多次激活旁通阀工具

昵称29819924 2017-02-23

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多次激活旁通阀是一套可多次打开和关闭的短节，一般安装在定向、提速和随钻测井等特殊钻具组合中，可根据井下工况及时打开、关闭进行特种作业，增强特殊钻具组合的适用性，有利于提高生产效率，降低井控风险。多次激活旁通阀在随钻堵漏作业、注酸作业、修井及完井作业中可保护井下钻具组合，在扩眼作业中可辅助提高切削效率，在水平井、定向井钻井中可提高环空流速，增强井壁下侧清洗能力。多次激活旁通阀主要技术优势：①可实现不起钻堵漏等特殊作业，缩短钻井周期；②停泵时旁通阀自动关闭，避免可能出现的U形管效应或井控问题；③不受井下工具、仪器和钻头水眼限制，可实现大排量洗井；④可有效清除定向井和水平井段岩屑床；⑤可有效保护井下仪器及动力钻具；⑥可实现多次井下开关作业。

目前主要有DSI公司的PBL多次激活旁通阀、BakerHughes公司XP循环阀、XDT公司TAZ无限次激活旁通阀、国民油井公司MOCS工具以及威德福公司的JetStream钻井循环阀。

（1）控制方式

目前，多次激活旁通阀主流的控制方式是机械（投球）液压激活方式，包括纯投球液压式，以及在投球激活的基础上辅助以地面钻井泵控制井下流体压力和流量。投球激活方式需要增加地面投球设备，会对钻柱内通径造成影响，降低流速、增大压力损耗，并且影响其他工具下入。威德福公司RFID激活方式可将多个循环阀组合使用，实现选择性激活。

（2）激活次数

采用多次投球激活的工具需要精确投球计数，激活次数受限于球篮短节的最大容量，并且球篮短节需专门起下钻进行清理，影响作业效率，增大作业风险。目前可实现单趟下入无限次激活的旁通阀有3种形式，一是类似于国民油井公司的MOCS工具，改进部分机械结构，可实现无限次激活；二是类似XDT公司的TAZ工具，激活球采用特殊材料，可在井下自然降解，无需球篮短节，不影响其他工具如测井工具的通过；三是采用如威德福公司的RFID电控方式实现无限次激活，且可以同时监测井下的状态信息，便于工具性能验证。

（3）工具结构

机械投球式的主流结构通过滑套阀启闭旁通口，通过转位机构锁定状态位，而采用转位机构会使状态位的切换受限于索引套筒的路径，无法实现状态位之间的自由切换。威德福公司的RFID循环阀采用液压缸自动补偿锁定的方式，克服了这个缺点。多次激活旁通阀的发展趋势是单趟下入无限次激活和远程智能控制。

DSI公司的PBL多次激活旁通阀由开关球组、旁通短节和球篮短节3部分组成。开关球组按照球径由大到小排序，依次是激活球、2个完全相同的复位球以及锁定球，其中激活球和锁定球采用树脂材料制成。旁通短节采用滑套阀控制流道启闭，激活方式为投球激活，投球后钻柱内憋压压缩弹簧，内滑套下行打开旁通端口。内滑套以及工具外壳上的2个旁通端口都设有球座，当井下流体压力达到预设的临界压力时剪断落在球座上的激活球或锁定球。PBL工具激活方式的关键是通过地面钻井泵控制井下流体压力大小。PBL多次激活旁通阀工作原理如图1所示，它有激活和锁定2种工作状态。激活状态时2个旁通端口全打开，钻柱内封堵，可进行井眼清洗、随钻堵漏或其他作业。锁定状态时仅1个旁通端口打开，锁定球在较小的流速和压力下被泵送到井下，通过立压上升确定锁定球到位后，地面停泵，实现锁定，在该状态下可以进行流体驱替等作业。图2、3为PBL旁通阀打开和关闭过程。