Труба с радиочастотной идентификационной меткой

Предлагаемая полезная модель относится к нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и к смежным отраслям промышленности, предназначена для радиочастотной идентификации (например, NFC) и обеспечения подлинности продукции получаемой и используемой потребителем, на соответствие отгруженной производителем, в том числе насосно-компрессорных и обсадных труб.
Уровень техники содержит сведения об аналогичных устройствах. В частности, известно техническое решение по патенту Российской Федерации на полезную модель № 48655 «Трубное изделие с электронной маркировкой» (МПК G06K 17/00, з-ль ООО "СОТЕГА" и др., РФ, з. № 2005102647, 04.02.2005, публ. 27.10.2005). Согласно описанию, предложено трубное изделие (труба, тройник, отвод, переход, кран и т.д.) с электронной маркировкой, содержащее нанесенное с наружной стороны антикоррозионное изоляционным покрытие, внутри которого размещен электронный идентификатор, герметично закрепленный в нем с сохранением свойств изоляционного покрытия, при этом над местом его установки закреплена предохранительная накладка, предохраняющая электронный идентификатор от возможных повреждений в процессе эксплуатации, транспортировки, складирования, монтажа изделия. В описании к патенту отсутствует ссылка на позицию.
Недостатком указанного технического решения является высокая толщина получаемого изделия, приводящая к снижению фактора защищенности метки от внешних воздействий, а возможность ее демонтажа и переноса на другую продукцию не позволяет обеспечить подлинность используемой трубной продукции.
Известно техническое решение по патенту Российской Федерации на полезную модель № 81281 «Трубное изделие с электронной маркировкой (варианты) и комплект средств для электронной маркировки (варианты)» (МПК F16L1/11; G06K17/00, Еленевский Е.В. и др., РФ, з. № 2008147023, 28.11.2008, к. 28.11.2008, публ. 10.03.2009). Предложена конструкция трубного изделия с электронной маркировкой, содержащее металлическую трубу с антикоррозионным покрытием и закрепленный на ней электронный идентификатор, отличающееся тем, что электронный идентификатор закреплен на наружной поверхности металлической трубы посредством неразъемного соединения предпочтительно в зоне, подготовленной для сварки или нанесения антикоррозионного покрытия, или закреплен в полости металлической трубы посредством соединения, например липкой ленты или пластыря, пластичной мастики, обеспечивающего возможность его снятия и перестановки на наружную поверхность металлической трубы или на антикоррозионное покрытие, предпочтительно с заглублением в него. Идентификатор может быть снабжен корпусом, выполненным из нетканого полотна.
Недостатком указанного технического решения является возможность переноса электронного идентификатора с одной поверхности на другую, что не позволяет установить подлинность используемой продукции.
Известно техническое решение по патенту Российской Федерации на полезную модель № 166171 «Cистема радиочастотной идентификации (RFID) трубной продукции, в том числе насосно-компрессорных труб» (МПК E21B47/017; F16L1/11; G06K1/12; G01S1/02, ООО НПЦ "Самара", РФ, з. № 2015151287, 30.11.2015, к. 30.11.2015, публ. 20.11.2016). Согласно описанию технического решения, полезная модель относится к нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, а также к другим областям промышленности и предназначена для радиочастотной идентификации (RFID) трубной продукции, в том числе насосно-компрессорных труб. Сущность полезной модели заключается, в возможности использования меток RFID для идентификации и отслеживания жизненного цикла трубной продукции, в том числе насосно-компрессорных труб без нарушения целостности металла и без снижения прочностных характеристик изделия. При этом метки RFID крепятся на поверхности труб посредством полимерного хомута с последующей защитой термоусаживающимся материалом.
Особенностью указанного технического решения является закрепление метки на поверхности трубы путем прижима полимерным хомутом. Ввиду этого, система не может гарантированно обеспечить подлинность маркируемой продукции, ввиду возможности демонтажа метки с ее последующим переносом на другую продукцию.
Таким образом, имеющийся уровень техники не содержит сведений о технических решениях, решающих ряд технических проблем. Так, технической проблемой, решаемой предлагаемой полезной моделью, является повышение эксплуатационных характеристик изделия, в частности, повышение степени защиты от воздействия окружающей среды, в том числе посредством обеспечения герметичности установленной метки и незначительного возвышения метки над поверхностью трубы, исключение возможности демонтажа или переноса метки на другую продукцию, после ее установки на поверхность трубы и упрощение эксплуатации устройства в соответствии с его функциональным назначением.
Техническая проблема решается следующим образом. Настоящим описанием предложена труба с радиочастотной идентификационной меткой. Согласно полезной модели, устройство содержит трубу с установленной на ней многослойной меткой, закрытой термопластичным кожухом. Соединение метки с наружной поверхностью трубы обеспечивается за счет адгезии слоя метки, непосредственно взаимодействующего с поверхностью трубы таким образом, что метка разрушается при демонтаже.
В первом частном случае выполнения между термопластичным кожухом и меткой размещен демпфер.
В уточнении указанного частного случая демпфер выполнен в виде полимерной накладки.
В ином частном случае выполнения устройство дополнительно характеризуется тем, что термопластичный кожух выполнен в виде термоусадочной трубки.
В уточнении указанного частного случая термоусадочная трубка покрыта изнутри композицией с адгезией по отношению к трубе и метке.
В следующем частном случае выполнения, устройство характеризуется тем, что толщина метки с термопластичным кожухом не превышает 4 мм.
Целесообразна реализация устройства таким образом, что метка размещена вблизи конца трубы.
В другом частном случае выполнения, устройство дополнительно характеризуется тем, что метка содержит нижний слой с клеевой композицией, слой подложки и антенну с микрочипом.
В шестом частном случае выполнения устройство дополнительно характеризуется тем, что труба является насосно-компрессорной трубой.
В седьмом частном случае выполнения метка выполнена с поддержкой NFC.
В общем случае реализации, предлагаемая полезная модель представляет собой трубу, подлежащую использованию в промышленности, выполненную с возможностью идентификации за счет маркировки радиочастотной меткой, размещаемой на участке ее наружной поверхности. Труба может быть выполнена как металлической, так из полимерных материалов. Метка устанавливается на трубу либо в процессе производства последней, либо на некоторой стадии транспортировочного цикла. Фиксация метки на поверхности трубы обеспечивается адгезией поверхности нижнего слоя метки к материалу трубы. Соединение обеспечивается клеевой композицией. Притом параметры прочности клеевого соединения выбраны таким образом, что прочность на разрыв компонентов метки, обеспечивающих ее функционирование, меньше прочности клеевого соединения ее слоев.
Защита метки от внешних воздействий реализована посредством кожуха из термопластичного материала, устанавливающегося над местом размещения метки таким образом, что материал кожуха охватывает верхнюю и боковые поверхности метки. Свойство пластичности позволяет плавно огибать контуры установленной метки. В частном случае целесообразно использование термоусадочной трубки, т.е. материала, сжимаемого под воздействием температуры. Форма трубки обеспечивает равномерный прижим кожуха к поверхности трубы и не создает нежелательных ступенек материала в диаметральном направлении, что положительно сказывается на защите метки от внешней среды. Геометрические размеры кожуха подобраны таким образом, что метка защищается со значительным перекрытием.
Непосредственно метка в общем случае реализации представляет собой устройство, состоящее из нескольких слоев, по крайней мере один из которых является, по существу, клеевым. Метка также содержит средства для коммуникации с устройствами считывания информации, в частности, целесообразно ее снабжение радиочастотным чипом и плоской (выпрямляющей) антенной, которые могут быть размещены на полимерной подложке и формировать один из слоев метки. Слоистая структура метки позволяет устанавливать величину адгезии, в частности, антенны метки относительно прочности материала антенны. Так, при приложении некоторой силы, направленной на демонтаж метки с поверхности трубы, а именно силы, приложенной к самой метке и направленной, по существу, перпендикулярно или под некоторым углом к поверхности трубы, происходит разрушение антенны путем обрыва одной или нескольких металлических дорожек, вследствие чего, функциональность метки утрачивается.
Снабжение метки дополнительным демпфером в виде, например, полимерной накладки позволяет достичь большего уровня защищенности от внешних воздействий. Демпфер способен гасить силу, прилагаемую извне к месту размещения метки, чтобы не допустить незапланированного выхода метки из строя. Соответственно, демпферная накладка должна располагаться непосредственно над установленной меткой и иметь площадь больше или равную площади самой метки. Выбор полимерного материала для демпфера обусловлен, прежде всего, его физическими свойствами, в частности, высокой пластичностью, прозрачностью для излучения радиодиапазона.
Выполнение кожуха в виде термоусадочной трубки позволяет создать равномерную прижимную силу и снизит до минимума количество переходов от поверхности трубы к поверхности кожуха, в отличие от, например, прямоугольной или круглой накладки.
Термоусадочная трубка, в соответствии с частным случаем, может быть покрыта клеевым составом для создания более надежного соединения в первую очередь, с материалом метки. При попытке демонтажа кожуха за счет адгезии нижнего слоя метки к трубе и внутренней поверхности кожуха к наружной поверхности метки, происходит разрушение слоя метки, содержащего электронные компоненты.
Толщина метки с кожухом в соответствии с настоящей полезной моделью, не должна превышать 4 мм. Авторами опытным путем установлено максимальное значение толщины элементов конструкции, технически реализуемое с учетом ресурсной базы, и позволяет получить технический результат, заключающийся в повышении защищенности устройства от внешних воздействий.
Расположение метки вблизи одного из концов трубы способствует повышению удобства использования изделия, выраженного в упрощении считывания информации с метки при хранении труб, а также при спуске труб в скважину.
Труба, снабженная меткой, в частном случае, является насосно-компрессорной трубой. Использование метки на трубе такого типа позволяет получить дополнительные эксплуатационные возможности, в частности, контроль количества спусков в скважину и отслеживание трубы на этапе транспортировки.
Применение метки с поддержкой технологии NFC (Near-field communication) позволяет производить считывание информации с метки посредством, например, мобильных терминалов сбора данных.
Предлагаемое изобретение поясняется следующими фигурами:
Фиг. 1 - Труба с установленной меткой, главный вид;
Фиг. 2 - Труба с установленной меткой, вид А;
Фиг. 3 - Труба с установленной меткой, снабженной защитной накладкой, главный вид;
Фиг. 4 - Труба с установленной меткой, снабженной защитной накладкой, вид А;
На фигурах обозначены следующие позиции:
1 - труба с установленной радиочастотной меткой;
2 - труба;
3 - радиочастотная идентификационная метка;
4 - термоусадочная трубка;
5 - защитная накладка (демпфер).
Для понимания принципов работы полезной модели ниже приведено описание фигур технического решения. Хотя в тексте описания подробно объясняются предпочтительный вариант реализации технического решения, необходимо понимать, что возможны некоторые модификации, не выходящие за пределы независимого пункта формулы. Соответственно, нет необходимости в ограничении объема правовой охраны технического решения исключительно представленной реализацией и перечнем компонентов. Полезная модель может быть реализована и иными способами. Вместе с тем, при описании предпочтительных вариантов технического решения, для ясности понимания основных принципов изобретения специалистом, необходимо уточнить термины, применяемые в формуле и описании.
Необходимо отметить, что используемые в единственном числе в описании и формуле элементы и детали устройства, также представляют собой и множественные формы, если прямо не сказано обратное. Например, указание на элемент устройства также означает указание на совокупность (множество) таких элементов.
Также, при описании предпочтительных вариантов выполнения, для обеспечения ясности понимания, используются специальные термины. Предполагается, что термин используется в самом широком смысле, в каком он может быть истолкован специалистами в данной области техники и включает все технические эквиваленты, используемые тем же образом и с той же целью. Так, в частности, термин «труба» означает, по существу, трубную конструкцию, т.е., в общем случае, изделие на основе полого профиля, способное проводить различные субстанции, в т.ч. жидкости, растворы, газ и тому подобное. Труба может быть выполнена из различных материалов, в соответствии со своим назначением, например, металлов и их сплавов, органических материалов, бетона, керамики, стекла. Термин «метка» относится к компоненту настоящей полезной модели, снабженному средствами для взаимодействия с внешними устройствами посредством радиоволн определенного диапазона, а также выполненному с возможностью установки на некоторой плоской или криволинейной поверхности. В общем случае, основная функция метки - идентифицировать продукт или изделие. Термин «термопластичный кожух» относится к накладке, полностью закрывающей установленную на трубе метку. Термин «демонтаж», использованный по отношению к процессу удаления метки с поверхности трубы, на которой она установлена означает действия или комплекс действий, направленных на отделение метки от поверхности трубы. Отделение может производиться как физическими, так и химическими методами. Термин «демпфер» означает, по существу, плоскую накладку из материала, обладающего упругостью, достаточной для восприятия и ослабления внешних воздействий, например, от других труб при складировании или иных посторонних предметов. Словосочетание «конец трубы» означает участок поверхности трубы, расположенный на расстоянии от края трубы, составляющем не более 1/3 от общей длины трубы.
Слова «состоящий», «содержащий», «включающий» означают, что, по меньшей мере указанный компонент, элемент, часть или шаг способа присутствует в композиции, предмете или способе, но не исключает присутствие иных компонентов, материалов, частей, шагов способа, даже если такой компонент, материал, часть, шаг способа выполняет ту же функцию, что и указанный.
Материалы, из которых изготовлены различные элементы настоящего изобретения, указанные ниже при описании примеров конкретного выполнения устройства, являются типичными, но не обязательными для применения. Указанные в настоящих примерах выполнения материалы, могут быть заменены многочисленными аналогами, выполняющими ту же функцию, что и приведенные в описании примеры материалов.
Обратимся к прилагаемым фигурам. На Фиг. 1, 2 изображена труба с установленной радиочастотной идентификационной меткой (1) в соответствии с одной из конкретных реализаций настоящего изобретения.
На трубе (2) вблизи ее конца установлена метка радиочастотной идентификации, поддерживающая технологию NFC (3). Установка произведена посредством клеевого слоя. Поверх метки размещен термоусаживающийся материал в форме трубки (4). Диаметр термоусаживающейся трубки выбран с учетом сокращения геометрических размеров при нагреве в процессе установки.
На Фиг. 3, 4 приведена конструкция устройства, в котором метка закрыта полимерной демпферной накладкой (5)
Устройство работает следующим образом. Метка NFC (3) крепится к поверхности трубы, конструкция закрывается полимерным термоусаживающим материалом (4) по необходимости укрепляется демпферной накладкой (5). В линии на заводе-изготовителе трубы, считывается уникальный номер метки, полная информация о изделии (номенклатурная часть, номер плавки и партии, номер трубы, марку стали, дату отгрузки и др.) автоматически заносится в облачную базу данных и совмещается с уникальным номером метки. Далее посредством считывания, информация в облачной базе данных дополняется с помощью мобильного терминала сбора данных, оператор имеет возможность удостовериться в подлинности изделия, а также отслеживать и контролировать жизненный цикл изделия: перемещение от поставщика к потребителю и на месте ее использования с фото-видео фиксацией, в момент идентификации, и т.д. Информация, касающаяся конкретной трубы, может храниться на удаленном сервере, а также с защищенными от изменений основными параметрами  записанными на самой метке (3).
Варианты реализации настоящего изобретения не ограничиваются приведенными выше примерами конкретного выполнения. Могут быть предложены и иные формы реализации технического решения, не отдаляясь от смысла изобретения. Варианты реализации изобретения могут предусматривать снабжение крыльев количества более двух, например, четырех и более. Корпус аппарата также может быть модифицирован для размещения в нем (или на нем) полезной нагрузки. Конфигурация и взаимное расположение узлов и элементов аппарата, если об этом прямо не сказано в описании также может варьироваться. Вместе с тем, некоторые конфигурации были раскрыты в настоящем описании.
Раскрытые выше примеры выполнения приведены с целью показать промышленную применимость устройства и дать общее впечатление о возможностях предложенного аппарата. Объем правовой охраны технического решения определяется формулой изобретения, а не представленным описанием.