一种无线随钻测斜仪脉冲发生器耐冲刷活塞帽

技术领域

本发明属于油田钻井、煤层气开发、地质导向技术领域，具体涉及一种无线随钻测斜仪脉冲发生器耐冲刷活塞帽。

背景技术

脉冲器主阀头是整套仪器的重要件，而活塞帽在主阀头中起到限位、密封、过流等作用，活塞帽处为动密封，密封的好坏直接影响到泥浆压力，进而影响到上传解码信息，活塞帽处压力大，长期受到泥浆的冲刷、腐蚀，并与引鞋有相对的撞击，所以该件既要耐冲蚀也要耐撞击，活塞帽冲蚀严重会影响其密封，使仪器不能正常工作。

申请人所掌握的与本发明相关的同类技术现状：“无线随钻测斜仪中的活塞帽”专利申请号：CN202021318889.5，申请日期：20200708申请(专利权)人：苏州金科发能源技术有限公司。本发明涉及一种无线随钻测斜仪中的活塞帽，包括圆柱形的活塞帽本体，活塞帽本体的周壁中设置有环形的卡槽，卡槽中设置有环形的密封圈，所述密封圈的横截面为横向放置的U型结构，密封圈的外端面为光滑的圆弧面，且该圆弧面凸出于本体的周壁，密封圈的内端面中设置有横向的凹槽，所述凹槽中设置有弹片圈，所述弹片圈具有由中心向外扩张的弹力。其在密封圈中设置弹片圈，使密封圈在弹片圈的外扩作用力下，密封圈的外缘保持与活塞筒的内壁相贴合。另外，其密封圈的特殊结构，可在卡槽内活动，在密封圈的外缘磨损的情况下，密封圈可以在弹片圈的作用下，在卡槽内逐渐向外滑动，使得密封圈的外缘依然保持与活塞筒的内壁相贴合。

上述的无线随钻测斜仪中的活塞帽，包括圆柱形的活塞帽本体，活塞帽本体的周壁中设置有环形的卡槽，卡槽中设置有环形的密封圈，其特征在于：所述密封圈的横截面为横向放置的U型结构，密封圈的外端面为光滑的圆弧面，且该圆弧面凸出于本体的周壁，密封圈的内端面中设置有横向的凹槽，所述凹槽中设置有弹片圈，所述弹片圈具有由中心向外扩张的弹力；卡槽的内端设置有分别向两侧扩展的限位环槽，限位环槽的宽度大于卡槽的宽度；密封圈的内端设置有分别向两侧延伸的凸出环，凸出环设置于限位环槽内，并且凸出环的厚度不大于限位环槽的长度；活塞帽本体的周壁中沿轴向设置有两条相互平行的环向卡槽，每条卡槽中分别设置有环形的密封圈。只是对活塞帽的一个简单的加厚密封。

发明内容

本发明提供的一种无线随钻测斜仪脉冲发生器耐冲刷活塞帽目的是克服现有技术中由于主阀头中活塞帽被冲蚀后无法正常工作，提高了由于主阀头原因造成的仪器故障率，降低了钻井效率，增加了钻井成本的问题。

为此，本发明提供了一种无线随钻测斜仪脉冲发生器耐冲刷活塞帽，包括活塞帽本体、阀套、活塞环、连接端头和密封圈，活塞帽本体水平轴向上开设有第一通孔，阀套水平轴向上开设有第二通孔，连接端头水平轴向上开设有第三通孔，活塞帽本体的右部内套接连接端头的左部，活塞帽本体的右部外套接活塞环，活塞环的外部套接密封圈，连接端头的左部内套接阀套，第一通孔、第二通孔和第三通孔相连通。

优选的，所述活塞帽本体为中心轴为水平方向的圆柱体，且活塞帽本体的中部外径＞活塞帽本体的右部外径＞活塞帽本体的左部外径，第一通孔的右部外径＞第一通孔的左部外径＝第一通孔的中部外径。

优选的，所述连接端头的左部连于第一通孔的右部内，连接端头的右部向外凸起，凸起的左端面连接活塞帽本体的右端面。

优选的，所述第三通孔的左部和中部均为圆柱形，第三通孔的右部为圆台，圆台侧面的外径自左向右增大，圆台的母线和圆台轴的夹角为0°。

优选的，所述第二通孔的形状为中心轴为水平方向的圆柱形，圆柱形的右端为外径自左向右增大的圆台形。

优选的，所述第一通孔的中部外径＝第三通孔的中部外径＞第二通孔的外径。

优选的，所述密封圈为Y型密封圈。

优选的，所述阀套的材料为氮化硅陶瓷材料。

优选的，所述活塞环的材料为硬质合金材料。

优选的，所述活塞环的左端面连接活塞帽本体中部的右端面，活塞环的右端面连接连接端头凸起的左端面。

本发明的有益效果：本发明提供的这种无线随钻测斜仪脉冲发生器耐冲刷活塞帽，包括活塞帽本体、阀套、活塞环、连接端头和密封圈，阀套在使用时起到压力平衡的作用，阀套的形状为环形结构，材料采用氮化硅陶瓷材料，本身具有润滑性，耐磨损，抗弯强度大,硬度高；活塞环的材料采用硬质合金材料，更耐冲刷和磨损；密封圈改选Y型密封圈，密封效果好，故障率低；该件经过改进后，延长了使用寿命，减少由于活塞帽冲蚀带来的主阀头工作不正常现象，降低了由于主阀头原因造成的仪器故障率，提高了钻井的效率，节约了钻井成本；本发明设计制作简单，成本低，能够进一步提高仪器的使用效率，降低仪器故障率，可广泛的在钻井现场推广，适用范围大。

附图说明

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1是无线随钻测斜仪脉冲发生器耐冲刷活塞帽的结构示意图。

附图标记说明：1、活塞帽本体；2、阀套；3、活塞环；4、连接端头；1-1、第一通孔；2-1、第二通孔；4-1、第三通孔；1-2、连接件。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，一种无线随钻测斜仪脉冲发生器耐冲刷活塞帽，包括活塞帽本体1、阀套2、活塞环3、连接端头4和密封圈，活塞帽本体1水平轴向上开设有第一通孔1-1，阀套2水平轴向上开设有第二通孔2-1，连接端头4水平轴向上开设有第三通孔4-1，活塞帽本体1的右部内套接连接端头4的左部，活塞帽本体1的右部外套接活塞环3，活塞环3的外部套接密封圈，连接端头4的左部内套接阀套2，第一通孔1-1、第二通孔2-1和第三通孔4-1相连通。

本发明结构简单，现场操作方便，安全可靠，降低了由于主阀头活塞帽的原因造成的仪器故障率，提高了钻井的效率，可广泛的在钻井现场使用。

实施例2:

在实施例1的基础上，所述活塞帽本体1为中心轴为水平方向的圆柱体，且活塞帽本体1的中部外径＞活塞帽本体1的右部外径＞活塞帽本体1的左部外径，第一通孔1-1的右部外径＞第一通孔1-1的左部外径＝第一通孔1-1的中部外径。

对称的圆柱体结构便于活塞帽在主阀头内限位和动态密封，将阀套2和连接端头4对称连于活塞帽本体1内，在使用时钻井液从第一通孔1-1中通过，结构简单，保证过流作用的前提下，最大化利用活塞帽本体1的空间，减小活塞帽的体积，降低成本。

实施例3:

在实施例2的基础上，所述连接端头4的左部连于第一通孔1-1的右部内，连接端头4的右部向外凸起，凸起的左端面连接活塞帽本体1的右端面。

凸起部分使活塞环3卡接在活塞帽本体1中部和连接端头4凸起部分之间，保证活塞帽移动和钻井液冲刷活塞环时，活塞环3相对活塞帽本体1不移动，进而使活塞环3外面套接的密封环不相对移动，保证活塞帽使用时的动态密封性能。

优选的，所述第三通孔4-1的左部和中部均为圆柱形，第三通孔4-1的右部为圆台，圆台侧面的外径自左向右增大，圆台的母线和圆台轴的夹角为30°。

圆台的母线和圆台轴的夹角为30°，对泥浆的导流效果更好，提高了耐冲刷能力。

优选的，所述第二通孔2-1的形状为中心轴为水平方向的圆柱形，圆柱形的右端为外径自左向右增大的圆台形。

中心轴为水平方向的圆柱形具有润滑性，耐磨损；圆柱形的右端为外径自左向右增大的圆台形，对过流液具有导向作用，减小液体对阀套的磨损，增加使用寿命。

优选的，所述第一通孔1-1的中部外径＝第三通孔4-1的中部外径＞第二通孔2-1的外径。该结构泥浆压力信号更好。

实施例4:

在实施例3的基础上，所述密封圈为Y型密封圈。

相比现有的圆形密封圈上下活动间隙大，形成的泥浆波形大，导致数据传不上来，解码错误；Y型密封圈的活塞帽使泥浆波形更稳定，密封效果好，故障率低。

优选的，所述阀套2的材料为氮化硅陶瓷材料。

相比现有12cr18ni9不锈钢材料，抗弯强度520MPa，硬度小于90HRA，采用的氮化硅陶瓷材料的阀套2具有润滑性，耐磨损，抗弯强度900-1200MPa,硬度92-93HRA，提高了耐腐蚀和耐冲刷性。

优选的，所述活塞环3的材料为硬质合金材料。

活塞环3为外层易损易冲蚀部位，该部位采用了用硬质合金材料，硬质合金材料具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度；提高了耐冲蚀和耐磨性。

优选的，所述活塞环3的左端面连接活塞帽本体1中部的右端面，活塞环3的右端面连接连接端头4凸起的左端面。

该结构保证活塞帽移动时和钻井液冲刷活塞环时，活塞环3相对活塞帽本体1不移动，进而使活塞环3外面套接的密封环不相对移动，保证活塞帽使用时的动态密封性能。

优选的，活塞环3为中部向外凸起的环形结构；该结构便于将Y型密封圈稳固的连于活塞环3的外部，起到良好稳定的密封作用。

实施例5:

优选的，所述活塞帽本体1的左部外套连接件1-2。

连接件1-2防止出现活塞帽本体1容易撞入被撞击部件内部引鞋的故障；同时连接件1－2可根据实际需要进行选择，适应性强。

优选的，连接件1-2的左端为倒角；撞击时，倒角起到减小应力集中的作用，同时加强连接件1-2的强度。

优选的，所述活塞帽本体1和连接端头4为螺纹连接。螺纹连接为可拆卸连接，结构简单，安装拆卸维护方便。

本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“左”、“内部”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。