【摘要】：在油田的開發(fā)過程中,需要通過駐留在井下的各種儀器、儀表來對油藏的動態(tài)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測,為油田的動態(tài)分析和開發(fā)調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)。井下的這些儀器、儀表通常采用的是傳統(tǒng)的接觸式的供電的方式。對于油井來說,這種供電方式存在諸多不利的因素。無線電能傳輸作為一種新型的電能傳輸方式,與傳統(tǒng)的電能傳輸相比,具有無可比擬的優(yōu)勢,因此研究一種可靠的井下電能傳輸?shù)姆桨?具有十分重要的意義。為了解決井下設(shè)備的無線供能的問題,本文首先對無線電能傳輸?shù)南嚓P(guān)資料進(jìn)行了研究,介紹了無線能量傳輸?shù)膰鴥?nèi)外研究現(xiàn)狀,以及在井下的應(yīng)用情況。然后對比分析了輻射式,電磁感應(yīng)式,諧振耦合式三種不同方式的無線能量傳輸系統(tǒng)的優(yōu)缺點,根據(jù)井下應(yīng)用的特定實際情況最終選取了磁耦合諧振能量傳輸?shù)姆绞阶鳛榫聼o線電能傳輸?shù)倪x擇方案。在此基礎(chǔ)上介紹了磁耦合諧振無線能量傳輸?shù)幕驹?提出了井下無線能量傳輸系統(tǒng)的方案,并且對各個組成部分,如PWM信號發(fā)生電路,逆變電路,驅(qū)動電路,接收端電路等的設(shè)計進(jìn)行了闡述和論證。特別是:針對井下特殊的環(huán)境,設(shè)計了相關(guān)的耦合器,減小了環(huán)境對于無線能量傳輸系統(tǒng)的影響;針對開環(huán)式無線能量傳輸系統(tǒng)發(fā)生的失諧問題,提出了基于FPGA的頻率跟蹤的方案。最后開發(fā)完成了系統(tǒng)的基本的電路,實驗結(jié)果表明系統(tǒng)實現(xiàn)了無線能量耦合功能,且采用頻率跟蹤方案的傳輸效率在距離為3cm時比開環(huán)式無線能量傳輸系統(tǒng)的提高了14%。研究結(jié)果為后續(xù)開發(fā)工作提供了一個良好的基礎(chǔ)。
[Abstract]:In the process of oilfield development, it is necessary to continuously monitor the reservoir performance by means of various instruments and instruments that reside in the downhole, and provide scientific basis for the dynamic analysis and development adjustment of the oil field. Underground these instruments, instruments are usually used in the traditional contact mode of power supply. To oil well, this kind of power supply mode has many disadvantageous factors. Radio energy transmission, as a new type of power transmission mode, has unparalleled advantages compared with the traditional power transmission mode. Therefore, it is of great significance to study a reliable underground power transmission scheme. In order to solve the problem of wireless energy supply of underground equipment, this paper firstly studies the related data of radio energy transmission, introduces the domestic and foreign research status of wireless energy transmission and its application in underground. Then, the advantages and disadvantages of three different types of wireless energy transmission systems, namely radiation, electromagnetic induction and resonant coupling, are compared and analyzed. According to the specific practical situation of underground application, the mode of magnetic coupling resonance energy transmission is selected as the selection scheme of underground radio energy transmission. On the basis of this, the basic principle of magnetic coupling resonance wireless energy transmission is introduced, and the scheme of underground wireless energy transmission system is put forward. For each component, such as PWM signal generating circuit, inverter circuit, driving circuit, etc. The design of the receiver circuit is expounded and demonstrated. In particular, for the special underground environment, the related coupler is designed to reduce the impact of the environment on the wireless energy transmission system; Aiming at the detuning of open loop wireless energy transmission system, a frequency tracking scheme based on FPGA is proposed. Finally, the basic circuit of the system is developed. The experimental results show that the system realizes the wireless energy coupling function, and the transmission efficiency of the frequency tracking scheme is 14% higher than that of the open loop wireless energy transmission system when the distance is 3cm. The results provide a good basis for further development.
【學(xué)位授予單位】：長江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE938

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本文編號：2366887