[發明專利]一種電磁波隨鉆測量系統無線遠程接收裝置及其測量方法和應用

有效

• 申請號: 201110319059.3
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN103061754A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 楊春國;劉科滿;高炳堂;陳曉暉;宋朝暉;王立雙
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B47/13
• 分類號: E21B47/13
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 劉明華

1.一種電磁波隨鉆測量系統無線遠程接收裝置，其特征在于，所述裝置包括接收天線陣列和遠程接收單元；

所述接收天線陣列包括一組天線陣元，各個天線陣元連接后與所述遠程接收單元連接；每個天線陣元包括一組傳感器，且所述各個傳感器之間并聯；

所述遠程接收單元包括中央處理單元，控制電路，無線收發模塊和電源；所述無線收發模塊通過控制電路與中央處理單元連接；

所述接收天線陣列將接收的測量信號傳輸給所述遠程接收單元中的無線收發模塊；所述中央處理單元與所述無線接收模塊進行數據交互，并對測量信號進行檢測，解碼和數據處理，之后再通過所述無線接收模塊將處理后數據發射。

2.根據權利要求1所述的一種電磁波隨鉆測量系統無線遠程接收裝置，其特征在于，

所述遠程接收單元包括抗干擾模塊，用于對井下的微弱電磁波信號進行調理；所述抗干擾模塊包括：耦合變壓器，前置放大器和帶通濾波器；所述耦合變壓器用于降低外界磁場對信號的干擾；所述前置放大器用于放大井下電磁波信號；所述帶通濾波器用于濾波，消除噪聲；所述耦合變壓器，前置放大器和帶通濾波器依次電連接，且均與所述中央處理單元連接。

3.根據權利要求2所述的一種電磁波隨鉆測量系統無線遠程接收裝置，其特征在于，

所述放大器放大倍數范圍1-100000，帶通濾波器的頻帶的范圍0.1-2000Hz。?

4.根據權利要求1所述的一種電磁波隨鉆測量系統無線遠程接收裝置，其特征在于，

所述接收天線陣列用于接收井下電磁波信號；所述各個天線陣元之間采用線性排列連接，各個天線陣元并聯連接后與所述遠程接收單元連接；且每個天線陣元線性連接，組合形成線性陣列；

各個天線陣元發射的信號頻率為1-500Hz；所述各個接收天線陣元之間的設置的距離范圍1-100米。

5.根據權利要求1所述的一種電磁波隨鉆測量系統無線遠程接收裝置，其特征在于，

所述的中央處理單元包括含有12位或14位高精度A/D的DSP處理器；所述的控制電路包括通信數據總線接口和控制驅動電路；所述的通信數據總線與所述的無線收發模塊進行數據交互，并將信號輸入DSP處理器，所述的DSP處理器對井下電磁波信號進行數據處理，解碼和數據處理；處理后的數據信號經壓縮加密后，再通過所述的通信數據總線傳輸給所述的無線收發模塊進行發射。

6.根據權利要求1-5之一所述的一種電磁波隨鉆測量系統無線遠程接收裝置，其特征在于，

井場儀器房內放置井場接收機，用于發射啟動指令，并接收由所述無線收發模塊所發射的測量信號；所述遠程接收裝置設置在距井場500-3000米處，天線陣的陣元間距1-100m；遠程接收裝置采集信號的頻率范圍0.1～1000Hz，觀測靈敏度為-120dBμV。?

7.根據權利要求1-6的裝置進行無線遠程接收測量的方法，其特征在于：

所述遠程接收和測量方法包括如下步驟：

(1)所述遠程接收裝置接收井場接收機的指令，啟動遠程接收裝置；

(2)遠程接收裝置根據指令，進行設備儀器的配置，然后采集、處理、解碼和加密數據；所述的配置參數包括：儀器的放大倍數、濾波器參數、采集通道數、陣元數和陣元間距；

(3)解碼后的數據通過所述無線收發模塊發送至儀器房內的井場接收機。

8.根據權利要求7所述的無線遠程接收測量的方法，其特征在于：

所述方法包括對測量信號進行處理步驟：

設陣元編號為1#、2#.....N#，等間距陣元間距為d，發射機載波頻率為ω，波長為λ，傳播速度v，則信號到達2#陣元較1#陣元的傳播時間延遲為τ，延遲路程為u，則相鄰陣元間延遲為

假設所接收信號為X(t)，有用電磁信號s(t)，噪聲n(t)，則有

X(t)＝S(t)+n(t)????????????????????????????????????(2)

其中：

則觀測到的信號的總響應為

陣的響應方向圖為：

其中，?λ₀是x(t)的中心頻率對應的波長；

9.應用權利要求1-6所述的無線遠程接收測量裝置的方法，所述裝置應用在電磁隨鉆測量系統中(EM-MWD)。?