一种随钻电磁波发射天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种随钻电磁波发射天线。天线包括钻铤骨架、沿钻铤骨架的外表面周向间隔排布的多个磁条以及漆包线。漆包线绕在多个磁条上并与多个磁条之间形成电连通，漆包线还与匹配电路板连接。匹配电路板能接收发射电路传递来的信号，并通过漆包线和磁条的增强作用后向外发射电磁波。通过本实用新型的天线，不仅有效降低了发射匹配电容，还提高了天线上的电磁波的发射功率。
【专利说明】
一种随钻电磁波发射天线
技术领域
[0001]本实用新型涉及钻井测量技术领域，尤其涉及一种随钻的电磁波发射天线。
【背景技术】
[0002]目前，现有的近钻头短距离传输技术包括有线和无线两种方式。有线传输方式是通过对螺杆钻具的机械结构进行改造，使电缆穿过螺杆钻具并连接MWD(Measure whileDrilling)和测量短节，并通过电缆对数据进行传输。在这种情况下，由于螺杆钻具属于耗材，需要经常更换，使得螺杆钻具的整体成本增加较大。传统的无线传输方式包括:声波传输和电磁波传输两种。无线传输的工作过程一般是:通过螺杆钻具下方的发射机将传感器采集到的数据发射输出。螺杆钻具上方的接收机接收数据并进行处理和传输给MWD，最终以实现测量短节到MffD之间的数据传输。然而，上述传输方式的发射机和接收机的结构非常复杂，同时由于靠近钻头和螺杆钻具，信号受干扰较大，数据处理困难繁琐。
[0003]在现有的无线传输方式中，以电磁波方式进行传输的应用较多。然而，发射与接收电磁波的天线，一直是影响电磁波传输设备的性能的瓶颈。例如，美国专利US2009/0153355A1提出了一种专门用于电磁MffD的近钻头无线电磁短传系统。上述系统在螺杆钻具上方只有一个天线，既作为短传系统的接收天线，又作为电磁MffD向地面传输数据的发射天线，在一定程度上简化了仪器的结构。但是，上述的天线安装在钻铤外缘，钻铤壁内开了几个用来安放短传接收机和电磁MWD用的电路板的空腔，降低了钻铤的壁厚。在这种情况下，当钻进时钻铤受到的扭矩、拉力容易使钻铤损毁。其次，电路板一旦固化到钻铤空腔内后很难更换。
[0004]现有技术中，如中国专利第CN201110319158.1号公开了一种天线，其在钻铤的外表面开有环状凹槽。绝缘隔层设置于上述环状凹槽内，并与钻铤本体相粘结。在绝缘隔层上镶嵌有一圈环状的金属薄带作为金属带电极。然而，上述方式的天线只能以电流的方式将信号输出到地层，难以实现高效率的电磁波信号的传输。
【实用新型内容】
[0005]为了解决上述部分或全部的问题，本实用新型提出了一种随钻电磁波发射天线。天线包括钻铤骨架、沿钻铤骨架的外表面周向间隔排布的多个磁条以及漆包线。漆包线绕在多个磁条上并与多个磁条之间形成电连通，漆包线还与匹配电路板连接。匹配电路板能接收发射电路传递来的信号，并通过漆包线和磁条的作用后向外发射电磁波。在这种情况下，不仅有效降低了发射匹配电容，还提高了天线上的电磁波的发射功率。
[0006]进一步地，在钻铤骨架的外表面设有周向的环状凹槽，多个磁条间隔排布于环状凹槽内。由此，间隔放置于环状凹槽底部的磁条将有效提高天线的电感，降低发射匹配电容。
[0007]进一步地，环状凹槽的横截面为梯形且底部宽度小于开口宽度。由此，方便将多个磁条放置于环状凹槽的底部。
[0008]进一步地，在磁条之间环状凹槽的内部填充有保护胶。由此，可以保护并固定多个磁条。
[0009]进一步地，在钻铤骨架的外表面远离环状凹槽的一端设有电子舱，匹配电路板容纳于电子舱内。由此，匹配电路板可以放置于电子舱内并方便更换。
[0010]进一步地，在电子舱与凹槽之间设有连通两者的引线通道。优选地，引线通道从电子舱朝向环状凹槽倾斜。由此，可以在引线通道内设置引线将电子舱内的匹配电路板与漆包线连接在一起。
[0011]进一步地，漆包线为能根据发射电磁波的频率不同而调整缠绕匝数的漆包线。
[0012]进一步地，在漆包线的外侧设有带有缝隙的保护罩，优选地，保护罩由两个半圆状或多个弧状的壁组合而成。由此，可以保护漆包线不受泥浆冲蚀。
[0013]本实用新型通过优化天线的电感，降低发射匹配电容，可以有效的提高真正在天线上信号功率，即，提高电源的能量转化与电磁波能量的效率。同时，还降低了在发射电路消耗的电能，减少了电路板的发热，进而提高了电路系统工作的可靠性。
【附图说明】
[0014]在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中:
[0015]图1为本实用新型实施例的天线的结构示意图；
[0016]图2为图1的俯视图；
[0017]图3为图1的A-A截面的剖视图；以及
[0018]图4为图1的B-B截面的剖视图。
[0019]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
【具体实施方式】
[0020]下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0021]如图1和图2所示，一种随钻的电磁波发射天线100，包括:钻铤骨架10、沿钻铤骨架10的外表面周向间隔排布的多个磁条30以及漆包线60。漆包线60绕在多个磁条30上并与多个磁条30之间形成电连通。漆包线60与匹配电路板90连接。匹配电路板90能接收发射电路传递来的信号，并通过漆包线60和磁条30的作用后向外发射电磁波。在这种情况下，漆包线60绕制在并行排布的磁条30上，漆包线60的绕制匝数可以根据发射电磁波的频率计算而确定。放置磁条30将有效提尚天线100的电感，进而有助于提尚电磁波彳目号的功率。
[0022]在本实用新型的一个具体的实施例中，如图1至图3所示，在钻铤骨架10的外表面设有周向的环状凹槽20。具体地，在钻铤骨架10的表面形成一圈凹槽20。凹槽20的截面可以构造成梯形，且凹槽20的底部的宽度小于开口处的宽度。在这种情况下，有利于多个磁条30间隔排布于凹槽20内。优选地，磁条30的宽度与凹槽20的宽度相匹配，且磁条30的厚度与整个凹槽20的深度相匹配。如图3所示，磁条30绕钻铤骨架10的一周呈发射状设置。
[0023]在本实用新型的一个具体的实施例中，如图2至图3所示，在磁条30之间环状凹槽20的内部填充有保护胶50。一方面，保护胶50可以将磁条30均匀地间隔开；另一方面，保护胶50和磁条30共同填满环状凹槽20以起到固定作用。
[0024]在本实用新型的一个具体的实施例中，如图1至图4所示，在钻铤骨架10的外表面远离环状凹槽20的一端设有电子舱80，匹配电路板90容纳于电子舱80内。优选地，电子舱80构造成一方形的容纳空间，且其深度大于环状凹槽20的深度。在电子舱80与环状凹槽20之间设有连通两者的引线通道70。引线通道70的一端开口于电子舱80的侧壁的底部，另一端开口于环状凹槽20的侧壁的上部。引线通道70从电子舱80朝向环状凹槽20倾斜。在这种情况下，匹配电路板90在电子舱80内可以进行更换。导线穿过引线通道70将匹配电路板90与漆包线60电连接。
[0025]在本实用新型的一个具体的实施例中，为了保护漆包线60不受泥浆冲蚀，在漆包线60的外侧设有保护罩40。具体地，保护罩40由两个半圆状或多个弧状的壁组合而成。优选地，保护罩40可以构造成由无磁钢材料制成的缝隙保护罩。缝隙保护罩上刻有缝隙，缝隙通过保护胶50填充。在这种情况下，保护罩40上的缝隙可以确保由绕制漆包线60产生的电磁波信号可以辐射到钻铤骨架1之外。
[0026]下面对本实用新型的天线100的工作过程进行简单的说明。
[0027]由发射电路产生的大功率信号经过电子舱80内的匹配电路板90进行匹配，之后将信号高效耦合到缠绕在磁条30的漆包线60上。漆包线60上产生电磁波，该电磁波经过保护罩上的缝隙辐射到钻铤骨架10外，最终被远处的接收系统接收。
[0028]综上所述，本实用新型通过在钻铤骨架10外表面开槽的方式，形成一圈钻铤骨架凹槽20。磁条30并行排布在钻铤骨架凹槽20表面。漆包线60绕制在并行排布的磁条30上。缝隙保护罩40包裹在漆包线60外侧，缝隙保护罩40上刻有缝隙。漆包线60产生的电磁波信号通过缝隙辐射到钻铤骨架10的外面。本实用新型通过优化天线100的电感，降低发射匹配电容，可以有效的提高真正在天线上信号功率，进而提高了电源的能量转化与电磁波能量的效率。与现有技术相比，本实用新型所采用天线100的结构简单，通过增加磁芯，可以提高发射天线的电感I倍以上，估算可以提高发射能量1.5倍。同时，降低在发射电路消耗的电能50 %，减少电路板的发热，提高电路系统工作的可靠性。
[0029]虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
【主权项】
1.一种随钻电磁波发射天线，其特征在于，包括: 钻铤骨架； 多个磁条，沿所述钻铤骨架的外表面周向间隔排布；以及 漆包线，绕在所述多个磁条上并与所述多个磁条之间形成电连； 其中，所述漆包线与匹配电路板连接;所述匹配电路板能接收并匹配发射电路传递来的信号;所述信号通过漆包线和磁条的作用后向外发射。2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，在所述钻铤骨架的外表面设有周向的环状凹槽，所述多个磁条间隔排布于所述凹槽内。3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述环状凹槽的横截面为梯形且底部宽度小于开口宽度。4.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，在所述磁条之间环状凹槽内填充有保护胶。5.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，在所述钻铤骨架的外表面远离所述环状凹槽的一端设有电子舱，所述匹配电路板能容纳于所述电子舱内。6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，在所述电子舱与所述环状凹槽之间设有连通两者的引线通道。7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述引线通道从所述电子舱朝向所述环状凹槽倾斜。8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述漆包线为能根据发射电磁波的频率不同而调整缠绕匝数的漆包线。9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，在所述漆包线的外侧设有带有缝隙的保护罩。10.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，所述保护罩由两个半圆状或多个弧状的壁组合而成。
【文档编号】H01Q7/08GK205595460SQ201620064964
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年1月22日
【发明人】陆黄生, 倪卫宁, 李永杰, 郑奕挺, 张卫, 李三国
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院