深水鉆完井作業(yè)者們一直面臨著技術(shù)和環(huán)境的雙重挑戰(zhàn)，為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，可通過(guò)應(yīng)用無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、減少作業(yè)時(shí)間和非生產(chǎn)時(shí)間，完成一些傳統(tǒng)工具不能完成的作業(yè)。

　　RFID技術(shù)背景簡(jiǎn)介

　　射頻識(shí)別是一種利用無(wú)線電頻率電磁場(chǎng)的無(wú)線通信技術(shù)。信息儲(chǔ)存在射頻識(shí)別標(biāo)簽內(nèi)，當(dāng)標(biāo)簽距離讀寫器很近時(shí)，就會(huì)被讀寫器讀取標(biāo)簽的內(nèi)部信息。一共有兩種類型的標(biāo)簽：一種是有源標(biāo)簽，自身帶能量，另一種是無(wú)源標(biāo)簽，當(dāng)其經(jīng)過(guò)讀寫器時(shí)由讀寫器提供能量。標(biāo)簽包含應(yīng)答器線圈和天線，用于接收來(lái)自讀寫器發(fā)出的信號(hào)。應(yīng)答器具有唯一的電子標(biāo)識(shí)碼，使讀寫器能夠識(shí)別特定的標(biāo)簽。

　　由于無(wú)源標(biāo)簽是由讀寫器天線提供能量，因此標(biāo)簽本身不需要電池或內(nèi)部能量來(lái)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，這樣無(wú)源標(biāo)簽要比有源標(biāo)簽成本低，且體積小。當(dāng)標(biāo)簽距離讀寫器一定范圍內(nèi)時(shí)，天線產(chǎn)生的電磁場(chǎng)就能為標(biāo)簽提供能量，使其能夠傳輸內(nèi)部?jī)?chǔ)存的指令。接收天線只識(shí)別某個(gè)特定標(biāo)簽的唯一電子標(biāo)識(shí)碼，而對(duì)于不是這一標(biāo)識(shí)碼的其他任何經(jīng)過(guò)接收器的標(biāo)簽，接收天線都不會(huì)識(shí)別。

　　RFID技術(shù)在深水鉆完井的應(yīng)用

　　射頻識(shí)別技術(shù)目前已在鉆完井和固井作業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。在鉆完井作業(yè)中，射頻識(shí)別技術(shù)大有用處。使用射頻識(shí)別標(biāo)簽操作井下工具，可免去復(fù)雜的機(jī)械作業(yè)，簡(jiǎn)化作業(yè)流程，縮短非生產(chǎn)時(shí)間。

　　一般情況下，射頻識(shí)別標(biāo)簽在諸如泥漿、海水、鹽水以及砂子和支撐劑的混合物等鉆完井流體中都是可讀的。因?yàn)樯漕l識(shí)別工具只識(shí)別那些含有唯一標(biāo)識(shí)碼的標(biāo)簽，因此，可以將多個(gè)射頻識(shí)別工具連接到同一管柱串下入井內(nèi)，每個(gè)工具只有在受到特定標(biāo)簽的驅(qū)動(dòng)時(shí)才發(fā)生動(dòng)作。

　　利用射頻識(shí)別技術(shù)控制擴(kuò)眼器對(duì)許多作業(yè)都有好處，例如作業(yè)中需要發(fā)生多次動(dòng)作、不限制井眼內(nèi)徑或需要減小口袋長(zhǎng)度。

　　用于鉆完井作業(yè)的井下射頻識(shí)別工具

　　在增產(chǎn)作業(yè)中應(yīng)用射頻識(shí)別技術(shù)時(shí)，需要解決許多技術(shù)問(wèn)題。因?yàn)橐话闱闆r下，增產(chǎn)作業(yè)都會(huì)涉及到高流速流體、井底高壓、溫度變化大和含巖屑流體，而這些通常會(huì)給井下工具帶來(lái)許多問(wèn)題。

　　為了解決這一問(wèn)題，可利用RFID技術(shù)設(shè)計(jì)以下兩個(gè)工具：一個(gè)是可以通過(guò)射頻識(shí)別裝置遠(yuǎn)程打開的壓裂滑套，另一個(gè)是通過(guò)射頻識(shí)別裝置控制的瓣閥，可以遠(yuǎn)程關(guān)閉該閥封隔開各個(gè)油層，也可以遠(yuǎn)程打開該閥進(jìn)行洗井作業(yè)，然后轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。

　　由射頻識(shí)別裝置控制的壓裂滑套

　　由射頻識(shí)別裝置控制的滑套可用于支撐劑壓裂作業(yè)中，它是一個(gè)單開滑套，由常壓控制模塊控制，只有當(dāng)控制模塊受到特定標(biāo)簽驅(qū)動(dòng)時(shí)，滑套才會(huì)在液壓作用下打開。

　　滑套下井過(guò)程中處于關(guān)閉狀態(tài)，期間通過(guò)套管完成流體循環(huán)?；组_關(guān)通過(guò)射頻識(shí)別標(biāo)簽、壓力循環(huán)或定時(shí)器驅(qū)動(dòng)并控制。電子元件驅(qū)動(dòng)控制模塊發(fā)生動(dòng)作后，流體靜壓作用在液壓滑套的一側(cè)，迫使滑套打開。該滑套不受巖屑影響，具有獨(dú)立的內(nèi)部液壓系統(tǒng)，另外，滑套沒(méi)有彈簧，在井眼一側(cè)的可動(dòng)部件數(shù)量少。

　　由射頻識(shí)別裝置控制的瓣閥

　　該閥是一個(gè)遠(yuǎn)程控制的瓣式全向分隔閥。盡管它是一個(gè)單開閥門，由常壓控制模塊驅(qū)動(dòng)，但共有兩個(gè)控制模塊控制該閥門，一個(gè)通過(guò)射頻識(shí)別標(biāo)簽遠(yuǎn)程關(guān)閉閥門，另一個(gè)借助壓力循環(huán)或流壓循環(huán)可以再次打開閥門。

　　一般情況下，由射頻識(shí)別裝置控制的瓣閥以開式位置下到井內(nèi)，并固定在一個(gè)流量管的后邊，這樣使得該閥門避開流體流動(dòng)路徑，避開井內(nèi)巖屑的影響。

　　當(dāng)操作該閥門時(shí)，需要先激活第一個(gè)控制模塊，發(fā)生動(dòng)作后液體靜壓就會(huì)將閥門上部的流量管上移，釋放瓣閥至井筒內(nèi)，燃后再通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單活塞動(dòng)作，改變上部流量管的運(yùn)動(dòng)方向，同時(shí)向瓣閥施加一定的力，最后瓣閥密封住下部流量管。通過(guò)上述動(dòng)作，瓣閥分隔開上部地層，輔助后續(xù)井內(nèi)設(shè)置液壓工具或?qū)嵤┰霎a(chǎn)措施。

　　完成增產(chǎn)作業(yè)后，激活第二個(gè)控制模塊，打開瓣閥，液體靜壓作用在下部流量管上，流量管向下移動(dòng)，同時(shí)在上部流量管的推動(dòng)下，瓣閥向下轉(zhuǎn)動(dòng)，最后又回到上部流量管的后邊，即回到初始位置。該工具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得各部件之間動(dòng)作連貫，且沒(méi)有外部零件，整體性更好。

　　由射頻識(shí)別裝置控制的擴(kuò)眼器

　　由射頻識(shí)別裝置控制的擴(kuò)眼器是一個(gè)同心質(zhì)量平衡擴(kuò)眼器，能夠在套管受限位置以下進(jìn)行擴(kuò)眼作業(yè)。該工具不受唯一標(biāo)識(shí)碼限制，可以多次打開或關(guān)閉，他可以配合旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)或旋轉(zhuǎn)井下鉆具組合進(jìn)行隨鉆擴(kuò)眼作業(yè)。該工具也可用于擴(kuò)張現(xiàn)有井眼，打開目的層，完成實(shí)體膨脹工具安裝。

　　通過(guò)射頻識(shí)別技術(shù)激活擴(kuò)眼器，并根據(jù)需要可以無(wú)限次的激活和關(guān)閉該裝置。在地面將一個(gè)體積小且耐用的射頻識(shí)別標(biāo)簽植入鉆桿標(biāo)識(shí)碼，然后通過(guò)鉆井液循環(huán)至井下，標(biāo)簽會(huì)給擴(kuò)眼控制器上的讀寫器發(fā)出指令，然后擴(kuò)眼器本體上的刀翼就會(huì)完全打開，再循環(huán)下一個(gè)標(biāo)簽，通過(guò)其指令又能使刀翼復(fù)位。

　　由射頻識(shí)別裝置控制的循環(huán)短節(jié)

　　由射頻識(shí)別裝置控制的循環(huán)短節(jié)是一個(gè)可遠(yuǎn)程控制的循環(huán)工具，該工具通過(guò)射頻識(shí)別裝置完成打開和關(guān)閉操作，用于輔助隨鉆洗井作業(yè)。

　　當(dāng)需要將循環(huán)短節(jié)從關(guān)位移動(dòng)到任何一個(gè)開位時(shí)，先在地面配置好射頻識(shí)別標(biāo)簽，并通過(guò)短節(jié)循環(huán)至井下，當(dāng)讀寫器天線接收到射頻識(shí)別信號(hào)時(shí)，液壓動(dòng)力裝置就會(huì)將滑套移至適當(dāng)位置，此時(shí)循環(huán)口打開，液體便循環(huán)至油套環(huán)空，提高環(huán)空流速，便可清洗井筒內(nèi)雜質(zhì)。通過(guò)射頻識(shí)別技術(shù)也能再次切斷環(huán)空和鉆桿之間的循環(huán)流動(dòng)。

　　由射頻識(shí)別控制的反循環(huán)固井工具

　　在固井作業(yè)中，當(dāng)需要降低井下流體當(dāng)量循環(huán)密度時(shí)，可采用反循環(huán)固井作業(yè)技術(shù)。

　　在深水實(shí)施反循環(huán)固井作業(yè)時(shí)，首先將水泥漿沿作業(yè)管柱泵入到隔水立管和防噴器以下的環(huán)空內(nèi)，隨后返出泥漿進(jìn)入到套管內(nèi)，然后再轉(zhuǎn)向流回環(huán)空。通過(guò)研發(fā)一種由射頻識(shí)別技術(shù)操控的井下反循環(huán)工具，可使得反循環(huán)固井作業(yè)和常規(guī)固井作業(yè)都更加方便，它為井下流體改變流動(dòng)方向提供了一個(gè)新的方法。