用于井下器具的多轴天线和方法技术

本文公开了多轴天线系统和测量地下构成的系统的实施例。还描述和要求了其它的实施例。在一些实施例中，该多轴天线系统包括缠绕在环形线轴周围的至少两个共同定位的线圈。各线圈产生沿相互正交方向的磁场。可调节提供给线圈的信号以模拟倾斜线圈天线系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及天线系统和电磁传感器。 一些实施例涉及地下构成的测量。一些实施例涉及随钻测量(丽D)作业。背景电磁传感器经常用于井下作业，包括在钻探的同时测量地下构成的物理特 性。许多这样的电磁传感器使用一个或更多个线圈以产生磁场。这些传感器例如包括所谓的感应、传播和核磁共振(醒R)器具，它们使用发挥天线作用的 一个或更多个线圈以产生和/或接收磁场。通常，为了获得要求的性能，这些器具带有多组磁矢量朝向不同方向的线圈。这些传统器具的一个问题在于它 们的本体通常由导电材料(例如金属)制成，这使设置线圈并使其以最佳方式 工作变得困难。这些传统器具的另一问题在于线圈具有不同尺寸，因此需要 对每个线圈的尺寸和位置作出单独的校准。这使从整体上精确地调谐和校准线 圈系统变得困难。因此，需要具有改善的线圈性能的电磁传感器。还需要当线圈设置在导电 本体时具有改善的线圈性能的电磁传感器。还需要更容易调谐和校准的、用于井下器具的共同定位的天线。附图简述附图说明图1示出根据本专利技术一些实施例的多轴天线系统；图2A是根据本专利技术一些实施例的第一线圈和器具本体的功能图2B示出根据本专利技术一些实施例的第一线圈、线轴和器具本体的横截面图2C是根据本专利技术一些实施例的第二线圈和器具本体的功能7图2D是根据本专利技术一些实施例的第二线圈、线轴和器具本体的横截面图； 图2E示出根据本专利技术一些实施例的多轴天线系统的线圈的诸个部分的立 体图2F示出根据本专利技术一些实施例的适用于多轴天线系统的线轴的立体图3是根据本专利技术一些实施例的用于测量地下构成的地下测量系统的功 能性框详细说明下面的说明和附图充分阐述了本专利技术的具体实施例以使本领域内技术人 员能够实现它们。其它实施例可包括关于结构、逻辑、电路、工艺和其它方面 的变化。 一些实施例的部分和特征可包含在其它实施例的部分和特征中或代替 之。权利要求中阐述的本专利技术实施例涵盖那些权利要求的所有可得到的等效 物。本专利技术的诸实施例在本文中单独或总括地由术语"专利技术"表示，这只是为 了方便而不旨在将本申请的范围限制于任何一个专利技术或创新性概念，如果实际 上披露了一个以上实施例的话。图1示出根据本专利技术一些实施例的多轴天线系统。多轴天线系统100包括 至少两个共同定位的线圈，这两个线圈缠绕在环形(torroial bobbin)线轴 102周围。每个线圈可沿相互正交的方向产生磁场。在一些实施例中，多轴线 圈系统100可包括通过线轴102的中央凹口 112缠绕在一部分线轴102周围的 第一线圈104，以在电流流过第一线圈104时产生基本沿第一方向134的磁场。 多轴天线系统100也可包括通过中央凹口 112缠绕在线轴102的第二部分周围 的第二线圈106，以在电流流过第二线圈106时产生基本沿第二方向136的磁 场。第二方向136可正交于第一方向134。在一些实施例中，多轴天线系统100也可包括纵向缠绕在线轴102周围的 第三线圈108，以在电流流过第三线圈108时产生基本沿第三方向138的磁场。 第三方向138可正交于第一方向134和第二方向136。在一些实施例中，由于线圈104、 106和108的正交定位，线圈104、 106 和108之间的互感可明显降低甚至接近于零，尽管本专利技术的范围不局限于这方面。在一些实施例中，第一方向134可以是图示的x方向，第二方向136可以 是图示的y方向，而第三方向138可以是图示的z方向，尽管本专利技术的范围不 局限于这方面。在一些实施例中，第一线圈104和第二线圈106可包括多组帧 形匝线而第三线圈108可包括螺线管。下文中将对这些实施例作更为详细的描 述。在一些实施例中，多轴天线系统100可用来发出沿不同方向的磁场，而在 其它实施例中，多轴天线系统100可用来接收来自不同方向的磁场。在一些实 施例中，与多轴天线系统IOO类似的一个或更多个多轴天线系统可用来发射磁 场，而与多轴天线系统IOO相似的其它一个或更多个多轴天线系统可用来感测 由发射天线产生的回归磁场，尽管本专利技术的范围不局限于这方面。在一些其它 实施例中，多轴天线系统100可用来发送和接收磁场，尽管本专利技术的范围不局 限于这方面。在一些实施例中，天线系统100适于用作电磁传感器。在一些实施例中， 天线系统100可充当一部分的测井器具，例如多构件感应器具、传播器具或核 磁共振(腿R)传感器，尽管本专利技术的范围不局限于这方面。在一些这样的实 施例中，可在随钻测量(MWD)作业、随钻测井(LWD)作业或缆线作业中使用 天线系统IOO，尽管本专利技术的范围不局限于这方面。在一些这样的实施例中，中央凹口 112可基本呈圆形以接纳井下器具的器 具本体120。器具本体120可包括金属或其它导电材料。第一和第二方向134、 136可正交于器具轴线，所述器具轴线平行于第三方向138。在这些实施例中， 第一和第二方向134、 136可横越过线轴102的轴线。在一些实施例中，第一线圈104可相对第二线圈106成将近90度地设置 在线轴102上，而第一和第二线圈104、 106可如图所示地在线轴102上相隔 圆心角105。第三线圈108可纵向缠绕在线轴102周围以形成三个共同定位的 天线。在一些实施例中，可首先将第三线圈108缠绕在线轴102上，并其次将 线圈104、 106缠绕在线圈108周围，尽管本专利技术的范围不局限于这方面。在 一些实施例中，线轴102可设有键以防止天线系统100相对器具本体120转动 或滑动，尽管本专利技术的范围不局限于这方面。在一些选择性实施例中，线轴102可带有第一和第二线圈104、 106，而9独立的外部线轴可带有第三线圈108，尽管本专利技术的范围不局限于这方面。在这些实施例中，可独立地调节和固定两个线轴的轴线位置以为每个线轴的线圈提供独立的调谐。当第一和第二线圈104、 106尺寸相同时，则不需要独立的 调谐线圈104、 106。图2A是根据本专利技术一些实施例的器具本体的第一线圈的功能图。图2B示 出根据本专利技术一些实施例的第一线圈、线轴和器具本体的横截面图。如图2A 和2B所示，第一线圈104可包括第一和第二部分114、 124。可缠绕和连接第 一和第二部分114、 124以使流过部分114、 124的电流产生基本沿方向134的 合成磁场144。在一些实施例中，第一和第二部分114、 124可沿相反方向缠绕 以产生基本沿方向134的合成磁场144，尽管本专利技术的范围不局限于这方面。 在其它实施例中，可沿相同方向缠绕第一和第二部分114、 124并沿相反方向 提供电流以产生基本沿方向134的合成磁场144，尽管本专利技术的范围不局限于 这方面。线圈104由多个环形成，这些环可产生基本垂直于环平面的磁矩(即 沿磁场144的方向134)。为简明起见，图2A中未示出线轴102。图2C是根据本专利技术一些实施例的第二线圈和器具本体的功能图。图2D示 出根据本专利技术一些实施例的第二线圈、线轴和器具本体的横截面图。如图2C 和2D所示，第二线圈106可包括第三和第四部分116、 126。可缠绕和连接第 三和第四部分116、 126来使流过部分116、 126的电流产生基本沿方向136的 合成磁场146。在一些实施例中，可沿相反方向缠绕第三和第四部分116、 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有共同定位的线圈的多轴天线系统，包括：　通过线轴的中央凹口设置在环形线轴的一部分周围的第一线圈，以在电流流过所述第一线圈时产生基本沿第一方向的磁场；　通过中央凹口设置在线轴的第二部分周围的第二线圈，以在电流流过所述第二线圈 时产生基本沿第二方向的磁场，所述第二方向正交于所述第一方向；以及　纵向设置在所述线轴周围的第三线圈，以在电流流过第三线圈时产生基本沿第三方向的磁场，所述第三方向正交于所述第一和第二方向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：S可尼茨尼克，
申请(专利权)人：哈里伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]