一種用於井下智能開關工具的接收天線及製造方法與流程

2023-05-16 17:13:46

本發明屬於井下接收天線技術領域，具體涉及一種用於井下智能開關工具的接收天線及製造方法。

背景技術：

目前分段壓裂一般採用投球式分段壓裂，這種壓裂方式存在非全通徑、投球壓裂後返球困難、需要再次下鑽磨銑球座、壓裂時間長等弊端，逐漸難以滿足市場對壓裂的需求。rfid智能壓裂滑套解決了上述的問題，把平時用於門禁系統的射頻卡讀卡器集成到井下壓裂滑套上，採用電動液壓能源為動力，只需從井上投放相應rfid指令標籤，便可代替投球等複雜操作，完成相應開關井動作，這就需要利用rfid天線接收標籤信號。傳統的天線主要實現信號的接收，由於井下高溫、高壓、高溼、高腐蝕、衝刷強度大的惡劣環境以及天線金屬殼體的影響，難以滿足實際需要。

因此亟待設計一款能夠在井下惡劣環境條件下快速接收rfid信號的天線，同時設計一種天線的製造方法。

技術實現要素：

本發明的目的，針對現有技術不足，提供一種適用於高溫、高壓、高溼、高腐蝕、衝刷強度大環境及天線金屬殼體影響的條件下，具有全通徑、快速接收rfid標籤信號的井下智能開關工具的接收天線及製造方法。

本發明的技術方案是：

一種用於井下智能開關工具的接收天線，包括連接密封柱、天線基座、高壓密封連接裝置、線圈、灌封層和天線骨架；其中所述天線骨架位圓柱體，線圈通過灌封層密封固定在天線骨架的外側壁上，天線骨架一端與天線基座螺接，天線基座邊沿沿天線骨架橫向加工一條通孔，所述通孔靠近天線骨架 的一端塞有高壓密閉連接裝置，另一端設有連接密封柱，所述連接密封柱與rfid讀卡電路連接。

所述密封連接柱包括密封連接柱殼體、密封圈a、密封圈b、密封圈c及密封圈d；其中所述連接柱殼體為一端較細的中空圓柱體，其較細端上開有兩個密封槽，密封槽d設於靠近較細端端面的密封槽內，所述密封圈c設於較細端上另一個密封槽中；所述連接柱殼體較粗一端上開有兩個密封槽，其中靠近較粗端端面的密封槽內設有密封圈a，較粗端另一個密封槽內設有密封圈b。

所述高壓密封連接裝置包括高壓密封插針、密封圈e、密封圈f、高壓密封插座及高壓密封膠套；其中所述高壓密封插針將高壓密封插座頂緊於高壓密封膠套內部，所述高壓密封插針和高壓密封插座均設於高壓密封膠套內部，高壓密封插針上開有兩個槽，其中密封圈e設於靠近高壓密封插座一端的槽內，密封槽f設於另一個槽內；所述高壓密封插針兩端設有兩個銷，其中靠近密封圈e端的銷插入高壓密封插座上的插孔內。

所述灌封層包括灌封層a、導磁布、灌封層b及膠帶；其中灌封層a將線圈灌封於天線骨架外側，灌封層a外側設有層導磁布，所述導磁布外側設有一層灌封層b，所述灌封層b外側纏有膠帶。

天線骨架的纏繞過程包括以下步驟：

步驟一，將計算好參數的線圈均勻纏繞在天線骨架的中間凹槽段，用環氧樹脂膠帶纏繞在線圈上，纏繞-圈，固化形成灌封層a；

步驟二，在灌封層a上均勻纏繞導磁布，纏繞厚度.-mm；

步驟三，在導磁布上纏繞環氧樹脂膠帶，纏繞-圈固化形成灌封層b；

步驟四，在灌封層b上纏繞高溫膠帶。

所述線圈上環氧樹脂膠帶纏繞的圈數可根據時間需求調整；所述導磁布上灌封層a的厚度不限於可根據實際工況調整；所述導磁布上纏繞環氧樹脂 膠帶，纏繞圈數根據可時間調整。

所述天線骨架(7)採用peek材料製成。

本發明的有益效果是：

1.本發明採用peek材料骨架，多層灌封技術，保證了天線於高溫、高壓、高溼、高腐蝕、衝刷強度大環境下的正常工作。

2.天線線圈上纏繞有導磁布，減小了天線金屬殼體對天線的影響；天線線圈經過高壓密封連接裝置和密封連接柱與rfid電路連接，保證了連接的密封性；

3.可廣泛應用與智能壓裂滑套、井下開關工具等，同時本發明結構簡單，操作方便。

附圖說明

圖1是一種用於井下智能開關工具的接收天線結構圖；

圖2是灌封層結構示意圖；

圖3是連接密封柱、天線基座及高壓密封連接裝置裝配關係圖。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明提出的一種用於井下智能開關工具的接收天線及製造方法進行進一步的介紹：

一種用於井下智能開關工具的接收天線4，包括連接密封柱1、天線基座2、高壓密封連接裝置3、線圈5、灌封層6和天線骨架7；其中所述天線骨架7位圓柱體，線圈5通過灌封層6密封固定在天線骨架7的外側壁上，天線骨架7一端與天線基座2螺接，天線基座2邊沿沿天線骨架7橫向加工一條通孔，所述通孔靠近天線骨架7的一端塞有高壓密閉連接裝置3，另一端設有連接密封柱1，所述連接密封柱1與rfid讀卡電路連接。

所述密封連接柱1包括密封連接柱殼體14、密封圈a12、密封圈b13、密封圈c15及密封圈d16；其中所述連接柱殼體14為一端較細的中空圓柱體， 其較細端上開有兩個密封槽，密封槽d16設於靠近較細端端面的密封槽內，所述密封圈c15設於較細端上另一個密封槽中；所述連接柱殼體14較粗一端上開有兩個密封槽，其中靠近較粗端端面的密封槽內設有密封圈a12，較粗端另一個密封槽內設有密封圈b13。

所述高壓密封連接裝置3包括高壓密封插針17、密封圈e18、密封圈f19、高壓密封插座20及高壓密封膠套21；其中所述高壓密封插針17將高壓密封插座20頂緊於高壓密封膠套21內部，所述高壓密封插針17和高壓密封插座20均設於高壓密封膠套21內部，高壓密封插針17上開有兩個槽，其中密封圈e18設於靠近高壓密封插座20一端的槽內，密封槽f19設於另一個槽內；所述高壓密封插針17兩端設有兩個銷，其中靠近密封圈e18端的銷插入高壓密封插座20上的插孔內。

所述灌封層6包括灌封層a8、導磁布9、灌封層b10及膠帶11；其中灌封層a8將線圈5灌封於天線骨架7外側，灌封層a8外側設有層導磁布9，所述導磁布9外側設有一層灌封層b10，所述灌封層b10外側纏有膠帶11。

天線骨架7的纏繞過程包括以下步驟：

步驟一，將計算好參數的線圈均勻纏繞在天線骨架的中間凹槽段，用環氧樹脂膠帶纏繞在線圈5上，纏繞1-3圈，固化形成灌封層a8；

步驟二，在灌封層a8上均勻纏繞導磁布9，纏繞厚度0.1-1mm；

步驟三，在導磁布9上纏繞環氧樹脂膠帶，纏繞3-5圈固化形成灌封層b10；

步驟四，在灌封層b10上纏繞高溫膠帶11。

所述線圈5上環氧樹脂膠帶纏繞的圈數可根據時間需求調整；所述導磁布9上灌封層a8的厚度不限於可根據實際工況調整；所述導磁布9上纏繞環氧樹脂膠帶，纏繞圈數根據可時間調整。

所述天線骨架7採用peek材料製成。

一種用於井下智能開關工具的接收天線4包括：連接密封柱1、天線基座2、高壓密封連接裝置3、線圈5、灌封層6和天線骨架7。密封連接柱1包括：密封連接柱殼體14、密封圈a12、密封圈b13、密封圈c15和密封圈d16；高壓密封連接裝置3包括：高壓密封插針17、密封圈e18、密封圈f19、高壓密封插座20和高壓密封膠套21。將peek材料骨架加工成圓筒形，截面形狀為凹槽建議在8mm深但不僅限於8mm，根據實際情況可調整，凹槽長度建議不小於1000mm，但不僅限於1000mm，根據泥漿流速和frid信號識別速度計算，天線骨架7的一端加工螺紋，目的與天線基座2連接。天線基座2上加工一個通孔，與高壓密封連接裝置3連接端加工有螺紋，目的將高壓密封連接裝置3通過螺紋固定在天線基座2上。密封連接柱1上加工有通孔和4個密封槽，分別用於放密封圈a12、密封圈b13、密封圈c14和密封圈d15，目的為了保證密封連接柱1與開關閥本體及天線基座2間的密封性。

將計算好參數的線圈均勻纏繞在天線骨架的中間凹槽段，用環氧樹脂膠帶纏繞在線圈5上，建議纏繞1-3圈但不限於1-3圈，根據時間需求可調整，固化形成灌封層a8，目的固定線圈，同時起到對線圈的保護作用；在灌封層a8上均勻纏繞導磁布9，建議纏繞厚度0.1-1mm但不僅限於0.1-1mm，根據實際情況可調節，目的減小天線金屬殼體對天線的影響，增強天線在工作時的信號強度；在導磁布9上纏繞環氧樹脂膠帶，建議纏繞3-5圈但不限於3-5圈，根據時間需求可調整，固化形成灌封層b10，目的保護導磁布9，同時對整個線圈也起到保護作用；在灌封層b10的上纏繞耐高溫膠帶11，目的對灌封層起到保護作用高溫膠帶11根據實際情況可不纏繞；

將天線基座2通過螺紋與天線骨架7連接為整體，天線線圈穿過高壓密封膠套21與高壓密封插座20連接在一起；高壓密封插針17通過螺紋連接在天線基座2，密封圈e18和密封圈f19起到高壓密封插針17與天線基座2間 的密封作用，防止壓裂液進入密封插針內，高壓密封插座20插在高壓密封插針17，同時高壓密封膠套21通過高壓密封插座20也插在高壓密封插針17上，起到密封作用，防止壓裂液進入密封插針內。高壓連接密封柱1插在天線基座2上，通過密封圈c15和密封圈d16密封，防止壓裂液進入連接密封柱1，連接密封柱1另一端插在開關閥本體上，通過密封圈a12和密封圈b13密封，防止壓裂液進入開關閥本體；天線線圈5通過高壓密封連接裝置3後，經過連接密封柱1的內腔與rfid讀卡電路連接。