CN102946001B - 一种与随钻电阻率测井仪相耦合的天线耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与随钻电阻率测井仪相耦合的天线耦合器，克服目前难以对随钻电阻率测井仪发射、接收天线进行工作性能检测的不足，该天线耦合器包括耦合线圈、线圈支架以及电缆接头，对所述随钻电阻率测井仪的发射天线及接收天线相耦合的所述耦合线圈，通过所述线圈支架固定在安装所述随钻电阻率测井仪的钻铤上；用于连接传输电缆的所述电缆接头与所述耦合线圈相连。本申请的实施例根据电磁波传播原理，利用线圈与天线之间电磁耦合，实现了模拟检测设备与仪器之间信号的转换。

Description

一种与随钻电阻率测井仪相耦合的天线耦合器

技术领域

本发明涉及一种天线耦合器，尤其涉及一种与随钻电阻率测井仪相耦合的天线耦合器。

背景技术

随钻电阻率测井仪可以在地层钻开后的第一时间测量出地层原始电阻率值，据此可以指导钻井工程师及时处理钻井程序，这一性能对于多方位钻井十分重要。

由于随钻电阻率测井仪一般安装在数吨重的金属钻铤中，目前对仪器进行检测、校验的方法一般是利用“空气零”和“水池标定”(在已知电阻率的大水池中测量仪器)来进行。这两种检测方法即复杂又不准确，而且因为只有一点刻度，要完成两点或多点刻度几乎是不可能的工作。

随钻电阻率测井仪的高频(1、2MHZ)发射、接收天线也密封在钻铤中，无法与外界直接相连，所以很难实现随钻模拟检测设备的信号转换(提取和发射)。目前对如何有效检查随钻电阻率测井仪发射、接收天线的工作性能，还没有更好的技术手段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服目前难以对随钻电阻率测井仪发射、接收天线进行工作性能检测的不足。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种与随钻电阻率测井仪相耦合的天线耦合器，包括耦合线圈、线圈支架以及电缆接头，其中：

所述耦合线圈通过所述线圈支架固定在安装所述随钻电阻率测井仪的钻铤上，设置为将随钻电阻率仪器发射天线信号、标准相位差信号及标准幅度衰减信号耦合到随钻电阻率测井仪的接收天线上；用于连接传输电缆的所述电缆接头与所述耦合线圈相连。

优选地，耦合线圈包括具有开口的磁芯和绕制在磁芯上的磁芯线圈。

优选地，所述开口与所述磁芯上绕制所述磁芯线圈的部位相对。

优选地，所述磁芯线圈包括不同探测深度的多个接收线圈和不同位置的多个发射线圈；所述多个接收线圈与所述随钻电阻率测井仪的发射天线相耦合，所述多个发射线圈与所述随钻电阻率测井仪的接收天线相耦合。

优选地，固定在深发射天线的所述耦合线圈中心频率为1兆赫兹；固定在中、浅、超浅的所述耦合线圈中心频率为2兆赫兹；固定在远、近接收天线的所述耦合线圈带宽为2兆赫兹。

优选地，各所述发射线圈之间、各所述接收线圈之间以及所述发射线圈与接收线圈之间，交叉干扰均小于1％。

优选地，所述线圈支架与所述随钻电阻率测井仪的发射天线及接收天线保持在同一平面。

优选地，所述线圈支架包括两个半圆环形的尼龙架，以及将两个半圆环性的所述尼龙架组合在一起形成一个圆环的螺栓及铰链。

与现有技术相比，本申请的实施例可用来检测随钻电阻率测井仪发射、接收天线的工作性能，克服现有技术的缺陷。本申请的实施例根据电磁波传播原理，利用线圈与天线之间电磁耦合，实现了模拟检测设备与仪器之间信号的转换。本申请的实施例可运用到代替水池对随钻电阻率测井仪进行模拟刻度的设备中。

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说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本申请的与随钻电阻率测井仪相耦合的天线耦合器的构造示意图。

图2为本申请实施例中的耦合线圈的构造示意图。

图3为随钻电阻率测井仪的发射天线耦合到本申请实施例中接收线圈上信号的波形示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征在不相冲突前提下的相互结合，均在本发明的保护范围之内。

如图1所示本申请实施例的与随钻电阻率测井仪相耦合的天线耦合器主要包括耦合线圈3、线圈支架以及电缆接头4等。

本申请的实施例中，对随钻电阻率测井仪的发射天线及接收天线相耦合的耦合线圈3，主要包括有磁芯线圈6和具有开口的磁芯7(图中以标识8示出磁芯7的开口)。

磁芯线圈6绕制在磁芯7上，磁芯7上的开口8与磁芯7上绕制磁芯线圈6的部位相对(本申请的实施例是以180度相对)。本申请的实施例中，磁芯7开口8的尺寸，可以根据需要进行设置，保证仅对较小范围的电磁场耦合具有灵敏度。本申请的实施例中的磁芯7，为高频高磁磁导率的磁芯。

本申请的实施例中，磁芯线圈根据信号频率和幅度，以及绕制方式的不同，共包括深、中、浅以及超浅等不同探测深度的多个接收线圈，和远、近等不同位置的多个发射线圈。

本申请的实施例中，磁芯线圈采用16根相同直径的漆包线同时绕制，保证耦合信号的灵敏度。

本申请的实施例中的磁芯线圈保证固定在深发射天线的耦合线圈中心频率为1兆(M)赫兹，固定在中、浅、超浅的耦合线圈中心频率为2M赫兹，固定在远、近接收天线的耦合线圈带宽为2M赫兹。

本申请的实施例中，接收线圈包含有Td、Tm、Ts、Tx四种，发射线圈包含有Rn、Rf两种。

本申请的实施例中的磁芯线圈，与随钻电阻率测井仪的天线一一对应，相对位置保持一定。线圈Td与连接的同轴电缆连接后，谐振频率为1兆赫兹(MHZ)；线圈Tm、Ts、Tx与同轴电缆连接后，谐振频率均为2MHZ；线圈Rn、Rf与同轴电缆连接后，谐振频率均为宽频1-2MHZ。本申请的实施例中，由于各自耦合线圈只能对小范围的电磁场响应灵敏，所以能够保证各磁芯线圈之间的交叉干扰小于1％；也即各发射线圈之间、各接收线圈之间以及发射线圈与接收线圈之间，交叉干扰均小于1％。

本申请的实施例中，线圈支架主要包括两个半圆环形的尼龙架1，以及将两个半圆环性的尼龙架1组合在一起形成一个圆环的螺栓5及铰链2。线圈支架具有方向性，与随钻电阻率仪器的发射天线及接收天线保持在同一平面，保证耦合线圈与各自对应的天线信号耦合最为灵敏，其所有零件都采用无磁材料加工而成。

耦合线圈3通过线圈支架，与随钻电阻率测井仪的天线按预定的距离固定在安装随钻电阻率测井仪的钻铤上。通过线圈支架将耦合线圈3固定安装在钻铤上，使得耦合线圈3与随钻电阻率测井仪发射天线之间的相对位置保持固定，保证了检测的准确性和可靠性。

随钻电阻率测井仪的四只发射天线所发射的信号通过天线耦合器中的接收线圈接收后，再通过信号传输电缆传输到模拟检测设备面板上进行可视化处理。

本申请的实施例中，线圈支架可以与仪器天线部分紧配合安装，可以保证线圈3与仪器天线固定的相对位置。

交叉干扰是接收线圈与仪器天线信号耦合方式的主要技术指标。如果仪器发射天线与天线耦合器中的接收线圈之间存在交叉干扰，就会影响检测精度，严重时模拟检测设备无法正常工作，所以需要对线圈耦合器做交叉干扰测试。

如图3所示，利用本申请的实施例进行交叉干扰的测试时，从每道相邻两组波形看，没有发现有相邻道间干扰的情形发生，证明本申请的实施例可以保证检测精度。

线圈支架为环形开口，主要固定耦合线圈，使得随钻电阻率测井仪的发射及接收天线与耦合线圈保持在同一平面，保证耦合信号幅度最大。采用无磁材料制作，避免对信号的干扰。

本申请的实施例根据使用情况，能够有效地对随钻电阻率测井仪的发射天线及接收天线相耦合，同时避免相互之间的干扰。

本申请实施例中的耦合线圈，可以对随钻电阻率仪器是否工作正常进行检测和判断。本申请实施例中的耦合线圈可用来拾取仪器在地面工作时所发射的信号。再对仪器发射的信号进行处理之后，可重新耦合到仪器的接收天线。

本申请的实施例依据电磁波传播原理采用电磁耦合的方法，实现了随钻电阻率测井仪发射、接收天线的工作性能的检测。本申请的实施例无需与随钻电阻率测井仪直接接触，可方便地与随钻电阻率测井仪发射、接收天线信号的进行耦合，便于作业实施，降低了作业的劳动强度，提高了检测效率。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种与随钻电阻率测井仪相耦合的天线耦合器，其中，该天线耦合器包括耦合线圈、线圈支架以及电缆接头，其中：

所述耦合线圈包括具有开口的磁芯和绕制在磁芯上的磁芯线圈；所述耦合线圈通过所述线圈支架固定在安装所述随钻电阻率测井仪的钻铤上，设置为将随钻电阻率仪器发射天线信号、标准相位差信号及标准幅度衰减信号耦合到随钻电阻率测井仪的接收天线上；所述磁芯线圈根据信号频率、幅度以及绕制方式的不同，包括深、中、浅以及超浅的不同探测深度的多个接收线圈，包括远位置和近位置的多个发射线圈；所述多个接收线圈与所述随钻电阻率测井仪的发射天线相耦合，所述多个发射线圈与所述随钻电阻率测井仪的接收天线相耦合；所述线圈支架具有方向性，与随钻电阻率仪器的发射天线和接收天线保持在同一平面，保证耦合线圈与各自对应的天线信号耦合最为灵敏；

所述电缆接头与所述耦合线圈相连，设置为连接传输电缆。

2.根据权利要求1所述的天线耦合器，其中，

所述开口与所述磁芯上绕制所述磁芯线圈的部位相对。

3.根据权利要求1所述的天线耦合器，其中，

固定在深发射天线的所述耦合线圈中心频率为1兆赫兹；

固定在中、浅、超浅的所述耦合线圈中心频率为2兆赫兹；

固定在远、近接收天线的所述耦合线圈带宽为2兆赫兹。

4.根据权利要求1所述的天线耦合器，其中，

各所述发射线圈之间、各所述接收线圈之间以及所述发射线圈与接收线圈之间，交叉干扰均小于1％。

5.根据权利要求1所述的天线耦合器，其中，

所述线圈支架包括两个半圆环形的尼龙架，以及将两个半圆环形的所述尼龙架组合在一起形成一个圆环的螺栓及铰链。