[发明专利]宽频地下发射器

权利要求书

1.一种水平定向钻井系统，包括：

HDD钻机；

钻柱，由多个钻杆联接在一起而形成，所述钻柱可操作地联接到HDD钻机；和

钻头，由所述钻柱的与HDD钻机相对的端部承载，所述钻头包括地下发射器，所述地下发射器被配置为用于无线通信，其特征在于：所述地下发射器包括：

控制电路，用于传输与钻头操作相关的数据；和

多线圈天线组件，包括：

天线芯；和

靠近天线芯定位的多个不同的线圈，每个不同的线圈具有与其相关联的不同电感，从而能够在单独的频率范围内发射，所述控制电路选择性地与不同的线圈耦合，以控制不同的线圈中的哪一个线圈被激活，从而在给定的时间产生数据信号。

2.根据权利要求1所述的水平定向钻井系统，其特征在于：所述地下发射器被配置为记录和无线发射与所述钻头的操作相关联的一种或多种形式的数据。

3.根据权利要求1所述的水平定向钻井系统，其特征在于：所述多线圈天线限定为宽带天线结构。

4.如权利要求1所述的水平定向钻井系统，其特征在于：所述多个不同的线圈包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈具有与其相关联的第一电感，所述第二线圈具有与其相关联的第二电感，所述第二电感大于第一电感。

5.根据权利要求4所述的水平定向钻井系统，其特征在于：所述第一线圈被配置为用于传输4～50kHz范围内的频率，所述第二线圈被配置为用于传输0.3～4kHz范围内的频率。

6.根据权利要求1所述的水平定向钻井系统，其特征在于：所述控制电路包括第一开关和第二开关，所述第一开关耦合到第一线圈，所述第二开关耦合到第二线圈，所述第一开关和所述第二开关选择性地操作以激活第一线圈或第二线圈中的给定的一个线圈。

7.根据权利要求6所述的水平定向钻井系统，其特征在于：所述第一开关和所述第二开关中的至少一个是固态光继电器的形式。

8.根据权利要求6所述的水平定向钻井系统，其特征在于：所述控制电路进一步包括中央处理单元、第一H桥和第二H桥，所述中央处理单元可操作地耦合到第一H桥和第二H桥，所述第一H桥可操作地耦合到天线，所述第二H桥可操作地耦合到第一开关和第二开关。

9.一种地下发射器，被配置为与钻头一起使用，所述地下发射器被配置为用于无线通信，其特征在于：所述地下发射器包括：

用于传输与钻头操作相关的数据的控制电路；以及多线圈天线组件，包括：

天线芯；和

靠近天线芯定位的多个不同的线圈，每个不同的线圈具有与其相关联的不同电感，从而能够在单独的频率范围内发射，所述控制电路选择性地与不同的线圈耦合，以控制不同的线圈中的哪一个线圈被激活，从而在给定的时间产生数据信号。

10.根据权利要求9所述的地下发射器，其特征在于：所述多线圈天线限定为宽带天线结构。

11.根据权利要求9所述的地下发射器，其特征在于：所述多个不同的线圈包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈具有与其相关联的第一电感，所述第二线圈具有与其相关联的第二电感，所述第二电感大于第一电感。

12.根据权利要求11所述的地下发射器，其特征在于：所述第二电感至少是所述第一电感的8倍。

13.根据权利要求11所述的地下发射器，其特征在于：具有第一电感的第一线圈被优化用于在高频下发射，具有第二电感的第二线圈被优化用于在低频下发射。

14.根据权利要求13所述的地下发射器，其特征在于：所述第一线圈被配置为用于发射4～50kHz范围内的频率，所述第二线圈被配置为用于发射0.3～4kHz范围内的频率。