CN104213910A - 一种用于随钻测量电磁波地质导向工具的恒流发射*** - Google Patents

一种用于随钻测量电磁波地质导向工具的恒流发射*** Download PDF

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张连成
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CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd
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China National Petroleum Corp
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Abstract

一种用于随钻测量电磁波地质导向工具的恒流发射***，属于石油开采或者地矿勘探等领域。无线电磁波发射装置连接电流检测单元，电流检测单元连接电流信号反馈单元和发射天线，电流信号反馈单元连接电流控制单元；电流控制单元连接电源装置，电源装置连接无线电磁波发射装置，本发明可应用于随钻测量无线电磁波地质导向工具、或者其他使用无线电磁波实现在地层或矿层之间传输数据的工作方式，工作介质包括钻井液、清水、空气、氮气等。这种无线电磁波数据传输的功率控制方法优点在于：较好地降低地层和钻井介质的电阻率变化对传输信号的衰减，以便于地面能够更好的检测无线电磁波数据。

Description

一种用于随钻测量电磁波地质导向工具的恒流发射***
技术领域
本发明涉及一种用于随钻测量电磁波地质导向工具的恒流发射***，属于石油开采或者地矿勘探等领域。
背景技术
在石油钻井工程或者地矿勘探中、在定向钻井或水平钻井、欠平衡井中经常需要使用无线电磁波地质导向工具。目前国内、国外比较成熟的无线电磁波地质导向工具在现场都有广泛应用。其工作原理是：在随钻仪器中放置地质导向单元，仪器以钻铤为电极向地层发射无线电磁波信号，用于向地面接收设备发送地质参数和钻头位置等随钻参数。这些产品无论是使用电池供电还是井下发电机***供电，都无一例外的会受到不同地层电阻率和钻井介质电阻率的影响，在某些地层电阻率特别低或者地层电阻率特别高的环境下，由于无线电磁波信号过度衰减，那么电磁波传送到地面的信号就会十分微弱，当信号强度低于地面接收***要求的最小值的时候，地面接收***就无法正确识别无线电磁波信号，导致数据解调的失败。如果使用无线电磁波地质导向工具的恒流方式供电，可以较好的避免这种影响。
对于无线电磁波地质导向工具，申请号为3,967,201的美国发明专利，发明名称：Wireless subterranean signaling method。还有申请号为7,477,162的美国发明专利，发明名称：Wireless electromagnetic telemetry system andmethod for bottomhole assembly都只是工具结构上提出了应该怎样在地层中发射低频无线电磁波才能建立电磁信道，并没有具体描述如何从电路的角度去实现和克服不同地层和不同钻井介质情况下，电磁波的衰减对地面接收的结果会有什么影响。
现有普遍使用的无线电磁波随钻测量工具，也都只是依靠电池的最大自然放电电流来供电的，没有考虑到采用井下发电***实现大功率供电时，如何避免不同地层电阻率可能影响的电流过载或超轻载的现象。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种用于随钻测量的无线电磁波地质导向工具的恒流供电方式，不仅可以实现电能的高效利用，同时可以加强地面检测***对无线电磁波数据的接收强度，可以较好抑制不同电阻率地层和不同电阻率工作介质对无线电磁波信号的衰减。
为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：
一种用于随钻测量的无线电磁波地质导向工具的恒流输出***，无线电磁波发射装置连接电流检测单元，电流检测单元连接电流信号反馈单元和发射天线，电流信号反馈单元连接电流控制单元；电流控制单元连接电源装置，电源装置连接无线电磁波发射装置，
所述的电流检测单元置于无线电磁波发射装置和发射天线之间，用于检测电磁波发射电流；
所述的电流信号反馈单元置于电流检测单元和电流控制单元之间，用于向电流控制单元反馈发射电流的大小；
所述的电流控制单元置于电流反馈单元和电源装置之间，用于控制电源装置为无线电磁波发射电路供给恒定的电流值；
所述电流检测单元是为了检测无线电磁波发射电流而用于控制电源装置保持恒流供电的；
所述电流反馈单元可以将检测到的电流信号通过隔离或者不隔离、放大或者不放大、调制或者不调制的方式，输入到电流控制单元中，用于电流控制单元保持电源输出恒定电流的参考依据，这种电流反馈单元的电路元件均应采用高温或超高温电子元件，通过模拟或者数字电路实现相应功能，用于井下高温工作环境；
所述的电流控制单元依据电流反馈单元的信号，控制电源装置输出恒定的电流值，以保证井下不同电阻率地层和不同电阻率工作介质对无线电磁波衰减的影响，以用于随钻地质导向工具。
本发明的有益效果是：可以实现无线电磁波电能的高效发射，同时可以较好的抑制不同电阻率地层和不同电阻率钻井介质对无线电磁波信号的衰减，实现电源装置能以较大输出能力驱动无线电磁波发射器，从而在地面接收***中获得较好的接收效果。同时，各部分的电子原件均采用高温、超高温等级，完全适合于钻井工程中随钻测量工具的工作要求、排除了因不同电阻率地层或者不同电阻率钻井介质影响井下发电***工作在较低效率或者电流过载的缺点。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：
图1为本发明的连接示意图。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，一种用于随钻测量电磁波地质导向工具的恒流发射***，无线电磁波发射装置2连接电流检测单元3，电流检测单元3连接电流信号反馈单元6和发射天线4，电流信号反馈单元6连接电流控制单元5；电流控制单元5连接电源装置1，电源装置1连接无线电磁波发射装置2，
所述的电流检测单元3置于无线电磁波发射装置2和发射天线4之间，用于检测电磁波发射电流；
所述的电流信号反馈单元6置于电流检测单元3和电流控制单元5之间，用于向电流控制单元5反馈发射电流的大小；
所述的电流控制单元5置于电流反馈单元6和电源装置1之间，用于控制电源装置为无线电磁波发射电路供给恒定的电流值；
所述电流检测单元3是为了检测无线电磁波发射电流而用于控制电源装置保持恒流供电的；具体使用的材料是适合井下高温工作环境的金属、或者合金、或者其他用于检测电流的高温、超高温电子元器件或材料；
所述电流反馈单元6可以将检测到的电流信号通过隔离或者不隔离、放大或者不放大、调制或者不调制的方式，输入到电流控制单元5中，用于电流控制单元保持电源输出恒定电流的参考依据，这种电流反馈单元的电路元件均应采用高温或超高温电子元件，通过模拟或者数字电路实现相应功能，用于井下高温工作环境；
所述的电流控制单元5依据电流反馈单元6的信号，控制电源装置输出恒定的电流值，以保证井下不同电阻率地层和不同电阻率工作介质对无线电磁波衰减的影响，以用于随钻地质导向工具。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于随钻测量的无线电磁波地质导向工具的恒流输出***，其特征在于，无线电磁波发射装置连接电流检测单元，电流检测单元连接电流信号反馈单元和发射天线，电流信号反馈单元连接电流控制单元；电流控制单元连接电源装置，电源装置连接无线电磁波发射装置，
所述的电流检测单元置于无线电磁波发射装置和发射天线之间，用于检测电磁波发射电流；
所述的电流信号反馈单元置于电流检测单元和电流控制单元之间，用于向电流控制单元反馈发射电流的大小；
所述的电流控制单元置于电流反馈单元和电源装置之间，用于控制电源装置为无线电磁波发射电路供给恒定的电流值；
所述电流检测单元是为了检测无线电磁波发射电流而用于控制电源装置保持恒流供电的；
所述电流反馈单元可以将检测到的电流信号通过隔离或者不隔离、放大或者不放大、调制或者不调制的方式，输入到电流控制单元中，用于电流控制单元保持电源输出恒定电流的参考依据，这种电流反馈单元的电路元件均应采用高温或超高温电子元件，通过模拟或者数字电路实现相应功能，用于井下高温工作环境；
所述的电流控制单元依据电流反馈单元的信号，控制电源装置输出恒定的电流值，以保证井下不同电阻率地层和不同电阻率工作介质对无线电磁波衰减的影响，以用于随钻地质导向工具。
2.根据权利要求1所述的用于随钻测量的无线电磁波地质导向工具的恒流输出***，其特征在于，不同电阻率的地层和工作介质均采用恒定电流向外发射无线电磁波。
3.根据权利要求2所述的用于随钻测量的无线电磁波地质导向工具的恒流输出***，其特征在于：以恒定电流发射无线电磁波是时时的。
4.根据权利要求2所述的用于随钻测量的无线电磁波地质导向工具的恒流输出***，其特征在于：所述恒流源输出电流不以地层电阻率变化和工作介质的电阻率变化而变化。
5.根据权利要求4所述的随钻测量的无线电磁波地质导向工具的恒流输出***，其特征在于：恒定电流是通过电路***自动调整的。
6.根据权利要求5所述的随钻测量的无线电磁波地质导向工具的恒流输出***，其特征在于：电源装置是一个输出恒定电流的电源。
7.根据权利要求1所述的用于随钻测量的无线电磁波地质导向工具的恒流输出***，其特征在于，可应用于不同电阻率地层和不同电阻率的钻井介质。
8.根据权利要求7所述的用于随钻测量的无线电磁波地质导向工具的恒流输出***可应用与不同电阻率的钻井介质包括钻井液、清水、空气、氮气。
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