【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及近钻头随钻测量系统，尤其涉及井下无线短传、电阻率测量天线设计方法与装置。
技术介绍
1、经过多年的勘探开发，我国陆上浅层及浅海的常规油气资源已开发殆尽，非常规油气资源已经成为开发的主要目标，这对勘探开发技术提出了更高的要求，需要高端的地质导向装备作支撑。常规地质导向装备中，地质及工程参数测量传感器距离钻头较远，致使信息滞后而无法满足复杂地质环境的作业需求，因此近钻头随钻测量系统受到越来越多的青睐。该系统能及时获取钻头附近的地质和工程参数，提供更准确的导向依据，进而提高储层钻遇率，减小作业风险，降低成本，现已逐渐成为大位移水平井、复杂结构井等地质导向作业中的常备系统。
2、近钻头随钻测量系统由数据测量及发射短节、数据接收短节和mwd随钻测量系统组成，数据测量及发射短节用于测量钻头附近的地质和工程参数，并将这些参数通过无线短传天线跨过螺杆钻具传输给数据接收短节，数据接收短节将接收到的数据通过mwd系统上传到地面。数据测量及发射短节放置在螺杆钻具和钻头之间，为了不影响系统的造斜率，该短节应该尽可能短，但为了实现更多的地质和工程参数测量，需要在该短节布置相应的多个传感器，因此，在结构方面需要做更多的优化设计工作，争取在相同的测量参数种类情况下，短节尽可能短。
3、伽马和电阻率参数是地质导向作业中常用的测量参数，但目前大部分近钻头测量系统均只具备伽马测量功能，如果集成电阻率测量功能会增加数据测量及发射短节的长度，进而影响造斜功能。
技术实现思路
1、本专
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种井下无线短传与电阻率测量一体化天线的设计方法，采取技术方案如下：
3、沿金属钻铤外壁开设柱型凹槽；在所述凹槽内布设天线本体，方法为：在所述凹槽内壁贴合放置磁性材料，与所述金属钻铤及凹槽内其它天线材料之间做绝缘处理；沿垂直于金属钻铤轴方向，在位于所述凹槽内、贴合所述磁性材料的柱体上，缠绕两组绝缘导线线圈，其中一组所述绝缘导线线圈缠绕于另一组所述绝缘导线线圈上，一组所述绝缘导线线圈用于发射和接收无线短传信号，另一组所述绝缘导线线圈用于发射和接收电磁波电阻率测量信号。
4、进一步的，在所述凹槽内除两组绝缘导线线圈和所述磁性材料之外的空间填充绝缘性的填充材料。
5、进一步的，在所述凹槽内、所述天线本体外设置天线保护，在所述凹槽外设置天线保护罩，在所述天线保护罩上沿与所述绝缘导线线圈缠绕方向相垂直的方向设计开槽，在所述开槽处填充具有绝缘性的填充材料。
6、进一步的，所述磁性材料有较高的磁导率和磁饱和强度，具有较低的电阻率；所述磁性材料的所有性能具备在常温和井下高温环境下的一致性。
7、进一步的，所述两组绝缘导线线圈由多匝且紧密排列的绝缘导线缠绕而成，所述绝缘导线的绝缘层厚0.02mm-0.05mm，线径在0.1mm-1.0mm之间，匝数在1-300之间。
8、根据本专利技术的又一方面，提供了一种井下无线短传与电阻率测量一体化天线装置，采取技术方案如下：
9、所述井下无线短传和电阻率测量一体化天线装置包括天线本体，布设于沿金属钻铤外壁开设的柱型凹槽内；所述天线本体包括磁性材料、第一线圈组、第二线圈组，所述磁性材料贴合放置在所述凹槽内壁上，与所述金属钻铤、第一线圈组、第二线圈组之间做绝缘处理，所述第一线圈组、第二线圈组为沿垂直于钻铤轴方向，缠绕于钻铤凹槽内、贴合所述磁性材料的柱体上的多匝绝缘导线，所述第一线圈组缠绕于所述第二线圈组上，其中一组线圈用于发射和接收无线短传信号，另一组线圈用于发射和接收电磁波电阻率测量信号。
10、进一步的，在所述凹槽内除所述磁性材料、第一线圈组、第二线圈组之外的空间填充具有绝缘性的填充材料。
11、进一步的，在所述天线本体外设置天线保护罩，在所述天线保护罩上沿与线圈组缠绕方向相垂直的方向设计开槽，在所述开槽处填充具有绝缘性的填充材料。
12、进一步的，所述磁性材料要求有较高的磁导率和磁饱和强度，具有较低的电阻率；所述磁性材料的所有性能具备在常温和井下高温环境下的一致性。
13、进一步的，所述第一线圈组、第二线圈组由多匝且紧密排列的绝缘导线缠绕而成，所述绝缘导线绝缘层厚0.02mm-0.05mm，线径在0.1mm-1.0mm之间，匝数在1-300之间。
14、与现有技术对比，本专利技术有益效果如下：
15、本专利技术提供了一种井下无线短传和电阻率测量一体化天线的设计方法，节省了发射短节的长度空间，在丰富测量参数的同时减小了对造斜率的影响。本专利技术提出的设计方案考虑了磁性材料的设计，相比常规只考虑导线的设计，更全面的考虑了影响天线性能的因素，能更有效得提升天线的工作性能。另外，本专利技术将天线本体与天线保护罩分解成两个部件，分别承担密封功能，相当于有两道密封，有效提升了天线在高压环境中的适应性。
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1.一种井下无线短传和电阻率测量一体化天线的设计方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种井下无线短传和电阻率测量一体化天线的设计方法，其特征在于，在所述凹槽内除两组绝缘导线线圈和所述磁性材料之外的空间填充绝缘性的填充材料。
3.根据权利要求2所述的一种井下无线短传和电阻率测量一体化天线的设计方法，其特征在于，在所述凹槽内、所述天线本体外设置天线保护，在所述天线保护罩上沿与所述绝缘导线线圈缠绕方向相垂直的方向设计开槽，在所述开槽处填充具有绝缘性的填充材料。
4.根据权利要求1所述的一种井下无线短传和电阻率测量一体化天线的设计方法，其特征在于，所述磁性材料有较高的磁导率和磁饱和强度，具有较低的电阻率；所述磁性材料的所有性能具备在常温和井下高温环境下的一致性。
5.根据权利要求1所述的一种井下无线短传和电阻率测量一体化天线的设计方法，其特征在于，所述两组绝缘导线线圈由多匝且紧密排列的绝缘导线缠绕而成，所述绝缘导线的绝缘层厚0.02mm-0.05mm，线径在0.1mm-1.0mm之间，匝数在1-300之间。
6.一种井下
7.根据权利要求6所述的一种井下无线短传和电阻率测量一体化天线装置，其特征在于，在所述凹槽内除所述磁性材料(2)、第一线圈组(3)、第二线圈组(4)之外的空间填充具有绝缘性的填充材料。
8.根据权利要求7所述的一种井下无线短传和电阻率测量一体化天线装置，其特征在于，在所述天线本体外设置天线保护罩(7)，在所述天线保护罩(7)上沿与线圈组缠绕方向相垂直的方向设计开槽(8)，在所述开槽(8)处填充具有绝缘性的填充材料。
9.根据权利要求6所述的一种井下无线短传和电阻率测量一体化天线装置，其特征在于，所述磁性材料要求有较高的磁导率和磁饱和强度，具有较低的电阻率；所述磁性材料的所有性能具备在常温和井下高温环境下的一致性。
10.根据权利要求6所述的一种井下无线短传和电阻率测量一体化天线装置，其特征在于，所述第一线圈组(3)、第二线圈组(4)由多匝且紧密排列的绝缘导线缠绕而成，所述绝缘导线绝缘层厚0.02mm-0.05mm，线径在0.1mm-1.0mm之间，匝数在1-300之间。
...【技术特征摘要】
1.一种井下无线短传和电阻率测量一体化天线的设计方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种井下无线短传和电阻率测量一体化天线的设计方法，其特征在于，在所述凹槽内除两组绝缘导线线圈和所述磁性材料之外的空间填充绝缘性的填充材料。
3.根据权利要求2所述的一种井下无线短传和电阻率测量一体化天线的设计方法，其特征在于，在所述凹槽内、所述天线本体外设置天线保护，在所述天线保护罩上沿与所述绝缘导线线圈缠绕方向相垂直的方向设计开槽，在所述开槽处填充具有绝缘性的填充材料。
4.根据权利要求1所述的一种井下无线短传和电阻率测量一体化天线的设计方法，其特征在于，所述磁性材料有较高的磁导率和磁饱和强度，具有较低的电阻率；所述磁性材料的所有性能具备在常温和井下高温环境下的一致性。
5.根据权利要求1所述的一种井下无线短传和电阻率测量一体化天线的设计方法，其特征在于，所述两组绝缘导线线圈由多匝且紧密排列的绝缘导线缠绕而成，所述绝缘导线的绝缘层厚0.02mm-0.05mm，线径在0.1mm-1.0mm之间，匝数在1-300之间。
6.一种井下无线短传和电阻率测量一体化天线装置，其特征在于，包括天线本体，布设于沿金属钻铤(1)外壁开设的柱型凹槽内；所述天线本体包括磁性材料(2)、第一线圈组(3)、第二线圈组(4)，所述磁性材料(2)贴合放置在所述凹槽内壁上，与所述金属钻铤(1)、第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋殿光，张龙，周俊，吕伟，岳步江，张晓丽，何永明，李猛，邹继华，赵鹏飞，
申请(专利权)人：航天科工惯性技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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