【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种近钻头地质导向系统的无线短传通信系统，属于石油与天然气勘探开发中随钻录井技术(logging while drilling，lwd)领域。
技术介绍
1、随着随钻测井技术的发展，地质导向钻井技术已经成为主流技术，特别是薄油气层的断层施工时，地质导向技术尤为突出。常规mwd/lwd随钻测量系统，其地质参数位于螺杆钻具的上方，距离钻头有12米到16米的距离，测量盲区大，存在数据滞后，很难达到精准地质导向的结果。而近钻头测量系统的测量点距离钻头在1m以内，能够很好地实现精准地质导向的功能。
2、目前，近钻头数据传输的实现形式主要有两种：一种是在螺杆中预埋导线的有线连接的近钻头测量系统(见于于20120404公开的、授权公告号为cn102400678b的专利技术专利)，这种结构设计可保证数据的实时准确传输，但是现场应用施工难度较大，现阶段几乎很少使用。另一种是无线连接的近钻头测量系统，这种系统一般由四部分组成：近钻头测量传输短节、近钻头接收短节、mwd系统和地面处理系统。其中，近钻头测量传输短节主要包括重力加速度测量模块、地磁场测量模块、伽马信号测量传感器、电阻率测量模块和无线传输装置等，完成钻井轨迹的工程参数测量和传输。近钻头接收短节主要包括信号接收处理模块和通讯模块，负责接收近钻头测量传输短节发射的数据信息并上传给mwd系统。mwd系统负责将钻井测量参数发送到地面处理系统。地面处理系统负责接收mwd系统发送来的数据信息，并显示给现场操作人员，以便监测钻头轨迹是否符合设计轨迹。
3、在近钻头无
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：现有的电磁波近钻头无线传输系统的偶极子天线未考虑仪器在极端工况下的工作模式。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术的一个技术方案是提供了一种自适应地层电阻率功率可调节的近钻头无线短传发射器系统，包括处理器单元，处理器单元通过测量单元采集外部的传感信号，处理器单元基于传感信号判断是否进入休眠模式，同时，处理器单元基于外部的传感信号根据调制算法产生脉冲调制波，该脉冲调制波作为小功率控制信号发送至驱动器单元，由驱动器单元将小功率控制信号逆变为大功率驱动信号后驱动发射天线，其特征在于，处理器单元利用电流反馈单元反馈的电流值与电压反馈单元反馈的电压值计算得到采样功率后，采用发射功率自动调节方法对驱动器单元输出的驱动功率进行调节，该发射功率自动调节方法包括以下步骤：
3、步骤1、处理器单元基于测量单元采集到的外部传感信号，判断当前时刻的工具姿态：若当前时刻的井斜小于预先设定的阈值，则发射器系统进入休眠模式，否则，进入步骤2；
4、步骤2、将驱动器单元输出的驱动功率设定为预先设定的预发射功率p0，进入步骤3；
5、步骤3、当处理器单元实时计算得到的采样功率大于预先设定的驱动功率上限值时，采用折返限流的方法将驱动器单元输出的驱动功率降低，以保护系统电路；
6、当处理器单元实时计算得到的采样功率小于驱动功率的上限值且大于预先设定的驱动功率的下限值时，将驱动器单元输出的驱动功率设定并保持在p0，并将预发射功率p0确定为合适的驱动功率；
7、当处理器单元实时计算得到的采样功率小于驱动功率的下限值时，则驱动器单元输出的驱动功率设定为预发射功率p1后，进入步骤4；
8、步骤4、当处理器单元实时计算得到的采样功率大于驱动功率上限值时，将驱动器单元输出的驱动功率调整为预发射功率p0后，返回步骤3，并将预发射功率p0确定为合适的驱动功率；
9、当处理器单元实时计算得到的采样功率小于驱动功率的上限值且大于驱动功率的下限值时，将驱动器单元输出的驱动功率设定并保持在p1，并将预发射功率p1确定为合适的驱动功率；
10、当处理器单元实时计算得到的采样功率小于驱动功率的下限值时，判断驱动器单元输出的驱动功率较a％，即将驱动器单元输出的驱动功率设定为p1×(1+％)，其中，a为放大系数。
11、优选地，步骤1中，发射器系统进入休眠模式后，向电流反馈单元以及电压反馈单元发送信号，电流反馈单元以及电压反馈单元停止采集电流信号以及电压信号，所述驱动器单元关断，发射器系统进入省电模式，发射器系统以超低功率模式运行。
12、优选地，所述处理器单元具有电流i/o接口、电压i/o接口以及通用i/o接口，其中：
13、所述处理器单元的的通用i/o接口与光电隔离器电连接，处理器单元的通用i/o接口通过光电隔离器与驱动器单元的输入端电连接；
14、电压反馈单元的输出端与处理器单元的电压i/o接口电连接；
15、电流反馈单元的输出端与处理器单元的电流i/o接口电连接。
16、优选地，在所述步骤2至步骤4中，获得驱动器单元输出的驱动功率后，基于驱动功率获得驱动电压值，将该驱动电压值作为实际传输所需要的驱动电压值。
17、本专利技术的另一个技术方案是提供了一种自适应地层电阻率功率可调节的近钻头无线短传通信系统，其特征在于，包括前述的发射器系统以及接收器系统，其中，发射器系统包括发射正极和发射负极，接收器系统包括接收正极和接收负极；发射器系统的发射负极与接收器系统的接收负极电连接，通过发射器系统的发射正极将发射信号射入地层中，通过地层传输到接收器系统的接收正极，并通过接收负极构成回路，实现无线短传。
18、优选地，在所述发射正极和所述发射负极中间有一绝缘短节，来实现所述发射器系统的发射偶极子天线；在所述接收正极和所述接收负极中间有一绝缘短节，来实现所述接收器系统的接收偶极子天线。
19、本专利技术通过自适应地层电阻率来调节无线短传发射功率的大小，使得近钻头无线短传通讯系统在极端工况条件下(例如仪器在套管内导致两极电阻极小或者地层电阻率很大)能够正常工作，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自适应地层电阻率功率可调节的近钻头无线短传发射器系统，包括处理器单元，处理器单元通过测量单元采集外部的传感信号，处理器单元基于传感信号判断是否进入休眠模式，同时，处理器单元基于外部的传感信号根据调制算法产生脉冲调制波，该脉冲调制波作为小功率控制信号发送至驱动器单元，由驱动器单元将小功率控制信号逆变为大功率驱动信号后驱动发射天线，其特征在于，处理器单元利用电流反馈单元反馈的电流值与电压反馈单元反馈的电压值计算得到采样功率后，采用发射功率自动调节方法对驱动器单元输出的驱动功率进行调节，该发射功率自动调节方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种自适应地层电阻率功率可调节的近钻头无线短传发射器系统，其特征在于，步骤1中，发射器系统进入休眠模式后，向电流反馈单元以及电压反馈单元发送信号，电流反馈单元以及电压反馈单元停止采集电流信号以及电压信号，所述驱动器单元关断，发射器系统进入省电模式，发射器系统以超低功率模式运行。
3.如权利要求1所述的一种自适应地层电阻率功率可调节的近钻头无线短传发射器系统，其特征在于，所述处理器单元具有电流I/O接口、电压I/O
4.如权利要求1所述的一种自适应地层电阻率功率可调节的近钻头无线短传发射器系统，其特征在于，在所述步骤2至步骤4中，获得驱动器单元输出的驱动功率后，基于驱动功率获得驱动电压值，将该驱动电压值作为实际传输所需要的驱动电压值。
5.一种自适应地层电阻率功率可调节的近钻头无线短传通信系统，其特征在于，包括权利要求1所述的发射器系统以及接收器系统，其中，发射器系统包括发射正极和发射负极，接收器系统包括接收正极和接收负极；发射器系统的发射负极与接收器系统的接收负极电连接，通过发射器系统的发射正极将发射信号射入地层中，通过地层传输到接收器系统的接收正极，并通过接收负极构成回路，实现无线短传。
6.如权利要求5所述的一种自适应地层电阻率功率可调节的近钻头无线短传通信系统，其特征在于，在所述发射正极和所述发射负极中间有一绝缘短节，来实现所述发射器系统的发射偶极子天线；在所述接收正极和所述接收负极中间有一绝缘短节，来实现所述接收器系统的接收偶极子天线。
...【技术特征摘要】
1.一种自适应地层电阻率功率可调节的近钻头无线短传发射器系统，包括处理器单元，处理器单元通过测量单元采集外部的传感信号，处理器单元基于传感信号判断是否进入休眠模式，同时，处理器单元基于外部的传感信号根据调制算法产生脉冲调制波，该脉冲调制波作为小功率控制信号发送至驱动器单元，由驱动器单元将小功率控制信号逆变为大功率驱动信号后驱动发射天线，其特征在于，处理器单元利用电流反馈单元反馈的电流值与电压反馈单元反馈的电压值计算得到采样功率后，采用发射功率自动调节方法对驱动器单元输出的驱动功率进行调节，该发射功率自动调节方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种自适应地层电阻率功率可调节的近钻头无线短传发射器系统，其特征在于，步骤1中，发射器系统进入休眠模式后，向电流反馈单元以及电压反馈单元发送信号，电流反馈单元以及电压反馈单元停止采集电流信号以及电压信号，所述驱动器单元关断，发射器系统进入省电模式，发射器系统以超低功率模式运行。
3.如权利要求1所述的一种自适应地层电阻率功率可调节的近钻头无线短传发射器系统，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢国毅，杨林，刘嘉诚，
申请(专利权)人：上海达坦能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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