[实用新型]一种井下无线双向信号与电能的传输设备

说明书

技术领域

本实用新型属于旋转导向钻井工具中进行能量或/和信号传输的部件，具体涉及一种井下无线双向信号与电能的传输设备。

背景技术

旋转导向钻井技术起源于上世纪80年代后期，该技术是随着相关科技水平的提高，为满足石油工业的实际需要在滑动导向钻井技术和工艺基础之上而发展起来的。其基本的思路就是在旋转钻井的同时，在钻压钻速及泵量的配合下，通过特定的井下导向工具，在近钻头附近，对旋转的钻柱在特定方向上施加一定的连续的可变的侧向力，人为地改变钻头前进的方向，进而达到旋转中几何导向或地质导向的目的。

与传统钻井技术相比，旋转导向钻井技术可使钻头处于持续地旋转状态，因此井眼净化效果更好，井身轨迹控制精度更高，钻井速度更快，出现卡钻等事故的几率更小，位移延伸能力更强。如果配上地质导向短节，就可以让钻头在井底自动寻找油层钻进，因此对油气资源的勘探和开发，提高油田的油气采收率具有重要意义。

截止目前，旋转导向钻井技术主要掌握在国外少数几家石油技术服务公司手中，基于其自身利益，对其所拥有的导向技术、导向仪器进行严格保密，并在价格上垄断、技术上限制、国际投标时制约、服务上拖延，严重影响了我国石油工业钻井工艺技术的进步，制约了国内钻井队伍开拓海外钻井市场的竞争能力，成为我国石油钻探行业技术发展进步的瓶颈。基于上述背景，申请人开展了对于旋转导向钻井技术的立项研究。

目前现有技术中的旋转导向钻井工具主要包括有不旋转外套和中空芯轴（用于输送钻头的旋转动力和钻井液）。在不旋转外套靠近钻头的位置，沿其径向均布三块导向块，每个导向块由独立的执行机构对其进行控制。工作时，导向块伸出、推靠在井壁上，对井壁产生推力，从而加大钻头的单边切削，实现控制钻头的钻进方向，达到钻头在旋转时也能够进行导向操作的目的。

在上述旋转导向钻井工具中将控制指令从地面传递到执行机构所采用的部件是最为关键的部件之一，该关键部件的构造在以下现有技术中有所提及：

公告号CN101287888的专利描述了一种具有感应耦合的动力和信号传输装置的井，包括钻入地下的井孔；紧固在井孔壁上的套管；从地面向下朝含烃区域延伸进入套管内的生产管；在井上端的地面上的悬挂器，其中悬挂器悬挂着生产管和套管并且使生产管和套管电短路；以及在井下端或接近井下端处在生产管和套管之间的环空中密封设置并电短路的封隔器，井还包括：围绕生产管同心设置的主线圈；围绕生产管同心设置的副线圈；连接到副线圈的负载；以及连接到主线圈的交流电发生器/信号单元。

上述技术方案中的感应耦合的动力和信号传输装置为：围绕生产管同心设置的主线圈；围绕生产管同心设置的副线圈；连接到副线圈的负载；以及连接到主线圈的交流电发生器/信号单元。其主要通过下述的过程来传递控制信号和电能：主线圈的磁生电并在生产管上产生交流电流，生产管将该交流电流通过电生磁的方式与副线圈耦合，这样在副线圈上产生交流电压，从而对与副线圈相连的负载进行操作。上述通过生产管作为输送中间部件的方式会导致较大能耗，进而影响到控制信号和电能的输送功率和输送稳定性。

故申请人考虑设计一种结构紧凑合理、传输效率高以及输送更为可靠的井下无线双向信号与电能的传输设备。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种结构紧凑合理、传输效率高以及输送更为可靠的井下无线双向信号与电能的传输设备。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种井下无线双向信号与电能的传输设备，包括能够进行电磁耦合的原边线圈和副边线圈，还包括内套组件和外套组件，所述内套组件和外套组件由相对磁导率小于1000的固体材料制得；

所述内套组件整体呈两端为开口的圆筒状，且所述内套组件的壳体上具有一个同轴的环形的空腔，所述原边线圈安装在所述空腔中，所述内套组件上还具有与所述空腔贯通的开孔，所述开孔可供所述原边线圈对外连接；

所述外套组件整体呈两端为开口的圆筒状，且所述外套组件的壳体上具有一个同轴的环形的内腔，所述副边线圈套装在所述内腔中，所述外套组件上还具有与所述内腔贯通的通孔，所述通孔可供所述副边线圈对外连接；

所述外套组件的内径大于所述内套组件的外径，所述外套组件用于整体套置于所述内套组件外部；所述外套组件和所述内套组件之间具有能够供中空芯轴贯穿的一圈空隙。