本發(fā)明涉及一種油氣井智能完井下工具領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種井下電能與信號無線傳輸裝置。

背景技術(shù)：

1、在油氣井下的惡劣環(huán)境中，井下高溫高壓的油氣水流體混合介質(zhì)使智能完井常規(guī)插拔式濕接頭工作過程中公頭與母頭的接觸銅環(huán)常常因砂卡、結(jié)蠟、腐蝕等情況而接觸不良，導(dǎo)致電能與信號傳輸失效。因此，有必要提供一種不受井筒內(nèi)混合流體影響的井下電能與信號無線傳輸裝置以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種井下電能與信號無線傳輸裝置，通過井下無線信號傳輸電路與柔性線圈的配合使用，可以實現(xiàn)信號的正常輸出與傳遞，并且具有較高的傳輸精度和可靠性。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種井下電能與信號無線傳輸裝置，其包括：無線信號傳輸主控模塊、電源電路、單芯電纜通訊電路、無線信號傳輸模塊以及無線電能傳輸線圈；無線信號傳輸主控模塊與電源電路連接，用于控制電源電路工作；無線電能傳輸線圈將接收到的電壓通過法拉第電磁感應(yīng)定律，進行磁能與電能的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的電能整流后輸出，以給與無線電能傳輸線圈連接的單芯電纜通訊電路、無線信號傳輸模塊、電源電路以及井下三個層段所有電路、傳感器和電機供電，實現(xiàn)無線電能傳輸。

3、進一步，還包括直流升壓電路和全橋逆變電路；

4、直流升壓電路用于將輸入的電壓升壓后，傳輸至全橋逆變電路中將升壓后的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電，并將該交流電接入無線電能傳輸線圈。

5、進一步，在直流升壓電路的輸出端進行升壓檢測，并將檢測到的信號傳輸至無線信號傳輸主控模塊；在全橋逆變電路的輸出端進行輸出電壓檢測，并將檢測到的信號傳輸至無線信號傳輸主控模塊；

6、無線信號傳輸主控模塊為微控制器，微控制器根據(jù)接收到的檢測信號控制全橋逆變電路的工作。

7、進一步，全橋逆變電路為單相逆變電路，包括四個mos管，四個mos管構(gòu)成兩個半橋電路，同一橋臂上下兩個mos管交替導(dǎo)通，對交線開關(guān)管同時導(dǎo)通。

8、進一步，還包括隔離柵驅(qū)動器；隔離柵驅(qū)動器的輸入端與無線信號傳輸主控模塊的輸出端連接，將無線信號傳輸主控模塊輸出的驅(qū)動信號放大后輸入全橋逆變電路。

9、進一步，直流升壓電路將輸入的電壓升壓依次經(jīng)過兩次電壓轉(zhuǎn)換后，輸出5v直流電壓至隔離變壓器，經(jīng)隔離變壓器輸出后再次經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換為3.3v的直流電壓，以為無線信號傳輸主控模塊供電。

10、進一步，還包括整流電路，整流電路包括橋式整流橋和穩(wěn)壓電路；橋式整流橋為四個二極管構(gòu)成全波整流電路，對無線電能傳輸線圈輸出的交流電壓進行整流后，再通過兩個并聯(lián)的電容進行濾波和穩(wěn)壓后輸出。

11、進一步，無線信號傳輸主控模塊采用st公司的stm32f410cbt6處理器。

12、進一步，無線電能傳輸線圈包括磁體、發(fā)射線圈和接收線圈；

13、磁體位于中心位置處，呈環(huán)形結(jié)構(gòu)；

14、發(fā)射線圈設(shè)置在磁體的外周向，接收線圈設(shè)置在發(fā)射線圈的外周向，且接收線圈與發(fā)射線圈之間具有間隙；

15、接收線圈和發(fā)射線圈都采用柔性線圈。

16、進一步，磁體由多根棒狀鐵氧體構(gòu)成，以作為發(fā)射線圈的磁芯；接收線圈采用peek作為骨架。

17、本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：

18、本發(fā)明的無線電能傳輸裝置由無線信號傳輸主控電路、3.3v電源電路、rs485通訊電路以及傳輸線圈組成，將輸入直流電壓經(jīng)升壓和逆變電路之后轉(zhuǎn)化為交流電，通過發(fā)射線圈和接受線圈兩部分實現(xiàn)無線電能的傳輸，最后給后續(xù)傳感器提供電能，保證系統(tǒng)的可靠運行，能實現(xiàn)信號的正常輸出與傳遞，并且具有較高的傳輸精度和可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種井下電能與信號無線傳輸裝置，其特征在于，包括：無線信號傳輸主控模塊、電源電路、單芯電纜通訊電路、無線信號傳輸模塊以及無線電能傳輸線圈；

2.如權(quán)利要求1所述井下電能與信號無線傳輸裝置，其特征在于，還包括直流升壓電路和全橋逆變電路；

3.如權(quán)利要求2所述井下電能與信號無線傳輸裝置，其特征在于，在直流升壓電路的輸出端進行升壓檢測，并將檢測到的信號傳輸至無線信號傳輸主控模塊；在全橋逆變電路的輸出端進行輸出電壓檢測，并將檢測到的信號傳輸至無線信號傳輸主控模塊；

4.如權(quán)利要求2所述井下電能與信號無線傳輸裝置，其特征在于，全橋逆變電路為單相逆變電路，包括四個mos管，四個mos管構(gòu)成兩個半橋電路，同一橋臂上下兩個mos管交替導(dǎo)通，對交線開關(guān)管同時導(dǎo)通。

5.如權(quán)利要求2所述井下電能與信號無線傳輸裝置，其特征在于，還包括隔離柵驅(qū)動器；隔離柵驅(qū)動器的輸入端與無線信號傳輸主控模塊的輸出端連接，將無線信號傳輸主控模塊輸出的驅(qū)動信號放大后輸入全橋逆變電路。

6.如權(quán)利要求2所述井下電能與信號無線傳輸裝置，其特征在于，直流升壓電路將輸入的電壓升壓依次經(jīng)過兩次電壓轉(zhuǎn)換后，輸出5v直流電壓至隔離變壓器，經(jīng)隔離變壓器輸出后再次經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換為3.3v的直流電壓，以為無線信號傳輸主控模塊供電。

7.如權(quán)利要求1所述井下電能與信號無線傳輸裝置，其特征在于，還包括整流電路，整流電路包括橋式整流橋和穩(wěn)壓電路；橋式整流橋為四個二極管構(gòu)成全波整流電路，對無線電能傳輸線圈輸出的交流電壓進行整流后，再通過兩個并聯(lián)的電容進行濾波和穩(wěn)壓后輸出。

8.如權(quán)利要求1所述井下電能與信號無線傳輸裝置，其特征在于，無線信號傳輸主控模塊采用st公司的stm32f410cbt6處理器。

9.如權(quán)利要求1所述井下電能與信號無線傳輸裝置，其特征在于，無線電能傳輸線圈包括磁體、發(fā)射線圈和接收線圈；

10.如權(quán)利要求9所述井下電能與信號無線傳輸裝置，其特征在于，磁體由多根棒狀鐵氧體構(gòu)成，以作為發(fā)射線圈的磁芯；接收線圈采用peek作為骨架。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及油氣井智能完井下工具領(lǐng)域，公開了一種井下電能與信號無線傳輸裝置，其包括：無線信號傳輸主控模塊、電源電路、單芯電纜通訊電路、無線信號傳輸模塊以及無線電能傳輸線圈；無線信號傳輸主控模塊與電源電路連接，用于控制電源電路工作；無線電能傳輸線圈將接收到的電壓通過法拉第電磁感應(yīng)定律，進行磁能與電能的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的電能整流后輸出，以給與無線電能傳輸線圈連接的單芯電纜通訊電路、無線信號傳輸模塊、電源電路以及井下三個層段所有電路、傳感器和電機供電，實現(xiàn)無線電能傳輸。本發(fā)明可以實現(xiàn)信號的正常輸出與傳遞，并且具有較高的傳輸精度和可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：謝仁軍,曹硯鋒,邱浩,文敏,侯澤寧,潘豪,齊致遠,黃輝,馬楠
受保護的技術(shù)使用者：中海石油（中國）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2