用于测井工具的柔性天线组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开大体上涉及与相对于地下井执行的操作结合利用的设备，并且具体地说，涉及可操作用于在地下测井系统中使用的柔性天线组件。
【背景技术】
[0002]现代石油钻探和生产操作需要与井下参数和条件相关的大量信息。此种信息通常包括井筒和钻探组件的位置和取向、地层性质和井下钻探环境参数。与井下岩层性质和条件相关的信息的收集通常被称为测井。例如，可在井被钻探之后对其测井，诸如通过使用钢丝绳系统和方法。在钻探过程期间也可对井测井，诸如通过使用随钻测量(MWD)和随钻测井(LWD)系统和方法。
[0003]在测井操作期间可使用各种测量工具。一个此种工具是电阻率测井仪，其包括用于将电磁信号发射到岩层中的一个或多个天线和用于接收岩层响应的一个或多个天线。当在低频率下操作时，电阻率测井仪可被称为感应测井仪，并且在高频率下，其可被称为电磁波传播测井仪。虽然支配测量的物理现象可能随频率变化，但所述工具的操作原理是一致的。在一些情况下，接收信号的振幅和/或相与发射信号的振幅和/或相进行比较以测量岩层电阻率。在其他情况下，接收信号的振幅和/或相彼此进行比较以测量岩层电阻率。
[0004]附图简述
[0005]为了更完整地理解本公开的特征和优势，现在连同附图参考详细描述，其中对应数字在不同图中指对应部分，并且其中:
[0006]图1是根据本公开的一个实施方案的在使用具有柔性天线组件的测井工具的钻探操作期间的井系统的示意图；
[0007]图2是根据本公开的一个实施方案的具有柔性天线组件的测井工具的侧视图；
[0008]图3是根据本公开的一个实施方案的柔性天线组件的侧视图；
[0009]图4是根据本公开的一个实施方案的柔性天线组件的侧视图；
[0010]图5是根据本公开的一个实施方案的柔性天线组件的部分分解侧视图；
[0011]图6是根据本公开的一个实施方案的柔性天线组件的部分分解侧视图；
[0012]图7是根据本公开的一个实施方案的柔性天线组件的部分分解侧视图；
[0013]图8描绘用于形成根据本公开的一个实施方案的柔性天线组件的工艺步骤；
[0014]图9描绘用于形成根据本公开的一个实施方案的柔性天线组件的工艺步骤；
[0015]图10描绘根据本公开的一个实施方案的在3D印刷操作期间部分形成的柔性天线组件;并且
[0016]图11描绘根据本公开的一个实施方案的在3D印刷操作期间部分形成的柔性天线组件。
【具体实施方式】
[0017]虽然以下详细论述各种系统、方法和其他实施方案，但应了解，本公开提供许多可适用的发明构思，所述发明构思可体现在广泛的多种特定场合。本文论述的具体实施方案仅为示例性的，并且不限制本公开的范围。
[0018]在第一方面，本公开涉及一种天线组件。所述天线组件包括具有外表面的柔性非导电圆柱形芯和定位在所述芯的所述外表面上的导电路径。所述导电路径形成可操作来发射或接收电磁能量的电磁线圈。导电路径在芯上形成而不使导线缠绕在芯周围。
[0019]在某些实施方案中，芯可以是包括诸如聚苯硫醚(PPS)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚四氟乙烯(PTFE)和聚砜(PSU)的热塑性塑料的聚合物、聚合物合金或共聚物。在一些实施方案中，导电路径可以是选自由倾斜线圈、交叉倾斜线圈、三轴倾斜线圈、螺旋线圈及其组合组成的组的线圈形式。在特定实施方案中，导电路径可通过用导电材料涂布所述芯并执行选自由铣削、机械加工、蚀刻和激光去除组成的组的去除工艺形成在所述芯上。在其他实施方案中，导电路径可通过选自由利用导电且绝缘的油墨的印刷以及利用导电且绝缘的环氧树脂的丝印组成的组的增材工艺形成在所述芯上。在其他实施方案中，导电路径可通过诸如多材料3D印刷工艺的集成材料沉积工艺形成在所述芯上。
[0020]在第二方面，本公开涉及一种测井工具。测井工具包括管状构件，所述管状构件具有定位在其上的至少一个天线组件和可操作地耦接到所述至少一个天线组件的电路系统。所述天线组件包括具有外表面的柔性非导电圆柱形芯和定位在所述芯的所述外表面上的导电路径。所述导电路径形成可操作来发射或接收电磁能量的电磁线圈。导电路径在芯上形成而不使导线缠绕在芯周围。
[0021 ]在第三方面，本公开涉及一种测井工具。测井工具包括管状构件和柔性安装在所述管状构件上的至少一个天线组件。所述天线组件包括具有外表面的柔性非导电圆柱形芯和定位在所述芯的所述外表面上的导电路径。导电路径包括可操作来发射或接收电磁能量的电磁线圈。电路系统电耦接到所述至少一个天线组件以向电磁线圈提供电流或从电磁线圈接收电流。
[0022]在第四方面，本公开涉及一种生产天线组件的方法。所述方法包括:提供具有外表面的柔性非导电圆柱形芯，以及通过在所述芯上沉积导电路径而不使导线缠绕在所述芯周围来形成可操作来在所述芯的外表面上发射或接收电磁能量的电磁线圈。
[0023]所述方法还包括:提供聚合物芯;提供选自由聚苯硫醚(PPS)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚四氟乙烯(PTFE)和聚砜(PSU)组成的组的热塑性芯；用导电材料涂布所述芯并执行选自由铣削、机械加工、蚀刻和激光去除组成的组的去除工艺;执行选自由利用导电且绝缘的油墨的印刷以及利用导电且绝缘环的氧树脂的丝印组成的组的增材工艺;执行诸如多材料3D印刷工艺的集成材料沉积工艺和/或将天线组件柔性安装在管状构件上。
[0024]首先参考图1，示意性示出钻探操作期间的井系统10。钻探平台12配备有井架14和支撑连接在一起形成钻柱18的多个钻杆的升降机16。升降机16悬吊顶部驱动器20，所述顶部驱动器20用于旋转钻柱18并且使钻柱18降低穿过井口 22。钻头24连接到钻柱18的下端。在示出的实施方案中，钻探通过利用钻柱18旋转钻头24形成井筒26来完成。钻井液由泥浆循环设备28栗送穿过供水管30到达顶部驱动器20并下降穿过钻柱18。钻井液通过钻头24中的喷嘴退出钻柱18，使钻头24冷却并随后携带钻肩通过钻柱18的外部与井筒26之间的环32到达表面。钻井液随后返回到泥浆坑34以便再循环。
[0025]如示出的，井系统10包括LWD系统。LWD系统可包括诸如测井工具36的多种井下部件，所述测井工具36可包括具有柔性非导电圆柱形芯与可操作来发射和/或接收电磁能量的至少一个倾斜的电磁线圈的至少一个或多个天线组件，实现关于岩层性质、钻探参数的数据或其他井下数据的收集。在示出的实施方案中，测井工具36耦接到可操作来向表面发射数据的泥浆脉冲遥测工具38。例如，泥浆脉冲遥测工具38调制钻井液流的阻力以生成以声速传播到表面的压力脉冲。一个或多个压力变换器40、42为信号数字转换器44将压力信号变换成电信号。阻尼器或消涌器(deSurger)46可用于减少来自泥浆循环设备的噪音。给水管30连接到消涌器46中的钻井液室48。隔膜或分离膜50将钻井液室48与气体室52分离。隔膜50随钻井液压力的变化移动，使气体室52能够扩展与收缩，从而吸收部分压力波动。
[0026]在示出的实施方案中，数字转换器44通过有线或无线通信协议向诸如计算机54的控制子系统供应数字形式的压力信号。计算机54可包括可使用计算机硬件、软件、其组合等来实施的各种块、模块、元件、部件、方法或算法。计算机硬件可包括被配置来执行存储在非暂态计算机可读介质上的一个或多个指令序列、编程姿态或代码的处理器。处理器可以是，例如，通用微处理器，微控制器，数字信号处理器，专用集成电路，现场可编程门阵列，可编程逻辑设备，控制器，状态机，门控逻辑，分立硬件组件，人工神经网络或可以执行计算或数据的其他操纵的任何类似合适实体。机器可读介质可呈现许多形式，包括例如非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质可包括，例如，光和磁盘56。易失性介质可包括，例如，动态存储器。传输介质可包括，例如，同轴电缆、导线、光纤和形成总线的导线。机器可读介质的常见形式可包括，例如，软盘，柔盘，硬盘，磁带，其他类似磁介质，CD-R0M，DVD，其他类似光学介质，穿孔卡，纸带和具有图案化的孔的类似物理介质，RAM，R0M，PR0M，EPR0M和闪存EPR0M。替代地，控制系统中的一些或全部可远离计算机54定位并且可通过有线或无线通信协议与其通信。由计算机54处理的数据可通过计算机监视器58呈现给操作员并且可由操作员使用一个或多个输入装置60操纵。在一个实例中，LWD系统可用于获取并监视底孔组件的位置和取向、钻探参数和岩层性质。
[0027]尽管图1描绘处在垂直井筒中的本系统，但本领域技术人员应理解，本系统也同样适用于在具有其他取向的井筒中使用，包括水平井筒、偏离井筒、倾斜井筒等。因此，本领域技术人员应理解，诸如以上，以下，上部，下部，向上，向下，井上，井下等的方向性术语的使用相对于示例性实施方案来使用，因为它们在图中有所描绘，向上方向朝向对应图的顶部并且向