发明内容
本实用新型提供了一种井下双向通讯装置,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决现有井下通讯装置在装配时,存在的工具连接端的线缆容易发生破损甚至断裂的问题。
本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的:一种井下双向通讯装置,包括无磁短节、电子短节、脉冲发生器、泥浆涡轮发电机和插针连接套,无磁短节的下部内侧与电子短节的上部外侧密封固定安装在一起,在电子短节的上部外侧密封安装有外套,在外套与电子短节之间固定安装有电源电路板和脉发驱动电路板,脉冲发生器、泥浆涡轮发电机和插针连接套自上而下固定在无磁短节内,插针连接套的下端与电子短节的上端密封固定安装在一起,在插针连接套上设置有第一过线通道,在电源电路板上方的电子短节上设置有与第一过线通道相通的第二过线通道,在无磁短节上轴向设置有与第二过线通道相通的第三过线通道,在无磁短节的下部内侧与电子短节上部外侧之间密封安装有能连接第二过线通道与第三过线通道之间的线缆的防断线总成,在脉发驱动电路板下方的电子短节上轴向设置有第四过线通道,泥浆涡轮发电机的电源输出端与电源电路板的电源输入端连接,电源电路板的电源输出端分别与脉发驱动电路板的电源输入端以及脉冲发生器的电源输入端连接,脉发驱动电路板的信号输出端与脉冲发生器的信号输入端电连接,泥浆涡轮发电机的信号输出端与脉发驱动电路板的信号输入端电连接。
下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进:
上述防断线总成包括能够相对转动并实现电连接的固定接线导体和旋转接线导体;在无磁短节的下端内侧设置有与第三过线通道相通的外滑环限位槽,在外滑环限位槽与第二过线通道之间的电子短节上连通有径向通道,固定接线导体通过内绝缘套绝缘固定安装在径向通道处的电子短节外;在旋转接线导体外包裹有绝缘置于外滑环限位槽内的外绝缘套;在固定接线导体和旋转接线导体上分别设有接线端子,在内绝缘套上设有能使径向通道内的线缆与固定接线导体的接线端子电连接的内过线通道;在外绝缘套上设有能使第三过线通道内的线缆与旋转接线导体的接线端子电连接的外过线通道;无磁短节的下端内侧与电子短节的上端外侧通过螺纹固定安装在一起。
上述脉发驱动电路板上设置有脉发驱动电路模块和信号收发模块,电源电路板的电源输出端均与脉发驱动电路模块、信号收发模块的电源输入端连接,脉发驱动电路模块的信号输出端与脉冲发生器的信号输入端电连接,泥浆涡轮发电机的信号输出端与信号收发模块的信号输入端电连接;或/和,在第三过线通道的上端设置有上接线端口,在第四过线通道的底端设置有下接线端口,在上接线端口上方的无磁短节上设置有上密封槽,在下接线端口下方的电子短节外侧设置有下密封槽。
上述插针连接套的上部内侧设置有截面宽度自上而下逐渐减小的台阶环槽,泥浆涡轮发电机的下端外侧与插针连接套的上端内侧在台阶环槽处固定安装在一起,在台阶环槽内固定安装有多芯插针,在台阶环槽下方的插针连接套上设置有与台阶环槽相通的第一过线通道;或/和,在无磁短节与外套之间的电子短节外侧密封套装有上挡圈,在上挡圈的下部内侧设置有外限位凹槽,在与外限位凹槽对应的电子短节外侧设置有与外限位凹槽对应的内限位凹槽,在外限位凹槽和内限位凹槽内固定安装有对上挡圈轴向限位的定位环;或/和,在电子短节的下部外侧设置有外环台,外套座在外环台上,在外套与外环台之间密封套装有下挡圈;或/和,在与脉冲发生器对应的无磁短节内侧设置有限位环槽,在限位环槽内密封安装有支撑脉冲发生器的固定套。
上述第二过线通道与第四过线通道之间的电子短节外侧与外套内侧之间形成走线通道,在与外套内外对应的电子短节外侧沿圆周设置有至少一个的上固定槽,电源电路板固定在上固定槽内,在上固定槽下方的电子短节外侧沿圆周设置有至少一个的下固定槽,脉发驱动电路板固定在下固定槽内;在第二过线通道与上固定槽之间的电子短节外侧设置有第一绕行环槽,在上固定槽与下固定槽之间的电子短节外侧设置有第二绕行环槽,在下固定槽与第四过线通道之间的电子短节外侧设置有第三绕行环槽。
上述靠近电子短节上端的插针连接套的一侧设置有前后贯通的安装窗口,安装窗口的底部设有贯穿至插针连接套底部的连接通孔,与连接通孔对应的电子短节的上设有螺纹孔,在相互对应的连接通孔和螺纹孔内通过螺纹固定安装有能将插针连接套和电子短节固定连接的防转固定螺栓;或/和,在无磁短节的上侧置有内螺纹或外螺纹,在电子短节的下侧设置有内螺纹或外螺纹;或/和,在插针连接套的下端外侧与电子短节的上端内侧之间固定安装有至少一道的密封圈。
本实用新型结构合理而紧凑,使用方便,在使用过程中,在不改变传统的流道方式的前提下,能够完成井下信号上传至井上以及井上信号下传至井下,实现信号传输的双向通讯,防断线总成的设置,能够在连接无磁短节与电子短节时,能够防止第二过线通道与第三过线通道之间的线缆出现线缆断裂现象,能够维持本实用新型进行双向通讯,从而使本实用新型能够广泛的应用于石油井下机电设备的双向通讯。
具体实施方式
本实用新型不受下述实施例的限制,可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在本实用新型中,为了便于描述,各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的,如:前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述:
如附图1至4所示,该井下双向通讯装置包括无磁短节1、电子短节2、脉冲发生器3、泥浆涡轮发电机4和插针连接套5,无磁短节1的下部内侧与电子短节2的上部外侧密封固定安装在一起,在电子短节2的上部外侧密封安装有外套6,在外套6与电子短节2之间固定安装有电源电路板和脉发驱动电路板,脉冲发生器3、泥浆涡轮发电机4和插针连接套5自上而下固定在无磁短节1内,插针连接套5的下端与电子短节2的上端密封固定安装在一起,在插针连接套5上设置有第一过线通道7,在电源电路板上方的电子短节2上设置有与第一过线通道7相通的第二过线通道8,在无磁短节1上轴向设置有与第二过线通道8相通的第三过线通道9,在无磁短节1的下部内侧与电子短节2上部外侧之间密封安装有能连接第二过线通道8与第三过线通道9之间的线缆的防断线总成,在脉发驱动电路板下方的电子短节2上轴向设置有第四过线通道10,泥浆涡轮发电机4的电源输出端与电源电路板的电源输入端连接,电源电路板的电源输出端分别与脉发驱动电路板的电源输入端以及脉冲发生器3的电源输入端连接,脉发驱动电路板的信号输出端与脉冲发生器3的信号输入端电连接,泥浆涡轮发电机4的信号输出端与脉发驱动电路板的信号输入端电连接。
脉冲发生器3为现有技术中产生脉冲信号的井下设备。泥浆涡轮发电机4为现有技术中的兼具发电和信号传递的泥浆涡轮发电机。电源电路板和脉发驱动电路板均为现有技术。电子短节2能够用来传递扭矩和承受钻压。
本实用新型所述的井下双向通讯装置在使用过程中,在不改变传统的流道方式的前提下,能够完成井下信号上传至井上以及井上信号下传至井下,实现信号传输的双向通讯。防断线总成的设置,在连接无磁短节1与电子短节2时,能够防止第二过线通道8与第三过线通道9之间的线缆出现线缆断裂现象,能够维持本实用新型进行双向通讯,从而本实用新型能够广泛的应用于石油井下机电设备的双向通讯。
可根据实际需要,对上述井下双向通讯装置作进一步优化或/和改进:
如附图2、4所示,防断线总成包括能够相对转动并实现电连接的固定接线导体35和旋转接线导体16;在无磁短节1的下端内侧设置有与第三过线通道9相通的外滑环限位槽,在外滑环限位槽与第二过线通道8之间的电子短节2上连通有径向通道13,固定接线导体35通过内绝缘套15绝缘固定安装在径向通道13处的电子短节2外;在旋转接线导体16外包裹有绝缘置于外滑环限位槽内的外绝缘套14;在固定接线导体35和旋转接线导体16上分别设有接线端子,在内绝缘套15上设有能使径向通道13内的线缆与固定接线导体35的接线端子电连接的内过线通道;在外绝缘套14上设有能使第三过线通道9内的线缆与旋转接线导体16的接线端子电连接的外过线通道;无磁短节1的下端内侧与电子短节2的上端外侧通过螺纹固定安装在一起。
在连接无磁短节1与电子短节2时,电子短节2不动,通过旋转无磁短节1,使电子短节2与无磁短节1扣接,无磁短节1旋转一定的角度后,第三过线通道9内的线缆会牵引旋转接线导体16、外绝缘套14旋转,由于旋转接线导体16与固定接线导体35为相对转动的关系,因此,旋转接线导体16、外绝缘套14可以跟随无磁短节1旋转同时,使第三过线通道9内的线缆不会被拧断,即能够防止第二过线通道8与第三过线通道9之间的线缆出现线缆断裂现象,对线缆起到保护作用,从而保证通讯有序进行。
如附图3所示,脉发驱动电路板上设置有脉发驱动电路模块和信号收发模块,电源电路板的电源输出端均与脉发驱动电路模块、信号收发模块的电源输入端连接,脉发驱动电路模块的信号输出端与脉冲发生器3的信号输入端电连接,泥浆涡轮发电机4的信号输出端与信号收发模块的信号输入端电连接;或/和,在第三过线通道9的上端设置有上接线端口29,在第四过线通道10的底端设置有下接线端口30,在上接线端口29上方的无磁短节1上设置有上密封槽32,在下接线端口30下方的电子短节2外侧设置有下密封槽18。
脉发驱动电路模块和信号收发模块为现有公知技术。上接线端口29和下接线端口30的设置,装配时便于本实用新型的线缆与外部线缆的对接;为了提高本实用新型与连接工具之间的密封性,可以在上密封槽32和下密封槽18内安装密封圈31,由此对本实用新型中的电路模块(脉发驱动电路板等)进一步进行保护。
如附图1、2所示,在插针连接套5的上部内侧设置有截面宽度自上而下逐渐减小的台阶环槽11,泥浆涡轮发电机4的下端外侧与插针连接套5的上端内侧在台阶环槽11处固定安装在一起,在台阶环槽11内固定安装有多芯插针12,在台阶环槽11下方的插针连接套5上设置有与台阶环槽11相通的第一过线通道7;或/和,在无磁短节1与外套6之间的电子短节2外侧密封套装有上挡圈17,在上挡圈17的下部内侧设置有外限位凹槽,在与外限位凹槽对应的电子短节2外侧设置有与外限位凹槽对应的内限位凹槽,在外限位凹槽和内限位凹槽内固定安装有对上挡圈17轴向限位的定位环;或/和,在电子短节2的下部外侧设置有外环台19,外套6座在外环台19上,在外套6与外环台19之间密封套装有下挡圈20;或/和,在与脉冲发生器3对应的无磁短节1内侧设置有限位环槽,在限位环槽内密封安装有支撑脉冲发生器3的固定套21。
多芯插针12可以满足多条信号线的对接。根据需要,多芯插针12为七芯插针。
如附图1至4所示,在第二过线通道8与第四过线通道10之间的电子短节2外侧与外套6内侧之间形成走线通道,在与外套6内外对应的电子短节2外侧沿圆周设置有至少一个的上固定槽22,电源电路板固定在上固定槽22内,在上固定槽22下方的电子短节2外侧沿圆周设置有至少一个的下固定槽23,脉发驱动电路板固定在下固定槽23内;在第二过线通道8与上固定槽22之间的电子短节2外侧设置有第一绕行环槽24,在上固定槽22与下固定槽23之间的电子短节2外侧设置有第二绕行环槽25,在下固定槽23与第四过线通道10之间的电子短节2外侧设置有第三绕行环槽26。
如附图1至4所示,在靠近电子短节2上端的插针连接套5的一侧设置有前后贯通的安装窗口27,安装窗口27的底部设有贯穿至插针连接套5底部的连接通孔,与连接通孔对应的电子短节2的上设有螺纹孔,在相互对应的连接通孔和螺纹孔内通过螺纹固定安装有能将插针连接套5和电子短节2固定连接的防转固定螺栓28;或/和,在无磁短节1的上侧置有内螺纹或外螺纹,在电子短节2的下侧设置有内螺纹或外螺纹;或/和,在插针连接套5的下端外侧与电子短节2的上端内侧之间固定安装有至少一道的密封圈31。
密封圈31可以提高插针连接套5与电子短节2之间的密封性,即防止液体通过插针连接套5与电子短节2之间的间隙进入第一过线通道7、第二过线通道8等内后,使电子配件发生故障。防转固定螺栓28不仅起到将插针连接套5与电子短节2连接的作用,而且能够进一步方便第一过线通道7与第二过线通道8对接,便于装配。
在本实用新型中,所述的密封均可以通过安装密封圈31或其它现有公知公用的密封方式进行密封,如密封固定安装中的密封或密封套装中的密封。
以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例,其具有较强的适应性和最佳实施效果,可根据实际需要增减非必要的技术特征,来满足不同情况的需求。
本实用新型最佳实施例的使用过程:将该井下双向通讯装置连入井下工具(立管)中,电子短节2的下端与装有测量井斜、方位等井底数据仪器的随钻测量短节(MWD短节)连接,脉发驱动电路模块与MWD短节之间的数据线缆通过下接线端口30连接,信号收发模块与井下中央控制器(井下CPU)电连接;泥浆涡轮发电机4发电,并将电能输送给电源电路板,电源电路板分别给脉冲发生器3、脉发驱动电路板供电;MWD短节将井底数据信号发送给脉发驱动电路模块,脉发驱动电路模块将接收到的信号传送给脉冲发生器3,脉冲发生器3根据接收到的信号产生相应的脉冲信号,井上脉冲信号接收系统接收脉冲发生器3发出的脉冲信号,由此获得井底数据,完成信号的上传;井上要向井下CPU发送信号时,通过操作地面旁通阀的开启和关闭,进而分流立管内泥浆排量,排量改变导致泥浆涡轮发电机4的电压变化,泥浆涡轮发电机4将该电压信号发送给信号收发模块,信号收发模块将接收到的信号发送给井下CPU,由此完成信号的下传。