[发明专利]油井数据交换系统

说明书

技术领域

本发明属于一种可以使井下装置与井上平台相互交换数据的系统，特别涉及一种基于RFID技术的油井数据交换系统。

背景技术

石油钻井平台到井下装置的数据传输或控制一直是石油钻探中的技术难题。由于井下的特殊环境，如盐水、超过120℃的高温、几十Mpa的压力，一般的无线电装置无法正常工作，而铺设电缆或者液压线成本则非常高，实施也比较困难。传统的比较成熟的方法一般是用机械式的触发方式，通过投掷金属球触发井下的机械装置来对井下的阀门等进行控制；或者通过延时开启的手段使井下的装置自行开始工作。其他的方法，如公开号为US 2009/0044937的美国专利，通过井上平台输出液压脉冲的方式，将井上的简单命令传送到井下。这些控制或者数据传输方法虽然能够有效的控制井下的装置，但是信息流都是单向的，无法实现井下装置到井上平台的信息反馈。在需要对井下的环境或者设备状况进行监测时，只有在管道从井下回收之后将井下装置拆开才能得到这些监测数据；之后则需要重新进行密封再继续使用。

RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)是一种利用射频信号的空间耦合或反射的传输特性来识别RFID标签中的数据，以达到物体自动识别的目的。一般的RFID系统包括RFID标签和读写器，标签和读写器之间的数据传输具有非接触式和抗环境干扰的特点。对于井下环境的应用来说，数百千赫兹的低频载波，例如典型工作频率为125khz或者134khz的低频RFID系统在近距离通信的过程中基本上不受盐水环境的影响，且周围金属对其通信过程的影响也比较有限，可以很轻易地应付井下恶劣环境。

美国专利US 7063148公开了一种通过RFID(射频识别)标签来控制井下阀门的装置，通过在井下阀门上附加一个阅读器和天线，当RFID标签通过阀门附近的时候，阅读器可以读出RFID标签中的数据，藉由这些数据来控制阀门。不过其数据流依然只能是是单向的，没有考虑井下数据的回传或反馈的问题；而且井下装置不仅包括阀门，一般还有一些监测井下温度、压力等环境参数的传感设备，后者对于数据回传的需求更大，这样可以一定程度地满足井下环境的实时监测，以便做出更加高效的决策。

发明内容

本发明提供一种油井数据交换系统，可以实现井上平台和若干井下装置之间的双向数据传输。

一种油井数据交换系统，包括井上读写器、低频RFID标签和井下数据处理子系统，

所述井上读写器对所述低频RFID标签中的数据进行读或写操作；

所述井下数据处理子系统包括天线、读写模块及公用存储器，所述读写模块通过天线发射或接收射频信号，对所述低频RFID标签中的数据进行读或写操作，井下装置和所述读写模块均连接所述公用存储器，用以读或写所述公用存储器中的数据。

作为优选实施例，所述读写模块包括向井下装置发送电平信号的第一信号输出口，和向所述井下装置发送中断信号的第二信号输出口。

作为优选实施例，井下装置包括中断输入口，所述读写模块的第二信号输出口延伸一中断控制线，所述中断控制线与井下装置的所述中断输入口电连接。

作为优选实施例，所述读写模块、公用存储器以及井下装置均包括一串行数据接口和一个时钟接口，这些串行数据接口和时钟接口分别藉由一条串行数据线和一条时钟线电连接，所述串行数据线和所述时钟线构成数据总线。

作为优选实施例，所述低频RFID标签的数据中设置有控制字节，用于将所述低频RFID标签区分为下传标签和上传标签。

本发明的技术效果体现在：首先以低频RFID标签作为中介实现了井上平台和若干井下装置之间的双向数据传输。其次，由于使用了公用存储器，在下传数据或者上传数据的过程中，所述公用存储器起到的数据缓冲作用，使得不需要在读/写标签的同时对井下装置进行数据分配或者数据收集，这样可以使得从标签读取数据，或者向标签写入数据的时间缩短，提高系统的可靠性。再次，若干井下装置使用同一个数据交换平台的方式，使得系统具有可扩充的特性，可以任意增加或者减少连接在本发明油井数据交换平台上面的井下装置的数量。

附图说明

图1为本发明的油井数据交换系统的较佳实施方式的结构简图；

图2为本发明井下数据处理子系统的实施例的电路简图；

图3为本发明油井数据交换系统的标签以及公用存储器的存储结构示意图；

图4为本发明井下数据处理子系统的实施例的工作流程图；

图5为本发明井下数据处理子系统的另一实施方式的电路结构简图。

具体实施方式