[发明专利]一种套管井井地信号双向无线电磁传输装置及方法

权利要求书

1.一种套管井井地信号双向无线电磁传输装置，其特征在于，包括设置在井下的套管(1)以及设置在所述套管(1)内由上至下依次连接的油管(2)、扶正器Ⅰ(3)、短节Ⅰ(4)、封隔器(5)、短节Ⅱ(6)、传感器集成短节(7)以及扶正器Ⅱ(9)；所述扶正器Ⅰ(3)与扶正器Ⅱ(9)上下设置，所述扶正器Ⅰ(3)与扶正器Ⅱ(9)用于所述套管(1)与油管(2)电气连接；所述短节Ⅰ(4)与短节Ⅱ(6)之间通过电磁信号连通，所述短节Ⅰ(4)与短节Ⅱ(6)之间的信号的双向传递。

2.根据权利要求1所述的一种套管井井地信号双向无线电磁传输装置，其特征在于，所述短节Ⅰ(4)与短节Ⅱ(6)均包括油管(2)、金属保护外套以及设置在所述油管(2)和金属保护外套之间的电池组、发射信号处理模块以及接收信号处理模块。

3.根据权利要求2所述的一种套管井井地信号双向无线电磁传输装置，其特征在于，所述短节Ⅱ(6)还包括TM波发射天线，TM波发射天线由环形的软磁材料以及环绕在软磁材料之外的线圈组成。

4.根据权利要求2所述的一种套管井井地信号双向无线电磁传输装置，其特征在于，所述短节Ⅰ(4)还包括TM波接收天线，TM波接收天线由高磁导率的磁芯以及线圈组成。

5.根据权利要求2-4任一所述的一种套管井井地信号双向无线电磁传输装置，其特征在于，所述发射信号处理模块包括传感器模拟信号采集电路、编码模块、调制模块、带通滤波电路模块、功率放大电路模块以及发射电流监测模块，所述发射信号处理模块用于产生调制信号，所述调制信号由第一微控制器进行传感器模拟信号采集、编码以及调制得到,所述发射信号处理模块中的功率放大电路与TM波发射天线电气连接。

6.根据权利要求5所述的一种套管井井地信号双向无线电磁传输装置，其特征在于，所述短节Ⅰ(4)和短节Ⅱ(6)上均设有绝缘材料制成用于进行封装的密封罩。

7.根据权利要求6所述的一种套管井井地信号双向无线电磁传输装置，其特征在于，所述短节Ⅱ(6)、传感器集成短节(7)以及油管(2)通过螺纹接头相连接，传感器集成短节(7)与短节Ⅱ(6)通过电缆(8)传输传感器信号。

8.根据权利要求7所述的一种套管井井地信号双向无线电磁传输装置，其特征在于，所述接收信号处理模块包括信号滤波电路、以及电压增益放大电路，其中，接收信号处理模块接收的信号由第二微控制器进行解调和解码。

9.根据权利要求2所述的一种套管井井地信号双向无线电磁传输装置，其特征在于，所述油管(2)、扶正器Ⅰ(3)、套管(1)以及扶正器Ⅱ(9)构成了一个电流从油管(2)流向扶正器，并回流至感应电动势的负极的等效回路。

10.一种套管井井地信号双向无线电磁传输方法，其特征在于，基于如权利要求1-9任一所述的套管井井地信号双向无线电磁传输装置，所述套管井井地信号双向无线电磁传输方法，包括以下步骤：

步骤1）、井下数据上传时，上部短节Ⅰ(4)作为电磁信号接收短节，下部短节Ⅱ(6)作为电磁信号发射短节，当电磁发射短节的短节Ⅱ(6)中的TM波发射天线通过交变电流在磁芯中产生交变磁场，由于穿过发射天线磁芯的金属油套管和回路电极或封隔器构成导体回路而在回路中产生感应电流，则处于上述回路中的电磁信号接收短节的短节Ⅰ(4) 上的磁芯对电流信号进行捕获而实现信号的上传；

步骤2）、地面数据下传时，下部短节Ⅱ(6)作为电磁信号接收短节，上部短节Ⅰ(4)作为电磁信号发射短节，当电磁发射短节的短节Ⅰ(4)中的TM波发射天线通过交变电流在磁芯中产生交变磁场，交变磁场在电磁信号发射短节的短节Ⅰ(4)的油管(2)上产生感应电动势，在电磁信号接收短节的短节Ⅱ(6)对电流信号进行捕获而完成信号下传，所述短节Ⅰ(4)与短节Ⅱ(6)之间的信号的双向传递。