NO20120053A1 - Fremgangsmate og system for manuell avstemming av RFID-antenner - Google Patents

Abstract

Et system inkluderer, i noen utførelsesformer, en radiofrekvensidentifiserings-(RFID)-antenne innrettet for å kommunisere med en RFID-etikett. Systemet inkluderer også en antenneavstemmerenhet elektrisk koblet til RFID-antennen og innrettet for manuelt å avstemme RFID-antennen for å matche induktansen til RFID-etiketten.

Description

KRYSSREFERANSE TIL BESLEKTET SØKNAD

[0001] Denne søknaden tar prioritet fra den foreløpige US-patentsøknaden 61/230,730 med tittelen "Manual RFID Antenna Tuning System and Method", innlevert 2. august 2009, som inntas her som referanse i sin helhet.

BAKGRUNN

[0002] Dette kapittelet er ment for å introdusere leseren for forskjellige tekniske aspekter som kan være beslektet med forskjellige aspekter ved foreliggende oppfinnelse, som er beskrevet og/eller krevet beskyttelse for nedenfor. Denne redegjørelsen antas å være nyttig for å gi leseren bakgrunnsinformasjon for å lette en bedre forståelse av de forskjellige aspekter ved foreliggende oppfinnelse. Følgelig må det forstås at denne teksten skal leses i dette lys, og ikke som innrømmelse av kjent teknikk.

[0003] Som en forstår har olje og naturgass en enorm innvirkning på moderne økonomier og samfunn. Anordninger og systemer som avhenger av olje og naturgass finnes over alt. For eksempel blir olje og naturgass anvendt som drivstoff til en rekke forskjellige kjøretøy, så som biler, fly, båter og liknende. I tillegg er olje og naturgass mye brukt til å varme opp boliger om vinteren, for å generere elektrisitet og for å tilvirke en uendelig lang rekke av hverdagsprodukter.

[0004] For å møte etterspørselen etter slike naturressurser investerer bedrifter ofte betydelige mengder tid og penger på å lete etter og utvinne olje, naturgass og andre undergrunnsressurser fra jorden. Spesielt, når en ønsket ressurs er oppdaget under jordoverflaten, blir bore- og produksjonssystemer ofte anvendt for å komme til og utvinne ressursen. Disse systemene kan bli utplassert på land eller til sjøs avhengig av hvor en ønsket ressurs befinner seg. Videre inkluderer slike systemer i alminnelighet en brønnhodeenhet som ressursen trekkes ut gjennom. Disse brønnhodeenhetene kan inkludere en rekke forskjellige komponenter, så som forskjellige foringer, ventiler, fluidkanaler og liknende, som styrer bore-og/eller utvinningsoperasjoner.

[0005] For å utvinne ressursene fra en brønn kan et borestigerør være trukket fra brønnen til en rigg. I en havbunnsbrønn kan borestigerøret for eksempel strekke seg fra havbunnen og opp til en rigg på havoverflaten. Et typisk borestigerør kan inkludere en flenset enhet laget av stål, og borestigerøret kan tjene flere funksjoner. I tillegg til å transportere borefluid inn i brønnen kan stigerøret tilveiebringe rørledninger for å muliggjøre strømning av borefluid, slam og borespon opp fra brønnen.

[0006] Stigerøret blir typisk bygget opp ved å feste sammen stigerørsegmenter via en flensforbindelse. Nærmere bestemt kan et første stigerørsegment bli senket ned i sjøen fra riggen. Et neste stigerørsegment kan så bli festet til det første segmentet, før hele rørsammenstillingen blir senket ned i vannet. På denne måten kan en danne et stigerør med en ønsket lengde. Korrekt sporing og forvaltning av stigerørsegmenter kan forlenge den funksjonelle levetiden til hvert segment. For eksempel kan stigerørsegmenter som befinner seg på større dyp bli utsatt for større belastning enn stigerørsegmenter som befinner seg på grunnere dyp. Som følge av dette kan stigerørsegmenter bli vekslet mellom forskjellige dyp for å sørge for en jevn fordeling av lastene over et lager av stigerørsegmenter. Siden sporing og forvaltning av stigerørsegmenter typisk blir utført manuelt, kan det imidlertid bli gjort feil i forbindelse med utsetting av stigerørsegmenter. Slike feil kan føre til redusert levetid for stigerørsegmenter og økte kostnader.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0007] Forskjellige trekk, aspekter og fordeler med foreliggende oppfinnelse vil forstås bedre når den følgende detaljerte beskrivelsen leses med støtte i de vedlagte figurene, der like tegn representerer like deler og der:

[0008] Figur 1 er et blokkdiagram av et mineralutvinningssystem i samsvar med noen utførelsesformer av teknikken ifølge oppfinnelsen;

[0009] Figur 2 er et blokkdiagram av et system innrettet for å motta informasjon fra en radiofrekvensidentifiserings-(RFID)-brikke innlemmet i et stigerørsegment i samsvar med noen utførelsesformer av teknikken ifølge oppfinnelsen;

[0010] Figur 3 er en tegning sett forfra av en antenne som kan bli anvendt i systemet i figur 2 i samsvar med noen utførelsesformer av teknikken ifølge oppfinnelsen; og

[0011] Figur 4 er et flytdiagram av et eksempel på en fremgangsmåte for manuell avstemming av en RFID-antenne i samsvar med noen utførelsesformer av teknikken ifølge oppfinnelsen..

DETALJERT BESKRIVELSE AV KONKRETE UTFØRELSESFORMER

[0012] Én eller flere konkrete utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet nedenfor. Disse beskrevne utførelsesformene er kun eksempler på foreliggende oppfinnelse. I et forsøk på å gi en konsis beskrivelse av disse utførelseseksemplene er dessuten ikke alle trekk ved en faktisk utførelse nødvendigvis omtalt i beskrivelsen. Det må forstås at i utviklingen av en hvilken som helst slik faktisk utførelse, som i ethvert utviklings- eller konstruksjonsprosjekt, en rekke utførelsesspesifikke beslutninger må tas for å oppnå utviklerens spesifikke mål, så som overholdelse av systemrelaterte og forretningsrelaterte føringer, som kan variere fra én anvendelse til en annen. Videre må det forstås at en slik utviklingsjobb kan være komplisert og tidkrevende, men likevel vil være en rutinemessig utviklings-, konstruksjons- og tilvirkningsjobb for fagmannen på bakgrunn av denne beskrivelsen.

[0013] Utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse kan lette automatisk sporing og forvaltning av olje- og gassutstyr, så som rørdeler (f.eks. stigerørsegmenter). Som vil bli beskrevet nedenfor anvender utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse sendere og mottakere for å samle inn data etter hvert som komponenter (f.eks. koaksiale rørkomponenter) passerer forbi hverandre i et mineralutvinningssystem, for eksempel et undervanns mineralutvinningssystem med flere segmenter som fører mot en brønn. Selv om beskrivelsen som følger handler om stigerørsegmenter, arbeidsbord og slingrebøyler, kan de viste utførelsesformene bli anvendt med hvilke som helst rørkomponenter som passerer forbi hverandre i en koaksial eller konsentrisk anordning, eller med hvilket som helst annet passende mineralutvinningsutstyr.

[0014] I noen utførelsesformer kan én eller flere sendere være anordnet på hvert stigerørsegment, mens én eller flere tilhørende antenner kan være anordnet på et arbeidsbord og/eller en slingrebøyle på riggen. Etter hvert som hvert stigerørsegment blir senket gjennom arbeidsbordet og slingrebøylen kan antennene automatisk motta eller oppdage et signal fra senderne som identifiserer stigerørsegmentet. På denne måten blir hvert stigerørsegment automatisk sporet mens det blir senket gjennom et arbeidsbord og/eller en slingrebøyle for boreformål. En slik løsning kan i betydelig grad redusere eller fjerne feil som ofte gjøres under manuelle prosedyrer for sporing av stigerørsegmenter.

[0015] Som vil bli beskrevet i detalj nedenfor kan, i noen utførelsesformer, radiofrekvensidentifiserings-(RFID)-brikker være koblet til stigerørsegmentene og RFID-antenner kan bli anvendt for å lese brikkene. Typiske RFID-antenner er koblet til en automatisk antenneavstemmerenhet innrettet for å justere induktansen til antennen slik at den sammenfaller med induktansen til RFID-brikka. Siden miljøet ved en borerigg inkluderer store metallgjenstander (f.eks. stigerørsegmenter) som er i bevegelse kan automatiske antenneavstemmerenheter ha problemer med å avstemme RFID-antennene. Nærmere bestemt skaper metallgjenstander i bevegelse en varierende induktans som er til hinder for automatisk avstemming av antennen. De viste utførelsesformene kan derfor anvende en manuell RFID-antenneavstemmerenhet som er upåvirket av den varierende induktansen. I en slik løsning kan den manuelle antenneavstemmerenheten bli avstemt til å matche induktansen til RFID-brikkene før utplassering. Når den er installert, vil den manuelle antenneavstemmerenheten opprettholde den ønskede induktansen for RFID-antennen, og med det lette en god kommunikasjon mellom RFID-antennen og RFID-brikka innlemmet i hvert stigerørsegment.

[0016] Figur 1 er et blokkdiagram som illustrerer en utførelsesform av et undervanns mineralutvinningssystem 10. Det illustrerte mineralutvinningssystemet 10 kan være innrettet for å trekke ut forskjellige mineraler og naturressurser, herunder hydrokarboner (f.eks. olje og/eller naturgass), eller være innrettet for å pumpe inn substanser i undergrunnen. I noen utførelsesformer er mineralutvinningssystemet 10 landbasert (f.eks. et overflatesystem) eller under vann (f.eks. et undervannssystem). Som illustrert inkluderer systemet 10 et brønnhode 12 i forbindelse med en mineralforekomst 14 via en brønn 16, der brønnen 16 inkluderer et brønnhull 18.

[0017] Brønnhodeenheten 12 inkluderer typisk et flertall komponenter som styrer og regulerer aktiviteter og forhold i tilknytning til brønnen 16. For eksempel inkluderer brønnhodeenheten 12 i alminnelighet organer, ventiler og tetninger som kanaliserer produserte mineraler fra mineralforekomsten 14, sørger for trykkregulering i brønnen 16 og muliggjør injeksjon av kjemikalier inn i brønnhullet 18 (nedihulls). I den illustrerte utførelsesformen kan brønnhodet 12 inkludere en produksjonsrørspole, en foringsrørspole og et røroppheng (f.eks. en produksjonsrørhenger eller en foringsrørhenger). Systemet 10 kan inkludere andre anordninger som er koblet til brønnhodet 12, så som en utblåsningssikring-(BOP)-stakk 30 og anordninger som blir anvendt for å sammenstille og styre forskjellige komponenter på brønnhodet 12.

[0018] Et borestigerør 22 kan strekke seg fra BOP-stakken 30 til en rigg 24, så som en plattform eller et flytende fartøy 26. Riggen 24 kan være posisjonert over brønnen 16. Riggen 24 kan inkludere komponenter som nødvendig for drift av mineralutvinningssystemet 10, så som pumper, tanker, kraftutstyr og hvilke som helst andre komponenter. Riggen 24 kan inkludere et boretårn 28 for å støtte borestigerøret 22 under utkjøring og trekking, en strekkstyringsmekanisme, og hvilke som helst andre komponenter.

[0019] Brønnhodeenheten kan inkludere en utblåsningssikring (BOP) 30. Utblåsningssikringen 30 kan bestå av en rekke forskjellige ventiler, forbindelsesstykker og styringer for å hindre at olje, gass eller annet fluid kommer seg ut av brønnen ved en utilsiktet frigjøring av trykk eller en overtrykkstilstand. Disse ventilene, forbindelsesstykkene og styringene kan også omtales som en "BOP-stakk".

[0020] Borestigerøret kan føre borefluid (f.eks. "slam) fra riggen 24 til brønnen 16, og kan føre borefluidet ("returfluid"), borespon eller eventuelle andre substanser fra brønnen 16 til riggen 24. Borestigerøret 22 kan inkludere en hovedledning med stor diameter og én eller flere hjelpeledninger. Hovedledningen kan være koblet sentralt over boringen (for eksempel koaksialt) i brønnen 16, og kan tilveiebringe en kanal fra riggen til brønnen. Hjelpeledningene kan inkludere strupingsledninger, drepeledninger, hydraulikkledninger, glykolinjeksjonsledninger, slamreturlinjer og/eller slamtrykkøkningsledninger. For eksempel kan noen av hjelpeledningene være koblet til utblåsningssikringen 30 for å muliggjøre strupings- og drepefunksjoner i utblåsningssikringen 30.

[0021] Borestigerøret 22 kan være dannet av et antall "rørdeler" eller rørsegmenter 32 koblet sammen via flenser 34, eller hvilke som helst andre passende anordninger. Borestigerøret 22 kan også inkludere oppdriftsanordninger, klemmer eller andre anordninger fordelt langs lengden av borestigerøret 22. Ved sammenstilling av stigerøret 22 blir et stigerørsegment 32 festet til et arbeidsbord av flere klør som griper flensen 34. Et påfølgende stigerørsegment 32 blir så boltet fast til stigerørsegmentet 32 inne i arbeidsbordet. Stigerøret 22 blir så senket ned mot brønnen, og det neste segmentet 32 blir festet til arbeidsbordet. Denne prosessen letter sammenstilling av stigerør ved å bygge opp stigerøret 22 ett segment 32 om gangen. Arbeidsbordet er understøttet av en slingrebøyle som lar arbeidsbordet rotere i forhold til plattformen 26 mens plattformen beveger seg med vind og/eller bølger.

[0022] Som vil bli beskrevet i detalj nedenfor kan én eller flere sendere (f.eks. RFID-brikker) være anordnet på hvert stigerørsegment 32. Én eller flere tilhørende antenner kan være anordnet på et arbeidsdekk og/eller en slingrebøyle på riggen 24. Etter hvert som hvert stigerørsegment blir senket gjennom arbeidsdekket og slingrebøylen kan antennene automatisk motta et signal fra senderne som identifiserer stigerørsegmentet. På denne måten blir hvert stigerørsegment 32 automatisk sporet mens det blir senket ned mot brønnhodet 12. En slik løsning kan i betydelig grad redusere eller fjerne feil som ofte gjøres i manuelle prosesser for sporing av stigerørsegmenter.

[0023] Som en vil vite avstemmer typiske RFID-mottakere RFID-mottakerantennen automatisk til å matche induktansen til RFID-brikka ved antennen. Siden RFID-brikkene i den foreliggende utførelsesformen er innlemmet i metalliske stigerørsegmenter 32 og omgitt av andre metallkomponenter (f.eks. slingrebøylen, arbeidsdekket og forskjellige andre komponenter på riggen 24) kan imidlertid en automatisk avstemmerenhet være ute av stand til å avstemme RFID-antennen før RFID-brikka har beveget seg ut av dekningsområdet. Nærmere bestemt vil de bevegende metallkomponentene hele tiden variere induktansen rundt RFID-brikka. En automatisk antenneavstemmerenhet kan derfor ha problemer med å detektere RFID-brikker i miljøet på en borerigg 24.

[0024] For å lette avlesning av RFID-brikker koblet til metalliske stigerørsegmenter 32 kan den foreliggende utførelsesformen anvende en manuell antenneavstemmerenhet. Den manuelle antenneavstemmerenheten kan inkludere en innmatingsanordning innrettet for å motta innstillinger som angir en antenne i arbeidsdekk- eller slingrebøylemiljøet og den RFID-brikke-utstyrte stigerørdelen. Den manuelle antenneavstemmerenheten kan også inkludere kretser innrettet for å avstemme RFID-antennen basert på de innmatede innstillingene. På denne måten kan en RFID-leser være i stand til å kommunisere med RFID-brikker til tross for den varierende induktansen i metallomgivelsene. Som en vil forstå kan den foreliggende utførelsen også være i stand til å lese RFID-brikker innlemmet i andre metallkomponenter på riggen 24. Videre kan de manuelle RFID-antenneavstemmerenhetene bli anvendt for anvendelser som ikke er knyttet til en borerigg, så som bygging av broer, bygging av bygninger eller andre anvendelser der RFID-brikker kan være koblet til store metallkonstruksjoner.

[0025] Figur 2 er et blokkdiagram av et system innrettet for å motta informasjon fra en RFID-brikke innlemmet i et stigerørsegment 32. Som illustrert er en RFID-brikke 36 koblet til stigerørsegmentet 32. En RFID-antenne 38 kan for eksempel være anordnet inne i en slingrebøyle eller et arbeidsdekk på riggen 24.1 en slik løsning kan RFID-antennen 38 automatisk lese identifikasjonsinformasjon fra RFID-brikka 36 etter hvert som hvert stigerørsegment 32 passerer gjennom slingrebøylen og arbeidsdekket. På denne måten kan en spore hvert stigerørsegment 32 mens det blir utplassert, og dermed tilveiebringe nøyaktig sporings- og forvaltningsinformasjon. Som en vil forstå kan RFID-brikkene 36 også være koblet til andre komponenter i mineralutvinningssystemet 10, så som utblåsningssikringen 30, komponenter i boretårnet 28 etc.

[0026] I den foreliggende utførelsesformen inkluderer hvert stigerørsegment 32 én eller flere RFID-brikker 36 innrettet for å kommunisere med antennen 38. Selv om RFID-brikker 36 er anvendt som et eksempel nedenfor, vil det forstås at alternative utførelsesformer kan anvende andre senderutførelser. I én utførelsesform er to RFID-brikker 36 plassert omtrent 180 grader fra hverandre rundt omkretsen til stigerørsegmentet 32.1 ytterligere utførelsesformer kan flere eller færre brikker 36 være plassert langs omkretsen til stigerørsegmentet 32. For eksempel kan noen stigerørsegmenter 32 inkludere 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 eller flere brikker 36 anordnet rundt omkretsen. I noen utførelsesformer kan ytterligere RFID-brikker 36 være plassert langs lengdeaksen til stigerørsegmentet 32. For eksempel kan 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 eller flere sett av periferisk anordnede brikker 36 være plassert langs lengdeaksen til stigerørsegmentet 32.1 den foreliggende utførelsen er én enkelt RFID-brikke 36 plassert på legemet til stigerørsegmentet 32. Alternative utførelsesformer kan inkludere RFID-brikker 36 anordnet i den ene av eller begge flensene 34 på hvert stigerørsegment 32.

[0027] Som en vil forstå inkluderer RFID-brikkene 36 en antenne og en krets. Antennen er både mottakerantenne og senderantenne, konstruert for å resonere ved en gitt frekvens. Elektrisk energi blir sendt fra antennen 38 til RFID-brikka 36 via et kraft-/spørresignal som blir mottatt av RFID-brikkas antenne og tjener til å aktivisere kretsen. Som vil bli beskrevet i detalj nedenfor besitter kretsen en liten mengde kodet informasjon, så som identifiseringsdata. Noen utførelsesformer anvender en "passiv" krets som ikke har en uavhengig kraftkilde og ikke innleder overføring av informasjon bortsett fra i respons til signalet fra antennen 38. Kraft-/spørresignalet fra antennen 38 vil aktivisere kretsen og bevirke kretsen til å generere et styresignal innkodet med dataene lagret i kretsen.

[0028] I den foreliggende utførelsen er antennen 38 elektrisk koblet til en manuell RFID-antenneavstemmerenhet 40. Som vil forstås av fagmannen, for å overføre energi fra antennen 38 til RFID-brikka 36 på en effektiv måte, kan antennen 38 være avstemt til resonansfrekvensen til RFID-brikka 36. Nærmere bestemt kan induktansen til antennen 38 være valgt slik at den sammenfaller med induktansen til RFID-brikka 36. Antenneavstemmerenheten 40 endrer derfor elektromagnetiske egenskaper ved antennen 38 for få til en passende kommunikasjon med RFID-brikka 36.

[0029] Som angitt tidligere kan de store metallkomponentene som befinner seg på riggen 24 skape en varierende induktans rundt RFID-brikka 36 slik at en automatisk RFID-avstemmerenhet kan være ute av stand til å avstemme antennen 38 til resonansfrekvensen til RFID-brikka 36. Den manuelle RFID-antenneavstemmerenheten 40 i den foreliggende utførelsesformen inkluderer derfor en innmatingsanordning 42 og avstemmerkretser 44 innrettet for manuelt å justere induktansen til antennen 38 til å sammenfalle med induktansen til RFID-brikka 36. Nærmere bestemt inkluderer innmatingsanordningen 42 brytere, knapper eller et elektronisk brukergrensesnitt innrettet for å lette innmating av avstemmingsinnstillinger som angir en ønsket induktans. Som vil bli beskrevet i detalj nedenfor kan en operatør bestemme en passende induktans for antennen 38 for effektiv kommunikasjon med RFID-brikka 36. Operatøren kan da mate inn de ønskede induktansinnstillingene til innmatingsanordningen 42. Innmatingsanordningen 42 kan så justere avstemmerkretsene 44 for å matche den ønskede induktansen, og med det lette opprettelse av en effektiv kommunikasjonsforbindelse mellom antennen 38 og RFID-brikka 36.

[0030] I noen utførelser forsyner innmatingsanordningen 42 den eneste innmatingen for å justere induktansen til antennen 38. Med andre ord vil ikke den manuelle RFID-antenneavstemmerenheten 40 automatisk avføle induktansen til RFID-brikka 36 og justere antennens induktans slik at den sammenfaller med denne. Følgelig vil ikke den manuelle RFID-antenneavstemmerenheten 40 hele tiden justere antennens induktans som følge av den varierende induktansen i miljøet rundt RFID-brikka 36. Følgelig kan antennen 38 være i stand til å kommunisere med hver RFID-brikke 36 etter hvert som stigerørsegmentene 32 blir kjørt ut.

[0031] Den manuelle RFID-antenneavstemmerenheten 40 muliggjør således tilpasset avstemming mellom RFID-brikka 36 og antennen 38 basert på det aktuelle miljøet (f.eks. metallomgivelsene), der den tilpassede avstemmingen forblir fast (heller enn at variasjon tillates gjennom automatisk avstemming) under påfølgende utplassering og drift. Med andre ord muliggjør den manuelle RFID-antenneavstemmerenheten 40 tilpasning mellom RFID-brikka 36 og antennen 38 før utplassering, noe som er en vesentlig forskjell fra en automatisk avstemmerenhet som ikke gjør noen som helst tilpasning før utplassering. Likeledes muliggjør den manuelle RFID-antenneavstemmerenheten 40 en fast avstemming mellom RFID-brikka 36 og antennen 38 under drift, og skiller seg dermed vesentlig fra en automatisk avstemmerenhet som automatisk anvender variabel avstemming i et forsøk på å kommunisere.

[0032] Som illustrert er den manuelle RFID-antenneavstemmerenheten 40 elektrisk koblet til en RFID-leser 46. RFID-leseren 46 både forsyner kraft-/spørresignalet til antennen 38 og mottar RFID-brikkeinformasjon fra antennen 38. For eksempel er i noen utførelser hver RFID-brikke 36 innkodet med et unikt identifiseringsnummer. Når RFID-brikka 36 mottar krafWspørresignalet, kan brikka 36 sende et responssignal som angir det unike identifiseringsnummeret. RFID-leseren 46 kan da konvertere dette signalet til en digital representasjon av det unike identifiseringsnummeret for den aktuelle RFID-brikka 36. Som vil bli beskrevet i detalj nedenfor kan etikettidentifiseringsnummeret tjene til å entydig identifisere et bestemt stigerørsegment 32.

[0033] Som illustrert er RFID-leseren 46 kommuniserbart koblet til en databehandlingsenhet, så som den illustrerte datamaskinen 48. Datamaskinen 48 er innrettet for å motta etikettidentifiseringsdata fra RFID-brikka 36 for entydig å identifisere et bestemt stigerør 32.

[0034] Som angitt tidligere inneholder hver RFID-brikke 36 en krets som lagrer et unikt identifiseringsnummer. I den foreliggende utførelsesformen inkluderer hver RFID-brikke 36 for eksempel et 64 bits identifiseringsnummer. Som en vil forstå finnes det mer enn 18x10<18>mulige identifiseringsnumre innenfor et sett av 64 bits tall. I praksis er det derfor ingen begrensning på antallet RFID-brikker 36 som kan bli anvendt i den foreliggende utførelsen. I alternative utførelsesformer kan identifiseringsmumre bestående av 16 bit, 32 bit, 128 bit eller mer bli anvendt. Datamaskinen 48 kan inkludere en tabell som assosierer etikettidentifiseringsnummeret med et bestemt stigerørsegment 32. Som en vil forstå kan alle stigerørsegmenter 32 (eller andre komponenter som inkluderer en RFID-brikke 36) i en lagerbeholdning være innlemmet i tabellen.

[0035] I den foreliggende utførelsesformen er antennen 38 innrettet for å kommunisere med lavfrekvente RFID-brikker 36. Som en vil forstå kan RFID-brikkene 36 sende innenfor en rekke mulige frekvensområder. For eksempel anses RFID-brikker 36 som drives innenfor et frekvensområde fra omtrent 30 til 300 kHz i alminnelighet som lavfrekvente, RFID-brikker 36 som drives innenfor et frekvensområde fra omtrent 3 til 30 MHz anses i alminnelighet som høyfrekvente og RFID-brikker 36 som drives innenfor et frekvensområde fra omtrent 0,3 til 3 GHz anses i alminnelighet som ultrahøyfrekvente.

[0036] Hver arbeidsfrekvens har sine fordeler og ulemper. Nærmere bestemt er lavfrekvente RFID-brikker (dvs. brikker som drives ved en frekvens mellom omtrent 30 og 300 kHz) i stand til å overføre signaler gjennom materialer som vil blokkere høyfrekvent og/eller ultrahøyfrekvent signaloverføring. I denne søknaden kan en RFID-brikke 36 være festet til stigerørsegmentet 32 før grunning og maling av segmentet 32. RFID-brikka 36 kan derfor være dekket av ett eller flere lag av grunning og maling. Et slikt dekke kan forstyrre høyfrekvent og/eller ultrahøyfrekvent signaloverføring. I tillegg blir stigerørsegmentene 32 eksponert for forskjellig fremmedmateriale på riggen 24. For eksempel kan boreslam, fett eller annet materiale bygge seg opp på stigerørsegmentene 32 og RFID-brikkene 36. Slike materialer kan også forstyrre høyfrekvent og/eller ultrahøyfrekvent signaloverføring. Følgelig kan den foreliggende utførelsesformen anvende lavfrekvente RFID-brikker 36 som sender ut et signal som er i stand til å forplante seg gjennom grunning, maling, boreslam, fett eller annet materiale. For eksempel kan den foreliggende utførelsesformen anvende RFID-brikker 36 som drives innenfor et frekvensområde på mellom fra omtrent 30 til 300, 50 til 250, 75 til 200, 100 til 150, eller omtrent 125 kHz. Disse frekvensområdene kan være spesielt egnet for boremiljøet.

[0037] Figur 3 er en tegning sett forfra av en antenne 38 som kan bli anvendt i systemet i figur 2. Som illustrert inkluderer antennen 38 en flat plate 50 med en fordypning 52 dannet rundt en perimeter på platen 50. Som vil bli beskrevet i detalj nedenfor er en spole med strømledende ledning 54 anordnet inne i fordypningen 52 og innrettet for å motta et signal fra RFID-brikka 36. Platen 50 kan være laget av en rekke mulige passende materialer. Materialet kan bli valgt slik at platen 50 ikke forstyrrer signalet fra RFID-brikka 38. For eksempel kan platen 50 være støpt fra en termoplast, så som ABS, akryl, PEEK, polyester eller en annen passende termoplast. I én utførelsesform er platen 50 støpt fra en termoplast av akryl-polyvinylklorid. Dette spesifikke materialet kan være velegnet for bruk i boremiljøet som følge av sine kjemikaliebestandighetsegenskaper.

[0038] Som illustrert kan bredden 55 til fordypningen 52 være valgt for å motta en spole av strømledende ledning 54 som tjener som mottaker og/eller senderelement for antennen 38. Den strømledende ledningen 54 kan være av et hvilket som helst passende materiale, for eksempel kopper. Videre kan tykkelsen til ledningen 54 være valgt spesielt for å øke avlesningsområdet 38 til antennen 38. Som illustrert strekker den strømledende ledningen 54 seg langs fordypningen

52 og danner tre viklinger, dvs. tre fulle runder rundt perimeteren. Som en vil forstå kan antallet viklinger bli valgt basert på induktansen til RFID-brikka 36 og

antennen 32 anordnet i det hovedsakelig metalliske miljøet. Som vil bli beskrevet i detalj nedenfor, når en skal velge antallet viklinger for den strømledende ledningen 54, kan for eksempel en RFID-brikke 36 bli plassert innenfor avlesningsområdet til antennen 38. Antallet viklinger kan da bli justert for å matche induktansene til RFID-brikka 36 og antennen 38. På denne måten kan antennen 38 bli "grovavstemt" til å matche de spesifikke RFID-brikkene 36 som blir brukt i en gitt anvendelse.

[0039] Når det rette antall viklinger av den strømledende ledningen 54 er bestemt, kan den strømledende ledningen 54 bli festet inne i fordypningen 52 i antennen 38. For eksempel kan et vedheftingsmiddel bli anvendt for å feste ledningen 54 i fordypningen 52 i platen 50.1 noen utførelsesformer kan den strømledende ledningen 54 innledningsvis bli plassert i fordypningen 52. En flytende harpiks (f.eks. polyester, vinylester, epoksy etc.) kan så bli hellet inn i fordypningen 52 over den strømledende ledningen 54. Når harpiksen størkner, vil ledningen 54 være permanent festet inne i fordypningen 52 i antennen 38. Den ferdigstilte antennen 38 kan så bli festet til slingrebøylen eller arbeidsbordet for å lese av RFID-brikker 36 koblet til stigerørsegmentene 32.

[0040] Figur 4 er et flytdiagram av en fremgangsmåte 56 for manuell avstemming av en RFID-antenne 38. RFID-antennen 38 kan bli avstemt før antennen 38 blir utplassert i et arbeidsmiljø. Med andre ord er fremgangsmåten 56 for avstemming beskrevet nedenfor en del av den innledende konfigurasjonsprosessen. Når antennen 38 er passende avstemt og utplassert, kan ytterligere avstemmingsoperasjoner være unødvendig. Følgelig kan antennen 38 effektivt lese av RFID-brikker 36 tilknyttet stigerørsegmenter 32 eller andre komponenter på riggen 24.

[0041] Først, som representert av trinn 58, blir induktansen til RFID-antennen 38 målt. Som en vil forstå måler typiske induktansmålere kun induktanser under 1 kHz. Som angitt tidligere kan imidlertid antennen 38 bli anvendt ved omtrent 125 kHz. Følgelig kan en unik fremgangsmåte bli anvendt for å måle induktansen til antennen 38, for eksempel ved 125 kHz. Først blir en sekvens av grovt, mellomfint og fint avstemmende høyeffekt potensiometre installert i serie med antennen 38. Denne seriekoblede kretsen (dvs. antenne 38 og potensiometre) blir så koblet til en funksjonsgenerator innrettet for å simulere et 125 kHz sinussignal. Et oscilloskop kan så bli anvendt for å måle en RMS-spenning over antennen 38 og settet av potensiometre. Potensiometrene blir så justert inntil spenningen over potensiometrene er lik spenningen over antennen 38. Motstanden over settet av potensiometre blir så målt og registrert. Som en vil forstå, siden spenningen over potensiometrene er lik spenningen over antennen 38, er motstanden over settet av potensiometre lik impedansen til antennen 38. Som en også vil forstå kan induktansen beregnes basert på den beregnede impedansen og arbeidsfrekvensen til antennen 38 (f.eks. 125 kHz). På denne måten kan induktansen til antennen 38 bli målt med nøyaktighet.

[0042] Deretter, som representert av trinn 60, blir den målte induktansen sammenliknet med en ønsket induktans. Den ønskede induktansen er den tilnærmede verdien til induktansen til RFID-brikka 36. Dersom induktansen ikke sammenfaller med den ønskede induktansen, blir antallet viklinger av den strømledende ledningen 54 justert, som representert av trinn 62. Dersom for eksempel induktansen til antennen 38 er høyere enn den ønskede induktansen, kan antallet viklinger av den strømledende ledningen 54 bli redusert. Som en vil forstå blir avstemming av antennen 38 utført før den strømledende ledningen 54 blir festet i fordypningen 52. Nærmere bestemt, når det rette antall viklinger er valgt, kan den strømledende ledningen 54 bli festet til antennen 38 ved hjelp av et vedheftingsmiddel, som beskrevet tidligere.

[0043] Når antennen 38 er grovavstemt, og/eller under avstemmingsprosessen, blir en RFID-brikke 36 innlemmet i et miljø som er representativt for miljøet der RFID-brikka 36 vil bli brukt, som representert av trinn 64. For eksempel, i den foreliggende utførelsen, kan RFID-brikka 36 bli festet til et stigerørsegment 32. Et representativt miljø kan derfor involvere innlemmelse av RFID-brikka 36 i en metallblokk med tilsvarende induktive egenskaper som stigerørsegmentet 32. En forstår naturligvis at jo nærmere det representative miljøet er arbeidsmiljøet, jo mer effektiv er avstemmingsprosessen.

[0044] Deretter, som representert av trinn 66, blir RFID-antennen 38 koblet til en automatisk RFID-antenneavstemmerenhet. Som angitt tidligere kan automatiske antenneavstemmerenheter få problemer i et arbeidsmiljø fordi de hele tiden justerer induktansen til antennen 38 etter hvert som induktansen i miljøet endrer seg. Til forskjell, siden det representative miljøet er stasjonært, kan den automatiske antenneavstemmerenheten bli anvendt for effektivt å bestemme induktansen til RFID-brikka 36 i det representative miljøet. Nærmere bestemt blir den automatiske RFID-antenneavstemmerenheten aktivert til å justere induktansen til RFID-antennen 38 slik at den sammenfaller induktansen til RFID-brikka 36, som representert av trinn 68.

[0045] Som en vil forstå kan den automatiske antenneavstemmerenheten være innrettet for å mate ut innstillinger som angir induktansen til den detekterte RFID-brikka 36. Disse innstillingene kan bli registrert, enten manuelt eller elektronisk, som representert av trinn 70. Den automatiske antenneavstemmerenheten kan så bli frakoblet fra antennen 38 og den manuelle RFID-antenneavstemmerenheten 40 kan bli koblet til, som representert av trinn 72. Til slutt kan de registrerte innstillingene matet ut fra den automatiske antenneavstemmerenheten bli matet inn til den manuelle antenneavstemmerenheten 40, som representert av trinn 74. På denne måten kan antennen 38 bli passende avstemt for både den aktuelle RFID-brikka 36 og miljøet der brikka 36 blir anvendt. Som angitt tidligere, siden den manuelle RFID-antenneavstemmerenheten 40 ikke hele tiden justerer antenneinduktansen basert på det endrende miljøet, kan RFID-leseren 46 være i stand til effektivt å lese hver RFID-brikke 36 tilknyttet hvert stigerørsegment 32 etter hvert som stigerørsegmentene 32 passerer gjennom slingrebøylen og arbeidsdekket.

[0046] Selv om oppfinnelsen kan realiseres med forskjellige modifikasjoner og i alternative former, er konkrete utførelsesformer vist som eksempler i tegningene og beskrevet i detalj her. Imidlertid må det forstås at oppfinnelsen ikke er ment å være begrenset til de konkrete formene som er vist. Tvert imot skal oppfinnelsen dekke alle modifikasjoner, ekvivalenter og alternativer som faller innenfor oppfinnelsens ramme og idé, som definert av de vedføyde kravene.

Claims (20)

1. System, omfattende: en radiofrekvensidentifiserings-(RFID)-antenne innrettet for å kommunisere med en RFID-brikke innlemmet i en mineralutvinningskomponent, en antenneavstemmerenhet elektrisk koblet til RFID-antennen og innrettet for manuelt å avstemme RFID-antennen til å matche en første induktans for RFID-brikka, og en RFID-leser elektrisk koblet til antenneavstemmerenheten.

2. System ifølge krav 1, der antenneavstemmerenheten er innrettet for å variere induktansen gjennom et frekvensområde fra omtrent 30 til 300 kHz.

3. System ifølge krav 1, der en andre induktans for antenneavstemmerenheten kun er manuelt justerbar.

4. System ifølge krav 1, der antenneavstemmerenheten omfatter en innmatingsanordning innrettet for å motta innstillinger for manuell avstemming av RFID-antennen.

5. System ifølge krav 1, der RFID-antennen omfatter: en plate som inkluderer en fordypning dannet rundt en perimeter på platen, og en strømledende ledning anordnet i fordypningen, der den strømledende ledningen strekker seg rundt perimeteren gjennom flere viklinger.

6. System ifølge krav 5, der antallet viklinger av den strømledende ledningen er valgt for å tilnærme den første induktansen til RFID-brikka.

7. System ifølge krav 1, der RFID-leseren er innrettet for å forsyne et kraftsignal til RFID-antennen.

8. System ifølge krav 1, omfattende en databehandlingsenhet kommuniserbart koblet til RFID-leseren, der databehandlingsenheten er innrettet for å motta identifikasjonsinformasjon for RFID-brikker fra RFID-leseren.

9. Fremgangsmåte for å avstemme en radiofrekvensidentifiserings-(RFID)-antenne, omfattende å: måle induktansen til RFID-antennen, variere antallet viklinger av en strømledende ledning i RFID-antennen for å oppnå en ønsket induktans, og justere innstillinger for en manuell antenneavstemmerenhet elektrisk koblet til RFID-antennen for å matche induktansen til en RFID-brikke innlemmet i en mineralutvinningskomponent.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, omfattende å: koble RFID-antennen til en automatisk antenneavstemmerenhet, aktivere den automatiske antenneavstemmerenheten til å bestemme induktansen til RFID-brikka, og frakoble RFID-antennen fra den automatiske antenneavstemmerenheten og tilkoble RFID-antennen til den manuelle antenneavstemmerenheten før justering av innstillinger for den manuelle antenneavstemmerenheten.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, omfattende å innlemme RFID-brikka i et miljø representativt for et ønsket miljø før aktivering av den automatiske antenneavstemmerenheten for å bestemme RFID-brikkas induktans.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 9, der innstillingene for den manuelle antenneavstemmerenheten kun blir matet inn manuelt.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 9, der den strømledende ledningen er anordnet i en fordypning som strekker seg rundt en perimeter på en plate.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 9, der den manuelle antenneavstemmerenheten er innrettet for å variere induktans over et frekvensområde fra omtrent 30 til 300 kHz.

15. System, omfattende: en radiofrekvensidentifiserings-(RFID)-brikke innlemmet i en mineralutvinningskomponent, en manuell RFID-antenneavstemmerenhet, omfattende: en innmatingsanordning innrettet for å motta innstillinger som angir ønsket induktans, og elektroniske kretser innrettet for å justere induktansen til en RFID-antenne basert på innstillingene.

16. System ifølge krav 15, der den manuelle RFID-antenneavstemmerenheten ikke varierer induktansen basert på en detektert induktans for RFID-brikka.

17. System ifølge krav 15, der RFID-antennen inkluderer en strømledende ledning anordnet rundt en perimeter på RFID-antennen.

18. System ifølge krav 15, der RFID-antennen er avstemt til en tilnærmet induktans for RFID-brikka.

19. System ifølge krav 15, der den manuelle RFID-antenneavstemmerenheten er innrettet for å variere induktans over et frekvensområde fra omtrent 30 til 300 kHz.

20. System ifølge krav 15, omfattende en RFID-leser elektrisk koblet til den manuelle RFID-antenneavstemmerenheten, og innrettet for å kommunisere med RFID-brikka.