一种适用于金刚石岩心钻探EMWD电磁波测量系统

技术领域

本发明涉及金刚石岩心钻探技术领域，具体为一种适用于金刚石岩心钻探EMWD电磁波测量系统。

背景技术

中国专利CN2039733U《岩芯钻探用定向仪》公开了一种小口径岩芯钻探用定向仪,其特征是它包括井下随钻探管、电极棒和地面控制线路，探管装有用于测量方位角、零线角、且结构为磁针罗盘压缩式的测量装置,以及控制测量装置处于不同状态(测方位角、测零线角、锁紧止动),且结构为三角圆珠笔式的螺旋压缩传动的转换装置,和与电极棒对接以使井下探管和地面控制线路连通的电极座,控制线路是由地面线路电阻和探管内相互串联的方位电阻和零线角电阻顶角组成的二组单臂电桥,电桥比较臂和测量臂合用一只具有同轴刻度盘(盘上刻度值能够反映方位角和零线角角度数值)的线绕电位器。

该专利采用随钻探管、电极棒和地面控制线路实现岩芯钻探井下仪器的方位角、零线角传输信号，在实际作业中，存在如下几个问题：成本比较高，采用有线的方式传输，需要定制专用的钻杆；现场使用操作不便，现场需要配备专用的测井车和辅助工具，对于狭小的山区作业极为不便；地面设备布线比较麻烦，井下数据通过电缆上传到测井车中，需要布线到司钻台实现司显显示。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于金刚石岩心钻探EMWD电磁波测量系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于金刚石岩心钻探EMWD电磁波测量系统,包括井下装置和地面信号装置，所述井下装置与地面信号装置信号连接，所述井下装置包括探管及发射短节、上扶正器、下扶正器、上弓板组件、下弓板组件、内绝缘组件和绝缘钻铤，所述绝缘钻铤是外部钻铤结构，所述上扶正器和下扶正器是内部中心杆结构，所述上扶正器和下扶正器的内部中心杆结构插入绝缘钻铤内孔中，所述扶正器另一端连接电池组，所述下扶正器另一端连接探管及发射短节，所述上弓板组件、下弓板组件、内绝缘组件均设置于绝缘钻铤内。

优选的，所述内绝缘组件上下端分别接上弓板组件、下弓板组件。

优选的，所述绝缘钻铤包括上部钻铤和下部钻铤，所述上部钻铤和下部钻铤之间通过中心双公绝缘接头连接，所述下部钻铤和中心双公绝缘接头之间采用内绝缘环隔离，所述下部钻铤和中心双公绝缘接头端面之间采用端面绝缘环隔离，所述中心双公绝缘接头的螺纹上喷涂0.25mm氧化锆涂层，所述上部钻铤和下部钻铤与中心双公绝缘接头采用上扣机拧紧。

优选的，所述上部钻铤和下部钻铤内壁分别与上弓板组件、下弓板组件紧密接触。

优选的，所述内绝缘组件包括双公绝缘头、端部接头、密封组件和内部绝缘垫片，所述双公绝缘头两端分别安装端部接头，所述端部接头与双公绝缘头之间设置密封组件和内部绝缘垫片。

优选的，所述地面信号装置包括地面放大电路、地面无线发射电路、发射天线和接收天线，所述地面放大电路一端分别连接第一天线和第二天线，另一端连接地面无线发射电路，所述地面无线发射电路与发射天线连接，所述发射天线与接收天线信号连接，所述接收天线与数据处理仪上的无线接收器连接。

优选的，其使用方法包括以下步骤：

A、探管及发射短节内部发射极信号通过扶正器的连接器和内部线缆传输给上弓板组件、下弓板组件，从而传递到绝缘钻铤的上部钻铤和下部钻铤上；

B、绝缘钻铤的上部钻铤依次接岩心工具的外管及钻杆，实现信号通过钻杆上传到封井器，绝缘钻铤的下部钻铤接岩心工具的外管及钻头，实现信号通过钻头和地层上传到地面；

C、第一安装在封井器位置，第二天线安装在经验轨迹的方位上距离井架100米位置，第一安装与第二天线通过线缆与地面接收放大器连接，地面放大电路接收并解调信号，传输给地面发射天线，通过发射天线，信号传递给安装有接收天线的司钻房以及仪器房。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明工作原理简单，通过加装绝缘钻铤和内绝缘组件实现了发射短节两路信号的绝缘传输，实现EM电磁波无线传输方式，解决了钻探过程中采用泥浆脉冲发生器因泵压和泥浆等问题带来的信号质量差的问题，且提高了整体的传输速率；另外，地面采用无线发射天线实现信号传输，解决了布线不方便问题。

附图说明

图1为本发明井下装置结构示意图；

图2为本发明地面信号装置原理框图；

图3为本发明绝缘钻铤结构示意图；

图4为本发明内绝缘组件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种适用于金刚石岩心钻探EMWD电磁波测量系统,包括井下装置和地面信号装置，所述井下装置与地面信号装置信号连接，所述井下装置包括探管及发射短节1、上扶正器7、下扶正器2、上弓板组件6、下弓板组件3、内绝缘组件4和绝缘钻铤5，所述绝缘钻铤5是外部钻铤结构，所述上扶正器7和下扶正器2是内部中心杆结构，所述上扶正器7和下扶正器2的内部中心杆结构插入绝缘钻铤5内孔中，所述上扶正器7另一端连接电池组8，所述下扶正器2另一端连接探管及发射短节1，所述上弓板组件6、下弓板组件3、内绝缘组件4均设置于绝缘钻铤5内；内绝缘组件4上下端分别接上弓板组件6、下弓板组件3。

本发明中，绝缘钻铤5包括上部钻铤8和下部钻铤9，所述上部钻铤8和下部钻铤9之间通过中心双公绝缘接头10连接，所述下部钻铤9和中心双公绝缘接头10之间采用内绝缘环11隔离，所述下部钻铤9和中心双公绝缘接头10端面之间采用端面绝缘环12隔离，所述中心双公绝缘接头10的螺纹上喷涂0.25mm氧化锆涂层，所述上部钻铤8和下部钻铤9与中心双公绝缘接头10采用上扣机拧紧；上部钻铤8和下部钻铤9内壁分别与上弓板组件6、下弓板组件3紧密接触。

本发明中，内绝缘组件4包括双公绝缘头13、端部接头14、密封组件15和内部绝缘垫片16，所述双公绝缘头13两端分别安装端部接头14，所述端部接头14与双公绝缘头13之间设置密封组件15和内部绝缘垫片16。

此外，本发明中，地面信号装置包括地面放大电路17、地面无线发射电路18、发射天线19和接收天线20，所述地面放大电路17一端分别连接第一天线21和第二天线22，另一端连接地面无线发射电路18，所述地面无线发射电路18与发射天线19连接，所述发射天线19与接收天线20信号连接，所述接收天线20与数据处理仪21上的无线接收器22连接。

工作原理：本发明的使用方法包括以下步骤：

A、探管及发射短节内部发射极信号通过扶正器的连接器和内部线缆传输给上弓板组件、下弓板组件，从而传递到绝缘钻铤的上部钻铤和下部钻铤上；

B、绝缘钻铤的上部钻铤依次接岩心工具的外管及钻杆，实现信号通过钻杆上传到封井器，绝缘钻铤的下部钻铤接岩心工具的外管及钻头，实现信号通过钻头和地层上传到地面；

C、第一安装在封井器位置，第二天线安装在经验轨迹的方位上距离井架100米位置，第一安装与第二天线通过线缆与地面接收放大器连接，地面放大电路接收并解调信号，传输给地面发射天线，通过发射天线，信号传递给安装有接收天线的司钻房以及仪器房。

综上所述，本发明工作原理简单，通过加装绝缘钻铤和内绝缘组件实现了发射短节两路信号的绝缘传输，实现EM电磁波无线传输方式，解决了钻探过程中采用泥浆脉冲发生器因泵压和泥浆等问题带来的信号质量差的问题，且提高了整体的传输速率；另外，地面采用无线发射天线实现信号传输，解决了布线不方便问题。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。