CN115579621B - 一种天线结构及电磁波探头装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线结构及电磁波探头装置，改善了使用寿命低、使用稳定性较差、集成度低、功能单一的技术问题。天线结构包括钻铤、线圈、磁芯和天线护罩，天线护罩设置成：包括至少两个弧形的护罩，且能够拼接成环形结构并包裹于钻铤上，并对线圈进行遮蔽防护，且天线护罩分别与钻铤可拆卸连接，电磁波探头装置包括探头装置主体和多个天线结构，探头装置主体上设置有多组发射端和接收端，发射端以及接收端与天线结构一一对应布置。本发明可以提高使用耐久度、延长使用寿命、提高使用稳定性、提高集成度、提高功能多样性，还能提高信号强度，探测深度更深。

Description

一种天线结构及电磁波探头装置

技术领域

本发明属于测井设备技术领域，具体涉及一种天线结构及电磁波探头装置。

背景技术

海洋油气资源开发是当前世界海洋经济发展的热点和重点，海洋油气资源不仅蕴藏量大，而且现代科学技术已经具有了对其开发的巨大能力，海洋油气行业已经发展成为海洋经济中新兴的、具有很高产值的主导产业。测井仪器则是海洋勘探作业过程中需要使用的重要装置，而天线结构则是测井仪器中的重要组成部分。

相关技术中的天线结构通常包括钻铤、线圈以及多个磁芯，磁芯嵌设于钻铤上，线圈绕设于钻铤上，并且磁芯位于线圈的内侧。电磁波探头装置通常包括探头主体和设置于探头主体上的天线结构，并且探头主体上还具有发射端和接收端。

测井仪器的工作环境相对比较恶劣，一般需要在高温、高压、高湿、高腐蚀、冲刷强度大的恶劣环境下工作，长此以往，很容易出现线圈磨损、腐蚀等问题，从而影响天线结构的使用寿命和使用稳定性。同时，电磁波探头装置的发射端大部分采用电阻率测量仪器，只能实现电阻率的测量，功能较为单一，集成度相对较差。

由此可知，相关技术中的天线结构及电磁波探头装置通常存在易损坏、使用寿命低、使用稳定性较差、集成度低、功能单一的缺点，因此，提高天线结构及电磁波探头装置的使用耐久度、延长使用寿命、提高使用稳定性、提高集成度、提高功能多样性，具有重要意义。

发明内容

为了解决上述全部或部分问题，本发明的目的在于提供一种天线结构及电磁波探头装置，可以提高使用耐久度、延长使用寿命、提高使用稳定性、提高集成度、提高功能多样性。

第一方面，本发明提供了一种天线结构，包括：

钻铤，呈内部中空的筒状结构；

天线槽，数量为多圈、且分别开设于所述钻铤的表面上，多圈所述天线槽分别沿所述钻铤的圆周方向布置；

线圈，绕设于所述钻铤上，且所述线圈卡入所述天线槽内；

凹槽，数量为多个、且分别开设于所述钻铤的表面；

磁芯，数量为多个，多个所述磁芯一一对应的卡入相应的所述凹槽内，且所述磁芯位于所述线圈的内侧；

天线护罩，设置于所述钻铤上；

其中，所述天线护罩设置成：包括至少两个弧形的护罩，且能够拼接成环形结构并包裹于所述钻铤上，并对所述线圈进行遮蔽防护，且多个所述护罩分别与所述钻铤可拆卸连接。

可选地，所述钻铤上开设有环形的限位槽，所述限位槽沿所述钻铤的圆周方向布置，所述天线护罩能够卡入所述限位槽内。

可选地，所述磁芯的长度方向与所述钻铤的轴线方向不垂直。

可选地，所述线圈的长度方向与所述磁芯的长度方向不平行。

可选地，所述天线护罩上开设有多个通孔，且多个所述通孔与多个所述磁芯一一对准。

可选地，所述天线结构还包括环形的灌封层，所述灌封层固定包覆于所述钻铤上，所述线圈位于所述灌封层的内侧，且所述天线护罩包覆于所述灌封层上。

可选地，所述钻铤上固定套设有至少一个耐磨环，且所述耐磨环的外径大于所述天线护罩的最大外径。

可选地，每相邻两个所述护罩之间分别设置有一对连接板，且一对所述连接板分布于所述护罩的两端部，且相邻的两个所述护罩分别与相应的所述连接板可拆卸连接。

第二方面，本发明提供了一种电磁波探头装置，包括多个天线结构，还包括探头主体，所述天线结构设置有多个，且多个所述天线结构分别固定于所述探头主体上。

可选地，所述探头主体上设置有多组发射端和接收端，所述发射端以及所述接收端与所述天线结构一一对应布置。

由上述技术方案可知，本发明提供的天线结构及电磁波探头装置，具有以下优点：

该装置利用天线护罩对线圈进行遮蔽防护，降低线圈受损的风险，从而提高线圈的使用耐久度，进而提高提高天线结构的使用寿命和使用稳定性。同时，可拆卸的天线护罩，使得天线护罩损坏后能够单独更换，既能提高维修便利性，又能降低使用成本。不仅如此，电磁波探头装置上的发射端可以采用电阻率测量传感器、伽玛测量传感器、方位测量传感器以及电路测量器等不同类型的发射装置，使得电磁波探头装置可以集电阻率测量、伽玛测量、方位测量以及电路测量于一体，既能实现不同参数的测量，又能缩短电磁波探头装置的尺寸，还能提高结构紧凑性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例1中天线结构的整体结构示意图；

图2为本发明实施例1中天线结构的主视图；

图3为本发明实施例1中天线结构的示意图；

图4为本发明实施例1中天线结构的钻铤的结构示意图；

图5为本发明实施例1中天线结构的剖视图；

图6为图3中A区域的放大示意图；

图7为本发明实施例2中电磁波探头装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、钻铤；2、线圈；3、磁芯；4、凹槽；5、天线槽；6、灌封层；7、天线护罩；71、护罩；8、限位槽；9、通孔；10、耐磨环；11、连接板；

100、探头主体；200、天线结构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示为本发明实施例1，该实施例中公开了一种天线结构200，包括钻铤1、线圈2和多个磁芯3，钻铤1的内部中空并呈筒状结构。钻铤1的表面开设有多个凹槽4，多个磁芯3一一对应的卡入相应的凹槽4内，以实现对磁芯3的限位。

在一个实施例中，如图3、图4、图5所示，钻铤1的表面开设有多圈天线槽5，并且多圈天线槽5分别沿钻铤1的圆周方向布置，线圈2绕设于钻铤1上，并且线圈2卡入天线槽5内。同时，凹槽4与天线槽5连通，并且线圈2绕设于钻铤1上时，磁芯3位于线圈2的内侧，且线圈2将磁芯3压紧于相应的凹槽4内。

在一个实施例中，如图3、图4、图5所示，磁芯3及线圈2全部抽真空灌封于绝缘材料灌封胶中，并使得钻铤1上形成环形的灌封层6，并且灌封层6固定包覆于钻铤1上，以实现对磁芯3和线圈2的遮蔽防护。

在一个实施例中，如图1、图2、图3所示，钻铤1上设置有天线护罩7，天线护罩7包括至少两个弧形的护罩71，且多个护罩71能够拼接成环形结构并包裹于灌封层6上，以实现对线圈2的进一步遮蔽防护。同时，多个护罩71分别与钻铤1可拆卸连接，以使得天线护罩7能够进行更换。

本实施例中的天线结构200，通过利用灌封层6对线圈2进行遮蔽防护，同时利用天线护罩7再次对线圈2以及灌封层6进行遮蔽防护，实现对线圈2的多重防护，有效降低线圈2出现破损的风险，从而提高线圈2的使用耐久度，进而提高天线结构200的使用稳定性和使用寿命。不仅如此，天线护罩7能够进行拆卸，使得天线护罩7破损后能够单独更换，既能降低维修成本，又能提高维修便利性。

在本实施例中，护罩71的数量为两个，且两个护罩71分别呈半圆形，在其他实施例中，护罩71可以是三个、四个或更多个，并且护罩71为圆弧形，护罩71的数量可以根据实际情况进行选择，只要能拼接成环形结构即可，在此不做赘述。

在一个实施例中，如图3、图4所示，钻铤1上开设有环形的限位槽8，并且限位槽8沿钻铤1的圆周方向布置，护罩71能够卡入限位槽8内，以使得多个护罩71拼接形成天线护罩7能够卡入限位槽8内，以实现对天线护罩7的限位。同时，天线槽5和凹槽4分别开设于限位槽8的槽底。

在一个实施例中，如图4、图5所示，磁芯3的长度方向与钻铤1的轴线方向不垂直，并且线圈2的长度方向与磁芯3的长度方向不平行，具体情况如下：

（1）磁芯3的长度方向与钻铤1的轴线方向平行，线圈2的长度方向垂直于钻铤1的轴线方向；

（2）磁芯3的长度方向与钻铤1的轴线方向平行，线圈2的长度方向与钻铤1的轴线方向存在一定夹角；

（3）磁芯3的长度方向与钻铤1的轴线方向存在一定夹角，线圈2的长度方向垂直于钻铤1的轴线方向；

（4）磁芯3的长度方向与钻铤1的轴线方向存在一定夹角，线圈2的长度方向与钻铤1的轴线方向存在一定夹角，并且磁芯3的长度方向与线圈2的长度方向存在一定夹角。

在本实施例中，优选为第（4）种情况，并且线圈2的长度方向与钻铤1的轴线方向之间夹角为45°，磁芯3的长度方向与线圈2的长度方向之间的夹角也为45°。在同一个天线结构200上，线圈2与磁芯3的夹角一般是90°，不同的天线结构200上，线圈2和磁芯3的夹角存在一定的角度。当然，在其他实施例中，也可以是其他角度，此设计主要是为了提高探测深度，同时倾斜的磁芯3和线圈2设置能够实现补偿，有效降低测量误差，进而提高测量精准度。

在一个实施例中，如图1、图2、图3所示，天线护罩7上开设有多个通孔9，且多个通孔9与多个磁芯3一一对准，以使得电磁波能够透过通孔9稳定发出与接收，从而提高测量稳定性。

在一个实施例中，如图1、图2所示，钻铤1上固定套设有至少一个耐磨环10，并且耐磨环10的外径大于天线护罩7的最大外径，以实现对天线护罩7的防护。耐磨环10通过激光熔覆固定于钻铤1上，本实施例中的耐磨环10设置有两个，且两个耐磨环10分布于钻铤1的两端位置，在其他实施例中，耐磨环10也可以设置成多个，可根据钻铤1的实际长度选择。

在一个实施例中，如图3、图6所示，每相邻两个护罩71之间分别设置有一对连接板11，且一对连接板11分布于护罩71的两端部，钻铤1上开设有供连接板11卡入的让位槽，并且相邻的两个护罩71分别与相应的连接板11可拆卸连接，以使得多个连接板11能够将多个护罩71连接成环形结构，提高天线护罩7的结构稳定性。

在本实施例中，护罩71与连接板11通过螺钉形成可拆卸连接，在其他实施例中，护罩71与连接板11也可以通过卡接、粘接等其他方式，只要能实现可拆卸连接即可。同时，本实施例中，相邻两个护罩71通过螺钉连接，以进一步提高相邻两个护罩71之间的连接稳定性，同理，在其他实施例中，相邻两个护罩71也可以采用卡接等其他可拆卸连接方式，在此不做一一展示。

如图7所示为本发明实施例2，该实施例中公开了一种电磁波探头装置，包括探头主体100和多个天线结构200，探头主体100呈圆柱状设置，多个天线结构200分别固定连接于探头主体100上，且多个天线结构200沿探头主体100的轴线方向依次排列。

在一个实施例中，如图7所示，探头主体100上设置有多组发射端和接收端（图中未视出），发射端可以采用电阻率测量传感器、伽玛测量传感器、方位测量传感器以及电路测量器等电磁波发射装置，接收端用于接收相应的电磁波，并且每个天线结构200对应一个发射端或接收端。

在本实施例中，天线结构200设置有八个，发射端和接收端分别设置有四个，其中四个发射端和四个接收端与八个天线结构200一一对应。同时，四个发射端分别采用电阻率测量传感器、伽玛测量传感器、方位测量传感器以及电路测量器，以使得探头装置集电阻率测量、伽玛测量、方位测量以及电路测量于一体。当然，发射端和接收端的数量可以根据实际情况选择，并且发射端可以是其他类型的电磁波发射器，以实现不同参数的测量。

在一个实施例中，如图7所示，位于中间位置的四个天线结构200，磁芯3的长度方向平行于钻铤1的轴线方向，线圈2的长度方向垂直于钻铤1的轴线方向或与钻铤1的轴线方向存在一定夹角。位于两端位置的四个天线结构200，磁芯3的长度方向与钻铤1的轴线方向存在一定夹角，线圈2的长度方向垂直于钻铤1的轴线方向或与钻铤1的轴线方向存在一定夹角。不仅如此，位于同一端的两个天线结构200，磁芯3的倾斜方向相反，也就是磁芯3的长度方向不平行，以实现补偿，降低测量误差，提高测量精准度。

由上述过程可知，电磁波探头装置可以集电阻率测量、伽玛测量、方位测量以及电路测量于一体，既能实现不同参数的测量，又能缩短电磁波探头装置的尺寸，还能提高结构紧凑性。

本发明的电磁波探头装置，采用具有补偿功能的Z-X、Z-45、45-45等多匝线圈结构设计，信号强度大，探测深度更深，是随钻方位电磁波电阻率测井仪的一种新型结构。同时，该设计是一种集电阻率测量传感器、伽玛测量传感器、方位测量传感器、电路测量等成一体的随钻测井仪器。不仅如此，采用可拆卸的天线线圈结构设计，能双层保护收发电磁波探头在恶劣环境下工作，双层保护一为天线钻铤上的灌封层，二为可拆卸护罩装置及耐磨带，可以提高线圈的使用耐久度，进而提高天线结构的使用寿命和使用稳定性。

需要注意的是，除非另有说明，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (6)

1.一种天线结构，其特征在于，包括：

钻铤(1)，呈内部中空的筒状结构；

天线槽(5)，数量为多圈、且分别开设于所述钻铤(1)的表面上，多圈所述天线槽(5)分别沿所述钻铤(1)的圆周方向布置；

线圈(2)，绕设于所述钻铤(1)上，且所述线圈(2)卡入所述天线槽(5)内；

凹槽(4)，数量为多个、且分别开设于所述钻铤(1)的表面；

磁芯(3)，数量为多个，多个所述磁芯(3)一一对应的卡入相应的所述凹槽(4)内，且所述磁芯(3)位于所述线圈(2)的内侧；

天线护罩(7)，设置于所述钻铤(1)上；

其中，所述天线护罩(7)设置成：包括至少两个弧形的护罩(71)，且能够拼接成环形结构并包裹于所述钻铤(1)上，并对所述线圈(2)进行遮蔽防护，且多个所述护罩(71)分别与所述钻铤(1)可拆卸连接；

所述钻铤(1)上开设有环形的限位槽(8)，所述限位槽(8)沿所述钻铤(1)的圆周方向布置，所述天线护罩(7)能够卡入所述限位槽(8)内；

所述磁芯(3)的长度方向与所述钻铤(1)的轴线方向不垂直；

所述线圈(2)的长度方向与所述磁芯(3)的长度方向不平行。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述天线护罩(7)上开设有多个通孔(9)，且多个所述通孔(9)与多个所述磁芯(3)一一对准。

3.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述天线结构还包括环形的灌封层(6)，所述灌封层(6)固定包覆于所述钻铤(1)上，所述线圈(2)位于所述灌封层(6)的内侧，且所述天线护罩(7)包覆于所述灌封层(6)上。

4.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述钻铤(1)上固定套设有至少一个耐磨环(10)，且所述耐磨环(10)的外径大于所述天线护罩(7)的最大外径。

5.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，每相邻两个所述护罩(71)之间分别设置有一对连接板(11)，且一对所述连接板(11)分布于所述护罩(71)的两端部，且相邻的两个所述护罩(71)分别与相应的所述连接板(11)可拆卸连接。

6.一种电磁波探头装置，包括如权利要求1-5任一项所述的天线结构，其特征在于，还包括探头主体(100)，所述天线结构设置有多个，且多个所述天线结构分别固定于所述探头主体上；

所述探头主体(100)上设置有多组发射端和接收端，所述发射端以及所述接收端与所述天线结构(200)一一对应布置；

所述发射端和接收端分别设置有四个，四个发射端和四个接收端与八个天线结构(200)一一对应，四个发射端分别采用电阻率测量传感器、伽玛测量传感器、方位测量传感器以及电路测量器；

位于中间位置的四个所述天线结构(200)，所述磁芯(3)的长度方向平行于钻铤(1)的轴线方向，所述线圈(2)的长度方向垂直于钻铤(1)的轴线方向或与钻铤(1)的轴线方向存在夹角；

位于两端位置的四个所述天线结构(200)，所述磁芯(3)的长度方向与钻铤(1)的轴线方向存在夹角，所述线圈(2)的长度方向垂直于钻铤(1)的轴线方向或与钻铤(1)的轴线方向存在夹角，且位于同一端的两个所述天线结构(200)，所述磁芯(3)的倾斜方向相反，也就是磁芯(3)的长度方向不平行。

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