專利名稱：油田雷達(dá)測(cè)井天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種油田雷達(dá)測(cè)井天線。
背景技術(shù)：
天線作為鉆孔雷達(dá)成像系統(tǒng)的核心部件，直接影響著雷達(dá)的探測(cè)范圍和精度。鉆孔雷達(dá)系統(tǒng)普遍采用超寬帶窄脈沖信號(hào)，因此要求天線應(yīng)具有良好保型性和方向性。目前鉆孔雷達(dá)天線主要是采用偶極子天線，通過(guò)對(duì)偶極子天線加載電阻或電阻電容的混合來(lái)改善輻射脈沖的拖尾問(wèn)題，在方向性方面，通常是將天線做成V形，但得到一定的方向性，但V 形天線體積較大，很難在測(cè)井中廣泛應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種方向性好、接收信號(hào)波形拖尾小、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的在鉆孔雷達(dá)成像系統(tǒng)中使用的油田雷達(dá)測(cè)井天線。本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問(wèn)題提供了一種油田雷達(dá)測(cè)井時(shí)域定向天線，所述的偶極子天線一側(cè)固定有柱狀的鐵氧體，且鐵氧體的兩端不低于偶極子天線的兩端，鐵氧體的橫截面的兩端不低于偶極子天線橫截面的兩端，鐵氧體的中心軸線與偶極子天線的中心軸線平行。所述的鐵氧體相對(duì)于偶極子天線的背面和側(cè)面固定有金屬擋板；所述的固定偶極子天線的鐵氧體的一面的形狀為平面或者負(fù)曲率面；所述的鐵氧體為長(zhǎng)方體，且固定有偶極子天線的鐵氧體一面設(shè)有凹槽；所述的偶極子天線的長(zhǎng)度為440mm ；所述的天線的阻抗為 50Ω。本實(shí)用新型的有益效果是，通過(guò)對(duì)加載電阻的偶極子天線的一側(cè)固定一鐵氧體和金屬擋板，使接收到的波形拖尾較小，方向性好，分辨率高，而且該天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小， 適合在各種大小的井中使用。

圖1本實(shí)用新型鐵氧體收發(fā)天線主視圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一的左視圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例二的左視圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例三的左視圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例四的左視圖；圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例四的鐵氧體天線前向波的波形圖；圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例四的鐵氧體天線前向波與后向波的對(duì)比波形圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步的說(shuō)明。[0015]本實(shí)用新型的實(shí)施例一圖1中該天線包括偶極子天線1、加載電阻2和鐵氧體3，其中偶極子天線1上加載有加載電阻2，偶極子天線1固定在鐵氧體3的一個(gè)面上，鐵氧體3的長(zhǎng)度與偶極子天線 1的長(zhǎng)度相等。根據(jù)本實(shí)施例的左視圖如圖2所示，固定有偶極子天線1的鐵氧體3的一面為拋物面狀，偶極子天線1位于鐵氧體3拋物面的中心，且偶極子天線1的軸線與鐵氧體3 的軸線平行。當(dāng)電磁波信號(hào)通過(guò)鐵氧體3材料時(shí)，由于鐵氧體3的吸波性能，它能將電磁波能量轉(zhuǎn)化為其它形式的能量(主要是熱能)而被消耗掉，這種損耗主要是鐵氧體3的磁致?lián)p耗和介電損耗，所以，當(dāng)天線1輻射電磁波時(shí)，填充了鐵氧體3 —側(cè)天線1所輻射出去的電磁波被鐵氧體3大量吸收，另外一側(cè)天線1所輻射出電磁波正常傳播出去，從而達(dá)到定向的作用。本實(shí)用新型的實(shí)施例二結(jié)合圖1和圖3所示，偶極子天線1上加載有加載電阻2，鐵氧體3為一個(gè)長(zhǎng)方體， 偶極子天線1固定在鐵氧體3的一個(gè)平面上，在該平面設(shè)有半圓形的凹槽，偶極子天線1固定在此凹槽中，且偶極子天線1的軸線與鐵氧體3的軸線平行。當(dāng)電磁波信號(hào)通過(guò)鐵氧體3 材料時(shí)，由于鐵氧體3的吸波性能，它能將電磁波能量轉(zhuǎn)化為其它形式的能量(主要是熱能) 而被消耗掉，這種損耗主要是鐵氧體3的磁致?lián)p耗和介電損耗，所以，當(dāng)天線1輻射電磁波時(shí)，填充了鐵氧體3 —側(cè)天線1所輻射出去的電磁波被鐵氧體3大量吸收，另外一側(cè)天線1 所輻射出電磁波正常傳播出去，從而達(dá)到定向的作用。本實(shí)用新型的實(shí)施例三結(jié)合圖1和圖4所示，本實(shí)施是在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上進(jìn)行的優(yōu)化，通過(guò)在鐵氧體3 的相對(duì)于偶極子天線1的背面和側(cè)面固定金屬擋板4，金屬擋板4用膠粘貼在鐵氧體的背面，并包裹著鐵氧體3的3個(gè)側(cè)壁，金屬擋板4的形狀與鐵氧體3形狀一致，大小以覆蓋住鐵氧體3的背面和側(cè)面為準(zhǔn)。當(dāng)電磁波信號(hào)通過(guò)鐵氧體3材料時(shí)，由于鐵氧體3的吸波性能， 它能將電磁波能量轉(zhuǎn)化為其它形式的能量(主要是熱能)而被消耗掉，這種損耗主要是鐵氧體3的磁致?lián)p耗和介電損耗，所以，當(dāng)天線1輻射電磁波時(shí)，填充了鐵氧體3 —側(cè)天線1所輻射出去的電磁波被鐵氧體3大量吸收，另外一側(cè)天線1所輻射出電磁波正常傳播出去，從而達(dá)到定向的目的。加在鐵氧體3背面和側(cè)面的金屬擋板4，能夠反射電磁波，使定向效果更好。本實(shí)用新型的實(shí)施例四結(jié)合圖1和圖5所示，本實(shí)施是在實(shí)施例二的基礎(chǔ)上進(jìn)行的優(yōu)化，偶極子天線1固定在長(zhǎng)方體形狀的鐵氧體3的一個(gè)平面上，在該平面設(shè)有半圓形的凹槽，偶極子天線1固定在此凹槽中，且偶極子天線1的軸線與鐵氧體3的軸線平行，在鐵氧體的背面和側(cè)面固定有金屬擋板4，金屬擋板4為長(zhǎng)方形的，大小以覆蓋住鐵氧體的背面和側(cè)面為準(zhǔn)。當(dāng)電磁波信號(hào)通過(guò)鐵氧體3材料時(shí)，由于鐵氧體3的吸波性能，它能將電磁波能量轉(zhuǎn)化為其它形式的能量(主要是熱能)而被消耗掉，這種損耗主要是鐵氧體3的磁致?lián)p耗和介電損耗，所以，當(dāng)天線1輻射電磁波時(shí)，填充了鐵氧體3 —側(cè)天線1所輻射出去的電磁波被鐵氧體3大量吸收， 另外一側(cè)天線1所輻射出電磁波正常傳播出去，從而達(dá)到定向的目的。加在鐵氧體3背面和側(cè)面的金屬擋板4，能夠反射電磁波，使定向效果更好。下面對(duì)該天線在石灰石環(huán)境中的定向性能進(jìn)行分析。[0023] 為了利于與脈沖源和接收機(jī)匹配，天線的阻抗選擇為50Ω。偶極子天線1的長(zhǎng)度決定其中心頻率，長(zhǎng)度越長(zhǎng)中心頻率越低，但是波形不一定好，所以通過(guò)優(yōu)化選擇長(zhǎng)度 440mm。脈沖源輻射出3ns的脈沖，通過(guò)對(duì)脈沖源的輸出波形進(jìn)行頻譜分析，得到其中心頻率為115MHz。綜合考慮到天線的長(zhǎng)度和波形，天線的中心工作頻率設(shè)計(jì)為130MHz，天線不僅可以把脈沖源的大部分能量輻射出去并且可以保持較好的波形。圖6和圖7是我們利用鐵氧體定向天線在石灰石環(huán)境中進(jìn)行定向所得到的天線波形圖。圖6是接收天線所接收到的前向波的波形圖，從中可以看出，前向波波形的主峰與拖尾比值為16. 5;圖7是接收天線所接收到的前向波和后向波對(duì)比的波形圖，從圖中可以看出，前向波和后向波的峰峰值比為3. 2，即前后波形幅度之比大于10dB。這兩個(gè)值都大于目前天線能夠達(dá)到的值，這種鐵氧體定向天線能夠很好的滿足油井中應(yīng)用。
權(quán)利要求1.油田雷達(dá)測(cè)井天線，包括加載電阻的偶極子天線，其特征在于所述的偶極子天線一側(cè)固定有柱狀的鐵氧體，且鐵氧體的兩端不低于偶極子天線的兩端，鐵氧體的橫截面的兩端不低于偶極子天線橫截面的兩端，鐵氧體的中心軸線與偶極子天線的中心軸線平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田雷達(dá)測(cè)井天線，其特征在于所述的鐵氧體相對(duì)于偶極子天線的背面和側(cè)面固定有金屬擋板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油田雷達(dá)測(cè)井天線，其特征在于所述的固定偶極子天線的鐵氧體的一面的形狀為平面或者負(fù)曲率面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的油田雷達(dá)測(cè)井天線，其特征在于所述的鐵氧體為長(zhǎng)方體，且固定有偶極子天線的鐵氧體一面設(shè)有凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的油田雷達(dá)測(cè)井天線，其特征在于所述的偶極子天線的長(zhǎng)度為 440mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的油田雷達(dá)測(cè)井天線，其特征在于所述的天線的阻抗為 50 Ω。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種油田雷達(dá)測(cè)井天線，包括加載電阻的偶極子天線、鐵氧體和金屬擋板。鐵氧體固定在偶極子天線的一側(cè)，金屬擋板固定在鐵氧體的背面。在進(jìn)行雷達(dá)測(cè)井時(shí)，電磁波經(jīng)金屬擋板反射后，使主要能量朝偶極子天線一側(cè)輻射，而其余能量在鐵氧體中轉(zhuǎn)化為其它形式的能量而消耗掉，以達(dá)到定向的目的，并滿足接收信號(hào)波形的主峰與拖尾信號(hào)的主峰之比大于10:1，前向波形和后向波形的幅度之比大于3:1。通過(guò)信號(hào)處理后，可以準(zhǔn)確的確定石油、水等介質(zhì)的位置。
文檔編號(hào)H01Q17/00GK202308324SQ201120382658
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者侯靜, 冉利民, 常興浩, 徐宏春, 李健偉, 滑愛(ài)軍, 趙永剛, 趙青 申請(qǐng)人:中國(guó)石化集團(tuán)華北石油局測(cè)井公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司