CN110097166A - 一种能够耐高温高压的钻杆标签 - Google Patents
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Abstract
本发明属于RFID标签技术领域，具体涉及一种能够耐高温高压的钻杆标签，包括耦合电路芯片和不锈钢壳体，所述不锈钢壳体内连接有馈电电路，所述馈电电路与耦合电路芯片固定连接，所述馈电电路固定连接有不锈钢顶板，所述不锈钢顶板上表面高度低于不锈钢壳体上表面外沿高度，所述不锈钢顶板下侧的不锈钢壳体内充填有耐高温充填物，所述耐高温充填物完全包裹耦合电路芯片和馈电电路，所述不锈钢顶板上侧设有一层疏水材料PEEK，所述疏水材料PEEK完全覆盖不锈钢壳体内槽表面，本发明结构稳定，能够耐高温高压，并且能防水，能够应对石油勘测的恶劣环境。
Description
技术领域
本发明属于RFID标签技术领域，具体涉及一种能够耐高温高压的钻杆标签。
背景技术
射频识别，RFID(Radio Frequency Identification)技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，射频的话，一般是微波，1-100GHz，适用于短距离识别通信。目前RFID技术应用很广，如：图书馆，门禁系统，食品安全溯源等。目前，随着石油钻井市场竞争日趋发展，深井、探井、高难度井逐渐增多，对钻具的要求也逐步提高。利用植入钻具内的RFID电子标签，给每一根钻具安装一份“电子身份证”，为油田钻具数字化管理提供有效手段。在井下复杂的钻井环境下，标签质量是实现油田钻具数字化管理最根本的基础。钻具的电子标签的安装方法只有有限的几种：1、在钻杆上开螺纹孔，将电子标签通过螺纹安装在螺纹孔内；2、在钻杆上开圆孔，将电子标签嵌入圆孔中并通过卡簧压紧固定；3、在钻杆上开槽，将电子标签嵌入槽中；4、在钻杆上开圆孔，将电子标签通过过盈配合嵌入圆孔中固定。
用于石油勘测方面的钻头，因为使用环境比较特殊，标签需要耐受至少80Mpa的超高压以及250度的耐热温度，并且因为长期工作于高温高压下，因此，水分子会由于高压的存在，被压入标签内部，在标签的内部形成水膜。水具有较高的介电常数以及损耗，一旦形成水膜，会导致电磁信号的极大衰减甚至完全屏蔽，同时在钻杆的使用过程中，标签的表面会存在一层油膜，油膜为混合物，其中的导电离子会对标签的信号造成干扰，将标签天线的辐射体与GND导通，形成屏蔽膜，影响使用。
发明内容
本发明的目的是：旨在提供一种能够耐高温高压的钻杆标签，结构稳定，能够耐高温高压，并且能防水，能够应对石油勘测的恶劣环境。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种能够耐高温高压的钻杆标签，包括耦合电路芯片和不锈钢壳体，所述不锈钢壳体内连接有馈电电路，所述馈电电路与耦合电路芯片固定连接，所述馈电电路固定连接有不锈钢顶板，所述不锈钢顶板上表面高度低于不锈钢壳体上表面外沿高度，所述不锈钢顶板下侧的不锈钢壳体内充填有耐高温充填物，所述耐高温充填物完全包裹耦合电路芯片和馈电电路，所述不锈钢顶板上侧设有一层疏水材料PEEK，所述疏水材料PEEK完全覆盖不锈钢壳体内槽表面，所述耦合电路芯片通过耦合方式与馈电电路信号连接，所述馈电电路与不锈钢顶板信号连接。
采用本发明技术方案，钻杆标签工作原理为耦合电路芯片通过耦合馈电使馈电电路形成高频电流，而馈电电路一侧与不锈钢壳体连接形成相对的接地，一侧与不锈钢顶板连接，使得不锈钢壳体与不锈钢顶板之间形成电势差，通过不锈钢壳体与不锈钢顶板之间不断产生的交变的电场，激发出磁场从而辐射处信号；耦合电路芯片由PCB板做成，为无源RFID芯片，对馈电电路耦合馈电，由于是耦合馈电没有直接接触，因此，馈电电路上的高温不会传递给耦合电路芯片中的核心电子元件，耦合电路芯片的工作环境有较大缓冲，不会骤冷骤热导致引脚开路；馈电电路不仅能够起到初步的支撑作用，使耦合电路芯片和不锈钢顶板结构固定，便于耐高温充填物进行充填，而且为不锈钢顶板馈电；不锈钢顶板使用不锈钢结构，结构稳定，便于发射信号，而不锈钢顶板上层设置疏水材料PEEK，使得不锈钢顶板不与标签表面油膜接触，不锈钢顶板和GND不能形成回路，防止形成屏蔽膜，从而保证了标签的性能稳定；耐高温充填物不仅能够耐高温而且能耐冷热冲击，它与不锈钢壳体配合对压力进行分散，能对耦合电路芯片进行保护；
进一步限定，所述馈电电路为h形状。这样的结构，结构稳定，便于在充填耐高温充填物时，稳固连接不锈钢顶板和耦合电路芯片。
进一步限定，所述不锈钢顶板为圆盘形状。这样的结构，结构合理，增大了不锈钢顶板的表面积，增强信号的发射。
进一步限定，所述不锈钢壳体为圆筒形状。这样的结构，结构合理，便于与钻杆装配。
进一步限定，所述耐高温充填物为环氧树脂灌封胶。这样的结构，使耐高温充填物结构稳定，具有耐高温高压、耐冷热冲击的能力。
进一步限定，所述疏水材料PEEK高度与不锈钢壳体上表面外沿高度相同。这样的结构，既能防止不锈钢壳体堆积过多的积水，又能防止疏水材料PEEK支出不锈钢壳体而导致磨损，浪费材料。
本发明相对应现有技术具有以下优点：
1、结构简单，实用性强，通过该结构设计使得耦合电路芯片不承压，所有受力全部分散给耐高温充填物以及不锈钢壳体，因此耦合电路芯片得以很好的保护，该设计具有防水，耐超高压，耐高温的特性。
2、疏水材料PEEK和耐高温充填物配合，使得钻杆标签具有较好的性能，即使浸泡在水中，虽然性能会下降但依旧可以正常读取，保证钻杆标签的正常工作。
3、通过上层设置疏水材料PEEK，使标签不会短路，即使标签表面有油膜等等离子液体存在，信号也不会磨灭。
4、因为耦合电路芯片通过耦合的方式，将信号传递给馈电电路，没有直接接触，因此，馈电电路上的高温不会传递给芯片，耦合电路芯片的工作环境有较大缓冲，不会骤冷骤热导致引脚开路。
5、疏水材料PEEK高度与不锈钢壳体上表面外沿高度相同。既能防止不锈钢壳体堆积过多的积水，又能防止疏水材料PEEK支出不锈钢壳体而导致磨损，浪费材料。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
图1为本发明一种能够耐高温高压的钻杆标签实施例的结构示意图；
图2为本发明一种能够耐高温高压的钻杆标签实施例的剖面结构示意图一；
图3为本发明一种能够耐高温高压的钻杆标签实施例的剖面结构示意图二；
主要元件符号说明如下：
耦合电路芯片1、不锈钢壳体2、馈电电路3、不锈钢顶板4、耐高温充填物5、疏水材料PEEK6。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
如图1-3所示，本发明的一种能够耐高温高压的钻杆标签，包括耦合电路芯片1和不锈钢壳体2，不锈钢壳体2内连接有馈电电路3，馈电电路3与耦合电路芯片1固定连接，馈电电路3固定连接有不锈钢顶板4，不锈钢顶板4上表面高度低于不锈钢壳体2上表面外沿高度，不锈钢顶板4下侧的不锈钢壳体2内充填有耐高温充填物5，耐高温充填物5完全包裹耦合电路芯片1和馈电电路3，不锈钢顶板4上侧设有一层疏水材料PEEK6，疏水材料PEEK6完全覆盖不锈钢壳体2内槽表面，耦合电路芯片1通过耦合方式与馈电电路3信号连接，馈电电路3与不锈钢顶板4信号连接。
采用本发明技术方案，钻杆标签工作原理为耦合电路芯片1通过耦合馈电使馈电电路3形成高频电流，而馈电电路3一侧与不锈钢壳体2连接形成相对的接地，一侧与不锈钢顶板4连接，使得不锈钢壳体2与不锈钢顶板4之间形成电势差，通过不锈钢壳体2与不锈钢顶板4之间不断产生的交变的电场，激发出磁场从而辐射处信号；耦合电路芯片1由PCB板做成，为无源RFID芯片，对馈电电路3耦合馈电，由于是耦合馈电没有直接接触，因此，馈电电路3上的高温不会传递给耦合电路芯片1中的核心电子元件，耦合电路芯片1的工作环境有较大缓冲，不会骤冷骤热导致引脚开路；馈电电路3不仅能够起到初步的支撑作用，使耦合电路芯片1和不锈钢顶板4结构固定，便于耐高温充填物5进行充填，而且为不锈钢顶板4馈电；不锈钢顶板4使用不锈钢结构，结构稳定，便于发射信号，而不锈钢顶板4上层设置疏水材料PEEK6，使得不锈钢顶板4不与标签表面油膜接触，不锈钢顶板4和GND不能形成回路，防止形成屏蔽膜，从而保证了标签的性能稳定；耐高温充填物5不仅能够耐高温而且能耐冷热冲击，它与不锈钢壳体2配合对压力进行分散，能对耦合电路芯片1进行保护；
优选馈电电路3为h形状。这样的结构，结构稳定，便于在充填耐高温充填物5时，稳固连接不锈钢顶板4和耦合电路芯片1。实际上，也可以根据具体情况考虑馈电电路3使用其他形状结构。
优选不锈钢顶板4为圆盘形状。这样的结构，结构合理，增大了不锈钢顶板4的表面积，增强信号的发射。实际上，也可以根据具体情况考虑不锈钢顶板4使用其他形状结构。
优选不锈钢壳体2为圆筒形状。这样的结构，结构合理，便于与钻杆装配。实际上，也可以根据具体情况考虑不锈钢壳体2使用其他形状结构。
优选耐高温充填物5为环氧树脂灌封胶。这样的结构，使耐高温充填物5结构稳定，具有耐高温高压、耐冷热冲击的能力。实际上，也可以根据具体情况考虑耐高温充填物5使用其他材质。
优选疏水材料PEEK6高度与不锈钢壳体2上表面外沿高度相同。这样的结构，既能防止不锈钢壳体2堆积过多的积水，又能防止疏水材料PEEK6支出不锈钢壳体2而导致磨损，浪费材料。实际上，也可以根据具体情况考虑疏水材料PEEK6高度低于不锈钢壳体2上表面外沿高度。
本发明结构简单，实用性强，通过该结构设计使得耦合电路芯片不承压，所有受力全部分散给耐高温充填物以及不锈钢壳体，因此耦合电路芯片得以很好的保护，该设计具有防水，耐超高压，耐高温的特性；疏水材料PEEK和耐高温充填物配合，使得钻杆标签具有较好的性能，即使浸泡在水中，虽然性能会下降但依旧可以正常读取，保证钻杆标签的正常工作；通过上层设置疏水材料PEEK，使标签不会短路，即使标签表面有油膜等等离子液体存在，信号也不会磨灭；因为耦合电路芯片通过耦合的方式，将信号传递给馈电电路，没有直接接触，因此，馈电电路上的高温不会传递给芯片，耦合电路芯片的工作环境有较大缓冲，不会骤冷骤热导致引脚开路；疏水材料PEEK高度与不锈钢壳体上表面外沿高度相同。既能防止不锈钢壳体堆积过多的积水，又能防止疏水材料PEEK支出不锈钢壳体而导致磨损，浪费材料。
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (6)
1.一种能够耐高温高压的钻杆标签，包括耦合电路芯片(1)和不锈钢壳体(2)，其特征在于：所述不锈钢壳体(2)内连接有馈电电路(3)，所述馈电电路(3)与耦合电路芯片(1)固定连接，所述馈电电路(3)固定连接有不锈钢顶板(4)，所述不锈钢顶板(4)上表面高度低于不锈钢壳体(2)上表面外沿高度，所述不锈钢顶板(4)下侧的不锈钢壳体(2)内充填有耐高温充填物(5)，所述耐高温充填物(5)完全包裹耦合电路芯片(1)和馈电电路(3)，所述不锈钢顶板(4)上侧设有一层疏水材料PEEK(6)，所述疏水材料PEEK(6)完全覆盖不锈钢壳体(2)内槽表面，所述耦合电路芯片(1)通过耦合方式与馈电电路(3)信号连接，所述馈电电路(3)与不锈钢顶板(4)信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种能够耐高温高压的钻杆标签，其特征在于：所述馈电电路(3)为h形状。
3.根据权利要求1所述的一种能够耐高温高压的钻杆标签，其特征在于：所述不锈钢顶板(4)为圆盘形状。
4.根据权利要求1所述的一种能够耐高温高压的钻杆标签，其特征在于：所述不锈钢壳体(2)为圆筒形状。
5.根据权利要求1所述的一种能够耐高温高压的钻杆标签，其特征在于：所述耐高温充填物(5)为环氧树脂灌封胶。
6.根据权利要求1所述的一种能够耐高温高压的钻杆标签，其特征在于：所述疏水材料PEEK(6)高度与不锈钢壳体(2)上表面外沿高度相同。
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