專利名稱：一種用于隨鉆測量的發(fā)射線圈及其磁芯的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種線圈，具體地講，涉及一種主要用在石油、礦山、 地質勘探等隨鉆測量鉆井儀器設備中的用于隨鉆測量的發(fā)射線圈。
背景技術：
當前在石油、礦山、地質勘探等鉆井工程中，為了能及時準確地掌握地 層信息，采用了先進的無線隨鉆測量技術。該無線隨鉆測量技術的實現(xiàn)過程 就是，將定向傳感器和采集地質信息的傳感器安裝在靠近鉆頭的位置，隨著 鉆機的鉆進，控制單元會對來自各路傳感器的信息分析處理，進而有效地控 制鉆頭的行進。這項技術中多處使用了無線短傳技術，而在無線短傳技術中 有兩個關鍵的部件，即發(fā)射線圈和接收線圈，在信息傳輸過程中顯得非常重 要，發(fā)射線圈和接收線圈的可靠工作直接關系到整個測量過工程的順利完成。
隨鉆測量設備所用的發(fā)射線圈，其磁芯是在一個環(huán)型帶狀磁芯，線圈繞 制在磁芯上。在使用中，將其安裝在近鉆頭的某個位置。接收線圈，相當于 一個電流互感器，鉆鋌和鉆鋌周圍的導電地層構成互感器的初級穿越環(huán)型磁 芯，而在環(huán)型磁芯上所繞的線圈構成互感器的次級。井下無線短傳的工作過 程是，發(fā)射線圈的初級被一交流電壓所激勵，從而在其次級感應出電流。利 用鉆鋌導電體及其臨近的地層構成的導電回路，對產(chǎn)生的電流進行傳輸。同 時，利用安裝在鉆鋌上的帶磁芯接收線圈感應電流產(chǎn)生的電信號。
在石油、礦山、地質勘探等鉆井過程中，隨鉆測量設備大多采用井下電 池供電，在電池的電量耗盡后，就需要停止鉆機運行，將鉆機拉出井外更換 電池，因此所用隨鉆設備要節(jié)約用電，以延長運行時間。但現(xiàn)有的安裝在鉆 頭上的發(fā)射線圈的磁芯是采用硅鋼片制成的，磁芯的線圈鐵磁性能較差，線 圈的磁損耗比較大，進而電能的損耗比較快，限制了鉆機運行時間，鉆井工 程的消耗比較大。因此，有必要提供一種新型的隨鉆測量發(fā)射線圈，來克服上述現(xiàn)有隨鉆 測量發(fā)射線圈存在的缺陷。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于，提供一種用于隨鉆測量的發(fā)射線圈及其磁芯， 其能增強發(fā)射線圈的鐵磁性能，降低線圈的磁損耗，進而降低電能消耗。
本實用新型的上述目的可采用如下技術方案來實現(xiàn)， 一種用于隨鉆測量 的發(fā)射線圈磁芯，該發(fā)射線圈磁芯包括
微晶片，其呈帶狀，并由超微晶合金材料制成；
無磁支架，其由無磁材料制成，并形成為環(huán)形，在該環(huán)形無磁支架上形 成有用于繞制帶狀微晶片的環(huán)形凹槽，所述帶狀微晶片多層疊繞在該環(huán)形凹
在本實用新型的一個可選實施方式中，所述的環(huán)形凹槽形成在無磁支架 的軸向方向，該環(huán)形凹槽的槽口形成于所述無磁支架的端面上。
在上述實施方式中，在所述槽口上蓋設有環(huán)形封蓋，從而將纏繞在環(huán)形 凹槽內(nèi)的微晶片封閉在凹槽內(nèi)。
在上述實施方式中，可在纏繞有微晶片的環(huán)形凹槽內(nèi)灌注硅油。
在本實用新型的另一個可選實施方式中，所述的環(huán)形凹槽形成在無磁支 架的徑向方向，該環(huán)形凹槽的槽口形成在所述無磁支架的外周側面上。
在該實施方式中，所述的環(huán)形凹槽內(nèi)疊繞的多層微晶片的每層之間涂有 硅膠。
本實用新型還提供了一種采用上述發(fā)射線圈磁芯的用于隨鉆測量的發(fā)射 線圈，在所述磁芯外覆設有絕緣層，在絕緣層上繞設有線圈繞組。所述的絕 緣層可具體由纏繞在磁芯外的絕緣帶形成。
在所述的線圈繞組外還可纏繞有絕緣布，并在該絕緣布外整體浸制有絕 緣漆。采用本實用新型的上述用于隨鉆測量的發(fā)射線圈磁芯及發(fā)射線圈，由于 磁芯具有由超微晶合金制成的微晶片，該超微晶合金是繼非晶態(tài)合金之后的 一類新型磁合金材料，利用該微晶片所具有高飽和磁感應強度、高起始磁導 率、高居里溫度、低損耗特點，能有效增強用于隨鉆測量的發(fā)射線圈的鐵磁 性能，降低線圈的磁損耗，進而降低電能消耗，延長鉆機運行時間，從而減 少鉆井工程的消耗。另外，由于本實用新型的微晶片是疊繞在無磁支架的環(huán) 形凹槽內(nèi)，通過位于環(huán)形凹槽端面或外周側面上的槽口，能夠方便地將帶狀 微晶片纏繞在無磁支架上，從而形成發(fā)射線圈的磁芯，制造工藝簡單，成本 低。
附圖說朋


圖1為本實用新型一種實施方式的發(fā)射線圈磁芯剖視結構示意圖； 圖2為圖1中的發(fā)射線圈磁芯取出環(huán)形封蓋后的俯視結構示意圖； 圖3為本實用新型另一種實施方式的發(fā)射線圈磁芯立體結構示意圖; 圖4為本實用新型圖3中的發(fā)射線圈磁芯的剖視結構示意圖； 圖5為本實用新型的發(fā)射線圈立體結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，詳細描述本實用新型的具體實施方式
的細節(jié)。但是，需 要說明的是，下面的描述本質上僅為示例性的，而不意圖限制本實用新型的 公開、應用或使用。
如圖l一圖4所示，本實用新型提供了一種用于隨鉆測量的發(fā)射線圈磁芯 1，該發(fā)射線圈磁芯1包括微晶片11和無磁支架12。其中，微晶片11由超微 晶合金材料制成，該微晶片11為長條帶狀；無磁支架12由無磁材料制成， 例如不銹鋼、鋁、1Crl8Ni9Ti (無磁材料)等，并且該無磁支架12形成為環(huán) 形，該無磁支架12的直徑和高度由隨鉆測量設備的尺寸決定。由于該長條帶狀的微晶片ll又脆有薄，因而需要將該微晶片11纏繞在無磁支架12上。在 本實用新型中，如圖1—倒4所示，在該環(huán)形無磁支架12上形成有用于繞制 帶狀微晶片11的環(huán)形凹槽13，所述帶狀微晶片11多層疊繞在該環(huán)形凹槽13 內(nèi)，從而形成所述發(fā)射線圈磁芯l。
如圖5所示，本實用新型還提供了一種采用上述發(fā)射線圈磁芯1的用于 隨鉆測量的發(fā)射線圈3，該發(fā)射線圈3是在上述發(fā)射線圈磁芯1外覆設有絕緣 層31，在絕緣層31上繞設有線圈繞組32而形成。
這樣，由于本實用新型所提供的發(fā)射線圈磁芯1的微晶片11采用超微晶 材料制成，超微晶合金是繼非晶態(tài)合金之后的一類新型磁合金材料，具有高 飽和磁感應強度、高起始磁導率、高居里溫度、低損耗特點，將該微晶片11 用在隨鉆測量設備的發(fā)射線圈磁芯1上后，能有效增強用于隨鉆測量的發(fā)射 線圈3的鐵磁性能，降低線圈的磁損耗，進而降低電能消耗，延長鉆機運行 時間，從而減少鉆井工程的消耗。
并且，由于本實用新型的發(fā)射線圈3的磁芯1是采用微晶片11 一層一層 地疊繞在無磁支架12上而形成的，這種結構能很好地減小磁芯的渦流損耗， 增強發(fā)射線圈3的效能。
如圖l、圖2所示，在本發(fā)明的一個可選實施方式中，所述發(fā)射線圈磁芯 1的無磁支架12上的環(huán)形凹槽13形成在無磁支架12的軸向方向，該環(huán)形凹 槽13的槽口形成于所述無磁支架12的端面131上。
圖1為發(fā)射線圈磁芯的側向剖面圖，發(fā)射線圈磁芯1的環(huán)型無磁支架12 是由1Crl8Ni9Ti (無磁材料)做成，其直徑和高度由隨鉆測量設備的尺寸決 定，在環(huán)型無磁支架12的軸向方向形成圈圓形的環(huán)形凹槽13，該環(huán)形凹槽的 槽口形成在端面131上，以便于微晶片11從該槽口處向環(huán)形凹槽13內(nèi)纏繞。 首先將長條帶狀的微晶片11在環(huán)形凹槽12中一層一層地圍繞環(huán)形凹槽12的 內(nèi)壁疊繞，微晶片2的厚度在0. 06毫米左右，微晶片2的寬度由無磁支架12 的環(huán)形凹槽12的深度確定，微晶片11的寬度不可過大或過小，以稍淺于環(huán) 形凹槽為準。無磁支架12的環(huán)形凹槽12的寬度在2毫米左右。微晶片11在無磁支架12的環(huán)形凹槽13內(nèi)疊繞5 — 8層為宜。微晶片11疊繞完畢后，可 進一步在環(huán)形凹槽12內(nèi)灌注2000#甲基硅油，然后用與無磁支架12同材料的 環(huán)型封蓋14將微晶片11密封在環(huán)形凹槽12內(nèi)，從而形成所述發(fā)射線圈磁芯 1。環(huán)型封蓋14作為無磁支架12的環(huán)形凹槽12的封蓋，其尺寸可與無磁支 架12—致。
圖2為上述實施方式的發(fā)射線圈磁芯1的俯視結構示意圖，無磁支架12 的內(nèi)徑尺寸由配套隨鉆測量設備確定。圖中所示虛線圓表示在無磁支架12的 環(huán)形凹槽13內(nèi)一層一層疊繞的微晶片11，微晶片11在環(huán)形凹槽13內(nèi)疊繞完 畢后，在整個環(huán)形凹槽12內(nèi)灌注甲基硅油，然后再將微晶片11所在空間整 體密封。
因為在鉆井過程中，隨鉆測量設備在井下處在一種高溫、高壓、強震動 的環(huán)境，所以安裝在隨鉆測量設備上的發(fā)射線圈3必須要經(jīng)受住這種惡劣環(huán) 境的考驗。微晶片11是一種超微晶材料，用在發(fā)射線圈3上，超微晶材料的 優(yōu)點是能在高溫高壓的環(huán)境下保持良好的鐵磁性能。井下鉆頭在運行過程中 震動強烈，這就要求隨鉆測量設備有很強的抗震性。在該實施方式中，灌注 在環(huán)形凹槽13內(nèi)的硅油，既可改善環(huán)形凹槽12內(nèi)微晶片11的粘性阻尼系數(shù)， 減小摩擦，增強抗震性能，又能增強線圈磁芯1的鐵磁性能，有利于其在隨 鉆測量設備的穩(wěn)定工作。
如圖3、圖4所示，提供了本實用新型的發(fā)射線圈磁芯1的另一種可選實 施方式。在該實施方式中，所述的環(huán)形凹槽13形成在無磁支架12的徑向方 向，該環(huán)形凹槽13的槽口形成在所述無磁支架12的外周側面15上。所以可 以從外部非常直觀地看清無磁支架12外側的環(huán)形凹槽13，可以方便地將帶狀 微晶片11纏繞在該環(huán)形凹槽13內(nèi)。在一個具體的例子中，該環(huán)形凹槽13的 截面可為方形，環(huán)形凹槽13的深度在2毫米左右，將0.06毫米的微晶片11 繞著無磁支架12平鋪在環(huán)形凹槽13中。在鋪設微晶片ll的同時，可在環(huán)形 凹槽13內(nèi)和已鋪設的微晶片11上均勻的涂敷電子硅膠。由于井下鉆頭在運 行過程中震動強烈，就要求隨鉆測量設備有很強的抗震性，而發(fā)射線圈磁芯l所用的微晶片11是一種又薄又脆的材料，將其纏繞在無磁支架12上時，各 層間要均勻地涂敷電子硅膠，從而使涂敷電子硅膠后的微晶發(fā)射線圈磁芯1， 既能改善發(fā)射線圈磁芯1的鐵磁性能，又能加強發(fā)射線圈磁芯1的抗震性。
微晶片11在無磁支架12的外側環(huán)形凹槽13內(nèi)疊層鋪設5 — 8層為宜。
圖5是本實用新型的發(fā)射線圈3的整體結構示意圖。在一個具體的例子 中，所述的發(fā)射線圈3的絕緣層31可由纏繞在發(fā)射線圈磁芯1外的絕緣帶形 成。在上述的環(huán)型微晶發(fā)射線圈磁芯1上，用聚酯薄膜或聚四氟乙烯玻璃布 絕緣帶(絕緣層31)穿越磁環(huán)繞著發(fā)射線圈磁芯1同向均勻地纏繞一圈，絕 緣帶纏繞要平整均勻。在絕緣帶纏繞完畢后，開始纏線圈繞組32，線圈繞組 32是用一支漆包銅線穿越磁環(huán)同向環(huán)繞在環(huán)形發(fā)射線圈磁芯1的絕緣帶外， 線圈繞組32可共纏繞100匝左右，要求纏繞平整，疏密均勻。線圈繞組32 纏繞完畢后，可再用絕緣帶在線圈繞組32的外面纏繞一圈，將整個線圈繞組 32裹緊，圖中未示出。在整個線圈繞組32和絕緣帶纏繞完畢后，將它整體浸 入絕緣漆，然后晾干。至此， 一個用于隨鉆測量中的高效節(jié)能發(fā)射線圈3就 基本完成了。這樣做成的發(fā)射線圈3在隨鉆測量過程中，既可節(jié)能，又能很 好的抗震。
本實用新型的描述僅為示例性的屬性，因此沒有偏離本實用新型要旨的 各種變形理應在本實用新型公開的范圍之內(nèi)。這些變形不應被視為偏離本實 用新型的精神和范圍。
權利要求1、一種用于隨鉆測量的發(fā)射線圈磁芯，其特征在于，該發(fā)射線圈磁芯包括微晶片，其呈帶狀，并由超微晶合金材料制成；無磁支架，其由無磁材料制成，并形成為環(huán)形，在該環(huán)形無磁支架上形成有用于繞制帶狀微晶片的環(huán)形凹槽，所述帶狀微晶片多層疊繞在該環(huán)形凹槽內(nèi)。
2、 如權利要求1所述的一種用于隨鉆測量的發(fā)射線圈磁芯，其特征在于， 所述的環(huán)形凹槽形成在無磁支架的軸向方向，該環(huán)形凹槽的槽口形成于所述 無磁支架的端面上。
3、 如權利要求2所述的一種用于隨鉆測量的發(fā)射線圈磁芯，其特征在于， 在纏繞有微晶片的環(huán)形凹槽內(nèi)灌注有硅油。
4、 如權利要求3所述的一種用于隨鉆測量的發(fā)射線圈磁芯，其特征在于， 在所述槽口上蓋設有環(huán)形封蓋。
5、 如權利要求1所述的一種用于隨鉆測量的發(fā)射線圈磁芯，其特征在于， 所述的環(huán)形凹槽形成在無磁支架的徑向方向，該環(huán)形凹槽的槽口形成在所述 無磁支架的外周側面上。
6、 如權利要求5所述的一種用于隨鉆測量的發(fā)射線圈磁芯，其特征在于， 所述的環(huán)形凹槽內(nèi)疊繞的多層微晶片的每層之間涂有硅膠。
7、 一種用于隨鉆測量的發(fā)射線圈，其特征在于，該發(fā)射線圈包括有如權 利要求1一6任一權利要求所述的磁芯，在所述磁芯外覆設有絕緣層，在絕緣 層上繞設有線圈繞組。
8、 如權利要求7所述的用于隨鉆測量的發(fā)射線圈，其特征在于，所述的 絕緣層由纏繞在所述磁芯外的絕緣帶形成。
9、 如權利要求7所述的用于隨鉆測量的發(fā)射線圈，其特征在于，在所述 的線圈繞組外還纏繞有絕緣布，并在該絕緣布外整體浸制有絕緣漆。
專利摘要本實用新型提供了一種用于隨鉆測量的發(fā)射線圈及其磁芯。其中，發(fā)射線圈磁芯包括有微晶片和無磁支架，所述微晶片呈帶狀，并由超微晶合金材料制成；所述無磁支架由無磁材料制成，并形成為環(huán)形，在該環(huán)形無磁支架上形成有用于繞制帶狀微晶片的環(huán)形凹槽，所述帶狀微晶片多層疊繞在該環(huán)形凹槽內(nèi)。利用本實用新型的上述結構，能有效增強發(fā)射線圈的鐵磁性能，降低線圈的磁損耗，進而降低電能消耗。
文檔編號H01F27/26GK201233782SQ20082010851
公開日2009年5月6日 申請日期2008年6月11日 優(yōu)先權日2008年6月11日
發(fā)明者弓志謙, 林 李, 禹德洲, 竇修榮 申請人:中國石油集團鉆井工程技術研究院