[发明专利]一种井下近钻头无线电磁波信号短距离传输系统及方法

权利要求书

1.一种井下近钻头无线电磁波信号短距离传输系统，其特征在于：所述系统包括接收短节总成(5)和发射短节总成(8)；

所述接收短节总成(5)包括钻铤本体(18)和信号接收机，所述信号接收机包括信号接收处理器(14)和电池组(11)，所述信号接收处理器(14)和电池组(11)两部分用螺纹接头连接在一起，然后以座键的方式下放到所述钻铤本体(18)的内部；在钻铤本体(18)外面装有接收天线(4)；所述接收天线(4)通过电缆与信号接收处理器(14)连接；

所述发射短节总成(8)包括无磁钻铤本体(20)和信号发射机，所述信号发射机包括测量短节(9)、信号发射处理器(12)和电池组(11)，所述测量短节(9)、信号发射处理器(12)和电池组(11)三部分用螺纹接头连接在一起，然后以座键的方式下放到无磁钻铤本体(20)的内部，在无磁钻铤本体(20)外面装有发射天线(7)；所述发射天线(7)通过电缆与信号发射处理器(12)连接。

2.根据权利要求1所述井下近钻头无线电磁波信号短距离传输系统，其特征在于：所述发射短节总成(8)和接收短节总成(5)都拥有上下调整接头，用于实现与上部和下部钻具的匹配连接，可根据现场使用的不同的钻柱扣型更换；所述测量短节(9)是将多组传感器集成到一个短节总成中，测量短节(9)中的传感器包括三轴磁场计、三轴加速度计、温度传感器、伽马传感器。

3.根据权利要求2所述井下近钻头无线电磁波信号短距离传输系统，其特征在于：在所述钻铤本体(18)的外表面开有环状凹槽，将绝缘隔层(17)嵌入所述环状凹槽内并与钻铤本体(18)相粘结，然后在绝缘隔层(17)上镶嵌一圈环状金属薄带作为金属带电极(16)，所述金属带电极(16)与绝缘隔层(17)相粘结，金属带电极(16)和钻铤本体(18)构成接收天线(4)的两极；

在无磁钻铤本体(20)的外表面开有环状凹槽，将绝缘隔层(17)嵌入所述环状凹槽内并与无磁钻铤本体(20)相粘结，然后在绝缘隔层(17)上镶嵌一圈环状金属薄带作为金属带电极(16)，所述金属带电极(16)与绝缘隔层(17)相粘结，金属带电极(16)和无磁钻铤本体(20)构成发射天线(7)的两极。

4.根据权利要求3所述井下近钻头无线电磁波信号短距离传输系统，其特征在于：所述金属带电极(16)采用钢或铁镍合金；所述绝缘隔层(17)采用高强度且具有较强粘结强度的玻璃钢、聚四氟乙烯或其它绝缘复合材料。

5.根据权利要求1所述井下近钻头无线电磁波信号短距离传输系统，其特征在于：所述信号接收处理器(14)包括模拟信号前端处理模块、A/D转换模块和接收控制模块；所述接收控制模块包括带通滤波模块、解调解码模块和错误校验模块；所述接收控制模块采用FPGA版CPU；

所述模拟信号前端处理模块能够对接收天线(4)采集到的微弱电磁信号进行自动增益控制和低通滤波；所述A/D转换模块采用16位A/D转换器；所述带通滤波模块采用IIR椭圆带通滤波器。

6.根据权利要求5所述井下近钻头无线电磁波信号短距离传输系统，其特征在于：所述模拟信号前端处理模块包括可编程增益放大器、模拟高通滤波器和SPI总线；一个可编程增益放大器和一个模拟高通滤波器构成一级放大滤波器，三个一级处理放大滤波器依次连接构成三级放大滤波器；FPGA分别通过三个SPI总线控制三个可编程增益放大器的放大倍数；来自信号发射处理器(12)的模拟信号经过三级放大处理、带通滤波后进入A/D转换模块转换成数字信号，所述数字信号再经过接收控制模块处理后传送给随钻测量系统。

7.根据权利要求6所述井下近钻头无线电磁波信号短距离传输系统，其特征在于：所述模拟高通滤波器采用无线增益多级反馈滤波器。