本實(shí)用新型涉及實(shí)驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于射頻識(shí)別技術(shù)水平井壓裂滑套標(biāo)簽讀取檢測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

國(guó)內(nèi)外油氣田開發(fā)的實(shí)踐表明，對(duì)薄儲(chǔ)層、低滲透、稠油氣藏，水平井開發(fā)是最佳的開發(fā)方式之一。雖然水平井具有泄油面積大、穿透度大、儲(chǔ)量動(dòng)用程度高、單井產(chǎn)量高等諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于低滲透油藏的地層條件較惡劣，有時(shí)水平井單井產(chǎn)能也較低，滿足不了經(jīng)濟(jì)開發(fā)的要求；對(duì)于儲(chǔ)層滲透率低或存在嚴(yán)重地層傷害的中高滲透率地層水平井，可能必須進(jìn)行壓裂才具有經(jīng)濟(jì)產(chǎn)能。

水平井通過多級(jí)分段壓裂技術(shù)在井眼周圍形成多段與井眼軌跡垂直的裂縫網(wǎng)絡(luò)，增加井眼與儲(chǔ)層的接觸面積，提高地層的滲流性能，從而提高油氣儲(chǔ)層的產(chǎn)量和采收率。由于多級(jí)壓裂根據(jù)儲(chǔ)層特點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的施工，目標(biāo)準(zhǔn)確，壓裂效果好，故國(guó)外很多石油服務(wù)公司都進(jìn)行了多級(jí)分段壓裂方法與配套工具研制，尤其是針對(duì)水平井的多級(jí)壓裂方法與工具，國(guó)外已有成熟技術(shù)與產(chǎn)品投入市場(chǎng)，而我國(guó)也取得一定成果，以傳統(tǒng)投球滑套技術(shù)較為成熟和使用最為廣泛，但傳統(tǒng)投球水平多級(jí)壓裂過程中級(jí)數(shù)管徑的限制且流道內(nèi)通徑逐級(jí)減小，作業(yè)周期長(zhǎng)，較難滿足壓裂新工藝要求。采用射頻設(shè)別技術(shù)(RFID)技術(shù)的滑套，通過運(yùn)用無線射頻方式，在射頻卡與閱讀器中所進(jìn)行的一種不具有接觸性、雙向傳輸性的信息數(shù)據(jù)，不僅能夠有效的對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，而且還能夠?qū)?shù)據(jù)信息進(jìn)行交換。但滑套工具在井下環(huán)境中管柱空間尺寸受限，作業(yè)周期長(zhǎng)，介質(zhì)是具有一定礦化度且懸浮大量砂礫的乳狀液體，標(biāo)簽泵送速度快，而且泵送過程中磕碰嚴(yán)重。因此如何提高標(biāo)簽自身強(qiáng)度以及高速泵送中信息的捕獲率成為井下RFID 通信技術(shù)的關(guān)鍵。

目前，針對(duì)基于射頻識(shí)別技術(shù)水平井壓裂滑套標(biāo)簽讀取問題研究較少，還未有針對(duì)該標(biāo)簽讀取問題的檢測(cè)裝置和實(shí)驗(yàn)方法，但該問題又是基于射頻識(shí)別技術(shù)壓裂滑套井下能否成功通訊，進(jìn)而完成壓裂作業(yè)的滑套開啟與關(guān)閉作業(yè)中的關(guān)鍵，所以急需一種基于射頻識(shí)別技術(shù)水平井壓裂滑套標(biāo)簽讀取檢測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法，加深對(duì)基于射頻識(shí)別標(biāo)簽讀取問題的實(shí)驗(yàn)研究，保證基于射頻識(shí)別技術(shù)的壓裂滑套在水平井多級(jí)壓裂中通訊與控制的可靠。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種基于射頻識(shí)別技術(shù)水平井壓裂滑套標(biāo)簽讀取檢測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置。

本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種基于射頻識(shí)別技術(shù)水平井壓裂滑套標(biāo)簽讀取檢測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置，包括標(biāo)簽投入系統(tǒng)、流量調(diào)節(jié)與計(jì)量系統(tǒng)、模擬水平井系統(tǒng)、信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)、系統(tǒng)動(dòng)力與控制系統(tǒng)以及混砂箱與標(biāo)簽回收系統(tǒng)以及連接各系統(tǒng)的管線，

所述標(biāo)簽投入系統(tǒng)由兩條并聯(lián)的管路組成：第一條管路包括閥A、閥B、三通、閥C和連接管線，該連接管線上依次安裝閥B、三通、閥C，閥A與三通的第三接口連接；第二條管路包括閥D和連接管線，該連接管線上安裝閥D；

所述流量調(diào)節(jié)與計(jì)量系統(tǒng)的出口與標(biāo)簽投入系統(tǒng)的入口連接，由并聯(lián)的主管路和輔助管路組成：主管路包括閥E、流量計(jì)、閥G和連接管線，該連接管線上依次安裝閥E、流量計(jì)、閥G；輔助管路包括閥F和連接管線，該連接管線上安裝有閥F；

所述模擬水平井系統(tǒng)包括依次連接的模擬水平井垂直段、模擬水平井造斜段和模擬水平井水平段，標(biāo)簽投入系統(tǒng)的出口與模擬水平井垂直段的入口連接，模擬水平井水平段的出口與混砂箱與標(biāo)簽回收系統(tǒng)的入口連接；

所述信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)包括直流電源、閱讀器、示波器、檢測(cè)裝置，直流電源分別為閱讀器和示波器供電，閱讀器分別與示波器和檢測(cè)裝置連接，檢測(cè)裝置安裝在模擬水平井水平段上；

所述系統(tǒng)動(dòng)力與控制系統(tǒng)包括交流電源、變頻器、電動(dòng)機(jī)和砂泵，交流電源與變頻器連接，變頻器與電動(dòng)機(jī)連接，電動(dòng)機(jī)與砂泵通過聯(lián)軸器連接，砂泵的出口與流量調(diào)節(jié)與計(jì)量系統(tǒng)的入口連接；

所述混砂箱與標(biāo)簽回收系統(tǒng)包括原料注入管、攪拌器和混砂箱，原料注入管安裝在混砂箱的頂部一側(cè)，混砂箱的頂部另一側(cè)固定有網(wǎng)兜，模擬水平井水平段伸入網(wǎng)兜內(nèi)，攪拌器安裝與混砂箱內(nèi)，混砂箱的第一出口與砂泵的入口連接，混砂箱的第二出口裝有排液閥。

所述流量調(diào)節(jié)與計(jì)量系統(tǒng)還包括能夠調(diào)節(jié)主管路和輔助管路的流量的節(jié)流閥，節(jié)流閥安裝在沿著液流方向主管路和輔助管路分叉點(diǎn)之前。

所述檢測(cè)裝置包括兩根有機(jī)玻璃管、一根測(cè)試管和計(jì)算機(jī)，一根有機(jī)玻璃管的入口與模擬水平井水平段連接，該有機(jī)玻璃管的出口與測(cè)試管的入口連接，測(cè)試管的出口與另一根有機(jī)玻璃管的入口連接，該有機(jī)玻璃管的出口與模擬水平井水平段連接，兩根有機(jī)玻璃管上分別安裝有感應(yīng)探頭，測(cè)試管上設(shè)有感應(yīng)區(qū)，兩個(gè)感應(yīng)探頭分別連接有一個(gè)傳感器，兩個(gè)傳感器分別與計(jì)算機(jī)連接。

所述有機(jī)玻璃管與模擬水平井水平段之間通過管路連接組合連接，有機(jī)玻璃管與測(cè)試管之間通過測(cè)試短節(jié)連接。

所述管路連接組合包括設(shè)于有機(jī)玻璃管端部的有機(jī)玻璃法蘭盤、設(shè)于模擬水平井水平段上的金屬法蘭盤和中間密封圈，有機(jī)玻璃法蘭盤與金屬法蘭盤通過螺栓緊固連接，中間密封圈設(shè)于有機(jī)玻璃法蘭盤與金屬法蘭盤之間。

所述砂泵的入口與混砂箱之間的管路上還安裝有真空表和閘閥，所述砂泵的出口與流量調(diào)節(jié)與計(jì)量系統(tǒng)之間的管路上還安裝有壓力表，所述混砂箱的第一出口出還安裝有濾網(wǎng)。

本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)方法填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)針對(duì)基于射頻識(shí)別技術(shù)水平井壓裂滑套標(biāo)簽讀取問題研究的空白，通過模擬信號(hào)球在套管中以多種流速工況通過控制裝置時(shí)信號(hào)能否被讀取、能否會(huì)受到鋼制滑套內(nèi)通徑的干擾和信號(hào)球被控制裝置讀取的概率，為提高基于射頻識(shí)別技術(shù)壓裂滑套井下通訊可靠性，進(jìn)而完成壓裂作業(yè)中滑套開啟與關(guān)閉提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

2、調(diào)節(jié)流量時(shí)才打開閥E、閥G，關(guān)閉閥F，而流量穩(wěn)定后，則關(guān)閉閥E、閥G，打開閥F，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁流量計(jì)的保護(hù)，保證不測(cè)量流量時(shí)減少液體對(duì)流量計(jì)的沖刷。

附圖說明

圖1 為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2 為檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-標(biāo)簽投入系統(tǒng)，11-閥A，12-閥B，13-三通，14-閥C，15-閥D，2-流量調(diào)節(jié)與計(jì)量系統(tǒng)，21-閥E，22-流量計(jì)，23-閥F，24-閥G，25-節(jié)流閥，3-模擬水平井系統(tǒng)，31-模擬水平井垂直段，32-模擬水平井造斜段，33-模擬水平井水平段，4-信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，41-直流電源，42-閱讀器，43-示波器，44-檢測(cè)裝置，441-管路連接組合，442-測(cè)試短節(jié)，443-有機(jī)玻璃管，444-測(cè)試管，445-感應(yīng)探頭，446-感應(yīng)區(qū)，447-傳感器，448-計(jì)算機(jī)，5-系統(tǒng)動(dòng)力與控制系統(tǒng)，51-壓力表，52-交流電源，53-變頻器，54-電動(dòng)機(jī)，55-聯(lián)軸器，56-砂泵，57-真空表，6-混砂箱與標(biāo)簽回收系統(tǒng)，61-原料注入管，62-攪拌器，63-網(wǎng)兜，64-閘閥，65-濾網(wǎng)，66-混砂箱，67-排液閥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述。

如圖1所示，一種基于射頻識(shí)別技術(shù)水平井壓裂滑套標(biāo)簽讀取檢測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置，包括標(biāo)簽投入系統(tǒng)1、流量調(diào)節(jié)與計(jì)量系統(tǒng)2、模擬水平井系統(tǒng)3、信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)4、系統(tǒng)動(dòng)力與控制系統(tǒng)5以及混砂箱與標(biāo)簽回收系統(tǒng)6以及連接各系統(tǒng)的管線，

所述標(biāo)簽投入系統(tǒng)1由兩條并聯(lián)的管路組成：第一條管路包括閥A11、閥B12、三通13、閥C14和連接管線，該連接管線上依次安裝閥B12、三通13、閥C14，閥A11與三通13的第三接口連接；第二條管路包括閥D15和連接管線，該連接管線上安裝閥D15；

所述流量調(diào)節(jié)與計(jì)量系統(tǒng)2的出口與標(biāo)簽投入系統(tǒng)1的入口連接，由并聯(lián)的主管路和輔助管路組成：主管路包括閥E21、流量計(jì)22、閥G24和連接管線，該連接管線上依次安裝閥E21、流量計(jì)22、閥G24；輔助管路包括閥F23和連接管線，該連接管線上安裝有閥F23；

所述模擬水平井系統(tǒng)3包括依次連接的模擬水平井垂直段31、模擬水平井造斜段32和模擬水平井水平段33，標(biāo)簽投入系統(tǒng)1的出口與模擬水平井垂直段31的入口連接，模擬水平井水平段33的出口與混砂箱與標(biāo)簽回收系統(tǒng)6的入口連接；

所述信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)4包括直流電源41、閱讀器42、示波器43、檢測(cè)裝置44，直流電源41分別為閱讀器42和示波器43供電，閱讀器42分別與示波器43和檢測(cè)裝置44連接，檢測(cè)裝置44安裝在模擬水平井水平段33上；

所述系統(tǒng)動(dòng)力與控制系統(tǒng)5包括交流電源52、變頻器53、電動(dòng)機(jī)54和砂泵56，交流電源52與變頻器53連接，變頻器53與電動(dòng)機(jī)54連接，電動(dòng)機(jī)54與砂泵56通過聯(lián)軸器55連接，砂泵56的出口與流量調(diào)節(jié)與計(jì)量系統(tǒng)2的入口連接；

所述混砂箱與標(biāo)簽回收系統(tǒng)6包括原料注入管61、攪拌器62和混砂箱66，原料注入管61安裝在混砂箱66的頂部一側(cè)，混砂箱66的頂部另一側(cè)固定有網(wǎng)兜63，模擬水平井水平段33伸入網(wǎng)兜63內(nèi)，攪拌器62安裝與混砂箱66內(nèi)，混砂箱66的第一出口與砂泵56的入口連接，混砂箱66的第二出口裝有排液閥67。

所述流量調(diào)節(jié)與計(jì)量系統(tǒng)2還包括能夠調(diào)節(jié)主管路和輔助管路的流量的節(jié)流閥25，節(jié)流閥25安裝在沿著液流方向主管路和輔助管路分叉點(diǎn)之前。

如圖2所示，所述檢測(cè)裝置44包括兩根有機(jī)玻璃管443、一根測(cè)試管444和計(jì)算機(jī)448，一根有機(jī)玻璃管443的入口與模擬水平井水平段33連接，該有機(jī)玻璃管443的出口與測(cè)試管444的入口連接，測(cè)試管444的出口與另一根有機(jī)玻璃管443的入口連接，該有機(jī)玻璃管443的出口與模擬水平井水平段33連接，兩根有機(jī)玻璃管443上分別安裝有感應(yīng)探頭445，測(cè)試管444上設(shè)有感應(yīng)區(qū)446，兩個(gè)感應(yīng)探頭445分別連接有一個(gè)傳感器447，兩個(gè)傳感器447分別與計(jì)算機(jī)448連接。

所述有機(jī)玻璃管443與模擬水平井水平段33之間通過管路連接組合441連接，有機(jī)玻璃管443與測(cè)試管444之間通過測(cè)試短節(jié)442連接。

所述管路連接組合441包括設(shè)于有機(jī)玻璃管443端部的有機(jī)玻璃法蘭盤、設(shè)于模擬水平井水平段33上的金屬法蘭盤和中間密封圈，有機(jī)玻璃法蘭盤與金屬法蘭盤通過螺栓緊固連接，中間密封圈設(shè)于有機(jī)玻璃法蘭盤與金屬法蘭盤之間。

所述砂泵56的入口與混砂箱66之間的管路上還安裝有真空表57和閘閥64，所述砂泵56的出口與流量調(diào)節(jié)與計(jì)量系統(tǒng)2之間的管路上還安裝有壓力表51，所述混砂箱66的第一出口出還安裝有濾網(wǎng)65。

一種基于射頻識(shí)別技術(shù)水平井壓裂滑套標(biāo)簽讀取檢測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法，包括以下步驟：

S1、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，包括以下子步驟：

S11、檢查各管道連接件之間連接的密封性和可靠性，檢查流量計(jì)22、壓力表51、真空表57是否能正常使用；

S12、檢查各閥初始的開啟和關(guān)閉是否符合要求：節(jié)流閥25全開，閥D15開啟，閥A11、閥B12、閥C14關(guān)閉，閥F23開啟，閥E21、閥G24關(guān)閉；

S13、檢查標(biāo)簽感應(yīng)探頭445及傳感器447是否連接正常，是否能正常工作，檢查信號(hào)閱讀器42運(yùn)作是否正常；

S14、給混沙箱66灌滿液體或通過混沙箱66及攪拌器62配置流體，打開閘閥64，讓砂泵56自灌；

S2、開泵，總流量初調(diào)：先依次打開閥E21、閥G24，關(guān)閉閥F23，觀察流量計(jì)22，通過節(jié)流閥25調(diào)節(jié)流量為不同流量工況，流量調(diào)節(jié)范圍為2.94～5m/s，并記錄好不同工況流量下壓力表51和真空表57的讀數(shù)，待流量穩(wěn)定并調(diào)節(jié)到所需流量時(shí)，再依次打開閥F23，關(guān)閉閥G24、閥E21，調(diào)節(jié)流量時(shí)才打開閥E21、閥G24，關(guān)閉閥F23，而流量穩(wěn)定后，則關(guān)閉閥E21、閥G24，打開閥F23，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁流量計(jì)的保護(hù)，保證不測(cè)量流量時(shí)減少液體對(duì)流量計(jì)的沖刷；

S3、待每次設(shè)定流量穩(wěn)定后，開始標(biāo)簽投球?qū)嶒?yàn)，打開閥A11，投入標(biāo)簽，隨后關(guān)閉閥A11，接著稍微打開閥B12，使支路充滿液體，避免空氣進(jìn)入實(shí)驗(yàn)段，待有機(jī)玻璃管443中無明顯氣泡后，關(guān)閉閥D15，再依次打開閥C14、閥B12，使標(biāo)簽隨管內(nèi)液體進(jìn)入實(shí)驗(yàn)段，待聽到標(biāo)簽落下聲音后，隨后依次關(guān)上閥B12，閥C14，每次等時(shí)間間斷性投球且每次投一個(gè)標(biāo)簽，每種流量工況下投10個(gè)標(biāo)簽；如果總流量不大導(dǎo)致進(jìn)入支路的流量過小或標(biāo)簽密度較小，打開閥B12，閥C14時(shí)可能出現(xiàn)標(biāo)簽不能隨液體流走的現(xiàn)象，這時(shí)作為應(yīng)急措施，可將閥D15關(guān)小，標(biāo)簽即可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)段；

S5、待標(biāo)簽依次進(jìn)入前后的有機(jī)玻璃管443后，感應(yīng)探頭445檢測(cè)到標(biāo)簽通過，然后將信號(hào)傳遞給傳感器447，傳感器447經(jīng)過放大信號(hào)后輸入計(jì)算機(jī)448進(jìn)行信號(hào)后處理，前后探頭距離已知，通過計(jì)算機(jī)448顯示兩次探頭探測(cè)時(shí)間，間接計(jì)算標(biāo)簽在液體中真實(shí)速度，然后填入實(shí)驗(yàn)表格中；

S6、當(dāng)標(biāo)簽快速進(jìn)入到感應(yīng)區(qū)446，標(biāo)簽若被識(shí)別，閱讀器42將向示波器43中發(fā)出信號(hào)，則在實(shí)驗(yàn)表格中記錄已識(shí)別，若沒被識(shí)別，則通過后面的有機(jī)玻璃管443可以看到；

S7、從混砂箱66內(nèi)的網(wǎng)兜63掏出標(biāo)簽，并清洗干凈，以備重復(fù)使用；

S8、重復(fù)步驟S1～S7，依次完成其余幾種流量工況下的投入標(biāo)簽實(shí)驗(yàn)，直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束；

S9、收尾工作，斷電停泵，回收標(biāo)簽，排出管道積液和混沙箱66內(nèi)的液體，清洗管路和沙泵57。

實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：

（1）實(shí)驗(yàn)前必須保證一切檢測(cè)電子設(shè)備正常運(yùn)作，在開泵之前必須先灌泵；與此同時(shí)必須保證砂泵填料密封盤根始終處于潤(rùn)濕狀態(tài)，以保證正常泵液。

（2）進(jìn)行投球試驗(yàn)時(shí)，注意記錄各儀表數(shù)值的大小及變化情況，不同流量工況下的實(shí)驗(yàn)必須待數(shù)據(jù)穩(wěn)定時(shí)才開始試驗(yàn)。

（3）注意查看參與到本次試驗(yàn)中的有關(guān)設(shè)備的工作參數(shù)和性能參數(shù)等，比如砂泵的排量和轉(zhuǎn)速，比如電機(jī)的各種額定參數(shù)值等。