本发明专利技术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。稳定可靠的优点。稳定可靠的优点。
【技术实现步骤摘要】
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
[0001]本专利技术涉及油田开发
，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。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
技术实现思路
[0006]针对上述问题，本专利技术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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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；内筒电路板与内筒电缆电连接，内筒电路板用于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；内筒初级线圈与内筒电路板电连接，内筒初级线圈用于将带信号的高频交流电流传递至外筒次级线圈；外筒次级线圈与内筒初级线圈电磁感应耦合；外筒电路板与外筒次级线圈电连接，用于整流滤波输出为直流电传输至地下配套设备使用，进行解析信号实现地下配套设备与地面控制中心的无线通信。
[0012]进一步的，所述外筒次级线圈与内筒初级线圈，具体用于：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。
[0013]进一步的，所述内筒电路板和外筒电路板，具体用于：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。
[0014]进一步的，所述无线传能内筒还包括内筒上接头、内筒连接件、内筒中心过液管、内筒电路板外壳体和内筒主体；所述内筒上接头与生产管柱通过螺纹连接，内筒电缆穿过内筒上接头与内筒电路板连接；所述内筒连接件上部与内筒上接头通过螺纹连接，下部与内筒电路板外壳体通过螺纹连接；所述内筒电路板固定在内筒中心过液管上；所述内筒电路板外壳体与内筒主体通过螺纹连接；所述内筒初级线圈缠绕于内筒主体内部。
[0015]进一步的，所述无线传能外筒还包括外筒主体、外筒主体连接件、外筒中心过液管、外筒电路板外壳体、外筒电缆、外筒连接件和外筒下接头；所述外筒次级线圈缠绕于外筒主体内部；所述外筒主体连接件上部与外筒主体通过螺纹连接，下部与外筒电路板外壳体通过螺纹连接；所述外筒电路板固定在外筒中心过液管上；所述外筒电路板外壳体与外筒连接件通过螺纹连接；所述外筒下接头与外筒连接件通过螺纹连接；外筒电缆穿过外筒下接头与外筒电
路板连接；外筒下接头与配产管柱通过螺纹连接。
[0016]进一步的，所述无线传能的无线传能内筒与无线传能外筒连接成一体后，内筒初级线圈与外筒次级线圈形成感应单元，用于实现非接触式电能与信号传输。
[0017]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：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。保障生产管柱与配产管柱在检泵修井前后均能可靠工作，生产管柱与配产管柱对接简单可靠、电能与信号传输效率高。
[0018]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例提供的无线传能内筒示意图；图2为本专利技术实施例提供的无线传能外筒示意图；图3为本专利技术实施例提供的无线传输工具装配示意图。
[0021]附图中：1
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内筒上接头，2
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内筒电缆，3
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内筒连接件，4
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内筒中心过液管，5
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内筒电路板，6
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内筒电路板外壳体，7
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内筒主体，8
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内筒初级线圈，9
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外筒主体，10
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外筒次级线圈，11
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外筒主体连接件，12
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外筒中心过液管，13
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外筒电路板，14
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外筒电路板外壳体，15
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外筒电缆，16
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外筒连接件，17
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于电磁耦合的井下电能与信号无线传输方法，其特征在于，所述方法包括：采用内筒电缆（2）获取地面电能和载波信号；采用内筒电路板（5）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（8）传递至电磁耦合的外筒次级线圈（10），其中电能经过外筒电路板（13）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（13）进行解析，实现地下配套设备与地面控制中心的无线通信。2.根据权利要求1所述的一种基于电磁耦合的井下电能与信号无线传输方法，其特征在于，所述带信号的高频交流电流经内筒初级线圈（8）传递至电磁耦合的外筒次级线圈（10），包括：带信号的高频交流电流加载到内筒初级线圈（8）中，交变的电流产生相应的磁场；外筒次级线圈（10）感应磁场并耦合出带信号的高频交流电信号。3.根据权利要求1所述的一种基于电磁耦合的井下电能与信号无线传输方法，其特征在于，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（5）对载波信号进行调制，经过外筒电路板（13）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（13）对载波信号进行调制，经过内筒电路板（5）进行解析信号，并传递至地面控制中心。4.根据权利要求1所述的一种基于电磁耦合的井下电能与信号无线传输方法，其特征在于，所述带信号的高频交流电流经内筒初级线圈（8）传递至电磁耦合的外筒次级线圈（10），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。5.一种基于电磁耦合的井下电能与信号无线传输装置，其特征在于，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（2）、内筒电路板（5）和内筒初级线圈（8）；所述无线传能外筒包括外筒次级线圈（10）和外筒电路板（13）；内筒电缆（2），用于获取地面电能和载波信号；内筒电路板（5）与内筒电缆（2）电连接，内筒电路板（5）用于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；内筒初级线圈（8）与内筒电路板（5）电连接，内筒初级线圈（8）用于将带信号的高频交流电流传递至外筒次级线圈（10）；外筒次级线圈（10）与内筒初级线圈（8）电磁感应耦合；外筒电路板（13）与外筒次级线圈（10）电连接，用于整流滤波输出为直流电传输至地下配套设备使用，进行解析信号实现地下配套设备与地面控制中心的无线通信。6.根据权利要求5所述的一种基于电磁耦合的井下电能与信号无线传输...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘合，杨清海，贾德利，李国欣，李东旭，姚尚林，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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