油气井地面一井下信息传递的无线射频技术研究

发布时间：2020-08-05 20:56

【摘要】：近10年来,以多级分层水力压裂和导向钻井技术为代表的油气开采新技术发展迅速,不仅提高了油气井作业效率,也大幅降了建井成本。这些新技术是以油气井下智能工具为核心的。然而,如何实现地面—井下智能工具的数据传送,仍然是有待解决的“瓶颈”问题。考虑到传送给井下智能工具的信息可简化为一些简单的指令,即信息存在间歇性、数据量小的特点,论文提出了利用无线射频(RFID)技术以实现地面—油气井井下信息传递的想法,论述了技术的可行性,提出了技术方案,研制了原理样机并开展了验证性实验研究,取得的主要研究成果如下:1.分析了无线射频技术原理,论证了RFID技术应用于油气井信息传递的可行性,研究了RFID的频段特性,优选了适合油气井下工作环境的工作频率;2.分析了RFID技术在油气井信息传递中的难点,提出了基于RFID技术的地面—井下信息传递系统总体方案。设计了地面和井下的低频射频读写器、射频电子标签,完成了电源稳压电路、微控制器模块电路、地面射频模块电路、井下高温射频模块电路、通信接口电路等硬件电路的调试,开发了相应的功能软件,设计并制作了射频读写器天线,制成了原理样机;3.针对油气井井下特殊环境要求,提出了射频电子标签的微型化方法并应用高温封装处理技术,研制了柱体外径3.8mm,长15.5mm的微型标签;对原理样机的验证性测试表明,标签可在105℃恒温加热后可靠工作,且在模拟井下环境的高温水筒中,射频读写器能可靠识别射频电子标签,确保信息正确地传递。这些研究成果为解决地面—井下信息传递问题提供了新的技术思路,具有实际应用价值。
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE938.5;TP391.44
【图文】：

作用是在读写器与射频电子标签之间进行数据信天线形成的磁场范围也是通信质量的关键点，其射频天线主要进行能量传递，为射频电子标签提供统的工作原理统进行通信时，由读写器的射频电路将系统产生，并经过信号放大电路放大处理，发送至射频天读写器与标签的射频天线进行磁场耦合，标签接D 码及携带的其他信息再返送给读写器的射频模送往计算机判断信息正确与否，最后发送指令驱理图如图 2-2 所示。

求分析和指标要求对井下无线射频系统进理图与 PCB 电路板设计，最后采用模块单完成硬件设计后对油气井地面—井下信息用实验测试验证程序正确性。依据采用的信息流向，系统拟采用地面与井下双读写体方案设计框图如图 3-1 所示。统的总体方案设计时，需考虑以下问题：度最高可达 125°C，因此在选择 MCU 和，在设计硬件电路时必须多考虑 PCB 板读写器在有限电能供电下多考虑间歇性实验中多处于运动状态下，考虑标签的天

V 电压选择由低压差线性稳压器(LDO)AMS1117 固定输出 3.3V 版本来实配置极少数的去耦电容和滤波电容便可输出稳定电压 3.3V。本节所选电足整个无线射频系统的电源需求，对上述电源管理芯片的相关参数列表。在油气井地面-井下信息传递的无线射频系统的电源设计中各电源管理如图 4-1 所示。表 4-1 电源管理芯片相关参数源管理芯片芯片功能输入电压范围/V输出电压/V工作温度/°C选封P1584 降压型 DC-DC 4.5~28 5.0 -20~125 SOIC1117-3.3低压差线性稳压器4.75~12 3.3 -40~125 SOT-

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