本發明涉及油氣井固井領域，尤其涉及一種反循環固井工具。

背景技術：

1、固井作業在整個建井周期中占據十分重要的位置，其質量的好壞直接關系到油氣井建井后能否正常生產以及生產壽命的長短。固井作業包括下套管和注水泥漿，其中，注水泥漿是套管下入后的關鍵工序，其目的是將套管和井壁的環形空間封固起來，以封隔油氣水層。

2、傳統意義上的固井作業通常是指從套管內注入水泥漿，然后將其替入環空來達到封固目的，這也是最為常用的固井方法。但對于某些特殊井、異常井的固井作業，比如單次長裸眼段、低壓油氣層、弱膠結地層、欠壓實地層、大溫差井、小井眼井等，該固井方法存在嚴重的水泥漿漏失問題，而現有堵漏措施(如使用各種輕質水泥漿體系來降低水泥漿循環產生的壓力)雖有助于降低發生漏失及附帶問題的可能性，但由于這些特殊井的鉆井液密度窗口通常比較狹窄，導致水泥漿密度調整范圍十分有限，再者，部分情況下還會出現水泥漿超緩凝問題。

3、為了改變上述情況，提出了一種反循環固井方法，該方法直接將水泥漿泵入環空中侯凝，而鉆井液被從套管內頂替至地表，使循環壓力最小化，這對以上特殊井的固井質量的改善具有重要意義。但在這里需要指出的是，反循環固井還面臨一些挑戰和困難，并主要集中在以下兩點：

4、(1)難以準確獲知水泥漿到達井底的時機。反循環固井作業無法使用常規固井中使用的頂膠塞碰壓的方法，只能根據泵入量來估計水泥漿到達井底的時機，不能準確把握這個時間點，因此實際操作時就只能循環過量的水泥漿，以保證封固質量，但這也將導致一部分水泥漿進入套管；

5、(2)無法使用常規的浮鞋、浮箍等工具。由于缺少回壓凡爾，水泥漿候凝時會因套管內外壓差而進入套管中空，這樣一來，固井作業完成后會在套管內留有過長的水泥漿塞，如果處于產層的套管內也灌有水泥漿塞，則必須進行鉆塞作業，但這將會嚴重拖延工期，而且鉆塞過程中可能會碰壞套管，從而引起其它不必要問題。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種反循環固井工具，以解決現有反循環固井方法存在水泥漿堵塞套管的技術問題。

2、為了解決上述技術問題，本發明提供的技術方案在于：

3、本發明提供了一種反循環固井工具，包括：外殼體、雙級致動套筒、感應模塊和致動總成；

4、所述外殼體呈管狀，并設有沿其徑向且貫穿其側壁的第一過孔；

5、所述雙級致動套筒設置于所述外殼體內，包括外套筒和內套筒，其中，所述外套筒與所述外殼體滑動配合，并設有沿其徑向且貫穿其側壁的第二過孔，且所述第二過孔與所述第一過孔連通，所述內套筒以封堵所述第二過孔的姿態處于所述外套筒內，并通過剪切銷與所述外套筒連接；

6、所述感應模塊設置于所述外殼體側壁，并處于所述第一過孔的一側，以用于感測所述外殼體內是否存在水泥漿；

7、所述致動總成設置于所述外殼體，并與所述感應模塊通訊連接，所述致動總成配置成在接收到感測信息后，使所述外套筒沿所述外殼體的軸向移動，以封堵所述第一過孔。

8、進一步的，所述外套筒具有上端部，所述上端部處于所述第二過孔與所述感應模塊之間，并與所述外殼體內壁圍合形成流體填充腔；

9、在所述外殼體的軸向上，所述流體填充腔的兩相對壁面分別為靠近所述第二過孔的所述上端部的表面，以及遠離所述第二過孔的所述外殼體的表面；

10、所述外殼體側壁內形成有過流通道，所述過流通道處于所述流體填充腔遠離所述第二過孔的一側，且其一端與所述流體填充腔連通設置，另一端延伸至所述外殼體外；

11、所述致動總成包括封堵件和激活組件，其中，所述封堵件封堵于所述過流通道，所述激活組件配置成在接收到感測信息后，驅使所述封堵件解除封堵狀態。

12、進一步的，所述外殼體分為上殼體和下殼體，其中，所述上殼體的其中一端部插入于所述下殼體，并與所述下殼體螺紋連接；

13、所述過流通道形成于所述上殼體，所述第一過孔設置于所述下殼體；

14、所述上端部包括插接段和擠壓段，其中，所述插接段與所述上殼體插接配合，且其外徑小于所述擠壓段外徑，所述擠壓段與所述插接段一體成型，并處于所述下殼體內；

15、所述擠壓段端面、所述插接段外壁、所述上殼體端面以及所述下殼體內壁四者圍合形成所述流體填充腔。

16、進一步的，所述上殼體的側壁設有充水孔，所述充水孔與所述過流通道連通；

17、所述充水孔的開口處設有塞子，以堵塞所述充水孔。

18、進一步的，所述下殼體遠離所述上殼體的一端連接有浮鞋；

19、所述外套筒遠離所述上端部的一端與所述浮鞋抵接。

20、進一步的，所述外殼體的其中一端部外螺紋連接有聯接套筒，且所述外殼體與所述聯接套筒內壁圍合形成流體釋放腔；

21、所述外殼體處于所述流體釋放腔的外壁設有第一凹穴，所述第一凹穴與所述過流通道連通；

22、所述封堵件和所述激活組件均處于所述第一凹穴內，且其中，所述封堵件包括破裂盤，所述激活組件包括激活雷管和銷推桿，所述激活雷管與所述感應模塊通訊連接，所述銷推桿設置于所述激活雷管與所述破裂盤之間。

23、進一步的，所述外殼體的外壁還設有第二凹穴；

24、所述致動總成還包括均處于所述第二凹穴中的控制模塊和電源模塊，其中，所述控制模塊分別與所述電源模塊、所述感應模塊和所述激活雷管電連接，所述電源模塊分別與所述感應模塊和所述激活雷管電連接。

25、進一步的，所述感應模塊包括磁傳感器，所述磁傳感器用于感測所述外殼內的磁導率變化。

26、進一步的，沿所述外殼體的軸向，所述外殼體外壁上間隔設有多個凹槽，且每個所述凹槽均沿所述外殼體的周向延伸；

27、所述凹槽的槽面、所述外殼體的外壁以及所述聯接套筒的內壁三者圍合形成所述流體釋放腔。

28、進一步的，所述內套筒靠近所述感應模塊的開口倒角。

29、綜合上述技術方案，本發明提供的反循環固井工具所能實現的技術效果在于：

30、該反循環固井工具包括外殼體、雙級致動套筒、感應模塊和致動總成；外殼體呈管狀，并設有沿其徑向且貫穿其側壁的第一過孔；雙級致動套筒設置于外殼體內，包括外套筒和內套筒，其中，外套筒與外殼體滑動配合，并設有沿其徑向且貫穿其側壁的第二過孔，且第二過孔與第一過孔連通，內套筒以封堵第二過孔的姿態處于外套筒內，并通過剪切銷與外套筒連接；感應模塊設置于外殼體側壁，并處于第一過孔的一側，以用于感測外殼體內是否存在水泥漿；致動總成設置于外殼體，并與感應模塊通訊連接，致動總成配置成在接收到感測信息后，使外套筒沿外殼體的軸向移動，以封堵第一過孔。

31、該反循環固井工具在初始狀態時，內套筒封堵第二過孔，阻斷外殼體與與外界的連通，從而防止了流體進入外殼體內；反循環固井工具隨套管下入到位后，向管內投入坐封球，坐封球下落，直至坐落于內套筒，通過增壓，坐封球即對內套筒施以向下的作用力，而剪切銷受到剪切力，隨著壓力的不斷增大，剪切銷斷開，然后內套筒下移，從而解除對第二過孔的封堵，此時外殼體通過第二過孔、第一過孔與環空連通；一旦外殼體與環空連通，即向環空注入水泥漿，水泥漿升至第一過孔所在高度后，即通過第一過孔、第二過孔進入外殼體的中心通道；水泥漿在中心通道上升至經過感應模塊時，感應模塊即將對應的感測信息傳送給致動總成，此時致動總成啟動，使外套筒沿外殼體的軸向移動，從而封堵第一過孔，再次阻斷外殼體與與外界的連通，使水泥漿無法進入中心通道。

32、可以看出，相較于現有技術，該反循環固井工具隨管串應用時，可以保證反循環固井的順利進行，使反循環固井技術的優勢得到充分發揮，還可以在注水泥漿作業完成時關閉反循環通路，防止水泥漿在候凝過程中進入套管中空，從而大幅降低反循環固井施工時的風險。