基于RFID技术的深井随钻防喷器控制系统设计与实现

发布时间：2019-09-07 15:48

【摘要】：井下防喷器是在石油钻探过程中防止井喷、保障作业安全的重要井下工具,目前主要采用泥浆脉冲、线缆、投球等控制技术,操作过程极其复杂,不仅效率低,而且成本昂贵。随着钻探作业向深井、超深井发展,井下环境变得更加恶劣,对防喷器解封控制的可靠性与可操作性、自动化水平提出了挑战。本论文针对现有防喷器控制系统的不足,提出了一套基于RFID技术的深井防喷器控制系统,可以有效实现对防喷器高效、高可靠、低成本解封控制。论文主要研究成果包括:针对井下防喷器控制中可靠性高、可重用性好、可操作性强的需求,提出了基于RFID技术实现深井防喷器可靠动作的控制方案,该方案具有结构简单、操作方便、控制可靠、数据定制自由、经济性好等优点。分析了金属钻杆、钻井液等固有电磁干扰以及因井下环境扰动而存在的动态电磁干扰对RFID通讯过程的影响机理。针对井下具体应用场景设计了RFID读写器天线,评估了金属钻杆、钻井液对天线的不同影响程度。针对金属钻杆的较大影响,提出了增设铁氧体屏蔽层的改进策略,给出了屏蔽层优化设计建议,该策略有效减小了天线电感以及内部磁场的衰减程度,隔绝了外层金属钻杆变化对读写器天线的影响。提出了RFID自适应通讯技术,给出了实时测量及动态补偿关键技术的原理与方法,并实现了RFID通讯稳频模块,解决了钻井液配置参数变化、温度变化、屏蔽层尺寸和电磁参数偏差等井下复杂动态干扰对RFID天线的影响,使系统始终工作在谐振状态,提升了系统对井下复杂干扰的适应性和通讯可靠性。完成了原理样机研制,并在实验井中进行了样机性能测试和试用。测试结果表明,屏蔽层与稳频模块的结合,有效解决了外层金属和井下动态干扰对天线的影响,实现了对井下防喷器的高可靠解封控制。研究成果作为中石化石油机械研究院重要创新成果参加了十五届中国国际石油石化技术装备展。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE921.5;TP391.44

【参考文献】

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本文编号：2533112