[发明专利]牙轮电阻率传感器

权利要求书

1.一种系统，其包括：

牙轮钻头，其用于穿过地下地层钻探井筒，其中所述牙轮钻头包括：

轴颈臂；

牙轮，其可旋转地耦接到所述轴颈臂；以及

第一环形天线，其被设置在所述牙轮中以检测指示所述地下地层或者所述地下地层中的人造结构或对象的目标、电阻率或边界的磁能或电磁能。

2.如权利要求1所述的系统，其还包括第二环形天线，其被设置在所述牙轮钻头中以充当用于所述第一环形天线的发送器或接收器。

3.如权利要求2所述的系统，其中所述牙轮钻头还包括围绕所述轴颈臂设置的钻头柄，其中所述第二环形天线设置在所述钻头柄上。

4.如权利要求2所述的系统，其中所述牙轮钻头还包括用于将所述牙轮钻头耦接到另一个钻井部件的主体，其中所述第二环形天线围绕所述主体的圆周设置。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述第一环形天线形成围绕所述牙轮的面的圆周路径。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述第一环形天线以总体上循着所述牙轮的外面以及沿着围绕所述牙轮的相对面的圆周路径的环形的形状切过所述牙轮的直径。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述牙轮钻头还包括设置在所述牙轮与所述轴颈臂之间的滑环组件，以及电耦接在所述第一天线的相对端与所述滑环组件之间的一对导线。

8.如权利要求1所述的系统，其中所述牙轮钻头还包括设置在所述牙轮钻头中以用于接收和处理通过所述第一天线输出的信号的电子组件。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述电子组件设置在所述轴颈臂中。

10.如权利要求1所述的系统，其中所述牙轮钻头还包括穿过所述轴颈臂设置的压力平衡通道以及穿过所述压力平衡通道布线以携载指示所述地下地层或者穿过所述牙轮钻头的人造结构或对象的所述目标、电阻率或边界的信号的电缆。

11.如权利要求1所述的系统，其中所述牙轮钻头还包括围绕所述牙轮中的所述第一环形天线设置的聚焦元件和铁氧体部件。

12.如权利要求1所述的系统，其中所述牙轮钻头包括三个牙轮并且其中所述第一天线设置在所述三个牙轮中的一个中。

13.一种钻井系统，其包括：

牙轮钻头，其包括牙轮和至少一个环形天线，所述至少一个环形天线被设置在所述牙轮中以用于检测来自地下地层或者人造结构或对象的磁能或电磁能；以及

传感器控制器，其被设置在所述牙轮钻头的外部并且被通信耦接到所述至少一个环形天线以便从所述至少一个环形天线接收指示所述监测到的磁能或电磁能的信号。

14.如权利要求13所述的钻井系统，其还包括耦接到所述牙轮钻头的仪器接头，其中所述传感器控制器设置在所述仪器接头中。

15.如权利要求14所述的钻井系统，其还包括将所述仪器接头耦接到设置在所述仪器接头上方的井底钻具组件(BHA)模块的短距离遥测系统。

16.如权利要求13所述的钻井系统，其还包括通信耦接到所述传感器控制器以便基于从所述至少一个环形天线接收到的所述信号调整所述钻井系统的操纵的井下操纵控制器。

17.如权利要求13所述的钻井系统，其中所述牙轮钻头还包括用于在所述信号到达所述传感器控制器之前滤波和/或数字化来自所述至少一个环形天线的所述信号的电子组件。

18.一种方法，其包括：

旋转牙轮钻头的牙轮以便钻探到地下地层中；以及

通过设置在所述牙轮中的第一环形天线接收从所述地下地层或者人造结构或对象发散的磁能或电磁能的至少一部分。

19.如权利要求18所述的方法，其还包括通过第二环形天线将电磁能发送到所述地下地层中。

20.如权利要求18所述的方法，其还包括：

输出指示所述截获的磁能或电磁能的信号；

通过传感器控制器接收所述信号；以及

确定所述地下地层的一部分的电阻率并且基于所述确定的电阻率通过所述传感器控制器输出控制信号。