一种随钻电磁波接收天线的匹配接收装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种随钻电磁波接收天线的匹配接收装置，包括前端匹配接收模块，设置在接收天线端的钻铤的外表面上，用于接收电磁波信号以及将所述电磁波信号进行放大与传输前的合成；远端处理模块，设置在远离接收天线的钻铤的内部，通过同轴电缆接收所述前端匹配接收模块的输出信号，对所述输出信号进行分解，同时为所述前端匹配接收模块提供供电信号。该装置解决了现有技术中由于长距离的传输而致信号衰减，进而信噪比变差的问题。保证了电磁波信号的质量，提高了随钻电磁波检测的精度。

A matching receiving device for receiving antenna with drilled electromagnetic wave

The invention discloses a drilling electromagnetic wave receiving antenna, a receiving device, including front-end, receiving module arranged on the outer surface of the drill collar receiving antennas, for receiving electromagnetic wave signal and the electromagnetic wave signals are amplified and synthesized before transmission; far end processing module is arranged at a distance from the receiving antenna of the drill collar inside, through the coaxial cable receiving the front-end, output signal receiving module, decomposition of the output signal, and receiving module to provide power to the front end, signal. The device solves the problem of signal attenuation due to long distance transmission in the existing technology, and then the signal to noise ratio becomes worse. The quality of the electromagnetic wave signal is guaranteed and the accuracy of the electromagnetic wave detection is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种随钻电磁波接收天线的匹配接收装置
本专利技术属于油气开发与勘探领域，尤其涉及一种随钻电磁波接收天线的匹配接收装置。
技术介绍
在随钻测量领域经常使用电磁波信号，一方面利用电磁波信号进行电阻率测量，另一方面应用电磁波信号进行近钻头的无线数据短传。但是在井下环境中，由于钻井液、地层等相对空气都是电导率极低的介质，因此电磁波通过发射线圈发射，经过钻井液和地层传输到接收线圈，接收线圈接收到的信号都是非常微弱的信号。为了从这些信号中提取出有效的地层电阻率信息，或者近钻头无线传输的数据信息，必须对信号接收天线进行调谐匹配和对信号进行放大。对信号接收天线进行调谐匹配和对信号进行放大过程中，信号的信噪比非常重要。信噪比越高，接收的信号质量就越好。接收信号的信噪比对于处理计算出来的电阻率的精度，或者译码出来的传输数据的误码率，都至关重要。在实际的工程中，接收天线都是安装在钻铤的凹槽里面的，对应的接收处理电路安装在距离天线较远的钻铤内的电子骨架上。而电子骨架由于结构和干扰的问题，不能直接安装在钻铤天线槽内侧，只能安装在所有天线以外钻铤的内侧。在这种情况下，天线接收到的信号都需要经过很长的电缆线，再经过钻铤内部的深孔引到电路骨架的电路板上。由于天线接收到的信号本身已经非常微弱，在经过长距离的电缆线后，信号必然会进一步衰减。但在信号的传输过程中噪声源是多方面的，且不会衰减，因此信号的信噪比会进一步变差。同时，后续的调谐匹配电路是对由天线和长距离电缆线共同构成的电路系统进行调谐，其调谐效果也必然大打折扣。综上，本申请提出一种提高随钻系统中电磁波接收信号的信噪比的方法以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是需要提供一种提高随钻系统中电磁波接收信号的信噪比的方法为了解决上述技术问题，本申请的实施例提供了一种随钻电磁波接收天线的匹配接收装置，包括前端匹配接收模块，设置在接收天线端的钻铤的外表面上，用于接收电磁波信号以及将所述电磁波信号进行放大与传输前的合成；远端处理模块，设置在远离接收天线的钻铤的内部，通过同轴电缆接收所述前端匹配接收模块的输出信号，对所述输出信号进行分解，同时为所述前端匹配接收模块提供供电信号。优选地，前端匹配接收模块包括：天线匹配单元，调整接收频率使接收天线与电磁波信号相匹配；前端放大单元，与所述天线匹配单元相连接，用于对天线匹配单元接收到的电磁波信号进行低噪声放大；信号合成单元，与所述前端放大单元相连接，用于将电磁波信号与所述前端放大单元的供电信号进行合成并经由同轴电缆进行传输。优选地，远端处理模块包括：供电单元，为所述前端放大单元提供直流电源；信号分解单元，用于对通过同轴电缆接收到的信号进行分解。优选地，信号合成单元包括第一电容、第一电感以及同轴电缆，所述第一电容的一端与所述前端放大单元的输出端相连接，其另一端与所述第一电感的一端相连接；所述第一电感的另一端与所述前端放大单元的电源端相连接；所述第一电容与第一电感的连接点与所述同轴电缆的內芯相连接；所述同轴电缆的外层屏蔽线与所述前端放大单元的接地端相连接。优选地，信号分解单元包括第二电感、第二电容以及同轴电缆，所述第二电感的一端与所述供电单元的输出端相连接，其另一端与所述第二电容的一端相连接；所述第二电容的另一端用于连接后续处理电路以向其提供电磁波信号；所述第二电感与第二电容的连接点与所述同轴电缆的內芯相连接；所述同轴电缆的外层屏蔽线与后续处理电路的接地端相连接。优选地，信号合成单元包括第一电容、第一电感、第三电容、第三电感以及同轴电缆，所述第一电容与所述第三电感串联，串联支路的一端与所述前端放大单元的输出端相连接，其另一端与所述第一电感与所述第三电容的并联回路的一端相连接；所述并联回路的另一端与所述前端放大单元的电源端相连接；所述串联支路与并联回路的连接点与所述同轴电缆的內芯相连接；所述同轴电缆的外层屏蔽线与所述前端放大单元的接地端相连接。优选地，信号分解单元包括第二电感、第二电容、第四电感、第四电容以及同轴电缆，所述第二电感与所述第四电容并联，并联回路的一端与所述供电单元的输出端相连接，其另一端与所述第二电容与所述第四电感的串联支路的一端相连接；所述串联支路的另一端用于连接后续处理电路以向其提供电磁波信号；所述并联回路与串联支路的连接点与所述同轴电缆的內芯相连接；所述同轴电缆的外层屏蔽线与后续处理电路的接地端相连接。优选地，根据如下表达式确定所述信号合成单元与信号分解单元中的电感值和电容值：其中，f为随钻电磁波的频率，L为所述信号合成单元与信号分解单元中各电感的电感值，C为所述信号合成单元与信号分解单元中各电容的电容值。优选地，信号合成单元包括第一电容、第一电感、第三电容、第三电感、第五电容、第五电感、第七电容、第七电感以及同轴电缆，所述第一电容、第三电感与由所述第七电容和第七电感组成的并联回路串联，串联支路的一端与所述前端放大单元的输出端相连接，其另一端与所述第一电感、第三电容与包含第五电容和第五电感的串联支路所组成的并联回路的一端以及所述同轴电缆的內芯相连接，该包含第一电感、第三电容、第五电容和第五电感的并联回路的另一端与所述前端放大单元的电源端相连接；所述同轴电缆的外层屏蔽线与所述前端放大单元的接地端相连接。优选地，信号分解单元包括第二电感、第二电容、第四电感、第四电容、第六电感、第六电容、第八电感、第八电容以及同轴电缆，所述第二电感、第四电容与由所述第六电感和第六电容组成的串联支路并联，并联回路的一端与所述供电单元的输出端相连接，其另一端与所述第二电容、第四电感与包含第八电容和第八电感的并联回路所组成的串联支路的一端以及所述同轴电缆的內芯相连接，该包含第二电容、第四电感、第八电容和第八电感的串联支路的另一端用于连接后续处理电路以向其提供电磁波信号；所述同轴电缆的外层屏蔽线与与后续处理电路的接地端相连接。与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：通过在近天线端设置前端放大单元对电磁波信号进行本地放大，以及利用同轴电缆同时完成供电信号与电磁波信号的共线传输，解决了现有技术中由于长距离的传输而致信号衰减，进而信噪比变差的问题。保证了电磁波信号的质量，提高了随钻电磁波检测的精度。本专利技术的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。图1为根据本专利技术实施例的钻铤安装布局的结构示意图；图2为根据本专利技术第一实施例的随钻电磁波接收天线的匹配接收装置的结构示意图；图3为根据本专利技术第二实施例的随钻电磁波接收天线的匹配接收装置的结构示意图；图4a-图4b为随钻电磁波接收天线的匹配接收装置的谐振电路示意图；图5a-图5b为根据本专利技术第三实施例的随钻电磁波接收天线的匹配接收装置的用于传输双频电磁波信号的谐振本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种随钻电磁波接收天线的匹配接收装置，包括：前端匹配接收模块，设置在接收天线端的钻铤的外表面上，用于接收电磁波信号以及将所述电磁波信号进行放大与传输前的合成；远端处理模块，设置在远离接收天线的钻铤的内部，通过同轴电缆接收所述前端匹配接收模块的输出信号，对所述输出信号进行分解，同时为所述前端匹配接收模块提供供电信号。

【技术特征摘要】
1.一种随钻电磁波接收天线的匹配接收装置，包括：前端匹配接收模块，设置在接收天线端的钻铤的外表面上，用于接收电磁波信号以及将所述电磁波信号进行放大与传输前的合成；远端处理模块，设置在远离接收天线的钻铤的内部，通过同轴电缆接收所述前端匹配接收模块的输出信号，对所述输出信号进行分解，同时为所述前端匹配接收模块提供供电信号。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述前端匹配接收模块包括：天线匹配单元，调整接收频率使接收天线与电磁波信号相匹配；前端放大单元，与所述天线匹配单元相连接，用于对天线匹配单元接收到的电磁波信号进行低噪声放大；信号合成单元，与所述前端放大单元相连接，用于将电磁波信号与所述前端放大单元的供电信号进行合成并经由同轴电缆进行传输。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述远端处理模块包括：供电单元，为所述前端放大单元提供直流电源；信号分解单元，用于对通过同轴电缆接收到的信号进行分解。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述信号合成单元包括第一电容、第一电感以及同轴电缆，所述第一电容的一端与所述前端放大单元的输出端相连接，其另一端与所述第一电感的一端相连接；所述第一电感的另一端与所述前端放大单元的电源端相连接；所述第一电容与第一电感的连接点与所述同轴电缆的內芯相连接；所述同轴电缆的外层屏蔽线与所述前端放大单元的接地端相连接。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述信号分解单元包括第二电感、第二电容以及同轴电缆，所述第二电感的一端与所述供电单元的输出端相连接，其另一端与所述第二电容的一端相连接；所述第二电容的另一端用于连接后续处理电路以向其提供电磁波信号；所述第二电感与第二电容的连接点与所述同轴电缆的內芯相连接；所述同轴电缆的外层屏蔽线与后续处理电路的接地端相连接。6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述信号合成单元包括第一电容、第一电感、第三电容、第三电感以及同轴电缆，所述第一电容与所述第三电感串联，串联支路的一端与所述前端放大单元的输出端相连接，其另一端与所述第一电感与所述第三电容的并联回路的一端相连接；所述并联回路的另一端与所述前端放大单元的电源端相连接；所述串联支路与并联回路的连接点与所述同轴电缆的內...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪卫宁，曾义金，刘江涛，李新，郑奕挺，朱祖扬，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11