RU2813815C1 - Труба с радиочастотной идентификационной меткой - Google Patents
Труба с радиочастотной идентификационной меткой Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813815C1 RU2813815C1 RU2023107013A RU2023107013A RU2813815C1 RU 2813815 C1 RU2813815 C1 RU 2813815C1 RU 2023107013 A RU2023107013 A RU 2023107013A RU 2023107013 A RU2023107013 A RU 2023107013A RU 2813815 C1 RU2813815 C1 RU 2813815C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tag
- pipe
- mark
- identification
- radio frequency
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 5
- QFLWZFQWSBQYPS-AWRAUJHKSA-N (3S)-3-[[(2S)-2-[[(2S)-2-[5-[(3aS,6aR)-2-oxo-1,3,3a,4,6,6a-hexahydrothieno[3,4-d]imidazol-4-yl]pentanoylamino]-3-methylbutanoyl]amino]-3-(4-hydroxyphenyl)propanoyl]amino]-4-[1-bis(4-chlorophenoxy)phosphorylbutylamino]-4-oxobutanoic acid Chemical compound CCCC(NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](Cc1ccc(O)cc1)NC(=O)[C@@H](NC(=O)CCCCC1SC[C@@H]2NC(=O)N[C@H]12)C(C)C)P(=O)(Oc1ccc(Cl)cc1)Oc1ccc(Cl)cc1 QFLWZFQWSBQYPS-AWRAUJHKSA-N 0.000 description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 101150096674 C20L gene Proteins 0.000 description 1
- 102220543923 Protocadherin-10_F16L_mutation Human genes 0.000 description 1
- 101100445889 Vaccinia virus (strain Copenhagen) F16L gene Proteins 0.000 description 1
- 101100445891 Vaccinia virus (strain Western Reserve) VACWR055 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
Abstract
Изобретение предназначено для пассивной беспроводной радиочастотной идентификации (RFID) трубных изделий в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и других областях промышленности, в том числе насосно-компрессорных и обсадных труб, бурильных колонн, центраторов, муфт и другой трубной продукции. В трубе с радиочастотной идентификационной меткой метка представляет собой устройство на поверхностных акустических волнах, работающее на частоте 2,4-2,483 ГГц, и содержит акустоэлектронный идентификационный чип, выводные контакты которого соединены с круглой металлической пластиной пайкой. На пластине выполнена плоская спиралевидная щелевая антенна и два отверстия для фиксации концов указанной антенны. На резьбовую поверхность метки, на поверхность метки, соответствующую стенке глухого отверстия трубы, на поверхность акустоэлектронного идентификационного чипа и выводные контакты, на поверхность плоской спиралевидной щелевой антенны нанесен термостойкий компаунд, устойчивый при температуре 300-350°С. Метка выполнена с возможностью формирования сигнала, содержащего информацию об уникальном идентификационном коде, неизменяемом и неперезаписываемом, определяемом внутренней топологией метки. Устройство обеспечивает увеличение срока эксплуатации трубы с радиочастотной идентификационной меткой при высоких перепадах давления и температуры за счет применения пассивной RFID метки и обеспечения ее защиты от высоких давлений и температур в скважине. 4 ил.
Description
Изобретение относится к конструкции трубных изделий, содержащих радиочастотную идентификационную метку, и предназначено для пассивной беспроводной радиочастотной идентификации (RFID) трубной продукции в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и других областях промышленности, в том числе насосно-компрессорных и обсадных труб, бурильных колонн, центраторов, муфт и другой трубной продукции.
В условиях высокого уровня предъявляемых требований к радиочастотным идентификационным меткам, заключающихся в высокой надежности, длительном сроке службы, тяжелых условий эксплуатации, актуальны вопросы разработки идентификационных меток, способных соответствовать перечисленным выше требованиям для идентификации трубной продукции, например, на буровой установке.
Хотя идентификация труб выполняется на буровой установке при нормальном атмосферном давлении и нормальной температуре окружающей среды, сами идентификационные метки должны быть защищены от высокого давления в скважине, а также должны выдерживать высокие температуры.
Помимо защиты от давления и температуры, метки требуют защиты от повреждения, например, при транспортировке труб, а также для истирания и ударов по стенкам геологической формации при вращении бурового долота в отверстии или пересечении ствола скважины.
Таким образом, для надежной RFID идентификации трубной продукции в нефтегазовой промышленности необходимы RFID-метки, защищенные от воздействия ударов, истирания, химически активных сред, высокого давления, повышенной и пониженной температур, влаги, способные работать на металлических объектах.
Аналогом является «Устройство для маркировки приспособлений, оборудования и труб» (см. патент WO 00/79239 А1, 28.12.2000, МПК Е21В 17/00, F16L 1/11, G01N 15/00, опубликован 28.12.2000), которое позволяет маркировать инструменты и оборудование, встроенные в трубную колонну, используемой в скважине, в частности, для нефтегазовой промышленности, где идентификационная метка помещается в установочное отверстие на стенке трубы и защищена от окружающей среды с помощью магнитного непроводящего материала, например синтетического материала.
К недостаткам изобретения можно отнести необходимость изменения размеров идентификационной метки для ее фиксации с помощью отверстий и клеевого соединения по резьбовой части. Наличие магнитного непроводящего материала может негативно сказаться на информации об идентификационном коде.
Прототипом является труба с активной радиочастотной идентификационной меткой, описанная в патенте RU 2557464, МПК G06K 1/12, G06K 19/077, опубликован 27.03.2015, в которой метка размещена в глухом отверстии на стенке трубы путем выполнения в указанном отверстии резьбовой поверхности, нанесение эпоксидного бинарного клея на резьбовую поверхность радиочастотной идентификационной метки и на поверхность метки, соответствующую стенке глухого отверстия на трубе.
Надежность бурильной колонны в значительной степени определяет эффективность бурения (особенно при роторном бурении). При бурении на бурильную колонну действуют динамическая и статическая нагрузки, агрессивные среды, перепады давлений до 25 МПа, а температура может достигать температуры выше 300°С.
Основным недостатком прототипа является то, что применение активной RFID метки, подразумевающей использование встроенной программируемой логики, сталкивается с ограничениями по условиям эксплуатации, поскольку условия эксплуатации активной RFID метки такие, как высокое давление, которое может достигать 174 Мпа, и высокая температура, которая может достигать 300°С и выше, могут повредить или исказить записанную заранее в метку информацию.
Необходимо также отметить то, что в прототипе активная RFID метка изготавливается из полупроводниковых материалов, которые деградируют при температуре 300°С и выше, а также при проведении каротажных работ, при этом активная RFID метка неустойчива к воздействию специальных факторов (радиационная устойчивость).
Кроме того, нанесение эпоксидного бинарного клея на резьбовую поверхность метки, который устойчив только в диапазоне температур до 300°С, представляется недостаточным средством защиты резьбового соединения активной RFID метки.
Поскольку в прототипе активная RFID метка использует источник питания, необходимо учитывать, что подобная RFID метка требует периодического обслуживания. Использование дополнительного источника энергии для идентификационной активной RFID метки приводит к повышению уровня требований, предъявляемых к применяемым меткам в целом, так как емкость источника питания и его срок службы зависят от температуры окружающей среды.
Задачей изобретения является разработка трубы с радиочастотной идентификационной меткой, в которой метка для контроля и учета ресурса трубной продукции, контроля ее перемещения, отслеживания истории всех производимых действий, регламентных и нерегламентных работ, удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 57367-2016 «Изделия акустоэлектронные на поверхностных акустических волнах. Метки идентификационные. Общие технические условия».
Основным техническим результатом является увеличение срока эксплуатации трубы с радиочастотной идентификационной меткой при высоких перепадах давления и температуры за счет применения пассивной RFID метки и обеспечения ее защиты от высоких давлений и температур в скважине.
Техническим результатом является также защита метки от повреждения при транспортировке труб, от истирания и ударов по стенкам геологической формации при вращении бурового долота в отверстии или пересечении ствола скважины.
Технический результат достигается тем, что в трубе с радиочастотной идентификационной меткой, метка представляет собой устройство на поверхностных акустических волнах, размещенное в глухом отверстии трубы, работающее на частоте 2,4-2,483 ГГц, и содержит акустоэлектронный идентификационный чип, выводные контакты которого соединены с круглой металлической пластиной пайкой, при этом пластина размещена в пазу, выполненном в глухом отверстии трубы, на пластине выполнена плоская спиралевидная щелевая антенна и два отверстия для фиксации концов указанной антенны, а на резьбовую поверхность метки, на поверхность метки, соответствующую стенке глухого отверстия трубы, на поверхность акустоэлектронного идентификационного чипа и выводные контакты, на поверхность плоской спиралевидной щелевой антенны нанесен компаунд, термоустойчивый при температуре 300-350°С, путем заливки метки указанным компаундом, причем метка выполнена с возможностью формирования сигнала, содержащего информацию об уникальном идентификационном коде, неизменяемом и неперезаписываемом, определяемом внутренней топологией метки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен фрагмент (поперечное сечение) заявленной трубы с глухим отверстием, на фигуре 2 показана плоская спиралевидная щелевая антенна (вид А на фигуре 1), на фигуре 3 представлена радиочастотная идентификационная метка, а на фигуре 4 представлен вид А на фигуре 3.
На фигурах 1, 2, 3 и 4 обозначены следующие позиции:
1 - труба;
2 - радиочастотная идентификационная метка;
3 - акустоэлектронный идентификационный чип;
4 - выводные контакты чипа;
5 - круглая металлическая пластина;
6 - плоская спиралевидная щелевая антенна;
7 - отверстия для фиксации концов плоской спиралевидной щелевой антенны;
8 - паз, выполненный в глухом отверстии трубы
9 - резьбовая поверхность метки;
10 - поверхность метки, соответствующая стенке глухого отверстия трубы;
11 - компаунд, термоустойчивый при температуре 300-350°С.
Труба 1 с радиочастотной идентификационной меткой 2, содержит акустоэлектронный идентификационный чип 3. Выводные контакты 4 чипа 3 соединены с круглой металлической пластиной 5 пайкой. На пластине 5 выполнена плоская спиралевидная щелевая антенна 6 и два отверстия 7 для фиксации концов антенны 6. Пластина 5 размещена в пазу 8, выполненном в глухом отверстии трубы 1. На резьбовую поверхность 9 метки 2, на поверхность 10 метки, соответствующую стенке глухого отверстия трубы 1, на поверхность акустоэлектронного идентификационного чипа 3 и выводные контакты 4, на поверхность плоской спиралевидной щелевой антенны 6 нанесен компаунд 11, обладающий термоустойчивостью при температуре 300-350°С путем заливки метки 2 указанным компаундом 11.
Метка 2 представляет собой устройство на поверхностных акустических волнах, размещенное в глухом отверстии трубы 1, работающее на частоте 2,4-2,483 ГГц, и выполнена с возможностью формирования сигнала, содержащего информацию об уникальном идентификационном коде, неизменяемом и неперезаписываемом, определяемом внутренней топологией метки 2.
В заявленном устройстве метка 2, выполненная в виде устройства на поверхностных акустических волнах (ПАВ-метка), работающего на частоте 2,4-2,483 ГГц, позволяющего ее использовать без разрешений и лицензий, абсолютно пассивная, не требующая источника питания.
Пассивная акустоэлектронная идентификационная метка 2, работающая на частоте 2,4-2,483 ГГц, сверхчувствительна, что обеспечивает сверхточную автоматическую бесконтактную беспроводную идентификацию трубной продукции при помощи радиочастотного канала связи. ПАВ-метка 2 выполнена на базе отечественных технологий акустоэлектроники. ПАВ-метка 2 имеет возможность устойчиво работать в диапазоне температур от -60 до +350°С в случае, когда под ней находится металлическая поверхность.
ПАВ-метка 2 имеет значительное количество уникальных идентификационных кодов, однократно записываемых при производстве. Класс защиты ПАВ-метки 2 - IP68. ПАВ-метка 2 устойчива к воздействию специальных факторов (радиационная устойчивость) со значениями характеристик 7И1, 7И6 и 7И7, соответствующим группе унифицированного исполнения ЗУс по ГОСТ РВ 20.39.414.2-98.
Таким образом, конструкция заявленной трубы с ПАВ-меткой 2, позволяет, путем сжатия плоской спиралевидной щелевой антенны 6 из нержавеющей стали специальным инструментом, закладывать метку 2 и фиксировать ее положение, помещая круглую металлическую пластину 5 в специальный паз 8, выполненный в глухом отверстии трубы 1, после чего пустоты заливаются компаундом 11, позволяющим надежно закрепить метку 2.
В результате этого компаунд 11, обладающий термоустойчивостью при температуре 300-350°С, оказывается нанесенным на резьбовую поверхность 9 метки 2, на поверхность 10 метки, соответствующую стенке глухого отверстия трубы 1, на поверхность акустоэлектронного идентификационного чипа 3 и выводные контакты 4, а также на поверхность плоской спиралевидной щелевой антенны 6.
Устройство работает следующим образом.
Как минимум, одно стационарное считывающее устройство излучает опросный сигнал с помощью приемопередающей антенны, который приходит к пассивной акустоэлектронной идентификационной метке 2.
Приходящий опросный сигнал отражается от метки 2, при этом в отраженном от метки 2 сигнале формируется информация об уникальном идентификационном коде, определяемым внутренней топологией акустоэлектронного идентификационного чипа 3 и, далее, отраженный сигнал возвращается обратно к считывающему устройству.
Дополнительно, опрос метки 2 может осуществляться ручным считывающим устройством. Стационарное или ручное считывающие устройства обрабатывают полученную информацию. Полученная информация позволяет автоматизировать учет труб при хранении и эксплуатации, а также учитывать фактический их износ.
Таким образом, выполнение трубы с радиочастотной идентификационной меткой в соответствии с предложенным техническим решением, позволяет увеличить срок эксплуатации трубы при высоких перепадах давления и температуры за счет применения пассивной RFID метки и обеспечения ее защиты от высоких давлений и температур в скважине.
Claims (1)
- Труба с радиочастотной идентификационной меткой, характеризующаяся тем, что метка представляет собой устройство на поверхностных акустических волнах, размещенное в глухом отверстии трубы, работающее на частоте 2,4-2,483 ГГц, и содержит акустоэлектронный идентификационный чип, выводные контакты которого соединены с круглой металлической пластиной пайкой, при этом пластина размещена в пазу, выполненном в глухом отверстии трубы, на пластине выполнена плоская спиралевидная щелевая антенна и два отверстия для фиксации концов указанной антенны, а на резьбовую поверхность метки, на поверхность метки, соответствующую стенке глухого отверстия трубы, на поверхность акустоэлектронного идентификационного чипа и выводные контакты, на поверхность плоской спиралевидной щелевой антенны нанесен компаунд, термоустойчивый при температуре 300-350°С, путем заливки метки указанным компаундом, причем метка выполнена с возможностью формирования сигнала, содержащего информацию об уникальном идентификационном коде, неизменяемом и неперезаписываемом, определяемом внутренней топологией метки.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2813815C1 true RU2813815C1 (ru) | 2024-02-19 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003062588A1 (en) * | 2002-01-16 | 2003-07-31 | Koomey Paul C | Radio frequency identification tags for oil drill strings |
| CN203925311U (zh) * | 2014-04-25 | 2014-11-05 | 上海海隆石油钻具有限公司 | 具有电子识别标签的钻具 |
| RU194449U1 (ru) * | 2019-09-10 | 2019-12-11 | Общество с ограниченной ответственностью "ВАРРАНТ АЙТИ МЕНЕДЖМЕНТ" | Труба с радиочастотной идентификационной меткой |
| RU2742197C1 (ru) * | 2017-06-28 | 2021-02-03 | ЛЕНЛОК ХОЛДИНГЗ, ЭлЭлСи | Аккумулирующая энергию rfid-схема, rfid-метка с функцией аккумулирования энергии и связанные с ними способы |
| CN113673645A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-19 | 江阴德玛斯特钻具有限公司 | 海上油田用高频芯片rfid标签钻杆的跟踪管理方法 |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003062588A1 (en) * | 2002-01-16 | 2003-07-31 | Koomey Paul C | Radio frequency identification tags for oil drill strings |
| CN203925311U (zh) * | 2014-04-25 | 2014-11-05 | 上海海隆石油钻具有限公司 | 具有电子识别标签的钻具 |
| RU2742197C1 (ru) * | 2017-06-28 | 2021-02-03 | ЛЕНЛОК ХОЛДИНГЗ, ЭлЭлСи | Аккумулирующая энергию rfid-схема, rfid-метка с функцией аккумулирования энергии и связанные с ними способы |
| RU194449U1 (ru) * | 2019-09-10 | 2019-12-11 | Общество с ограниченной ответственностью "ВАРРАНТ АЙТИ МЕНЕДЖМЕНТ" | Труба с радиочастотной идентификационной меткой |
| CN113673645A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-19 | 江阴德玛斯特钻具有限公司 | 海上油田用高频芯片rfid标签钻杆的跟踪管理方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7014100B2 (en) | Process and assembly for identifying and tracking assets | |
| US10825008B2 (en) | Serialization and database methods for tubulars and oilfield equipment | |
| CN204087251U (zh) | 一种耐腐蚀、高温和高压的石油钻杆的无源射频标签 | |
| US8397810B2 (en) | Wireless tag tracer method | |
| US20080316049A1 (en) | RFID Tag Tracer Method and Apparatus | |
| US9443185B2 (en) | Rugged RFID tags | |
| US20090192731A1 (en) | System and Method for Monitoring a Health State of Hydrocarbon Production Equipment | |
| US8496184B2 (en) | Method and apparatus for packaging surface acoustic wave transponder for down-hole applications | |
| CA2972854C (en) | Fluid monitoring using radio frequency identification | |
| RU2813815C1 (ru) | Труба с радиочастотной идентификационной меткой | |
| US8733665B2 (en) | Riser segment RFID tag mounting system and method | |
| RU218528U1 (ru) | Труба с радиочастотной идентификационной меткой | |
| GB2472929A (en) | Inventory management for tubulars and oilfield equipment | |
| EP2774087A1 (en) | Providing energy to a passive wireless tag | |
| US20230077614A1 (en) | Tubing RFID Systems and Methods | |
| US20150021395A1 (en) | Thin mount rfid tagging systems | |
| CA2918021C (en) | Cumulative fluid flow through oilfield iron enabled by rfid | |
| CN105224982A (zh) | 一种电子标签及其安装方法 | |
| US20150014420A1 (en) | RFID Connection Sleeve | |
| CN201741163U (zh) | 油气田钻具追踪装置 | |
| US20120188846A1 (en) | Method and apparatus for packaging surface acoustic wave transponder for down-hole tools |