專利名稱：井下測量信息傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油、礦山或地質(zhì)勘探等隨鉆測量或非隨鉆測量鉆井儀器領(lǐng)域，特別涉及一種井下測量信息傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在石油，礦山，地質(zhì)勘探等鉆井工程中，為了能使鉆井軌跡更準(zhǔn)確的按照工程設(shè)計(jì)的要求鉆進(jìn)以及更及時(shí)準(zhǔn)確的掌握地層信息，就需要把定向傳感器和采集地質(zhì)信息的傳感器安裝在靠近鉆頭的位置。這些傳感器隨著鉆機(jī)的鉆進(jìn)在井下進(jìn)行測量，并同時(shí)將傳感器采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛?，以便工程技術(shù)人員及時(shí)了解井筒的軌跡和地層信息的變化。目前，井下測量信息的傳輸一般有兩種方法:一種是“有線傳輸”，一種是“泥漿脈沖傳輸”。“有線傳輸”是用一根鎧裝單芯的電纜下端連接測量儀器，再將測量儀器及電纜通過鉆柱的通道放入井下鉆挺中，由測量儀器將獲得的數(shù)據(jù)通過電纜傳輸?shù)降孛妗Ｈ欢?，如果在旋轉(zhuǎn)鉆井中使用，電纜在鉆柱的通道內(nèi)會(huì)被絞斷；如果在井斜角大于45度的井中使用，測量儀器靠自身重量很難下放到井底。“泥漿脈沖傳輸”是利用安裝在鉆鋌中的脈沖發(fā)生器，在鉆柱通道內(nèi)的泥漿中產(chǎn)生壓力波，以這種壓力波為載體將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛?。然而，這種方法只能用在普通泥漿為介質(zhì)的鉆井施工中，而當(dāng)在欠平衡鉆井中因?yàn)殂@井液(介質(zhì))是可壓縮的氣體或泡沫泥漿，會(huì)導(dǎo)致壓力脈沖會(huì)嚴(yán)重變形，而使地面信號(hào)接收設(shè)備不能正確地提取信號(hào)，因此這種方法無法使用。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種可廣泛用于以各種介質(zhì)為鉆井液的鉆井中的井下測量信息傳輸系統(tǒng)。所述技術(shù)方案如下:一方面，提供了一種井下測量信息傳輸系統(tǒng)，其包括鉆柱、井下傳感器及地面檢測裝置；鉆柱包括與地面檢測裝置電氣連接的鉆桿、與鉆桿連接的鉆鋌及與鉆鋌連接的鉆頭，井下傳感器安裝于鉆頭；井下測量信息傳輸系統(tǒng)還包括安裝在鉆鋌上的電極式發(fā)射天線；電極式發(fā)射天線包括敷設(shè)在鉆鋌上的絕緣層及敷設(shè)在絕緣層上的金屬電極，鉆鋌的內(nèi)部引出有連接鉆鋌的第一電極線及連接金屬電極的第二電極線。進(jìn)一步的，電極式發(fā)射天線到鉆桿的頂面的距離大于電極式發(fā)射天線到鉆頭的距離。進(jìn)一步的，絕緣層敷設(shè)在鉆鋌的外圓周面上。進(jìn)一步的，金屬電極呈圓筒狀，且敷設(shè)在絕緣層的外圓周面。進(jìn)一步的，鉆鋌包括連接鉆桿的上段鉆鋌及連接鉆頭的下段鉆鋌，上段鉆鋌和鉆桿為電極式發(fā)射天線的第一電極；下段鉆鋌和鉆頭為電極式發(fā)射天線的第二電極，第一電極和第二電極分別通過鉆桿和鉆頭與地層構(gòu)成傳導(dǎo)回路。[0011]進(jìn)一步的，絕緣層敷設(shè)在上段鉆鋌和下段鉆鋌交界處的外圓周面上。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:井下測量信息傳輸系統(tǒng)通過電極式發(fā)射天線的鉆鋌及金屬電極發(fā)射電磁信號(hào)，且這些電磁信號(hào)通過鉆柱及地層時(shí)輻射出電磁波，地面檢測裝置通過檢測電磁波，即可獲取井下傳感器采集的數(shù)據(jù)，以便使工程技術(shù)人員及時(shí)了解鉆井的實(shí)際軌跡和地層信息的變化，避免了“有線傳輸”的電纜易絞斷及電纜干涉而無法將測量儀器下方到井底的技術(shù)問題；并且，本實(shí)用新型是通過地面檢測裝置感測電磁波來取得井下信息，也克服了“泥漿脈沖傳輸”因?yàn)榭蓧嚎s的氣體或泡沫的鉆井液會(huì)導(dǎo)致壓力脈沖會(huì)嚴(yán)重變形，而使地面信號(hào)接收設(shè)備不能正確地提取信號(hào)的問題，通用性增強(qiáng)了，可廣泛應(yīng)用于以各種介質(zhì)為鉆井液的鉆井中的井下測量信息傳輸。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的井下測量信息傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該井下測量信息傳輸系統(tǒng)包括電極式發(fā)射天線；圖2是圖1中電極式發(fā)射天線的結(jié)構(gòu)放大示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。請參照圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種井下測量信息傳輸系統(tǒng)，其用于隨鉆測量或非隨鉆測量鉆井中。井下測量信息傳輸系統(tǒng)包括作為信息傳輸通道的鉆柱1、安裝在鉆柱I上的電極式發(fā)射天線3、固定在鉆柱I的第一端的井下傳感器(圖未示)及連接鉆柱I的第二端的地面檢測裝置5。井下傳感器隨著鉆機(jī)的鉆進(jìn)在井下進(jìn)行測量，并同時(shí)將這些測量數(shù)據(jù)采集，并將井下傳感器采集的數(shù)據(jù)調(diào)制成電壓信號(hào)施加到電極式發(fā)射天線3，再通過鉆柱I將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛鏅z測裝置5，以便使工程技術(shù)人員及時(shí)了解鉆井的實(shí)際軌跡和地層信息的變化。鉆柱I包括鉆桿10、連接于鉆桿10底端的鉆鋌11及連接于鉆鋌11底端的鉆頭(圖未示)。優(yōu)選地，在本實(shí)施方式中，鉆鋌11包括連接鉆桿10的上段鉆鋌13及連接鉆頭的下段鉆鋌15。井下傳感器電氣連接于鉆頭；地面檢測裝置5電氣連接于鉆桿10。請結(jié)合參照圖2，電極式發(fā)射天線3包括敷設(shè)在鉆鋌11的外圓周面上的絕緣層31及敷設(shè)在絕緣層31的外圓周面的圓筒狀的金屬電極33。絕緣層31敷設(shè)在上段鉆鋌13和下段鉆鋌15的交界處。鉆鋌11的上段鉆鋌13和其連接的鉆桿10為該電極式發(fā)射天線3的第一電極；鉆鋌11的下段鉆鋌15和其連接的鉆頭為該電極式發(fā)射天線3的第二電極。鉆鋌11的內(nèi)部還引出有連接鉆鋌11的第一電極線35及連接金屬電極33的第二電極線37。這樣，鉆鋌11及金屬電極33形成了該電極式發(fā)射天線3的兩個(gè)發(fā)射電極，以此來發(fā)射電磁信號(hào)而在鉆鋌11內(nèi)部形成電磁發(fā)射電路，第一電極線35及第二電極線37均與電磁發(fā)射電路電氣連接。優(yōu)選地，在本實(shí)施方式中，電極式發(fā)射天線3到鉆柱I的鉆桿10朝向地面檢測裝置5的頂面的距離大于電極式發(fā)射天線3到鉆頭的距離。請?jiān)俅谓Y(jié)合參照圖1，當(dāng)進(jìn)行隨鉆測量或非隨鉆測量鉆井時(shí)，井下傳感器采集的數(shù)據(jù)調(diào)制成電壓信號(hào)后施加到電極式發(fā)射天線3的第一電極和第二電極，第一電極及第二電極分別通過鉆桿10和鉆頭與地層4構(gòu)成傳導(dǎo)回路，施加到電極式發(fā)射天線3的第一電極和第二電極的信號(hào)電壓在傳導(dǎo)回路中產(chǎn)生信號(hào)電流，信號(hào)電流沿鉆柱I向上傳播；且此時(shí)，同時(shí)沿鉆柱I向上傳播的信號(hào)電流以通過電極式發(fā)射天線3的鉆鋌11及金屬電極33發(fā)射電磁信號(hào)，這些電磁信號(hào)通過鉆柱I及地層4時(shí)輻射出電磁波，地面檢測裝置5通過檢測電磁波，即可獲取井下傳感器采集的數(shù)據(jù)，以便使工程技術(shù)人員及時(shí)了解鉆井的實(shí)際軌跡和地層信息的變化。由上述可知，本實(shí)用新型的井下測量信息傳輸系統(tǒng)通過電極式發(fā)射天線3的鉆鋌11及金屬電極33發(fā)射電磁信號(hào)，且這些電磁信號(hào)通過鉆柱I及地層4時(shí)輻射出電磁波，地面檢測裝置5通過檢測輻射出的電磁波，即可獲取井下傳感器采集的數(shù)據(jù)，以便使工程技術(shù)人員及時(shí)了解鉆井的實(shí)際軌跡和地層信息的變化，避免了“有線傳輸”的電纜易絞斷及電纜干涉而無法將測量儀器下方到井底的技術(shù)問題；并且，本實(shí)用新型是通過地面檢測裝置5感測電磁波來取得井下信息，也克服了 “泥漿脈沖傳輸”因?yàn)榭蓧嚎s的氣體或泡沫的鉆井液會(huì)導(dǎo)致壓力脈沖會(huì)嚴(yán)重變形，而使地面信號(hào)接收設(shè)備不能正確地提取信號(hào)的問題，通用性增強(qiáng)了，可廣泛應(yīng)用于以各種介質(zhì)為鉆井液的鉆井中的井下測量信息傳輸。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種井下測量信息傳輸系統(tǒng)，其包括鉆柱(I)、井下傳感器及地面檢測裝置(5)； 所述鉆柱(I)包括與所述地面檢測裝置(5)電氣連接的鉆桿(10)、與所述鉆桿(10)連接的鉆鋌(11)及與所述鉆鋌(11)連接的鉆頭，所述井下傳感器安裝于所述鉆頭； 其特征在于，所述井下測量信息傳輸系統(tǒng)還包括安裝在所述鉆鋌上的電極式發(fā)射天線(3);所述電極式發(fā)射天線(3)包括敷設(shè)在所述鉆鋌(11)上的絕緣層(31)及敷設(shè)在所述絕緣層(31)上的金屬電極(33)，所述鉆鋌(11)的內(nèi)部引出有所述連接鉆鋌(11)的第一電極線(35 )及連接所述金屬電極(33 )的第二電極線(37 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下測量信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述電極式發(fā)射天線(3)到所述鉆桿(10)的頂面的距離大于所述電極式發(fā)射天線(3)到所述鉆頭的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下測量信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述絕緣層(31)敷設(shè)在所述鉆鋌(11)的外圓周面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下測量信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬電極(33)呈圓筒狀，且敷設(shè)在所述絕緣層的外圓周面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下測量信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述鉆鋌(11)包括連接所述鉆桿(10)的上段鉆鋌(13)及連接所述鉆頭的下段鉆鋌(15)，所述上段鉆鋌(13)和所述鉆桿(10)為所述電極式發(fā)射天線(3)的第一電極；所述下段鉆鋌(15)和所述鉆頭為所述電極式發(fā)射天線(3)的第二電極，所述第一電極和所述第二電極分別通過所述鉆桿(10)和所述鉆頭與地層構(gòu)成傳導(dǎo)回路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的井下測量信息傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述絕緣層(31)敷設(shè)在所述上段鉆鋌(13)和所述下段鉆鋌(15)交界處的外圓周面上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種井下測量信息傳輸系統(tǒng)，屬于石油、礦山或地質(zhì)勘探等隨鉆測量或非隨鉆測量鉆井儀器領(lǐng)域。該井下測量信息傳輸系統(tǒng)包括鉆柱、井下傳感器、地面檢測裝置及電極式發(fā)射天線；鉆柱包括與地面檢測裝置電氣連接的鉆桿、與鉆桿連接的鉆鋌及與鉆鋌連接的鉆頭，井下傳感器安裝于鉆頭；電極式發(fā)射天線包括敷設(shè)在鉆鋌上的絕緣層及敷設(shè)在絕緣層上的金屬電極，鉆鋌的內(nèi)部引出有連接鉆鋌的第一電極線及連接金屬電極的第二電極線；通過鉆鋌及金屬電極發(fā)射電磁信號(hào)，且這些電磁信號(hào)輻射出電磁波，地面檢測裝置通過檢測的電磁波，即可獲取井下傳感器采集的數(shù)據(jù)，通用性增強(qiáng)了，可廣泛應(yīng)用于以各種介質(zhì)為鉆井液的鉆井中的井下測量信息傳輸。
文檔編號(hào)E21B47/13GK202954809SQ20122061745
公開日2013年5月29日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者李林, 盛利民, 弓志謙, 王磊, 石榮 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院