[发明专利]近钻头无线短传恒电流发射方法及装置

说明书

本发明公开了一种近钻头无线恒电流近距离传输方法及装置，属于近钻头随钻测井技术领域。该装置包括发射部和接收部，发射部将信号调制处理后无线短传至接收部，发射部根据设定的额定发射恒电流值，将发射信号射入地层，并对发射信号的额定发射恒电流值进行动态监测和调节，获得稳定的发射功率。本发明提供了一种近钻头无线恒电流近距离传输的方法和装置，避免随钻过程中在钻遇不同电阻率地层情况下的发射功耗问题，结构简单，易于实现。可有效避免发射功耗过大引起电路损坏。

技术领域

本发明属于近钻头随钻测井技术领域，具体涉及一种近钻头无线短传恒电流发射方法及装置。

背景技术

现阶段，近钻头随钻测井技术发展较快，与常规随钻测井比较，近钻头测井仪器的传感器探头距离钻头更近，更能及时获取钻开地层信息，更准确标示钻井轨迹，降低钻井作业风险，提高作业效率。一般来说，近钻头随钻测井仪器由以下三部分组成：近钻头测量短节、近钻头短距离传输装置和随钻测量系统(MWD)，如图1所示。其中近钻头测量短节靠近钻头布置，内部安装有加速度计、磁传感器等，用来测量钻进的轨迹信息。有些系统还会安装伽马探头和电阻率测量短节，用来及时测量钻遇地层地质信息。近钻头短距离传输装置由发射体和接收体组成，中间跨接螺杆。实现将近钻头测量短节的信息传送至随钻测量系统MWD的功能。由于螺杆的结构特点，一般情况下其不具有电连接性能(不能使用贯穿线实现发射和接收装置的有线通讯)，除非改造螺杆结构，使用预埋在螺杆中的贯穿线实现有线通讯。见专利号CN201120323832.9，但这种结构有其使用的局限性，基本被摒弃。近钻头短传的发展方向是无线传输方式。中国石油勘探开发研究院钻井工艺研究所采用电磁方式实现，其方法是载有发射天线的无线电磁短传信号发生器将所述的近钻头测量短节采集到的数据进行调制，生成电磁信号，并将该电磁信号发射输出，载有接收天线的无线电磁短传接收器接收被发射输出的电磁信号，并对接收到的电磁信号进行解调，将解调后的数据传给MWD测量系统。见专利号 CN100410488C。第三部分随钻测量系统MWD主要由探管、电池和泥浆脉冲发生器组成。近钻头短距离传输装置将借助于泥浆脉冲发生器将收到的近钻头测量信息发送到地面系统，用于现场工程师的实时监控。

在无线短传方面，除了采用无线电磁方式进行传输外，还有采用电极方式进行传输。采用电极方式进行传输的原理是：通过在发射体和接收体插入两个GAP绝缘层将发射体、螺杆和接收体分割成电气隔离的三段。通过发射体发射电流的方式，在接收体检测GAP两端的弱信号实现无线短传。这种方式实现简单，机械加工方便，被普遍采用。

但是在实际的研制过程中，申请人发现采用电极方式的无线短传在不同的地层及泥浆电阻率情况下，功耗差别很大。钻遇地层(钻头钻进的过程中钻开的钻头附近)的电阻率(受泥浆电阻率和地层电阻率联合影响)动态范围可以在0.1欧姆.米到200欧姆.米的范围内变化。因此发射电路如果不进行有效的功率输出控制，仪器在钻进的过程中一旦遇到低阻(低电阻率)地层，相当于发射GAP两端接近短路，发射的功耗会很大，极易造成仪器发射电路烧毁。例如，申请人实测在1欧姆.米的泥浆环境下，发射电极两端的实际等效电阻在10 欧姆左右，而在37欧姆.米(清水)的泥浆环境下，发射电极两端的实际等效电阻为200欧姆。因此在两种环境下，如果发射电路以恒定的电压发射，那在低阻情况下的功耗是高阻情况的功耗的20倍。随着泥浆电阻率的降低，这个差值会更大，极容易造成发射电路烧毁。因此主要提出一种恒电流的近钻头发射方法及装置。可以根据实际钻遇地层情况进行调节，从而避免发射电路因功耗过大而烧毁。

采用电极方式进行近钻头无线短传的方法中，目前尚无采用恒电流发射技术。而非恒电流方式的缺点已在前文说明。因此需要提供一种采用恒电流的发射方式进行近钻头无线短传的方法和装置。

发明内容

为了实现以上目的，本发明提供了一种近钻头无线恒电流近距离传输的方法和装置，避免随钻过程中在钻遇不同电阻率地层情况下的发射功耗问题，结构简单，易于实现。可有效避免发射功耗过大引起电路损坏。