КАПСУЛА ДЛЯ RFID-МЕТКИ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей и горной промышленности, а именно к капсуле для RFID-метки.
RFID-метки применяются в буровых установках, а именно автоматическая система управления (АСУ) процессом бурения реализуется с помощью чтения RFID-метки, установленной на бурильной трубе, и компьютерной обработки считанной с RFID-метки информации (уникальный идентификатор, по которому в режиме online определяются все необходимые параметры трубы или иного бурового инструмента). При применении RFID-меток при бурении в агрессивных средах, работы в широком диапазоне температур и давления встает вопрос сохранения целостности и долговечности RFID-меток. Проблема решается с помощью разнообразных защитных устройств для RFID-метки.
Известна, в частности, система радиочастотной идентификации (см. US6100804 A, опубл. 08.08.2000) (1), где описан способ изготовления и использование тонкой гибкой метки электронной радиочастотной идентификации (RFID-), имеющую толщину, не превышающую приблизительно 280 микрон. Данная RFID-метка включает в себя изолирующую гибкую подложку с отверстием для установки метки. Антенна, составляющая неотъемлемую часть подложки, электрически соединена с микросхемой. Отвержденный клей, размещенный параллельно подложке, инкапсулирует (накрывает) метку так, что она эффективно удерживается в отверстии подложки.
Устройство (1), по мнению заявителя, не обеспечивает достаточной степени защиты RFID-метки.
Наиболее близким аналогом заявленного устройства, по мнению заявителя, является следующая RFID-метка, а также система, включающая эту метку RFID-, сконфигурированную для установки в объект (см. US8690066 B2, опубл. 08.04.2014) (2). Метка сконфигурирована для использования в условиях высокой температуры и/или высокого давления, например, в скважинных и подводных приложениях.
Метка представляет собой круглую шайбу, в которой расположен шарик, содержащий электронный модуль. Данный шарик окружен защитным жидкостным наполнителем, чтобы обеспечить защиту электронного модуля и обеспечить ему жидкостно-подобные свойства для уменьшения или устранения точечных напряжений на электронном модуле. Геометрия метки такова, что весь корпус метки находится внутри геометрии объекта, куда он будет установлен, для обеспечения структурной защиты метки.
Предложенный наиболее близкий аналог наиболее близко подходит к решению проблем, решаемых заявленным устройством, однако, по мнению заявителя, проблема решается не самым эффективным способом.
Соответственно, существует необходимость устранить, по меньшей мере, часть упомянутых выше недостатков. В частности, существует потребность в системе, позволяющей работать с трубами с разными диаметрами трубы по длине.
Заявленная полезная модель направлена на решение технической проблемы, связанной с увеличением эффективности защиты RFID-метки.
Техническим результатом полезной модели является создание капсулы для RFID-метки, обеспечивающей высокую эффективность защиты RFID-метки.
Достижение поставленных целей возможно с помощью капсулы для RFID-метки, содержащей запрессованный в бурильную трубу цилиндрический корпус капсулы, выполненный из высокотемпературного пластика и размещенную в нем RFID-метку. RFID-метка размещается в отверстии цилиндрического корпуса на защитном слое из эластомера, отверстие полностью залито герметиком.
В частном варианте выполнения в качестве эластомера и герметика используют упругий материал на основе силикона.
Вышеупомянутые и другие цели, преимущества и особенности настоящей полезной модели станут более очевидными из следующего, не ограничивающего описания его примерного варианта осуществления, приведенного в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых:
Фиг. 1–схематическое изображение капсула для RFID-метки в разрезе;
Фиг. 2–корпус капсулы;
Фиг. 3–корпус капсулы с защитным слоем из эластомера;
Фиг. 4 – корпус капсулы с защитным слоем из эластомера и RFID-меткой;
Фиг.5–корпус капсулы с защитным слоем из эластомера и RFID-меткой, залитый герметическим слоем.
Фиг. 6 - капсула, запрессованная в бурильную трубу.
На фиг. 1 позиции обозначают следующее:
1 - Защитный слой;
2- Герметизирующий слой;
3 -RFID-метка;
4 - Корпус капсулы.
Эти чертежи не охватывают и, кроме того, не ограничивают весь объем вариантов реализации данного технического решения, а представляют собой только иллюстративный материал частного случая его реализации.
Разработана специальная капсула для RFID-метки для применения в области бурения, а именно в бурильных трубах. Данная капсула выдерживает перепады температур, удары и прочие нагрузки.
Капсула для RFID-метки (фиг. 1) содержит цилиндрический корпус капсулы (4), запрессованный в бурильную трубу, выполненный из высокотемпературного пластика, в частности из материала PEEK. На дне отверстия корпуса размещен защитный слой из эластомера (2), на котором установлена RFID-метка (3), отличающаяся тем, RFID-метка. Отверстие корпуса капсулы полностью залито герметизирующим слоем.
В качестве эластомера и герметика используется упругий материал на основе силикона.
Капсула сделана из термопластика PEEK с отверстием для метки. В отверстие для метки кладется защитный слой из эластомерных материалов. На защитный слой устанавливается метка. Наконец все это заливается герметиком, например OW (пошаговый процесс на фото 2-5).
Полученную капсулу запрессовывают в отверстие бурильной трубы.
В заявленном решении сползают RFID- со следующими техническими характеристиками
Таблица №1
<b>Дальность считывания</b>
Дальность считывания ручным сканером
До 1 м
Дальность считывания стационарным сканером
До 3 м
Таблица №2
<b>Электрические характеристики</b>
Рабочая частота
UHF ((Ultra High Frequency band) 865-868 MHz
Интерфейс протокол
EPC 96 bit ISO 18000 - 6C
Режим работы
Passive
Тип IC
Alien Higgs 3 EPC Class1 Gen 2
Память
96 bit
Дополнительная память
До 480 bits
Таблица №3
<b>Механические характеристики</b>
Размеры
<b>ARBI-1 </b>10 mm x ø 37 mm
<b>ARBI-2 </b>11 mm х ø 28 mm
Материал корпуса
Высокотемпературный инженерный пластик
Поверхность
На металле, в металле
Таблица №4
<b>Стойкость к внешним воздействующим факторам</b>
Рабочая температура
От -20°C до +200°C
Цикл испытаний
200°C постоянно, 1 час
Стойкость к воздействию атмосферного давления
5 000 psi
Степень защиты
IK10+ (5Kgimpactfroma 1mheight)
Степень IP
IP68
Химическая стойкость
Не подвержен воздействию спиртов, самолетному и автомобильному топливу, горюче-смазочным материалам и средству для очистки.Устойчив к воздействию кислот и щелочей, гидролизу горячей воды и пара, УФ- и энергетическому излучению.
Параметры используемого термопластика PEEK Таблица №5
Свойства
Значение
Единица измерения
Температура плавления
341
°С
Рабочая температура (кратковременная)
300
°С
Рабочая температура (постоянная)
260
°С
Тепловое расширение 23-60°С
5
10-5K-1
Тепловое расширение 23-100°С
5
10-5K-1
Тепловое расширение 100-150°С
7
10-5K-1
Теплопроводность
0,27
W/(K*m)
Электрические свойства
Свойства
Значение
Единица измерения
Диэлектрическая прочность
73
KV/mm
Параметры эластомера
2
В качестве эластомера используют силиконовую резину со следующими параметрами: твердость 10±5 ШорА, плотность 0,4-0,5 г/см, относительное удлинение150-200%, условная прочность 1,2-1,6 МПа, термостойкость 200-250°С.
Таким образом, при применении капсулы для RFID-метки
обеспечивается высокая эффективность защиты RFID-метки при работе в агрессивных средах, перепадах температур и давления.
Предложенное устройство предназначено для ряда применений, включающих защиту RFID-метки, установленную в бурильной трубе в нефтяной, газовой и горной промышленности.