[发明专利]一种用于油气田井下无电缆交直流电力输送方法与装置

权利要求书

1.一种用于油气田井下无电缆交直流电力输送装置，其特征在于：所述装置由九个部分组成，包括：电力下传设备、井口密封盖板、绝缘隔离套、井筒套管、油管、下隔离连接器、电力馈电短路短节、井下电力接收器电路和电路密封舱体，所述电力下传设备与所述井口密封盖板和所述井筒套管相连接，所述绝缘隔离套将所述井口密封盖板、油管和井筒套管在井口处绝缘隔离开来，所述下隔离连接器在油管的尾部将油管与电路密封舱体绝缘隔离开来，所述电力馈电短路短节实现井筒套管与电路密封舱体之间的电连接，所述井下电力接收器电路位于所述电路密封舱体内部，并通过导线与电路密封舱体相连接，所述井筒套管在所述油管的外围，两者之间通过油管防贴靠扶正器隔开；

所述的电力下传设备由变压器、+5V稳压电源、控制器、直流控制电源、交流控制电源、交流旁路电容和交直流电压调制器组成，所述变压器的一端连接外部工频电源，另一端分别与所述的+5V稳压电源、直流控制电源和交流控制电源相连接；所述的+5V稳压电源的一端与所述变压器相连接，另一端与所述的控制器相连接；所述的控制器的一端与所述的+5V稳压电源相连接，另一端分别与所述的直流控制电源和交流控制电源相连接；所述的直流控制电源的一端分别与所述的控制器和变压器相连接，另一端分别与所述的交直流电压调制器和地线相连接，所述的交直流电压调制器和地线之间通过交流旁路电容相连接；所述的交流控制电源的一端分别与所述的控制器和变压器相连接，另一端与所述的交直流电压调制器相连接；所述的交直流电压调制器的一端分别与所述的直流控制电源和交流控制电源相连接，另一端与输出电压端相连接；

所述井口密封盖板上有一井口接地销，用于连接所述电力下传设 备的输出地线；所述井筒套管的上端有一地面电力线套管连接销，用以连接所述电力下传设备的输出电压端输出线；所述油管的中部安装有若干油管防贴靠扶正器，其作用是避免油管与所述井筒套管发生接触，所述防贴靠扶正器采用橡胶类材料制成；在油管的尾端有一个电路舱与油管接地连线固定销，其作用是与所述电路舱体的接地线密封塞引出的地线相连接；

所述下隔离连接器由绝缘隔离短节、绝缘扶正器和连接短节组成，所述绝缘隔离短节采用玻璃钢或其他高强度绝缘材料制成，所述绝缘扶正器采用橡胶类材料制成；

所述电力馈电短路短节由馈电短路短节和馈电短路弹簧架组成；

所述井下电力接收器电路由交直流电压分离器、直流稳压器、交流稳压器、交流旁路电容组成，所述交直流电压分离器的一端与电压输入端相连接，另一端分别与所述的直流稳压器和交流稳压器相连接；所述直流稳压器的一端分别与所述的交直流电压分离器和接地模块相连接，同时，与所述交直流电压分离器连接的线路也通过所述的交流旁路电容与接地模块相连接，另一端分别与直流驱动电压输出和接地模块相连接；所述交流稳压器的一端与所述的交直流电压分离器相连接，另一端分别与交流驱动电压输出和接地模块相连接；所述井下电路舱体由电路舱本体、电路舱密封壳、接地线密封塞、直流电压输出密封塞和交流电压输出密封塞组成。

2.如权利要求1所述的一种用于油气田井下无电缆交直流电力输送装置，其特征在于：所述装置的无电缆电力传输通道由两部分构成，一部分是传输线，另一部分是地线；所述传输线包括所述电力下传设备的电压输出端、井筒套管、电力馈电短路短节、电路舱体、井下电力接收器电路的电压输入端；所述电力下传设备的电压输出端通过导线与所述井筒套管上端的地面电力输送线套管连接销相连接，所述井筒套管井下部分的内壁与所述电力馈电短路短节的弹簧架通过弹性 压力实现电接触，所述电力馈电短路短节连接在所述电路舱体上，所述井下电力接收器电路的电压输入端通过导线与所述的电路舱体相连接，从而构成从地面供电设备至井下用电设备的输电线路；所述地线包括井口盖板、与油管连接的井口设备、油管、油管尾端的电路舱与油管接地线固定销以及位于所述电路舱体上的接地线密封塞；所述井口盖板是系统的接地板，它与所述下传设备的接地线、井口设备和油管相连接，形成共地；所述油管通过其尾端的电路舱与油管接地线固定销与所述电路舱体上的接地线密封塞引出的底线相连接，从而将电路舱及位于其中的所述井下电力接收器电路接地。

3.如权利要求2所述的一种用于油气田井下无电缆交直流电力输送装置，其特征在于，所述装置的工作过程是：

1)电力供应：地面220V工频电源供电给所述变压器，所述变压器将220V电压分别降压为36-50V和10V，同时送给所述直流控制电源、交流控制电源和+5V稳压电源，所述+5V稳压电源再给所述控制器供电，所述控制器分别控制所述直流控制电源和交流控制电源的输出，所述直流控制电源和交流控制电源的输出同时连接到所述交直流电压调制器上；当需要井下直流设备或执行部件工作时，所述控制器发出开启直流控制电源的控制信号，所述直流控制电源便开始向井下输送直流电压；当需要井下交流设备或执行部件工作时，所述控制器向交流控制电源发出控制信号，所述交流控制电源便开始向井下输送交流电压；如需井下交、直流设备或执行部件同时工作，所述控制器则同时对所述直流控制电源和所述交流控制电源发出信号，所述直流控制电源和所述交流控制电源同时启动，它们的输出电压经所述交直流电压调制器混合后通过传输通道输送到井下；

2)电力传输：首先，由所述电力下传设备提供的电能，通过电压输出端的输出线，连接到所述井筒套管上端的地面电力输送线套管连接销；其次，电能沿着所述井筒套管的井下部分，通过所述电力馈 电短路短节，传递到所述电路舱体；再次，电能通过连接在电路舱体上的导线，传递到所述井下电力接收器电路的电压输入端；

3)电力接收与使用：所述井下电力接收器电路接收到经其电压输入端传入的电压后，根据接收电压的种类，分别进行不同的处理；如果地面输送的是直流电压，则直流电压通过所述交直流电压分离器的初级线圈直接进入所述直流电压稳压器中，所述直流电压稳压器则根据井下直流设备或执行器的额定电压值供给稳定的电压；如地面输送的是交流电压，则交流电压通过所述交直流电压分离器的初级线圈再耦合到次级线圈并输入到所述交流电压稳压器中，交流电压稳压器则根据井下交流设备或执行器的额定电压值供给稳定的交流电压；如地面输送的是交直流调制混合电压，则输入的调制混合电压经所述交直流电压分离器后，分别同时进入所述直流电压稳压器和所述交流电压稳压器中，所述直流电压稳压器和所述交流电压稳压器分别通过井下电路舱体中的直流驱动电压输出密封塞和交流驱动电压输出密封塞将驱动电压输送到直流井下设备或执行器和交流井下设备或执行器上。