一种井间电磁测井仪发射器及其发射天线

摘要

本发明提供一种稳定性强，发射效能高，发射天线品质因数强的井间电磁测井仪发射器的发射器及其发射天线，所述发射天线包括设置在发射器玻璃钢外壳内的天线组件；天线组件包括磁芯，贯穿设置在磁芯内部的芯轴，包覆设置在磁芯外部的天线骨架，以及呈分段式绕制在天线骨架上的发射线圈和校正线圈；磁芯的分别通过两端设置的磁芯上固定套和磁芯下固定套锁紧在天线骨架内；发射线圈和校正线圈均由多股镀银漆包线单层对称绕制在天线骨架上。所述发射器，包括玻璃钢外壳，设置在玻璃钢外壳内部如以上任意方案中所述的发射天线，以及设置在玻璃钢外壳两端的上密封体和下密封体；下密封体与发射天线之间设置有预紧装置，下密封体的自由端设置平衡系统。

说明书

技术领域

本发明涉及油气勘探技术，具体为一种井间电磁测井仪发射器及其发射 天线。

背景技术

随着勘探技术的发展，确定地层砂体连通性、寻找遗漏油层、监测宏观 驱替效果、设计加密井、提高油藏模拟精度已经成为油田开发中后期的重点 工作，但由于现有测井方法中采用的井间电磁测井仪器可靠性差，天线功率 损耗大，径向探测范围小，施工过程繁杂，已经不能很好的满足上述应用中 的使用需求。

井间电磁测井是对井筒之间的电阻率分布进行测量，是当代地球物理应 用技术发展的重要前沿。如图1所示，井间电磁测井仪井下部分主要由发射 器和接收器两部分组成，测量时，将低频发射器置于发射井中，在一口或多 口邻近的接收井中测量磁场的垂直和水平分量，以较高的精度和分辨率直接 测量井间地层的电学特性。与传统的电法测井相比，井间电磁成像具有更深 和更大的探测范围；与大地电磁及井-地电磁法相比，它具有更高的精度和 更深的探测范围。如图2所示，井间电磁测井仪发射器是由上密封体1、发 射天线2、玻璃钢外壳3、预紧装置4、下密封体5以及平衡系统6成组 成，而发射天线2又是发射器的关键所在。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种稳定性强，发射效能高， 发射天线品质因数强的井间电磁测井仪发射器及其发射天线。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明一种井间电磁测井仪发射器的发射天线，包括设置在发射器玻璃 钢外壳内的天线组件；所述的天线组件包括磁芯，贯穿设置在磁芯内部的芯 轴，包覆设置在磁芯外部的天线骨架，以及呈分段式绕制在天线骨架上的发 射线圈和校正线圈；磁芯的分别通过两端设置的磁芯上固定套和磁芯下固定 套锁紧在天线骨架内；发射线圈和校正线圈均由多股镀银漆包线单层对称绕 制在天线骨架上。

优选的，天线骨架采用玻璃钢制成，呈圆柱状，轴向中心设置正方形通 孔；圆柱状的外壁上设置有两组分别与发射线圈和校正线圈对应的绕线槽， 正方形通孔内设置磁芯。

进一步，天线骨架外部套设有用于使天线组件在玻璃钢外壳内居中的扶 正垫套，扶正垫套采用端面刻蚀有密封圈安装槽的玻璃钢制成。

进一步，磁芯采用硅钢片叠加成回字型结构。

优选的，芯轴采用外部绕制有玻璃钢层的无磁金属材料制成。

进一步，芯轴采用外部绕制有中心开孔的铍青铜制成。

优选的，发射线圈和校正线圈外分别覆盖有发射线圈屏蔽层和校正线圈 屏蔽层。

进一步，发射线圈屏蔽层和校正线圈屏蔽层均采用双面柔性PCB制 成。

优选的，磁芯上固定套和磁芯下固定套均由玻璃钢制成。

本发明一种井间电磁测井仪发射器，包括玻璃钢外壳，设置在玻璃钢外 壳内部如以上任意方案中所述的发射天线，以及设置在玻璃钢外壳两端的上 密封体和下密封体；下密封体与发射天线之间设置有预紧装置，下密封体的 自由端设置平衡系统。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过在发射天线内设置采用多股镀银漆包线的发射线圈和校正线 圈，并运用单层绕制的方式从而增加了发射天线的重复性与稳定性，分段式 对称结构可有效降低发射线圈分布电容，多股导线的绕制方式可有效提高发 射天线品质因数。

进一步的，通过玻璃钢制成的天线骨架保证其无磁特性，内部呈方形 孔，用于固定磁芯，天线骨架外面刻有绕线槽，用于规范发射线圈绕线方向 和位置，绕线槽的宽度能够根据绕线直径而定，绕线直径由发射天线的最大 通过电流确定。

进一步的，通过玻璃钢支撑的扶正垫套从而固定发射线圈在玻璃钢外壳 内的位置，始终保持居中状态；并通过设置端面密封槽提供密封安装位置。

进一步的，磁芯采用高导磁率的硅钢片材料叠加而成，外型为回型结 构，增加磁力线的导向性和导通性。采用高硅硅钢带材叠加制成的磁芯，有 效增加了磁通截面积，增大了发射线圈的磁通量，提高了发射线圈的发射磁 矩；高硅硅钢带材的磁隙结构，有效改善了发射线圈磁饱和参数，极大的降 低了了磁芯发热导致的发射线圈功率的损耗。

进一步的，芯轴由无磁金属材料制成，能够保证其对信号的良好传输； 利用外部绕制的玻璃钢层，充分隔离磁芯与芯轴，避免天线因形变而导致的 多点接触，有效的规避了磁芯与芯轴非正常接触问题，进而有效提高仪器过 线的电磁屏蔽作用。

进一步的，采用外部绕制玻璃钢层的铍青铜芯轴，在有效增加机械强度 的基础上，充分增强了信号仪器过线的电磁信号屏蔽效果，有效提高信号的 信噪比。

进一步的，采用玻璃钢制成的磁芯上、下固定套能够使磁芯可靠地锁紧 在天线骨架中。

进一步的，通过屏蔽层的设置能够起到很好的电磁屏蔽效果，尤其是采 用双面柔性PCB后，解决了发射线圈的电磁散射问题，降低发射线圈的电 磁波的散射效应，增强了发射线圈的发射效能。

附图说明

图1为现有技术中井间电磁测井的测井作业示意图。

图2为本发明中所述井间电磁测井仪发射器结构示意图。

图3为本发明中所述井间电磁测井仪发射器的发射天线结构示意图。

图4为图3中A-A向剖视图。

图中：上密封体1、发射天线2、玻璃钢外壳3、预紧装置4、下密封体 5、平衡系统6、磁芯上固定套7、天线骨架8、磁芯9、扶正垫套10、芯轴 11、发射线圈12、发射线圈屏蔽层、校正线圈14、校正线圈屏蔽层15、磁 芯下固定套16。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明 的解释而不是限定。

本发明所述的井间电磁测井仪发射器，如图2所示，包括上密封体1、 发射天线2、玻璃钢外壳3、预紧装置4、下密封体5和平衡系统；其中， 上密封体1与下密封体5用于密封系统油腔内部的平衡油，发射天线2是井 间电磁测井仪发射器的核心部件，用于发射线圈的绕制，玻璃钢外壳3用于 保护发射天线2，保证发射天线与外部环境隔离，与上密封体1、下密封体 5以及平衡系统共同构成一个密封腔体，预紧装置4主用用于锁紧发射天线 2中的磁芯9，确保磁芯9在发射天线2的轴向不会来回晃动。

本实例中，发射天线2包括设置在发射器玻璃钢外壳3内的天线组件； 如图3和图4所示，天线组件包括芯轴11、磁芯9、天线骨架8、发射线圈 12、校正线圈14、发射线圈屏蔽层13、校正线圈屏蔽层15、扶正垫套10、 磁芯上固定套7和磁芯下固定套16。

如图4所示，天线骨架8为中间为方形通孔、外面为圆柱形结构，方形 通孔放置回型的磁芯9，磁芯9通过磁芯上、下固定套锁紧，磁芯9中间通 有芯轴11；天线骨架8外圆柱形上刻有两组绕线槽，分别缠绕发射线圈12 和校正线圈14，绕制完成后从天线骨架8壁面上设置的轴向槽体中引出； 线圈外分别覆盖一屏蔽层；天线骨架8上下两端分别装有扶正垫套10，扶 正垫套10由外面刻有密封圈安装槽的高强度玻璃钢材料制成，用于居中发 射线圈12在玻璃钢外壳3中的位置。

其中，芯轴11由外层绕制有玻璃钢层的无磁金属材料制成，本优选实 例中，芯轴11采用外部绕制有中心开孔的铍青铜制成；充分隔离磁芯9与 芯轴11，避免天线因形变而导致的多点接触，进而有效提高仪器过线的电 磁屏蔽作用。磁芯9是由高导磁率的硅钢片材料叠加而成，外型为回型结 构，增加磁力线的导向性和导通性。

其中，如图3所示，发射线圈12与校正线圈14均采用多股镀银漆包线 绕制，且采用分段式对称绕线方式；发射线圈屏蔽层13与校正线圈屏蔽层 15由双面柔性PCB制成。磁芯上、下固定套由高强度玻璃钢材料制成，使 磁芯9可靠地锁紧在天线骨架8中。