[发明专利]一种井下电能传输系统及方法

说明书

本发明公开了一种井下电能传输系统及方法，涉及井下供能技术领域，包括：第一短节和第二短节，第一短节包括：第一壳体、第一控制组件和第一绕组，第二短节包括：第二壳体、第二控制组件和第二绕组，第二绕组设于第二壳体的一端且与第一绕组耦合；每间隔预设时间或每钻进预设距离，第一控制组件检测第一绕组的当前谐振频率；第一控制组件将第一绕组的当前谐振频率发送至第二控制组件；第二控制组件通过第二绕组将当前谐振频率对应的交流电输送至第一绕组。本发明能保证井下电能传输系统尽可能以当前工况下第一绕组的谐振频率工作，使井下电能传输系统的电能传输效率保持较高。

技术领域

本发明涉及井下供能技术领域，特别涉及一种井下电能传输系统及方法。

背景技术

旋转导向是目前石油勘探开发领域极具前景的钻井设备，有指向式等多种结构，执行机构与主轴之间存在相对转动，因此需要采用非接触电能传输方式为执行机构供电。

井下非接触电能传输实质是一个无线电能传输的电源系统，为提高电能传输效率，通常将原边绕组和副边绕组都调整为谐振模式。但由于地层软硬不均，副边绕组的负载具有较大的随机性；同时，地层温度和地层电参数随着钻进的过程也会改变，上述因素会影响无线电能传输副边绕组的谐振频率。当副边绕组的谐振频率发生变化，若原边绕组还是以相同的频率传输电能，电能传输效率会下降。

发明内容

本发明实施例提供一种井下电能传输系统及方法，以解决相关技术中现有井下电能传输系统以固定频率传输电能，电能传输效率不高的技术问题。

第一方面，提供了一种井下电能传输系统，包括：

第一短节，其包括：第一壳体、第一控制组件和第一绕组，所述第一控制组件设置在所述第一壳体上，所述第一绕组设于所述第一壳体的一端，所述第一控制组件与所述第一绕组电连接；

第二短节，其包括：第二壳体、第二控制组件和第二绕组，所述第二壳体与所述第一壳体连接，所述第二控制组件设置在所述第二壳体上，所述第二控制组件与所述第二绕组电连接，所述第二绕组设于所述第二壳体的一端且与所述第一绕组耦合；以及

每间隔预设时间或每钻进预设距离，第一控制组件检测第一绕组的当前谐振频率；

第一控制组件将第一绕组的当前谐振频率发送至第二控制组件；

第二控制组件通过第二绕组将当前谐振频率对应的交流电输送至第一绕组。

一些实施例中，所述第一控制组件检测第一绕组的当前谐振频率的过程包括：

步骤S101，根据预设的初始选频窗口和初始选频步长生成多个不同频率的信号；

步骤S102，根据多个不同频率信号生成对应的交流电压信号并输入至第一绕组；

步骤S103，将第一绕组的多个交流电压信号转换为多个直流电压信号；

步骤S104，确定多个直流电压信号中最小电压值对应的频率，并以该频率在当前选频窗口内前后的两个频率作为新的选频窗口，缩小选频步长，生成多个新的不同频率的信号，重复步骤S102～步骤S103，直至当前选频步长不大于预设选频步长，以当前最小电压值的直流电压信号对应的频率作为第一绕组的当前谐振频率。

一些实施例中，所述第二短节还包括直流电源，所述第二控制组件用于将直流电源转换为当前谐振频率对应的交流电输出至第二绕组，再通过第二绕组将转换的交流电输送至第一绕组。

一些实施例中，所述第二短节还包括发电组件，所述第二控制组件用于获取直流电源的电量值，若直流电源的电量值低于电量阈值时，所述第二控制组件控制发电组件发电并向直流电源充电。

一些实施例中，所述第一控制组件将第一绕组的当前谐振频率发送至第二控制组件的过程包括：