应用于全电控智能井的无线电能传输系统设计

作     者：宋久旭 周礼城 汪跃龙 李世豪 Song Jiuxu;Zhou Licheng;Wang Yuelong;Li Shihao

作者机构：西安石油大学陕西省油气井测控技术重点实验室 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2025年第53卷第1期

页      面：28-36页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

基　　金：陕西省重点研发计划项目“耐高温声波随钻测井仪器关键技术研究”(2022GY-135) 

主　　题：全电控智能井 无线电能传输系统 松耦合变压器 耦合仿真 

摘      要：无线电能传输系统是全电控智能井的重要组成部分,为井下测控设备提供可靠和高质量电能,然而其设计方法的缺失已成为限制国内全电控智能井研发的关键技术之一。为此,对井下无线电能传输系统的设计进行了深入研究,在分析谐振式无线电能传输技术的基础上,根据脱接头实际结构完成了松耦合变压器设计。Maxwell软件对匝数比为n∶m松耦合变压器(8≤n,m≤12)仿真结果表明,匝数比12∶12的松耦合变压器的发射线圈和接收线圈,不仅具有0.844的耦合系数,而且2个线圈电感量之差仅为2.83%,是研制无线充电系统的理想选择。仿真分析了发射线圈和接收线圈径向上的距离和轴向上的偏移对耦合系数的影响。使用场路耦合仿真的方法对无线电能传输系统进行了仿真,分析了无线电能传输系统的输出电压和谐振电流等关键波形,结果显示,无线电能传输系统的效率达到了48.29%,可以满足井下电能传输需求。研究结果可为石油井下设备无线电能传输系统的设计提供一定的参考。