一种用于井下监测信号传输的磁棒天线系统技术方案

本申请公开了一种用于井下监测信号传输的磁棒天线系统，该系统包括：第一信号处理模块，其用于获取待传输的井下监测信号并加载到第一天线上；第一天线，其用于将井下监测信号向外释放；第二天线，其用于感知释放的井下监测信号；第二信号处理模块，其用于获取释放的井下监测信号并向外发送；第一天线包括第一磁棒和第一漆包线，第一漆包线在第一磁棒上单层多段绕制，以得到多段第一线圈；第二天线包括第二磁棒和第二漆包线，第二漆包线多层单段绕制于第二磁棒上形成第二线圈。本申请采用棒状天线的形式，通过将第一天线分段绕制和第二天线多层绕制组合，构成一种新的发射

【技术实现步骤摘要】
一种用于井下监测信号传输的磁棒天线系统


[0001]本申请涉及无线短传
与石油钻井工程
，尤其涉及一种用于井下监测信号传输的磁棒天线系统。

技术介绍

[0002]我国深层矿产资源和非常规油气资源储量丰富，随着勘探开发逐渐向陆地深部和深海的发展，涌现大量的深井、超深井、大位移井和水平井等复杂结构井，快速、高效勘探开发地下深部资源成为国家可持续发展必不可少的途径之一。井下动力钻具和近钻头地质导向仪器等是开发复杂结构井的重要工具。井下动力钻具能够帮助钻头提高机械钻速，同时降低钻探成本，但高强度、长时间和复杂工况等因素导致井下动力钻具故障时有发生。近钻头地质导向仪器用于测量井下环境信息。井下动力钻具故障的诊断信号和近钻头地质导向仪器的测量信号形成的井下监测信号能够实时、准确上传到井下动力钻具上方的MWD系统，是保证复杂结构井顺利开发的重要因素。
[0003]相关技术方案中，通过将信号处理模块和磁棒天线组合，实现对井下监测信号的传输，但是现有技术中磁棒天线都是采用单根磁棒加一根漆包线绕制在其表面组成的线圈，其传输距离较短，应用范围非常小。
[0004]提高磁棒天线的传输距离的方式有增加磁棒截面积或长度，或增加磁棒天线的发射功率等。一方面，增加磁棒截面积或长度时，磁棒的体积也会增加，因为磁棒本身是由黏土和氧化物烧结而成的，当磁棒的体积增加时，烧结的成功率成3次方下降。由于体积增加，磁棒为了结构稳定，加入黏土的比例也成几何关系增加，这样虽然增加了体积，磁棒的有效成分比例却没有提高,最终可能导致磁棒体积增加，但是效率反而可能降低。而且在一些对天线尺寸有要求的情况下，磁棒体积的增加无疑是给结构设计增加了新难度。另一方面，增加磁棒天线的发射功率对提高磁棒天线传输距离有一定作用，但增加发射功率意味着增大电池容量，电池容量越大，其尺寸随即越大，而在实际应用中，特别是对于井下应用环境，钻井仪器供电模块在结构设计上尺寸受限，而钻井仪器需长时间在井下工作，因此对于钻井仪器功耗方面有着极高的要求，显然这种方式是不可取的。
[0005]因此，在不增大磁棒的体积和不增加能耗的前提下提高磁棒天线的传输距离是亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本申请的主要目的在于提供一种用于井下监测信号传输的磁棒天线系统，旨在解决在不增大磁棒的体积和不增加能耗的情况下提高磁棒天线的传输距离的技术问题。
[0007]本申请提供一种用于井下监测信号传输的磁棒天线系统，该系统包括第一天线(1)，第二天线(2)，第一信号处理模块(3)和第二信号处理模块(4)；
[0008]所述第一信号处理模块(3)用于获取待传输的井下监测信号并加载到所述第一天线(1)上；
[0009]所述第一天线(1)用于将加载后的井下监测信号向外释放；
[0010]所述第二天线(2)用于感知释放的井下监测信号；
[0011]所述第二信号处理模块(4)用于获取释放的井下监测信号并向外发送；
[0012]其中，所述第一天线(1)包括第一磁棒(11)和第一漆包线(12)，所述第一漆包线(12)在所述第一磁棒(11)上单层多段绕制，以形成多段第一线圈(13)；
[0013]所述第二天线(2)包括第二磁棒(21)和第二漆包线(22)，所述第二漆包线(22)多层单段绕制于所述第二磁棒(21)上形成单段第二线圈(23)。
[0014]一些实施例中，每段所述第一线圈(13)的匝数不同；或者，
[0015]多个所述第一线圈(13)在所述第一磁棒(11)上从中部向两边间隔分布。
[0016]一些实施例中，所述第一线圈(13)的段数为5段。
[0017]一些实施例中，所述第二线圈(23)居中于所述第二磁棒(21)上。
[0018]一些实施例中，所述第二漆包线(22)的绕制层数为3层。
[0019]一些实施例中，所述第一线圈(13)的总匝数与所述第二线圈(23)的线圈总匝数比为1:2到1:5。
[0020]一些实施例中，所述第一漆包线(12)和所述第二漆包线(22)的线径均在0.3mm以上；或者，
[0021]所述第一磁棒(11)和所述第二磁棒(21)均为铁氧体磁棒。
[0022]一些实施例中，所述第一信号处理模块(3)包括：
[0023]信号获取单元(31)，其用于获取待传输的井下监测信号；
[0024]信号编码单元(32)，其用于对获取的井下监测信号进行编码；
[0025]信号调制单元(33)，其用于对编码后的井下监测信号进行调制；
[0026]信号发射单元(34)，其用于将调制后的井下监测信号加载到所述第一天线(1)上；
[0027]第一供电单元(35)，其用于为所述信号获取单元(31)、所述信号编码单元(32)、所述信号调制单元(33)和所述信号发射单元(34)供电。
[0028]一些实施例中，所述第二信号处理模块(4)包括：
[0029]信号接收单元(41)，其用于获取所述第二天线(2)感知到的井下监测信号；
[0030]信号滤波放大单元(42)，其用于对获取的井下监测信号进行滤波放大；
[0031]信号解调单元(43)，其用于对滤波放大后的井下监测信号进行解调；
[0032]信号解码单元(44)，其用于对解调后的井下监测信号进行解码；
[0033]信号打包转传单元(45)，其用于将解码后的井下监测信号向外发送；
[0034]第二供电单元(46)，其用于为所述信号接收单元(41)、所述信号滤波放大单元(42)、所述信号解调单元(43)、所述信号解码单元(44)和所述信号打包转传单元(45)供电。
[0035]一些实施例中，所述系统的信号发射频率在50KHz～60KHz之间。
[0036]本申请提供一种用于井下监测信号传输的磁棒天线系统，该系统包括：包括第一天线(1)，第二天线(2)，第一信号处理模块(3)和第二信号处理模块(4)；所述第一信号处理模块(3)用于获取待传输的井下监测信号并加载到所述第一天线(1)上；所述第一天线(1)用于将加载后的井下监测信号向外释放；所述第二天线(2)用于感知释放的井下监测信号；所述第二信号处理模块(4)用于获取释放的井下监测信号并向外发送；所述第一天线(1)包括第一磁棒(11)和第一漆包线(12)，所述第一漆包线(12)在所述第一磁棒(11)上单层多段
绕制，以得到多段第一线圈(13)；所述第二天线(2)包括第二磁棒(21)和第二漆包线(22)，所述第二漆包线(22)多层单段绕制于所述第二磁棒(21)上形成第二线圈(23)。本申请的优点在于，采用棒状天线的形式，通过将第一天线分段绕制和第二天线多层绕制组合，构成一种新的发射
‑
接收天线，本申请能够在不增大天线体积和不增加能耗的情况下提高发射天线的传输距离。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于井下监测信号传输的磁棒天线系统，其特征在于，该系统包括第一天线(1)，第二天线(2)，第一信号处理模块(3)和第二信号处理模块(4)；所述第一信号处理模块(3)用于获取待传输的井下监测信号并加载到所述第一天线(1)上；所述第一天线(1)用于将加载后的井下监测信号向外释放；所述第二天线(2)用于感知释放的井下监测信号；所述第二信号处理模块(4)用于获取释放的井下监测信号并向外发送；其中，所述第一天线(1)包括第一磁棒(11)和第一漆包线(12)，所述第一漆包线(12)在所述第一磁棒(11)上单层多段绕制，以形成多段第一线圈(13)；所述第二天线(2)包括第二磁棒(21)和第二漆包线(22)，所述第二漆包线(22)多层单段绕制于所述第二磁棒(21)上形成单段第二线圈(23)。2.按照权利要求1所述的用于井下监测信号传输的磁棒天线系统，其特征在于，每段所述第一线圈(13)的匝数不同；或者，多个所述第一线圈(13)在所述第一磁棒(11)上从中部向两边间隔分布。3.按照权利要求1所述的用于井下监测信号传输的磁棒天线系统，其特征在于，所述第一线圈(13)的段数为5段。4.按照权利要求1所述的用于井下监测信号传输的磁棒天线系统，其特征在于，所述第二线圈(23)居中于在所述第二磁棒(21)上。5.按照权利要求1所述的用于井下监测信号传输的磁棒天线系统，其特征在于，所述第二漆包线(22)的绕制层数为3层。6.按照权利要求1所述的用于井下监测信号传输的磁棒天线系统，其特征在于，所述第一线圈(13)的总匝数与所述第二线圈(23)的总匝数比为1:2到1:5。7.按照权利要求1所述的用于井下监测信号传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡文媛，吴文，白芬玉，邵增元，佘运玖，
申请(专利权)人：中石化江钻石油机械有限公司，
类型：新型
国别省市：