一种井下通信和供电方法、系统及装置与流程

1.本发明涉及地质施工技术领域，尤其涉及一种井下通信和供电方法、系统及装置。


背景技术：

2.随着无杆举升和分层注水等诸多井下带缆设备的发展，井下供电设备也获得了相应的发展。
3.公开号为cn109899059a的专利公开了一种钻柱通信系统、部件和方法。井上收发器可以以一定的功率将信号耦合至钻柱上，该功率可以大于并且在一些实施例中总是大于针对井下信号的可选择功率。井上收发器可以使用最大井上传输功率重新开始从钻机至地下工具的通信。程序可以建立针对钻柱信号的新的一组传输参数，从而建立钻机和地下工具之间的通信。该系统可以包括接收激活/禁用状态控制的电磁定位信号的地面步行定位器。井上收发器和井下收发器可以自动地修改井下信号的至少一个参数。井上接收器可以将补偿响应施加于传送信号以补偿钻柱信道传递函数。
4.公开号为cn111441760a的发明专利公开了一种投捞式井下无线传输系统、无线充电设备及方法，系统包括：投捞式井下测量装置，用于测量深井油管内的温度、压力、流量、含水量后转化为电信号；地面监视装置，位于地表，用于接收电信号并进行处理；自动坐封装置，其位于投捞式井下测量装置的外围，用于在设定位置固定投捞式井下测量装置，在接收到取出信号后可自动退回坐封状态；预埋天线，位于套管外围，在构成信号传输回路时，将所述电信号进行传输，获取井下流体参数。
5.现有技术带缆设备下井时大都是将电缆绑缚在油管外壁，存在修井作业复杂，在下井过程中需要有人在井口进行绑缚作业，而且电缆在此过程中极易挤压受损的问题。为了解决这些问题，后来又出现了从油管中下入电缆，在油管中实现电缆投捞对接的技术方案。这种方法解决了电缆容易挤压受损的问题，同时也简化了入井工序；但是这种方式需要在井下对接头内灌装隔离液，这种液体价格非常昂贵，生产和使用这种液体极易对环境造成严重污染，此外这种投捞的装置结构非常复杂，加工成本很高，也没有预留内通径，在使用时会影响井下设备的工作，如需下入测井仪器还要把设备起出，影响施工效率。并且，现有技术的通信线路的输电线路相互独立，在井下工程中，常常需要铺设多条线路才能完成信号传输和电力传输，线路铺设工作繁杂。
6.为了更好地实现地面电源和井下设备更加简便安全可靠的连通，本发明提供了一种井下通信和供电方法、系统及装置。本发明提供的井下通信和供电系统及装置结构简单，又无需隔离液，并且本发明提供的井下通信和供电方法能够进行带压做业，不会影响井下的注水等常规工作。
7.此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。


技术实现要素：

8.针对现有技术之不足，本发明提供了一种井下通信和供电方法。在本方法中位于井上的控制端电连接地面耦合线圈组。所述地面耦合线圈组再通过投捞式连接结构或管道式连接结构与位于井下的负载端连接的方式形成通信和供电系统，从而能够进行井上控制端与井下负载端的通信和/或供电。本发明通过投捞式连接结构或管道式连接结构搭建起地面电源与井下设备间的通信和供电通道，可以在不影响正常的注水工作的情况下，实现地面电源与井下设备间的通信和供电。控制端电连接地面耦合线圈组后通过地面耦合线圈组将能量励磁和信息励磁耦合在一起后通过投捞式连接结构或管道式连接结构将耦合在一起的能量励磁和信息励磁传递至负载端。投捞式连接结构或管道式连接结构与位于井下的所述负载端连接时能够将耦合在一起的能量励磁和信息励磁解耦合后传递至负载端。在所述投捞式连接结构或管道式连接结构在与位于井下的所述负载端连接的情况下，连接处存在气隙。本发明基于电磁感应原理的互感模型理论实现能量和信息的双重传输。在井下注水设备上使用本发明能够不会影响正常的注水工作的情况下实现地面与井下的通信和供电。本发明无需使用隔离液避免了因施工造成的环境污染，并且不用在管道外绑缚电缆，避免了外邦电缆容易挤压受损的问题。本发明基于电磁感应原理将不同的电信号转化为磁信号耦合后再进行传输，减少了传输线路的数量，仅需一条常规导电线便可同时完成通信和供电。
9.根据一种优选实施方式，位于井上的所述控制端传输的电流包括传输能量的用的第一状态的电流和传输信号用的第二状态的电流。所述第二状态不同于第一状态。优选地，控制端通过同时向地面耦合线圈组传输所述第一状态和第二状态的电流，从而传输能量和信息信号。优选地，控制端也可以只选择向地面耦合线圈组传输第一状态或第二状态的电流，此时控制端只向井下的负载端传递能量和信息二者中的一种。
10.根据一种优选实施方式，所述地面耦合线圈组与所述控制端耦合侧设置有电连接控制端的能量发送端口和/或信号端口。控制端通过与所述地面耦合线圈组连接将电信号转化为磁信号。优选地，所述控制端与地面耦合线圈组连接后，从能量发送端口输入第一状态的电流，从信号端口输入第二状态的电流。所述地面耦合线圈组与控制端连接的线圈分为三组，分别为传能绕组、接收绕组和发送绕组，其中传能绕组采用的是低频正弦励磁信号，发送绕组采用的是高频励磁，接收绕组接收负载端的发送信号。本发明通过设置不同绕组将各信号隔离，从而避免干扰，降低信号处理难度。地面耦合线圈组不与控制端连接的一端仅设置一组线圈。地面耦合线圈组基于电磁感应将三组线圈传输的信号耦合到一起进行传输，仅需设置一条传输通道便能进行能量和/或信息的传输。
11.根据一种优选实施方式，位于井下的负载端设置有连接母头。所述连接母头设置有电连接所述负载端的能量接收端口和/或信号端口。所述连接母头通过与所述投捞式连接结构或所述管道式连接结构所配置的连接公头连接形成负载侧耦合线圈组以将磁信号转化为负载端能够接收的电信号。负载侧耦合线圈组也设置有三组线圈，其中传能绕组负责接收磁通转换成电能，接收绕组接收原边的发送信号，发送绕组区别原边发送绕组的频率进行励磁，同样各信号之间进行隔离。
12.根据一种优选实施方式，所述地面耦合线圈组拥有完整的变压器磁芯。位于井上的控制端通过电连接地面耦合线圈组将低频的能量励磁和高频的信息励磁耦合在一起，通
过投捞式连接结构或管道式连接结构将耦合在一起的能量励磁和信息励磁传递至负载端。
13.根据一种优选实施方式，所述连接公头和所述连接母头均设置有线圈。所述连接公头设置有原边线圈。所述连接母头设置有副边线圈。在所述连接公头与所述连接母头连接的情况下，所述原边线圈与所述副边线圈对接构成负载侧耦合线圈组，所述负载侧耦合线圈组通过对感生电流的解耦能够分别得到能量与信息。
14.根据一种优选实施方式，所述投捞式连接结构至少包括连接地面耦合线圈组的线缆和连接位于井下的负载端的公头。优选地，所述投捞式连接结构中心设置有允许水、石油等液体通过的通道。优选地，在井下注水设备上使用本发明能够不会影响正常的注水工作的情况下实现地面与井下的通信和供电，并且无需使用隔离液避免了因施工造成的环境污染。
15.根据一种优选实施方式，所述管道式连接结构在管壁两侧分别设置有连接公头和连接母头。在存在两个以上的所述管道式连接结构的情况下，所述管道式连接结构之间通过所述连接公头和所述连接母头完成连接。所述控制端向所述负载端传输的能量和/或信号在所述管道式连接结构内以电信号的形式传输，在管道式连接结构之间以磁信号传输。所述管道式连接结构既不用管道外绑电缆，也无需在管道内投入电缆，既解决了电缆在管道外无法穿越封隔器的问题，又解决了在水平井或大斜度井电缆无法投捞的问题，同时避免了外邦电缆容易挤压受损的问题。所述管道式连接结构在进行连接时无需灌装隔离液避免了对环境的污染。
16.本发明还提供一种井下通信和供电装置。位于井上的控制端电连接地面耦合线圈组，并且所述控制端通过投捞式连接结构或管道式连接结构与位于井下的负载端连接。所述投捞式连接结构或所述管道式连接结构所配置的连接公头与位于井下的负载端设置的连接母头连接构成负载侧耦合线圈组。所述负载侧耦合线圈组通过对感生电流的解耦能够得到用于传递至所述负载端的能量与信息，从而完成井上控制端与井下负载端的通信和/或供电。
17.本发明还提供一种井下通信和供电系统。位于井上的控制端通过电连接地面耦合线圈组将低频的能量励磁和高频的信息励磁耦合在一起。所述地面耦合线圈组通过投捞式连接结构或管道式连接结构与位于井下的负载端连接。所述投捞式连接结构或所述管道式连接结构所配置的连接公头与所述位于井下的负载端设置的连接母头连接构成负载侧耦合线圈组。负载侧耦合线圈组通过对感生电流的解耦能够分别得到能量与信息并传递至所述负载端，从而完成井上控制端与井下负载端的通信和/或供电。
附图说明
18.图1是本发明提供的一种优选地井下通信和供电方法的简化示意图；
19.图2是本发明提供的一种优选地地面耦合线圈组的简化示意图；
20.图3是本发明提供的一种优选地负载侧耦合线圈组的简化示意图；
21.图4是本发明提供的一种优选地投捞式连接结构的简化示意图；
22.图5是本发明提供的一种优选地管道式连接结构的简化示意图；
23.图6是本发明提供的一种优选地传输线圈组的简化示意图；
24.图7是投捞式连接结构的一种优选地连接公头与连接母头的连接示意图；
25.图8是管道式连接结构的一种优选地连接公头与连接母头的连接示意图。
26.附图标记列表
27.100：井下通信和供电方法；101：原边线圈；102：副边线圈；110：控制端；120：地面耦合线圈组；121：能量发送端口；122：信号传输端口；123：能量接收端口；131：连接公头；132：连接母头；133：管壁；134：传输导线；140：负载端；150：负载侧耦合线圈组；151：气隙；200：投捞式连接结构；300：管道式连接结构；401：线缆。
具体实施方式
28.下面结合附图1至8进行详细说明。
29.位于地面的控制端与地面耦合线圈组连接后，地面耦合线圈组基于控制端发送的传能电流和信号电流通过电磁感应的方式感生与传能电流和信号电流对应的磁通，即控制端发送的传能电流和信号电流与地面耦合线圈组连接后形成能量励磁和信息励磁。地面耦合线圈组将能量励磁和信息励磁耦合后通过连接结构传输至负载端。负载端与连接结构在连接处形成负载侧耦合线圈组。负载侧耦合线圈组能够将耦合在一起的能量励磁和信息励磁解耦合并感生出相应的传能电流和信号电流传递给负载端连接的设备。本井下通信和供电方法构建的通信和供电通道可以进行双向传输，其中，由于位于井下的负载端和位于地面的控制端都能够产生信号电流，所以井下的负载端和位于地面的控制端可以实现信号的双向传输。根据应用场景不同，本发明设计出了两种形式的连接结构：投捞式连接结构和管道式连接结构。两种连接结构的中心均设置有液体通道，从而本发明能够在不影响井下施工的情况下，进行地面电源和井下设备的联通并能够利用一条通道同时进行通信和供电。例如在井下注水设备上使用本发明时，能够在不影响正常注水工作的情况下实现地面与井下的通信和供电。本发明在井下进行连接时无需使用隔离液避免了因施工造成的环境污染，并且不需要在管道外绑缚电缆，避免了外邦电缆容易挤压受损的问题。
30.根据应用场景不同，本发明在实际使用中选择性地使用投捞式连接结构或管道式连接结构两种连接结构中的一种。相应的本发明的井下通信和供电方法也可以根据采用连接结构的不同被细分为两种井下通信和供电方法，一种是基于投捞式连接结构的井下通信和供电方法，另一种是基于管道式连接结构的井下通信和供电方法。
31.实施例1
32.随着无杆举升和分层注水等诸多井下带缆设备的发展，以铠装电缆作为连接地面电源和井下设备成为了趋势。现有带缆设备下井时大都是将电缆绑缚在油管外壁，并且由于井下工程设备的电源用电和信号用电的差异较大，因此在铺设电缆时大多分别铺设电源电缆和信号电缆，存在修井作业复杂，在铺设过程中需要有人在井口进行绑缚作业，而且电缆在此过程中极易挤压受损等问题。
33.本实施例提供了一种井下通信和供电方法100。参见图1，优选地，本井下通信和供电方法100首先将位于地面的控制端110与地面耦合线圈组120连接，然后耦合线圈组120通过井下连接结构与井下的负载端140连接。控制端110的传能电流和信号电流在地面耦合线圈组120中产生能量励磁和信息励磁，地面耦合线圈组120将能量励磁和信息励磁进行耦合，并将耦合在一起的能量励磁和信息励磁通过井下连接结构传递至负载端140。井下连接结构传递在与负载端140连接处形成负载侧耦合线圈组150。负载侧耦合线圈组150将耦合
在一起的能量励磁和信息励磁进行解耦合分离出能量励磁和信息励磁并生成相应的感生电流传输给位于负载端140的井下设备。本方法通过将控制端110发出的不同状态的电流产生的励磁耦合后通过一条通道传输至负载端140，并在负载端140与井下连接结构的连接处进行解耦合操作分离出传能电流和信号电流。优选地，本实施例采用的连接结构是投捞式连接结构200。优选地，本实施例可以被称作一种是基于投捞式连接结构的井下通信和供电方法100。本方法基于电磁感应原理将不同的电信号转化为磁信号耦合后再进行传输，减少了传输线路的数量，仅需一条常规导电线便可同时完成通信和供电。本方法的导电线设置在管道内部，从而避免了井下作业过程中线缆极易因受到挤压而被损坏的问题，并且本实施例的投捞式连接结构200无需使用隔离液，避免了对环境的污染。
34.优选地，在基于投捞式连接结构200的井下通信和供电方法100中位于井上的控制端110电连接地面耦合线圈组120。地面耦合线圈组120再通过投捞式连接结构200与位于井下的负载端140连接的方式形成通信和供电系统，从而能够进行井上控制端110与井下负载端140的通信和/或供电。本发明通过投捞式连接结构200搭建起地面电源与井下设备间的通信和供电通道，可以在不影响正常的注水工作的情况下，实现地面电源与井下设备间的通信和供电。在控制端110电连接地面耦合线圈组120后，控制端110通过地面耦合线圈组120将能量励磁和信息励磁耦合在一起，并且通过投捞式连接结构200将耦合在一起的能量励磁和信息励磁传递至负载端140。在投捞式连接结构200在与位于井下的负载端140连接的情况下，连接处存在气隙151。
35.优选地，位于井上的控制端110传输的电流包括传输能量的用的第一状态的电流和传输信号用的第二状态的电流。第二状态不同于第一状态。优选地，控制端110通过同时向地面耦合线圈组120传输第一状态和第二状态的电流，从而传输能量和信息信号。优选地，控制端110也可以只选择向地面耦合线圈组120传输第一状态或第二状态的电流，此时控制端110只向井下的负载端140传递能量和信息二者中的一种。
36.参见图2，优选地，地面耦合线圈组120与控制端110耦合侧设置有电连接控制端110的能量发送端口121和/或信号端口122。控制端110通过与地面耦合线圈组120连接将电信号转化为磁信号。优选地，控制端110与地面耦合线圈组120连接后，从能量发送端口121输入第一状态的电流，从信号端口122输入第二状态的电流。
37.优选地，地面耦合线圈组120拥有完整的变压器磁芯。地面耦合线圈组120与控制端110连接的线圈分为三组，分别是分别为传能绕组、接收绕组和发送绕组。传能绕组采用的是低频正弦励磁信号，发送绕组采用的是高频励磁，接收绕组接收负载端140的发送信号。优选地，能量发送端口121连接传能绕组，并在传能绕组上形成频率为数百至数千赫兹的高频励磁。优选地信号端口122分别连接接收绕组和发送绕组。优选地，信号端口122能够在发送绕组上形成频率为十至一百赫兹的低频励磁。优选地，信号端口122能够通过接收绕组将携带负载端140发送信息的磁信号转化成电信号进行接收。
38.优选地，地面耦合线圈组120不与控制端110连接的一端仅设置一组线圈。地面耦合线圈组120基于电磁感应将三组线圈传输的信号耦合到一起进行传输，仅需设置一条传输通道便能进行能量和/或信息的传输。优选地，本实施例通过设置不同绕组将各信号隔离，从而避免干扰，降低信号处理难度。
39.优选地，位于井上的控制端110通过电连接地面耦合线圈组120将低频的能量励磁
和高频的信息励磁耦合在一起，再通过投捞式连接结构200将耦合在一起的能量励磁和信息励磁传递至负载端140。
40.参见图3，优选地，位于井下的负载端140设置有连接母头132。连接母头132设置有电连接负载端140的能量接收端口123和/或信号端口122。连接母头132通过与投捞式连接结构200所配置的连接公头131连接形成负载侧耦合线圈组150，从而将磁信号转化为负载端140能够接收的电信号。
41.优选地，连接公头131和连接母头132均设置有线圈。连接公头131设置有原边线圈101。连接母头132设置有副边线圈102。在投捞式连接结构200所配置的连接公头131与位于井下的负载端140设置的连接母头132连接的情况下，原边线圈101与副边线圈102对接构成负载侧耦合线圈组150，负载侧耦合线圈组150通过对感生电流的解耦能够分别得到能量与信息。优选地，原边线圈101和副边线圈102都包括铁芯和铁芯表面缠绕的导线。
42.优选地，负载侧耦合线圈组150与负载端140连接的一侧也设置有三组线圈，包括负责接收磁通并转换成电能的传能绕组、接收控制端110发送信号的接收绕组和产生低频励磁的发送绕组。负载侧耦合线圈组150与负载端140连接的一侧设置的发送绕组，其产生的低频励磁的频率与控制端110在地面耦合线圈组120的发送绕组形成励磁的频率存在区别。同样各信号之间进行隔离。优选地，能量接收端口123与负载侧耦合线圈组150负载侧的传能绕组连接。优选地，负载侧耦合线圈组150的信号端口122与接收绕组和发送绕组连接。
43.参见图4，优选地，投捞式连接结构200至少包括连接地面耦合线圈组120的线缆401和连接位于井下的负载端140的连接公头131。优选地，地面耦合线圈组120将低频的能量励磁和高频的信息励磁耦合在一起后通过线缆401连接至投捞式连接结构200的连接公头131。投捞式连接结构200的连接公头131与设置在负载端140的连接母头132形成负载侧耦合线圈组150。负载侧耦合线圈组150将耦合在一起的低频能量励磁和高频信息励磁解耦合生成相应感生电流传递给井下的设备，从而完成地面设施与井下设施间的通信和供电。
44.优选地，在投捞式连接结构200的连接公头131与设置在负载端140的连接母头132形成负载侧耦合线圈组150的情况下，即原边线圈101与副边线圈102连接构成线圈组(变压器)时，连接处存在气隙151。
45.参见图7，投捞式连接结构200采用套接的方式将连接公头131和连接母头132进行连接。优选地，连接公头131和连接母头132均设计为管状。优选地，连接公头131的外径小于或等于连接母头132的内径。优选地，连接公头131的内部设置有液体通道。优选地，连接公头131的原边线圈101设置在连接公头131的外壁上。优选地，连接母头132的内壁上设置有副边线圈102。在连接公头131和连接母头132完成连接的情况下，原边线圈101能够与副边线圈102对齐形成负载侧耦合线圈组150。原边线圈101与副边线圈102连接构成线圈组(变压器)时，连接处存在气隙151，即连接公头131和连接母头132连接处的间隙。
46.优选地，原边线圈101的绕组和副边线圈102的绕组都是单独封闭的基体，优选地，线圈绕组可以通过三种密封方式进行密封。一种是纯注胶方式，通过注胶方式将线圈绕组包裹，在完成注胶后将胶层加工到要求的尺寸。连接公头131和连接母头132的线圈平齐连接，原边线圈101和副边线圈102的磁导体(铁芯)对齐。优选地，原边线圈101和副边线圈102连接时二者间存气隙151，包裹绕组的胶质将气隙151填充起到封闭作用，能够在不影响磁通传递的情况下防止杂质进入线圈绕组。
47.参见图7，第二种方式是对原边线圈101和副边线圈102两侧采用高导磁材料坡莫合金，在线圈表面通过不锈钢和两端的磁头焊在一起，把磁芯绕组部分和井液隔离开。
48.第三种方式，是将第二种方式中的不锈钢部分换成陶瓷材质的，这样能更好地起到隔磁和防止涡流产生的作用。
49.优选地，投捞式连接结构200中心设置有允许水、石油等液体通过的通道。优选地，本发明能够在不影响正常的注水工作的情况下，实现地面与井下的通信和供电，并且无需使用隔离液避免了因施工造成的环境污染。
50.优选地，原边线圈101部分的绕组的绕线匝数为200匝。优选地，线圈导线直径为0.71mm。优选地，连接公头131和连接母头132间形成的气隙151宽度为0.1mm。
51.实施例2
52.本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。优选地，在水平井或大斜度井中无法使用实施例1中的投捞式连接结构200连接地面耦合线圈组120和位于井下的负载端140。优选地，本实施例对实施例1的井下连接结构进行改进，提供了一种是基于管道式连接结构的井下通信和供电方法。
53.本方法采用管道式连接结构300连接地面耦合线圈组120和位于井下的负载端140。参见图5，优选地，管道式连接结构300可以包括连接公头131、连接母头132、管壁133和传输导线134。优选地，所述管道式连接结构300在管壁133两侧分别设置有连接公头131和连接母头132。在存在两个以上的所述管道式连接结构300的情况下，所述管道式连接结构300间通过所述连接公头131和所述连接母头132完成连接。所述控制端110向所述负载端140传输的能量和/或信号在所述管道式连接结构300内以电信号的形式传输，在管道式连接结构300间以磁信号传输。所述管道式连接结构300既不用管道外绑电缆，也无需在管道内投入电缆，既解决了电缆在管道外无法穿越封隔器的问题，又解决了在水平井或大斜度井电缆无法投捞的问题，同时避免了外邦电缆容易挤压受损的问题。所述管道式连接结构300在进行连接时无需灌装隔离液避免了对环境的污染。
54.参见图6，优选地，管道式连接结构300上设置的连接公头131和连接母头132相互连接时构成如图6所示的传输线圈组。优选地，管道式连接结构300上设置的连接公头131和连接母头132连接后，连接公头131的原边线圈101与连接母头132的副边线圈102构成的传输线圈组不具备耦合或解耦合功能。优选地，连接公头131的原边线圈101与连接母头132的副边线圈102构成一个等压变压器，在地面与井下的通信和供电中主要发挥传输作用。连接公头131的原边线圈101将电信号转化为磁信号传递至连接母头132的副边线圈102，连接母头132的副边线圈102响应于“磁信号之收到”感生出相应的电信号通过管壁133设置的传输导线134向后端传输。优选地，传输导线134可以设置在管壁133内部。优选地，传输导线134还可以通过无缝钢管套接后焊接在管壁133内壁上。.
55.优选地，在使用管道式连接结构300进行地面和井下的通信和供电时，地面耦合线圈组120的未连接控制端110一侧的线圈连接有连接公头131。优选地，与地面耦合线圈组120连接的连接公头131可以与管道式连接结构300上设置的连接母头132连接形成传输线圈组以传输通信和供电信息。
56.参见图8，优选地，管道式连接结构300的连接公头131和连接母头132能够形成一个线圈组(变压器)。换言之，管道式连接结构300就是把一个变压器从中间截断，分别装到
油管的两端，当连接公头131和连接母头132连起来，使两个端面紧密接触到一起时就又拼成一个完整的变压器。在接通电源的情况下，连接公头131的绕组产生磁通，通过铁芯传递到连接母头132的绕组上，使与连接母头132连接的导线产生电流，产生的电流在通过传输导线134传递到下一油管的连接公头131的绕组上，绕组又把电转换成磁往下传递，如此循环下去，地面的控制端110的电流通过管道式连接结构300传递到井下负载端140的用电设备上。这个结构既不用在油管外绑电缆，也无需从油管中投入电缆，既解决了电缆在油管外无法穿越封隔器的问题，又解决了在水平井或大斜度井电缆无法投捞的问题。
57.优选地，管道式连接结构300在油管管道的两端通过油管接箍分别设置连接公头131和连接母头132。参见图8，连接公头131和连接母头132均设置为管状，在连接公头131和连接母头132的侧壁焊接不锈钢材质的绕组外壳，从而将绕组部分的空间和井液隔开。优选地，原边线圈101和副边线圈102通过注胶的方式将线圈绕组封闭。连接公头131和连接母头132对接到一起就形成了一个完整的变压器，从而实现了管道式连接结构300间电流的传输。同一油管两端设置的连接公头131和连接母头132通过传输导线134相连，传输导线134和井液必须是隔离开的。优选地，传输导线134采用不锈钢管的无缝管作为其外壳。优选地，传输导线134还可以设置在管壁133内部。当传输导线134接好后上下两根油管的位置相对固定。两个绕组间间隙越小其传导的效率越高。两个绕组对接面也和非接触投捞公头母头接触面类似分为三种结构，一种就是纯注胶形式，靠胶来隔离；另外的结构就是把连接公头131和连接母头132的表面设置镀层，磁头部分采用高导磁材料，中间采用不锈钢或陶瓷材质，通过焊接把封头和内外壳连在一起，把绕组空间密封起来。
58.本方法基于电磁感应原理将不同的电信号转化为磁信号耦合后再进行传输，减少了传输线路的数量，仅需一条常规导电线便可同时完成通信和供电。本方法的导电线设置在管道内部，从而避免了井下作业过程中线缆极易因受到挤压而被损坏的问题，并且本实施例的管道式连接结构300无需使用隔离液，避免了对环境的污染。优选地，本方法的管道式连接结构可以直接作为井下施工管道使用，在进行如井下注水施工时，本方法可在安装井下施工设备时(即传统井下施工中如安装油管的过程中)便完成通信和供电线路的安装，提高施工效率。
59.实施例3
60.本实施例是对实施例1和实施例2的进一步改进，重复的内容不再赘述。
61.本实施例还提供一种井下通信和供电装置。位于井上的控制端110电连接地面耦合线圈组120，再通过投捞式连接结构200或管道式连接结构300与位于井下的负载端140连接。投捞式连接结构200或管道式连接结构300所配置的连接公头131与位于井下的负载端140设置的连接母头132连接构成负载侧耦合线圈组150。负载侧耦合线圈组150通过对感生电流的解耦能够分别得到能量与信息并传递至负载端140，从而完成井上控制端110与井下负载端140的通信和/或供电。
62.本装置基于电磁感应原理将不同的电信号转化为磁信号耦合后再进行传输，减少了传输线路的数量，仅需一条常规导电线便可同时完成通信和供电。本方法的导电线设置在管道内部，从而避免了井下作业过程中线缆极易因受到挤压而被损坏的问题，并且本实施例的投捞式连接结构200无需使用隔离液，避免了对环境的污染。优选地，本方法的管道式连接结构可以直接作为井下施工管道使用，在进行如井下注水施工时，本方法可在安装
井下施工设备时(即传统井下施工中如安装油管的过程中)便完成通信和供电线路的安装，提高施工效率。
63.实施例4
64.本实施例是对实施例1、实施例2和实施例3的进一步改进，重复的内容不再赘述。
65.本实施例提供一种井下通信和供电系统。位于井上的控制端110通过电连接地面耦合线圈组120将低频的能量励磁和高频的信息励磁耦合在一起。地面耦合线圈组120再通过投捞式连接结构200或管道式连接结构300与位于井下的负载端140连接。投捞式连接结构200或管道式连接结构300所配置的连接公头131与位于井下的负载端140设置的连接母头132连接构成负载侧耦合线圈组150。负载侧耦合线圈组150通过对感生电流的解耦能够分别得到能量与信息并传递至负载端140，从而完成井上控制端110与井下负载端140的通信和/或供电。
66.本系统基于电磁感应原理将不同的电信号转化为磁信号耦合后再进行传输，减少了传输线路的数量，仅需一条常规导电线便可同时完成通信和供电。本方法的导电线设置在管道内部，从而避免了井下作业过程中线缆极易因受到挤压而被损坏的问题，且本实施例的投捞式连接结构200无需使用隔离液，避免了对环境的污染。优选地，本方法的管道式连接结构可以直接作为井下施工管道使用，在进行如井下注水施工时，本方法可在安装井下施工设备时(即传统井下施工中如安装油管的过程中)便完成通信和供电线路的安装，提高施工效率。
67.需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。