[發明專利]一種用于井下鉆桿防噴器解封的無線控制系統

有效

• 申請號: 201610068814.8
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105673000B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 陶波;朱繼軒;尹周平;何虎;龔元;艾其江
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: E21B47/12
• 分類號: E21B47/12;E21B47/06;G06K17/00;G08C17/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬

1.一種用于井下鉆桿防噴器解封的無線控制系統，其特征在于，包括套管、RFID數據傳輸模塊、標簽球流動控制閥、井下控制驅動模塊、環形防噴器和電磁感應數據傳輸模塊，其中，

所述套管其由多根鉆桿相互連接而成，每根鉆桿均包括公接頭和母接頭，相鄰兩根鉆桿中，其中一根鉆桿的公接頭和另一根鉆桿的母接頭連接，從而使所有的鉆桿固定連接在一起；

所述RFID數據傳輸模塊包括RFID標簽球、井下讀寫器天線和井下RFID控制器，所述RFID標簽球用于隨套管內的泥漿運動，所述井下讀寫器天線安裝在所述套管的內壁上，其豎直設置且與所述套管的內壁存在間距，其包括中空的天線骨架及纏繞在天線骨架上的螺線管天線，所述螺線管天線與所述井下RFID控制器連接，所述井下RFID控制器用于對運動到天線骨架內腔的RFID標簽球進行讀寫操作，以向RFID標簽球寫入井下壓力數據，以實現壓力數據由數千米井下到地面的遠距離傳輸，或讀取RFID標簽球的信息，以發送指令給所述井下控制驅動模塊，以實現控制指令由地面到數千米井下，控制所述環形防噴器解封；

所述井下控制驅動模塊包括標簽球流動控制閥、控制閥電機驅動模塊、膠筒閥電機驅動模塊、膠筒閥和井下壓力數據采集控制系統，所述標簽球流動控制閥安裝在所述套管的側壁上，控制閥電機驅動模塊用于開啟和關閉標簽球流動控制閥，所述標簽球流動控制閥開啟時，以實現RFID標簽球隨井下泥漿循環，將壓力數據帶回地面；所述標簽球流動控制閥關閉時，通過膠筒閥電機驅動模塊開啟膠筒閥，以實現防噴器解封；井下壓力數據采集控制系統用于采集井下壓力并傳送給井下RFID控制器，以使井下RFID控制器將井下壓力數據寫入RFID標簽球；

所述電磁感應數據傳輸模塊用于將所述井下RFID控制器信息傳送給井下控制驅動模塊，其包括多組電磁感應短節，并且每組電磁感應短節均包括兩個電磁感應線圈，其中一個電磁感應線圈套接在一鉆桿的公接頭上，另一電磁感應線圈套接在與該公接頭連接的母接頭上，同一鉆桿上的兩個電磁感應線圈通過感應渦流互聯，每組電磁感應短節的兩個電磁感應線圈通過電磁感應互聯，以實現數據由所述井下RFID控制器和所述井下控制驅動模塊的短距離無線傳輸。

2.根據權利要求1所述的一種用于井下鉆桿防噴器解封的無線控制系統，其特征在于，所述公接頭與母接頭螺紋連接，并且在所述公接頭和母接頭上分別設置有環形槽，所述電磁感應線圈繞制在鐵氧體環上，并且鐵氧體環分別嵌入在公接頭和母接頭的環形槽處，以保證電磁感應線圈的耦合效率。

3.根據權利要求1所述的一種用于井下鉆桿防噴器解封的無線控制系統，其特征在于，所述RFID標簽球包括內封標簽，所述內封標簽包括三個并聯在一起的天線結構，每個天線結構均包括線圈天線、諧振電容和整流橋，三個所述線圈天線分別與XY平面平行、與XZ平面平行和與YZ平面平行，三個所述線圈天線的信號諧振后通過整流橋整形，對三個所述線圈天線的整形信號并聯，輸出最大信號，從而避免泥漿使標簽球滾動產生讀寫方向性問題，其中XY平面、XZ平面和YZ平面由構成笛卡爾坐標的X軸、Y軸和Z軸形成。

4.根據權利要求1所述的一種用于井下鉆桿防噴器解封的無線控制系統，其特征在于，所述井下讀寫器天線與套管的間距與所述天線骨架的內徑相等，以用于削弱套管對所述螺線管天線磁場的渦流影響。