DE112015006464T5

DE112015006464T5 - Antennen für Bohrlochaufzeichnungswerkzeuge und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE112015006464T5
Application number: DE112015006464.8T
Authority: DE
Inventors: Anand Prakash; Alexei Korovin; H. Cobb James
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2017-12-28
Also published as: WO2016209273A1; US10222504B2; GB201719294D0; GB2554598A; RU2683016C1; AR104599A1; AU2015400159A1; US20180172873A1; CA2985601C; GB2554598B; US20170160423A1; US9921333B2; CA2985601A1

Abstract

Eine Antennenbaugruppe beinhaltet einen Spulenkörper, der um eine Außenfläche eines Werkzeugdorns positionierbar ist und eine äußere Spulenkörperfläche bereitstellt. Eine Spule ist um mindestens einen Abschnitt der äußeren Spulenkörperfläche gewickelt und erstreckt sich longitudinal entlang dieses Abschnitts. Eine Innenhülle liegt zwischen dem Spulenkörper und dem Werkzeugdorn und empfängt eine Mehrzahl von Ferriten, die zwischen dem Werkzeugdorn und der Spule liegen.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Während Bohrvorgängen für die Gewinnung von Kohlenwasserstoffen werden eine Vielzahl von Aufnahme- und Übertragungstechniken verwendet, um Echtzeitdaten aus der Nähe eines Bohrmeißels bereitzustellen oder aufzunehmen. Messungen der umgebenden unterirdischen Formationen können durchgehend während der Bohrvorgänge durchgeführt werden, unter Verwendung von Bohrlochmess- und Aufzeichnungswerkzeugen, wie etwa Werkzeugen zum Messen während des Bohrens (Measurement-While-Drilling – MWD) und/oder Aufzeichnen während des Bohrens (Logging-While-Drilling – LWD), die beim Charakterisieren der Formationen helfen und das Treffen von Betriebsentscheidungen unterstützen. Bohrlochaufzeichnungswerkzeuge nehmen Messungen auf, die verwendet werden können, um die elektrische Resistivität (oder ihre Umkehrung, Leitfähigkeit) der Formationen, die durchdrungen werden, zu bestimmen, wobei die elektrische Resistivität zahlreiche Merkmale der Formationen angibt. Diese Messungen können unter Verwendung einer oder mehrerer Antennen, die mit den Bohrloch-Aufzeichnungswerkzeugen gekoppelt oder anders verbunden sind, durchgeführt werden.
Aufzeichnungswerkzeugantennen sind oft durch Positionieren von Spulenwicklungen um einen axialen Abschnitt des Aufzeichnungswerkzeugs, wie etwa einem Bohrkragen, gebildet. Ein Ferritmaterial oder „Ferriten“ sind manchmal unter den Spulenwicklungen positioniert um die Effizienz und/oder Sensitivität der Antenne zu erhöhen. Die Ferriten erleichtern einen Pfad mit erhöhter magnetischer Permeabilität (d. h. eine Flussleitung) für das Magnetfeld, das von den Spulenwicklungen erzeugt wurde, und helfen dabei, die Spulenwicklungen vor dem Bohrkragen und verbundenen Verlusten zu schützen (z. B. Wirbelströme, die auf dem Bohrkragen erzeugt werden).
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die folgenden Figuren sind zur Veranschaulichung bestimmter Aspekte der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen und sollen nicht als ausschließliche Ausführungsformen angesehen werden. Der offenbarte Gegenstand ist zu beträchtlichen Modifikationen, Änderungen, Kombinationen und Äquivalenten hinsichtlich Form und Funktion in der Lage, ohne vom Geltungsbereich dieser Offenbarung abzuweichen.
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Bohrsystems, das die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung anwenden kann.
2 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Drahtleitungssystems, das die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung anwenden kann.
3A ist eine teilweise isometrische Ansicht eines beispielhaften Bohrlochaufzeichnungswerkzeugs.
3B ist eine schematische Seitenansicht des Bohrlochaufzeichnungswerkzeugs aus 3A
4 ist eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Antenne.
5A ist eine Querschnittsseitenansicht einer weiteren beispielhaften Antenne.
5B ist eine isometrische Ansicht eines Abschnitts der Antennenbaugruppe aus 5A.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Bohrlochaufzeichnungswerkzeuge, die in der Öl- und Gasindustrie verwendet werden und insbesondere Antennen, die in Bohrlochaufzeichnungswerkzeugen und Herstellungsverfahren der Antennen verwendet werden.
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen reduzieren die Komplexität beim Zusammenbauen von Antennen, die in Bohrlochaufzeichnungswerkzeugen verwendet werden, und stellen gleichzeitig mechanische Integrität an die Antennen bereit. Beim Herstellen oder Aufbauen einer der hierin beschriebenen Antennen kann eine Mehrzahl von Ferriten um eine Außenfläche eines Werkzeugdoms positioniert sein und sich in Umfangsrichtung um die Außenfläche erstrecken. In einigen Fällen ist eine Nut in der Außenfläche des Werkzeugdoms definiert und die Mehrzahl von Ferriten sind innerhalb der Nut gesichert indem sie in die Nut geformt sind oder alternativ unter Verwendung eines additiven Herstellungsprozesses in die Nut gedruckt sind. In anderen Fällen kann die Mehrzahl von Ferriten innerhalb einer Mehrzahl von Kanälen eingesetzt sein, die auf der Innenfläche einer Innenhülle definiert sind, die zwischen einem Spulenkörper und dem Werkzeugdorn liegen. Der Spulenkörper kann dann um die Außenfläche des Dorns positioniert sein, so dass die Mehrzahl der Ferriten zwischen dem Werkzeugdorn und einem Abschnitt des Spulenkörpers liegt. In manchen Fällen kann der Spulenkörper direkt auf die Außenfläche der Innenhülle geformt sein. In anderen Fällen kann der Spulenkörper jedoch unter Verwendung eines additiven Herstellungsprozesses direkt auf die Außenfläche gedruckt sein. Eine Spulenwicklung kann dann um die Außenfläche des Spulenkörpers gewickelt sein und sich axial entlang mindestens einem Abschnitt der Außenfläche erstrecken.
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Bohrsystems 100, das die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen anwenden kann. Wie veranschaulicht kann das Bohrsystem 100 eine Bohrplattform 102 beinhalten, die an der Oberfläche positioniert ist, und ein Bohrloch 104, das sich von der Bohrplattform 102 in eine oder mehrere unterirdische Formationen 106 erstreckt. In anderen Ausführungsformen, wie etwa einem Offshore-Bohrungsvorgang, kann ein Wasservolumen die Bohrplattform 102 und das Bohrloch 104 trennen.
Das Bohrsystem 100 kann einen Bohrturm 108 beinhalten, der von der Bohrplattform 102 getragen ist, und einen Bewegungsblock 110 zum Heben und Senken eines Bohrstrangs 112 aufweisen. Eine Spülstange 114 kann den Bohrstrang 112 tragen, wenn er durch einen Drehtisch 116 gesenkt wird. Ein Bohrmeißel 118 kann an den Bohrstrang 112 gekoppelt sein und von einem Bohrlochmotor und/oder durch Drehen des Bohrstrangs 112 durch den Drehtisch 116 angetrieben sein. Wenn sich der Bohrmeißel 118 dreht, erstellt er das Bohrloch 104, das die unterirdischen Formationen 106 durchdringt. Eine Pumpe 120 kann Bohrfluid durch eine Zuleitung 122 und die Spülstange 114 untertägig durch das Innere des Bohrstrangs 112, durch Öffnungen im Bohrmeißel 118, zurück zur Oberfläche über den Ring, der um den Bohrstrang 112 definiert ist, und in ein Rückhaltebecken 124 zirkulieren. Das Bohrfluid kühlt den Bohrmeißel 118 während des Betriebs und transportiert Schneidreste aus dem Bohrloch 104 in das Rückhaltebecken 124.
Das Bohrsystem 100 kann ferner eine Bohrlochanordnung (Bottom Hole Assembly – BHA) beinhalten, die an den Bohrstrang 112 nahe dem Bohrmeißel 118 gekoppelt ist. Die BHA kann zahlreiche Bohrlochmesswerkzeuge, wie etwa unter anderem Werkzeuge zum Messen während des Bohrens (MWD) und Aufzeichnen während des Bohrens (LWD) umfassen, die dazu ausgelegt sein können, Messungen der Bohrbedingungen im Bohrloch durchzuführen. Die MWD- und LWD-Werkzeuge können mindestens ein Bohrlochaufzeichnungswerkzeug 126 umfassen, das eine oder mehrere Antennen umfassen kann, die dazu in der Lage sind, ein oder mehrere elektromagnetische (EM) Signale, die axial entlang der Länge des Bohrlochaufzeichnungswerkzeugs 126 beabstandet sind, zu empfangen und/oder zu übertragen. Wie detailliert unten beschrieben kann das Bohrlochaufzeichnungswerkzeug 126 ferner eine Mehrzahl von Ferriten umfassen, die dazu verwendet sind, um die EM-Signale zu schützen und somit die azimutale Sensitivität des Bohrlochaufzeichnungswerkzeugs 126 zu erhöhen.
Während der Bohrmeißel 118 das Bohrloch 104 durch die Formationen 106 erweitert, kann das Bohrlochaufzeichnungswerkzeug 126 durchgehend oder intermittierend azimutal sensitive Messungen sammeln, die sich auf die Resistivität der Formationen 106 bezieht, d. h. wie stark die Formationen 106 sich einem elektrischen Stromfluss widersetzen. Das Bohrlochaufzeichnungswerkzeug 126 und andere Sensoren der MWD- und LWD-Werkzeuge können kommunikativ an ein Telemetriemodul 128 gekoppelt sein, das zum Übertragen von Messungen und Signalen der BHA an einen Oberflächenempfänger (nicht gezeigt) und/oder Empfangen von Befehlen vom Oberflächenempfänger verwendet wird. Das Telemetriemodul 128 kann beliebige bekannte Mittel von untertägiger Kommunikation einschließen, die unter anderem ein Schlamm-Impulstelemetriesystem, ein akustisches Telemetriesystem, ein drahtgebundenes Kommunikationssystem, ein drahtloses Kommunikationssystem, oder beliebige Kombinationen davon beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen können einige oder alle der am Bohrlochaufzeichnungswerkzeug 126 durchgeführten Messungen ebenfalls im Bohrlochaufzeichnungswerkzeug 126 oder dem Telemetriemodul 128 aufgezeichnet sein, für späteren Abruf an der Oberfläche nach Einziehen des Bohrstrangs 112.
Zu verschiedenen Zeiten während des Bohrprozesses kann der Bohrstrang 112 wie in 2 gezeigt aus dem Bohrloch 104 entfernt werden, um Messungs-/Aufzeichnungsvorgänge durchzuführen. Insbesondere ist 2 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Drahtleitungssystems 200, das die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen anwenden kann. Gleiche, in 1 und 2 verwendete Bezugszeichen beziehen sich auf die gleichen Komponenten oder Elemente und werden daher nicht erneut detailliert beschrieben. Wie veranschaulicht kann das Drahtleitungssystem 200 eine Drahtleitungsgerätsonde 202 beinhalten, die durch ein Kabel 204 in das Bohrloch 104 gehängt werden kann. Die Drahtleitungsgerätsonde 202 kann das oben beschriebene Bohrlochaufzeichnungswerkzeug 126 beinhalten, das kommunikativ an das Kabel 204 gekoppelt sein kann. Das Kabel 204 kann Leiter zum Transportieren von Strom an die Drahtleitungsgerätsonde 202 beinhalten und ebenfalls Kommunikation zwischen der Oberfläche und der Drahtleitungsgerätsonde 202 erleichtern. Eine in 2 als Truck gezeigte Aufzeichnungsanlage 206 kann Messungen vom Bohrlochaufzeichnungswerkzeug 126 sammeln und kann Rechen- und Datenerfassungssysteme 208 zum Steuern, Verarbeiten, Speichern und/oder Visualisieren der vom Bohrlochaufzeichnungsgerät 126 erfassten Messungen beinhalten. Die Rechenanlagen 208 können über das Kabel 204 kommunikativ mit dem Bohrlochaufzeichnungswerkzeug 126 verbunden sein.
3A ist eine teilweise isometrische Ansicht eines beispielhaften Bohrlochaufzeichnungswerkzeugs 300, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Das Aufzeichnungswerkzeug 300 kann das gleiche oder ähnlich sein wie das Bohrlochaufzeichnungswerkzeug 126 aus 1 und 2 und kann daher in den darin abgebildeten Bohr- oder Drahtleitungssystemen 100, 200 verwendet werden. Das Bohrlochaufzeichnungswerkzeug 300 wird abgebildet als eine Antennenbaugruppe 302 beinhaltend, die um einen Werkzeugdorn 304, wie etwa einen Bohrkragen oder dergleichen, positioniert sein kann. Die Antennenbaugruppe 302 kann einen Spulenkörper 306 und eine Spule 308 beinhalten, die um den Spulenkörper 306 gewickelt ist und sich axial durch Wicklung entlang mindestens einem Abschnitt der Außenfläche des Spulenkörpers 306 erstreckt.
Der Spulenkörper 306 kann strukturell einen Hochtemperaturkunststoff umfassen, einen Thermokunststoff, ein Polymer (z. B. Polyimid), Keramik oder ein Epoxymaterial, kann jedoch alternativ aus einer Vielzahl von anderen nicht magnetischen, elektrisch isolierenden/nicht leitenden Materialien hergestellt sein. Der Spulenkörper 306 kann zum Beispiel durch additive Herstellung (d. h. 3D-Druck), Gießen, Spritzgießen, Verarbeiten oder andere bekannte Herstellungsvorgänge gefertigt werden.
Die Spule 308 kann eine beliebige Anzahl von aufeinanderfolgenden „Umdrehungen“ (d. h. Wicklungen der Spule 308) um den Spulenkörper 306 beinhalten, sie beinhaltet jedoch mindestens eine Mehrzahl (d. h. zwei oder mehr) aufeinanderfolgende ganze Umdrehungen, die sich mit jeder vollen Umdrehung 360 Grad um den Spulenkörper 306 erstrecken. In manchen Ausführungsformen kann ein Weg zum Empfangen der Spule 308 entlang der Außenoberfläche des Spulenkörpers 306 gebildet sein. Zum Beispiel können eine oder mehrere Nuten in der Außenfläche des Spulenkörpers 306 definiert sein, um die Spule 308 zu empfangen und einzusetzen. In anderen Ausführungsformen kann die Außenfläche des Spulenkörpers 306 jedoch glatt oder eben sein. Die Spule 308 kann im Verhältnis zu einer Zentralachse 310 des Werkzeugdorns 304 konzentrisch oder exzentrisch sein.
Wie veranschaulicht erstrecken sich die Umdrehungen oder Wicklungen der Spule 308 um den Spulenkörper 306 in einem von der Zentralachse 310 versetzten Winkel 312. Als Folge kann die Antennenbaugruppe 302 als „geneigte Spule“ oder „Richtantenne“ charakterisiert oder anderweitig bezeichnet werden. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Winkel 312 als Beispiel 45° und könnte alternativ ein von der Zentralachse 310 versetzter Winkel sein, ohne vom Geltungsbereich der Offenbarung abzuweichen.
3B ist eine schematische Seitenansicht des Bohrlochaufzeichnungswerkzeugs 300 aus 3A. Wenn Strom durch die Spule 308 der Antennenbaugruppe 302 hindurchgeführt wird, kann ein Dipol-Magnetfeld 314 erzeugt werden, das sich radial nach außen von der Antennenbaugruppe 302 orthogonal zur Wickelungsrichtung erstreckt. Als Folge kann die Antennenbaugruppe 302 im Verhältnis zum Werkzeugdorn 304 einen Magnetfeldwinkel 316 besitzen und, da der Winkel 312 (3A) 45° ist, ist der resultierende Magnetfeldwinkel 316 ebenso um 45° von der Zentralachse 310 versetzt. Es versteht sich jedoch, dass der Magnetfeldwinkel 316 durch Einstellen oder Manipulieren des Winkels 312 variiert werden kann.
4 ist eine Querschnittsseitenansicht einer beispielhaften Antennenbaugruppe 400, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die Antennenbaugruppe 400 kann gleich oder ähnlich wie die Antennenbaugruppe 302 von 3A und 3B sein und kann daher am besten mit Bezug darauf verstanden werden, wobei gleiche Bezugszeichen gleichen Elementen oder Komponenten entsprechen, die nicht erneut detailliert beschrieben werden könnten. In der veranschaulichten Ausführungsform kann der Werkzeugdorn 304 eine im Allgemeinen zylindrische Struktur umfassen, die eine innere 402 und eine Außenfläche 404 bereitstellt. In manchen Ausführungsformen kann der Werkzeugdorn 304 ferner einen Sattel 406 bereitstellen und anderweitig definieren, der sich entlang eines Abschnitts der Außenfläche 404 des Werkzeugdorns 304 erstreckt. Der Sattel 406 kann einen Abschnitt der Außenfläche 404 umfassen, der im Vergleich zu den verbleibenden Abschnitten der Außenfläche 404 einen reduzierten Durchmesser besitzt. In der veranschaulichten Ausführungsform können einige oder alle der Komponenten der Antennenbaugruppe 400 innerhalb des Sattels 406 benachbart zu Außenfläche 404 positioniert sein.
Die Antennenbaugruppe 400 kann ferner eine Außenhülle 408 bereitstellen, die die zahlreichen Komponenten der Antennenbaugruppe 400 innerhalb des Sattels 406 umhüllt und aufnimmt. Insbesondere kann die Außenhülle 408 einen Innendurchmesser besitzen, der größer ist als ein Außendurchmesser des Werkzeugdorns 304 und eine Länge, die ausreichend ist, um sich axial über den Sattel 406 zu erstrecken. Des Weiteren stellt die Außenhülle 408 Umfangsaufnahme durch Erstrecken um die Zentralachse 310 des Werkzeugdorns 304. Die oberen und unteren Enden der Außenhülle 408 können an die Außenfläche 404 des Werkzeugdorns 304 an einem jeweiligen Ende des Sattels 406 über ein oder mehrere mechanische Befestigungselemente 410 gekoppelt sein, wie etwa unter anderem Schnappringe, Riegel, Bolzen, Schrauben oder andere bekannte mechanische Befestigungselemente.
Die Außenhülle 408 kann nicht aus einem nicht leitenden oder nicht metallischen Material gebildet sein, wie etwa unter anderem Faserglas, einem Polymermaterial (z. B. Polyetheretherketon oder PEEK), einer Legierung auf Nickelbasis, einer Legierung auf Chrombasis, einer Legierung auf Kupferbasis, INCONEL^®, MONEL^®, einem hochwertigen Verbundmaterial, und/oder einer beliebigen Kombination davon. Es versteht sich, dass verschiedene Materialien oder Materialkombinationen in mehreren Schichten bereitgestellt sein können, um die Außenhülle 408 zu bilden, ohne vom Geltungsbereich der Offenbarung abzuweichen.
Die Antennenbaugruppe 400 kann ferner mindestens eine Nut 412 bereitstellen, die in der Außenfläche 404 des Werkzeugdorns 304 definiert ist. Die mindestens eine Nut 412 kann dazu ausgelegt sein, eine Mehrzahl von Ferriten 414 zu empfangen und einzusetzen. In manchen Ausführungsformen können wie gezeigt ein oder mehrere Teiler 416 innerhalb der Nut 412 bereitgestellt sein und können sich anderweitig radial nach außen von der Nut 412 erstrecken. Die Teiler 416 können dazu dienen, physischen Kontakt zwischen lateral benachbarten Ferriten 414 zu verhindern, die innerhalb der Nut 412 eingesetzt sein können und daher einen durchgehenden magnetischen Weg zwischen den lateral benachbarten Ferriten 414 zu verhindern. Die Teiler 416 können aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt sein, einschließlich unter anderem einem Hochtemperaturkunststoff, einem Polymer (d. h. Polyimid), Keramik, einem Epoxymaterial oder einer beliebigen Kombination davon. In einer letzten Ausführungsform können die Teiler 416 in die Außenfläche 404 des Werkzeugdorns 304 bearbeitet werden, wenn die Nut 412 definiert ist. In solchen Ausführungsformen kann die Nut 412 eine Mehrzahl von Nuten umfassen, die von den Teilern 416 getrennt sind.
Im Allgemeinen können die Teiler 416 relative Permeabilität (µ_r) von etwa 1 besitzen, was einer Permeabilität von Freiraum oder Luft (µ_o) entspricht. Entsprechend können die Teiler 416 als im Wesentlichen äquivalent zu Bereitstellen von Luftspalten zwischen den benachbarten Ferriten 414 angesehen werden, was oft als „Einregeln von Luftspalten“ bezeichnet ist, was im Wesentlichen als nicht magnetischer Isolator zwischen benachbarten Ferriten 414 dient.
Die Spule 306 kann innerhalb des Sattels 406 radial nach außen von den Ferriten 414 positioniert sein, so dass die Ferrite 414 radial zwischen dem Spulenkörper 306 und dem Werkzeugdorn 304 liegen. Der Spulenkörper 306 kann eine innere Spulenkörperfläche 418a und eine äußere Spulenkörperoberfläche 418b gegenüber der inneren Spulenkörperfläche 418a bereitstellen und anderweitig definieren. Die innere Spulenoberfläche 418a kann glatt oder anderweitig eben sein, sie kann jedoch alternativ eine variable Innenfläche bereitstellen, wie etwa durch Definieren eines oder mehrerer Kanäle, Nuten, usw. Die Spule 308 kann um die äußere Spulenkörperfläche 418b gewickelt sein und sich axial entlang mindestens einer Position davon erstrecken (d. h. umwickeln). In einigen Ausführungsformen kann die äußere Spulenkörperfläche 418b ähnlich wie die innere Spulenkörperfläche 418a glatt oder eben sein. In anderen Ausführungsformen kann die äußere Spulenkörperoberfläche 418b jedoch eine Mehrzahl von Wicklungsnuten 420 definieren, die dazu ausgelegt sind, mehrere Umdrehungen der Spule 308 zu empfangen und einzusetzen.
In manchen Ausführungsformen kann eine Schutzschicht 422 um den Spulenkörper 306 innerhalb des Sattels 406 gebildet sein. Die Schutzschicht 422 kann dazu ausgelegt sein, den Spulenkörper 306 innerhalb des Sattels 406 zu sichern und gleichzeitig die Ausbreitung des Signals von der Antennenbaugruppe 302 (3A–3B) zu ermöglichen. Das Material der Schutzschicht 422 kann ein beliebiges Material sein, das dazu in der Lage ist untertägigen Bedingungen, wie etwa erhöhte Temperaturen und Druck, zu widerstehen, und ebenfalls in der Lage ist, der Aussetzung gängiger Bohrlochfluide, wie Bohrfluide, Verunreinigungen, Öl, Gas, usw. zu widerstehen. Die Schutzschicht 422 kann aus einem nicht leitenden und/oder nicht metallischen Material, wie einem Gummimaterial, einem Polymer, und/oder einem Polymermaterial gebildet sein. In mindestens einer Ausführungsform ist die Schutzschicht 422 aus einem Fluorpolymerelastomer, wie etwa VITON^® hergestellt.
Die Ferriten 414 können aus einem beliebigen Ferrit oder ferromagnetischem Material hergestellt sein, das eine relative magnetische Permeabilität von mehr als 100 aufweist, wie etwa Eisen oder eine Legierung auf Eisenbasis. In einigen Ausführungsformen können die Ferriten 414 aus einem weichen magnetischen Material gebildet sein, wie etwa Manganzink (MnZn). Die Ferriten 414 können positioniert sein, um zwischen der Spule 308 und dem darunter liegenden Werkzeugdorn 304 zu liegen und somit die Spule 308 vor Wirbelströmen schützen, die durch den Werkzeugdorn 304 während des Bohrlochvorgangs erzeugt wurden. Es versteht sich, dass dies die azimutale Sensitivität erhöhen kann und/oder die Effizienz/Feldstärke der Antennenbaugruppe 400 erhöhen kann.
Die Ferriten 414 können durch eine Vielzahl von Prozessen hergestellt werden. In einigen Ausführungsformen können die Ferriten 414 zum Beispiel aus einem festen Block von Material bearbeitet werden. In solchen Ausführungsformen kann der Block von Material zum Beispiel ein Eisenpulver oder ein Ferritpulver umfassen, das gepresst ist, um einen Block von Material zu bilden und die Ferriten 414 sind aus dem Block von Material auf gewünschte Maßen und/oder Geometrie verarbeitet. In mindestens einer Ausführungsform kann der Block von Material, der verwendet wird um die Ferriten 414 bereitzustellen, FLUXTROL^® 100 umfassen, das von Fluxtrol, Inc. in Auburn Hills, Michigan, USA erhältlich ist.
In anderen Ausführungsformen können die Ferriten 414 aus einer Mischung aus einem Pulvereisen/-Ferritmaterial und einem Bindemittel geformt sein. Das Bindemittel kann ein Gummi auf Silikonbasis, ein Elastomer, ein RTV, ein Polymer (z. B. ein Polyimid), Keramik oder ein Epoxy beinhalten. Die Mischung ist dann in eine Form gepresst, die den festgelegten Maßen und der aufwändigen Geometrie der bestimmten Ferrite 414, die hergestellt werden, entspricht. Nach dem Kühlen können die Ferrite 414 zum Platzieren in der Antennenbaugruppe 400 entfernt werden.
In noch anderen Ausführungsformen können die Ferrite 414 über einen additiven Herstellungsprozess (z. B. 3D-Druck) gedruckt werden. Geeignete additive Herstellungsprozesse, die verwendet werden können, um die Ferrite 414 zu drucken, beinhalten unter anderem Lasersintern (LS) [z. B. selektives Lasersintern (SLS), direktes Metalllasersintern (DMLS)], Laserschmelzen (LM) [z. B. selektives Laserschmelzen (SLM), Lasercusing], Elektronenstrahlschmelzen (EBM), Laser-Metallabscheidung [z. B. direkte Metallabscheidung (DMD), Laser Engineered Net Shaping (LENS), gerichtete Lichterzeugung (DLF), direkte Laserablagerung (DLD), direkte Lasererzeugung (DLF), Laser Rapid Forming (LRF), Laserschmelzabscheidung (LMD)], eine beliebige Kombination davon, und dergleichen. In mindestens einer Ausführungsform kann die additive Herstellungstechnik Fusion Deposition Modelling(FDM)-Technologie angewendet werden.
Nach dem Herstellen auf die gewünschten Maße und Geometrie, können die Ferriten 414 innerhalb der Nut 412 positioniert und anderweitig an den Werkzeugdorn 304 gesichert werden. In einigen Ausführungsformen können die Ferriten 414 zum Beispiel innerhalb der Nut 412 unter Verwendung von Industrieklebstoff oder -mittel gesichert werden, wie etwa einem Epoxy oder RTV-Silikon. In anderen Ausführungsformen können die Ferriten 414 innerhalb der Nut 412 unter Verwendung von einem oder mehreren mechanischen Befestigungselementen gesichert werden, wie etwa Schrauben, Bolzen, Stifte, Schnappringe usw. ohne vom Geltungsbereich der Offenbarung abzuweichen.
In einigen Ausführungsformen können die Ferriten 414 in der Nut 412 positioniert sein und anderweitig während der Herstellung der Ferriten 414 an den Werkzeugdorn 304 gesichert werden. Insbesondere können die Ferriten 414 in mindestens einer Ausführungsform während der Herstellung direkt in die Nut 412 geformt werden.
In anderen Ausführungsformen können die Ferriten 414 jedoch unter Verwendung eines additiven Herstellungsprozesses direkt in die Nut 412 gedruckt sein. In solchen Ausführungsformen können die Ferriten 414 durch Drehen des Werkzeugdorns 304 um die Zentralachse 310 mit einem 3D-Drucker (nicht gezeigt) auf die gewünschten Maßen gedruckt werden, während die Ferrite 414 schrittweise gebaut werden. Alternativ kann der 3D-Drucker dazu ausgelegt sein, sich um die Zentralachse 310 des Werkzeugdorns 304 zu bewegen (d. h. zu drehen), um schrittweise die Ferrite 414 auf gewünschte Maßen innerhalb der Nut 412 aufzubauen. In noch anderen Ausführungsformen können eine Kombination aus Drehen des Werkzeugdorns 304 und Bewegen des 3D-Druckers um die Zentralachse 310 angewendet werden, um die Ferrite 414 schrittweise auf die gewünschten Maße aufzubauen.
Es versteht sich, dass das Sichern der Ferrite 414 direkt an den Werkzeugdorn 304 (z. B. innerhalb der Nut 412), ob durch individuelles Herstellen der Ferrite 414 und anschließendes Sichern an den Werkzeugdorn 304 oder während des Herstellungsprozesses selber, beim Verstärken der mechanischen Stärke der Antennenbaugruppe 400 helfen kann. Dies kann ferner helfen, den Prozess des Zusammenbauens der Antennenbaugruppe 400 zu erleichtern. Des Weiteren kann dies ebenfalls die Komplexität des Antennenaufbaus vereinfachen und reduzieren, durch Entfernen von gängigen Antennenkomponenten, was Kosten senkt und jedoch weiterhin hohe Zuverlässigkeit unter untertägigen Bedingungen behält.
5A ist eine Querschnittsseitenansicht einer anderen beispielhaften Antennenbaugruppe 500 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die Antennenbaugruppe 500 kann gleich oder ähnlich wie die Antennenbaugruppe 400 aus 4 sein und kann daher am besten mit Bezug darauf verstanden werden, wobei gleiche Bezugszeichen gleichen Elementen oder Komponenten entsprechen, die nicht erneut detailliert beschrieben werden könnten.
Ähnlich wie die Antennenbaugruppe 400 kann die Antennenbaugruppe 500 den Werkzeugdorn 304 beinhalten und der Sattel 406 mit reduziertem Durchmesser kann sich entlang eines Abschnittes der Außenfläche 404 davon erstrecken. Die Außenhülle 408 kann sich über den Sattel 406 erstrecken, um die zahlreichen Komponenten der Antennenbaugruppe 500 innerhalb des Sattels 406 zu umhüllen und anderweitig aufzunehmen. Die Antennenbaugruppe 500 kann ferner einen Spulenkörper 306 beinhalten und die Spule 308 kann um die äußere Spulenfläche 418b gewickelt sein und sich axial entlang mindestens einem Abschnitt davon erstrecken (d. h. wickeln). In der veranschaulichten Ausführungsform stellt die äußere Spulenkörperfläche 418b die Wickelungsnuten 420 bereit, die die Spule 308 empfangen und einsetzen, jedoch könnten die Wickelungsnuten 420 alternativ aus der Ausführungsform ausgelassen werden. Die Schutzschicht 422 kann wie im Allgemeinen oben beschrieben ebenfalls um die Spule 306 innerhalb des Sattels 406 gebildet sein.
Im Gegensatz zur Antennenbaugruppe 400 aus 4 kann die Antennenbaugruppe 500 jedoch eine Innenhülle 502 beinhalten, die die Ferrite 414 empfängt und zwischen dem Spulenkörper 306 und dem Werkzeugdorn 304 liegt. Die Innenhülle 502 kann aus einem nicht magnetischen, elektrisch isolierenden und/oder nicht leitenden Material hergestellt sein, einschließlich unter anderem einem nicht magnetischen Metall (z. B. 718 INCONEL^®, Beryllium-Kupfer-Legierung, wie etwa TOUGHMET^®, usw.), einem Hochtemperaturkunststoff, einem Thermokunststoff, einem Polymer (z. B. einem Polyimid) Keramik, einem Epoxymaterial, einem Verbundstoffmaterial (z. B. Faserglas) oder einer beliebigen Kombination davon. Die Innenhülle 502 kann zum Beispiel durch additive Herstellung (d. h. 3D-Druck), Gießen, Spritzgießen, Verarbeiten, Formen oder andere bekannte Herstellungsvorgänge gefertigt werden. Die Innenhülle 502 kann sich beim Verbessern der mechanischen Stärke der Antennenbaugruppe 500 als vorteilhaft erweisen.
Die Innenhülle 502 kann eine Innenhüllenfläche 504a bereitstellen und eine Außenhüllenfläche 504b. Die Außenhüllenfläche 504b kann radial nach innen von der inneren Spulenkörperfläche 418a des Spulenkörpers 306 positioniert sein. In mindestens einer Ausführungsform kann die Außenhüllenfläche 504b physisch die innere Spulenkörperfläche 418a in Eingriff bringen, was jedoch nicht erforderlich ist. Des Weiteren kann eine Mehrzahl von Ferritkanälen 506 wie veranschaulicht auf der Innenhüllenfläche 504a der Innenhülle 502 definiert sein. Die Ferritkanäle 506 können dazu ausgelegt sein, die Ferrite 414 zu empfangen und einzusetzen, die, wie oben erörtert, zwischen der Spule 308 und dem darunter liegenden Werkzeugdorn 304 liegen, um die Spule 308 vor den vom Werkzeugdorn 304 erzeugten Wirbelströmen zu schützen.
5B bildet eine isometrische Ansicht eines Abschnitts der Antennenbaugruppe 500 ab. In manchen Ausführungsformen können die Ferritkanäle 506 in der Innenhülle 502 definiert sein, so dass sie sich im Allgemeinen orthogonal zu den Wickelungsnuten 420, die in der äußeren Spulenkörperfläche 418b definiert sind, erstrecken, d. h. in einem Winkel, der um 90° vom Winkel 312 (3A), der von der Zentralachse 310 versetzt ist (3A), gedreht ist. Entsprechend können die Ferriten 414 als „geneigte“ Ferriten bezeichnet werden, da sie ein Neigen um die Krümmung der Innenhülle 502 erfordern. In einigen Ausführungsformen kann jeder Ferritkanal 506 dazu ausgelegt sein, ein einziges Ferrit 414 zu empfangen. In anderen Ausführungsformen kann jeder Ferritkanal 506 jedoch dazu angeordnet sein, zwei oder mehrere Ferrite 414, die Ende-an-Ende angeordnet sind, zu empfangen.
In einigen Ausführungsformen kann jeder Ferritkanal 506 wie veranschaulicht gebildet und anderweitig durch eine Rippe oder einen Teiler 508 getrennt sein, die/der auf der Innenhüllenfläche 504a definiert ist und sich radial nach innen erstrecken. Wenn die Ferriten 414 innerhalb der Ferritkanäle 506 empfangen sind, können die Teiler 508 dazu dienen, physischen Kontakt zwischen lateral benachbarten Ferriten 414 zu verhindern und somit einen durchgehenden magnetischen Pfad zwischen den lateral benachbarten Ferriten 414 zu verhindern. Als Teil der Innenhülle 502 können die Teiler 508 ebenfalls aus einem nicht magnetischen Material hergestellt sein, das eine relative Permeabilität (µ_r) von etwa 1 besitzt. Entsprechend können die Teiler 508 als im Wesentlichen äquivalent zu Bereitstellen von Luftspalten zwischen den benachbarten Ferriten 414 angesehen werden, und somit als nicht magnetische Isolatoren zwischen benachbarten Ferriten 414 dienen.
Einer oder mehrere Ausrichtungsvorsprünge 510 können auf der Innenhüllenfläche 504a bereitgestellt sein oder sich anderweitig von der Innenhülle 502 radial nach innen erstrecken. Der Ausrichtungsvorsprung 510 kann dazu ausgelegt sein, zu einer Ausrichtungsnut oder -kerbe (nicht gezeigt), die in der Außenfläche 404 des Werkzeugdorns 304 definiert ist, zusammenzupassen. Durch Zusammenpassen des Ausrichtungsvorsprung 510 mit der Ausrichtungskerbe kann die Antennenbaugruppe 500 dazu in der Lage sein, axial und/oder drehbar mit axial benachbarten (d. h. übertägigen oder untertägigen) Bohrlochwerkzeugen in einer Bohrlochbaugruppe ausgerichtet zu sein.
Des Weiteren können ein oder mehrere Löcher 512 kooperativ zwischen dem Spulenkörper 306 und der Innenhülle 502 definiert sein und verwendet werden, um die zwei Komponenten zu koppeln. 5B bildet eine Hälfte der Kombination des Spulenkörpers 306 und der Innenhülle 502 ab. Ausrichtungsstifte 514 (einer gezeigt) können in die Löcher 512 eingeführt werden, um dabei zu helfen, die andere Hälfte der Kombination des Spulenkörpers 306 und der Innenhülle 502 axial auszurichten. Die Ausrichtungsstifte 514 können sich ebenfalls beim Verhindern von relativer Drehung zwischen dem Spulenkörper 306 und der Innenhülle 502 während des Betriebs als nützlich erweisen.
Des Weiteren können der Spulenkörper 306 und die Innenhülle 502 in manchen Ausführungsformen unter Verwendung von einer oder mehreren Drehsicherungsvorrichtungen 516, die sich mindestens teilweise durch jeden der Spulenkörper 306 und der Innenhülle 502 erstreckt, gekoppelt sein. Es versteht sich, dass die Drehsicherungsvorrichtung(en) 516 sich beim winkelmäßigen Ausrichten des Spulenkörpers 306 mit den Innenhülle 502 für gewünschten Betrieb als vorteilhaft erweisen können. In anderen Ausführungsformen kann/können die Drehsicherungsvorrichtung(en) 516 jedoch alternativ eine Keilnut oder einen ähnlichen Mechanismus umfassen, der relative axiale und drehende Bewegungen zwischen dem Spulenkörper 306 und der Innenhülle 502 verhindert, ohne vom Geltungsbereich der Offenbarung abzuweichen.
Die Antennenbaugruppe 500 kann unter Verwendung der Ferrite 414 innerhalb der Ferritkanäle 506 hergestellt und anderweitig gebaut werden und dann in der Innenhülle 502 um den Werkzeugdorn 304 (z. B. innerhalb des Sattels 406) positioniert werden. In einigen Ausführungsformen kann der Spulenkörper 306 nachfolgend direkt auf die Außenhüllenfläche 504b geformt sein. In anderen Ausführungsformen kann der Spulenkörper 306 nachfolgend direkt auf die Außenhüllenfläche 504b über einen der hierin genannten additiven Herstellungsprozesse geformt sein. In solchen Ausführungsformen kann der Spulenkörper 306 durch Drehen des Werkzeugdorns 304 um die Zentralachse 310 (5A), während der Spulenkörper 306 schrittweise gebaut wird, mit einem 3D-Drucker (nicht gezeigt) nach den gewünschten Maßen gedruckt werden. Alternativ kann der 3D-Drucker dazu ausgelegt sein, sich um die Zentralachse 310 zu bewegen um schrittweise Spulenkörper 306 zu den gewünschten Maßen aufzubauen. In noch anderen Ausführungsformen können eine Kombination aus Drehen des Werkzeugdorns 304 und des 3D-Druckers um die Zentralachse 310 angewendet werden, um den Spulenkörper 306 schrittweise auf die gewünschten Maße aufzubauen.
Das Platzieren der Ferriten 414 in der Innenhülle 502 und Positionieren des Spulenkörpers 306 um die Innenhülle 502 kann sich beim Bereitstellen von Flexibilität im Ändern des Designs der Ferrite 414, ohne dass eine entsprechende Designänderung für den Spulenkörper 306 erforderlich ist, als vorteilhaft erweisen. Daher können der Spulenkörper 306 und die Innenhülle 502 austauschbare Komponenten der Antennenbaugruppe 500 umfassen. In solchen Ausführungsformen kann ein universelles Design für den Spulenkörper 306 angewendet werden, während das Design der Innenhülle 502 geändert werden kann, um verschiedenen Aufzeichnungsbedürfnissen zu entsprechen und mit anderweitig variierenden Ferriten- 414 Designs übereinzustimmen. Als Folge kann das Design oder die Konfiguration des Spulenkörpers 308 behalten werden, wobei die Ferriten 414 angepasst werden können, um besonderen Aufzeichnungsbedürfnissen zu entsprechen. Dies kann den Prozess des Zusammenbauens der Antennenbaugruppe 500 vorteilhafterweise erleichtern.
Hierin offenbarte Ausführungsformen schließen Folgendes ein:

A. Antennenbaugruppe, die einen Spulenkörper beinhaltet, der um eine Außenfläche eines Werkzeugdorns positionierbar ist und eine äußere Spulenkörperfläche bereitstellt, eine Spule, die um mindestens einen Abschnitt der äußeren Spulenkörperfläche gewickelt ist und sich longitudinal entlang dieses Abschnitts erstreckt, und eine Innenhülle, die zwischen dem Spulenkörper und dem Werkzeugdorn liegt, und eine Mehrzahl von Ferriten empfängt, die zwischen dem Werkzeugdorn und der Spule liegen.
B. Ein Verfahren zum Herstellen einer Antennenbaugruppe, das das Positionieren einer Innenhülle um eine Außenfläche eines Werkzeugdorns beinhaltet, wobei die Innenhülle eine Mehrzahl von Ferriten aufweist, die innerhalb einer entsprechenden Mehrzahl von Ferritenkanälen angeordnet sind, die auf einer Innenhüllenfläche der Innenhülle definiert sind, Positionieren eines Spulenkörpers um den Werkzeugdorn, wobei die Innenhülle zwischen dem Spulenkörper und dem Werkzeugdorn liegt, und Wickeln einer Spule um eine äußere Spulenkörperfläche, so dass die Mehrzahl von Ferriten zwischen dem Werkzeugdorn und der Spule liegen.
C. Ein Verfahren, das das Einführen eines Bohrlochaufzeichnungswerkzeugs in ein Bohrloch beinhaltet, wobei das Bohrlochaufzeichnungswerkzeug einen Werkzeugdorn beinhaltet, einen um eine Außenfläche des Werkzeugdorns positionierten und eine äußere Spulenkörperfläche bereitstellenden Spulenkörper, eine Spule, die um die äußere Spulenkörperfläche gewickelt ist, und eine Mehrzahl von Ferriten, die an eine Innenhülle gekoppelt sind, die zwischen dem Spulenkörper und dem Werkzeugdorn liegt, wobei die Mehrzahl von Ferriten zwischen dem Werkzeugdorn und der Spule liegen, und Erhalten von Messungen einer umgebenden unterirdischen Formation mit dem Bohrlochaufzeichnungswerkzeug.

Jede der Ausführungsformen A, B und C kann eines oder mehrere der folgenden zusätzlichen Elemente in einer beliebigen Kombination aufweisen: Element 1: wobei die Mehrzahl von Ferriten innerhalb einer Mehrzahl von Ferritenkanälen eingesetzt sind, die auf einer Innenhüllenfläche der Innenhülle definiert sind. Element 2: wobei die Mehrzahl von Ferritenkanälen von einem oder mehreren Teilern definiert sind, die zwischen lateral benachbarten Ferriten der Mehrzahl von Ferriten positioniert sind. Element 3: wobei der Spulenkörper eine oder mehrere Wicklungsnuten auf der äußeren Spulenkörperfläche definiert und die Spule innerhalb der einen oder mehreren Wicklungsnuten empfangen ist, und wobei sich die Mehrzahl von Ferritenkanälen im Allgemeinen orthogonal zu der einen oder mehreren Wicklungsnuten erstrecken. Element 4: wobei die Innenhülle ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus einem nicht magnetischen Metall, einem Thermokunststoff, einem Polymer, Keramik, einem Epoxymaterial, einem Verbundmaterial und einer beliebigen Kombination davon. Element 5: wobei die Innenhülle über additive Herstellung gedruckt ist. Element 6: ferner umfassend eine oder mehrere Drehsicherungsvorrichtungen, die den Spulenkörper an die Innenhülle koppeln. Element 7: wobei Werkzeugdorn einen Sattel mit reduziertem Durchmesser definiert, wobei die Antennenbaugruppe ferner eine Schutzschicht umfasst, die um den Spulenkörper und die Spule innerhalb des Sattels gebildet ist, und eine Außenhülle, die sich axial um den Sattel erstreckt, um den Spulenkörper und die Schutzschicht zu umhüllen. Element 8: wobei die Spule in einem Winkel, der von der Zentralachse des Werkzeugdorns versetzt ist, um die äußere Spulenkörperfläche gewickelt ist.
Element 9: ferner umfassend das Drucken der Mehrzahl von Ferriten über einen additiven Herstellungsprozess und das Sichern der Mehrzahl von Ferriten innerhalb der Mehrzahl von Ferritenkanälen unter Verwendung von mindestens einem eines Klebstoffs oder einem oder mehreren mechanischen Befestigungselementen. Element 10: ferner umfassend das Teilen lateral benachbarter Ferriten der Mehrzahl von Ferriten mit einem oder mehreren Teilern, die in der Innenhüllenfläche definiert sind. Element 11: wobei das Positionieren des Spulenkörpers um den Werkzeugdorn das Formen des Spulenkörpers in eine Außenhüllenfläche der Innenhülle umfasst. Element 12: wobei das Positionieren des Spulenkörpers um den Werkzeugdorn das Drucken des Spulenkörpers auf eine Außenhüllenfläche der Innenhülle über ein additives Herstellungsverfahren umfasst. Element 13: ferner umfassend das Koppeln des Spulenkörpers und der Innenhülle an eine oder mehrere Drehsicherungsvorrichtungen. Element 14: wobei die Innenhülle und der Spulenkörper in einem Sattel mit reduziertem Durchmesser, der in der Außenfläche des Werkzeugdorns definiert ist, angeordnet sind, wobei das Verfahren ferner das Positionieren einer Schutzschicht um den Spulenkörper und die Innenhülle innerhalb des Sattels umfasst und Umhüllen der Innenhülle, des Spulenkörpers und der Schutzschicht innerhalb des Sattels mit einer Außenhülle, die sich axial über den Sattel erstreckt. Element 15: ferner umfassend Wickeln der Spule um die äußere Spulenkörperfläche in einem Winkel, der von der Zentralachse des Werkzeugdorns versetzt ist.
Element 16: wobei der Werkzeugdorn operativ an einen Bohrstrang gekoppelt ist und wobei das Einführen des Bohrlochaufzeichnungswerkzeugs in das Bohrloch ferner das Erstrecken des Bohrlochaufzeichnungswerkzeugs in das Bohrloch am Bohrstrang umfasst und das Bohren eines Abschnitts des Bohrlochs mit einem Bohrmeißel, das an das distale Ende des Bohrstrangs gesichert ist. Element 17: wobei das Einführen des Bohrlochaufzeichnungswerkzeugs in das Bohrloch ferner das Erstrecken des Bohrlochaufzeichnungswerkzeugs in das Bohrloch auf Drahtleitung als Teil einer Drahtleitungsinstrumentensonde umfasst.
Als ein nicht einschränkendes Beispiel schließen beispielhafte Kombinationen, die für A, B und C anwendbar sind, Folgendes ein: Element 1 mit Element 2; und Element 1 mit Element 3.
Folglich sind die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren gut geeignet, um die erwähnten Ziele und Vorteile sowie diejenigen, die damit zusammenhängen, zu erreichen. Die oben offenbarten bestimmten Ausführungsformen sind lediglich veranschaulichend, da die Lehren der vorliegenden Offenbarung modifiziert und auf verschiedene, jedoch äquivalente Arten umgesetzt werden kann, welche für den Fachmann, für den die in dieser Patentschrift enthaltenen Lehren von Vorteil sind, ersichtlich sind. Ferner sind keine Einschränkungen bezüglich der hierin gezeigten Details zu Aufbau oder Gestaltung beabsichtigt, sofern nicht in den nachfolgenden Ansprüchen beschrieben. Demnach versteht sich, dass die bestimmten veranschaulichenden Ausführungsformen, welche vorangehend offenbart wurden, abgeändert, kombiniert oder modifiziert werden können, und alle derartigen Abwandlungen in dem Umfang der vorliegenden Offenbarung berücksichtigt werden. Die hierin veranschaulichend offenbarten Systeme und Verfahren können in Abwesenheit eines beliebigen Elements, das hierin nicht spezifisch offenbart wird, und/oder eines beliebigen hierin offenbarten optionalen Elements auf geeignete Weise ausgeführt werden. Während Zusammensetzungen und Verfahren als verschiedene Komponenten oder Schritte „umfassend“, „enthaltend“ oder „einschließend“ beschrieben werden, können die Zusammensetzungen und Verfahren auch „im Wesentlichen bestehen aus“ den verschiedenen Komponenten und Schritten oder daraus „bestehen“. Alle vorangehend offenbarten Zahlen und Bereiche können in gewissem Maße variieren. In jedem Fall, in dem ein numerischer Bereich mit einer Untergrenze und einer Obergrenze offenbart wird, sind alle Zahlen und alle eingeschlossenen Bereiche, die in den Bereich fallen, spezifisch offenbart. Insbesondere ist jeder hierin offenbarte Wertebereich (in der Form „von etwa a bis etwa b“ oder ebenso „von ungefähr a bis b“ oder ebenso „von ungefähr a–b) so zu verstehen, dass er alle Zahlen und Bereiche, die in dem breiteren Wertebereich eingeschlossen sind, darlegt. Zudem haben die in den Ansprüchen verwendeten Begriffe ihre gewöhnliche, herkömmliche Bedeutung, sofern sie durch den Patentinhaber nicht ausdrücklich und eindeutig anders definiert sind. Des Weiteren sind die wie in den Patentansprüchen verwendeten unbestimmten Artikel „ein“ oder „eine“ hierin derart definiert, dass sie ein oder mehr als eines der Elemente bezeichnen, die sie einleiten. Sollte jeglicher Widerspruch in der Verwendung eines Wortes oder Begriffes in dieser Beschreibung und einem oder mehreren Patenten oder anderen Schriften, die hierin durch Bezugnahme enthalten sein können, sollten die Definitionen, die mit dieser Beschreibung übereinstimmen, übernommen werden.
Wie hierin verwendet, wird durch die Wendung „mindestens eine(s) von“, die einer Reihe von Elementen mit den Begriffen „und“ oder „oder“, um beliebige der Elemente zu trennen, vorausgeht, die Liste als Ganzes und nicht jedes Glied der Liste (d. h. jedes Element) modifiziert. Die Wendung „mindestens eine(s) von“ ermöglicht eine Bedeutung, die mindestens eines von einem beliebigen der Elemente und/oder mindestens eine von einer beliebigen Kombination der Elemente und/oder mindestens eines von jedem der Elemente einschließt. Beispielsweise beziehen sich die Wendungen „mindestens eines von A, B und C“ oder „mindestens eines von A, B oder C“ jeweils auf lediglich A, lediglich B oder lediglich C; eine beliebige Kombination von A, B und C; und/oder mindestens eines von jedem von A, B und C.

Claims

Antennenbaugruppe, die Folgendes umfasst: einen Spulenkörper, der um eine Außenfläche eines Werkzeugdorns positionierbar ist und der eine äußere Spulenkörperfläche aufweist; eine Spule, einschließlich einer Mehrzahl von Wicklungen, die um mindestens einen Abschnitt der äußeren Spulenkörperfläche gewickelt sind und sich ihm entlang erstrecken; und eine Innenhülle, die zwischen dem Spulenkörper und dem Werkzeugdorn liegt und eine Mehrzahl von Ferriten, die zwischen dem Werkzeugdorn und der Spule liegen, empfängt.
Antennenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Ferriten innerhalb einer Mehrzahl von Ferritenkanälen, die auf einer Innenhüllenfläche der Innenhülle definiert sind, eingesetzt sind.
Antennenbaugruppe nach Anspruch 2, wobei die Mehrzahl von Ferritenkanälen von einem oder mehreren Teilern definiert sind, die zwischen lateral benachbarten Ferriten der Mehrzahl von Ferriten positioniert sind.
Antennenbaugruppe nach Anspruch 2, wobei der Spulenkörper eine oder mehrere Wicklungsnuten auf der äußeren Spulenkörperfläche definiert und die Spule innerhalb der einen oder mehreren Wicklungsnuten empfangen ist, und wobei sich die Mehrzahl von Ferritenkanälen im Allgemeinen orthogonal zu der einen oder mehreren Wicklungsnuten erstrecken.
Antennenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Innenhülle ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus einem nicht magnetischen Metall, einem Kunststoff, einem Thermokunststoff, einem Polymer, Keramik, einem Epoxymaterial, einem Verbundmaterial und einer beliebigen Kombination davon.
Antennenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Innenhülle über additive Herstellung gedruckt ist.
Antennenbaugruppe nach Anspruch 1, die ferner eine oder mehrere Drehsicherungsvorrichtungen umfasst, die den Spulenkörper an die Innenhülle koppelt.
Antennenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Werkzeugdorn einen Sattel mit reduziertem Durchmesser definiert, wobei die Antennenbaugruppe ferner Folgendes umfasst: eine Schutzschicht, die um den Spulenkörper und die Spule innerhalb des Sattels gebildet ist; und ein Außenhülle, die sich axial über den Sattel erstreckt, um den Spulenkörper und die Schutzschicht zu umhüllen.
Antennenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Spule in einem Winkel, der von der Zentralachse des Werkzeugdorns versetzt ist, um die äußere Spulenkörperfläche gewickelt ist.
Verfahren zum Zusammenbauen einer Antennenbaugruppe, das Folgendes umfasst: Positionieren einer Innenhülle um eine Außenfläche eines Werkzeugdorns, wobei die Innenhülle eine Mehrzahl von Ferriten aufweist, die innerhalb einer entsprechenden Mehrzahl von Ferritenkanälen angeordnet sind, die auf einer Innenhüllenfläche der Innenhülle definiert sind; Positionieren eines Spulenkörpers um den Werkzeugdorn, wobei die Innenhülle zwischen dem Spulenkörper und dem Werkzeugdorn liegt; und Wickeln einer Spule einschließlich einer Mehrzahl von Wicklungen um eine äußere Spulenkörperfläche, so dass die Mehrzahl von Ferriten zwischen dem Werkzeugdorn und der Spule liegen.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner Folgendes umfasst: Drucken der Mehrzahl von Ferriten über einen additiven Herstellungsprozess; und Sichern der Mehrzahl von Ferriten innerhalb der Mehrzahl von Ferritenkanälen unter Verwendung von mindestens einem eines Klebstoffs oder einem oder mehreren mechanischen Befestigungselementen.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner das Trennen lateral benachbarter Ferriten der Mehrzahl von Ferriten mit einem oder mehreren Teilern, die in der Innenhüllenfläche definiert sind, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Positionieren des Spulenkörpers um den Werkzeugdorn das Formen des Spulenkörpers in eine Außenhüllenfläche der Innenhülle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Positionieren des Spulenkörpers um den Werkzeugdorn das Drucken des Spulenkörpers auf eine Außenhüllenfläche der Innenhülle über ein additives Herstellungsverfahren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner das Koppeln des Spulenkörpers und der Innenhülle an eine oder mehrere Drehsicherungsvorrichtungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Innenhülle und der Spulenkörper in einem Sattel mit reduziertem Durchmesser angeordnet sind, der in der Außenfläche des Werkzeugdorns definiert ist, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Positionieren einer Schutzschicht um den Spulenkörper und die Innenhülle innerhalb des Sattels; und Umhüllen der Innenhülle, des Spulenkörpers und der Schutzschicht innerhalb des Sattels mit einer Außenhülle, die sich axial über den Sattel erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner das Wickeln der Spule um die äußere Spulenkörperfläche in einem Winkel, der von einer Zentralachse des Werkzeugdorns versetzt ist, umfasst.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Einführen eines Bohrlochaufzeichnungswerkzeugs in ein Bohrloch, wobei das Bohrlochaufzeichnungswerkzeug einen Werkzeugdorn, einen um eine Außenfläche des Werkzeugdorn positionierten und eine äußere Spulenkörperfläche bereitstellenden Spulenkörper, eine Spule, die um die äußere Spulenkörperfläche gewickelt ist, und eine Mehrzahl von Ferriten, die an eine Innenhülle gekoppelt sind, die zwischen dem Spulenkörper und dem Werkzeugdorn liegt, beinhaltet, wobei die Mehrzahl von Ferriten zwischen dem Werkzeugdorn und der Spule liegen; und Erhalten von Messungen einer umgebenden unterirdischen Formation mit dem Bohrlochaufzeichnungswerkzeug.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Werkzeugmeißel operativ an einen Bohrstrang gekoppelt ist und wobei das Einführen des Bohrlochaufzeichnungswerkzeugs in das Bohrloch ferner Folgendes umfasst: Erstrecken des Bohrlochaufzeichnungswerkzeugs in das Bohrloch am Bohrstrang; und Bohren eines Abschnittes des Bohrlochs mit einem Bohrmeißel, der an ein distales Ende des Bohrstrangs gesichert ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Einführen des Bohrlochaufzeichnungswerkzeugs in das Bohrloch ferner das Erstrecken des Bohrlochaufzeichnungswerkzeugs in das Bohrloch auf Drahtleitung als Teil einer Drahtleitungsinstrumentensonde umfasst.