一锁紧环嵌入在空腔结构与脉冲器壳体之间的环腔中；所述第一筒体的首端还设置有压紧于第一锁紧环内侧的密封...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智明，陆庆超，张峥，张爽，姜天杰，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油田服务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11