[发明专利]一种基于耦合通信的近钻头测井系统和方法

摘要

本发明提供了一种基于耦合通信的近钻头测井系统和方法，所述系统包括钻头、脉冲器、马达、脉冲器、无线短传钻杆、无线透壁耦合器、近钻头传感器，通过电容耦合或电感耦合的无线短传技术，将每一根无线短传钻杆独立构成LC串联回路，在信息传输过程中有效地防止了因高频电磁波的衰减而降低线圈间的耦合系数，造成的无法远距离传输的问题，改变了传统的有线传输方式，并提供一种基于耦合通信的井下近钻头测量无线短传技术，可以实现对地质参数的高精度、实时测量传输，提高了地质导向的准确性。

主权项

1.一种基于耦合通信的近钻头测井系统，所述系统包括钻头、脉冲器、马达，其特征在于，所述系统还包括：无线短传钻杆、无线透壁耦合器、近钻头传感器；其中，/n所述钻头用于钻井；/n所述马达用于提供钻头旋转动力；/n所述近钻头传感器用于钻井过程中地质信号的测量；/n所述无线透壁耦合器与所述近钻头传感器相连，用于将近钻头传感器所测量的地质信号由钻杆内部传输至钻杆外部；所述无线透壁耦合器包括发射天线和接收天线，所述发射天线位于钻杆内部的旋转钻杆上，所述发射天线位于旋转体的表面，由4个以上偶数线圈均匀分布而构成，且相邻两个线圈的电流方向相反，所述接收天线位于钻杆外部的固定套管上，所述接收天线由三个环形线圈组成，且三者保持一定的位置关系，确保接收到的信号为平稳输出信号；/n所述无线短传钻杆同时与无线透壁耦合器和脉冲器相连，用于将无线透壁耦合器传输至钻杆外部套管的地质信号传输至脉冲器；/n所述脉冲器用于将接收的地质信号传输至地面；/n其中，所述近钻头传感器位于紧靠钻头的位置；/n其中，所述无线短传钻杆内部布置用于过程信号传递回路的电缆，相邻短传钻杆之间并没有电缆连接；/n其中，所述无线短传钻杆包括：耦合短传钻杆和万向节；其中，所述耦合短传钻杆之间通过所述万向节进行连接，并与所述万向节之间通过耦合作用进行通信；/n其中，所述无线短传钻杆通过电感耦合短传方式进行短距离的信号传输，具体的，相邻钻杆单元相互抵接的端部设置环形线圈，两个线圈之间通过互感耦合作用实现信号交互，钻杆单元上为所述钻杆单元增加电容，电容与线圈构成LC串联回路，同一个钻杆单元的内部的两个线圈通过铠装双绞屏蔽线连接，作业时每一个钻杆单元都形成一个LC串联谐振电路；/n在利用所述基于耦合通信的近钻头测井系统进行近钻头测井时的步骤包括：/n步骤S11，马达为钻头提供旋转动力，带动钻头进行钻井操作；/n步骤S12，位于钻头后部的近钻头传感器测量钻井过程中的地质信号，并将所述地质信号传输给与传感器相连的无线透壁耦合器；/n步骤S13，无线透壁耦合器将地质信号从钻杆内部传输至钻杆外部；/n步骤S14，无线短传钻杆接收到传输到钻杆外部的地质信号，并通过无线短传的方式将所述地质信号传输至脉冲器；/n步骤S15，所述脉冲器将所述地质信号传输至地面。/n