一种剪切阀泥浆脉冲器的动密封及压力补偿结构的制作方法
【专利摘要】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。
【专利说明】
一种剪切阀泥浆脉冲器的动密封及压力补偿结构
技术领域
[0001]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。
【背景技术】
[0002]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) JWD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。
[0003]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MffD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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]压力补偿:剪切阀脉冲器需要承受泥浆柱静压力，泥浆栗栗出压力，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。
[0010]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。
【发明内容】
[0011]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。
[0012]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，
[0013]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；
[0014]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。
[0015]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；
[0016]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；
[0017]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。
[0018]上述动密封及压力补偿结构，还可具有如下特点，
[0019]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。
[0020]上述动密封及压力补偿结构，还可具有如下特点，
[0021]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。
[0022]上述动密封及压力补偿结构，还可具有如下特点，
[0023]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。
[0024]上述动密封及压力补偿结构，还可具有如下特点，
[0025]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。
[0026]上述动密封及压力补偿结构，还可具有如下特点，
[0027]所述转子设置为剪切阀，所述剪切阀与所述第二隔套之间设有套设在输出轴外侧的转子间隙调节环。
[0028]上述动密封及压力补偿结构，还可具有如下特点，
[0029]所述剪切阀与输出轴末端之间通过剪切阀压盖以及贯穿压盖并拧紧到输出轴末端上的锁紧螺母连接。
[0030]上述动密封及压力补偿结构，还可具有如下特点，
[0031]所述输出轴沿轴线方向设置有通孔，所述通孔设为脉冲器的抽真空以及注油通道，所述通孔的端口设有密封堵塞，所述胶筒结构与输出轴之间的环腔与通孔连通。
[0032]本申请上述技术方案具有如下有益效果:
[0033]具体操作中，井下产生压力信号的装置为泥浆脉冲器，本发明作为泥浆脉冲器的重要组成部分;在钻进过程中，可通过井下测量传感器测得工程参数及地层参数，这些测得的模拟信号，通过数据编码器，可转换为数字信号;进而，数字信号可经过控制电路调制，调制后的控制信号将传递给驱动电路，电机将按着控制电路给定的控制信号进行运动，并带动泥浆脉冲器转子剪切流体，产生压力脉冲信号;这些脉冲压力信号，经过钻杆传输到地面立管上，数据采集系统对地面立管上压力传感器进行压力信号采集，通过解调系统对井下的压力信号进行解析，传输上来的数据转换为井下工程参数和地层参数。
[0034]本申请上述技术方案能够使脉冲器内部压力与钻柱内压力平衡，装入钻铤后，机械连接可靠，密封有效，仪器能够可靠地工作;动密封及压力补偿装置可靠，操作及维修简单，能够适应钻井作业时的高温，高压，振动环境，在井场等环境能进行拆卸、装配等操作；动密封结构能够适应高温、高压环境，该种动密封能够隔离脉冲器工作机构环境里的泥浆对传动系的侵入，保证传动系动力稳定、可靠地输出；压力补偿结构适应高温、高压环境，该种动密封同时还有兼有压力补偿的功能，压力补偿功能使剪切阀泥浆脉冲器在井下能够承受压力；具体可能够承受HOMPa或者更高的压力；内部浸油电动机的循环油路能够适应高温、高压环境，能在使用抽真空油栗进行抽真空注油时，内部无死角，不贮存空气，同时当井下压力波动时，内部油液能快速流通，实现压力补偿。
[0035]本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0036]附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
[0037]图1为本发明实施例应用结构示意图；
[0038]图2为本发明实施例立体结构示意图；
[0039]图3为本发明实施例应用于钻进系统的结构示意图；
[0040]图4为本发明实施例应用于钻进系统的控制结构图。
[0041 ]图示标号:第一隔套I，第一锁紧环2，定子3，胶筒结构4;第二锁紧环5，第二隔套6，转子间隙调节环7，剪切阀8，锁紧螺母9，剪切阀压盖10，密封堵塞11，第一密封圈12，通孔13，轴承隔套14，输出轴15，轴承16，脉冲器壳体17，第二密封圈18，第一筒体的首端19，第二筒体的末端20，泥浆池101，泥浆栗102，数据采集处理系统103，井架104，大钩105，钻杆106，转盘107，环空流道108，滤网109，下行泥浆通道110，脉冲信号111，无磁钻铤112，泥浆脉冲器113，钻头114，涡轮电动机115，上行泥浆通道116，回流泥浆通道117。
【具体实施方式】
[0042]下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0043]本发明通过综合考虑动密封、压力补偿、电机浸油、电机内部流道、胶筒结构保护等多方面，提出了本技术方案;其中，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。压力补偿，剪切阀脉冲器需要承受泥浆柱静压力，泥浆栗栗出压力，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。电机浸油，井下电机一般浸在油液中工作，仪器在井下要受高温影响温升较大，需要进行压力补偿。电机内部流道，电机浸在油液中使用，组装时需要使用抽真空注油机进行抽真空注油，为了保证油液能注满电机，在工程上需要对电机流道进行优化设计。胶筒在结构上的保护，对于剪切阀脉冲器，由于其受力复杂，运动件多，流体对脉冲器的冲蚀和破坏作用大，要在结构上胶筒不直接受流体冲刷。
[0044]结合图1、图2所不，
[0045]本发明提供了一种剪切阀泥浆脉冲器的动密封及压力补偿结构，以及相应的剪切阀泥浆脉冲器；
[0046]上述剪切阀泥浆脉冲器的动密封及压力补偿结构，可以包括胶筒结构4，胶筒结构4设置在定子3的空腔结构与输出轴15之间构成的环腔中，胶筒结构4的一端设为套装于输出轴15外侧，胶筒结构4的另一端设为套装于脉冲器壳体17外侧;其中，定子3设为套装于电机的输出轴15外侧，转子设为连接于电机的输出轴15末端;定子3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4，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17。
[0047]上述剪切阀泥浆脉冲器，可以包括定子3和转子，定子3设置为套装在电机的输出轴15外侧，转子设置在连接电机的输出轴15末端;定子3内设有空腔结构，空腔结构靠近转子的腔体部分与输出轴15之间构成的环腔设有胶筒结构4，空腔结构远离转子的腔体部分与输出轴15之间的环腔设有脉冲器壳体17;脉冲器壳体17与输出轴15之间设有轴承16，胶筒结构4的一端套设在输出轴15外侧，另一端套设在脉冲器壳体17外侧。
[0048]具体操作中，可通过上述胶筒结构4实现较好的动密封效果；同时，胶筒位于泥浆脉冲器的定子3内部，来流不能直接冲刷胶筒，能够有效保证胶筒的使用寿命。其中，轴承16的一侧还设有轴承隔套14。
[0049]优选地，为了优化胶筒结构4的压力补偿范围；本发明具体操作中，上述胶筒可以包括第一筒体和第二筒体，第一筒体的筒径大于第二筒体的筒径;第一筒体的首端19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;第二筒体的首端设为伸入到第一筒体的腔体中，第二筒体的末端20延伸至第一筒体外侧并设为连接套设在输出轴15外侧。其中，脉冲器外壳的侧面设有密封槽以及嵌入其中的第一密封圈12。
[0050]优选地，为了优化胶筒结构4的连接稳定性;本发明具体操作中，第一筒体的首端19外侧套设有第一锁紧环2，第一锁紧环2嵌入在空腔结构与脉冲器壳体17之间的环腔中；其中，第一筒体的首端19还设置有压紧于第一锁紧环2内侧的密封结构，以能够隔离仪器内部油液和外部泥浆。第一锁紧环2在远离第一筒体的一侧设置有套设在脉冲器壳体17外侧的第一隔套I。
[0051]相应的，第二筒体的末端20外侧套设有第二锁紧环5，第二锁紧环5嵌设在空腔结构与第二筒体末端之间的环腔中；其中，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，以能够有效隔离仪器内部油液和外部泥浆。第二锁紧环5在远离第二筒体的一侧设置有套设在输出轴15外侧的第二隔套6。
[0052]优选地，为了优化设置电机内部浸油结构，内部的油液可用来做动密封的隔离介质，以及压力补偿的内部介质;本发明具体操作中，输出轴15沿轴线方向设置有通孔13，通孔13设为脉冲器的抽真空以及注油通道，通孔13的端口设有密封堵塞11，胶筒结构4与输出轴15之间的环腔与通孔13连通;上述优化设置能够保证传动系更短，压力补偿更为方便。其中，密封堵塞11的侧面设置有密封槽以及嵌入其中的第二密封圈18。
[0053]具体操作中，上述层叠结构设置的胶筒结构4，能够有效增大胶筒结构4的压力补偿;如图1所示，胶筒两端大小不同，大端为第一筒体的首端19，小端为第二筒体的首端，胶筒分别通过胶筒大端第一锁紧环2，以及胶筒小端第二锁紧环5锁紧，与脉冲器合体形成密封腔，泥浆脉冲器的定子3内部有空间，容纳胶筒;工作时，泥浆流自左向右，泥浆不直接冲刷胶筒，脉冲器壳体17与胶筒，形成密封腔，内部注油，输出轴15上钻有通孔13，通过密封堵塞11与外部连接，密封堵塞11处的通道是泥浆脉冲器113抽真空注油。当钻进时，遇有井下高温，油液膨胀会推动胶筒涨大，泥浆脉冲器的定子3的空间设置为足够容纳膨大的体积；当遇有高压时，胶筒有维持局部压力平衡的作用，并能补偿脉冲器薄壁压力；当输出轴15往复摆动时，胶筒有动密封的作用。
[0054]优选地，为了优化转子的输出轴15之间的连接结构;本发明具体操作中，转子设置为剪切阀8，剪切阀8与第二隔套6之间可以设有套设在输出轴15外侧的转子间隙调节环7;剪切阀8与输出轴15末端之间通过剪切阀压盖10以及贯穿压盖10并拧紧到输出轴15末端上的锁紧螺母9连接。
[0055]结合图1、图3、图4所示，
[0056]本发明实施例可应用于钻进系统，其包括前述的剪切阀泥浆脉冲器113、钻杆106、无磁钻铤112、钻头114以及控制电路;钻杆106的顶端设为泥浆注入端，钻杆106的底端依次连接有无磁钻铤112、电动机、泥浆脉冲器113和钻头114，钻杆106的中空腔体设为下行泥浆通道110，钻杆106的外侧环空流道108设为上行泥浆通道116且上方连通有回流泥浆通道117;控制电路，设置为接收井下传感器发出的检测参数，并调制生成相应控制信号给电动机的驱动电路，以及设置为通过钻杆106顶端处的压力传感器103检测脉冲器发出的脉冲压力信号，并解调生成相应的目标参数;其中，电动机优选为涡轮电动机115。
[0057]具体操作中，钻杆106的泥浆注入端通过泥浆栗102连接有泥浆池101，上述钻杆106通过大钩105吊挂在井架104上，同时，钻杆106的外侧还设置有转盘107，钻杆106的内部设有滤网109;在钻进过程中，井下测量传感器测得钻井相关信息(工程参数及地层参数)，这些测得的模拟信号，通过数据编码器，转换为数字信号;控制电路根据其调制方法相应执行数字信号的调制操作，调制后控制信号将传递给驱动电路，驱动电路从供电短节(涡轮电动机或电池组，一般为涡轮电动机，涡轮本体和稳压整流)取电驱动控制电机运动，同时转子位置反馈至控制电路中；涡轮电动机供电时要经过通讯电路，通讯电路可根据实际需要实现脉冲器的其他功能，电机按着控制电路给定的控制信号进行运动；电动机与转子之间连接有扭轴，其带动泥浆脉冲器的转子摆动，脉冲器的定转子剪切流体，产生脉冲信号111;这些脉冲压力信号，经过钻杆传输到地面立管上以实现实时解调;具体为，地面解调软件系统通过数据采集系统的压力传感器对地面立管上压力传感器进行压力信号采集，进而通过解调系统对井下的压力信号进行解析，传输上来的数据转换为井下工程参数和地层参数。
[0058]其中，泥浆脉冲器利用定转子剪切流体，脉冲器转子一般由电机驱动控制，转子直接接触流体；本申请上述脉冲器可适应井下高温、高压环境，并且具有合理的泥浆流动通道;另外，电机、电子器件、材料、结构等均可适应外部温度变化，同时也能够保证外壳的强度和结构满足环境压力要求。
[0059]本发明上述技术方案能够使脉冲器内部压力与钻柱内压力平衡，装入钻铤后，机械连接可靠，密封有效，仪器能够可靠地工作;动密封及压力补偿装置可靠，操作及维修简单，能够适应钻井作业时的高温，高压，振动环境，在井场等环境能进行拆卸、装配等操作；动密封结构能够适应高温、高压环境，该种动密封能够隔离脉冲器工作机构环境里的泥浆对传动系的侵入，保证传动系动力稳定、可靠地输出；压力补偿结构适应高温、高压环境，该种动密封同时还有兼有压力补偿的功能，压力补偿功能使剪切阀泥浆脉冲器在井下能够承受压力，具体能够承受140MPa或者更高的压力；内部浸油电动机的循环油路能够适应高温、高压环境，能在使用抽真空油栗进行抽真空注油时，内部无死角，不贮存空气，同时当井下压力波动时，内部油液能快速流通，实现压力补偿。
[0060]本发明提供的上述钻进系统在钻进过程中，可通过井下测量传感器测得工程参数及地层参数，并将所测模拟信号通过数据编码器转换为数字信号;进而，将数字信号经过控制电路调制后传递给驱动电路，电机将按着控制电路给定的控制信号进行运动，并带动泥浆脉冲器转子剪切流体以产生压力脉冲信号；最终，这些脉冲压力信号可经过钻杆传输到地面立管上，数据采集系统通过压力传感器采集上述压力信号，并通过解调系统对压力信号进行解析，以转换为相应的井下工程参数和地层参数。
[0061]本发明提供的上述剪切阀泥浆脉冲器在具体操作中，可利用一定长度的胶筒可实现非连续旋转轴的动密封;胶筒两端直径不同，称为大端(第一筒体的首端)和小端(第二筒体的末端)，大小端处可采用类似O型密封圈压紧的方式进行紧固密封，其压缩量可以参照PAKER的密封尺寸;利用具有一定长度且中间设有叠层的胶筒来实现压力补偿;脉冲器中传动系的动力装置电机，其内部充满液压油，设为动密封和压力补偿的补偿腔；电机内部设计液压油流道，可方便快速实现压力补偿，同时确保电机内部无死角，液压油充满电机本体内部;胶筒位于泥浆脉冲器定子内部，来流不能直接冲刷胶筒。
[0062]相比于现有技术方案中的摩擦副动密封，本申请提供的上述方案设为非连续旋转动密封，具有零件少，工作可靠，使用安装方便，便于检修等特点;本方案所采用的压力补偿装置，不需要单独的活塞短节等装置，结构简单，胶筒便于安装、检修;使用内部带有液压油油路的浸油电动机，可以作为动密封的油腔;本方案中的仪器整体可承压HOMPa或者更高的压力，耐温150°C以上;并使用两次流道转换，流道由中空流道-环空流道-中空流道;使安装变得简单、可靠；上述仪器能耐高压，仪器的设计能在深井和超深井中使用，要求承压HOMPa以上，因此密封结构可承受大于140MPa以上的压力；从静密封和动密封两个方面来讲，本发明具有压力自动补偿的能力，密封结构对微小压力变形能够自动补偿;本发明中的密封胶筒设有足够的空间，能够防止因液压油体积膨胀，而造成胶囊表面与外壁摩擦;其中，高压密封结构和所选择的密封材料，能够可靠地在高温环境下工作，密封件浸润在油液中工作，能承受150°C的高温，并且在达到最高温度时，其密封不会马上失效;密封结构，能抗冲击振动，密封结构有一定的减振缓冲设计，钻井液的成分复杂，对密封结构的橡胶材料有抗腐蚀，抗硫化氢的要求;本发明中的密封结构有较高的可靠性和寿命，可提高钻井作业效率，降低维护成本;密封结构满足结构合理，安装拆卸检修方便快捷，加工制造简单，密封紧凑，所用元件少，质量轻，占用空间少等特点。
[0063]本领域的技术人员应该明白，虽然本发明实施例所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明实施例而采用的实施方式，并非用以限定本发明实施例。任何本发明实施例所属领域内的技术人员，在不脱离本发明实施例所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明实施例的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
【主权项】
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结构。4.根据权利要求3所述的动密封及压力补偿结构，其特征在于， 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。5.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。6.根据权利要求4所述的动密封及压力补偿结构，其特征在于， 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。7.根据权利要求6所述的动密封及压力补偿结构，其特征在于， 所述转子设置为剪切阀，所述剪切阀与所述第二隔套之间设有套设在输出轴外侧的转子间隙调节环。8.根据权利要求7所述的动密封及压力补偿结构，其特征在于， 所述剪切阀与输出轴末端之间通过剪切阀压盖以及贯穿压盖并拧紧到输出轴末端上的锁紧螺母连接。9.根据权利要求1中任一所述的动密封及压力补偿结构，其特征在于， 所述输出轴沿轴线方向设置有通孔，所述通孔设为脉冲器的抽真空以及注油通道，所述通孔的端口设有密封堵塞，所述胶筒结构与输出轴之间的环腔与通孔连通。
【文档编号】E21B47/20GK106014396SQ201610581144
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月21日
【发明人】王智明, 陆庆超, 张峥, 张爽, 姜天杰
【申请人】中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司