RFID輕松應對深水鉆完井挑戰 諸多應用你知多少？

前幾年，隨著RFID技術的突飛猛進，各行業都在積極為其尋找可用點，油氣行業也不例外，本文為大家盤點了深水鉆完井過程中RFID技術的諸多應用之處。

來自 | JPT
編譯 | 檸檬 付治軍

深水鉆完井作業者們一直面臨著技術和環境的雙重挑戰，為了應對這些挑戰，可通過應用無線射頻識別技術（RFID）降低作業風險、減少作業時間和非生產時間，完成一些傳統工具不能完成的作業。

RFID技術背景

射頻識別是一種利用無線電頻率電磁場的無線通信技術。信息儲存在射頻識別標簽內，當標簽距離讀寫器很近時，就會被讀寫器讀取標簽的內部信息。一共有兩種類型的標簽：一種是有源標簽，自身帶能量，另一種是無源標簽，當其經過讀寫器時由讀寫器提供能量。標簽包含應答器線圈和天線，用于接收來自讀寫器發出的信號。應答器具有唯一的電子標識碼，使讀寫器能夠識別特定的標簽。

由于無源標簽是由讀寫器天線提供能量，因此標簽本身不需要電池或內部能量來單獨驅動，這樣無源標簽要比有源標簽成本低，且體積小。當標簽距離讀寫器一定范圍內時，天線產生的電磁場就能為標簽提供能量，使其能夠傳輸內部儲存的指令。接收天線只識別某個特定標簽的唯一電子標識碼，而對于不是這一標識碼的其他任何經過接收器的標簽，接收天線都不會識別。

RFID技術在深水鉆完井的應用

射頻識別技術目前已在鉆完井和固井作業中得到廣泛應用。在鉆完井作業中，射頻識別技術大有用處。使用射頻識別標簽操作井下工具，可免去復雜的機械作業，簡化作業流程，縮短非生產時間。

一般情況下，射頻識別標簽在諸如泥漿、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。因為射頻識別工具只識別那些含有唯一標識碼的標簽，因此，可以將多個射頻識別工具連接到同一管柱串下入井內，每個工具只有在受到特定標簽的驅動時才發生動作。

利用射頻識別技術控制擴眼器對許多作業都有好處，例如作業中需要發生多次動作、不限制井眼內徑或需要減小口袋長度。

用于鉆完井作業的井下射頻識別工具

在增產作業中應用射頻識別技術時，需要解決許多技術問題。因為一般情況下，增產作業都會涉及到高流速流體、井底高壓、溫度變化大和含巖屑流體，而這些通常會給井下工具帶來許多問題。

為了解決這一問題，可利用RFID技術設計以下兩個工具：一個是可以通過射頻識別裝置遠程打開的壓裂滑套，另一個是通過射頻識別裝置控制的瓣閥，可以遠程關閉該閥封隔開各個油層，也可以遠程打開該閥進行洗井作業，然后轉入正常生產。

由射頻識別裝置控制的壓裂滑套

由射頻識別裝置控制的滑套可用于支撐劑壓裂作業中，它是一個單開滑套，由常壓控制模塊控制，只有當控制模塊受到特定標簽驅動時，滑套才會在液壓作用下打開。

滑套下井過程中處于關閉狀態，期間通過套管完成流體循環?；组_關通過射頻識別標簽、壓力循環或定時器驅動并控制。電子元件驅動控制模塊發生動作后，流體靜壓作用在液壓滑套的一側，迫使滑套打開。該滑套不受巖屑影響，具有獨立的內部液壓系統，另外，滑套沒有彈簧，在井眼一側的可動部件數量少。

由射頻識別裝置控制的瓣閥

該閥是一個遠程控制的瓣式全向分隔閥。盡管它是一個單開閥門，由常壓控制模塊驅動，但共有兩個控制模塊控制該閥門，一個通過射頻識別標簽遠程關閉閥門，另一個借助壓力循環或流壓循環可以再次打開閥門。

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

當操作該閥門時，需要先激活第一個控制模塊，發生動作后液體靜壓就會將閥門上部的流量管上移，釋放瓣閥至井筒內，燃后再通過一個簡單活塞動作，改變上部流量管的運動方向，同時向瓣閥施加一定的力，最后瓣閥密封住下部流量管。通過上述動作，瓣閥分隔開上部地層，輔助后續井內設置液壓工具或實施增產措施。

完成增產作業后，激活第二個控制模塊，打開瓣閥，液體靜壓作用在下部流量管上，流量管向下移動，同時在上部流量管的推動下，瓣閥向下轉動，最后又回到上部流量管的后邊，即回到初始位置。該工具的結構特點使得各部件之間動作連貫，且沒有外部零件，整體性更好。

由射頻識別裝置控制的擴眼器

由射頻識別裝置控制的擴眼器是一個同心質量平衡擴眼器，能夠在套管受限位置以下進行擴眼作業。該工具不受唯一標識碼限制，可以多次打開或關閉，他可以配合旋轉導向系統或旋轉井下鉆具組合進行隨鉆擴眼作業。該工具也可用于擴張現有井眼，打開目的層，完成實體膨脹工具安裝。

通過射頻識別技術激活擴眼器，并根據需要可以無限次的激活和關閉該裝置。在地面將一個體積小且耐用的射頻識別標簽植入鉆桿標識碼，然后通過鉆井液循環至井下，標簽會給擴眼控制器上的讀寫器發出指令，然后擴眼器本體上的刀翼就會完全打開，再循環下一個標簽，通過其指令又能使刀翼復位。

由射頻識別裝置控制的循環短節

由射頻識別裝置控制的循環短節是一個可遠程控制的循環工具，該工具通過射頻識別裝置完成打開和關閉操作，用于輔助隨鉆洗井作業。

當需要將循環短節從關位移動到任何一個開位時，先在地面配置好射頻識別標簽，并通過短節循環至井下，當讀寫器天線接收到射頻識別信號時，液壓動力裝置就會將滑套移至適當位置，此時循環口打開，液體便循環至油套環空，提高環空流速，便可清洗井筒內雜質。通過射頻識別技術也能再次切斷環空和鉆桿之間的循環流動。

由射頻識別控制的反循環固井工具

在固井作業中，當需要降低井下流體當量循環密度時，可采用反循環固井作業技術。

在深水實施反循環固井作業時，首先將水泥漿沿作業管柱泵入到隔水立管和防噴器以下的環空內，隨后返出泥漿進入到套管內，然后再轉向流回環空。通過研發一種由射頻識別技術操控的井下反循環工具，可使得反循環固井作業和常規固井作業都更加方便，它為井下流體改變流動方向提供了一個新的方法。

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