[发明专利]基于RFID控制的直线电机振动固井装置及固井方法

说明书

本发明公开了属于油气井工程技术领域的基于RFID控制的直线电机振动固井装置及固井方法。该装置包括上接头、信号发生球、密封圈、控制组件、耐高温电池、电池安装套管、外套管、振动发生组件和下接头。将RFID控制的直线电机振动固井装置下入到水平井内预设位置，在地面井口向套管柱内部投入信号发生球，激活控制组件，控制组件控制高温直线电机工作，使得振动发生组件工作产生振动，加速度传感器检测振动产生的加速度，加速度电路板测试该振动固井装置的振动幅值，通过算法分析，扫频电路板在扫频范围内寻找最佳振动频率，电机控制电路板控制耐高温直线电机在最佳振动频率点持续工作。

技术领域

本发明涉及油气井工程技术领域，尤其涉及基于RFID控制的直线电机振动固井装置及固井方法。

背景技术

在石油开采过程中，固井作业下入套管后需要注入水泥浆，水泥浆的环面胶结强度和密封质量直接影响着固井质量，为保证固井质量，防止固井后油、气、水混窜，在固井作业过程中要采用振动固井装置来提高水泥浆的致密性和均匀性，保证界面胶结强度。目前国内外常用的振动固井装置有声频式振动固井、环空脉冲式振动固井、机械式振动固井和水力脉冲式振动固井等，其中水力脉冲式振动固井装置在石油开采中的应用最为广泛，但该振动固井装置只能产生轴向振动，且振幅不可控制，其余几种振动固井工具在使用过程中也存在诸多缺陷，随着振动固井技术的发展，对于振动参数精确度和振动波效果的要求不断提高，上述几种振动装置已经难以满足目前的振动固井要求。因此，迫切需要一种能够在水泥浆在候凝阶段时提供最佳频率振动的振动固井装置，这种振动固井装置可以解决水泥浆在水平井流动性差和水泥浆不均匀的问题，同时可以获得更精确的振动参数和更好的振动效果。

发明内容

本发明的目的是提出基于RFID控制的直线电机振动固井装置及固井方法，其特征在于，包括上接头、信号发生球、密封圈、控制组件、耐高温电池、电池安装套管、外套管、振动发生组件和下接头；

上接头与外套管通过螺纹连接，且通过密封圈密封；控制组件的上端与上接头的下底面接触，且与电池安装套管通过螺纹连接；耐高温电池放置于电池安装套管的内部，且耐高温电池的上端与控制组件的下端面接触，耐高温电池的下端与振动发生组件的上端面接触；电池安装套管的上端与控制组件通过螺纹连接，电池安装套管的下端与振动发生组件通过螺纹连接；振动发生组件与外套管通过螺钉固定连接，且振动发生组件的下端与外套管轴肩接触；下接头与外套管通过螺纹连接，且通过密封圈密封。

信号发生球由环氧树脂基体、微型电路板、信号发生天线和耐高温纽扣电池组成；环氧树脂基体把微型电路板、信号发生天线和耐高温纽扣电池包裹成球体；微型电路板用于控制信号发生天线的工作状态，信号发生天线用于持续发射微波信号，耐高温纽扣电池为微型电路板提供电能。

控制组件由信号接收天线、压紧螺母、垫圈、Y型密封圈、天线固定板、阅读器、密封圈、功率电阻、扫频电路板、I#电路固定板、垫块、固定板、加速度传感器、低通滤波电阻、电机控制电路板、加速度电路板、II#电路固定板、减震垫、电路板支柱和上端盖组成；

信号接收天线与天线固定板通过螺纹连接，与上端盖通过Y型密封圈密封；压紧螺母与上端盖通过螺纹连接；垫圈与压紧螺母配合压紧Y型密封圈；天线固定板与固定板通过螺钉连接；阅读器与天线固定板通过螺钉连接；功率电阻与天线固定板通过螺钉连接；扫频电路板与I#电路固定板通过螺钉连接；I#电路固定板与电路板支柱通过螺钉连接，I#电路固定板通过减震垫减震；垫块与电池安装套管通过螺钉连接；固定板与垫块通过螺钉连接；加速度传感器与II#电路固定板通过螺钉连接；低通滤波电阻与II#电路固定板通过螺钉连接；电机控制电路板与天线固定板通过螺钉连接；加速度电路板与II#电路固定板通过螺钉连接；II#电路固定板与电路板支柱通过螺钉连接，II#电路固定板通过减震垫减震；上端盖与电池安装套管通过螺纹连接，通过密封圈密封，上端盖的下端面与固定板的上端面接触；上端盖的大端面设置有4个弧形缺口。

振动发生组件由高温直线电机、直线电机安装套管、下端盖、联轴器、上撞击板、下撞击板、限位块和复位弹簧组成；