基于RFID技术的智能滑套分段压裂工具的设计.pdf

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1、基于RFID技术的智能滑套分段压裂工具的设计李大寨，王克沛(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191)DesignofSmartSleeveStagedFracturingToolBasedonRadioFrequencyIdentificationTechnologyLIDa—zhai·WANGKe—pei(SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，Chi

2、na)摘要：将射频识别技术(RFID)应用于分段压裂定的压力，且受管径的限制，压裂级数受限。为此，工具中，设计了基于RFID技术的智能滑套分段压研究一套压裂装置，实现压裂级数不受限制的目标。裂工具，通过射频识别技术实现多级分段压裂功能，1方案设计并通过试验验证了智能滑套分段压裂工具的性能，试验结果表明，设计的智能滑套分段压裂工具能够为解决压裂级数受限、不同球座尺寸的滑套容满足所要求的性能指标。易混淆等问题，需要研究一种滑套结构尺寸相同、激关键词：RFID；分段压裂；水平井；智能滑套发开启滑套的球体结构尺寸也相同的压裂工具，目中图分类

3、号：TP23前，广泛应用于智能识别领域的RFID技术可实现文献标识码：B智能识别和远距离通讯。因此，提出将RFID技术文章编号：1001—2257(2014)02—0050—03应用于分段压裂工具中，解决压裂技术受限的问题。Abstract：RadiofrequencyidentificationRFID无线射频技术的实现关键是控制系(RFID)technologyisusedinstagedfracturing统_2]，RFID控制系统如图1所示，其工作原理是通toolinthispaper，andRFIDtechnologyba

4、sed过识别RFID标签的标识码进行智能识别。系统由smartsleevestagedfracturingtoolsisdesigned．RFID标签和阅读器组成，阅读器在其附近形成阅RFIDtechnologyisemployedtoachievemultistage读场，当RFID标签进入到该阅读场时，阅读器读取fracturinganditseffectivenessisvalidatedthrough标签的标识码，实现智能识别。experimentaltests．Resultsdemonstratethatthedesign

5、edintelligentsleevestagedfracturingtoolcanrealizetherequiredperformance．Keywords：RFID；stagedfracturing；horizontalf忭RFI＼twell；smartsleeve签／)))0引言图1RFID控制系统在智能滑套分段压裂工具中，将RFID标签制水平井分段压裂技术已成为当今油气增产的重作成信号球，当信号球经过控制装置时，控制装置识要手段，采用封隔器和投球开启白锁滑套配合进行别信号球的标识码。如果识别码与控制装置匹配，分段压裂的工艺

6、属于机械封隔分段压裂技术工艺，那么控制装置控制驱动装置关闭该段的管道阀门，是一道十分重要的工艺_1]。但随着该技术工艺的发实现对该段管道的风堵，从而实现该段的压裂。这展与成熟，水平井水平段长度不断增加，压裂级数也样，不同压裂段不是通过球座尺寸来区别，而是通过随之增加，投球开启自锁滑套因球与球座需承受一信号球的标识码来识别，从而实现了压裂级数不受收稿日期：2013—08—06限制的目的。·50·《机械与电子>2014(2)RFID工具的设线。所有元器件均采用耐高温型号，且均采用QFN2硬件系统设计封装，能够承受钻井中的高温环境，同时减

7、小了无线2．1系统要求收发模块的体积。由于信号球要求体积小，对PCB为了实现管道内的系统可靠地工作，智能滑套电路板的尺寸进行了优化设计，将PCB电路板设计分段压裂工具的硬件系统性能要求如下：为圆形，使其适合在球体内安装，在满足电路功能的a．水下通讯的可靠通讯距离不小于100mm。情况下，使PCB电路板的体积达到最小。b．信号球以2m／s速度通过时信号读取率大于2．3信号接收及控制系统9O％。信号接收装置由控制系统电路板及外部的密封c．信号球与接收装置承压不低于30MPa。装置组成。d．整体耐温不低于8O℃。控制系统电路板用于接收来自

8、信号球的无线信2．2信号球号，并控制驱动器使执行器动作。控制系统电路板信号球由信号发射装置和承压外壳组成。为的功能原理如图3所示，RFID控制系统由CPU、无了提高信号发射装置在管道内的通过性能，将外部线收发芯片、天线匹配电路、天线以