[发明专利]一种井下控制系统，控制方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于油、水、气井开发领域，是一种井下测量控制系统，尤其涉及一种对井下控制系统，如阀门的控制装置。

背景技术

油田开发过程中，油水井井下工具中可控阀门等对象的控制一直是一项难以得到彻底解决的技术难题。传统的方法包括：通过井口施加一定大小的液体压力控制阀门动作，不同的压力可使不同的阀门产生相应动作，以及通过铺设电缆或下入测试仪器由地面来触发井下阀门实现动作，从而实现对阀门对象的操控。

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，俗称电子标签。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。目前，国内RFID技术主要应用于地面，在井下应用RFID技术目前尚无先例。

针对现有技术中在井下高温高压腐蚀等恶劣环境下，阀门控制不精确可靠、阀门易误动作、长期工作可靠性低、施工较为复杂、占产时间长等缺点，发明人经过多年研发，开发了本系统及其方法。

发明内容

本发明的目的是研制一种基于RFID技术的井下控制系统，以克服现有技术在井下高温高压腐蚀等恶劣环境下，阀门控制不精确可靠、阀门易误动作、长期工作可靠性低、施工较为复杂、占产时间长等缺点。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是

一种井下控制系统，所述控制系统包括触发开关，井下控制指令发射模块，井下控制指令接收和处理模块，被控对象和被控对象的控制电路、系统电源；所述触发开关设置在所述井下控制指令接收和处理模块侧端，所述触发后的井下控制指令接收和处理模块通过控制电路控制所述的被控对象，用于完成井下控制；所述被控对象为阀门。

本发明的发明点在于，

所述井下控制指令发射模块包括RFID无源电子标签；

所述井下控制指令接收和处理模块包括RFID内嵌式读写器；

且在所述的RFI D内嵌式读写器的侧端设置有无线通信线圈，用于信号交互，所述的RFID内嵌式读写器通过无线通信线圈与RFID无源电子标签进行通讯；

所述控制系统通过触发所述触发开关，激活RFID内嵌式读写器，使之处于正常工作状态；投放所述含有一组信息的RFID无源电子标签，当其通过RFID内嵌式读写器时读写器自动识别标签有效，并读取信息；RFID内嵌式读写器将获得的信息传输至控制指令接收和处理模块，对信息进行解码和识别，并进而控制和驱动所述的被控对象，实现规定的控制动作。

在具体的应用中，所述的RFID无源电子标签为含有一组信息的RFID电子标签；所述信息包括阀门地址码及控制数据，地址码用于选择井下控制系统多个阀门中的一个，控制数据是指阀门产生何种动作，如开或关或半开或半关等。

RFID内嵌式读写器包括发射/接收单元和逻辑控制单元；所述发射/接收单元包括发射器，接收器和时钟，电压调节器；所述的逻辑控制单元包括控制器和驱动接口，所述的驱动接口与所述的被控对象的控制电路连接，即与所述的阀门控制电路连接。所述的逻辑控制单元还包括存储单元，用于存储历史数据或进行数据后分析。

所述的RFID无源电子标签和RFID内嵌式读写器进行工作时，一个控制阀门只能对应一个RFID无源电子标签。

所述的触发开关为磁力开关，所述磁力开关由磁钢、线圈架、绕线铜丝、导磁环组成，由此形成一个恒定磁场5。磁力开关设置在所述系统指令接收和处理模块上端。所述系统通过投放金属球触发所述的磁力开关，进而使RFID读写器进入工作状态。

作为本发明的一个实施例，图3，在所述的井下控制系统中设置有传感器，所述传感器采集并获取井内部的温度、压力、流量信息，并通过所述逻辑单元中的存储单元存储信息；所述采集到的井内部信息通过无线通信线圈写入所述的RFID无源电子标签中。

根据上述系统实现的一种井下控制方法，其特征在于，

所述方法包括如下步骤

步骤1，初始：控制系统处于初始休眠状态；

步骤2，判断步骤：是否需要控制阀门；

步骤3触发步骤：步骤2中判断为是，系统投放金属球，触发开关，否则循环到步骤2；

步骤4激活RFID内嵌式读写器；

步骤5投放包含一组信息的RFID无源电子标签；

步骤6判断步骤：RFID内嵌式读写器判断是否检测到所述RFID无源电子标签；