專利名稱：用于信號源和傳感器的半導(dǎo)電外殼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于信號源或傳感器，特別是用于地下測試的外殼或外套的使用。
背景技術(shù)：
在油氣勘探和開發(fā)領(lǐng)域，各種測井技術(shù)已經(jīng)為人所熟知。這些技術(shù)通常使用測井儀器或“探測器”，其配置有適于發(fā)射通過穿過地層井眼的能量的信號源。所發(fā)射的能量與周圍的地層發(fā)生作用，產(chǎn)生由一個或多個測井儀器上的傳感器所探測到和測試到的信號。通過處理所探測到的信號數(shù)據(jù)，獲得地層性質(zhì)的剖面圖或“測井曲線”。
本領(lǐng)域所公知的測井技術(shù)包括“電纜”測井，隨鉆測井(LWD)，和隨起下鉆測井(LWT)，電纜測井需要將電纜末端的儀器下入到井眼中，以便在所述測井儀器沿著井眼移動時進(jìn)行地下測試。LWD需要在鉆具組合內(nèi)設(shè)置儀器，以便在井眼鉆穿地層時使用。LWT需要在鉆柱內(nèi)設(shè)置信號源或傳感器，以在鉆柱從井眼中起出時進(jìn)行測試。
常規(guī)的電磁(EM)測井儀器利用作為信號源和/或傳感器運(yùn)行的天線進(jìn)行測試。所述的天線通常為筒形螺線管類型的線圈，該線圈由一匝或多匝繞在支架上的絕緣導(dǎo)線組成。在使用中，發(fā)射天線被一交流電激發(fā)，發(fā)射穿過在鉆井操作中使用的井眼流體(也稱為“泥漿”)進(jìn)入地層的EM能量。由接收天線探測到的信號反映了與泥漿和地層的作用。眾所周知，由感應(yīng)式測井所獲得的測試受發(fā)射器至接收器的直接耦合的影響。因此，應(yīng)用感應(yīng)式測井時，測井儀器通常配置有一個或多個設(shè)置在發(fā)射器或接收器附近的“屏蔽”天線，以消除或減少這些耦合的影響。
天線通常沿著縱向儀器軸線安裝在它們的軸線上。因此，這些儀器通過具有縱向磁偶極子(LMD)的天線進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)這樣一種天線被安放在井眼中并被激發(fā)發(fā)射EM能量時，電流在井眼和地層中的天線的周圍流動。沒有順著井眼上下流動的凈電流。然而，使用含有具有傾斜或者橫向線圈的天線的儀器，也就是說天線的軸線不平行于支架的軸線，在特定環(huán)境下存在一電流。這些儀器通過具有橫向或者傾斜磁偶極子(TMD)的天線而實(shí)現(xiàn)。一些TMD天線具有多個線圈。一個TMD天線設(shè)計具有一組三個線圈，稱作三軸天線。配置有TMD的測井儀器在專利號為4,319,191、5,508,616、5,757,191、5,781,436、6,044,325、6,147,496的美國專利中做了描述。
所述TMD的一個顯著缺陷為在高差異的情況下，也就是當(dāng)井眼內(nèi)的泥漿比地層更具導(dǎo)電性時，出現(xiàn)的非常大的井眼效應(yīng)。當(dāng)TMD被安放在井眼中心時，沿著井眼軸線沒有凈電流。當(dāng)其位于偏離平行于磁矩方向的方向時，位置的對稱性確保了沿著井眼軸線仍然不存在凈電流。然而，當(dāng)TMD偏離垂直于磁矩的方向時，在井眼中就會感應(yīng)出軸向電流。

圖1示出了井眼內(nèi)不同的TMD偏心距。在高差異情況下，這些電流能夠沿著井眼流動很長的距離。當(dāng)這些電流經(jīng)過TMD天線時，它們能夠產(chǎn)生不想要的破壞性信號，這些信號比在沒有井眼的均質(zhì)地層中出現(xiàn)的信號大好多倍。圖2示出了沿著具有一非導(dǎo)電性儀器的地層中出現(xiàn)的軸向電流。這一“井眼效應(yīng)”的進(jìn)一步描述出現(xiàn)在專利號為6,573,722、6,556,015和6,541,979的美國專利中。
在電纜的應(yīng)用中，所述天線通常由致密的塑料材料構(gòu)成的外殼包著，該塑料材料由層狀玻璃纖維材料構(gòu)成。在LWD的應(yīng)用中，所述天線通常被安裝在一金屬支架上，以抵抗在鉆井過程中遇到的惡劣的環(huán)境和條件。常規(guī)的測井儀器還可以由熱塑材料構(gòu)成。這些儀器的熱塑復(fù)合結(jié)構(gòu)提供用于安裝天線的非導(dǎo)電性的結(jié)構(gòu)。專利號為6,084,052、6,300,762、5,988,300、5,944,124的美國專利和德國專利GB2337546描述了用于油田作業(yè)的復(fù)合基儀器和管子的實(shí)施方案。
本領(lǐng)域出現(xiàn)了用于減小或者糾正由TMD天線產(chǎn)生的感應(yīng)軸向電流的技術(shù)。專利號為5,041,975和5,058,077的美國專利描述了用于處理由井下測試產(chǎn)生的信號數(shù)據(jù)，以便糾正井眼效應(yīng)或者補(bǔ)償在鉆井時傳感器上的偏心旋轉(zhuǎn)的影響。專利號為4,651,101的美國專利描述了一種用于消除探測器表面的電場的測井探測器結(jié)構(gòu)。另外的用于確定井眼效應(yīng)的技術(shù)出現(xiàn)在專利號為6,573,722、6,556,015和6,541,979的美國專利中。這些技術(shù)包括復(fù)雜的信號處理和/或應(yīng)用到所述儀器上的附加部件，以便確定電流。因此，具有對于改進(jìn)技術(shù)的需要以便處理這些不想要的井眼電流。
發(fā)明概述本發(fā)明的一方面為在地下井眼中使用的外殼。所述外殼包括一適于罩住信號源或傳感器的復(fù)合材料體，其具有使傳向或來自信號源或傳感器的信號穿過的透明度(transparency)；其中所述的復(fù)合材料體具有均勻的導(dǎo)電表面，該導(dǎo)電表面具有一用于短路信號源或傳感器附近的電流的路徑。
本發(fā)明的另一方面為在地下井眼中使用的裝置。所述裝置包括一伸長的支架；一設(shè)置在支架上的天線，所述天線適于發(fā)射或接收電磁能量；以及一設(shè)置在支架上用于罩住天線的復(fù)合材料外殼，所述外殼具有使電磁能量信號穿過的透明度；所述外殼具有均勻的導(dǎo)電表面，該導(dǎo)電表面具有一用于短路天線附近的電流的路徑。
本發(fā)明的另一方面為在地下井眼中使用的裝置。所述裝置包括一適于發(fā)射或接收電磁能量的天線；以及一罩住天線的復(fù)合材料外殼，所述外殼具有使電磁能量穿過的透明度；其中所述外殼具有均勻的導(dǎo)電表面，該導(dǎo)電表面具有一用于短路天線附近的電流的路徑；以及一連接到外殼使電流穿過外殼的導(dǎo)體。
附圖簡要說明從下面的說明和權(quán)利要求中，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將變得很明顯。
圖1示出了平行和垂直偏心的井眼內(nèi)傾斜或橫向磁偶極子的井下視圖。
圖2為在具有儀器的導(dǎo)電性井眼內(nèi)出現(xiàn)的感應(yīng)軸向電流的示意圖，所述儀器具有垂直偏心傾斜或橫向磁偶極子和絕緣外殼。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)電套筒和三軸天線陣列的示意圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一個半導(dǎo)電套筒和信號源/傳感器結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的罩在輕微導(dǎo)電套筒內(nèi)的信號源附近產(chǎn)生的井眼軸向電流的示意圖。
圖6為本發(fā)明實(shí)施例的套筒實(shí)施例的示意圖。
圖7為根據(jù)本發(fā)明的環(huán)繞支架部件的套筒實(shí)施例的截面圖。
圖8為根據(jù)本發(fā)明的環(huán)繞支架部件的套筒實(shí)施例的示意圖。
圖9為根據(jù)本發(fā)明的利用載碳環(huán)氧樹脂浸漬碳纖維并將加載纖維纏繞在旋轉(zhuǎn)心軸上以形成細(xì)長的圓柱外套或外殼的制造步驟的示意圖。
圖10為根據(jù)本發(fā)明示出纖維帶布置的預(yù)浸漬石墨套筒的剖面圖。
圖11為用于本發(fā)明套筒實(shí)施例的各組預(yù)浸漬層的表。
圖12為本發(fā)明多套筒實(shí)施例的示意圖。
圖13為使用根據(jù)本發(fā)明的套筒的測井系統(tǒng)的示意圖。
圖14為用于一些公開實(shí)施例的橫向偏心特性曲線的比較圖。
具體實(shí)施例方式
圖3示出了本發(fā)明的一個實(shí)施例。其中示出套筒12罩在信號源和傳感器陣列上。術(shù)語套筒在這里用于定義一外表面，比如外殼或者外套。信號源為一TMD發(fā)射器T，傳感器為一本領(lǐng)域公知類型的TMD接收器R(例如在專利號為6,351,127、6,566,881、6,584,408的美國專利所描述的)。套筒12由復(fù)合材料構(gòu)成，所述的復(fù)合材料包含石墨布(graphite cloth)和載碳環(huán)氧樹脂(carbon loaded epoxy)或者玻璃纖維和碳纖維的混合物。所形成的套筒12為信號源/傳感器提供了一半導(dǎo)電性外殼?？梢岳斫?，本發(fā)明并不局限于發(fā)射器或接收器的任何特定數(shù)目或組合。實(shí)施例可以包括任何LMD和TMD類型的信號源/傳感器的混合。
套筒12的電導(dǎo)率可以根據(jù)組分中碳含量的變化而改變，其進(jìn)一步的描述在下面。同樣，套筒可以被制成比大多數(shù)常規(guī)鉆井作業(yè)中使用的導(dǎo)電水基泥漿具有更高導(dǎo)電性(比如高10倍的導(dǎo)電性)。通過將套筒12電連接到罩在套筒內(nèi)的導(dǎo)電支架18上，在井眼內(nèi)流動的電流通過套筒被引導(dǎo)到或被短路到支架18。支架18可以由任何合適的導(dǎo)電材料構(gòu)成(比如美國專利US4,873,488所描述的銅管)，信號源/傳感器可以安裝在支架上，這是本領(lǐng)域的所公知的并且在前述專利中也做了描述。
通過一個或多個固定在外殼內(nèi)表面和支架之間的導(dǎo)體20，套筒12電連接到導(dǎo)電支架18。導(dǎo)體20可以由任何合適的導(dǎo)電材料和設(shè)備構(gòu)成(比如金屬線、導(dǎo)電帶)，并使用公知的方式，比如常規(guī)的固定裝置或者本領(lǐng)域公知的焊接技術(shù)，將其連接在所述設(shè)備之間。
當(dāng)連接器20沿著支架18的分布和布置變化時，不同的布置可能對接收器所探測到的信號具有不同的影響。圖4示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。這一實(shí)施例包括幾個TMD天線一個發(fā)射器T，兩個接收器R1，R2和一個屏蔽天線(bucking antenna)B。連接器20被顯示為關(guān)于發(fā)射器T和接收器R2對稱地放置，即，在各個天線上方和下方相同的距離。附加連接器20沿著支架18的z軸設(shè)置在R1-B天線對之間，其位置按照如下方程確立Zi=21LBi+1LRi---(1)]]>其中L為從發(fā)射器T到第i個B和R天線的相應(yīng)距離。
通過輕微導(dǎo)電套筒12罩住或遮住發(fā)射器T或接收器R，以及通過將套筒短路接到支架18上，如圖5所示，為井眼內(nèi)流動的電流提供了一通路，以在天線附近短路。從而消除或減小了由井眼電路產(chǎn)生的不想要的影響。雖然圖3和圖4示出了具有設(shè)置在支架18上的天線的實(shí)施例，但是其它實(shí)施例能夠利用部分或全部鑲嵌在套筒12內(nèi)的天線而實(shí)現(xiàn)，只要適宜的絕緣或屏蔽(比如橡膠塑?；蜩T封)被使用來隔離所述天線(未示出)。在作業(yè)中，導(dǎo)電通路穿過套筒，短路電流，以使得不與罩住的天線耦合。
圖6示出了本發(fā)明的一個套筒12。在這一實(shí)施例中，套筒12包括一個或多個嵌在套筒12內(nèi)并伸至套筒內(nèi)徑的導(dǎo)電“電扣”(button)25或塞子。所述電扣25可以是任何導(dǎo)電材料，優(yōu)選為金屬，并且它們嵌在殼體內(nèi)，以便能夠接觸在套筒內(nèi)徑與支架18之間延伸的導(dǎo)體20(如圖3和圖4所示)。電扣25為套筒12、導(dǎo)體20和支架18之間的電流通路提供了一可靠的連接。盡管以圓盤或塞子的形式示出，但是電扣25并不局限于任何特定的形狀和結(jié)構(gòu)。任何適合的導(dǎo)電元件和結(jié)構(gòu)都可以用于提供理想的導(dǎo)電連接。
圖7示出了處于支架18上方的本發(fā)明的另一套筒12的截面圖。在這一實(shí)施例中，電扣25伸入內(nèi)徑以與支架18的外徑直接接觸，而不需要中間的導(dǎo)體20。在一個實(shí)施例中，電扣25可以設(shè)置在套筒的凹槽內(nèi)以及用圓觸點(diǎn)(比如球軸承)彈簧加載，以提供可靠的連接(未示出)。
圖8示出了本發(fā)明的另一套筒。在這一套筒12中，導(dǎo)電元件26(比如金屬板或盤)設(shè)置在沿著套筒12的內(nèi)徑形成的方位凹槽27內(nèi)。導(dǎo)體28設(shè)置在凹槽27內(nèi)，并伸入套筒內(nèi)徑以與支架18接觸，從而在套筒和支架之間提供一電流通路。任何合適的導(dǎo)電導(dǎo)體28都可以被使用(比如金屬線、彈簧，或者外包金屬的O形環(huán))。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可以使用本領(lǐng)域公知的任何適合的技術(shù)，將本發(fā)明的套筒上的導(dǎo)電元件(比如電扣25和元件26)固定在套筒上。例如，電扣25可以在下述的分層加工期間交錯設(shè)置在套筒內(nèi)，或者在形成凹槽27之后，將元件26壓入套筒。其它實(shí)施例可以利用通過包括膜沉積、膜生長、噴涂、液相外延、蝕刻、電鍍等等的各種現(xiàn)有技術(shù)所形成的導(dǎo)電金屬元件來實(shí)施。
還可以使用粘合劑(比如聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂以及丙烯酸樹脂)將導(dǎo)電元件粘結(jié)到套筒上。通過選擇與套筒12的膨脹系數(shù)接近的導(dǎo)電元件，熱膨脹的影響可以被降低。所述元件優(yōu)選嵌入或組裝在套筒內(nèi)，以這樣一種方式，所述元件可以安全地粘結(jié)到套筒12上。同樣可以理解。導(dǎo)體20可以以各種形式連接在支架18與導(dǎo)電套筒元件之間，只要能夠在套筒12與支架18之間形成所需的電流通路就可以。
利用樹脂浸漬樹脂的技術(shù)不是新的。專利號為4,289,168和4,968,545的美國專利描述了制作復(fù)合材料管的技術(shù)。然而，在井下應(yīng)用中使用這樣的樹脂和管子需要考慮不同因素。對于井下應(yīng)用來說，輕微導(dǎo)電熱裝置或者熱塑料套筒應(yīng)該具有均質(zhì)張量體積電阻率以及至少超各向同性(trans-isotropic)性質(zhì)。還可以優(yōu)選的是，體積電阻率是與在環(huán)氧樹脂和/或樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變下的溫度和壓力無關(guān)的。
本發(fā)明的熱裝置套筒12能夠利用載碳粉環(huán)氧樹脂和平織碳纖維構(gòu)成。環(huán)氧樹脂是這樣準(zhǔn)備的，加入重量百分比為0％-n％的碳粉，然后將其在受熱的混合物中混合好。張量體積電阻率線性地取決于加入到環(huán)氧樹脂中碳的含量。之后，將所述纖維穿過載碳環(huán)氧樹脂池，并拉緊纏繞在心軸22上，如圖9所示?？蓛?yōu)選的是，保持織紋平行于每一連續(xù)層。這一程序確保了體積電阻率的均勻性。
加入到環(huán)氧樹脂的碳粉增加了整體的電導(dǎo)率，除此之外還特別增加了套筒的徑向電導(dǎo)率。這里的碳粉顆粒增加了纖維層之間的徑向連通性。z向和φ向的電導(dǎo)率幾乎相等，這主要是因?yàn)榭椢镏械奶祭w維在z向和φ向相等地取向。通過改變織物中玻璃纖維對碳纖維的百分比可以改變z向和φ向的電導(dǎo)率。
用于套筒12的熱塑料的基本構(gòu)筑材料為預(yù)浸漬石墨纖維帶。沿著石墨纖維帶的長度鋪設(shè)碳纖維。為了在管子內(nèi)獲得類似z向和φ向的電導(dǎo)率，在z向和φ向體積相等地鋪設(shè)預(yù)浸漬體。由于在徑向沒有鋪設(shè)纖維，徑向的電導(dǎo)率較小。圖10示出了一個這樣的預(yù)浸漬的布置。水平層根據(jù)優(yōu)選等于預(yù)浸漬體寬度的螺距進(jìn)行螺旋鋪設(shè)。因此，為了減少螺距，可以鋪設(shè)較小寬度的預(yù)浸漬體。其它套筒的實(shí)施例可以使用本領(lǐng)域公知的擠壓技術(shù)(未示出)通過擠壓載碳(纖維或者粉末)熱塑料來形成。例如，這一實(shí)施例可以使用PEEKTM/Graphite，TORLONTM樹脂，或者其它適合的市面上銷售的復(fù)合材料。
圖11示出了一張根據(jù)本發(fā)明描述各組的預(yù)浸漬體表。8組中的每一組具有六層。+86和-86分別表示的是順時針和逆時針鋪設(shè)的環(huán)層。這一構(gòu)造被經(jīng)驗(yàn)性地示出，以產(chǎn)生一均質(zhì)的超各向同性管。用于圖11所示構(gòu)造的所測電導(dǎo)率為σz＝σφ＝1000S/mσp＝0.23S/m如上所述，本發(fā)明的預(yù)浸漬技術(shù)生產(chǎn)各種電導(dǎo)率的均質(zhì)各向同性和所需尺寸的材料。套筒12的結(jié)構(gòu)基本上具有測井操作中使用的常規(guī)信號頻率的電流在井眼內(nèi)流動的均勻的邊界。由于套筒12表面具有比井眼內(nèi)泥漿電導(dǎo)率大的電導(dǎo)率，因此信號源或傳感器基本上不受不想要的井眼電流的影響。因而本發(fā)明的套筒12具有輕微的導(dǎo)電性，然而具有很高的機(jī)械強(qiáng)度并且能夠電磁透過所需的信號。
石墨套筒12的固有強(qiáng)度允許具有各種厚度和直徑的實(shí)施例。薄或“光滑的”測井下井儀能夠使用本發(fā)明的套筒12而實(shí)現(xiàn)。圖12示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。在這一實(shí)施例中，半導(dǎo)電套筒12構(gòu)成了多管結(jié)構(gòu)的外表面。內(nèi)套筒12′被本發(fā)明的半導(dǎo)電套筒12所包圍。如此所述，半導(dǎo)電套筒12具有一適于不需要的軸向井眼電流而允許所需的信號在其中傳送的選擇通路。只要套筒12的外表面在井眼環(huán)境內(nèi)具有合適的電導(dǎo)率，這就可以實(shí)現(xiàn)。內(nèi)套筒12′為系統(tǒng)增加了更大的支撐，在本質(zhì)上形成了一內(nèi)框架。任何合適的材料或復(fù)合材料都可以用于內(nèi)套筒12′，包括市面上銷售的材料，比如專利號為6,084,052和6,300,762的美國專利中所描述的RANDLITETM、PEEKTM、KEVLARTM、玻璃纖維，或者聚芳醚酮基熱塑材料。
內(nèi)套筒12′上的開口30使導(dǎo)體20或電扣25在組裝時能夠在外套筒12與支架18之間連接。其它實(shí)施例可以利用各種長度的內(nèi)套筒12′和多個相互隔開的內(nèi)套筒來實(shí)現(xiàn)，以便不需要用于導(dǎo)體20或電扣25的通路(未示出)。其它實(shí)施例也可以使用設(shè)置在內(nèi)套筒12′內(nèi)并連接到外套筒以與內(nèi)支架18形成導(dǎo)電性連接的導(dǎo)體來實(shí)施(未示出)。
本發(fā)明的套筒可以借助具有一組常規(guī)信號源或傳感器的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，以獲得本領(lǐng)域公知的各種測試(比如聲波測試、核磁測試、重力測試)。常規(guī)的EM天線可以以各種布置或結(jié)構(gòu)設(shè)置在支架18上，并且可以以各種頻率運(yùn)行以獲得所需的EM測試。本領(lǐng)域的技術(shù)人員同樣可以理解，軸線間距和天線沿著下井儀的布置可以改變，以改變信號強(qiáng)度和測試的靈敏性。
圖13一般地示出了本發(fā)明的一個測井系統(tǒng)。所述測井系統(tǒng)包括一測井下井儀10，該測井下井儀具有由發(fā)射器T、屏蔽天線B、罩在本發(fā)明的套筒12內(nèi)的接收器R組成的TMD天線陣列，并且該測井下井儀被設(shè)置在穿過地層111的井眼115內(nèi)。所示的測井下井儀10通過測井電纜系統(tǒng)的測井電纜116或隨鉆系統(tǒng)的鉆柱116被支持在井眼115內(nèi)。使用電纜測井下井儀時，所述測井下井儀10通過絞車在井眼115內(nèi)進(jìn)行升降，該絞車由地面設(shè)備118控制。測井電纜或鉆柱116包括導(dǎo)體(未示出)，該導(dǎo)體經(jīng)井下電子儀器與地面設(shè)備118連接起來。所述測井下井儀10包括電子儀器，以控制發(fā)射器T產(chǎn)生相應(yīng)的磁矩(未示出)。由接收器16探測到的信號通過常規(guī)的遙測裝置可以被傳送到地面設(shè)備118，以進(jìn)行處理(未示出)。
模型用于研究對配置有具有本發(fā)明半導(dǎo)電套筒的TMD的井眼的影響。兩個參考模型也可以研究沒有套筒的金屬體的設(shè)計，以及一絕緣套筒的設(shè)計。圖14比較了這三種設(shè)計的橫向偏心距的特性曲線。半導(dǎo)電套筒的設(shè)計提供了一類似于金屬體下井儀并且比絕緣套筒設(shè)計小的誤差信號。因此，本發(fā)明的半導(dǎo)電套筒除了優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度特性外還具有很好的信號特性曲線。
雖然根據(jù)有限數(shù)目的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，受益于這一公開內(nèi)容的本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，其它實(shí)施例在不脫離本發(fā)明在此所公開的范圍內(nèi)也可以進(jìn)行設(shè)計。可以理解，本發(fā)明的套筒并不局限于任一特定的應(yīng)用，它們可以應(yīng)用在隨鉆測井、隨起下鉆測井、連續(xù)油管測井、油藏監(jiān)測、套管測井等等。除了套筒的導(dǎo)電性之外，其強(qiáng)度使其適用于外殼應(yīng)用，比如井下下井儀的信號源/傳感器的外殼，以及應(yīng)用在除了油田作業(yè)之外的領(lǐng)域。其它實(shí)施例也可以將部分或者一半的套筒應(yīng)用到非復(fù)合材料井下儀器而實(shí)現(xiàn)(未示出)。
對于本說明書的目的，可清楚地理解，單詞“具有”表示的是“包括但不局限于”，以及單詞“包括”具有相應(yīng)的意思。
權(quán)利要求
1.一種在地下井眼中使用的外殼，其包括一適于罩住信號源或傳感器的復(fù)合材料體，其具有使傳向或來自信號源或傳感器的信號穿過的透明度；其中所述的復(fù)合材料體具有均勻的導(dǎo)電表面，該導(dǎo)電表面具有一用于短路信號源或傳感器附近的電流的路徑。
2.如權(quán)利要求1所述的外殼，其中所述的復(fù)合材料體適于具有使電磁信號穿過的透明度。
3.如權(quán)利要求2所述的外殼，其中所述復(fù)合材料體被形成用于防止直接將信號源或傳感器暴露于井眼內(nèi)的流體。
4.如權(quán)利要求1所述的外殼，其中所述的復(fù)合材料體形成具有內(nèi)孔的一旋轉(zhuǎn)的圓筒形表面，該表面用于罩住信號源或傳感器。
5.如權(quán)利要求4所述的外殼，其還包括一連接到所述復(fù)合材料體的導(dǎo)體，以使電流穿過所述外殼并進(jìn)入所述內(nèi)孔。
6.如權(quán)利要求1所述的外殼，其中所述的復(fù)合材料體包括一種從下述列表中選擇的材料具有設(shè)置在其上的碳粒的復(fù)合石墨材料、與碳纖維混合的載碳環(huán)氧樹脂、多層預(yù)浸漬石墨、具有設(shè)置在其上的碳粒的同心多層纖維和載碳熱塑料。
7.如權(quán)利要求4所述的外殼，其還包括一設(shè)置在復(fù)合材料體內(nèi)孔內(nèi)與復(fù)合材料體內(nèi)表面相接觸的圓筒形第二旋轉(zhuǎn)表面，所述第二旋轉(zhuǎn)表面適用于具有使電磁信號穿過的透明度。
8.如權(quán)利要求7所述的外殼，其中所述的第二旋轉(zhuǎn)表面包括一沿著其圓筒形壁的開口，該開口在其內(nèi)孔與外殼體的內(nèi)表面之間提供了一通道。
9.如權(quán)利要求1所述的外殼，其中所述的復(fù)合材料體包括在其上形成的凹槽，所述凹槽從內(nèi)孔伸至外殼的外表面。
10.一種在地下井眼中使用的裝置，其包括一伸長的支架；一設(shè)置在支架上的天線，所述天線適于發(fā)射或接收電磁能量；以及一設(shè)置在支架上用于罩住天線的復(fù)合材料外殼，所述外殼具有使電磁能量穿過的透明度；其中所述外殼具有均勻的導(dǎo)電表面，該導(dǎo)電表面具有一用于短路天線附近的電流的路徑。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述外殼形成一圍繞細(xì)長支架的套筒，具有內(nèi)孔的所述套筒包圍天線。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其還包括連接到套筒以使電流穿過套筒并進(jìn)入所述內(nèi)孔的導(dǎo)體。
13.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述套筒包括一種從下述列表中選擇的材料具有設(shè)置在其上的碳粒的復(fù)合石墨材料、與碳纖維混合的載碳環(huán)氧樹脂、多層預(yù)浸漬石墨、具有設(shè)置在其上的碳粒的同心多層纖維和載碳熱塑料。
14.如權(quán)利要求10所述的裝置，所述天線包括多個具有非平行軸線的線圈。
15.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述的天線設(shè)置在所述的管子上，以便在天線附近短路的電流穿過天線。
16.如權(quán)利要求10所述的裝置，所述天線設(shè)置在所述支架上，其軸線相對于支架軸線呈一角度。
17.如權(quán)利要求11所述的裝置，其還包括一設(shè)置在復(fù)合材料套筒的內(nèi)孔內(nèi)與所述套筒內(nèi)表面相接觸的第二套筒，所述第二套筒適于具有使電磁能量穿過的透明度。
18.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述的套筒包括一在其上形成的凹槽，所述凹槽從內(nèi)孔延伸至套筒的外表面。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其還包括一個設(shè)置在所述凹槽內(nèi)的導(dǎo)電元件。
20.如權(quán)利要求10所述的裝置，所述外殼還包括一個設(shè)置在其內(nèi)的金屬導(dǎo)體。
全文摘要
一種復(fù)合材料外殼適于罩住信號源或傳感器，特別是適于地下應(yīng)用。所述外殼具有使傳向或來自信號源或傳感器的信號通過的透明度。所述外殼具有均勻的半導(dǎo)電表面，該表面具有一使在地下井眼內(nèi)流動的電流在信號源或傳感器附近被短路的路徑。
文檔編號G01V3/18GK1619339SQ20041008262
公開日2005年5月25日 申請日期2004年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月25日
發(fā)明者D·M·霍曼, G·N·米納博, S·達(dá)維戴切瓦 申請人:施盧默格海外有限公司