CN110100075A - 用于倾斜线圈天线的堆叠的软磁插入件和开槽屏蔽体设计 - Google Patents

用于倾斜线圈天线的堆叠的软磁插入件和开槽屏蔽体设计 Download PDF

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Abstract

一种天线组件，包括：工具心轴，所述工具心轴具有工具轴线；以及线圈，所述线圈包括以从所述工具轴线偏移的绕组角度围绕所述工具心轴缠绕的多个绕组。软磁带径向插置在所述线圈和所述工具心轴之间，并且以平行于所述绕组角度的带角度围绕所述工具心轴的圆周延伸。所述软磁带包括多个堆叠插入件，所述多个堆叠插入件垂直于所述线圈围绕所述工具心轴的所述圆周延伸，并且每个堆叠插入件包括端对端定位的多个杆。

Description

用于倾斜线圈天线的堆叠的软磁插入件和开槽屏蔽体设计
背景技术
在用于提取碳氢化合物的钻井操作期间，使用各种记录和传输技术来提供或记录来自钻头附近的实时数据。在整个钻井操作中可使用井下测量和测井工具进行周围地下地层的测量，所述测井工具诸如有助于做出操作决策的随钻测量(MWD)工具和有助于表征地层的随钻测井(LWD)工具。LWD工具尤其获得用于确定被穿透的周围地下地层的电阻率(或其倒数，电导率)的测量值，其中电阻率指示地层的各种地质特征。可使用联接到井筒测井工具或以其他方式与井筒测井工具相关联的一个或多个天线来进行这些电阻率测量。也可在不钻井的情况下获得这种数据，诸如在电缆测井操作中。
经常通过围绕井筒测井工具(诸如钻环)的轴向截面定位线圈绕组来形成测井工具天线。软磁材料有时定位在线圈绕组下方以提高测井工具天线的效率和/或灵敏度。软磁材料有利于线圈绕组生成的磁场的较高磁导率路径(即，磁通管道)，并有助于屏蔽线圈绕组，使其免受相邻钻环和相关联的损耗(例如，在钻环上生成的涡电流)的影响。
附图说明
以下附图被包括来示出本公开的某些方面，并且不应被视作排他性实施方案。所公开的主题能够在不脱离本公开的范围的情况下在形式和功能上进行相当多的修改、改变、组合和等效物。
图1是可采用本公开的原理的示例性钻井系统的示意图。
图2是可采用本公开的原理的示例性电缆系统的示意图。
图3A是示例性井筒测井工具的局部等距视图。
图3B是来自图3A的井筒测井工具的磁通量的示意性侧视图。
图4描绘示例性天线组件的侧视图。
图5A描绘图4的天线组件的另一示例性实施方案的侧视图。
图5B是图5A的软磁带的等距视图。
图6A和图6B分别是图4的天线组件的另一示例性实施方案的等距视图和侧视图。
图7A是结合本公开的一个或多个原理的示例性天线组件的侧视图。
图7B是没有线圈的图7A的天线组件的侧视图。
图8A是示例性线轴的等距视图。
图8B描绘图8A的线轴的另一实施方案的等距视图。
图9是包括示例性天线屏蔽体的天线组件的侧视图。
图10是图9的天线组件的侧视图，其包括结合本公开的一个或多个原理的天线屏蔽体的实施方案。
图11至图13描绘通过改变天线组件上的屏蔽体参数而获得的测试结果。
图14是示出从天线屏蔽体设计中的三个变化获得的对比测试结果的表。
图15是示出从天线屏蔽体设计中的两个变化结合改变下面的软磁带的设计获得的对比测试结果的表。
图16是示出从天线组件设计中的变化获得的对比测试结果的表，所述天线组件设计具有与天线屏蔽体中的狭槽对准和不对准的堆叠插入件。
图17是示出从天线组件设计中的变化获得的对比测试结果的表，所述天线组件设计具有包括带有不同数量的杆的堆叠插入件的软磁带
具体实施方式
本公开总体上涉及在石油和天然气工业中使用的井筒测井工具，并且更具体地，涉及使用堆叠的软磁插入件和创新的天线屏蔽体的倾斜线圈天线设计，所述设计提高了倾斜线圈天线的增益、灵敏度和效率。
本公开的实施方案描述在电阻率测井工具中使用的天线组件的设计的改进，所述电阻率测井工具用于监测与钻出的井筒相邻的周围地下地层。本文描述的一些天线组件包括倾斜线圈天线，所述倾斜线圈天线包括软磁带以增大倾斜线圈天线的电感。在此类组件中，软磁带包括垂直于倾斜线圈天线延伸的多个堆叠插入件，并且每个堆叠插入件包括端对端定位的多个杆。在每个堆叠插入件中包括的杆具有简单的设计并且是可商购获得的，因此与具有软磁带的天线组件相比有助于降低组装并维护天线组件的成本，所述软磁带具有表现出难以制造且制造昂贵的复杂几何形状的插入件。
本文描述的其他天线组件包括倾斜线圈天线和从倾斜线圈天线径向向外定位的天线屏蔽体。天线屏蔽体限定垂直于倾斜线圈天线的绕组延伸的多个狭槽，并且所述多个狭槽以两个或更多个不同的长度设置。狭槽的不同长度不仅通过使电磁场的衰减最小化并且保持倾斜线圈天线的偶极取向来支持天线组件的操作，而且还保持机械完整性和强度以保护倾斜线圈天线。
图1是根据一个或多个实施方案的可采用本公开的原理的示例性钻井系统100的示意图。如图所示，钻井系统100可包括定位在地表处的钻井平台102和从钻井平台102延伸到一个或多个地下地层106中的井筒104。在其他实施方案中，诸如在海上钻井操作中，一定体积的水可将钻井平台102与井筒104分开。
钻井系统100可包括井架108，所述井架108由钻井平台102支撑并且具有用于升高和降低钻柱112的游动滑车110。主动钻杆114可在钻柱112降低通过旋转台116时支撑所述钻柱112。钻头118可联接到钻柱112，并且由井下电机和/或凭借钻柱112通过旋转台116进行旋转来进行驱动。当钻头118旋转时，它形成穿透地下地层106的井筒104。泵120可使钻井液循环通过进料管122和主动钻杆114，向井下通过钻柱112的内部，通过钻头118中的孔，通过限定在钻柱112周围的环回到地表，并进入保持坑124中。钻井液在操作期间冷却钻头118，并且将来自井筒104的钻屑输送到保持坑124中。
钻井系统100还可包括在钻头118附近联接到钻柱112的井底总成(BHA)。BHA可包括各种井下测量工具，诸如但不限于随钻测量(MWD)和随钻测井(LWD)工具，其可被配置来对钻井条件进行井下测量。MWD和LWD工具可包括至少一个电阻率测井工具126，其可包括一个或多个天线，所述一个或多个天线能够接收和/或发射沿电阻率测井工具126的长度轴向间隔开的一个或多个电磁(EM)信号。如下所述，电阻率测井工具126还可包括多个堆叠的软磁插入件，其用于增强和/或屏蔽EM信号，从而增加电阻率测井工具126的方位角灵敏度。
当钻头118使井筒104延伸通过地层106时，电阻率测井工具126可连续地或间歇地收集与地层106的电阻率(即，地层106如何强烈地阻挡电流流动)相关的方位灵敏的测量结果。MWD和LWD工具的电阻率测井工具126和其他传感器可以可通信地联接到遥测模块128，所述遥测模块128用于将测量结果和信号从BHA传递到地表接收器(未示出)和/或从地表接收器接收命令。遥测模块128可包括任何已知的井下通信装置，其包括但不限于泥浆脉冲遥测系统、声学遥测系统、有线通信系统、无线通信系统或其任何组合。在某些实施方案中，在电阻率测井工具126处取得的一些或全部测量结果也可存储在电阻率测井工具126或遥测模块128内，以供稍后在回缩钻柱112时在地表处进行检索。
在钻井过程期间的不同时间处，如图2所示，可从井筒104移除钻柱112以进行测量/测井操作。更具体地，图2描绘根据一个或多个实施方案的可采用本公开的原理的示例性电缆系统200的示意图。图1和图2中使用的相同的数字是指相同的部件或元件，并且可因此不再详细描述。如图所示，电缆系统200可包括电缆仪器探测器202，其可通过线缆204悬挂在井筒104中。探测器202可包括上述电阻率测井工具126，其可以可通信地联接到线缆204。线缆204可包括用于将功率输送到探测器202的导体，并且还有利于地表与探测器202之间的通信。在图2中示为卡车的测井设施206可从电阻率测井工具126收集测量结果，并且可包括用于控制、处理、存储和/或可视化由电阻率测井工具126收集的测量结果的计算和数据采集系统208。计算和数据采集系统208可通过线缆204可通信地联接到电阻率测井工具126。
图3A是根据一个或多个实施方案的示例性井筒测井工具300的局部等距视图。测井工具300可与图1和图2的电阻率测井工具126相同或相似，并因此可在其中所描绘的钻井或电缆系统100、200中使用。井筒测井工具300被描绘为包括天线组件302，所述天线组件302可围绕诸如钻环等的工具心轴304定位。天线组件302可包括线轴306和围绕线轴306缠绕并凭借沿着线轴306的外表面的至少一部分绕组而轴向延伸的线圈308。
线轴306可在结构上包括高温塑料、热塑性塑料、聚合物(例如，聚酰亚胺)、陶瓷或环氧树脂材料，但能够可替代地由多种其他非磁性的、电绝缘的/不导电的材料制成。线轴306可例如通过增材制造(即，3D打印)、模塑、注塑、机加工或其他已知的制造工艺来制造。
线圈308可包括围绕线轴306的任何数量的连续“线匝”(即，线圈308的绕组)，但是通常将包括至少多个(即，两个或更多个)连续的完整线匝，其中每个完整线匝围绕线轴306延伸360°。在一些实施方案中，用于接收线圈308的通路可沿着线轴306的外表面形成。例如，可在线轴306的外表面中限定一个或多个凹槽或通道，以接收和安置线圈308。然而，在其他实施方案中，线轴306的外表面可以是平滑的或均匀的。线圈308可相对于工具心轴304的工具轴线310同心或偏心。
如图所示，线圈308的线匝或绕组的一部分以相对于工具轴线310偏移的绕组角度312围绕线轴306进行延伸。更具体地，线圈308在线轴306相对侧上的绕组以绕组角度312围绕线轴306的外圆周进行延伸。然而，绕组在线轴306的顶部和底部处过渡到垂直于工具轴线310，在此处绕组在线轴306的相对侧上过渡回到绕组角度312。线圈308的连续绕组(即，线圈308的一个或多个连续转数)沿着线轴306的外表面的至少一部分沿大致轴向方向前进，使得线圈308跨越线轴308的轴向长度。天线组件302可被表征并以其他方式称为“倾斜线圈”或“定向”天线。在所示实施方案中，作为实例，在不脱离本公开的范围的情况下，绕组角度312是45°，并且可替代地可以是相对于工具轴线310偏移的任何角度。
图3B是图3A的井筒测井工具300的示意性侧视图。当电流通过天线组件302的线圈308时，可生成从天线组件302径向向外延伸与绕组方向正交的偶极磁场314。因此，天线组件302可表现出相对于工具心轴304的磁场角度316，并且由于绕组角度312(图3A)是45°，因此产生的磁场角度316也将是从工具轴线310偏移45°。然而，应当理解，可通过调整或操纵绕组角度312来改变磁场角度316。
图4描绘示例性天线组件402的侧视图。天线组件402在某些方面可类似于图3A至图3B的天线组件302，因此可参考所述图来进行最佳的理解，其中类似的数字表示未再次描述的类似的元件。如图所示，天线组件402包括围绕工具心轴304缠绕并且更具体地在限定在工具心轴304上的鞍形部404内的线圈308。鞍形部404可包括工具心轴304的一部分，所述部分与工具心轴304的其余部分相比表现出减小的直径。天线组件402的一些或全部部件可布置在鞍形部404内。尽管未在此实施方案中示出，但是线轴306(图3A)可任选地被包括来插置在线圈308和工具心轴304(即，鞍形部404)之间，如以上总体所述。
如图所示，线圈308的绕组以绕组角度312围绕工具心轴304的圆周延伸，所述绕组角度312可从工具轴线310偏移例如45°。因此，由线圈308生成的磁偶极矩316可以磁场角度318从工具心轴304延伸，所述磁场角度318与线圈308的绕组角度312正交。磁偶极矩316的方向性总体上可对应于线圈308在电流从中穿过时发射偶极磁场314(图3B)的方向。在一些应用中，为了最佳结果可能期望使磁偶极矩316从工具轴线310偏移45°，但是如下所述，由于由工具心轴304引起的效应或作为使用软磁带的结果，磁场角度318可替代地可以是平行于工具轴线310与垂直于工具轴线310之间的任何角度。
图5A描绘天线组件402的另一实施方案。在所示实施方案中，软磁带502在鞍形部404内插置在线圈308和工具心轴304之间。软磁带502可被配置成屏蔽线圈绕组308免受工具心轴304生成的涡流的影响，从而增加天线组件402的方位角灵敏度和/或提高线圈308的偶极磁场314(图3B)的效率或强度。
为了促进这种效果，软磁带502可包括软磁材料或表现出相对高电阻率、高磁导率和低磁损耗(例如，磁滞、磁致伸缩等)的任何材料。可使用的一种合适的软磁材料包括铁氧体，其通常包括粉末铁/铁氧体材料和粘合剂(诸如硅酮基橡胶、弹性体、RTV、聚合物(例如，聚酰亚胺)、陶瓷或环氧树脂)的复合混合物。将所得的混合物模制和/或压制成与软磁带502的形状一致的期望的几何形状和配置。可在软磁带502中使用的其他合适的软磁材料包括但不限于：高导磁合金、坡莫合金、金属玻璃(metglass)或前述项的任何组合。
软磁带502可包括大致环形圈，其以带角度504围绕工具心轴304的圆周(例如，在鞍形部404内)延伸。在所示实施方案中，带角度504和绕组角度312基本上相同，使得软磁带502围绕工具心轴304的对应圆周插置在线圈308和工具心轴304之间。为了帮助保持磁偶极矩316相对于工具轴线310成45°的方向性，软磁带502可包括多个条带或插入件506。因此，在所示的实例中，软磁带502包括多个插入件506，其形成以带角度504围绕工具心轴304的圆周延伸的不连续环形圈。如图所示，带角度504和绕组角度312基本上平行，但是可替代地可在不脱离本公开的范围的情况下从平行偏移+/-10°。
图5B是图5A的软磁带502的等距视图。如图所示，插入件506表现出倾斜的切割形状，因此可称为“倾斜”插入件506。此外，插入件506被切割并且以其他方式轴向地形成，并且以其他方式平行于工具轴线310。每个插入件506可由防止成角度相邻插入件506之间的物理接触的小间隙508与成角度相邻插入件分开，从而防止相邻插入件506之间的连续磁路。在一些实施方案中，间隙508可填充有表现出大约1的相对磁导率(μr)(其等同于自由空间或空气的磁导率(μo))的材料。在此类实施方案中，例如，插入件506可定位(插入)在线轴306(图3A)中所限定的对应通道内，其中间隙508由线轴306提供的分隔体填充。在其他实施方案中，间隙508可不填充任何特定材料，而是可替代地允许空气将相邻插入件506分开。在任何情况下，间隙508基本上用作相邻插入件506之间的非磁性绝缘体。
如图所示，插入件506包括由间隙508分开的大致矩形或平行四边形构件(取决于围绕工具心轴304的圆周成角度定位的位置)。每个插入件506可具有长度510a和宽度510b，其中每个轴向切割的插入件506的长度510a基本上平行于工具轴线310延伸。因此，分隔每个横向相邻插入件506的间隙508可与工具轴线310轴向对准，并且以其他方式与工具轴线310平行延伸。此外，每个插入件506可表现出横跨(沿)宽度的弧形形状，所述弧形形状与工具心轴304(图5A)和/或鞍形部404(图5A)的曲率一致。
现在参考图6A和图6B，分别示出天线组件402的另一示例性实施方案的等距视图和侧视图。类似于图4和图5A至图5B的实施方案，天线组件402包括围绕工具心轴304缠绕的线圈308，并且在一些实施方案中，线圈308定位在鞍形部404内。线圈308的绕组以绕组角度312(图6B)围绕工具心轴304延伸，如上所述，所述绕组角度312可从工具轴线310(图6B)成角度地偏移45°，但是可替代地可以是从工具轴线310偏移的任何角度。因此，由线圈308生成的磁偶极矩316(图6B)可以磁场角度318(图6B)从工具心轴304延伸，所述磁场角度318与绕组角度312正交。
类似于图5A至图5B的实施方案，软磁带502径向地插置在线圈308和工具心轴304(例如，鞍形部404)之间，并且插入件506由间隙508(图6A)分开，所述间隙508基本上平行于工具轴线310延伸。然而，与图5A至图5B的实施方案不同，软磁带502以与绕组角度312正交的带角度602(图6B)围绕工具心轴304(例如，鞍形部404)的圆周延伸。因此，软磁带502不仅可表征为相对于工具轴线310“倾斜”，而且还可被称为“反向”软磁带。在绕组角度312从工具轴线310偏移45°的实施方案中，带角度602也可从工具轴线310偏移45°，但是沿着工具轴线310与绕组角度312成角度地相反(即，从绕组角度312偏移90°)。由于线圈308和软磁带502各自沿正交方向围绕工具心轴304的圆周缠绕，因此线圈308的至少一部分轴向延伸经过软磁带502，其中软磁带502不是径向插置在线圈308和工具心轴304之间。
软磁带502的每个插入件506表现出独特的横截面，所述横截面必须与工具心轴304和/或鞍形部404的曲率一致。因此，制造插入件506可能是困难且昂贵的，因为每个插入件506必须定制，这增加了天线组件402的整体制造和组装成本。根据本公开的一个或多个实施方案，由于需要复杂的几何形状而难以制造的软磁带插入件可用廉价的、商业上可获得的(即，现成的)表现出简单几何形状的软磁带插入件代替。如下所述，与图6A至图6B的实施方案相比，使用这种具有简单几何形状的可商购获得的软磁带插入件可实现相同或更好的天线性能。
图7A是结合本公开的一个或多个原理的示例性天线组件702的侧视图。天线组件702在某些方面可类似于图4、图5A至图5B和图6A至图6B中所示的天线组件402的实施方案，因此，可参考所述图来进行最佳的理解，其中类似的数字是指未再次描述的类似的元件。类似于天线组件402的实施方案，例如，天线组件702包括围绕工具心轴304缠绕的线圈308，并且在至少一些实施方案中，线圈308定位在鞍形部404内。线圈308的绕组以绕组角度312围绕工具心轴304延伸，如上所述，所述绕组角度312可从工具轴线310成角度地偏移45°，但是可替代地可以是从工具轴线310偏移的任何角度。因此，由线圈308生成的磁偶极矩316以磁场角度318从工具心轴304延伸，所述磁场角度318与绕组角度312正交。尽管线圈308被描绘为仅具有四个连续绕组，但是应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可在天线组件702中采用多于或少于四个绕组。
天线组件702还包括软磁带704，其径向地插置在线圈308和工具心轴304(例如，鞍形部404)之间。图7B是图7A的天线组件702的侧视图，其不包括线圈308，以便有利于更好地观察软磁带704的新颖特征。在所示实施方案中，软磁带704包括彼此成角度地偏移以形成不连续环形圈的多个堆叠插入件706，所述环形圈以带角度504围绕工具心轴304的圆周(例如，在鞍形部404内)延伸。带角度504和绕组角度312(图7A)基本上相同，使得软磁带704围绕工具心轴304的整个圆周插置在线圈308和工具心轴304之间。
每个堆叠插入件706由间隙708与成角度相邻的堆叠插入件分开，所述间隙708类似于上面参考图4、图5A至图5B和图6A至图6B所讨论的间隙508。因此，间隙708防止成角度相邻的堆叠插入件706之间的物理接触。
如图所示，每个堆叠插入件706包括多个杆710(可代替地被称为“单元”)，其被布置并以其他方式端对端地定位(即，“堆叠”)以协同形成直的或基本上直的堆叠插入件706。杆710可由本文关于图5A至图5B和图6A至图6B的软磁带502提及的任何软磁材料制成，所述软磁材料包括但不限于：铁氧体、高导磁合金、坡莫合金、金属玻璃(metglass)或它们的任何组合。在一些实施方案中，如图所示，三个杆710可端对端地布置以共同(相互)形成给定的堆叠插入件706。然而，在其他实施方案中，多于或少于三个杆710(至少两个)可端对端地布置以形成给定的堆叠插入件706。此外，在一些实施方案中，可在杆710的相对端之间形成小间隙。然而，在其他实施方案中，给定堆叠插入件706中的杆710中的一个或多个的相对端可接触并且以其他方式彼此直接接触。
每个堆叠插入件706的杆710被布置成使得堆叠插入件706在围绕工具心轴304的圆周的任何给定角度位置处基本垂直于径向相邻线圈308(图7A)的绕组延伸。因此，软磁带704有助于保持磁偶极矩316(图7A)相对于工具轴线310(图7A)成45°的方向性。如本文所用，短语“基本上垂直”是指堆叠插入件706与径向相邻线圈308的绕组之间的90°相对偏移，但在不脱离本公开的范围的情况下也包括从垂直偏移+/-10°。
每个堆叠插入件706的杆710可包括直的圆柱形构件，其提供圆形或多边形横截面。换句话说，每个杆710可表现出圆形的横截面形状，诸如圆形、椭圆形或卵形，或可替代地表现出多边形的横截面形状，诸如三角形、矩形(包括正方形)、五边形等。在所示的实例中，杆710被描绘为具有多边形(例如，矩形)横截面的圆柱形构件。在一些实施方案中，在不脱离本公开的范围的情况下，给定的堆叠插入件706可包括具有不同横截面形状的杆710。
每个杆710可具有长度712，所述堆叠插入件长度712占对应的706的总长度714的一部分。给定杆710的长度712可与对应的堆叠插入件706中的其他一个或多个杆710的长度712相同或不同。例如，杆710中的任一个的长度712可在约1.0英寸与5.0英寸之间的范围内，但在不脱离本公开的范围的情况下可替代地可比1.0英寸短或者比5.0英寸长。在至少一个实施方案中，杆710的长度712将小于工具心轴304(例如，鞍形部404)沿着堆叠插入件706的设计路径的椭圆圆周的一半。因此，在此类实施方案中，杆710的长度712的范围可取决于工具心轴304(例如，在鞍形部404内)的直径。杆710的相对短的长度712允许对应的堆叠插入件706在垂直于线圈308延伸时大致但基本上沿循工具心轴304(例如，鞍形部404)的外表面的曲率。
杆710可作为现成物品商购获得，并且可包括可在市场上从各种制造商和/或出口商购买的标准大小。例如，杆710可从美国加利福尼亚州Orange的CWS Bytemark或美国伊利诺斯州Elk Grove Village的Dexter Magnetic Technologies公司购买。应当理解，与常规的或现有的天线组件相比(其中软磁带包括表现出难以制造且制造昂贵的复杂几何形状的插入件)，使用可商购获得的杆710来形成堆叠插入件706可降低组装和维护天线组件702的成本。例如，现有技术的软磁带的每个天线的成本可高达20,000美元，而使用本文所述的堆叠插入件706的软磁带的每个天线的成本仅为100美元。此外，如下所述，与具有定制软磁带的常规的或现有天线组件相比，采用堆叠插入件706可提供类似或更好的增益性能。
图8A描绘根据本公开的一个或多个实施方案的示例性线轴802的等距视图。线轴802可与上面参考图3A描述的线轴306相同或相似，因此，可由本文提及的类似材料制成。虽然图7A和图7B的软磁带704的堆叠插入件706被示出为围绕心轴304(例如，鞍形部404)的外圆周定位，但是堆叠插入件706可替代地定位在线轴802上并以其他方式附接到线轴802。继而，线轴802可围绕心轴304的外圆周定位，诸如在鞍形部404内。在所示实施方案中，例如，线轴802可具有限定在其内径向表面806上的多个凹槽或通道804。可设定每个通道804的大小和配置使得其接收单个堆叠插入件706(图7B)。在此类实施方案中，线圈308(图7A)将围绕线轴802的外径向表面808缠绕。
图8B描绘图8A的线轴802的另一实施方案的等距视图。在图8B中，堆叠插入件706被示出为布置在线轴802的外径向表面808上。在至少一个实施方案中，堆叠插入件706可至少部分地接收在限定在线轴802的外径向表面808中的对应通道810内。然而，在其他实施方案中，线轴802的外径向表面808可以是平滑的，并且堆叠插入件706可替代地可直接布置在外径向表面808上。在此类实施方案中，线圈308(图7A)可围绕线轴802的外径向表面808缠绕，但是由堆叠插入件706径向支撑。
再次参见图7A，可能期望在使用期间保护天线组件702(尤其是线圈308)免受机械或操作损坏。例如，在井筒钻井操作期间，通过长时间暴露于井筒钻屑和碎屑或通过在相关联的钻柱在井筒内移动时与井筒壁的大范围接触，未受保护的(未屏蔽的)线圈308可能受到损坏。在一些实施方案中，可通过使用非磁性、电绝缘/非导电材料(诸如但不限于聚合物(例如，PEEK)、聚合物陶瓷共混物或陶瓷)来覆盖或以其他方式涂覆天线组件702的全部或一部分来保护线圈308免受机械损坏。此材料可被添加(沉积)在例如工具心轴304的由鞍形部404限定的减小的直径部分内。此材料是电阻性的，因此可保护天线组件702，同时不衰减发射或接收的电磁场。
然而，在其他实施方案中，可通过使用或以其他方式安装天线屏蔽体来保护线圈308免受机械损坏，所述天线屏蔽体轴向地跨越工具心轴304的由鞍形部404限定的减小的直径部分并且有效地覆盖线圈308。天线屏蔽体可以是电磁透射的，以允许电磁信号的传输。在一些实施方案中，天线屏蔽体的电磁透射率可通过提供通过天线屏蔽体的主体限定的狭槽来实现。
图9是天线组件902的侧视图，其包括用于保护天线组件902(尤其是下面的线圈308)的示例性天线屏蔽体906。天线组件902可与本文所述的任何天线组件402(图4、图5A至图5B和图6A至图6B)和702(图7A至图7B)相同或相似，因此，可参考所述图来进行最佳的理解，其中类似的数字是指未再次描述的类似的元件或部件。例如，天线组件902包括围绕工具心轴304缠绕的线圈308，并且在至少一些实施方案中，线圈308定位在鞍形部404内(以虚线示出)。线圈308的绕组以绕组角度312围绕工具心轴304延伸。
天线组件902还包括径向插置在线圈308和工具心轴304(例如，鞍形部404)之间的软磁带904。在所示实施方案中，软磁带904类似于图7A至图7B的软磁带704，但在不脱离本公开的范围的情况下，可替代地可包括本文所讨论的软磁带实施方案中的任一个或其他软磁带设计和配置。
天线屏蔽体906通过围绕工具轴线310延伸来提供天线组件902的内部部件的周向封装。更具体地，天线屏蔽体906从线圈308和软磁带904径向向外定位。如图所示，天线屏蔽体906可轴向跨越鞍形部404的轴向长度，并且在其相对的轴向端部处固定到(或以其他方式接合)工具心轴304。在一些实施方案中，天线屏蔽体906可被设计成使得在天线屏蔽体906与天线屏蔽体906的相对轴向端部处的工具心轴304的外径之间实现相对平滑的结构过渡。
在一些实施方案中，天线屏蔽体906可由非导电和/或非金属材料形成，诸如玻璃纤维或聚合物(例如，聚醚醚酮或“PEEK”)。然而，在其他实施方案中，天线屏蔽体906可由导电和/或金属材料制成，诸如不锈钢、镍基合金(例如，等)、铬基合金、铜基合金或它们的任何组合。
天线屏蔽体906还包括通过天线屏蔽体906的主体限定的多个狭槽908。狭槽908通过提供电磁信号穿透天线屏蔽体906以被接收或发射的区域来促进天线屏蔽体906的电磁透射率。在所示实施方案中，每个狭槽908形成为矩形形状，但是可在不脱离本公开的范围的情况下可替代地表现出其他形状。每个狭槽908具有长度910和宽度912，并且由分隔间隙914与成角度相邻狭槽908分开。在所有成角度相邻狭槽908之间，分隔间隙914可以是均匀的或者可以不是均匀的。狭槽908形成在天线屏蔽体906中，使得每个狭槽908在围绕工具心轴304的圆周的任何给定角度位置处垂直于或基本垂直于径向相邻线圈308延伸。因此，每个狭槽908的长度910垂直于线圈308的径向相邻绕组延伸。如本文所用，短语“基本上垂直”是指狭槽908与径向相邻线圈308之间的90°相对偏移，但在不脱离本公开的范围的情况下也包括从真正垂直关系的+/-10°偏移。
在所示实施方案中，每个狭槽908的长度910是恒定的(相同)，并且狭槽908的图案(包括分隔间隙914的量值)围绕天线屏蔽体906的整个圆周是恒定的。狭槽908协同形成不连续的环形圈，所述环形圈以狭槽角度916围绕天线屏蔽体906的圆周延伸。狭槽角度916和绕组角度312基本上相同，使得狭槽908在围绕工具心轴304的圆周的任何给定角度位置处从线圈308径向向外布置。
狭槽908有助于减少来自天线屏蔽体906的增益损失，同时还保留线圈308的绕组(倾斜)角度312。然而，图9的狭槽908未被优化以在保持天线屏蔽体906的可接受的机械完整性和强度的同时提供最大增益。相反，图9所示的狭槽设计构成了围绕天线屏蔽体906的圆周的具有类似大小和布置的狭槽908的均匀图案。
图10是天线组件902的侧视图，其包括结合本公开的一个或多个原理的天线屏蔽体906的实施方案。如下面将讨论的，增加天线组件902的增益灵敏度的一种方法是增加天线屏蔽体906中的狭槽908的长度。然而，由于天线屏蔽体906的结构的机械限制，仅仅将所有狭槽908的长度简单地增加到最大值是不允许的，这可能不利地影响天线屏蔽体906的结构完整性并使其不适合于井下使用。
类似于图9的实施方案，图10的天线屏蔽体906的每个狭槽908由分隔间隙914与成角度相邻狭槽908分开。然而，与图9的实施方案不同，图10的天线屏蔽体906的狭槽908被限定并以其他方式设置成垂直于绕组角度312(图9)延伸的至少两个不同的长度。更具体地，如图所示，一个或多个狭槽908表现出第一长度1002a，并且一个或多个另外的(其他)狭槽908表现出第二长度1002b，其中第一长度1002a比第二长度1002b长。第一长度1002a和第二长度1002b的量值(大小)可取决于用于天线屏蔽体的材料、线圈308的轴向长度以及天线屏蔽体906的其他结构参数。具有至少两个不同长度1002a、b有助于使通过天线屏蔽体906的增益损失最小化，而且保持天线屏蔽体906的结构完整性和强度。
原则上，并且基于从图11至图13所示的测试得出的结论，具有第一长度1002a的狭槽908在所有此类狭槽908不应在一端处合并并且在一端处以其他方式保持最小距离的条件下应该尽可能长。具有第二长度1002b的狭槽908可插置在较长狭槽908之间，并且在所有此类狭槽908不应与较长狭槽908合并且还保持较长狭槽908之间的最小距离的条件下也可尽可能长。
在一些实施方案中，如图所示，狭槽908可以狭槽图案限定(布置)，其中第一长度1002a和第二长度1002b以一对一的比率围绕天线屏蔽体906的圆周交替。更具体地，具有第二长度1002b的狭槽908插置在具有第一长度1002a的每对成角度相邻狭槽908之间，或反之亦然，其中具有第一长度1002a的狭槽908插入具有第二长度1002b的每对成角度相邻狭槽908。
然而，在其他实施方案中，狭槽908可以狭槽图案限定，其中第一长度1002a和第二长度1002b以二比二的比率围绕天线屏蔽体906的圆周交替。在此类实施方案中，具有第一长度1002a的两个狭槽908可由具有第二长度1002b的两个狭槽908围绕天线屏蔽体906的圆周以连续的交替模式继续。
在其他实施方案中，狭槽908可以狭槽图案限定，其中第一长度1002a和第二长度1002b以二比一的比率围绕天线屏蔽体906的圆周交替。在此类实施方案中，具有第二长度1002b的两个或更多个狭槽908可插置在具有第一长度1002a的每对成角度相邻狭槽908之间，或反之亦然。在更进一步的实施方案中，本文预期具有第一长度1002a和第二长度1002b的狭槽908可以随机狭槽图案设置，所述随机狭槽图案可围绕天线屏蔽体906的圆周重复或不重复。
虽然图10的天线屏蔽体906示出仅具有两个不同长度1002a、1002b的狭槽908，但本文预期天线屏蔽体906提供具有三个或更多个不同长度的狭槽908。在此类实施方案中，在不脱离公开的范围的情况下，具有三个或更多个不同长度的狭槽908的图案可以是均匀的并且可围绕天线屏蔽体906的圆周重复，或者可以其他方式以可重复或不重复的随机图案来设置。
在本文所述的任何狭槽图案场景中，在不脱离本公开的范围的情况下，具有任何长度1002a、1002b的成角度相邻狭槽908之间的分隔间隙914可以是均匀的，或者可替代地围绕天线屏蔽体906的圆周变化。
通过图10的天线屏蔽体906中的狭槽908至少部分可见的软磁带904可包括图7A至图7B的软磁带704。因此，软磁带904可包括垂直于线圈308延伸并且同时平行于狭槽908延伸的多个堆叠插入件706(图7A至图7B)。在一些实施方案中，将每个堆叠插入件706与成角度相邻的堆叠插入件分开的间隙708(图7A至图7B)可具有与将成角度相邻狭槽908分开的分隔间隙914相同或相似的量值(大小)。在此类实施方案中，每个堆叠插入件706可被布置成使得它们与对应的狭槽908径向对准。然而，在其他实施方案中，在不脱离本公开的范围的情况下，堆叠插入件706可与狭槽908径向不对准。
改变天线屏蔽体906的不同参数会影响天线组件902的增益灵敏度。可改变(操纵)以增加天线组件902的增益灵敏度的示例性屏蔽体参数包括但不限于：包括在天线屏蔽体906中的狭槽908的数量、每个狭槽908的宽度912(图9)和每个狭槽908的长度916(图9)。通过测试，发明人已经确定增加天线组件902的增益灵敏度的最有效方式是使狭槽908的长度916最大化。图11至图13以图表方式描绘支持此结论的测试数据。
更具体地，图11至图13描绘通过改变类似于图6A至图6B的天线组件402的天线组件上的前述屏蔽体参数而获得的测试结果，并且其中所述天线屏蔽体类似于图9的天线屏蔽体906。在以下若干频率上激励天线组件402的线圈308(图6A至图6B)的同时执行测试：500Hz、1kHz、2kHz、8kHz和32kHz。
图11提供了一系列曲线图，其描绘由增加天线屏蔽体中所限定的狭槽数量而产生的测试数据。数据从两种不同的狭槽设计获得：1)长度为4.125英寸(in.)，宽度为0.188in.的狭槽，和2)长度为4.125in.，宽度为0.250in.的狭槽。如图11的曲线图所示，增加天线屏蔽体中的狭槽数导致增益百分比灵敏度的对应增加。
图12提供一系列曲线图，其描绘由增加天线屏蔽体中所限定的狭槽的宽度而产生的测试数据。数据从三种天线屏蔽体设计获得：1)具有长度为4.125in.的十二个狭槽的天线屏蔽体，2)具有长度为4.125in.的二十四个狭槽的天线屏蔽体，以及3)具有长度为7.500in.的十二个狭槽的天线屏蔽体。如图12的曲线图所示，增加给定天线屏蔽体中的狭槽的宽度导致增益百分比灵敏度的对应增加。
图13提供一系列曲线图，描绘由增加天线屏蔽体中所限定的狭槽的长度而产生的测试数据。数据从包括宽度为0.188in.的十二个狭槽的一种天线屏蔽体设计获得。如图13的曲线图所示，增加天线屏蔽体中的狭槽的长度导致增益百分比灵敏度的对应增加。
来自图11至图13的数据和发现总结在下表1中：
表1
从表1可得出结论，增加天线组件的增益灵敏度的最有效方式是使天线屏蔽体中所限定的狭槽的长度最大化。
图14是表1400，其示出从应用于相同天线组件的天线屏蔽体设计中的三个变化获得的对比测试结果。在以下若干频率上激励每个天线组件的线圈的同时执行测试：500Hz、1kHz、2kHz、8kHz和32kHz。将天线屏蔽体设计与空气线圈天线的偶极响应(如第二列所示)进行比较。空气线圈天线是在没有伴随工具心轴、软磁带或天线屏蔽体的情况下操作的线圈天线，并且偶极响应由线圈激励产生。空气线圈天线(磁偶极子)的增益用作参考来计算其他天线设计的增益百分比(增益＝增益设计/增益偶极子)-如第一列的结果所示，每个频率上的偶极响应为1。
进一步将天线屏蔽体设计与没有天线屏蔽体的基础第一天线组件(如第三列所示)的性能进行比较。第一天线组件与图6A至图6B的天线组件402相同，并且用作第二天线组件、第三天线组件和第四天线组件中的每一者的基础天线组件。
第二天线组件包括基本上类似于图9的天线屏蔽体906的天线屏蔽体，其包括多个倾斜狭槽，每个倾斜狭槽的长度为4.125in.并且宽度为0.188in.。第三天线组件包括具有十二个倾斜狭槽的天线屏蔽体，其中每个狭槽的长度为7.5in.并且宽度为0.188in.。第四天线组件包括与图10的天线屏蔽体906基本类似的天线屏蔽体，其包括二十四个倾斜狭槽，所述倾斜狭槽的两个不同长度为7.5in.和4.125in.并且宽度为0.188in.。
表1400中的数据指示将具有倾斜狭槽的天线屏蔽体添加到第一天线组件导致增益减小，如从第二天线组件、第三天线组件和第四天线组件获得的数据所示。然而，第四天线组件的增益性能在很大程度上优于第二天线组件设计和第三天线组件设计的增益性能，尤其是在较高频率(例如，8kHz和32kHz)上时。因此可得出结论，在天线屏蔽体中具有两个或更多个不同长度的狭槽(长和短)可在保持天线屏蔽体的结构完整性的同时增加给定天线组件的增益性能。
图15是表1500，其示出从天线屏蔽体设计中的两个变化结合改变天线组件的下面的软磁带的设计获得的比较测试结果。类似于图14的表1400，再次将天线屏蔽体设计与空气线圈天线的偶极响应(如第二列所示)进行比较。此外，在以下若干频率上激励给定天线组件的线圈的同时再次执行测试：500Hz、1kHz、2kHz、8kHz和32kHz。
还将天线屏蔽体设计与两个基础天线组件设计进行比较，在第三列中示出为第一天线组件和第四天线组件。第一天线组件与图6A至图6B的天线组件402相同，并且用作第二天线组件和第三天线组件的基础天线组件。第四天线组件与图7A至图7B的天线组件702相同，其包括具有多个堆叠插入件的软磁带，并且用作第五天线组件和第六天线组件的基础天线组件。
第二天线组件和第五天线组件各自包括基本上类似于图9的天线屏蔽体906的天线屏蔽体，其中天线屏蔽体具有二十四个倾斜狭槽，并且每个狭槽具有相同的均匀长度。第三天线组件和第六天线组件各自包括基本上类似于图10的天线屏蔽体906的天线屏蔽体，其中天线屏蔽体具有倾斜狭槽，狭槽具有两个不同的长度(长和短)。
表1500中的数据提供具有常规软磁带的基础天线组件设计(即，第一天线组件至第三天线组件)与具有堆叠插入件的天线组件设计(即，第四天线组件至第六天线组件)之间的增益性能的比较。表1500表明，具有常规软磁带并且没有天线屏蔽体的基础天线组件设计(即，第一天线组件)的性能优于具有堆叠插入件且没有天线屏蔽体的天线组件设计(即，第四天线组件)的性能。然而，当包括天线屏蔽体时，两个天线组件设计在每个频率上表现出基本相似的性能。这可能对于需要天线组件在钻井时获得测量值的钻井操作是有用的。可能需要在钻井操作中包括天线屏蔽体以保护线圈免受由钻井碎屑和钻柱移动导致的磨损和损坏。
图16是表1600，其示出从天线组件设计中的变化获得的对比测试结果，所述天线组件设计具有与天线屏蔽体的狭槽对准和不对准的软磁带的堆叠插入件。分别类似于图14和图15的表1400和1500，再次将天线屏蔽体设计与空气线圈天线的偶极响应(如第二列所示)进行比较。在以下若干频率上激励给定天线组件的线圈的同时执行测试：2kHz、4kHz、8kHz、16kHz、32kHz和64kHz。
表1600提供来自第一天线组件、第二天线组件、第三天线组件和第四天线组件的对比测试数据。每个天线组件包括软磁带，所述软磁带包括多个堆叠插入件，所述天线组件类似于图7A至图7B的天线组件702。此外，每个天线组件结合类似于图10的天线屏蔽体906的天线屏蔽体进行测试，其中天线屏蔽体的倾斜狭槽具有两个不同的长度(长和短)。与第一天线组件和第二天线组件一起使用的天线屏蔽体具有带有两个不同长度的二十四个倾斜狭槽，并且与第三天线组件和第四天线组件一起使用的天线屏蔽体具有带有两个不同长度的三十六个倾斜狭槽。表1600中的数据还反映了当每个天线组件的软磁带的堆叠插入件与倾斜狭槽不对准或对准时获得的测量结果。从表1600中提供的测试结果可看出，当堆叠插入件与倾斜狭槽径向对准时，使得堆叠插入件通过径向相邻的倾斜狭槽暴露，与其中堆叠插入件与倾斜狭槽径向不对准的天线组件相比，特定天线组件的增益性能更优异。
图17是表1700，其示出从天线组件设计中的变化获得的对比测试结果的表，所述天线组件设计具有包括带有不同数量的杆的堆叠的插件的软磁带。分别类似于图14至图16的表1400、1500和1600，再次将天线屏蔽体设计与空气线圈天线的偶极响应(如第二列所示)进行比较。此外，在以下若干频率上激励给定天线组件的线圈的同时执行测试：2kHz、4kHz、8kHz、16kHz、32kHz和64kHz。
表1700提供来自第一天线组件、第二天线组件、第三天线组件和第四天线组件的对比测试数据。每个天线组件包括软磁带，所述软磁带包括多个堆叠插入件，所述天线组件在某些方面类似于图7A至图7B的天线组件702。此外，每个天线组件结合，类似于图10的天线屏蔽体906的天线屏蔽体进行测试，其中天线屏蔽体的倾斜狭槽具有两个不同的长度(长和短)。与第一天线组件和第二天线组件一起使用的天线屏蔽体具有带有两个不同长度的二十四个倾斜狭槽，并且与第三天线组件和第四天线组件一起使用的天线屏蔽体具有带有两个不同长度的三十六个倾斜狭槽。
在测试中，改变每个天线组件的软磁带中的和杆的数量，以确定其对增益性能的影响。堆叠插入件第一天线组件的软磁带包括例如四十八个堆叠插入件，其中每个堆叠插入件包括三个杆。第二天线组件的软磁带包括三十六个堆叠插入件，其中每个堆叠插入件包括四个杆。因此，第二天线组件的堆叠插入件比第一天线组件的堆叠插入件长。第三天线组件的软磁带包括三十六个堆叠插入件，其中每个堆叠插入件包括三个杆。最后，第四天线组件的软磁带包括三十六个堆叠插入件，其中每个堆叠插入件包括四个杆。因此，第二天线组件和第四天线组件的堆叠插入件比第一天线组件和第三天线组件的堆叠插入件长。
从表1700中提供的测试结果可看出，具有带有较长堆叠插入件的软磁带的天线组件(即，第二天线组件和第四天线组件)相对于具有较短堆叠插入件的天线组件(即，第一天线组件和第三天线组件)提供增强的增益性能。这对于具有相当数量杆(即，48x 3＝144；36x 4＝144)的天线组件适用。并且甚至较短的堆叠的插入图案(即48x 3)具有更密集的杆。因此，可证明有利的是，在与给定堆叠插入件中的线圈垂直方向的方向上尽可能长地堆叠杆以改善性能。
本文所公开的实施方案包括：
A.一种天线组件，所述天线组件包括：工具心轴，所述工具心轴具有工具轴线；线圈，所述线圈包括围绕所述工具心轴缠绕的多个绕组，其中所述多个绕组的部分以从所述工具轴线偏移的绕组角度围绕所述工具心轴缠绕；以及软磁带，所述软磁带径向插置在所述线圈和所述工具心轴之间并且围绕所述工具心轴的圆周延伸，其中所述软磁带包括多个堆叠插入件并且每个堆叠插入件包括端对端定位的多个杆。
B.一种方法，所述方法包括将井筒测井工具引入井筒中，所述井筒测井工具包括天线组件，所述天线组件包括：工具心轴，所述工具心轴具有工具轴线；线圈，所述线圈包括围绕所述工具心轴缠绕的多个绕组，其中所述多个绕组的部分以从所述工具轴线偏移的绕组角度围绕所述工具心轴缠绕；以及软磁带，所述软磁带径向插置在所述线圈和所述工具心轴之间并且围绕所述工具心轴的圆周延伸，其中所述软磁带包括多个堆叠插入件并且每个堆叠插入件包括端对端定位的多个杆。所述方法还包括利用所述井筒测井工具获得周围地下地层的测量结果。
实施方案A和B中的每一个可以任何组合具有以下附加要素中的一个或多个：要素1：其中所述多个杆包含选自由以下项组成的组的材料：铁氧体、高导磁合金、坡莫合金、金属玻璃及它们的任何组合。要素2：其中所述软磁带围绕所述工具心轴的整个圆周插置在所述线圈和所述工具心轴之间。要素3：其中每个堆叠插入件中的所述多个杆在垂直于所述线圈延伸的同时协同形成沿循所述工具心轴的外表面的曲率的对应的直的堆叠插入件。要素4：其中所述多个杆中的至少一个杆的长度与所述多个杆中的其他杆的长度不同。要素5：其中每个杆包括表现出圆形或多边形横截面的直的圆柱形构件。要素6：还包括线轴，所述线轴围绕所述心轴的所述圆周定位，其中所述多个堆叠插入件定位在所述线轴上。要素7：其中所述多个堆叠插入件定位在所述线轴的外径向表面上。要素8：其中所述多个堆叠插入件定位在所述线轴的内径向表面上。要素9：还包括天线屏蔽体，所述天线屏蔽体固定到所述工具心轴并且定位在所述线圈径向外侧，其中所述天线屏蔽体限定多个狭槽，所述狭槽在围绕所述工具心轴的所述圆周的任何角度位置处垂直于所述线圈延伸。要素10：其中所述多个狭槽以两个或更多个不同的长度设置。要素11：其中所述多个堆叠插入件与所述多个狭槽径向对准。要素12：其中所述多个堆叠插入件与所述多个狭槽径向不对准。要素13：其中所述软磁带以平行于所述绕组角度的带角度围绕所述工具心轴的所述圆周延伸。要素14：其中每个堆叠插入件定位成垂直于所述多个绕组的绕组角度围绕所述工具心轴的所述圆周延伸。
要素15：其中所述工具心轴可操作地联接到钻柱，并且将所述井筒测井工具引入所述井筒中还包括：使所述井筒测井工具依靠所述钻柱延伸到所述井筒中；以及利用固定到所述钻柱的远端的钻头钻出所述井筒的一部分。要素16：其中将所述井筒测井工具引入所述井筒中还包括：使所述井筒测井工具依靠作为电缆仪表探测器的一部分的电缆延伸到所述井筒中。要素17：其中所述天线组件还包括线轴，所述线轴围绕所述心轴的所述圆周布置，并且所述多个堆叠插入件定位在所述线轴上。要素18：其中所述天线组件还包括天线屏蔽体，所述天线屏蔽体固定到所述工具心轴并且定位在所述线圈径向外侧，其中所述天线屏蔽体限定多个狭槽，所述狭槽在围绕所述工具心轴的所述圆周的任何角度位置处垂直于所述线圈延伸。要素19：其中所述多个狭槽以两个或更多个不同的长度设置。要素20：其中所述多个堆叠插入件与所述多个狭槽径向对准或不对准。
作为非限制性实例，适用于A和B的示例性组合包括：要素7与要素8；要素9与要素10；要素9与要素11；要素9与要素12；要素18与要素19；以及要素18与要素20。
因此，所公开的系统和方法较好地适于达到所提到的目标和优点以及本文固有的那些目标和优点。以上公开的具体实施方案只是说明性的，因为本公开的教义可以对受益于本文中的教义的本领域技术人员显而易见的不同但等效的方式进行修改和实践。此外，除非以下权利要求书中有所描述，否则并不意图对本文示出的构造或设计的细节进行限制。因此，很明显，以上公开的具体例示性实施方案可被改变、组合或修改，并且所有此类变化被视为存在于本公开的范围内。本文说明性公开的系统和方法可在缺少本文未特定公开的任何要素和/或本文所公开的任何任选要素的情况下得以适当实践。虽然组合物和方法在“包括(comprising)”、“含有”或“包括(including)”各种组分或步骤方面来描述，但是组合物和方法还可“基本上由各种组分和步骤组成”或“由各种组分和步骤组成”。以上公开的所有数字和范围均可发生一定量的变化。每当公开具有下限和上限的数字范围时，就明确公开了落在所述范围内的任何数字和任何所包括的范围。具体地，本文所公开的值的每个范围(形式为“约a至约b”，或等效地“大约a至b”，或等效地“大约a-b”)应理解为阐述涵盖在值的较宽范围内的每个数字和范围。另外，除非专利权人另外明确并清楚地定义，否则权利要求书中的术语具有其平常、普通的意义。此外，如权利要求书中所用的不定冠词“一个/种(a/an)”在本文中定义为意指引入的一个或多于一个的要素。如果本说明书和可以引用方式并入本文的一个或多个专利或其他文件中存在词语或术语用法的任何矛盾，那么应采用与本说明书一致的定义。
如本文所用，在一系列项目之前的短语“至少一个”与用于分开所述项目中的任何一个的术语“和”或“或”一起整体地修改列表，而不是所述列表中的每一个成员(即，每个项目)。短语“至少一个”允许包括项目中的任一个的至少一个、和/或项目的任何组合的至少一个、和/或项目中的每一个的至少一个的意义。以举例的方式，短语“A、B和C中的至少一个”或“A、B或C中的至少一个”各自指代只有A、只有B、或只有C；A、B和C的任何组合；和/或A、B和C中的每一个的至少一个。

Claims (22)

1.一种天线组件，包括：
工具心轴，所述工具心轴具有工具轴线；
线圈，所述线圈包括围绕所述工具心轴缠绕的多个绕组，其中所述多个绕组的部分以从所述工具轴线偏移的绕组角度围绕所述工具心轴缠绕；以及
软磁带，所述软磁带径向插置在所述线圈和所述工具心轴之间并且围绕所述工具心轴的圆周延伸，其中所述软磁带包括多个堆叠插入件并且每个堆叠插入件包括端对端定位的多个杆。
2.如权利要求1所述的天线组件，其中所述软磁带以平行于所述绕组角度的带角度围绕所述工具心轴的所述圆周延伸。
3.如权利要求1所述的天线组件，其中每个堆叠插入件定位成垂直于所述多个绕组的绕组角度围绕所述工具心轴的所述圆周延伸。
4.如权利要求1所述的天线组件，其中所述多个杆包含选自由以下项组成的组的材料：铁氧体、高导磁合金、坡莫合金、金属玻璃以及它们的任何组合。
5.如权利要求1所述的天线组件，其中所述软磁带围绕所述工具心轴的整个圆周插置在所述线圈和所述工具心轴之间。
6.如权利要求1所述的天线组件，其中每个堆叠插入件中的所述多个杆协同形成沿循所述工具心轴的外表面的曲率的对应的直的堆叠插入件。
7.如权利要求1所述的天线组件，其中所述多个杆中的至少一个杆的长度与所述多个杆中的其他杆的长度不同。
8.如权利要求1所述的天线组件，其中每个杆包括表现出圆形或多边形横截面的直的圆柱形构件。
9.如权利要求1所述的天线组件，还包括线轴，所述线轴围绕所述心轴的所述圆周定位，其中所述多个堆叠插入件定位在所述线轴上。
10.如权利要求8所述的天线组件，其中所述多个堆叠插入件定位在所述线轴的外径向表面上。
11.如权利要求8所述的天线组件，其中所述多个堆叠插入件定位在所述线轴的内径向表面上。
12.如权利要求1所述的天线组件，还包括天线屏蔽体，所述天线屏蔽体固定到所述工具心轴并且定位在所述线圈径向外侧，其中所述天线屏蔽体限定多个狭槽，所述狭槽在围绕所述工具心轴的所述圆周的任何角度位置处垂直于所述线圈延伸。
13.如权利要求9所述的天线组件，其中所述多个狭槽以两个或更多个不同的长度设置。
14.如权利要求9所述的天线组件，其中所述多个堆叠插入件与所述多个狭槽径向对准。
15.如权利要求9所述的天线组件，其中所述多个堆叠插入件与所述多个狭槽径向不对准。
16.一种方法，包括：
将井筒测井工具引入井筒中，所述井筒测井工具包括天线组件，所述天线组件包括：
工具心轴，所述工具心轴具有工具轴线；
线圈，所述线圈包括围绕所述工具心轴缠绕的多个绕组，其中所述多个绕组的部分以从所述工具轴线偏移的绕组角度围绕所述工具心轴缠绕；以及
软磁带，所述软磁带径向插置在所述线圈和所述工具心轴之间并且围绕所述工具心轴的圆周延伸，其中所述软磁带包括多个堆叠插入件并且每个堆叠插入件包括端对端定位的多个杆；以及
利用所述井筒测井工具获得周围地下地层的测量结果。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述工具心轴可操作地联接到钻柱，并且将所述井筒测井工具引入所述井筒中还包括：
使所述井筒测井工具依靠所述钻柱延伸到所述井筒中；以及
利用固定到所述钻柱的远端的钻头钻出所述井筒的一部分。
18.如权利要求16所述的方法，其中将所述井筒测井工具引入所述井筒中还包括：使所述井筒测井工具依靠作为电缆仪表探测器的一部分的电缆延伸到所述井筒中。
19.如权利要求16所述的方法，其中所述天线组件还包括线轴，所述线轴围绕所述心轴的所述圆周布置，并且所述多个堆叠插入件定位在所述线轴上。
20.如权利要求16所述的方法，其中所述天线组件还包括天线屏蔽体，所述天线屏蔽体固定到所述工具心轴并且定位在所述线圈径向外侧，其中所述天线屏蔽体限定多个狭槽，所述狭槽在围绕所述工具心轴的所述圆周的任何角度位置处垂直于所述线圈延伸。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述多个狭槽以两个或更多个不同的长度设置。
22.如权利要求20所述的方法，其中所述多个堆叠插入件与所述多个狭槽径向对准或不对准。
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