本實(shí)用新型涉及石油天然氣施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于模擬井下無線射頻通訊系統(tǒng)的設(shè)備。

背景技術(shù)：

無線射頻識別(RFID)技術(shù)是當(dāng)前非常熱門的一種通訊技術(shù)。通過一定頻率的交變電流產(chǎn)生空間磁場的耦合，從而可以識別特定的目標(biāo)并進(jìn)行數(shù)據(jù)的無線交互。

近幾年，無線射頻識別技術(shù)開始應(yīng)用于石油勘探開發(fā)領(lǐng)域。特別是，無線射頻識別技術(shù)作為一種井下工具的控制手段，相比于傳統(tǒng)的投球式或壓差式控制方式有其明顯的技術(shù)優(yōu)勢?？刂七^程中，管柱內(nèi)通徑和井底壓力不會改變，也不需要憋壓球的磨銑操作，并且可以通過不同編碼的標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)多個無線射頻井下工具的復(fù)合控制。

當(dāng)攜帶有控制命令的標(biāo)簽隨鉆井液流過井下天線時發(fā)生電磁耦合，完成數(shù)據(jù)的無線交互，讀取控制器完成控制命令的解析并控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。但是井下無線射頻通訊在工作時，受井下復(fù)雜金屬環(huán)境和標(biāo)簽通過鉆井液流速的影響，標(biāo)簽讀取成功率降低，嚴(yán)重時造成井下工具控制失敗。一方面，井下復(fù)雜金屬環(huán)境將削弱井下天線內(nèi)部的磁場強(qiáng)度，造成其無法與標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)電磁耦合，控制命令讀取失敗；另一方面，如果標(biāo)簽通過天線內(nèi)部的速度過快，數(shù)據(jù)還沒傳輸完成，電磁耦合現(xiàn)象就中斷了，井下控制系統(tǒng)同樣無法得到控制命令。

因此，需要建立一套井下無線射頻通訊標(biāo)簽讀取性能模擬系統(tǒng)，以模擬井下環(huán)境，并進(jìn)行在不同成份鉆井液通過的情況下，標(biāo)簽通過井下天線的測試試驗(yàn)，從而驗(yàn)證井下無線射頻系統(tǒng)標(biāo)簽的讀取成功率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述技術(shù)問題的部分或者全部，本實(shí)用新型提出了一種用于模擬井下無線射頻通訊系統(tǒng)的設(shè)備。該設(shè)備能模擬井下無線射頻通訊系統(tǒng)工作時的井下環(huán)境，測量不同成分的鉆井液在不同流速下的標(biāo)簽讀取成功率，為井下無線射頻通訊系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。

根據(jù)本實(shí)用新型提出了一種用于模擬井下無線射頻通訊系統(tǒng)的設(shè)備，包括：

蓄液容器，

標(biāo)簽，

具有內(nèi)通道的模擬短節(jié)，從上游到下游的方向上，模擬短節(jié)具有依次連接的用于向內(nèi)通道內(nèi)投放標(biāo)簽的標(biāo)簽投放裝置、井下天線裝置和讀取控制裝置，

其中，內(nèi)通道通過泥漿泵與蓄液容器連通。

在一個實(shí)施例中，標(biāo)簽投放裝置包括：

筒狀的投放主體，

連通式設(shè)置在投放主體的外側(cè)壁上的導(dǎo)向筒，在導(dǎo)向筒的外壁上設(shè)置有投放口，

設(shè)置在導(dǎo)向筒內(nèi)并與導(dǎo)向筒匹配的移動體，在移動體的中間處設(shè)置有能與投放口連通的第一通孔，移動體構(gòu)造為在外力作用下使第一通孔延伸到投放主體的內(nèi)腔中。

在一個實(shí)施例中，標(biāo)簽投放裝置還包括驅(qū)動軸，驅(qū)動軸的一端與移動體固定連接，而另一端穿過設(shè)置在導(dǎo)向筒的自由端的固定件后向外界延伸。

在一個實(shí)施例中，驅(qū)動軸與固定件螺紋連接。

在一個實(shí)施例中，井下天線裝置包括：

與投放主體連接的筒狀的天線裝置主體，

設(shè)置在天線裝置主體的內(nèi)腔中的天線承載筒，天線承載筒的內(nèi)腔與投放主體的內(nèi)腔連通，

纏繞式設(shè)置在天線承載筒的外壁上的天線。

在一個實(shí)施例中，讀取控制裝置具有：

與天線裝置主體連接的讀取控制裝置主體，讀取控制裝置主體的內(nèi)腔與天線承載筒的內(nèi)腔連通，

設(shè)置在讀取控制裝置主體的外壁上的處理器，處理器與天線連接。

在一個實(shí)施例中，天線裝置主體的下游端插入到讀取控制裝置主體的內(nèi)腔中，且在天線裝置主體的下游端面與設(shè)置在讀取控制裝置主體的內(nèi)腔中的第一臺階面之間設(shè)置用于處理器與天線連接的連接器，連接器的電纜穿過讀取控制裝置主體的外壁與處理器連接。

在一個實(shí)施例中，在連接器的上游端面與天線裝置主體的下游端面之間設(shè)置第一密封件。

在一個實(shí)施例中，在讀取控制裝置的下游端可拆卸式設(shè)置筒狀的下接頭，在下接頭的內(nèi)腔與讀取控制裝置的讀取控制裝置主體的內(nèi)腔之間設(shè)置篩網(wǎng)。

在一個實(shí)施例中，下接頭與蓄液容器通過回收管連通。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠模擬井下無線射頻通訊系統(tǒng)工作時的真實(shí)環(huán)境，并能通過泥漿泵而產(chǎn)生不同流速的鉆井液而更好的模擬井下真實(shí)工況，以實(shí)現(xiàn)對井下無線射頻通訊系統(tǒng)性能評估。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖來對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)地描述，在圖中：

圖1顯示了根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的設(shè)備；

圖2顯示了根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的設(shè)備的模擬短節(jié)的剖面圖；

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例繪制。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

圖1顯示了根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例用于模擬井下無線射頻通訊系統(tǒng)的設(shè)備100。如圖1和2所示，設(shè)備100包括蓄液容器1、泥漿泵2，模擬短節(jié)3和標(biāo)簽10。模擬短節(jié)3具有內(nèi)通道31，并且從上游到下游的方向上，模擬短節(jié)3包括依次連接的標(biāo)簽投放裝置4、井下天線裝置6和讀取控制裝置7。其中，蓄液容器1用于存放鉆井液。泥漿泵2設(shè)置在蓄液容器1和模擬短節(jié)3之間，以向模擬短節(jié)3中泵送儲存在蓄液容器1中的鉆井液。標(biāo)簽投放裝置4用于投放標(biāo)簽10以使得標(biāo)簽10進(jìn)入到內(nèi)通道31中。井下天線裝置6用于與在鉆井液作用下移動的標(biāo)簽10產(chǎn)生電磁耦合以完成數(shù)據(jù)交互。讀取控制裝置7用于接收井下天線裝置6的數(shù)據(jù)。

由此，在模擬過程中，首先，啟動泥漿泵2，使得蓄液容器1中的鉆井液以一定的排量進(jìn)入模擬短節(jié)3的內(nèi)通道31。然后，通過標(biāo)簽投放裝置4向內(nèi)通道31內(nèi)投放標(biāo)簽10。在鉆井液沖擊下，標(biāo)簽10向下游方向移動，在通過井下天線裝置6時，標(biāo)簽10與井下天線裝置6產(chǎn)生電磁耦合，完成數(shù)據(jù)交互。讀取控制裝置7接收井下天線裝置6的數(shù)據(jù)并解析。該設(shè)備100的蓄液容器1中可以存放不同成分的鉆井液，以模擬不同成分的鉆井液對標(biāo)簽10讀取性能的影響。同時，通過泥漿泵2可以調(diào)整鉆井液的排量等，模擬標(biāo)簽10在不同的流速下通過井下天線裝置6而檢測標(biāo)簽10的通過速度對讀取性能的影響。通過該設(shè)備100可以更真實(shí)的模擬標(biāo)簽10在井下的通過工況，為無線射頻通訊系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。

在一個實(shí)施例中，標(biāo)簽投放裝置4包括投放主體41、導(dǎo)向筒42、移動體43、固定件44和驅(qū)動軸45。其中，投放主體41呈筒狀，并沿著軸向延伸，其內(nèi)腔為內(nèi)通道31的一部分。導(dǎo)向筒42設(shè)置在投放主體41的外側(cè)壁上并徑向延伸，且導(dǎo)向筒42與投放主體41連通。在導(dǎo)向筒42的外壁上設(shè)置有投放口46，以作為標(biāo)簽10進(jìn)入導(dǎo)向筒42的入口。移動體43設(shè)置在導(dǎo)向筒42的內(nèi)腔中，并與導(dǎo)向筒42的形狀匹配。在移動體43的中間處設(shè)置有軸向的第一通孔47，在第一狀態(tài)(也就是圖2中所示的待放入標(biāo)簽10的狀態(tài))下，第一通孔47與投放口46連通，以使得標(biāo)簽10通過投放口46后放置在第一通孔47處。固定件44設(shè)置在導(dǎo)向筒42的自由端處，并與導(dǎo)向筒42固定連接。驅(qū)動軸45的一端與移動體43固定連接，而另一端穿過固定件44后向外界延伸。優(yōu)選地，驅(qū)動軸45與固定件44螺紋配合。從而，在旋擰驅(qū)動軸45的過程中，驅(qū)動軸45驅(qū)動移動體43徑向向內(nèi)運(yùn)動，以帶動處在第一通孔47處的標(biāo)簽10向內(nèi)通道31中運(yùn)動，待第一通孔47延伸到投放主體41的內(nèi)腔中時，在鉆井液的沖擊作用下，標(biāo)簽10進(jìn)入到內(nèi)通道31中并向下游運(yùn)動。此時，可以反向旋擰驅(qū)動軸45，以帶動移動體43回退到第一狀態(tài)為再次投入標(biāo)簽10做準(zhǔn)備。通過這種設(shè)置可方便地向內(nèi)通道31中投入標(biāo)簽10，且該設(shè)置結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。

需要說明的是，驅(qū)動軸45與固定件44也可以不采用螺紋配合。例如，固定件44為橡膠等彈性件，而驅(qū)動軸45與固定件44摩擦配合。驅(qū)動軸45所受到的力能克服摩擦力的時候，驅(qū)動軸45帶動移動體43相對應(yīng)固定件44移動，從而實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽10的投放。

為了方便操作，在驅(qū)動軸45的自由端還設(shè)置有手柄48。為了制造簡單，手柄48構(gòu)造為沿軸向延伸的棒狀。通過這種設(shè)置使得投入標(biāo)簽10的操作變得簡單便捷。

由于，第一通孔47設(shè)置在移動體43的中心處，在第一狀態(tài)下，移動體43的處于第一通孔47的下部與導(dǎo)向筒42的形狀匹配，能阻止鉆井液由導(dǎo)向筒42處泄露。而為了增強(qiáng)密封效果，可在移動體43的處于第一通孔47的下部與導(dǎo)向筒42之間設(shè)置第三密封件49。優(yōu)選地，第三密封件49為密封圈，并設(shè)置在移動體43的外壁上。當(dāng)然，第三密封件49也可以設(shè)置在導(dǎo)向筒42的內(nèi)側(cè)壁上。而在移動體43下移送入標(biāo)簽10使得第一通孔47進(jìn)入到投放主體41的內(nèi)腔中時，移動體43的處于第一通孔47的上部與導(dǎo)向筒42形狀配合，以阻止鉆井液由導(dǎo)向筒42處泄露。而為了增強(qiáng)密封效果，可在移動體43的處于第一通孔47的上部與導(dǎo)向筒42之間設(shè)置第二密封件40。優(yōu)選地，第二密封件40為密封圈，并設(shè)置在移動體43的外壁上。通過上述設(shè)置增加了設(shè)備100的密封效果，避免了鉆井液通過標(biāo)簽投放裝置4而泄露。

在一個實(shí)施例中，井下天線裝置6包括天線裝置主體61、天線承載筒62和天線63。其中，天線裝置主體61用于與投放主體41連接，并為筒狀結(jié)構(gòu)。天線承載筒62設(shè)置在天線裝置主體61的內(nèi)腔中，并且天線承載筒62的內(nèi)腔與投放主體41的內(nèi)腔連通，以作為內(nèi)通道31的一部分，用于鉆井液流過。天線63纏繞式設(shè)置在天線承載筒62的外壁上的，通過一定頻率的交流電能使得天線63的內(nèi)部產(chǎn)生空間磁場，當(dāng)標(biāo)簽10通過天線承載筒62的內(nèi)腔中時，標(biāo)簽10與產(chǎn)生的空間磁場發(fā)生電磁耦合，以完成數(shù)據(jù)交互。

讀取控制裝置7具有讀取控制裝置主體71和處理器72。讀取控制裝置主體71與天線裝置主體61連接，并且讀取控制裝置主體71的內(nèi)腔與天線承載筒62的內(nèi)腔連通，以作為內(nèi)通道31的一部分。處理器72設(shè)置在讀取控制裝置主體71的外壁上，并與天線63電連接，以接收并解析來自天線63的數(shù)據(jù)。

在一個實(shí)施例中，天線裝置主體61的下游端插入到讀取控制裝置主體71的內(nèi)腔中，以實(shí)現(xiàn)兩者的連接。在讀取控制裝置主體71的內(nèi)腔中設(shè)置第一臺階面73，在天線裝置主體61插入到讀取控制裝置主體71的內(nèi)腔中后，天線裝置主體61的下游端面與第一臺階面73之間設(shè)置連接器50，用于實(shí)現(xiàn)處理器72與天線63電連接。連接器50的電纜穿過讀取控制裝置主體71的外壁與處理器72連接。

優(yōu)選地，在讀取控制裝置主體71的第一臺階面73處的外壁上設(shè)置軸向的第一連通孔74，同時在讀取控制裝置主體71的外壁上設(shè)置徑向的第二連通孔75，以與第一連通孔74連通。通過這種設(shè)置實(shí)現(xiàn)讀取控制裝置主體71的內(nèi)腔與外界的溝通，以用于連接器50的電纜穿過。這種設(shè)置結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。

在連接器50的上游端面與天線裝置主體61的下游端面之間設(shè)置第一密封件(圖中未示出)，以實(shí)現(xiàn)天線裝置主體61與讀取控制裝置主體71之間的密封。需要說明的是，連接器50的主體結(jié)構(gòu)也可以由橡膠等彈性材料制成。在這種情況下，連接器50本身就能起到密封的作用，而不需要再設(shè)置第一密封件。

在讀取控制裝置7的下游端設(shè)置筒狀的下接頭8，優(yōu)選地，讀取控制裝置7與下接頭8可拆卸式連接。在下接頭8的內(nèi)腔與讀取控制裝置7的讀取控制裝置主體71的內(nèi)腔之間設(shè)置篩網(wǎng)9，以用于回收標(biāo)簽10。在標(biāo)簽10通過讀取控制裝置7后，被篩網(wǎng)9攔截，之后可以通過取下下接頭8而取出標(biāo)簽10。通過上述設(shè)置方便了標(biāo)簽10的回收。

下接頭8與蓄液容器1通過回收管11連通。也就是，通過內(nèi)通道31的鉆井液又流回了蓄液容器1。通過這種設(shè)置能保證鉆井液的循環(huán)利用，提高經(jīng)濟(jì)效益。

為了連接的便利性，還可在模擬短節(jié)3中增加用于其連接作用的接頭。例如，如圖2中所示的，在標(biāo)簽投放裝置4和井下天線裝置6之間設(shè)置了連接接頭5，以方便標(biāo)簽投放裝置4和井下天線裝置6的連接。

在本申請中，方位用語“上”和“下”以模擬測試過程中鉆井液的流動方向?yàn)閰⒄铡?/p>

以上僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但本實(shí)用新型保護(hù)范圍并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型公開的技術(shù)范圍內(nèi)，可容易地進(jìn)行改變或變化，而這種改變或變化都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。