[發(fā)明專利]一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的電能傳輸裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010518085.8
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111917194B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝棋軍;楊永友;底青云;劉慶波;洪林峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/40;H02J9/06
• 代理公司: 北京君慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11716
• 代理人: 吳紹群

本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的電能傳輸裝置，包括旋轉(zhuǎn)芯軸，旋轉(zhuǎn)芯軸上設(shè)有發(fā)電裝置以及與發(fā)電裝置電連接的發(fā)射線圈組件，發(fā)射線圈組件包括第一初級線圈和第二初級線圈，第一初級線圈和第二初級線圈通過第一切換電路并聯(lián)連接，以使得發(fā)電裝置與第一初級線圈或第二初級線圈擇一進行連接，第一初級線圈與第二初級線圈并行繞制于旋轉(zhuǎn)芯軸上；非旋轉(zhuǎn)套，非旋轉(zhuǎn)套套設(shè)在旋轉(zhuǎn)芯軸的外側(cè)，非旋轉(zhuǎn)套上設(shè)有接收線圈組件，接收線圈組件與發(fā)射線圈組件通過電感耦合。本發(fā)明通過設(shè)置發(fā)射線圈組件和接收線圈組件，在發(fā)射線圈組件或接收線圈組件的初始線圈發(fā)生故障時，通過啟用備用線圈，提高了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具工作的可靠性，同時降低了維護成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油鉆井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的電能傳輸裝置。

背景技術(shù)

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具可精準(zhǔn)制導(dǎo)，在降低開發(fā)成本的同時最大化的開發(fā)油氣資源，是一項尖端的自動化鉆井技術(shù)。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具由非旋轉(zhuǎn)外套和旋轉(zhuǎn)芯軸兩大部分通過上下軸承連接形成一可相對轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)芯軸上設(shè)有渦輪發(fā)電機，非旋轉(zhuǎn)外套上設(shè)有井斜測試模塊等需要供電，一般通過電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)從旋轉(zhuǎn)芯軸到非旋轉(zhuǎn)外套的供電。供電原理為：渦輪發(fā)電機產(chǎn)生交流電，經(jīng)整流濾波和功率因素校正后變?yōu)檩^為平滑的直流電，直流電通過高頻逆變電路將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l交流電，為旋轉(zhuǎn)芯軸上的初級線圈供電，初級線圈產(chǎn)生交變電磁場，非旋轉(zhuǎn)外套上的次級線圈以非接觸的感應(yīng)方式產(chǎn)生了交流感應(yīng)電動勢，交流電經(jīng)整流濾波變成直流電給負(fù)載供電。

惡劣環(huán)境、線圈密封性不好、進入泥漿以及大負(fù)載工作時，線圈會發(fā)生老化甚至故障，從而導(dǎo)致非旋轉(zhuǎn)外套上的電路板由于電源故障而不能工作?，F(xiàn)有技術(shù)中一般采用在線圈的物理結(jié)構(gòu)上進行優(yōu)化來提高線圈的使用壽命，例如增加繞線的耐溫耐壓或者增加線圈的散熱方式等，或者，對故障線圈進行替換。但是，采用優(yōu)化物理結(jié)構(gòu)的線圈依舊無法規(guī)避突發(fā)狀況導(dǎo)致的線圈故障，而對故障線圈的替換需要直接拆開鉆井工具重新更換一個新線圈，費時費力。如何提高線圈工作的可靠性仍是亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，提供了一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的電能傳輸裝置，通過設(shè)置發(fā)射線圈組件和接收線圈組件，在發(fā)射線圈組件或接收線圈組件的某個線圈發(fā)生故障時，通過啟用另一個備用線圈，提高了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的電能傳輸裝置工作的可靠性，同時降低了維護成本。

一方面，本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，提供了如下技術(shù)方案：

一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的電能傳輸裝置，包括

旋轉(zhuǎn)芯軸，所述旋轉(zhuǎn)芯軸上設(shè)有發(fā)電裝置以及與所述發(fā)電裝置電連接的發(fā)射線圈組件，所述發(fā)射線圈組件包括第一初級線圈和第二初級線圈，所述第一初級線圈和所述第二初級線圈通過第一切換電路并聯(lián)連接，以使得所述發(fā)電裝置與所述第一初級線圈或所述第二初級線圈擇一進行連接，所述第一初級線圈與所述第二初級線圈并行繞制于所述旋轉(zhuǎn)芯軸上；

非旋轉(zhuǎn)套，所述非旋轉(zhuǎn)套套設(shè)在所述旋轉(zhuǎn)芯軸的外側(cè)，所述非旋轉(zhuǎn)套上設(shè)有接收線圈組件，所述接收線圈組件與所述發(fā)射線圈組件通過電感耦合。

在本申請的一些實施例中，所述接收線圈組件包括第一次級線圈和第二次級線圈，所述第一次級線圈與所述第二次級線圈通過第二切換電路并聯(lián)設(shè)置，以使得所述發(fā)射線圈組件與所述第一次級線圈或第二次級線圈擇一進行電感耦合，所述第一次級線圈與所述第二次級線圈并行繞制于所述非旋轉(zhuǎn)套上。

在本申請的一些實施例中，所述第一切換電路包括第一開關(guān)模塊、第一處理模塊和第一采樣模塊；

所述第一開關(guān)模塊的第一引腳通過所述第一處理模塊與所述第一采樣模塊連接，所述第一開關(guān)模塊的第二引腳與所述第二初級線圈的輸出端相連；

所述第一采樣模塊用于采集所述第一初級線圈的輸出端的電信號，并用于根據(jù)所述電信號獲得相應(yīng)的電壓值；

所述第一處理模塊在接收到來自所述第一采樣模塊的電壓值小于預(yù)設(shè)閾值時，控制所述第一開關(guān)模塊閉合。