RFID滑套系统设计与分析

发布时间：2020-11-19 06:44

　　 射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术是一种非接触式的近距离自动识别技术,其基本原理是利用射频信号和电磁场耦合的能量传输特性,来实现对目标物体的身份识别。随着石油开采技术的快速发展和广泛应用,传统意义上的多级投球压裂技术和分段压裂技术已很难满足现有压裂新工艺的要求。通过将RFID技术运用于井下压裂滑套工具中后可以发现,原有实际作业中会产生的压裂级数受限等问题均可得到良好的解决。对此,本文在通过对RFID信号传输原理的广泛探究后,设计出一种采用RFID为核心技术的压裂滑套,并结合实际工况指出了在井下作业时对会滑套工作性能产生影响的主要因素。论文在通过对射频识别理论的研究之后,选择RFID系统的工作频率为125kHz,使用Altium Designer来完成阅读器的电路设计,具体表现为主控模块电路、射频模块电路等设计,以及PCB封装、电子元器件焊接等工作。根据射频系统的工作频率和滑套直径尺寸,在确定出系统中天线的几何参数、匝数以及与之相匹配的电容后,设计标签结构并制作样片,最终完成整个RFID滑套内置阅读器的设计。在实际情况下,井下环境复杂多变,多种因素都会对射频系统造成干扰,并降低其稳定性。对此,本文在通过对电磁场原理的研究后,使用Ansoft Maxwell来建立井下电磁环境有限元仿真模型,并探究不同因素对RFID系统信号识别的影响程度及规律。在完成阅读器设计的基础上,本文利用SolidWorks完成了对RFID滑套的结构设计并结合所设计的滑套液压驱动系统,使用AMESim对滑套进行动态特性仿真分析,得到不同条件下运动部件的动态曲线以及蓄能器能量释放过程的仿真曲线。通过对仿真结果的分析,可为今后射频识别技术应用于井下工具设备提供技术支撑。
【学位单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TE934.2;TP391.44
【部分图文】：

斯伦贝谢研发的TAP完井系统

1 管柱；2 接箍；3 传感器 1；4 定位器；5 传感器 2；6 开关工具图 1.2 威德福的开关式滑套工具德福公司在之前的研究试验成果之上，研制出了基于 RFID 技术的 Fracology 滑套系统，且于北美某地区的油井进行了多级滑套的试验。其具体试作业开始前，先将两枚射频标签投放至管柱内目标压裂段位置，两枚标签

图 1.3 威德福的 Frac Sleeve Technology 滑套系统兰 Petrowell 公司所设计的全通径智能滑套，同样基于通讯。该滑套工具在作业时，内部会事先安装上由电不同油层开闭性的控制，则需对内置的多个阅读器进行特定地层进行作业时，将射频标签通过地面设备随压
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本文编号：2889844