基于RFID的可开关滑套控制系统研究

摘要

多级滑套分段压裂技术是近年来油气井工程技术领域发展迅速的一项新型的完井技术,是非常规油气资源开采的一种重要手段。目前采取接触方式投球打开的滑套,只能实现单向控制,不能实现往复动作,更无法实现多级、多程度的控制。为了解决上述问题,本文在现有的开关滑套的基础上,通过文献研究与实验论证的方法,设计了一套基于RFID技术的可开关滑套的控制系统。本文深入研究RFID技术基础理论,探讨了RFID实现数据传输的原理,分析了影响其读写性能的因素,并联系井下环境状况,选择RFID载波频率为125kHz;根据井下环境对设备温度的要求,完成了120℃耐高温的读写器电路设计与实验;分析了RFID天线的原理,对天线线圈的磁场进行了有限元仿真,得到了线圈内部磁场的影响因素,并完成了天线的设计与测试,测试表明所设计的天线能够使标签正常读取;同时分析了RFID标签的封装形状对读取性能的影响,并设计了相应的形式的封装,所封装的标签能够满足系统设计要求;最后进行了现场实验,对系统读取性能进行了测试,实验表明在泥浆液中标签以5m/s的速度通过天线时,系统可以读取到标签信息并能控制电磁阀动作。

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题目的及意义

1.3 国内外现状

1.4 课题主要研究内容

1.5 论文组织结构

第2章 RFID技术基础理论

2.1 RFID的系统结构

2.2 RFID的工作原理

2.2.1 能量传输原理

2.2.2 数据传送机制

2.3 RFID系统的分类

2.4 RFID频段的选择

2.5 本章小结

第3章 系统方案设计

3.1 系统需求

3.2 方案简介

3.3 技术难点

3.4 本章小结

第4章 系统关键技术研究

4.1 阅读器电路设计

4.1.1 电路结构

4.1.2 芯片选型

4.1.3 原理图设计

4.1.4 PCB布局布线

4.1.5 耐温实验

4.2 井下电磁环境仿真

4.2.1 电磁场分析理论

4.2.2 分析计算方法

4.2.3 ANSYS仿真计算

4.2.4 电磁影响因素分析

4.3 读写器天线设计

4.3.1 天线基础理论

4.3.2 天线参数计算

4.4 标签封装设计

4.5 功耗计算及电池选型

4.5.1 功耗计算

4.5.2 电池选型

4.6 软件设计

4.6.1 井下控制流程设计

4.6.2 与上位机通信设计

4.7 本章小结

第5章 系统实验

5.1 实验目的

5.2 实验设备

5.3 实验结果及分析

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

附录A 电路原理图

致谢