【摘要】：近10年來,以多級分層水力壓裂和導向鉆井技術為代表的油氣開采新技術發(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。這些新技術是以油氣井下智能工具為核心的。然而,如何實現(xiàn)地面—井下智能工具的數據傳送,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化為一些簡單的指令,即信息存在間歇性、數據量小的特點,論文提出了利用無線射頻(RFID)技術以實現(xiàn)地面—油氣井井下信息傳遞的想法,論述了技術的可行性,提出了技術方案,研制了原理樣機并開展了驗證性實驗研究,取得的主要研究成果如下:1.分析了無線射頻技術原理,論證了RFID技術應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技術在油氣井信息傳遞中的難點,提出了基于RFID技術的地面—井下信息傳遞系統(tǒng)總體方案。設計了地面和井下的低頻射頻讀寫器、射頻電子標簽,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試,開發(fā)了相應的功能軟件,設計并制作了射頻讀寫器天線,制成了原理樣機;3.針對油氣井井下特殊環(huán)境要求,提出了射頻電子標簽的微型化方法并應用高溫封裝處理技術,研制了柱體外徑3.8mm,長15.5mm的微型標簽;對原理樣機的驗證性測試表明,標簽可在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別射頻電子標簽,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思路,具有實際應用價值。
【學位授予單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TE938.5;TP391.44
【圖文】：

作用是在讀寫器與射頻電子標簽之間進行數據信天線形成的磁場范圍也是通信質量的關鍵點，其射頻天線主要進行能量傳遞，為射頻電子標簽提供統(tǒng)的工作原理統(tǒng)進行通信時，由讀寫器的射頻電路將系統(tǒng)產生，并經過信號放大電路放大處理，發(fā)送至射頻天讀寫器與標簽的射頻天線進行磁場耦合，標簽接D 碼及攜帶的其他信息再返送給讀寫器的射頻模送往計算機判斷信息正確與否，最后發(fā)送指令驅理圖如圖 2-2 所示。

求分析和指標要求對井下無線射頻系統(tǒng)進理圖與 PCB 電路板設計，最后采用模塊單完成硬件設計后對油氣井地面—井下信息用實驗測試驗證程序正確性。依據采用的信息流向，系統(tǒng)擬采用地面與井下雙讀寫體方案設計框圖如圖 3-1 所示。統(tǒng)的總體方案設計時，需考慮以下問題：度最高可達 125°C，因此在選擇 MCU 和，在設計硬件電路時必須多考慮 PCB 板讀寫器在有限電能供電下多考慮間歇性實驗中多處于運動狀態(tài)下，考慮標簽的天

V 電壓選擇由低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)AMS1117 固定輸出 3.3V 版本來實配置極少數的去耦電容和濾波電容便可輸出穩(wěn)定電壓 3.3V。本節(jié)所選電足整個無線射頻系統(tǒng)的電源需求，對上述電源管理芯片的相關參數列表。在油氣井地面-井下信息傳遞的無線射頻系統(tǒng)的電源設計中各電源管理如圖 4-1 所示。表 4-1 電源管理芯片相關參數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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