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RFID轻松应对深水钻完井挑战 诸多应用你知多少?

2017-8-30 22:43| 发布者: admin| 查看: 428| 评论: 0

摘要:   深水钻完井作业者们一直面临着技术和环境的双重挑战,为了应对这些挑战,可通过应用无线射频识别技术(RFID)降低作业风险、减少作业时间和非生产时间,完成一些传统工具不能完成的作业。   RFID技术背景简介   ...

  深水钻完井作业者们一直面临着技术和环境的双重挑战,为了应对这些挑战,可通过应用无线射频识别技术(RFID)降低作业风险、减少作业时间和非生产时间,完成一些传统工具不能完成的作业。

  RFID技术背景简介

  射频识别是一种利用无线电频率电磁场的无线通信技术。信息储存在射频识别标签内,当标签距离读写器很近时,就会被读写器读取标签的内部信息。一共有两种类型的标签:一种是有源标签,自身带能量,另一种是无源标签,当其经过读写器时由读写器提供能量。标签包含应答器线圈和天线,用于接收来自读写器发出的信号。应答器具有唯一的电子标识码,使读写器能够识别特定的标签。

  由于无源标签是由读写器天线提供能量,因此标签本身不需要电池或内部能量来单独驱动,这样无源标签要比有源标签成本低,且体积小。当标签距离读写器一定范围内时,天线产生的电磁场就能为标签提供能量,使其能够传输内部储存的指令。接收天线只识别某个特定标签的唯一电子标识码,而对于不是这一标识码的其他任何经过接收器的标签,接收天线都不会识别。

  RFID技术在深水钻完井的应用

  射频识别技术目前已在钻完井和固井作业中得到广泛应用。在钻完井作业中,射频识别技术大有用处。使用射频识别标签操作井下工具,可免去复杂的机械作业,简化作业流程,缩短非生产时间。

  一般情况下,射频识别标签在诸如泥浆、海水、盐水以及砂子和支撑剂的混合物等钻完井流体中都是可读的。因为射频识别工具只识别那些含有唯一标识码的标签,因此,可以将多个射频识别工具连接到同一管柱串下入井内,每个工具只有在受到特定标签的驱动时才发生动作。

  利用射频识别技术控制扩眼器对许多作业都有好处,例如作业中需要发生多次动作、不限制井眼内径或需要减小口袋长度。

  用于钻完井作业的井下射频识别工具

  在增产作业中应用射频识别技术时,需要解决许多技术问题。因为一般情况下,增产作业都会涉及到高流速流体、井底高压、温度变化大和含岩屑流体,而这些通常会给井下工具带来许多问题。

  为了解决这一问题,可利用RFID技术设计以下两个工具:一个是可以通过射频识别装置远程打开的压裂滑套,另一个是通过射频识别装置控制的瓣阀,可以远程关闭该阀封隔开各个油层,也可以远程打开该阀进行洗井作业,然后转入正常生产。

  由射频识别装置控制的压裂滑套

  由射频识别装置控制的滑套可用于支撑剂压裂作业中,它是一个单开滑套,由常压控制模块控制,只有当控制模块受到特定标签驱动时,滑套才会在液压作用下打开。

  滑套下井过程中处于关闭状态,期间通过套管完成流体循环。滑套开关通过射频识别标签、压力循环或定时器驱动并控制。电子元件驱动控制模块发生动作后,流体静压作用在液压滑套的一侧,迫使滑套打开。该滑套不受岩屑影响,具有独立的内部液压系统,另外,滑套没有弹簧,在井眼一侧的可动部件数量少。

  由射频识别装置控制的瓣阀

  该阀是一个远程控制的瓣式全向分隔阀。尽管它是一个单开阀门,由常压控制模块驱动,但共有两个控制模块控制该阀门,一个通过射频识别标签远程关闭阀门,另一个借助压力循环或流压循环可以再次打开阀门。

  一般情况下,由射频识别装置控制的瓣阀以开式位置下到井内,并固定在一个流量管的后边,这样使得该阀门避开流体流动路径,避开井内岩屑的影响。

  当操作该阀门时,需要先激活第一个控制模块,发生动作后液体静压就会将阀门上部的流量管上移,释放瓣阀至井筒内,燃后再通过一个简单活塞动作,改变上部流量管的运动方向,同时向瓣阀施加一定的力,最后瓣阀密封住下部流量管。通过上述动作,瓣阀分隔开上部地层,辅助后续井内设置液压工具或实施增产措施。

  完成增产作业后,激活第二个控制模块,打开瓣阀,液体静压作用在下部流量管上,流量管向下移动,同时在上部流量管的推动下,瓣阀向下转动,最后又回到上部流量管的后边,即回到初始位置。该工具的结构特点使得各部件之间动作连贯,且没有外部零件,整体性更好。

  由射频识别装置控制的扩眼器

  由射频识别装置控制的扩眼器是一个同心质量平衡扩眼器,能够在套管受限位置以下进行扩眼作业。该工具不受唯一标识码限制,可以多次打开或关闭,他可以配合旋转导向系统或旋转井下钻具组合进行随钻扩眼作业。该工具也可用于扩张现有井眼,打开目的层,完成实体膨胀工具安装。

  通过射频识别技术激活扩眼器,并根据需要可以无限次的激活和关闭该装置。在地面将一个体积小且耐用的射频识别标签植入钻杆标识码,然后通过钻井液循环至井下,标签会给扩眼控制器上的读写器发出指令,然后扩眼器本体上的刀翼就会完全打开,再循环下一个标签,通过其指令又能使刀翼复位。

  由射频识别装置控制的循环短节

  由射频识别装置控制的循环短节是一个可远程控制的循环工具,该工具通过射频识别装置完成打开和关闭操作,用于辅助随钻洗井作业。

  当需要将循环短节从关位移动到任何一个开位时,先在地面配置好射频识别标签,并通过短节循环至井下,当读写器天线接收到射频识别信号时,液压动力装置就会将滑套移至适当位置,此时循环口打开,液体便循环至油套环空,提高环空流速,便可清洗井筒内杂质。通过射频识别技术也能再次切断环空和钻杆之间的循环流动。

  由射频识别控制的反循环固井工具

  在固井作业中,当需要降低井下流体当量循环密度时,可采用反循环固井作业技术。

  在深水实施反循环固井作业时,首先将水泥浆沿作业管柱泵入到隔水立管和防喷器以下的环空内,随后返出泥浆进入到套管内,然后再转向流回环空。通过研发一种由射频识别技术操控的井下反循环工具,可使得反循环固井作业和常规固井作业都更加方便,它为井下流体改变流动方向提供了一个新的方法。


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