一種用于隨鉆測(cè)量電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具的恒流發(fā)射系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于隨鉆測(cè)量電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具的恒流發(fā)射系統(tǒng)，屬于石油開采或者地礦勘探等領(lǐng)域。無線電磁波發(fā)射裝置連接電流檢測(cè)單元，電流檢測(cè)單元連接電流信號(hào)反饋單元和發(fā)射天線，電流信號(hào)反饋單元連接電流控制單元；電流控制單元連接電源裝置，電源裝置連接無線電磁波發(fā)射裝置，本發(fā)明可應(yīng)用于隨鉆測(cè)量無線電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具、或者其他使用無線電磁波實(shí)現(xiàn)在地層或礦層之間傳輸數(shù)據(jù)的工作方式，工作介質(zhì)包括鉆井液、清水、空氣、氮?dú)獾?。這種無線電磁波數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓β士刂品椒▋?yōu)點(diǎn)在于：較好地降低地層和鉆井介質(zhì)的電阻率變化對(duì)傳輸信號(hào)的衰減，以便于地面能夠更好的檢測(cè)無線電磁波數(shù)據(jù)。
【專利說明】一種用于隨鉆測(cè)量電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具的恒流發(fā)射系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于隨鉆測(cè)量電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具的恒流發(fā)射系統(tǒng)，屬于石油開采或者地礦勘探等領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]在石油鉆井工程或者地礦勘探中、在定向鉆井或水平鉆井、欠平衡井中經(jīng)常需要使用無線電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具。目前國(guó)內(nèi)、國(guó)外比較成熟的無線電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具在現(xiàn)場(chǎng)都有廣泛應(yīng)用。其工作原理是:在隨鉆儀器中放置地質(zhì)導(dǎo)向單元，儀器以鉆鋌為電極向地層發(fā)射無線電磁波信號(hào)，用于向地面接收設(shè)備發(fā)送地質(zhì)參數(shù)和鉆頭位置等隨鉆參數(shù)。這些產(chǎn)品無論是使用電池供電還是井下發(fā)電機(jī)系統(tǒng)供電，都無一例外的會(huì)受到不同地層電阻率和鉆井介質(zhì)電阻率的影響，在某些地層電阻率特別低或者地層電阻率特別高的環(huán)境下，由于無線電磁波信號(hào)過度衰減，那么電磁波傳送到地面的信號(hào)就會(huì)十分微弱，當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度低于地面接收系統(tǒng)要求的最小值的時(shí)候，地面接收系統(tǒng)就無法正確識(shí)別無線電磁波信號(hào)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)解調(diào)的失敗。如果使用無線電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具的恒流方式供電，可以較好的避免這種影響。
[0003]對(duì)于無線電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具，申請(qǐng)?zhí)枮?，967，201的美國(guó)發(fā)明專利，發(fā)明名稱:Wireless subterranean signaling method。還有申請(qǐng)?zhí)枮?7，477，162 的美國(guó)發(fā)明專利，發(fā)明名稱:ffireless electromagnetic telemetry system and method for bottomholeassembly都只是工具結(jié)構(gòu)上提出了應(yīng)該怎樣在地層中發(fā)射低頻無線電磁波才能建立電磁信道，并沒有具體描述如何從電路的角度去實(shí)現(xiàn)和克服不同地層和不同鉆井介質(zhì)情況下，電磁波的衰減對(duì)地面接收的結(jié)果會(huì)有什么影響。
[0004]現(xiàn)有普遍使用的無線電磁波隨鉆測(cè)量工具，也都只是依靠電池的最大自然放電電流來供電的，沒有考慮到采用井下發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大功率供電時(shí)，如何避免不同地層電阻率可能影響的電流過載或超輕載的現(xiàn)象。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種用于隨鉆測(cè)量的無線電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具的恒流供電方式，不僅可以實(shí)現(xiàn)電能的高效利用，同時(shí)可以加強(qiáng)地面檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)無線電磁波數(shù)據(jù)的接收強(qiáng)度，可以較好抑制不同電阻率地層和不同電阻率工作介質(zhì)對(duì)無線電磁波信號(hào)的衰減。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0007]—種用于隨鉆測(cè)量的無線電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具的恒流輸出系統(tǒng)，無線電磁波發(fā)射裝置連接電流檢測(cè)單元，電流檢測(cè)單元連接電流信號(hào)反饋單元和發(fā)射天線，電流信號(hào)反饋單元連接電流控制單元；電流控制單元連接電源裝置，電源裝置連接無線電磁波發(fā)射裝置，
[0008]所述的電流檢測(cè)單元置于無線電磁波發(fā)射裝置和發(fā)射天線之間，用于檢測(cè)電磁波發(fā)射電流；
[0009]所述的電流信號(hào)反饋單元置于電流檢測(cè)單元和電流控制單元之間，用于向電流控制單元反饋發(fā)射電流的大?。?br> [0010]所述的電流控制單元置于電流反饋單元和電源裝置之間，用于控制電源裝置為無線電磁波發(fā)射電路供給恒定的電流值；
[0011 ] 所述電流檢測(cè)單元是為了檢測(cè)無線電磁波發(fā)射電流而用于控制電源裝置保持恒流供電的；
[0012]所述電流反饋單元可以將檢測(cè)到的電流信號(hào)通過隔離或者不隔離、放大或者不放大、調(diào)制或者不調(diào)制的方式，輸入到電流控制單元中，用于電流控制單元保持電源輸出恒定電流的參考依據(jù)，這種電流反饋單元的電路元件均應(yīng)采用高溫或超高溫電子元件，通過模擬或者數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，用于井下高溫工作環(huán)境；
[0013]所述的電流控制單元依據(jù)電流反饋單元的信號(hào)，控制電源裝置輸出恒定的電流值，以保證井下不同電阻率地層和不同電阻率工作介質(zhì)對(duì)無線電磁波衰減的影響，以用于隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向工具。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:可以實(shí)現(xiàn)無線電磁波電能的高效發(fā)射，同時(shí)可以較好的抑制不同電阻率地層和不同電阻率鉆井介質(zhì)對(duì)無線電磁波信號(hào)的衰減，實(shí)現(xiàn)電源裝置能以較大輸出能力驅(qū)動(dòng)無線電磁波發(fā)射器，從而在地面接收系統(tǒng)中獲得較好的接收效果。同時(shí)，各部分的電子原件均采用高溫、超高溫等級(jí)，完全適合于鉆井工程中隨鉆測(cè)量工具的工作要求、排除了因不同電阻率地層或者不同電阻率鉆井介質(zhì)影響井下發(fā)電系統(tǒng)工作在較低效率或者電流過載的缺點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，如圖其中:
[0016]圖1為本發(fā)明的連接示意圖。
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1:如圖1所示，一種用于隨鉆測(cè)量電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具的恒流發(fā)射系統(tǒng)，無線電磁波發(fā)射裝置2連接電流檢測(cè)單元3，電流檢測(cè)單元3連接電流信號(hào)反饋單元6和發(fā)射天線4，電流信號(hào)反饋單元6連接電流控制單元5 ；電流控制單元5連接電源裝置1，電源裝置I連接無線電磁波發(fā)射裝置2，
[0019]所述的電流檢測(cè)單元3置于無線電磁波發(fā)射裝置2和發(fā)射天線4之間，用于檢測(cè)電磁波發(fā)射電流；
[0020]所述的電流信號(hào)反饋單元6置于電流檢測(cè)單元3和電流控制單元5之間，用于向電流控制單元5反饋發(fā)射電流的大?。?br> [0021]所述的電流控制單元5置于電流反饋單元6和電源裝置I之間，用于控制電源裝置為無線電磁波發(fā)射電路供給恒定的電流值；
[0022]所述電流檢測(cè)單元3是為了檢測(cè)無線電磁波發(fā)射電流而用于控制電源裝置保持恒流供電的；具體使用的材料是適合井下高溫工作環(huán)境的金屬、或者合金、或者其他用于檢測(cè)電流的高溫、超高溫電子元器件或材料；
[0023]所述電流反饋單元6可以將檢測(cè)到的電流信號(hào)通過隔離或者不隔離、放大或者不放大、調(diào)制或者不調(diào)制的方式，輸入到電流控制單元5中，用于電流控制單元保持電源輸出恒定電流的參考依據(jù)，這種電流反饋單元的電路元件均應(yīng)采用高溫或超高溫電子元件，通過模擬或者數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，用于井下高溫工作環(huán)境；
[0024]所述的電流控制單元5依據(jù)電流反饋單元6的信號(hào)，控制電源裝置輸出恒定的電流值，以保證井下不同電阻率地層和不同電阻率工作介質(zhì)對(duì)無線電磁波衰減的影響，以用于隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向工具。
[0025]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于隨鉆測(cè)量的無線電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具的恒流輸出系統(tǒng)，其特征在于，無線電磁波發(fā)射裝置連接電流檢測(cè)單元，電流檢測(cè)單元連接電流信號(hào)反饋單元和發(fā)射天線，電流信號(hào)反饋單元連接電流控制單元；電流控制單元連接電源裝置，電源裝置連接無線電磁波發(fā)射裝置， 所述的電流檢測(cè)單元置于無線電磁波發(fā)射裝置和發(fā)射天線之間，用于檢測(cè)電磁波發(fā)射電流； 所述的電流信號(hào)反饋單元置于電流檢測(cè)單元和電流控制單元之間，用于向電流控制單元反饋發(fā)射電流的大小； 所述的電流控制單元置于電流反饋單元和電源裝置之間，用于控制電源裝置為無線電磁波發(fā)射電路供給恒定的電流值； 所述電流檢測(cè)單元是為了檢測(cè)無線電磁波發(fā)射電流而用于控制電源裝置保持恒流供電的； 所述電流反饋單元可以將檢測(cè)到的電流信號(hào)通過隔離或者不隔離、放大或者不放大、調(diào)制或者不調(diào)制的方式，輸入到電流控制單元中，用于電流控制單元保持電源輸出恒定電流的參考依據(jù)，這種電流反饋單元的電路元件均應(yīng)采用高溫或超高溫電子元件，通過模擬或者數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，用于井下高溫工作環(huán)境； 所述的電流控制單元依據(jù)電流反饋單元的信號(hào)，控制電源裝置輸出恒定的電流值，以保證井下不同電阻率地層和不同電阻率工作介質(zhì)對(duì)無線電磁波衰減的影響，以用于隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向工具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于隨鉆測(cè)量的無線電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具的恒流輸出系統(tǒng)，其特征在于，不同電阻率的地層和工作介質(zhì)均采用恒定電流向外發(fā)射無線電磁波。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于隨鉆測(cè)量的無線電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具的恒流輸出系統(tǒng)，其特征在于:以恒定電流發(fā)射無線電磁波是時(shí)時(shí)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于隨鉆測(cè)量的無線電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具的恒流輸出系統(tǒng)，其特征在于:所述恒流源輸出電流不以地層電阻率變化和工作介質(zhì)的電阻率變化而變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隨鉆測(cè)量的無線電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具的恒流輸出系統(tǒng)，其特征在于:恒定電流是通過電路系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的隨鉆測(cè)量的無線電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具的恒流輸出系統(tǒng)，其特征在于:電源裝置是一個(gè)輸出恒定電流的電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于隨鉆測(cè)量的無線電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具的恒流輸出系統(tǒng)，其特征在于，可應(yīng)用于不同電阻率地層和不同電阻率的鉆井介質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于隨鉆測(cè)量的無線電磁波地質(zhì)導(dǎo)向工具的恒流輸出系統(tǒng)可應(yīng)用與不同電阻率的鉆井介質(zhì)包括鉆井液、清水、空氣、氮?dú)狻?br> 【文檔編號(hào)】E21B47/13GK104213910SQ201310219485
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月5日
【發(fā)明者】張連成 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院