井下电子工具非接触式电能传输系统建模

发布时间：2020-06-06 23:05

【摘要】：针对不需要实时读取数据,也不需要经常调节井下流量的油藏开采工艺,可以采用无缆的电子工具测量地层参数,以提高系统安全性、降低开采成本。但是无缆的电子工具在井下工作一段时间后,需要对其补充电能,采用非接触式电能传输技术是一种可能的技术方法。由于油气井下高温、高压及油水介质的特殊环境,建立井下非接触式电能传输系统模型,研究金属保护筒和油水介质对非接触式电能传输的影响,是井下非接触式电能传输技术研究必须解决的关键技术问题。本文主要研究工作和阶段性成果如下:1.对比分析常用的非接触式电能传输方法,针对井下电子工具的非接触式电能传输系统的特殊性,提出了互套式螺旋结构的井下非接触式电能传输系统方案。2.考虑井下油水介质、发射线圈保护筒和接收线圈保护筒的电磁特性,建立了井下非接触式电能传输系统的改进螺线管模型、改进互感模型和损耗模型,提出了串-串型谐振补偿网络,以提高电能传输效率。3.基于建立的井下非接触式电能传输系统模型,搭建了仿真平台,研究了主要结构参数变化对系统传输性能的影响,提出了最优的机械结构参数;设计、制成了一套井下非接触式电能传输原理样机,并进行了验证性测试实验。测试结果验证了改进螺线管模型、改进互感模型和损耗模型的正确性,以及工作参数和结构参数的合理性。本文完成的研究工作和取得的成果对设计井下非接触式电能传输系统的工程样机、优化工作参数具有指导性意义,所建立的模型还可为水下运载工具、海洋钻井工具等具有类似工作环境的非接触式电能传输系统研究提供参考与借鉴。
【图文】：

公交车,韩国

非接触式电能传输技术做同样的实验，虽然失败了，但是开启了人类对非接触输技术的研究[5]。对推动非接触式电能传输技术的研究有重要作用的还有新西兰奥克兰大学的领导的研究小组，他们从上世纪九十年代开始对该技术展开了大量的研究，不对非接触式电能传输技术的基本原理、补偿电路特性分析等理论研究，而且努术推向产业化，应用于商业。他们在英国伦敦成立了 HaloIPT 公司，并于 201了应用于电动汽车的感应式非接触式电能传输技术。2012 年 10 月，高通公司收购了 HaloIPT 公司。在对 HaloIPT 公司研发的电动式非接触式电能传输技术改进后，设计了系统充电效率高达 90%，充电功率高的无线充电装置，采用该装置为特斯拉电动汽车电池组充满电仅需 5 小时。该技术应用于首届电动方程式锦标赛中，用于对电动或混动汽车充电。韩国高等科学技术院对动态无线充电技术进行了研究，采用粒子群优化算法确端的数量及位置关系，优化了该系统的充电效率。2013 年，韩国高等科学技术采用动态无线充电技术的电动公交车在韩国庆尚北道龟尾市投入试运行，如图。投入运行的充电公交车道总长 24 公里，电能传输效率和功率都较高。

传输系统,传输技术,电能

非接触式电能传输技术做同样的实验，，虽然失败了，但是开启了人类对非接触输技术的研究[5]。对推动非接触式电能传输技术的研究有重要作用的还有新西兰奥克兰大学的领导的研究小组，他们从上世纪九十年代开始对该技术展开了大量的研究，不对非接触式电能传输技术的基本原理、补偿电路特性分析等理论研究，而且努术推向产业化，应用于商业。他们在英国伦敦成立了 HaloIPT 公司，并于 201了应用于电动汽车的感应式非接触式电能传输技术。2012 年 10 月，高通公司收购了 HaloIPT 公司。在对 HaloIPT 公司研发的电动式非接触式电能传输技术改进后，设计了系统充电效率高达 90%，充电功率高的无线充电装置，采用该装置为特斯拉电动汽车电池组充满电仅需 5 小时。该技术应用于首届电动方程式锦标赛中，用于对电动或混动汽车充电。韩国高等科学技术院对动态无线充电技术进行了研究，采用粒子群优化算法确端的数量及位置关系，优化了该系统的充电效率。2013 年，韩国高等科学技术采用动态无线充电技术的电动公交车在韩国庆尚北道龟尾市投入试运行，如图。投入运行的充电公交车道总长 24 公里，电能传输效率和功率都较高。
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE931.2;TM724

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