[发明专利]一种井下极低频通信模组的近场延长器

说明书

本发明公开了一种井下极低频通信模组的近场延长器，属于井下无线通信领域，包括：对称串接于井下极低频通信模组两端的两个部分；每个部分包括：由油管短节连接的若干个绝缘扶正器和一个金属扶正器；绝缘扶正器的数量和油管短节的数量由近场延长实用距离确定；其中，井下极低频通信模组将极低频电流信号发射至近场负载回路及远场负载回路；近场负载回路由井下极低频通信模组、两端的近场延长器、延长器外侧的管间介质、套管和土质层构成；远场负载回路由井下极低频通信模组、两端的近场延长器、近场段与地面之间的套管和土质层构成。本发明通过延长近场负载回路增大了近场等效阻抗，提高电源驱动效率，进而增强地面接收信号强度。

技术领域

本发明属于井下无线通信领域，更具体地，涉及一种井下极低频通信模组的近场延长器。

背景技术

地面-井下无线通信是实现油田信息化、智慧化的关键组成部分。目前，井下无线通信介质有声波、极低频电磁波、泥浆脉冲三种，其中，极低频电磁波抗干扰能力强、衰减慢、适用场景广，故通信介质多数采用极低频电磁波。采用该介质需要井下无线发射模组将采集到的油气参数转换为电信号，进而发射至地面信号接收端。在套管井井下发射系统的驱动方面，电源驱动负载发射极低频电磁波的方式分为线圈感应驱动和直接驱动两种，直接驱动方式结构简单、能量损耗更低，因此，无线发射系统的负载驱动方式往往采用直接驱动。

在专利CN202011605569.2中提出了套管井电磁通信信道的远近场域分段模型，近场域即井下极低频通信模组发射信号的局部场域。在近场域中油管、套管、金属扶正器为金属材质，具备良好的导电性，其造成的直接影响便是近场负载阻抗极低，仅毫欧级，但驱动电流信号为数十安培，故直驱方式面临着“大电流电源-毫欧级负载”的极端负载驱动工况。负载阻抗低意味着驱动效率受限，同时受环境影响因素较强，导致接收端接收信号的强度和稳定性不能得到保障。专利CN202011503130.9从改进直驱电路的角度提高驱动效率能力，该方式改善效果有限。综上，现有技术套管井电磁通信负载驱动效率低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种井下极低频通信模组，其目的在于，通过在所述井下极低频通信模组两端对称串接绝缘扶正器和油管短节的管柱组合，井下极低频通信模组通过将采集的所述油气参数转化为极低频电流信号，并以直驱方式发射至近场延长后的负载回路；由此解决直驱方式下负载驱动效率低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种井下极低频通信模组的近场延长器，包括：

对称串接于所述井下极低频通信模组两端的两个部分；每个部分包括：由油管短节依次连接的若干个绝缘扶正器和一个金属扶正器；所述绝缘扶正器的使用数量和所述油管短节的使用数量由近场延长实用距离确定；

其中，井下极低频通信模组，串接于油管上且置于油气参数测量段，用于将采集的所述油气参数转化为极低频电流信号，并以直驱方式发射至近场负载回路及远场负载回路；

所述近场负载回路由所述井下极低频通信模组、两端的所述近场延长器、延长器外侧的管间介质、所述套管和土质层构成；所述远场负载回路由所述井下极低频通信模组、两端的所述近场延长器、近场段与地面之间的套管和所述土质层构成。

在其中一个实施例中，所述绝缘扶正器，表面喷有绝缘涂层，用于所述近场延长器的扶正及其与套管间的电气隔离。

在其中一个实施例中，所述金属扶正器，用于提供近场延长器与所述套管间的电气连接，以构成近场电流回流通道。

在其中一个实施例中，所述绝缘扶正器的最大供起半径小于所述套管的内径，且二者差值小于第一差值阈值；所述金属扶正器的最大拱起半径大于所述套管的内径，且二者差值大于第二差值阈值。

在其中一个实施例中，所述近场延长实用距离L_p的获取过程包括：