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)對這些挑戰(zhàn)，可通過應(yīng)用無線射頻識別技術(shù)(RFID)降低作業(yè)風(fēng)險、減少作業(yè)時間和非生產(chǎn)時間，完成一些傳統(tǒng)工具不能完成的作業(yè)。

　　RFID技術(shù)背景簡介

　　射頻識別是一種利用無線電頻率電磁場的無線通信技術(shù)。信息儲存在射頻識別標簽內(nèi)，當(dāng)標簽距離讀寫器很近時，就會被讀寫器讀取標簽的內(nèi)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(dāng)其經(jīng)過讀寫器時由讀寫器提供能量。標簽包含應(yīng)答器線圈和天線，用于接收來自讀寫器發(fā)出的信號。應(yīng)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(nèi)部能量來單獨驅(qū)動，這樣無源標簽要比有源標簽成本低，且體積小。當(dāng)標簽距離讀寫器一定范圍內(nèi)時，天線產(chǎn)生的電磁場就能為標簽提供能量，使其能夠傳輸內(nèi)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(jīng)過接收器的標簽，接收天線都不會識別。

　　RFID技術(shù)在深水鉆完井的應(yīng)用

　　射頻識別技術(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，射頻識別技術(shù)大有用處。使用射頻識別標簽操作井下工具，可免去復(fù)雜的機械作業(yè)，簡化作業(yè)流程，縮短非生產(chǎn)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(nèi)，每個工具只有在受到特定標簽的驅(qū)動時才發(fā)生動作。

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

　　用于鉆完井作業(yè)的井下射頻識別工具

　　在增產(chǎn)作業(yè)中應(yīng)用射頻識別技術(shù)時，需要解決許多技術(shù)問題。因為一般情況下，增產(chǎn)作業(yè)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(shù)設(shè)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(guān)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(yè)，然后轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。

　　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(yè)中，它是一個單開滑套，由常壓控制模塊控制，只有當(dāng)控制模塊受到特定標簽驅(qū)動時，滑套才會在液壓作用下打開。

　　滑套下井過程中處于關(guān)閉狀態(tài)，期間通過套管完成流體循環(huán)?；组_關(guān)通過射頻識別標簽、壓力循環(huán)或定時器驅(qū)動并控制。電子元件驅(qū)動控制模塊發(fā)生動作后，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，具有獨立的內(nèi)部液壓系統(tǒng)，另外，滑套沒有彈簧，在井眼一側(cè)的可動部件數(shù)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(qū)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(guān)閉閥門，另一個借助壓力循環(huán)或流壓循環(huán)可以再次打開閥門。

　　一般情況下，由射頻識別裝置控制的瓣閥以開式位置下到井內(nèi)，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(nèi)巖屑的影響。

　　當(dāng)操作該閥門時，需要先激活第一個控制模塊，發(fā)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(nèi)，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(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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(zhì)量平衡擴眼器，能夠在套管受限位置以下進行擴眼作業(yè)。該工具不受唯一標識碼限制，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)井下鉆具組合進行隨鉆擴眼作業(yè)。該工具也可用于擴張現(xiàn)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(shù)激活擴眼器，并根據(jù)需要可以無限次的激活和關(guān)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(huán)至井下，標簽會給擴眼控制器上的讀寫器發(fā)出指令，然后擴眼器本體上的刀翼就會完全打開，再循環(huán)下一個標簽，通過其指令又能使刀翼復(fù)位。

　　由射頻識別裝置控制的循環(huán)短節(jié)

　　由射頻識別裝置控制的循環(huán)短節(jié)是一個可遠程控制的循環(huán)工具，該工具通過射頻識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(jié)循環(huán)至井下，當(dāng)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(dāng)位置，此時循環(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)。通過射頻識別技術(shù)也能再次切斷環(huán)空和鉆桿之間的循環(huán)流動。

　　由射頻識別控制的反循環(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，可采用反循環(huán)固井作業(yè)技術(shù)。

　　在深水實施反循環(huán)固井作業(yè)時，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)，隨后返出泥漿進入到套管內(nèi)，然后再轉(zhuǎn)向流回環(huán)空。通過研發(fā)一種由射頻識別技術(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方向提供了一個新的方法。