石油测井应用中正脉冲发声器的工作原理

石油测井正脉冲发声器的工作原理

正脉冲发生器是MWD/LWD组合仪器与地面设备之间的通讯工具，是一种简单的但行之有效的泥浆脉冲遥传系统，能将井下测量设备所测量的数据直接传送到地面设备。该设备位于钻铤中MWD/LWD组合仪器的顶端。通讯的实现是利用在钻杆内循环的泥浆柱中产生小的压力脉冲，这些包含了从井下电子线路编码信息的压力脉冲，能被MWD/LWD地面设备检测和解码。

正脉冲发生器是一个机电液一体化设备，它主要由主阀、溢流阀和控制阀组成。主阀限制泥浆的流动以产生正脉冲。溢流阀控制仪器的内压力调节脉冲的幅度控制阀控制主阀的运动。

正脉冲发生器的周围充满了被泥浆泵往下泵的泥浆，泥浆的压力来自于往下泵时遇到的钻头阻力。当泥浆通过钻头后它从钻铤和井眼之间的间隙中间向上流动。环空压力来源于泥浆的重量，泥浆重量所产生的压力称为流体静压力。不产生脉冲时沿钻杆从地面向下泵的泥浆流经主阀筒，推动主阀芯向下压迫弹簧由于泥浆流的总流通面积减少在主阀筒处出现一小压差，高压边泥浆经主轴内孔到达控制阀下方。高压施加在浮动活塞的顶部浮动活塞的两边压力平衡。

浮动活塞使油室与泥浆分开油室内装有一个控制电磁阀和一个流体开关。流体开关两边的压力差约等于主阀筒处的压差。当此压差达到设定值时就会启动微动开关使脉冲发生器开始工作。 当驱动器送来控制信号时螺线管被激励，衔铁产生的吸力克服两个复位弹簧的压力将控制阀向下拉。

控制阀被从它的阀座往回拉时使高压泥浆经主阀轴内孔流过控制阀座，至动力活塞的背面。动力活塞与主轴连接并且直径大于主阀筒上主阀芯的直径，主阀芯与主轴粘在一起活塞之下的高压推动主阀芯向上朝着主阀筒运动泥浆流的总流通面积进一步减小在钻杆中产生高压。

这样就产生一个正脉冲也就是二进制编码的“1”。此高压的大小由动力活塞上的阀控制。在一规定的压力下溢流阀打开防止主阀进一步提升。用这种方式就可以在较大的一个流量范围内，控制了所产生脉冲的幅度。当来自驱动器的信号关断时，因复位弹簧的作用，控制阀快速返回阀座，阻断了通过主轴的泥浆流。

动力活塞之下的高压经阀的狭缝向低压边泄漏，使主阀被推动，压着主弹簧向下运动，从而降低了钻杆内的压力至正常值。这种状态就是二进制编码的“0”。 由正脉冲发生器所产生的液动压力的变化经钻杆传到地面，被传感器检测。连续的压力脉冲编码就表示井下传感器所记录的数据。

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