【摘要】：近10年來,以多級(jí)分層水力壓裂和導(dǎo)向鉆井技術(shù)為代表的油氣開采新技術(shù)發(fā)展迅速,不僅提高了油氣井作業(yè)效率,也大幅降了建井成本。這些新技術(shù)是以油氣井下智能工具為核心的。然而,如何實(shí)現(xiàn)地面—井下智能工具的數(shù)據(jù)傳送,仍然是有待解決的“瓶頸”問題。考慮到傳送給井下智能工具的信息可簡(jiǎn)化為一些簡(jiǎn)單的指令,即信息存在間歇性、數(shù)據(jù)量小的特點(diǎn),論文提出了利用無線射頻(RFID)技術(shù)以實(shí)現(xiàn)地面—油氣井井下信息傳遞的想法,論述了技術(shù)的可行性,提出了技術(shù)方案,研制了原理樣機(jī)并開展了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)研究,取得的主要研究成果如下:1.分析了無線射頻技術(shù)原理,論證了RFID技術(shù)應(yīng)用于油氣井信息傳遞的可行性,研究了RFID的頻段特性,優(yōu)選了適合油氣井下工作環(huán)境的工作頻率;2.分析了RFID技術(shù)在油氣井信息傳遞中的難點(diǎn),提出了基于RFID技術(shù)的地面—井下信息傳遞系統(tǒng)總體方案。設(shè)計(jì)了地面和井下的低頻射頻讀寫器、射頻電子標(biāo)簽,完成了電源穩(wěn)壓電路、微控制器模塊電路、地面射頻模塊電路、井下高溫射頻模塊電路、通信接口電路等硬件電路的調(diào)試,開發(fā)了相應(yīng)的功能軟件,設(shè)計(jì)并制作了射頻讀寫器天線,制成了原理樣機(jī);3.針對(duì)油氣井井下特殊環(huán)境要求,提出了射頻電子標(biāo)簽的微型化方法并應(yīng)用高溫封裝處理技術(shù),研制了柱體外徑3.8mm,長15.5mm的微型標(biāo)簽;對(duì)原理樣機(jī)的驗(yàn)證性測(cè)試表明,標(biāo)簽可在105℃恒溫加熱后可靠工作,且在模擬井下環(huán)境的高溫水筒中,射頻讀寫器能可靠識(shí)別射頻電子標(biāo)簽,確保信息正確地傳遞。這些研究成果為解決地面—井下信息傳遞問題提供了新的技術(shù)思路,具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE938.5;TP391.44
【圖文】：

作用是在讀寫器與射頻電子標(biāo)簽之間進(jìn)行數(shù)據(jù)信天線形成的磁場(chǎng)范圍也是通信質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)，其射頻天線主要進(jìn)行能量傳遞，為射頻電子標(biāo)簽提供統(tǒng)的工作原理統(tǒng)進(jìn)行通信時(shí)，由讀寫器的射頻電路將系統(tǒng)產(chǎn)生，并經(jīng)過信號(hào)放大電路放大處理，發(fā)送至射頻天讀寫器與標(biāo)簽的射頻天線進(jìn)行磁場(chǎng)耦合，標(biāo)簽接D 碼及攜帶的其他信息再返送給讀寫器的射頻模送往計(jì)算機(jī)判斷信息正確與否，最后發(fā)送指令驅(qū)理圖如圖 2-2 所示。

求分析和指標(biāo)要求對(duì)井下無線射頻系統(tǒng)進(jìn)理圖與 PCB 電路板設(shè)計(jì)，最后采用模塊單完成硬件設(shè)計(jì)后對(duì)油氣井地面—井下信息用實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證程序正確性。依據(jù)采用的信息流向，系統(tǒng)擬采用地面與井下雙讀寫體方案設(shè)計(jì)框圖如圖 3-1 所示。統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮以下問題：度最高可達(dá) 125°C，因此在選擇 MCU 和，在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)必須多考慮 PCB 板讀寫器在有限電能供電下多考慮間歇性實(shí)驗(yàn)中多處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，考慮標(biāo)簽的天

V 電壓選擇由低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)AMS1117 固定輸出 3.3V 版本來實(shí)配置極少數(shù)的去耦電容和濾波電容便可輸出穩(wěn)定電壓 3.3V。本節(jié)所選電足整個(gè)無線射頻系統(tǒng)的電源需求，對(duì)上述電源管理芯片的相關(guān)參數(shù)列表。在油氣井地面-井下信息傳遞的無線射頻系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)中各電源管理如圖 4-1 所示。表 4-1 電源管理芯片相關(guān)參數(shù)源管理芯片芯片功能輸入電壓范圍/V輸出電壓/V工作溫度/°C選封P1584 降壓型 DC-DC 4.5~28 5.0 -20~125 SOIC1117-3.3低壓差線性穩(wěn)壓器4.75~12 3.3 -40~125 SOT-

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本文編號(hào)：2781867