井下信息聲傳輸用中空動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)噪聲控制工具及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆井工程機(jī)械，特別涉及一種井下信息聲傳輸用中空動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)噪聲控制工具及方法，用于定向井測斜數(shù)據(jù)聲傳輸時(shí)，抑制因開泵循環(huán)引起的中空動(dòng)力鉆具帶動(dòng)鉆頭滑磨井壁或井底的噪聲。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在油田鉆井工程中，利用聲波作為載波，鉆柱作為信息傳輸通道的井下信息傳輸技術(shù)可以提高井底數(shù)據(jù)的傳輸效率，減小數(shù)據(jù)傳輸對(duì)井內(nèi)環(huán)境的依賴性，降低數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備成本，因而成為井下信息無線傳輸領(lǐng)域研宄的熱點(diǎn)。然而，鉆井過程中鉆頭破巖、鉆井液循環(huán)及鉆機(jī)工作等產(chǎn)生的噪聲對(duì)聲載波干擾問題始終未能夠很好解決，最終影響著井下信息聲傳輸技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。鉆井測斜過程中，需上提鉆具并停止轉(zhuǎn)盤或者頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)，保持開泵循環(huán)。鉆具停止旋轉(zhuǎn)，鉆柱與井壁的摩擦噪聲可消除，鉆井液循環(huán)噪聲亦強(qiáng)度較小，近似可以忽略。在諸多噪聲之中，因開泵使得動(dòng)力鉆具工作，從而帶動(dòng)鉆頭與井壁或井眼的碰撞、摩擦產(chǎn)生的噪聲因其強(qiáng)度大、頻帶寬的特性而成為井下信息傳輸聲載波的最主要干擾因素。若能夠使得測斜過程中動(dòng)力鉆具停止工作、鉆進(jìn)時(shí)動(dòng)力鉆具開始工作，則動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)噪聲可有效消除。因此，研發(fā)井下噪聲控制器來根據(jù)鉆井狀態(tài)控制井下動(dòng)力鉆具的工作狀態(tài)對(duì)定向井測斜過程中噪聲的抑制及規(guī)避非常有意義，對(duì)井下信息聲傳輸技術(shù)的實(shí)現(xiàn)具有重要作用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種井下信息聲傳輸用中空動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)噪聲控制工具及方法，實(shí)現(xiàn)測斜時(shí)停止動(dòng)力鉆具工作，鉆進(jìn)時(shí)啟動(dòng)動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)，從而規(guī)避井下信息聲傳輸過程鉆頭滑磨井壁的噪聲，實(shí)現(xiàn)聲載波無干擾傳輸?shù)哪康摹?br>[0004]本發(fā)明提到的一種井下信息聲傳輸用中空動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)噪聲控制工具，包括控制器芯軸(1)、防沖套環(huán)(2)、花鍵腔密封總成(3)、防旋密封筒(4)、防脫卡環(huán)(6)、防脫流道控制筒(7)，所述的防沖套環(huán)(2)安裝在控制器芯軸(I)的上部，防旋密封筒(4)與防脫流道控制筒(7)螺紋連接在一體，并且安裝在控制器芯軸(I)的中部，所述的防旋密封筒(4)與防脫流道控制筒(7)通過花鍵配合，與控制器芯軸(I)實(shí)現(xiàn)軸向可滑動(dòng)、周向不旋轉(zhuǎn)，防脫卡環(huán)(6)安裝于控制器芯軸(I)中部的防脫卡槽中，防旋密封筒(4)內(nèi)側(cè)安裝花鍵腔密封總成(3);所述的控制器芯軸(I)的下部外壁上設(shè)有分流流道(8)，所述的防脫流道控制筒(7)的底部與控制器芯軸(I)滑動(dòng)配合實(shí)現(xiàn)分流流道(8)的開啟與關(guān)閉，所述的控制器芯軸(I)底端設(shè)有動(dòng)力鉆具中空喂■嘴(9)。
[0005]上述的控制器芯軸(I)內(nèi)部由上到下依次為鉆具連接扣(101)、鉆井液內(nèi)流道(102)和動(dòng)力鉆具中空噴嘴(9)，鉆具連接扣(101)用于連接上部鉆具組合，鉆井液內(nèi)流道(102)用于鉆井液過流，動(dòng)力鉆具中空噴嘴(9)將流經(jīng)鉆井液內(nèi)流道(102)的鉆井液噴射入動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)子中空腔內(nèi)。
[0006]上述的控制器芯軸(I)外部由上到下依次為緊扣端面(103)、套環(huán)安裝扣(104)、密封柱面(105)、外花鍵(106)、防脫卡槽(107)、流道控制軸面(108)、中空結(jié)構(gòu)連接面(109)，緊扣端面(103)為連接上部鉆具提供緊扣空間；套環(huán)安裝扣(104)與防沖套環(huán)(2)配合；外花鍵(106)與防旋密封筒(4)配合，實(shí)現(xiàn)防旋密封筒(4)與控制器芯軸(I)間周向不旋轉(zhuǎn)；外花鍵(106)下側(cè)的防脫卡槽(107)用于安裝防脫卡環(huán)(6);流道控制軸面(108)用于與防脫流道控制筒(7)配合實(shí)現(xiàn)動(dòng)力鉆具定子與轉(zhuǎn)子間鉆井液的過流控制；中空結(jié)構(gòu)連接面(109)用于滑動(dòng)連接動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)子中空腔內(nèi)表面；流道控制軸面(108)的下側(cè)周向開有分流流道(8)。
[0007]上述的防沖套環(huán)(2)外部為圓柱面，防沖套環(huán)(2)內(nèi)部由上到下依次為:心軸連接扣(201)、安裝扶正面(202)、防沖擊端面(203);心軸連接扣(201)連接套環(huán)安裝扣(104)從而使得防沖套環(huán)(2 )安裝于控制器芯軸(I)之上；安裝扶正面(202 )與密封柱面(105 )間隙配合，從而實(shí)現(xiàn)防沖套環(huán)(2 )安裝過程中的扶正；防沖擊端面(203 )為防沖套環(huán)(2 )底部端面，形狀為圓環(huán)面，用于承受防沖套環(huán)(2)與防旋密封筒(4)產(chǎn)生的沖擊；安裝扶正面(202)上開有密封槽，用于安裝密封從而實(shí)現(xiàn)安裝扶正面(202)與密封柱面(105)間密封。
[0008]上述的防旋密封筒(4)外側(cè)上部為密封筒外柱面(401)，下部為防脫流道控制筒連接扣(403);防旋密封筒(4)內(nèi)側(cè)上部為滑動(dòng)密封端面(404)，下部為內(nèi)花鍵(405);滑動(dòng)密封端面(404)上開有密封槽，用于實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)密封端面(404)與密封柱面(105)間的密封；內(nèi)花鍵(405)與外花鍵(106)可實(shí)現(xiàn)配合，用于實(shí)現(xiàn)防旋密封筒(4)與控制器芯軸(I)間周向不旋轉(zhuǎn)；密封筒外柱面(401)與滑動(dòng)密封端面(404)間開有密封注油孔(402)，用于為密封注油潤滑；密封筒外柱面(401)與內(nèi)花鍵(405)間開有注油孔(5)，用于為花鍵配合注油潤滑。
[0009]上述防脫卡環(huán)(6 )為內(nèi)徑大于防脫卡槽(107 )直徑，外徑小于卡環(huán)限位面(705 )直徑的兩個(gè)半圓圓環(huán)。
[0010]上述的防脫流道控制筒(7)外側(cè)上部為防脫流道控制筒外柱面(701)，中部為動(dòng)力鉆具外殼連接扣(702)，下部為絲扣扶正面(703);動(dòng)力鉆具外殼連接扣(702)用于連接動(dòng)力鉆具外殼；絲扣扶正面(703)用于為防脫流道控制筒(7)與動(dòng)力鉆具連接時(shí)提供居中扶正；防脫流道控制筒(7)外側(cè)上部為密封筒連接扣(704)，中部為卡環(huán)限位面(705)，下部為流道控制孔面(706);密封筒連接扣(704)為鉆具連接扣，用于與防脫流道控制筒連接扣(403)配合連接，實(shí)現(xiàn)防脫流道控制筒(7)與防旋密封筒(4)的連接；卡環(huán)限位面(705)用于與防脫卡環(huán)(6)間隙配合實(shí)現(xiàn)防脫卡環(huán)(6)軸向固定于防脫卡槽(107)之內(nèi)；流道控制孔面(706)用于與流道控制軸面(108)間隙配合實(shí)現(xiàn)對(duì)分流流道(8)的阻斷及放開；流道控制孔面(706)上開有密封槽，用于安裝密封從而實(shí)現(xiàn)安裝流道控制軸面(108)與流道控制孔面(706)間密封。
[0011]本發(fā)明提到的一種井下信息聲傳輸用中空動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)噪聲控制工具的使用方法，包括以下步驟:
(1)、測斜數(shù)據(jù)聲傳輸過程:
測斜過程中，鉆頭提離井底，因摩擦力及重力作用，動(dòng)力鉆具拉動(dòng)防旋密封筒與防脫流道控制筒的連接體相對(duì)于控制器芯軸(I)向下運(yùn)動(dòng)，控制器芯軸(I)上的分流流道(8)進(jìn)入防脫流道控制筒(7)之內(nèi)，通往動(dòng)力鉆具定子與轉(zhuǎn)子腔體的流道被堵死，動(dòng)力鉆具停止旋轉(zhuǎn)，而同時(shí)，控制器芯軸(I)上動(dòng)力鉆具中空噴嘴(9)仍保持于動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)子中空之內(nèi)，鉆井液全部通過動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)子中空流向井底，通過上述過程，在保證鉆井液正常循環(huán)的前提下，消除了動(dòng)力鉆具旋轉(zhuǎn)及動(dòng)力鉆具帶動(dòng)鉆頭滑磨井壁或井底的噪聲；
(2)、正常鉆井鉆進(jìn)過程中:
正常鉆井鉆進(jìn)過程中，井底鉆具受壓，上部鉆具推力推動(dòng)防旋密封筒(4 )與防脫流道控制筒(7)的螺紋連接體相對(duì)于控制器芯軸(I)向上運(yùn)動(dòng)，控制器芯軸(I)上的分流流道(8)推出防脫流道控制筒(7)之外，通往動(dòng)力鉆具定子與轉(zhuǎn)子腔體的流道被打通，部分鉆井液流入動(dòng)力鉆具定子與轉(zhuǎn)子間的腔體，動(dòng)力鉆具開始旋轉(zhuǎn)，而同時(shí)，控制器芯軸(I)上動(dòng)力鉆具中空噴嘴(9)仍保持于動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)子中空之內(nèi)，鉆井液另一部分通過動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)子中空流向井底，通過上述過程，實(shí)現(xiàn)了正常鉆進(jìn)過程中中空動(dòng)力鉆具旋轉(zhuǎn)及中空動(dòng)力鉆具帶動(dòng)鉆頭破巖鉆進(jìn)。
[0012]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的有益效果:
1、可根據(jù)測斜過程的鉆井狀態(tài)啟動(dòng)及停止動(dòng)力鉆具的工作狀態(tài)，從而從根本上抑制動(dòng)力鉆具工作引起的相關(guān)噪聲；
2、噪聲