[发明专利]一种基于电磁耦合的井下电能与信号无线传输方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于电磁耦合的井下电能与信号无线传输方法及装置，属于涉及油田开发技术领域。所述一种基于电磁耦合的井下电能与信号无线传输工具，包括无线传能内筒与无线传能外筒两部分组成。所述非接触式电能传输基于磁谐振耦合原理，无线电能传输原理为电磁感应式无线传能系统。电磁感应式无线传能系统则是采用分离变压器原理实现无线电能传输。非接触式信号传输采用两路不同频段的方式进行无线信号与电能的传输方法。该方法实现生产管柱与配产管柱之间的非接触式电能与信号传输。在厘米量级的短距离范围内具有传输效率高、传输功率大、稳定可靠的优点。

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，特别涉及一种基于电磁耦合的井下电能与信号无线传输方法及装置。

背景技术

油田的修井作业，指的是石油钻井以及后续油井维护的一种作业，为了确保油井能顺利使用，而采取的维护和保养措施。

丢手工具自1996年研制成功以来，广泛的运用于套管内的油井分层开采及卡气、卡水，该套技术的实施缩短了油井的修井作业时间。

油田在修井作业中，为保障生产管柱与配产管柱在检泵修井前后均能可靠工作，必须在生产管柱与配产管柱之间设置类似“丢手”的电能与信号传输工具。 但在井下长期工作过程中，类似“丢手”的电能与信号传输工具对接后的密封可靠性难以保障，且难以保证电能与信号的可靠传输。

因此，急需提供一种对接简单可靠、传输效率高的井下无线传能装置。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于电磁耦合的井下电能与信号无线传输方法及装置，实现生产管柱与配产管柱之间的对接。具备对接简单可靠、传输效率高等特性。极大地提高了非接触式能量的传输效率和传输距离。

一种基于电磁耦合的井下电能与信号无线传输方法，所述方法包括：

采用内筒电缆获取地面电能和载波信号；

采用内筒电路板对电能和载波信号进行调制和整流，获得带信号的高频交流电流；

带信号的高频交流电流经内筒初级线圈传递至电磁耦合的外筒次级线圈，其中电能经过外筒电路板整流滤波后输出为直流电传输至地下配套设备使用，信号经过外筒电路板进行解析，实现地下配套设备与地面控制中心的无线通信。

进一步的，所述带信号的高频交流电流经内筒初级线圈传递至电磁耦合的外筒次级线圈，包括：

带信号的高频交流电流加载到内筒初级线圈中，交变的电流产生相应的磁场；外筒次级线圈感应磁场并耦合出带信号的高频交流电信号。

进一步的，所述实现地下配套设备与地面的无线通信，具体包括：

从地面控制中心到地下配套设备的通信，信号从地面控制中心通过内筒电路板对载波信号进行调制，经过外筒电路板进行解析信号，并传递至地下配套设备；

从地下配套设备到地面控制中心的通信，信号从地下配套设备通过外筒电路板对载波信号进行调制，经过内筒电路板进行解析信号，并传递至地面控制中心。

进一步的，所述带信号的高频交流电流经内筒初级线圈传递至电磁耦合的外筒次级线圈，具体包括：

电能传输基于磁谐振耦合原理，信号传输为电磁感应式。

一种基于电磁耦合的井下电能与信号无线传输装置，所述装置包括：上下连接的无线传能内筒与无线传能外筒；

所述无线传能内筒包括内筒电缆、内筒电路板和内筒初级线圈；

所述无线传能外筒包括外筒次级线圈和外筒电路板；

内筒电缆，用于获取地面电能和载波信号；