[发明专利]一种旋转导向钻井工具的电能传输装置

说明书

本发明涉及一种旋转导向钻井工具的电能传输装置，包括旋转芯轴，旋转芯轴上设有发电装置以及与发电装置电连接的发射线圈组件，发射线圈组件包括第一初级线圈和第二初级线圈，第一初级线圈和第二初级线圈通过第一切换电路并联连接，以使得发电装置与第一初级线圈或第二初级线圈择一进行连接，第一初级线圈与第二初级线圈并行绕制于旋转芯轴上；非旋转套，非旋转套套设在旋转芯轴的外侧，非旋转套上设有接收线圈组件，接收线圈组件与发射线圈组件通过电感耦合。本发明通过设置发射线圈组件和接收线圈组件，在发射线圈组件或接收线圈组件的初始线圈发生故障时，通过启用备用线圈，提高了旋转导向工具工作的可靠性，同时降低了维护成本。

技术领域

本发明涉及石油钻井设备技术领域，具体涉及一种旋转导向钻井工具的电能传输装置。

背景技术

旋转导向钻井工具可精准制导，在降低开发成本的同时最大化的开发油气资源，是一项尖端的自动化钻井技术。旋转导向钻井工具由非旋转外套和旋转芯轴两大部分通过上下轴承连接形成一可相对转动的结构，旋转芯轴上设有涡轮发电机，非旋转外套上设有井斜测试模块等需要供电，一般通过电磁感应原理实现从旋转芯轴到非旋转外套的供电。供电原理为：涡轮发电机产生交流电，经整流滤波和功率因素校正后变为较为平滑的直流电，直流电通过高频逆变电路将直流电转变为高频交流电，为旋转芯轴上的初级线圈供电，初级线圈产生交变电磁场，非旋转外套上的次级线圈以非接触的感应方式产生了交流感应电动势，交流电经整流滤波变成直流电给负载供电。

恶劣环境、线圈密封性不好、进入泥浆以及大负载工作时，线圈会发生老化甚至故障，从而导致非旋转外套上的电路板由于电源故障而不能工作。现有技术中一般采用在线圈的物理结构上进行优化来提高线圈的使用寿命，例如增加绕线的耐温耐压或者增加线圈的散热方式等，或者，对故障线圈进行替换。但是，采用优化物理结构的线圈依旧无法规避突发状况导致的线圈故障，而对故障线圈的替换需要直接拆开钻井工具重新更换一个新线圈，费时费力。如何提高线圈工作的可靠性仍是亟需解决的问题。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种旋转导向钻井工具的电能传输装置，通过设置发射线圈组件和接收线圈组件，在发射线圈组件或接收线圈组件的某个线圈发生故障时，通过启用另一个备用线圈，提高了旋转导向钻井工具的电能传输装置工作的可靠性，同时降低了维护成本。

一方面，本发明为了解决上述技术问题，提供了如下技术方案：

一种旋转导向钻井工具的电能传输装置，包括

旋转芯轴，所述旋转芯轴上设有发电装置以及与所述发电装置电连接的发射线圈组件，所述发射线圈组件包括第一初级线圈和第二初级线圈，所述第一初级线圈和所述第二初级线圈通过第一切换电路并联连接，以使得所述发电装置与所述第一初级线圈或所述第二初级线圈择一进行连接，所述第一初级线圈与所述第二初级线圈并行绕制于所述旋转芯轴上；

非旋转套，所述非旋转套套设在所述旋转芯轴的外侧，所述非旋转套上设有接收线圈组件，所述接收线圈组件与所述发射线圈组件通过电感耦合。

在本申请的一些实施例中，所述接收线圈组件包括第一次级线圈和第二次级线圈，所述第一次级线圈与所述第二次级线圈通过第二切换电路并联设置，以使得所述发射线圈组件与所述第一次级线圈或第二次级线圈择一进行电感耦合，所述第一次级线圈与所述第二次级线圈并行绕制于所述非旋转套上。

在本申请的一些实施例中，所述第一切换电路包括第一开关模块、第一处理模块和第一采样模块；

所述第一开关模块的第一引脚通过所述第一处理模块与所述第一采样模块连接，所述第一开关模块的第二引脚与所述第二初级线圈的输出端相连；

所述第一采样模块用于采集所述第一初级线圈的输出端的电信号，并用于根据所述电信号获得相应的电压值；

所述第一处理模块在接收到来自所述第一采样模块的电压值小于预设阈值时，控制所述第一开关模块闭合。