一种排量调控装置、泥浆发电机、钻探系统及其应用的制作方法

1.本发明涉及钻探技术领域，特别涉及一种排量调控装置、泥浆发电机、钻探系统及其应用。


背景技术：

2.在石油产业发展过程中，井下智能控制技术是目前工程技术发展的一个主要方向，其供电模式一般采用泥浆发电机进行供电，泥浆发电机的发电量与通过泥浆发电机涡轮的排量直接相关，且发电量对排量变化十分敏感，容易受到脉冲发送、泥浆性能、工作工况等因素影响。发电量的变化容易造成供电电压不稳，尤其在采用大功率泥浆发电机作为供电电源时，容易出现泥浆发电机适用排量范围较窄的情况，即：排量较低时，泥浆发电机发电量不足，导致依托该泥浆发电机的工具设备无法正常工作；排量较高时，泥浆发电机发电量过高，而大功率泥浆发电机发电电压又难以通过电子电路对电压进行调控，导致供给工具设备的电路板电压过高而进行电路高压保护。以上两种情形出现时对应的排量范围很小，导致使用泥浆发电机作为电源动力的井下工具设备适用排量范围较窄，被称为窄工作窗口工具。
3.窄工作窗口工具在适用排量范围内能够正常工作，但随着井深、泥浆性能、温度、脉冲发送等因素影响造成工具适用排量不断偏移且适用排量范围不断减小，最终导致工具设备无法正常工作，因此，尽可能的加宽工具设备的适用排量范围和尽可能减小排量波动带来的影响是解决此类问题的关键，现有技术中亟需一种扩宽泥浆发电机适用排量范围和缓解排量波动的装置。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种排量调控装置、泥浆发电机、钻探系统及其应用。
5.第一方面，本发明实施例提供一种排量调控装置，可以包括：流筒套和排量调节组件；
6.所述流筒套包括顶板，所述顶板上设有主通道和溢流通道；
7.所述流筒套用于套接在泥浆发电机的流筒外侧的状态下，所述主通道与所述流筒上的泥浆通道位置对应；
8.所述排量调节组件用于套设在所述流筒外侧，所述排量调节组件的调节阀芯与所述溢流通道位置对应，所述调节阀芯可沿所述溢流通道的轴向移动，以调控泥浆进入所述溢流通道的排量。
9.可选的，所述排量调节组件可以包括：调节阀芯、调节阀芯座、弹簧和旋转螺母；
10.所述调节阀芯安装在所述调节阀芯座上；
11.所述调节阀芯座、所述弹簧和所述旋转螺母用于套设在所述流筒上，所述弹簧位于所述调节阀芯座和所述旋转螺母之间；
12.所述旋转螺母通过所述弹簧驱动所述调节阀芯座伸缩以带动所述调节阀芯伸缩，使得所述调节阀芯沿所述溢流通道的轴向移动。
13.可选的，所述调节阀芯座上设有第一环形凹槽，所述旋转螺母上设有第二环形凹槽；
14.所述弹簧分别卡接于所述第一环形凹槽和所述第二环形凹槽中。
15.可选的，所述调节阀芯座和所述旋转螺母的外侧开设有竖槽，以作为泥浆流通的通道。
16.可选的，所述流筒套的内端面设置有定位销，所述流筒套用于通过所述定位销将所述主通道与所述泥浆通道对准。
17.可选的，所述排量调控装置还包括：滤网，所述滤网位于所述顶板之上。
18.第二方面，本发明实施例提供一种泥浆发电机，可以包括：发电机本体和流筒，以及如第一方面所述的排量调控装置；
19.所述流筒套和所述排量调节组件套设于所述流筒外面，所述主通道与所述流筒上的泥浆通道位置对应。
20.可选的，所述流筒的侧壁设置有台阶结构；
21.所述排量调节组件的调节阀芯座、弹簧和旋转螺母套设在所述流筒上，所述台阶结构的台阶面在轴向上限位所述旋转螺母。
22.可选的，所述流筒的侧壁设有外螺纹，所述旋转螺母与所述流筒螺纹连接。
23.可选的，所述流筒的外侧还开设有竖槽。
24.可选的，所述的泥浆发电机还可以包括：发电机上接头和发电机外钻铤；
25.所述发电机上接头与所述发电机本体的磁轴部连接，并与所述流筒和所述流筒套抵接；
26.所述发电机本体、所述流筒和所述排量调控装置位于所述发电机外钻铤内；
27.所述发电机上接头延伸出所述发电机外钻铤的上端，用于外接测量设备和/或钻杆；
28.所述发电机外钻铤的下端用于外接钻头。
29.第三方面，本发明实施例提供一种钻探系统，可以包括：钻头、钻杆、测量设备和如第二方面所述的泥浆发电机；
30.所述钻头与所述泥浆发电机的发电机外钻铤连接；
31.所述钻杆和/或所述测量设备与所述泥浆发电机的发电机上接头连接；
32.所述泥浆发电机用于为所述测量设备供电。
33.第四方面，本发明实施例提供一种第二方面所述的泥浆发电机在钻探系统中的应用。
34.第五方面，本发明实施例提供一种如第二方面所述的泥浆发电机的使用方法，可以包括：
35.根据泥浆的最佳排量、泥浆的密度和发电机涡轮系数确定涡轮两侧的压力差；
36.基于所述压力差、溢流通道的直径和弹簧的弹性系数，确定所述弹簧被压缩量，以确定所述旋转螺母的位置。
37.本发明实施例中提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
38.本发明实施例中提供了一种排量调控装置、泥浆发电机、钻探系统及其应用，该装置可以包括：流筒套和排量调节组件；流筒套包括顶板，顶板上设有主通道和溢流通道；流筒套用于套接在泥浆发电机的流筒外侧的状态下，主通道与流筒上的泥浆通道位置对应；排量调节组件用于套设在流筒外侧，排量调节组件的调节阀芯与溢流通道位置对应，调节阀芯可沿溢流通道的轴向移动，以调控泥浆进入溢流通道的排量。
39.本发明实施例中提供的上述排量调控装置，应用于井下智能工具入井服务时，避免了由于所用井下工具工作排量范围过窄而造成工具工作性能不稳定或无法工作的情况，该装置可以根据排量大小动态调整经过泥浆发电机通过发电机定转子的排量占比，从整体上提高井下智能工具所用泥浆发电机的适用排量范围，加宽泥浆发电机的适用排量范围和缓冲排量突变造成的排量波动，最终达到加宽泥浆发电机适用排量范围及工作稳定性的目的。
40.进一步的，该装置扩宽了工具的适用排量范围，同时对排量波动也有很好的缓冲功能，且结构简单，适应性强，提高了窄窗口工具的工作的稳定性。
41.本发明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而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
42.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
43.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
44.图1为本发明实施例一中提供的排量调控装置的结构示意图；
45.图2为本发明实施例一中提供的排量调控装置和流筒的爆炸示意图；
46.图3为本发明实施例一中提供的排量调控装置和流筒的剖面图；
47.图4为本发明实施例二中提供的泥浆发电机的剖面结构示意图；
48.图5为本发明实施例二中提供的弹簧在调节时不同状态下的示意图之一；
49.图6为本发明实施例二中提供的溢流通道部分开启弹簧的状态示意图；
50.1为泥浆发电机；
51.11为排量调控装置；12为流筒；13为发电机本体；14为发电机上接头；15为发电机外钻铤；16为定子；17为涡轮；
52.111为流筒套；112为排量调节组件；113为滤网；
53.1111为顶板；1112为主通道；1113为溢流通道；1114为定位销；1121为调节阀芯；1122为调节阀芯座；1123为弹簧；1124为旋转螺母；
54.121为泥浆通道；122为台阶结构；123为第三竖槽；131为磁轴部；
55.11221为第一环形凹槽；11222为第一竖槽；11241为第二环形凹槽；11242为第二竖槽。
具体实施方式
56.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开
的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
57.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“远”、“近”、“前”、“后”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
58.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
59.实施例一
60.本发明实施例一提供了一种排量调控装置，参照图1～图3所示，该排量调控装置11可以包括：流筒套111和排量调节组件112；
61.流筒套111可以包括顶板1111，顶板1111上设有主通道1112和溢流通道1113；
62.流筒套111用于套接在泥浆发电机1的流筒12外侧的状态下，主通道1112与流筒12上的泥浆通道121位置对应；
63.排量调节组件112用于套设在流筒12外侧，排量调节组件112的调节阀芯1121与溢流通道1113位置对应，调节阀芯1121可沿溢流通道1113的轴向移动，通过封堵压紧该溢流通道1113，以调控泥浆进入溢流通道1113的排量。
64.本发明实施例中提供的上述排量调控装置，是发明人针对泥浆发电机适用排量过窄而导致工具设备工作不稳定甚至无法工作的情况而提出的创新性的技术方案。该装置扩宽了工具的适用排量范围，同时对排量波动也有很好的缓冲功能，且结构简单，适应性强，提高了窄窗口工具的工作的稳定性。
65.参照图1和图2所示，本发明实施例中的上述月牙形的主通道1112作为今日泥浆发电机内部带动涡轮旋转的泥浆通道，上述圆孔状的溢流通道1113作为调控泥浆流量/排量的通道，本发明实施例中可以根据实际需要对上述主通道和溢流通道进行布设，并不一定局限于本发明实施例图中提供的4个主通道和4个溢流通道，本发明实施例对上述通道的数量及排布方式并不作具体限定。
66.在具体实施时，上述流筒套111的顶端设置有顶板1111，而流筒套111的底端开口，为了实现流筒套111与泥浆发电机1的流筒12、发电机上接头等部件适配，本发明实施例中的上述顶板1111上开设有梯台状的安装孔，以使得安装在泥浆发电机之后，发电机本体的磁轴部可以延伸出上述安装孔与发电机上接头连接。还需要说明的是，本发明实施例中的上述调节阀芯1121的端部成梯台形，便于溢流通道部分开启，达到精准调控排量的目的。
67.本发明实施例中提供的上述排量调控装置，应用于井下智能工具入井服务时，避免了由于所用井下工具工作排量范围过窄而造成工具工作性能不稳定或无法工作的情况，该装置可以根据排量大小动态调整经过泥浆发电机通过发电机定转子的排量占比，从整体
上提高井下智能工具所用泥浆发电机的适用排量范围，加宽泥浆发电机的适用排量范围和缓冲排量突变造成的排量波动，最终达到加宽泥浆发电机适用排量范围及工作稳定性的目的。
68.在一个可选的实施例中，排量调节组件112可以包括：调节阀芯1121、调节阀芯座1122、弹簧1123和旋转螺母1124；
69.调节阀芯1121安装在调节阀芯座1122上；
70.调节阀芯座1122、弹簧1123和旋转螺母1124用于套设在流筒12上，弹簧1123位于调节阀芯座1122和旋转螺母1124之间；
71.旋转螺母1124通过弹簧1123驱动调节阀芯座1122伸缩以带动调节阀芯1121伸缩，使得调节阀芯1121沿溢流通道1113的轴向移动。
72.在具体实施时，本发明实施例中的上述调节阀芯座和旋转螺母均为环状，其与弹簧一起套设在流筒的外面，旋转螺母可以在流筒上旋转以固定在指定位置。本发明实施例中提供的上述排量调节组件，能够通过旋转螺母控制调节阀芯的位置，使得调节阀芯沿着溢流通道的轴向移动，以调控泥浆的排量。
73.该装置的工作原理是，首先通过调节旋转螺母调整弹簧6的弹簧预紧力，保证在排量较小的时候，调节阀芯不能打开，在适用排量范围内的最佳排量时，调节阀芯刚好打开，随着排量的进一步增加，调节阀芯打开间隙进一步增加，溢流通道变大，导致溢流量的增加，通过发电机定转子的有效排量减小，使工具的实际适用排量范围加宽。
74.在一个可选的实施例中，参照图1～图3所示，调节阀芯座1122上设有第一环形凹槽11221，旋转螺母1124上设有第二环形凹槽11241；
75.弹簧1123分别卡接于第一环形凹槽11221和第二环形凹槽11241中。
76.本发明实施例中的第一环形凹槽和第二环形凹槽能够容纳上述弹簧，实现在流筒轴线方向对弹簧进行定位和限位，确保弹簧正常伸缩。
77.在一个可选的实施例中，参照图1和图2所示，调节阀芯座1122和旋转螺母1124的外侧开设有竖槽，以作为泥浆流通的通道。
78.其中，参照图2所示，调节阀芯座1122上的竖槽为第一竖槽11222，旋转螺母1124上的竖槽为第二竖槽11242。在具体实施时，该排量调控装置安装在泥浆发电机上之后，泥浆从主通道进入电机内部带动涡轮旋转，然后泥浆流出循环利用。需要说明的是，本发明实施例中旋转螺母1124上的竖槽不仅仅可以作为泥浆流通的通道，而且还可以在调节该旋转螺母时起到摩擦作用，便于调节。
79.在一个可选的实施例中，参照图4所示，流筒套111的内端面设置有定位销1114，流筒套111用于通过定位销将主通道1112与泥浆通道121对准；
80.在一个可选的实施例中，参照图4所示，排量调控装置11还包括：滤网113，滤网113位于顶板1111之上。
81.本发明实施例中的上述滤网对进入溢流通道的泥浆进行过滤，避免溢流通道拥堵，能够有效保证调节阀芯在溢流通道中伸缩顺畅。
82.本发明实施例中提供的排列调控装置能够加宽发电机适用排量、降低排量的波动，是窄窗口工具提高工作稳定性的保障。目前，通过泥浆发电机对井下工具进行供电是井下工具供电的主流模式，但泥浆发电机供电情况与排量大小直接相关，因此受脉冲发送、泥
浆性能、工作工况等因素影响较大，容易造成供电电压不稳；同时采用泥浆发电机给工具供电还容易造成两种极端情况：电压下降导致的供电不足和电压过大导致的电压保护，通常将两种情况对应的排量范围称为适用排量范围，一般工具的适用排量范围很大，对工具工作影响不大，但对于某些大功率工具来说，其适用排量范围较窄，在外界因素影响下人容易造成工作性能不稳定甚至无法正常工作。为了改善工具的工作性能，本发明实施例中提供的排列调控装置适用排量范围，能够根据排量大小实时调整溢流通道大小，降低缓冲排量波动，即：在排量突然变大时，溢流通道相应放大，泥浆溢流量变大，排量增大幅度变小，在排量突然减小时，溢流通道相应减小，泥浆溢流量变小，降低排量变小幅度，从根本上缓解排量突变对工具的影响，提高工具的工作稳定性。
83.本发明解决了泥浆发电机适用排量过窄导致的工具工作不稳定甚至无法工作的情况，扩宽了工具的适用排量范围，同时对排量波动也有很好的缓冲功能，且结构简单，适应性强，提高了窄窗口工具的工作的稳定性。
84.实施例二
85.基于同一发明构思，本发明实施例二中还提供了一种泥浆发电机，参照图4所示，该泥浆发电机1可以包括：发电机本体13和流筒12，以及上述排量调控装置11；
86.流筒套111和排量调节组件112套设于流筒12外面，主通道1112与流筒12上的泥浆通道121位置对应。
87.当然，本发明实施例中的上述泥浆发电机1还包括其必要得到结构，例如壳体(发电机外钻铤15)、位于发电机外钻铤15内部的定子16和涡轮17等，当然还包括发电机的线路、轴承等等这些组成发电机现有的结构，本发明实施例中在此不再赘述。
88.需要说明的是，本发明实施例中的上述定子16与上述发电机本体13螺纹连接，具体连接位置为磁轴部131，如图4所示，定子16锁紧台阶面以对涡轮17起到限位作用。流筒12将定子16和涡轮17整体包裹并与发电机本体13的磁轴部131螺纹连接，对上述定子16和涡轮17起到限位作用。
89.在一个可选的实施例中，参照图2和图3所示，流筒12的侧壁设置有台阶结构122；
90.排量调节组件112的调节阀芯座1122、弹簧1123和旋转螺母1124套设在流筒12上，台阶结构122的台阶面在轴向上限位旋转螺母1124。
91.发明人针对现有技术中的流筒进行改进，以使其能够适配排量调控装置的安装。参照图3所示，台阶结构122能够容纳上述旋转螺母1124、弹簧1123等，对旋转螺母起到限位作用。
92.在一个可选的实施例中，流筒12的侧壁设有外螺纹(图中未示出)，旋转螺母1124与流筒12螺纹连接。螺纹连接便于旋转螺母进行调节，以控制泥浆排量。
93.在一个可选的实施例中，参照图2所示，流筒12的外侧还开设有竖槽。本发明实施例中的竖槽为第三竖槽123。该第三竖槽123确保溢流泥浆及时回流循环系统，同时保证排量调节阀芯上下两侧的压力补偿。
94.在一个可选的实施例中，参照图4所示，该泥浆发电机1还可以包括：发电机上接头14和发电机外钻铤15；
95.发电机上接头14与发电机本体13的磁轴部131连接，并与流筒12和流筒套111抵接；
96.发电机本体13、流筒12和排量调控装置11位于发电机外钻铤15内；
97.发电机上接头14延伸出发电机外钻铤15的上端，用于外接测量设备(图中未示出)和/或钻杆(图中未示出)；
98.发电机外钻铤15的下端用于外接钻头(图中未示出)。
99.在具体实施时，参照图4所示，上述发电机上接头14与发电机本体13的磁轴部131螺纹连接，其安装后将流筒12和流筒套111锁紧。
100.参照图2所示，流筒12下部突出两块椭圆形板条，与发电机外钻铤15内部空间配合，确保整个泥浆发电机的位置固定。在本发明较佳的实施例中，发电机外钻铤内壁与发电机流筒套外壁尺寸配合密封，而排量调节阀芯座、旋转螺母、流筒外径均微小于发电机外钻铤内壁。
101.在本发明较佳的实施例中，所述排量调节阀芯座、旋转螺母、流筒外的竖槽均可以作为泥浆流通通道，且通道面积大于流筒套上的溢流通道面积之和。
102.基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种钻探系统，该系统可以包括：钻头、钻杆、测量设备和上述泥浆发电机；
103.钻头与泥浆发电机的发电机外钻铤连接；
104.钻杆和/或测量设备与泥浆发电机的发电机上接头连接；
105.泥浆发电机用于为测量设备供电。
106.基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种上述泥浆发电机在钻探系统中的应用。
107.基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种上述泥浆发电机的使用方法，该方法可以包括：
108.根据泥浆的最佳排量、泥浆的密度和发电机涡轮系数确定涡轮两侧的压力差；基于压力差、溢流通道的直径和弹簧的弹性系数，确定弹簧被压缩量，以确定旋转螺母的位置。
109.本发明实施例中调节上述旋转螺母的具体方式参照图5所示如下：
110.步骤1、根据工具入井情况记录工具的适用排量范围，在适用排量范围内寻找最佳工作排量v
佳
，测试出该排量下的发电机涡轮转速v
佳
，计算此时发电机涡轮10上下两端的压力差δp:
[0111][0112][0113]
其中，c为系数，与涡轮本身参数有关；ρ为涡轮上下端面处泥浆密度；
[0114]
根据该排量下泥浆压力正好平衡弹簧预紧力的设计进行弹簧压缩量δx的计算：
[0115][0116][0117]
其中：k为弹簧弹性系数；r0为溢流通道直径；
[0118]
步骤2、调节旋转螺母1124的位置，使旋转螺母1124刚刚接触弹簧1123，测量记录此时旋转螺母1124与调节阀芯座1122的距离x1，继续锁紧旋转螺母1124，测量记录此时旋转螺母1124与调节阀芯座1122的距离x2，此时可以计算弹簧1123的弹力f
弹
＝k
·
(x
1-x2)；
[0119]
步骤3、当发电机排量为较低值v1时，即v1＜v
佳
，在流筒套上下端形成液压推力为f1，由于f1＜f
弹
，调节阀芯1121不移动，泥浆发电机经过发电机定转子的排量为实际排量v
实1
＝v1；
[0120]
步骤4、当发电机排量继续增加至v2且，v2＞v
佳
时，在流筒套上下端形成液压推力为f2，由于f2＞f
弹
，调节阀芯1121在液压推力作用下向下移动，溢流通道打开，部分泥浆通过溢流通道流出，泥浆发电机经过发电机定转子的排量小于实际排量v2；如图6所示，当发电机排量调节阀芯1121移动距离x时达到平衡，即：
[0121]
其中r2＝r
0-2x
·
tanθ
[0122]
此时，泥浆发电机经过发电机定转子的排量:
[0123][0124][0125]
其中s0为单个主流道截面积；
[0126]
由于r0＞r2,因此经过泥浆发电机定转子的实际排量v
实2
＜v2，同时随着x的增加，v
实2
相对v2的占比越小。
[0127]
步骤5、当发电机排量继续增加至v3时，在流筒套111上下端形成液压推力为f3，由于f3＞f
弹
，且调节阀芯1121在液压推力作用下向下移动，溢流通道1113全部打开，泥浆通过溢流通道流出，此时泥浆发电机经过发电机定转子的排量小于实际排量v3，且此时溢流排量占比比前期溢流占比大；此时经过泥浆发电机定转子的实际排量v
实3
＜v3，同时随着x'的增加，v
实3
相对v3的占比不变。
[0128]
通过上述排量不断增加导致通过泥浆发电机的排量较实际排量占比不断减小，溢流泥浆量不断增加，使泥浆发电机的适用排量范围得到加宽，同时排量增加速率逐步降低，排量波动变小。由于窄窗口工具的适用排量范围较小，为了更好的发挥发电机适用排量范围加宽效果，应确定好v
佳
在适用排量范围的位置，使发电机适用排量加宽位置在窄窗口工具的工作排量范围内，使发电机适用排量范围得到有效加宽。
[0129]
本发明实施例中提供的上述泥浆发电机、钻探系统、泥浆发电机的应用以及泥浆
发电机的使用方法的具体实现方式以及有益效果的描述可以参照上述排量调控装置的有关说明，本发明实施例在此不再赘述。
[0130]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种排量调控装置，其特征在于，包括：流筒套和排量调节组件；所述流筒套包括顶板，所述顶板上设有主通道和溢流通道；所述流筒套用于套接在泥浆发电机的流筒外侧的状态下，所述主通道与所述流筒上的泥浆通道位置对应；所述排量调节组件用于套设在所述流筒外侧，所述排量调节组件的调节阀芯与所述溢流通道位置对应，所述调节阀芯可沿所述溢流通道的轴向移动，以调控泥浆进入所述溢流通道的排量。2.根据权利要求1所述的排量调控装置，其特征在于，所述排量调节组件包括：调节阀芯、调节阀芯座、弹簧和旋转螺母；所述调节阀芯安装在所述调节阀芯座上；所述调节阀芯座、所述弹簧和所述旋转螺母用于套设在所述流筒上，所述弹簧位于所述调节阀芯座和所述旋转螺母之间；所述旋转螺母通过所述弹簧驱动所述调节阀芯座伸缩以带动所述调节阀芯伸缩，使得所述调节阀芯沿所述溢流通道的轴向移动。3.根据权利要求2所述的排量调控装置，其特征在于，所述调节阀芯座上设有第一环形凹槽，所述旋转螺母上设有第二环形凹槽；所述弹簧分别卡接于所述第一环形凹槽和所述第二环形凹槽中。4.根据权利要求2中任一项所述的排量调控装置，其特征在于，所述调节阀芯座和所述旋转螺母的外侧开设有竖槽，以作为泥浆流通的通道。5.根据权利要求1～4中任一项所述的排量调控装置，其特征在于，所述流筒套的内端面设置有定位销，所述流筒套用于通过所述定位销将所述主通道与所述泥浆通道对准；和/或，所述排量调控装置还包括：滤网，所述滤网位于所述顶板之上。6.一种泥浆发电机，其特征在于，包括：发电机本体和流筒，以及如权利要求1～5中任一项所述的排量调控装置；所述流筒套和所述排量调节组件套设于所述流筒外面，所述主通道与所述流筒上的泥浆通道位置对应。7.根据权利要求6所述的泥浆发电机，其特征在于，所述流筒的侧壁设置有台阶结构；所述排量调节组件的调节阀芯座、弹簧和旋转螺母套设在所述流筒上，所述台阶结构的台阶面在轴向上限位所述旋转螺母。8.根据权利要求7所述的泥浆发电机，其特征在于，所述流筒的侧壁设有外螺纹，所述旋转螺母与所述流筒螺纹连接；和/或，所述流筒的外侧还开设有竖槽。9.根据权利要求6～8中任一项所述的泥浆发电机，其特征在于，还包括：发电机上接头和发电机外钻铤；所述发电机上接头与所述发电机本体的磁轴部连接，并与所述流筒和所述流筒套抵接；所述发电机本体、所述流筒和所述排量调控装置位于所述发电机外钻铤内；
所述发电机上接头延伸出所述发电机外钻铤的上端，用于外接测量设备和/或钻杆；所述发电机外钻铤的下端用于外接钻头。10.一种钻探系统，其特征在于，包括：钻头、钻杆、测量设备和如权利要求6～9中任一项所述的泥浆发电机；所述钻头与所述泥浆发电机的发电机外钻铤连接；所述钻杆和/或所述测量设备与所述泥浆发电机的发电机上接头连接；所述泥浆发电机用于为所述测量设备供电。11.一种如权利要求6～9中任一项所述的泥浆发电机在钻探系统中的应用。12.一种如权利要求6～9中任一项所述的泥浆发电机的使用方法，其特征在于，包括：根据泥浆的最佳排量、泥浆的密度和发电机涡轮系数确定涡轮两侧的压力差；基于所述压力差、溢流通道的直径和弹簧的弹性系数，确定所述弹簧被压缩量，以确定旋转螺母的位置。

技术总结
本发明公开了一种排量调控装置、泥浆发电机、钻探系统及其应用，该装置可以包括：流筒套和排量调节组件；流筒套包括顶板，顶板上设有主通道和溢流通道；流筒套用于套接在泥浆发电机的流筒外侧的状态下，主通道与流筒上的泥浆通道位置对应；排量调节组件用于套设在流筒外侧，排量调节组件的调节阀芯与溢流通道位置对应，调节阀芯可沿溢流通道的轴向移动，以调控泥浆进入溢流通道的排量。该装置可以根据排量大小动态调整经过泥浆发电机通过发电机定转子的排量占比，从整体上提高井下智能工具所用泥浆发电机的适用排量范围，加宽泥浆发电机的适用排量范围和缓冲排量突变造成的排量波动，最终达到加宽泥浆发电机适用排量范围及工作稳定性的目的。稳定性的目的。稳定性的目的。


技术研发人员：郭贤伟 彭烈新 张磊 王磊 彭浩 曹冲 滕鑫淼 丁华华
受保护的技术使用者：中国石油集团工程技术研究院有限公司 北京石油机械有限公司
技术研发日：2022.07.28
技术公布日：2023/7/31