倾斜天线线轴和制造方法技术

一种天线组件包括提供限定外部径向表面、内部径向表面和中心轴线的圆柱形主体的线轴。一个或多个通道限定在所述外部径向表面上，并且每个通道提供第一侧壁、与所述第一侧壁相对的第二侧壁、底面，和由所述第一侧壁和所述底面共同限定的凹口。包括一根或多根电线的线圈围绕所述线轴缠绕并容纳在所述一个或多个通道内。

Tilted antenna spool and manufacturing method

An antenna assembly includes a wire shaft that provides a cylindrical body that defines an external radial surface, an internal radial surface, and a central axis. One or more channels are defined on the outer radial surface, and each channel provides the first side wall, the second side wall and the bottom face opposite to the first side wall, and the notch which is mutually defined by the first side wall and the bottom surface. A coil including one or more wires is entangled around the axis and is contained within the one or more channels.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】倾斜天线线轴和制造方法
技术介绍
在提取烃类物的钻井操作期间，使用各种记录和传输技术来提供或记录来自钻头附近的实时数据。可使用井下测量和测井工具(诸如随钻测量(MWD)和/或随钻测井(LWD)工具，这些工具帮助表征地层并帮助进行操作决策)在整个钻井操作中进行周围地下地层的测量。更特别而言，这样的井筒测井工具进行测量，以用于确定被穿透的周围地下地层的电阻率(或相反，电导率)，其中电阻率指示地层的各种地质特征。可使用耦接至井筒测井工具或以其它方式与之相关联的一个或多个天线来进行电阻率测量。通常通过围绕井筒测井工具(诸如钻铤)的轴向部分定位线圈绕组来形成测井工具天线。铁氧体材料或“铁氧体”有时位于线圈绕组的下面，以提高天线的效率和/或灵敏度。铁氧体便于为线圈绕组产生的磁场提供更高磁导率路径(即，磁通导管)，并有助于屏蔽线圈绕组免于钻铤的干扰和相关损失(例如，在钻铤上产生的涡流)。附图说明以下附图被包括在内以说明本公开的某些方面，并且不应被视为排他性实施方案。在不脱离本公开的范围的情况下，所公开的主题能够在形式和功能上进行相当大的修改、变更、组合和等同变化。图1是可采用本公开的原理的示例钻井系统的示意图。图2是可采用本公开的原理的示例有线系统的示意图。图3A和图3B是示例天线组件的图。图4A是示例线轴的放大等距图。图4B是图4A的线轴的截面图。图5是如图4B中的虚线框所示的图4A-4B的线轴的放大截面图。图6是图4A-4B的线轴中限定的示例通道的放大截面图。具体实施方式本公开一般涉及在石油和天然气工业中使用的井筒测井工具，并且更特别地涉及在井筒测井工具中使用的倾斜天线线轴以及围绕倾斜天线线轴缠绕线圈绕组的方法。这里描述的实施方案使倾斜天线的制造更容易。更具体而言，描述了倾斜天线组件，其包括提供限定外部径向表面、内部径向表面和中心轴线的圆柱形主体的线轴。一个或多个通道限定在外部径向表面上，并且每个通道提供第一侧壁、与第一侧壁相对的第二侧壁、底面，和由第一侧壁和底面共同限定的环形凹口。包括一根或多根电线的线圈围绕线轴缠绕并容纳在一个或多个通道内。一个或多个通道可以垂直于并平行于中心轴线之间范围内的缠绕角度围绕线轴的圆周延伸。此外，底面可以相对于中心轴线的20°和70°之间范围内的角度延伸，由此提供表面来支撑施加至形成线圈的一根或多根线的张力。通过成角度底面，施加至电线的张力可抵抗成角度底面，由此使得倾斜天线组件比传统设计更容易自动化并且工作量更少。图1是根据一个或多个实施方案的可采用本公开的原理的示例钻井系统100的示意图。如图所示，钻井系统100可包括位于地面的钻井平台102和从钻井平台102延伸至一个或多个地下地层106的井筒104。在其它实施方案中，诸如在海上钻井操作中，大量水可分离钻井平台102和井筒104。钻井系统100可包括井架108，该井架由钻井平台102支撑并具有用于升起和降低钻柱112的移动块110。方钻114可在钻柱112下降通过旋转台116时支撑钻柱。钻头118可耦接至钻柱112并由井下马达和/或通过旋转台116旋转钻柱112而驱动。当钻头118旋转时，钻头产生井筒104(其穿过地下地层106)。泵120可使钻井流体循环通过进给管122和方钻114、在井下通过钻柱112的内部、通过钻头118中的孔、经由限定在钻柱112周围的环空返回到地面，并进入保留坑124。钻井液在操作期间冷却钻头118，并将钻屑从井筒104输送至保留坑124中。钻井系统100还可包括在钻头118附近耦接至钻柱112的井底钻具组件(BHA)。BHA可包括各种井下测量工具，诸如，但不限于随钻测量(MWD)和随钻测井(LWD)工具，这些工具可被构造为进行钻井条件的井下测量。MWD和LWD工具可包括至少一个井筒测井工具126，该井筒测井工具可包括沿井筒测井工具126的长度轴向间隔开并且能够接收和/或传输电磁(EM)信号的一个或多个天线。井筒测井工具126还可包括多个铁氧体，这些铁氧体用于屏蔽EM信号，从而增加井筒测井工具126的方位灵敏度。在钻头118使井筒104延伸通过地层106时，井筒测井工具126可连续地或间歇地收集与地层106的电阻率有关的方位敏感的测量，即，地层106对抗电流有多强烈。MWD和LWD工具的井筒测井工具126和其它传感器可通信地耦接至遥测模块128，该遥测模块用于从BHA向地面接收器(未示出)传递测量和信号和/或从地面接收器接收命令。遥测模块128可涵盖任何已知的井下通信装置，包括但不限于泥浆脉冲遥测系统、声学遥测系统、有线通信系统、无线通信系统或其任何组合。在某些实施方案中，在井筒测井工具126处进行的一些或全部测量也可存储在井筒测井工具126或遥测模块128内，以便之后在收回钻柱112时在地面上提取。在钻井过程期间的不同时间，可从井筒104移除钻柱112，如图2所示，以进行测量/测井操作。更特别而言，图2描绘根据一个或多个实施方案的可采用本公开的原理的示例有线系统200的示意图。在图1和图2中使用的相似数字指代相同的部件或元件，因此可能不再描述。如图所示，有线系统200可包括可由电缆204悬挂在井筒104中的有线仪器探测器202。有线仪器探测器202可包括上述井筒测井工具126，其可通信地耦接至电缆204。电缆204包括用于将电力传输至有线仪器探测器202的导体，并且还便于地面和有线仪器探测器202之间的通信。在图2中被示为卡车的测井设施206可从井筒测井工具126收集测量，并且可包括用于控制、处理、存储和/或可视化由井筒测井工具126收集的测量的计算和数据采集系统208。计算设施208可通过电缆204的方式通信地耦接至井筒测井工具126。图3A是根据一个或多个实施方案的示例井筒测井工具300的局部等距图。测井工具300可与图1和图2的井筒测井工具126相同或相似，且因此可用于其中所描绘的钻井或有线系统100、200中。井筒测井工具300被描绘为包括天线组件302，该天线组件可定位在诸如钻铤等的工具心轴304周围。天线组件302包括线轴306和围绕线轴306缠绕并且通过沿线轴306的外表面的至少一部分卷绕而轴向延伸的线圈308。线轴306可在结构上包括高温塑料、热塑性塑料、聚合物(例如，聚酰亚胺)、陶瓷，或环氧树脂材料，但是可替代地由多种其它非磁性、电绝缘/非导电材料制成。线轴306可例如通过增材制造(即，3D打印)、模制、注塑、机械加工或其它已知制造工艺来制造。线圈308可包括围绕线轴306的任何数量的连续“匝数”(即电线的绕组)，但是通常将包括至少多个(即，两个或更多个)连续的完整匝数，每个完整匝数围绕线轴306延伸360°。在一些实施方案中，用于容纳线圈308的通路或引导件可沿线轴306的外表面形成。例如，并且如下面将更详细描述，一个或多个通道可限定在线轴306的外表面中以容纳并安置线圈308的绕组。线圈308可相对于工具心轴304的中心轴线310同心或偏心。如图所示，线圈308的匝数或绕组以从中心轴线310偏移的一定卷绕角度312围绕线轴306延伸。结果，天线组件302可被表征并且另外被称为“倾斜线圈”或“定向”天线，且线轴306可被称为倾斜天线线轴。在所示实施方案中，通过实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线组件，其包括：具有限定外部径向表面、内部径向表面和中心轴线的圆柱形主体的线轴；由所述外部径向表面限定的一个或多个通道，每个通道包括第一侧壁、与所述第一侧壁相对的第二侧壁、底面和由所述第一侧壁和所述底面共同限定的环形凹口；和包括一根或多根电线的线圈，所述线圈围绕所述线轴缠绕并容纳在所述一个或多个通道内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种天线组件，其包括：具有限定外部径向表面、内部径向表面和中心轴线的圆柱形主体的线轴；由所述外部径向表面限定的一个或多个通道，每个通道包括第一侧壁、与所述第一侧壁相对的第二侧壁、底面和由所述第一侧壁和所述底面共同限定的环形凹口；和包括一根或多根电线的线圈，所述线圈围绕所述线轴缠绕并容纳在所述一个或多个通道内。2.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述一个或多个通道包括限定在所述外部径向表面中并且彼此轴向偏移的多个独立环形槽。3.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述一个或多个通道包括单个螺旋环形槽，所述单个螺旋环形槽围绕所述线轴的圆周连续地卷绕。4.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述一个或多个通道相对于所述中心轴线以卷绕角度围绕所述线轴的圆周延伸，并且其中所述卷绕角度在与所述中心轴线垂直和平行之间的范围内。5.根据权利要求4所述的天线组件，其中所述卷绕角度是与所述中心轴线偏移45°。6.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述第一和第二侧壁各自以与所述外部径向表面垂直偏移的角度延伸至所述圆柱形主体中。7.根据权利要求6所述的天线组件，其中所述第一侧壁的所述角度不同于所述第二侧壁的所述角度。8.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述底面以相对于所述中心轴线的20°与70°范围内的角度延伸。9.根据权利要求8所述的天线组件，其中所述角度是与所述中心轴线偏移45°。10.根据权利要求8所述的天线组件，其中所述角度垂直于所述第一和第二侧壁延伸至所述圆柱形主体中的角度。11.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述环形凹口包括成角度支腿，所述成角度支腿从所述第一侧壁以一定角度延伸，并提供所述第一侧壁和所述底面之间的过渡。12.根据权利要求11所述的天线组件，其中所述角度正交于所述外部径向表面。13.根据权利要求11所述的天线组件，其中每个通道还提供：所述成角...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·K·亨萨林，P·F·罗德尼，J·H·科布，
申请(专利权)人：哈利伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国,US