基于无线射频识别（RFID）技术的投球式智能接头制造技术

本发明专利技术涉及一种用于智能钻井中能实时传输电信号和通讯信号的基于无线射频识别（RFID）技术的投球式智能接头，可解决各种深井等钻探开发中的遇到一些非结构性的、不确定性的、非均质性的、非数值化的难题。其技术方案是智能接头主要由公接头和母接头两部分组成，中间加入RFID系统，下部为电子标签球接收辅助部分，公接头上部与钻杆相连，下接头下部与随钻测量系统相连，公接头、母接头开有细长孔，供传输线缆穿过，传输线缆A与地面信号接收处理装置相连，传输线缆B与随钻测量系统相连，通过改变投下的电子标签球，改变所需的测量参数，实现将RFID系统与传输线缆相结合的工作方式，实现实时双向高速传输测控数据，保证钻井安全性。

Ball type intelligent joint based on radio frequency identification (RFID) technology

The invention relates to a method for intelligent drilling based on radio frequency identification and real-time transmission of signals and communication signals (RFID) pitch type intelligent joint technology, can solve the problem of non numerical various deep well drilling and development in some non structural, uncertainty, heterogeneity. The technical scheme is mainly composed of intelligent joint male connector and a female connector is composed of two parts, into the middle of the RFID system, the lower part is tag ball receiving auxiliary part, the male connector upper part connected with the drill rod, under the lower part of the joint and the MWD system is connected, a male connector and a female connector having an elongated hole for transmission through the cable transmission. A cable with ground signal receiving device is connected with the transmission cable, B and MWD system is connected, by changing the cast ball tag, measuring parameters change required for the realization of RFID transmission cable system and method that combines real-time two-way high-speed transmission of monitoring data, to ensure the safety of drilling.

【技术实现步骤摘要】
基于无线射频识别（RFID）技术的投球式智能接头
本专利技术涉及一种用于智能钻井中能实时传输电信号和通讯信号的基于无线射频识别（RFID）技术的投球式智能接头。
技术介绍
石油钻井、完井和采油正在进入信息化、智能化、自动化阶段，并呈现快速发展的趋势。我国随着海上油气资源的扩大开发，随着陆上复杂油气田和难采难动用储量开发的需求日增，复杂结构井（水平井、大位移井、多分支井)欠平衡钻井、气体钻井等正在不断发展。国内外日益发展现代旋转导向钻井技术，以随钻测井和随钻地震技术为依据的先进地质导向钻井技术以及钻井动态参数的井下诊断和控制等，越来越使得泥浆脉冲等无线随钻测量技术不能满足上述钻井新技术的要求。近60年来国内外一直研究既能由地面向井下输送电能，又能在井下使用电控钻井硬件（含井下工具、仪表和传感器等）并能建立有线随钻实时双向闭环钻井测控信息高速公路。近年，智能油井管的设计研制与生产应用已经和正在取得突破性进展。这项研究工作表明智能油井管（智能钻杆、智能油管、智能柔性连续管等）是实现智能钻井、完井、采油的必要条件和技术关键。从20世纪80年代末钻井技术上提出了需要解决既能随钻实时双向高速传输测控数据的需求，同时又能随钻往井下送电的要求，于是开始研究智能钻杆。与此同时，把无线射频识别（RFID）技术应用在石油装备与工具的信息化、智能化中，起到了不可或缺的作用，尤其是在智能化钻完井井下工具的自动化控制方面，利用无线射频识别（RFID）技术，对处理各种复杂结构井难题具有重要的意义，同时可以提高井下工具的工作效率，缩短钻完井过程的时间，降低钻完井的成本，大幅提高经济效益。基于此，为了有效克服现代钻井过程中出现的问题，提高钻井作业经济性，让智能钻井得到更为广泛的应用，有必要设计出一种基于无线射频识别（RFID）技术的投球式智能接头。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：为了克服现代石油钻井存在大量非均质性、不确定性、非结构性、非数值化的难题，提高井下工具的工作效率，缩短钻完井过程的时间，降低钻井的成本，降低风险，保证钻井安全，提高钻井作业经济效益，特提供一种基于无线射频识别（RFID）技术的投球式智能接头。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：基于无线射频识别（RFID）技术的投球式智能接头，包括公接头、O型密封圈A、传输线缆A、绝缘密封接线环内环、RFID系统、绝缘密封接线环外环、母接头、O型密封圈B垫片、传输线缆B、电子标签球、橡胶挡环、挡环固定座、O型密封圈C、压力活塞、O型密封圈D、弹簧、弹簧定位套、浮动活塞、O型密封圈E、O型密封圈F、回收管、壳体、O型密封圈G、下接头；其特征在于：公接头上部通过螺纹扣与钻杆相连，下接头下部与随钻测量系统通过螺纹扣相连，所述公接头、母接头通过双级螺纹扣相连，所述母接头、壳体、下接头依次通过螺纹扣连接，实现公接头、母接头、壳体、下接头的轴向和径向定位；所述公接头、母接头双级螺纹之间设置有台阶面，相互配合形成环空，绝缘密封接线环内环、绝缘密封接线环外环压紧配合安装在公接头、母接头双级螺纹之间的台阶面环空内，实现绝缘密封接线环内环、绝缘密封接线环外环的安装固定；所述绝缘密封接线环内环、绝缘密封接线环外环压紧配合形成腔室，RFID系统安装在绝缘密封接线环内环、绝缘密封接线环外环压紧配合形成的环空腔室内，实现RFID系统安装固定；所述公接头、母接头分别开有细长孔，为传输线缆提供穿过的通道，传输线缆与RFID系统相连，可以实时向上向下传输数据，实现把钻井、测井、录井等作业实时集成起来，并予以智能化同步处理；所述垫片安装在公接头、母接头配合形成的第二级螺纹端面，可以调节公接头、母接头配合压紧程度；所述浮动活塞、弹簧定位套、弹簧、压力活塞依次从上往下套装在回收管外壁，实现各部分的径向定位，浮动活塞能够沿着回收管外壁滑动，可以防止电子标签过多，导致回收管的侧流通道被堵住，防止因压力增大引发事故；弹簧通过回收管台阶实现轴向定位，压力活塞紧贴弹簧，当电子标签球通过橡胶档环被卡住或者其他原因堵住橡胶档环时，随着钻井液的下流，造成此处压力不断增大，当压力增大到一定程度时就会通过压力活塞压缩弹簧，使得压力活塞下移，露出回收管上端的4个径向液流孔，钻井液从径向液流孔进入回收管中心孔轴向继续下流，防止出现憋压情况造成安全事故；所述橡胶档环安装固定在档环固定座上，档环固定座与回收管通过相互配合的凹型旋转卡扣方式连接，实现档环固定座的轴心和径向定位，同时有利于多次拆装，方便回收取出电子标签球；所述电子标签球可以在橡胶档环上停留，防止电子标签球下落速度太快，经过RFID系统的信号接收区时，信号读取不完全，导致不能完成相关的检测；将配合好的橡胶档环、档环固定座、压力活塞、弹簧、弹簧定位套、浮动活塞、回收管共同穿入壳体内部，回收管下部与壳体通过螺纹扣连接固定，实现整个结构的安装固定；所述公接头、母接头相互配合形成的第一级螺纹处设置O型密封圈A，第二级螺纹处设置O型密封圈B，压力活塞与壳体之间设置有O型密封圈C、O型密封圈D，浮动活塞与壳体之间设置有O型密封圈E，浮动活塞与回收管之间设置有O型密封圈F，回收管下部与壳体之间设置有O型密封圈G，防止钻井液在传递过程中的泄漏，同时也防止影响RFID系统正常工作。本专利技术与现有技术比较，其有益效果是：(1)基于无线射频识别（RFID）技术的投球式智能接头，通过有线传输线缆与RFID系统相结合的组合方式，可以克服RFID系统传输能力受距离限制的问题，实现实时双向高速传输测控数据的效果；（2）能随钻实时由井下向地面传输地质类、井身轨道类、钻井工程参数类和井下动态诊断类共计40—50个（以后还可能更多）实时参数，从而极大地发挥了随钻测井、地质导向、随钻优化和随钻诊断等方面目前已经研发成功的先进技术与装备的作用；（3）通过改变电子标签球的内部信号传输设置，可以实现实时控制获取所需的钻井工程参数；（4）通过有线传输线缆与RFID系统相结合的组合方式，钻把钻井、测井、录井等作业实时集成起来，并予以智能化同步处理，简化了作业程序，提高了自动化程度，提高了时效，实时优化智能分析，降低了钻井综合成本；（5）能随钻实时诊断、识别、决策、控制井下动态复杂情况。附图说明图1为本专利技术基于无线射频识别（RFID）技术的投球式智能接头结构示意图。图中：1.公接头，2.O型密封圈A，3.传输线缆A，4.绝缘密封接线环内环，5.RFID系统，6.绝缘密封接线环外环，7.母接头，8.O型密封圈B，9.垫片，10.传输线缆B，11.电子标签球，12.橡胶挡环，13.挡环固定座，14.O型密封圈C，15.压力活塞，16.O型密封圈D，17.弹簧，18.弹簧定位套，19.浮动活塞，20.O型密封圈E，21.O型密封圈F，22.回收管，23.壳体，24.O型密封圈G，25.下接头。图2为本专利技术图1中双级螺纹局部放大图。图中：A.第一级螺纹，B.第二级螺纹。图3为本专利技术图1中回收管正视图。图4为本专利技术图1中回收管左视图。图5为本专利技术图3中A-A面的截面图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：参见附图，基于无线射频识别（RFID）技术的投球式智能接头，包括公接头1、O型密封圈A2、传输线缆A3、绝缘密封接线环内本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于无线射频识别（RFID）技术的投球式智能接头，包括公接头、O型密封圈A、传输线缆A、绝缘密封接线环内环、RFID系统、绝缘密封接线环外环、母接头、O型密封圈B、垫片、传输线缆B、电子标签球、橡胶挡环、挡环固定座、O型密封圈C、压力活塞、O型密封圈D、弹簧、弹簧定位套、浮动活塞、O型密封圈E、O型密封圈F、回收管、壳体、O型密封圈G、下接头；其特征在于：公接头（1）上部通过螺纹扣与钻杆相连，下接头（25）下部与随钻测量系统通过螺纹扣相连；所述公接头（1）、母接头（7）通过双级螺纹扣相连；所述母接头（7）、壳体（23）、下接头（25）依次通过螺纹扣连接；所述公接头（1）、母接头（7）双级螺纹之间设置有台阶面，相互配合形成环空，绝缘密封接线环内环（4）、绝缘密封接线环外环（6）压紧配合安装在公接头（1）、母接头（7）双级螺纹之间的台阶面环空内；所述绝缘密封接线环内环（4）、绝缘密封接线环外环（6）压紧配合形成腔室，RFID系统（5）安装在绝缘密封接线环内环（4）、绝缘密封接线环外环（6）压紧配合形成的环空腔室内；所述垫片（9）安装在公接头（1）、母接头（7）配合形成的第二级螺纹B端面；所述浮动活塞（19）、弹簧定位套（18）、弹簧（17）、压力活塞（15）依次从上往下套装在回收管（22）外壁；所述橡胶档环（12）安装在档环固定座（13）上，档环固定座（13）与回收管（22）通过相互配合的凹型旋转锁扣方式连接；所述电子标签球（11）可以在橡胶档环（12）上停留；将配合好的橡胶档环（12）、档环固定座（13）、压力活塞（15）、弹簧（17）、弹簧定位套（18）、浮动活塞（19）、回收管（22）共同穿入壳体（23）内部，回收管（22）下部与壳体（23）通过螺纹扣连接固定；所述公接头（1）、母接头（7）相互配合形成的第一级螺纹A处设置O型密封圈A（2），第二级螺纹B处设置O型密封圈B（8），压力活塞（15）与壳体（22）之间设置有O型密封圈C（14）、O型密封圈D（16），浮动活塞（19）与壳体（23）之间设置有O型密封圈E（20），浮动活塞（19）与回收管（22）之间设置有O型密封圈F（21），回收管（22）下部与壳体（23）之间设置有O型密封圈G（24）。...

【技术特征摘要】
1.基于无线射频识别（RFID）技术的投球式智能接头，包括公接头、O型密封圈A、传输线缆A、绝缘密封接线环内环、RFID系统、绝缘密封接线环外环、母接头、O型密封圈B、垫片、传输线缆B、电子标签球、橡胶挡环、挡环固定座、O型密封圈C、压力活塞、O型密封圈D、弹簧、弹簧定位套、浮动活塞、O型密封圈E、O型密封圈F、回收管、壳体、O型密封圈G、下接头；其特征在于：公接头（1）上部通过螺纹扣与钻杆相连，下接头（25）下部与随钻测量系统通过螺纹扣相连；所述公接头（1）、母接头（7）通过双级螺纹扣相连；所述母接头（7）、壳体（23）、下接头（25）依次通过螺纹扣连接；所述公接头（1）、母接头（7）双级螺纹之间设置有台阶面，相互配合形成环空，绝缘密封接线环内环（4）、绝缘密封接线环外环（6）压紧配合安装在公接头（1）、母接头（7）双级螺纹之间的台阶面环空内；所述绝缘密封接线环内环（4）、绝缘密封接线环外环（6）压紧配合形成腔室，RFID系统（5）安装在绝缘密封接线环内环（4）、绝缘密封接线环外环（6）压紧配合形成的环空腔室内；所述垫片（9）安装在公接头（1）、母接头（7）配合形成的第二级螺纹B端面；所述浮动活塞（19）、弹簧定位套（18）、弹簧（17）、压力活塞（15）依次从上往下套装在回收管（22）外壁；所述橡胶档环（12）安装在档环固定座（13）上，档环固定座（13）与回收管（22）通过相互配合的凹型旋转锁扣方式连接；所述电子标签球（11）可以在橡胶档环（12）上停留；将配合好的橡胶档环（12）、档环固定座（13）、压力活塞（15）、弹簧（17）、弹簧定位套（18）、浮动活塞（19）、回收管（22）共同穿入壳体（23）内部，回收管（22）下部与壳体（23）通过螺纹扣连接固...

【专利技术属性】
技术研发人员：田家林，张堂佳，杨琳，林晓月，李居瑞，杨毅，朱志，曾志东，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51