[发明专利]一种高传输速率连续波脉冲发生器实验装置及实验方法

说明书

本发明提供了一种高传输速率连续波脉冲发生器实验装置及实验方法，所述实验装置包括钻井泵、实验介质循环单元、井深模拟单元、动力组单元、上游紊流发生器、下游紊流发生器、前端节流阀、后端节流阀、脉冲发生器、压力传感器、振动模拟器和计算机单元。所述实验方法通过所述实验装置实现，实验方法包括步骤：向实验介质循环单元中注入实验介质并进行调配，通过钻井泵向实验管线内泵送调配好的实验介质并按梯度增大排量，脉冲发生器发射压力信号，在实验稳定后读取实验数据，改变实验条件多次重复实验并记录实验数据。本发明提供的实验装置能够完整模拟压力信号传输。本发明提供的方法能获取不同实验条件下的压力信号，达到信号高传输速率的目的。

技术领域

本发明涉及模拟井下泥浆连续波信号发生和检测的实验装置技术领域，具体的，涉及一种高传输速率连续波脉冲发生器实验装置及实验方法。

背景技术

随着勘探开发向数字化、智能化进军，各种井下新型测量仪器层出不穷。测量参数从井斜、方位、工具面等几何参数发展到钻压、振动、压力、电阻率等多个工程、地质参数，对传输速率要求越来越高。高传输速率的随钻测量系统将成为研究的必然方向。目前，连续波泥浆脉冲传输系统在应用上已形成了以斯伦贝谢(Schlumberger)和贝克休斯(BakerHughes)为领头羊的国外大型油服公司对该领域产品和技术的垄断格局，他们各自的旋转阀和剪切阀连续波泥浆脉冲传输系统代表了当前国际上的最高水平，但产品服务费高昂，只租不售，并采用严格的技术垄断政策。而国内大多是采用正脉冲泥浆压力波传输的方式，对连续波信号发生和传输的研究还处于初级阶段，对高传输速率脉冲发生器的研究也仅处于理论和样机阶段，并未进行现场应用。

为达到信号高传输速率的目的，对脉冲发生器提出了以下技术要求：一是高转速旋转阀结构设计及高精度控制技术，二是微小信号识别和编解码技术。针对上述技术要求，在井下复杂的工作环境下，仅依靠数值分析很难真实模拟实际工况，因此开展连续波脉冲发生器实验装置及方法研究具有重要的意义。

现有的连续波脉冲发生器多采用风洞实验。申请号为“CN201520848942.5”、名称为“一种连续波脉冲发生器风洞实验装置”的中国专利公开了一种连续波脉冲发生器风洞实验装置。该装置主要包括鼓风机、旁通阀、流量计、法兰、压力传感器阵列、信号发生器转阀、压差传感器、传动装置、扭矩传感器、电机、模拟钻头、实验段外壳体、U型阻风罩。压力传感器阵列、压差传感器、扭矩传感器测量的数据通过数据采集系统与上位机连接。信号发生器转阀包括转子和定子，它与压力传感器阵列、压差传感器、传动装置、扭矩传感器、电机及实验段外壳体构成了信号发生实验段。该装置可以模拟连续波脉冲发生器的设计与控制过程，同时模拟井下钻头反射状况，从而缩短设计和实验周期，节约实验成本。但该装置结构较为简单，采用风作为压力信号实现较为简单，只能在一定程度上模拟压力信号，并不能模拟钻井液紊流等条件。

申请号为“CN201610374245.X”、名称为“一种泥浆脉冲发生器转子测试装置”的中国专利公开了一种泥浆脉冲发生器转子测试装置。该装置主要包括外筒及泥浆循环系统，外筒两端设有上、下密封盖，外筒内部设有密封保护外壳，密封保护外壳通过上、下扶正器固定在外筒内，密封保护外壳外部设有转子，内部设有磁轴，磁轴由大功率电机驱动，磁轴转动，转子与磁轴形成磁力耦合，转子随磁轴一起转动；泥浆循环系统包括泥浆池和循环泵，泥浆池中的泥浆被循环泵经泥浆入口输送至外筒中，再经过泥浆出口回流至泥浆池中。该装置可以实现对转子的筛选，用于转子的生产工艺改进，从而提高水润橡胶轴承转子的耐磨性，解决转子工作过程中的偏磨现象，进而改进泥浆脉冲发生器结构设计，避免不合格产品井上应用产生的生产事故。但该装置仅能对转子进行模拟改进，不能完整模拟压力信号传输，也不能用于模拟高传输速率的连续波脉冲发生器。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目在于提供一种能够完整模拟不同条件下压力信号高速率传输的高传输速率连续波脉冲发生器实验装置及实验方法。