石油作为社会生产力发展的主要促进因素,在国民经济中处于战略地位,为经济可持续发展发挥着重要作用,是现代社会不可或缺的重要能源。我国陆上油田经多年勘探开采,已处于开发中后期,层间油藏开采矛盾日益突出,分层采油成为缓解矛盾的关键技术手段,而井下智能阀门控制器作为该技术最重要的井下工具之一,其工作性能的好坏直接影响着石油采收率及生产成本。相较传统封隔器而言,井下智能阀门控制器便于控制,但因长期在井下反复作业,为其电机供能的蓄电池耗能快,整个装置使用的重复性不高,更换蓄电池耗时费力。因此本文选用无线电能传输技术,借助电磁场等空间无形软介质为井下蓄电池实现电能的非接触传输,延长井下智能阀门控制器的作业时间。本文对井下无线充电装置进行分析与设计,从无线电能传输技术机理出发,采用等效耦合电路的方法研究系统数学模型,得到影响定功率系统高效传输的重要参数。借助多物理场耦合仿真软件,对系统进行仿真研究,探索各装置参数对线圈电气参数及互感的影响,最后实验验证对装置分析与设计的合理性。本文研究内容包括以下部分:(1)从等效耦合模型入手,详细分析负载功率给定时系统高效传输的条件,得到定功率高效条件公式和相应的匹配负载公式,为仿真建模和实验研究奠定理论指导基础。(2)研究井下无线电能传输系统的仿真模型,多角度对比验证建模的正确性与合理性。以理论推导结果为指导思想,探索井下无线充电装置的各参数(如装置材料、线圈线径等)对发射线圈内阻和线圈间互感的影响,并经优选后得到给定50W功率时传输效率高的井下无线电能传输系统。(3)研究并设计井下无线电能传输系统的逆变与整流电路,并测试电路和整体装置样机,分析总结实验结果,得到与理论和仿真思想基本一致的实物模型,验证对井下无线充电装置分析与设计的可行性。