[發(fā)明專利]隨鉆信號無線電磁傳輸中繼器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510511556.1
• 申請日: 2015-08-20
• 公開（公告）號: CN105178948B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 孫向陽;嚴豐;聶在平
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: E21B47/13
• 分類號: E21B47/13
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 鄒裕蓉

本發(fā)明提供一種隨鉆信號無線電磁傳輸中繼器，包括上金屬鉆桿接頭、下金屬鉆桿接頭、中繼探管、中繼信號接收器、中繼信號發(fā)射器、電池、環(huán)形接收天線、絕緣偶極中繼發(fā)射天線、傳輸線；下金屬鉆桿接頭中還包括一個環(huán)形凹槽；接收天線與發(fā)射天線采用不同結構，采用環(huán)形接收天線可有效降低來自地層的各種干擾，利用金屬鉆桿與鉆桿接頭本身作為發(fā)射天線無需另外在鉆桿上設置安裝發(fā)射天線的空間，減小對鉆桿強度的影響。

技術領域

本發(fā)明涉及隨鉆傳輸技術的信號中繼傳輸技術。

背景技術

目前，無線隨鉆測量系統(MWD)仍普遍采用鉆井液脈沖遙傳技術來傳送測量數據。這種隨鉆測量技術在液體鉆井液中能夠穩(wěn)定、可靠地工作，在鉆井工程中被廣泛應用并發(fā)揮了重要作用。然而，對于充氣鉆井液，氣體可壓縮性使得鉆井液脈沖信號很弱甚至不能產生脈沖信號，導致鉆井液脈沖遙傳系統將無法正常工作。此外，鉆井液脈沖MWD信號傳輸速率也很低。隨鉆信號無線電磁傳輸系統則沒有此限制，在液體和氣體鉆井中均可使用，且傳輸速率高，易于實現雙向通信。然而，隨鉆信號無線電磁傳輸系統是一種特殊的無線通信系統，即電磁波在地層有耗介質中傳播，其傳輸深度受到地層電導率制約。當地層電導率較大時，隨著鉆進深度的增加，電磁波衰減也就越嚴重，到達地面的信號越微弱，以至于地面系統無法檢測到有效信號。申請?zhí)枮?01310006420.6的隨鉆信號無線電磁傳輸系統為增加隨鉆信號傳輸距離使用了中繼器，如圖1所示，帶有中繼器的隨鉆信號無線電磁傳輸系統，包括地面接收機1、井下發(fā)射機5、鉆具6、鉆桿、隨鉆信號無線電磁傳輸中繼器3，鉆桿與鉆桿之間通過鉆桿接頭連接，中繼器3設置于兩根鉆桿間的接頭部位，井下發(fā)射機5接收來自于鉆具6的測量數據，再通過中繼器3將測量數據傳輸至地面接收機1。為了方便描述將中繼器3上方的鉆桿稱為上部鉆桿2，將中繼器3上方的鉆桿稱為下部鉆桿4。

隨鉆信號無線電磁傳輸中繼器的設計需要在保證傳輸效果的同時保證鉆桿強度。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種新結構的適用于隨鉆測量的無線電磁傳輸中繼器。

本發(fā)明為解決上述技術問題所采用的技術方案是，隨鉆信號無線電磁傳輸中繼器，包括上金屬鉆桿接頭、下金屬鉆桿接頭、中繼探管、中繼信號接收器、中繼信號發(fā)射器、電池、環(huán)形接收天線、絕緣偶極中繼發(fā)射天線、傳輸線；下金屬鉆桿接頭中還包括一個環(huán)形凹槽；

所述中繼探管分別通過上金屬鉆桿接頭的固定端與下金屬鉆桿接頭的固定端設置于上金屬鉆桿接頭與下金屬鉆桿接頭內的中軸處；

電池固定于中繼探管上半部分，中繼信號發(fā)射器位于中繼探管中間部分，中繼信號接收器位于中繼探管下半部分；

電池對中繼信號發(fā)射器與中繼信號接收器供電，中繼信號接收器與中繼信號發(fā)射器以信號傳輸線相連；

絕緣偶極中繼發(fā)射天線包括上部鉆桿、下部鉆桿、上金屬鉆桿接頭、下金屬鉆桿接頭、絕緣介質，絕緣介質設置于上金屬鉆桿接頭與下金屬鉆桿接頭的接觸面上；絕緣介質將上金屬鉆桿接頭與下金屬鉆桿接頭分隔電氣絕緣，上金屬鉆桿接頭與上部鉆桿匹配連接，下金屬鉆桿接頭與下部鉆桿匹配連接，形成絕緣偶極中繼發(fā)射天線的兩極；中繼信號發(fā)射器正輸出端與上金屬鉆桿接頭的固定端通過傳輸線電氣連接，中繼信號發(fā)射器負輸出端與下金屬鉆桿接頭的固定端通過傳輸線電氣連接；

環(huán)形接收天線設置于下金屬鉆桿接頭的環(huán)形凹槽內，由環(huán)形的軟磁材料以及環(huán)繞在軟磁材料之外的線圈組成；中繼信號接收器與環(huán)形接收天線之間電氣連接；環(huán)形接收天線與環(huán)形凹槽之間的空間使用高強度耐磨絕緣介質填充。

本發(fā)明的有益效果是，接收天線與發(fā)射天線采用不同結構，采用環(huán)形接收天線可有效降低來自地層的各種干擾，利用金屬鉆桿與鉆桿接頭本身作為發(fā)射天線無需另外在鉆桿上設置安裝發(fā)射天線的空間，減小對鉆桿強度的影響。

附圖說明

圖1是帶本中繼器的隨鉆信號無線電磁傳輸系統示意圖。