Способ радиочастотной идентификации насосно-компрессорных труб
RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION METHOD OF TUBING STRING

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к насосно-компрессорным трубам (НКТ) для добычи полезных ископаемых, преимущественно газогонных и нефтеносных скважин. В частности, изобретение предназначено для радиочастотной идентификации (RFID) трубной продукции, в том числе насосно-компрессорных труб.
Уровень техники
Из уровня техники известна система радиочастотной идентификации (RFID) трубной продукции, в том числе насосно-компрессорных труб (RU 166171 U1, ООО «НПЦ «Самара», Е21В 47/098, Е21В 47/017, F16L 1/11, G06K 1/12, G01S 1/02, опубл. 20.11.2016). Система радиочастотной идентификации (RFID) трубной продукции, в том числе насосно-компрессорных труб, характеризующаяся тем, что крепление меток на поверхности трубы осуществляется с помощью полимерного хомута и термоусаживающегося материала без повреждения металла трубы.
Недостатками известного способа является недолговечность хомута. Хомут не выдерживает продолжительных нагрузок и разрушается.
Из уровня техники известна также система идентификационных меток для соединительной муфты (US 9714730 В2, VallourecOilandGasFrance SAS,B23P 19/00, F16L 55/00, опубл. 25.07.2017). Система включает в себя муфту с удлиненной юбкой, имеющей отверстие для приема идентификационной метки. Идентификационная метка может быть выполнена с возможностью, например, быть вставленной в отверстие, вставленной в отверстие или ввинченной в отверстие. Идентификационная метка, такая как метка RFID, может включать в себя электронный модуль для обеспечения беспроводной связи со считывающим устройством. Электронный модуль может быть размещен внутри корпуса для облегчения установки и удержания метки и увеличения срока службы. Раскрытые теги также могут быть установлены в других компонентах. Также раскрыты различные другие теги, системы, устройства и способы, относящиеся к идентификационным тегам.
Недостатками известного способа является расположение идентификационной метки на соединительной муфте, а не на трубе, и, таким образом, метка не может идентифицировать трубу при отсоединении муфты от трубы. В случае расстыковки соединения при технологических работах, метка уходит с трубы вместе с муфтой, и труба теряет идентификационный признак.
Из уровня техники известен способ идентификации нефтепромыслового оборудования. (RU 2514870, Е21В 43/00, G06K 9/00, G01S 1/02, опубл. 10.05.2014). Заявленный способ включает размещение радиочастотной метки на поверхности труб и оборудования с возможностью их считывания, обработку сигналов и их анализ. В известном способе радиочастотную метку размещают в месте с наименьшими нагрузками на растяжение, изгиб и кручение, в выбранном месте выполняют паз глубиной не более 8 мм и размером сторон или диаметром не более 30 мм, в паз помещают радиочастотную метку с размерами, не большими допустимого размера паза, при этом в качестве метки используют гибкую метку.
Недостатками известного способа являются особенности используемой метки. Гибкая метка не выдерживает долгих высокотемпературных условий эксплуатации. Если ее заменить на более устойчивую «твердую» метку, то данная метка перестает надежно фиксироваться в пазу.
Из уровня техники известен способ радиочастотной идентификации нефтяного и газового оборудования, принятый в качестве наиболее близкого аналога, (см. RU 2557464 С2, Токарев Дмитрий Николаевич, G06K 1/12, G06K 19/077, опубл. 20.07.2015). Заявленный способ включает крепления радиометок к буровой трубе меток на «холодную сварку» в углублении на поверхности трубы.
Недостатками известного способа является снижение жесткости и изменении геометрии трубы в процессе глубоких погружений при высоких температурах (+200 град. С) под воздействием на нее давления породы, вследствие чего крепление радиометки разрушается, и метка выпадает.
Кроме того, операцию изготовления углубления в трубе сложно встроить в технологический процесс изготовления трубы в условиях завода, и ведет к организации дополнительных участков доработки изделия после выпуска.
Сущность изобретения
Задачей, решаемой заявленным изобретением, является закрепление радиочастотной RFID метки на насосно-компрессорной трубе (НКТ) таким образом, чтобы во время работы в условиях внешних механических ударных воздействий твердой породы, внутренних напряжениях изгиба металлического корпуса трубы и высокой температуры (до +200 град. С) метка оставалась принадлежностью трубы и не разрушалась, вплоть до возврата на поверхность в исходное положение.
Технический результат заявленного изобретения заключается в обеспечении сохранности метки и в обеспечении сохранности расположения метки на насосно-компрессорной трубе.
Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что способ радиочастотной идентификации насосно-компрессорных труб, включающий размещение по меньшей мере одной радиочастотной метки на поверхности по меньшей мере одной насосно-компрессорной трубы и оборудования с возможностью их считывания, отличающийся тем, что по меньшей мере одну радиочастотную метку размещают в углублении по меньшей мере одного кольца, которое закрепляют на по меньшей мере одной насосно-компрессорной трубе с по меньшей мере одного торца соединительной муфты.
В частном случае реализации заявленного технического решения углубление в кольце под радиочастотную метку выполняют в противоположном от соединительной муфты торце кольца или углубление выполняют на внешнем диаметре кольца.
В частном случае реализации заявленного технического решения радиочастотную метку закрепляют в углублении в кольце через резьбовой стакан.
В частном случае реализации заявленного технического решения используют конусовидную форму кольца.
В частном случае реализации заявленного технического решения кольцо закрепляют на трубе посредством резьбового соединения или посредством холодной сварки.
В частном случае реализации заявленного технического решения на внутреннем диаметре кольца и на внешнем диаметре трубы выполняют резьбу для крепления кольца на трубе крепления кольца на трубе необходимо наличие резьбы - внешней резьбы на трубе и внутренней резьбы на кольце.
В частном случае реализации заявленного технического решения внешний диаметр кольца выбирается меньше, либо равный внешнему диаметру соединительной муфты, чтобы внешние габариты кольца не выходили за внешние габариты муфты.
В частном случае реализации заявленного технического решения кольцо на трубе устанавливают до момента стыковки труб соединительной муфтой.
В частном случае реализации заявленного технического решения в качестве радиочастотной метки используют радиочастотные метки диапазона 860-960 МГц.
Краткое описание чертежей
Детали, признаки, а также преимущества настоящего технического решения следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного изобретения с использованием чертежей, на которых показано:
Фиг.1 - труба с кольцом;
Фиг. 2 - вида А фиг.1;
Фиг. 3 - разрез Б-Б;
Фиг. 4 - вид В фиг.1;
Фиг. 5 - разрез Б-Б для монтажа двух труб в сборе с муфтой и кольцами.
На чертежах цифрами обозначены следующие позиции:
1 - труба с наружной резьбой для посадки муфты и резьбой для посадки кольца; 2 - кольцо с внутренней резьбой; 3 - муфта соединительная с внутренней резьбой; 4 - RFID метка, размещенная в углублении в кольце; 5 - резьба на трубе для посадки муфты; 6 - резьба на трубе для посадки кольца.
Раскрытие изобретения
Изобретение предназначено для радиочастотной идентификации (RFID) трубной продукции, в том числе насосно-компрессорных труб. Способ идентификации насосно-компрессорных труб, в котором посредством радиосигналов считывают или записываются данные, хранящиеся в RFID-метках для идентификации и отслеживания жизненного цикла трубной продукции.
Сущность решения заключается в размещении RFID метки не в теле трубы, которая подвергается основным нагрузкам, а в дополнительном конструктивном элементе - кольце, которое крепится на трубе на резьбе и на «холодной сварке», и не выходит за габариты соединительной муфты. Решение выбрано с учетом того, что радиочастотную (RFID) метку нельзя крепить на муфте, соединяющей две трубы, поскольку метка должна идентифицировать именно трубу, а в случае расстыковки соединения при технологических работах, метка уходит с трубы вместе с муфтой, и трубу уже невозможно было-бы идентифицировать. Напряжения от изгиба трубы в данном решении практически не передаются на кольцо, ударные нагрузки сглажены. При этом, в варианте реализации заявленного изобретения для дополнительного снижения нагрузок используют конусовидную форму кольца.
Таким образом, кольцо формирует защищенное жесткое посадочное место для RFID метки и во время работы в условиях внешних механических ударных воздействий твердой породы, внутренних напряжениях изгиба металлического корпуса трубы и высокой температуры (до +200 град. С) метка остается принадлежностью бурильной трубы и не разрушается, вплоть до возврата трубы из скважины на поверхность в исходное положение.
Сама RFID метка крепится методом «холодной сварки» в углублении в кольце, образованном на наружном (от соединительной муфты) торце кольца, или на внешнем диаметре кольца. Габариты углубления должны позволить разместить в ней RFID метку. Исполнение углубления - глухое или сквозное отверстие. Также, для надежности, RFID метку можно закрепить в этом углублении используя резьбовой стакан, с наружной резьбой стакана и ответной внутренней резьбой, выполненной в углублении кольца.
Для крепления кольца на трубе необходимо наличие резьбы - внешней резьбы на трубе и ответной внутренней резьбы на кольце.
Внешний диаметр кольца выбирается меньше, либо равный внешнему диаметру соединительной муфты, чтобы внешние габариты кольца не выходили за внешние габариты муфты.
Монтаж кольца на трубе должен производиться до момента стыковки труб соединительной муфтой.
Предлагаемое техническое решение может быть практически реализовано ввиду простоты и дешевизны технологии, с использованием одной дополнительной конструктивной части.
Кроме того, подготовку такого метода крепления (резьба) можно внедрить на трубопрокатном заводе в рамках основных операций изготовления трубы без изменения (или с минимальным изменением) стандартов технологического процесса.