專利名稱：隨鉆信號(hào)無線電磁傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隨鉆傳輸技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨鉆信號(hào)無線傳輸目前仍普遍采用泥漿脈沖傳輸?shù)姆绞剑酀{脈沖傳輸方式速度慢，通常只有幾Bit至十幾BH，實(shí)時(shí)性差，而且不能用于氣體鉆井等。因此泥漿脈沖傳輸方式已越來越不能滿足現(xiàn)代隨鉆測井的需求。另外目前采用的一種無線電磁傳輸方式是:利用鉆桿作為不對(duì)稱的偶極天線，從而將信號(hào)發(fā)射到地面，該方式也稱為EM-MWD系統(tǒng)，由于是利用鉆桿作為偶極天線，從而該系統(tǒng)需采用絕緣短接，使鉆桿成為偶極天線的上、下兩個(gè)臂。由于采用了完全的絕緣材料，因而會(huì)影響鉆桿的強(qiáng)度。另外，由于地層為有耗介質(zhì)，在地層中傳輸較遠(yuǎn)距離時(shí)，必須采用很低的頻率，從而其傳輸速度很低，與泥漿脈沖的傳輸速度相當(dāng)。另外，其傳輸距離通常也不能太遠(yuǎn)，如通常只能達(dá)到兩千米左右。為了提高傳輸速度，Novatek 公司在下提出了一種無線與有線相結(jié)合的方法，兩段鉆桿之間通過無線耦合器實(shí)現(xiàn)無線磁耦合傳輸，在鉆桿內(nèi)部通過埋入傳輸線實(shí)現(xiàn)有線傳輸。此種方式能明顯提高傳輸速度，但此種方式的也存在很大的缺點(diǎn):需要破壞原有鉆桿的結(jié)構(gòu)，或重新設(shè)計(jì)鉆桿，并且鉆桿接頭之間的縫隙對(duì)其傳輸性能也影響很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，在現(xiàn)有鉆桿的基礎(chǔ)上，不影響鉆桿強(qiáng)度且不受傳輸距離限制的隨鉆信號(hào)無線電磁快速傳輸系統(tǒng)。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，隨鉆信號(hào)無線電磁傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括鉆桿、鉆鋌、鉆具、電磁信號(hào)發(fā)射模塊、I個(gè)或I個(gè)以上的中繼短接模塊、電磁信號(hào)接收模塊；電磁信號(hào)接收模塊包括環(huán)形金屬管、環(huán)形天線、接收電路，環(huán)形天線與接收電路設(shè)置在環(huán)形金屬管外側(cè)底部的環(huán)形凹槽內(nèi)，環(huán)形天線與接收電路通過傳輸線相連；環(huán)形金屬管套在地面鉆桿上，環(huán)形金屬管的內(nèi)徑大于鉆桿外徑；環(huán)形凹槽內(nèi)接收電路設(shè)置在環(huán)形天線之上，在接收電路外側(cè)與底部設(shè)置金屬保護(hù)層，接收電路封閉在金屬保護(hù)層與環(huán)形凹槽形成的空間內(nèi)；環(huán)形天線與環(huán)形凹槽之間的空間使用絕緣介質(zhì)填充；電磁信號(hào)發(fā)射模塊設(shè)置在鉆鋌外側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)，鉆鋌連接在鉆具與鉆桿之間；電磁信號(hào)發(fā)射模塊包括環(huán)形天線、發(fā)射電路，環(huán)形凹槽內(nèi)環(huán)形天線設(shè)置在發(fā)射電路之上，環(huán)形天線與發(fā)射電路通過傳輸線相連；在發(fā)射電路外側(cè)與頂部設(shè)置金屬保護(hù)層，發(fā)射電路封閉在金屬保護(hù)層與環(huán)形凹槽形成的空間內(nèi)；環(huán)形天線與環(huán)形凹槽之間的空間使用絕緣介質(zhì)填充；中繼短接模塊包括金屬鉆桿短接、2組環(huán)形天線、中繼放大電路、電池；金屬鉆桿短接連接在上下兩段鉆桿之間；2組環(huán)形天線、中繼放大電路、電池設(shè)置在金屬鉆桿短接外側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)；環(huán)形凹槽內(nèi)一組環(huán)形天線設(shè)置在中繼放大電路之上，另一組環(huán)形天線設(shè)置在中繼放大電路之下，環(huán)形凹槽內(nèi)電池與中繼放大電路并行放置在2組環(huán)形天線之間，電池的輸出端與中繼放大電路的電源輸入端相連，2組環(huán)形天線分別通過傳輸線與中繼放大電路相連；在中繼放大電路與電池的外側(cè)、頂部以及底部設(shè)置金屬保護(hù)層，中繼放大電路與電池一同封閉在金屬保護(hù)層與環(huán)形凹槽形成的空間內(nèi)；2組環(huán)形天線與環(huán)形凹槽之間的空間使用絕緣介質(zhì)填充。本發(fā)明提供了的隨鉆信號(hào)無線電磁傳輸系統(tǒng)，通過在地面上外套的環(huán)形金屬管、金屬短接與鉆鋌上分別開挖環(huán)形凹槽，放入與環(huán)形凹槽匹配的環(huán)形天線，分別構(gòu)成接收模塊，中繼短接模塊和發(fā)射模塊。為了防止電路對(duì)環(huán)形天線的干擾，對(duì)電路周圍采用金屬保護(hù)層進(jìn)行封閉。本發(fā)明系統(tǒng)克服了現(xiàn)有采用不對(duì)稱偶極天線發(fā)射信號(hào)，必須使用絕緣短接的缺點(diǎn)，也克服了破壞原有鉆桿結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)。另外，中繼的方式進(jìn)行接力傳輸，所以傳輸距離不受限制。另外，本發(fā)明因?yàn)椴捎昧烁鼮楹侠淼奶炀€形式，使用中繼傳輸保證傳輸質(zhì)量，所以頻帶更寬，因此傳輸速度更快相比已有的泥漿脈沖傳輸方式以及EM —MWD系統(tǒng)更快。特別地，為了提高無線數(shù)據(jù)的傳輸距離，在發(fā)射、接收和中繼短接模塊中分別加入了屏蔽導(dǎo)向的金屬結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)了天線的方向性和增益:在電磁信號(hào)發(fā)射模塊中，在環(huán)形凹槽中環(huán)形天線外側(cè)設(shè)置金屬屏蔽層，該環(huán)形天線天通過其頂部的絕緣介質(zhì)發(fā)射電磁信號(hào)；在電磁信號(hào)接收模塊中，在環(huán)形凹槽中環(huán)形天線外側(cè)設(shè)置金屬屏蔽層，該環(huán)形天線天通過其低部的絕緣介質(zhì)接收電磁信號(hào)；在中繼短接模塊中，在環(huán)形凹槽中中繼放大電路之上的環(huán)形天線的外側(cè)設(shè)置金屬屏蔽層，該環(huán)形天線天通過其頂部的絕緣介質(zhì)發(fā)射電磁信號(hào)；在環(huán)形凹槽中中繼放大電路之下的環(huán)形天線的外側(cè)設(shè)置金屬屏蔽層，該環(huán)形天線天通過其底部的絕緣介質(zhì)接收電磁信號(hào)。本發(fā)明的有益效果是，在無需絕緣短接，在利用現(xiàn)有鉆桿的情況下進(jìn)行無線電磁傳輸，通過設(shè)置中繼短接模塊增大傳輸距離，進(jìn)一步的，通過設(shè)置金屬屏蔽層提高天線的方向性和增益。


圖1是本發(fā)明隨鉆信號(hào)無線傳輸系統(tǒng)示意圖。圖2是為實(shí)施例發(fā)射模塊的縱剖面示意圖。圖3是為實(shí)施例接收模塊的縱剖面示意圖。圖4是為實(shí)施例中繼短接的縱剖面示意圖。圖5是本發(fā)明傳輸系統(tǒng)在不同電導(dǎo)率的地層中時(shí)的衰減隨頻率的關(guān)系:圖5(a)為地層電導(dǎo)率為0.01S/m時(shí)的衰減隨頻率的關(guān)系；圖5(13)為地層電導(dǎo)率為0.lS/m時(shí)的衰減隨頻率的關(guān)系；圖5(c)為地層電導(dǎo)率為1.0S/m時(shí)的衰減隨頻率的關(guān)系。圖6是兩種不同的傳輸結(jié)構(gòu):圖6(a)在天線周圍沒有屏蔽結(jié)構(gòu)；圖6 (b)在天線周圍有屏蔽結(jié)構(gòu)，在發(fā)射天線的底部和外側(cè)以及接收天線的頂部和外側(cè)增加了金屬屏蔽結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明隨鉆信號(hào)無線電磁傳輸系統(tǒng)，如圖1所示，傳輸系統(tǒng)設(shè)置在鉆井上，鉆井包括鉆桿11、鉆具12、鉆鋌13，兩段鉆桿11間可以直接相連，可以通過金屬鉆桿短接15相連，鉆桿11與鉆具12之間通過鉆鋌13連接。傳輸系統(tǒng)包括鉆桿11、鉆鋌13、鉆具12、電磁信號(hào)發(fā)射模塊21、中繼短接模塊23、電磁信號(hào)接收模塊22。接收模塊22包括環(huán)形金屬管14。環(huán)形金屬管14外套在露出地面鉆桿11上，環(huán)形金屬管14的內(nèi)徑大于鉆桿11外徑。發(fā)射模塊21設(shè)置在鉆鋌21外側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)。中繼短接模塊23包括金屬鉆桿短接15。當(dāng)在需要對(duì)電磁信號(hào)傳輸設(shè)置中繼中，即在相應(yīng)位置的兩段鉆桿11之間設(shè)置中繼短接模塊，即，通過金屬鉆桿短接15連接上下兩段鉆桿。發(fā)射模塊21將井下傳感器和隨鉆測井儀測得的信號(hào)傳給發(fā)射出去，再通過中繼短接模塊23對(duì)其進(jìn)行中繼放大繼續(xù)向上傳輸，最后通過地面接收模塊22進(jìn)行接收。同樣，反向也可實(shí)現(xiàn)地面控制信號(hào)向井下的傳輸，此時(shí)地面的接收模塊22用作向井下發(fā)射信號(hào)，中繼短接模塊23同樣起中繼放大的作用，使信號(hào)繼續(xù)向下傳輸，此時(shí)的發(fā)射模塊21用作接收信號(hào)。發(fā)射模塊21如圖2所示，包括發(fā)射天線、發(fā)射電路211、電池218。發(fā)射天線為由環(huán)形的軟磁材料214以及環(huán)繞在軟磁材料之外的線圈215組成的環(huán)形天線。電池218與發(fā)射電路211相連。發(fā)射電路211與發(fā)射天線通過傳輸線213相連。發(fā)射電路211包括信號(hào)調(diào)制電路，功率率放大電路。井下傳感器和隨鉆測井儀測得的信號(hào)通過傳輸線213傳給發(fā)射電路211，發(fā)射電路211對(duì)其進(jìn)行調(diào)制和功率放大后，再通過傳輸線213傳給發(fā)射天線。發(fā)射天線和發(fā)射電路211都放置于鉆鋌13的環(huán)形凹槽內(nèi)。發(fā)射天線設(shè)置在發(fā)射電路211與電池218之上，發(fā)射電路211與電池218并行放置。在發(fā)射電路211與電池218的外側(cè)與頂部設(shè)置耐磨高強(qiáng)度的金屬材料216形成L形金屬保護(hù)層，發(fā)射電路封閉在金屬保護(hù)層與環(huán)形凹槽形成的空間內(nèi)；在線圈215外側(cè)設(shè)置耐磨高強(qiáng)度的金屬材料216作為金屬屏蔽層使得發(fā)射線圈的能量只能通過絕緣材料朝上端輻射同時(shí)保護(hù)線圈。也就是說金屬屏蔽層增強(qiáng)了天線的方向性，聚中了電磁波朝上端傳輸。從而提高了向上傳輸?shù)木嚯x。在線圈215的頂部與環(huán)形凹槽之間填充了耐磨的絕緣材料217，如玻璃鋼或聚四氟乙稀等。絕緣材料頂部與金屬鉆鋌的接觸面(環(huán)形凹槽的頂部)采用弧形過度，在機(jī)械上能避免應(yīng)力集中，在傳輸性能上引導(dǎo)電磁波向上傳輸。本是實(shí)施例發(fā)射電路米用井下電池218供電。可選的，發(fā)射模塊中可取消電池的使用，采用井下發(fā)電機(jī)供電。發(fā)射電路和電池的外側(cè)面一端與金屬屏蔽層底部相連，另一端與環(huán)形凹槽的低部相連，采用金屬材料216形成金屬保護(hù)層起保護(hù)作用。接收模塊如圖3所示，包括環(huán)形金屬管14、接收天線、接收電路221，接收天線和接收電路221都放置于環(huán)形金屬管14外側(cè)底部的環(huán)形凹槽內(nèi)。環(huán)形金屬管14的內(nèi)徑稍大于鉆桿的外徑，環(huán)形金屬管14直接套在鉆桿的外面，不與鉆桿接觸，從而當(dāng)鉆桿旋轉(zhuǎn)時(shí)環(huán)形金屬管14仍是固定不動(dòng)的，環(huán)形金屬管14內(nèi)接收模塊的接收到的信號(hào)可以直接通過有線的方式傳給地面系統(tǒng)。發(fā)射天線為由環(huán)形的軟磁材料224以及環(huán)繞在軟磁材料之外的線圈225組成的環(huán)形天線。接收電路221與接收天線通過傳輸線223相連。接收電路221主要包括信號(hào)放大電路，濾波電路、解調(diào)電路。接收天線接收到的信號(hào)通過傳輸線223傳給接收電路26，接收電路26對(duì)其進(jìn)行放大、濾波、解調(diào)后再傳給地面系統(tǒng)。接收電路221置于接收天線之上，在接收電路221外側(cè)與底部設(shè)置金屬材料226作為金屬保護(hù)層，接收電路221封閉在金屬保護(hù)層與環(huán)形凹槽形成的空間內(nèi)；接收天線線圈225的外側(cè)采用金屬材料226作為金屬屏蔽層。在線圈225的底部與環(huán)形凹槽之間填充了耐磨的絕緣材料227，電磁通路只能從線圈225下端口的絕緣材料227處進(jìn)入。中繼短接模塊如圖4所示，包括金屬鉆桿短接15、接收天線、發(fā)射天線、中繼放大電路231、電池238 ;接收天線、發(fā)射天線、中繼放大電路231、電池238設(shè)置在金屬鉆桿短接15外側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)。在金屬鉆桿短接15的上、下兩端都開有螺紋槽151和152，便于和鉆桿直接對(duì)接。接收天線與發(fā)射天線均為環(huán)形天線，由環(huán)形的軟磁材料234以及繞在環(huán)形軟磁材料外面的線圈235組成。中繼放大電路231與電池238并行放置，發(fā)射天線置于中繼放大電路231與電池238之上，接收天線置于中繼放大電路231與電池238之下。在中繼放大電路231與電池238的外側(cè)、頂部以及底部設(shè)置耐磨高強(qiáng)度的金屬材料236作為金屬保護(hù)層，中繼放大電路與電池一同封閉在金屬保護(hù)層與環(huán)形凹槽形成的空間內(nèi)；在接收天線的外側(cè)設(shè)置耐磨高強(qiáng)度的金屬材料236作為金屬屏蔽結(jié)構(gòu)，使得接收天線朝下的方向性更強(qiáng)。在接收天線的線圈的下端填充了耐磨的絕緣材料237。絕緣材料下端與金屬短接15的接觸面(環(huán)形凹槽的底部)采用弧形過度。在機(jī)械上能避免應(yīng)力集中，在傳輸性能上能起引導(dǎo)從下傳輸過來的電磁波進(jìn)入到接收天線。在發(fā)射天線外側(cè)設(shè)置耐磨高強(qiáng)度的金屬材料236作為金屬屏蔽結(jié)構(gòu)，使得發(fā)射線圈的能量只能通過絕緣材料朝上端輻射。從而提高了電磁波朝上端傳輸?shù)木嚯x。在發(fā)射天線線圈的上端填充了耐磨的絕緣材料237。絕緣材料上端與金屬鉆鋌的接觸面(環(huán)形凹槽的頂部)采用弧形過度。在機(jī)械上能避免應(yīng)力集中，在傳輸性能上引導(dǎo)電磁波向上傳輸。接收天線的線圈接收到的信號(hào)通過傳輸線233傳給中繼放大電路，然后再通過傳輸線233傳給發(fā)射天線的線圈。如圖5所示，不同地層電導(dǎo)率的情況下，可以看出地層電導(dǎo)率越高，衰減損耗越大，但即使為低阻地層(地層電導(dǎo)率為1.0)時(shí)，當(dāng)頻率為400Hz時(shí)其損耗也只有62dB左右，當(dāng)頻率為1000Hz時(shí)其損耗也只有77dB左右，而衰減120dB左右通常還能有效接收到。所以，可以看出通過該種式，即使在低阻地層中單個(gè)中繼至少能傳輸IOOm以上的距離。而且其傳輸速度會(huì)遠(yuǎn)高于泥漿脈沖的傳輸速率(幾個(gè)至十幾個(gè)Bit每秒)。在圖6中，對(duì)比了不同的天線結(jié)構(gòu)時(shí)的衰減情況，圖6(a)為在鉆桿外加發(fā)射天線和接收天線，發(fā)射天線到接天線之間的距離為100m，地層的電導(dǎo)率為0.lS/m。圖6 (b)與圖6(a)不同的地方在于，在發(fā)射天線的下端和外表面加了金屬屏蔽結(jié)構(gòu)，在接收天線的上端和外表面同樣加了金屬屏蔽結(jié)構(gòu)。對(duì)這兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真計(jì)算，當(dāng)頻率為1000Hz時(shí)圖6(a)結(jié)構(gòu)的衰減為49.2194dB，而圖6(b)結(jié)構(gòu)的衰減為37.4439，見下表，所以圖6 (b)結(jié)構(gòu)能有效減小傳輸?shù)乃p。即加上述的屏蔽結(jié)構(gòu)能夠增強(qiáng)天線的方向性，提信號(hào)的傳輸距離。本實(shí)施例在環(huán)形天線外側(cè)和頂部(或底部)都增加了屏蔽結(jié)構(gòu)。如不增加金屬屏蔽層以及金屬保護(hù)層，只使用絕緣介質(zhì)填充環(huán)形凹槽同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，只是傳輸?shù)乃p較采用了金屬屏蔽層的系統(tǒng)大。在本實(shí)施例中的中繼短接模塊相隔的距離大致可為100m-200m，具體可以根據(jù)地層的電導(dǎo)率來確定，如地層的電導(dǎo)率越高，中繼短接模塊相隔的距離可近一些，反之，中繼短接模塊間的距離可遠(yuǎn)一些。信號(hào)在井下的往上傳輸步驟如下:
(a)井下傳感器和隨鉆測井儀的測量信號(hào)通過傳輸線傳至發(fā)射電路，發(fā)射電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和功率放大再通過傳輸線傳給發(fā)射天線。發(fā)射天線輻射信號(hào)通過絕緣材料輻射出去，由于發(fā)射天線金屬屏蔽層的作用，輻射出去的能量主要向上傳播。(b)發(fā)射天線輻射出去的信號(hào)，被離之最近的中繼短接模塊放大再繼續(xù)傳播，具體為:處于中繼短接模塊中的接收天線8接收到被傳輸過來的信號(hào)，然后將該信號(hào)通過傳輸線傳輸給中繼放大電路后再通過傳輸線傳給發(fā)射天線。信號(hào)通過發(fā)射天線發(fā)射出去。然后再被下一個(gè)中繼放大，一直傳至地面。(C)地面接收模塊接收到來自地下的信號(hào)后，再通過接收電路進(jìn)行放大、濾波、解調(diào)，最后再傳給地面系統(tǒng)。同樣本發(fā)明系統(tǒng)也能用于井上控制信號(hào)往井下的傳輸，具體步驟為:(a)首先將井上的接收模塊用作向井下發(fā)射信號(hào)。此時(shí)，環(huán)形金屬管凹槽內(nèi)的環(huán)形天線作為發(fā)射天線。信號(hào)通過絕緣材料輻射出去，由于金屬屏蔽結(jié)構(gòu)的作用，輻射出去的能量主要向下傳播。(b)接收模塊輻射出去的信號(hào)，被離之最近的中繼短接模塊放大再繼續(xù)傳播，具體為:處于中繼電路之上的環(huán)形天線接收到被傳輸過來的信號(hào)，然后將該信號(hào)通過傳輸線傳輸給中繼放大電路后，再通過傳輸線傳給處于中繼電路之下的環(huán)形天線發(fā)射出去。然后再被下一個(gè)中繼放大，一直傳至井下的發(fā)射模塊。(C)井下的發(fā)射模塊此時(shí)用作接收到來自地上的控制信號(hào)，并講接收到信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、解調(diào)。最后再通過該控制信號(hào)去控制鉆具。
權(quán)利要求
1.鉆信號(hào)無線電磁傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括鉆桿、鉆鋌、鉆具、電磁信號(hào)發(fā)射模塊、I個(gè)或I個(gè)以上的中繼短接模塊、電磁信號(hào)接收模塊； 電磁信號(hào)接收模塊包括環(huán)形金屬管、環(huán)形天線、接收電路，環(huán)形天線與接收電路設(shè)置在環(huán)形金屬管外側(cè)底部的環(huán)形凹槽內(nèi)，環(huán)形天線與接收電路通過傳輸線相連；環(huán)形金屬管套在地面鉆桿上，環(huán)形金屬管的內(nèi)徑大于鉆桿外徑；環(huán)形凹槽內(nèi)接收電路設(shè)置在環(huán)形天線之上，在接收電路外側(cè)與底部設(shè)置金屬保護(hù)層，接收電路封閉在金屬保護(hù)層與環(huán)形凹槽形成的空間內(nèi)；環(huán)形天線與環(huán)形凹槽之間的空間使用絕緣介質(zhì)填充； 電磁信號(hào)發(fā)射模塊設(shè)置在鉆鋌外側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)，鉆鋌連接在鉆具與鉆桿之間；電磁信號(hào)發(fā)射模塊包括環(huán)形天線、發(fā)射電路，環(huán)形凹槽內(nèi)環(huán)形天線設(shè)置在發(fā)射電路之上，環(huán)形天線與發(fā)射電路通過傳輸線相連；在發(fā)射電路外側(cè)與頂部設(shè)置金屬保護(hù)層，發(fā)射電路封閉在金屬保護(hù)層與環(huán)形凹槽形成的空間內(nèi)；環(huán)形天線與環(huán)形凹槽之間的空間使用絕緣介質(zhì)填充； 中繼短接模塊包括金屬鉆桿短接、2組環(huán)形天線、中繼放大電路、電池；金屬鉆桿短接連接在上下兩段鉆桿之間；2組環(huán)形天線、中繼放大電路、電池設(shè)置在金屬鉆桿短接外側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)；環(huán)形凹槽內(nèi)一組環(huán)形天線設(shè)置在中繼放大電路之上，另一組環(huán)形天線設(shè)置在中繼放大電路之下，環(huán)形凹槽內(nèi)電池與中繼放大電路并行放置在2組環(huán)形天線之間，電池的輸出端與中繼放大電路的電源輸入端相連，2組環(huán)形天線分別通過傳輸線與中繼放大電路相連；在中繼放大電路與電池的外側(cè)、頂部以及底部設(shè)置金屬保護(hù)層，中繼放大電路與電池一同封閉在金屬保護(hù)層與環(huán)形凹槽形成的空間內(nèi)；2組環(huán)形天線與環(huán)形凹槽之間的空間使用絕緣介質(zhì)填充。
2.按權(quán)利要求1所述隨鉆信號(hào)無線電磁傳輸系統(tǒng)，其特征在于，在電磁信號(hào)發(fā)射模塊中，在環(huán)形凹槽中環(huán)形天線外側(cè)設(shè)置金屬屏蔽層，該環(huán)形天線天通過其頂部的絕緣介質(zhì)發(fā)射電磁信號(hào)； 在電磁信號(hào)接收模塊中，在環(huán)形凹槽中環(huán)形天線外側(cè)設(shè)置金屬屏蔽層，該環(huán)形天線通過其低部的絕緣介質(zhì)接收電磁信號(hào)； 在中繼短接模塊中，在環(huán)形凹槽中中繼放大電路之上的環(huán)形天線的外側(cè)設(shè)置金屬屏蔽層，該環(huán)形天線天通過其頂部的絕緣介質(zhì)發(fā)射電磁信號(hào)；在環(huán)形凹槽中中繼放大電路之下的環(huán)形天線的外側(cè)設(shè)置金屬屏蔽層，該環(huán)形天線天通過其底部的絕緣介質(zhì)接收電磁信號(hào)。
3.按權(quán)利要求1或2所述隨鉆信號(hào)無線電磁傳輸系統(tǒng)，其特征在于，鉆鋌外側(cè)環(huán)形凹槽的頂部為弧形；金屬鉆桿短接外側(cè)環(huán)形凹槽的頂部與底部為弧形。
4.按權(quán)利要求1所述隨鉆信號(hào)無線電磁傳輸系統(tǒng)，其特征在于，電磁信號(hào)發(fā)射模塊還包括電池，環(huán)形凹槽內(nèi)電池與發(fā)射電路并行放置在環(huán)形天線之下，電池的輸出端與發(fā)射模塊的電源輸入端相連，在電池外側(cè)與頂部設(shè)置金屬保護(hù)層，電池與發(fā)射電路一同封閉在金屬保護(hù)層與環(huán)形凹槽形成的空間內(nèi)。
5.按權(quán)利要求1所述隨鉆信號(hào)無線電磁傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述絕緣介質(zhì)為耐磨耐高溫絕緣介質(zhì)。
6.按權(quán)利要求1所述隨鉆信號(hào)無線電磁傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)形天線由環(huán)形的軟磁材料以及環(huán)繞在軟磁材料之外的線圈組成。
7.按權(quán)利要求1所述隨鉆信號(hào)無線電磁傳輸系統(tǒng)，其特征在于，鉆桿間大約每隔IOOm至200m處設(shè)置中繼短接模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種隨鉆信號(hào)無線電磁傳輸系統(tǒng)，隨鉆信號(hào)無線電磁傳輸系統(tǒng)包括鉆桿、鉆鋌、鉆具、電磁信號(hào)發(fā)射模塊、中繼短接模塊、電磁信號(hào)接收模塊；電磁信號(hào)接收模塊包括環(huán)形金屬管、環(huán)形天線、接收電路，環(huán)形天線與接收電路設(shè)置在環(huán)形金屬管外側(cè)底部的環(huán)形凹槽內(nèi)，環(huán)形金屬管套在地面鉆桿上；磁信號(hào)發(fā)射模塊設(shè)置在鉆鋌外側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)，鉆鋌連接在鉆具與鉆桿之間；中繼短接模塊包括金屬鉆桿短接、兩組環(huán)形天線、中繼放大電路、電池；金屬鉆桿短接連接在上下兩段鉆桿之間；兩組環(huán)形天線、中繼放大電路、電池設(shè)置在金屬鉆桿短接外側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)。本發(fā)明通過中繼的方式進(jìn)行接力傳輸，傳輸距離不受限制，有更快的數(shù)據(jù)傳輸速率。
文檔編號(hào)E21B47/13GK103089249SQ201310006420
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者孫向陽, 聶在平 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)