(2020)（工艺技术）第4章APR全通径测试工具及工艺.doc

第四章APR全通径测试工具及工艺压控测试工具适用于海上浮船，自升式钻井平台，固定平台或陆地大斜度井的测试压控测试工具又可分为常规PCT，全通径PCT和全通径APR这类型的工具只在套管内使用，在测试管柱不动的情况下，由环形空间压力控制测试阀，实现多次开关井一、APR测试工具APR测试工具有如下特点：（1）操作压力低而方便简单2）全通径，对高产量井的测试特别有利，有效地利用时间3）可以对地层进行酸洗或挤注作业4）可以进行各种绳索作业一）APR工具测试管柱图4一1是APR测试工具的几种管柱配合示意图中间管柱从上至下是：（1）水下测试树，坐于水下防喷器组内；（2）钻杆；（3）大通径安全阀；（4）伸缩接头；（5）钻杆或钻铤；（6）APR-M2取样器安全阀；（7）RTTS反循环阀；（8）钻杆或钻铤；（9）LPR-N测试阀；（10）震击器；（11）RTTS反循环阀；（12）RTTS安全接头；（13）RTTS封隔器；（14）大通径记录仪托筒这套管柱主要用于一般的测试如果要向井内挤酸液，射孔-测试就用左边的管柱；（15）APR-A循环阀；（16）ChampⅢ封隔器，如果要穿过采油树或下EZ-SV挤塞进行测试，就采用右边的管柱；（17）大通径旁通；（18）采油封隔器或EZ-SV封隔器，要根据具体用途和下步打算来选择和设计管柱，也要根据操作者运用井下工具的熟练程度和经验来拟定。

二）LPR-N测试阀1、原理LPR-N测试阀是整个管柱的主阀地面预先充好氮气，球阀处在关闭位置工具下井过程中，在补偿活塞作用下，球阀始终处于关闭位置封隔器坐封后，向环空加预定压力，压力传到动力芯轴，使其下移，带动动力臂使球阀转动，实现开井测试完后释放环空压力，在氮气压力作用下，动力芯轴上移带动动力臂，使球阀关闭如此反复操作，从而实现多次开关井2、结构测试阀主要由球阀、动力和计量三部分组成（图4一2）球阀部分主要由上球阀座、偏心球、下球阀座、控制臂、夹板、球阀外筒组成动力部分由动力短节、动力心轴、动力外筒、氮气腔、充氮阀体、浮动活塞等组成根据地面温度、井底温度及静液柱压力，在地面对氮气腔充氮到预定压力，此压力作用在动力芯轴上，使球阀在工具下井时处在关闭状态封隔器座封后，环空加压，压力作用在动力芯轴上，压缩氮气，动力芯轴下移带动动力臂使球阀转动开井释放环空压力，在氮气作用下，动力芯轴上移带动动力臂使球阀转动关闭实现关井计量部分主要由伸缩芯轴，计量短节，计量阀，计量外筒，硅油腔，平衡活塞组成平衡活塞一端连通硅油腔，另一端与环空相通下钻时，当液柱压力逐渐增加到大于下硅油腔压力时，平衡活塞上移使下硅油腔压力增高，当下油腔压力增加到比上油腔压力大2.8MPa时，计量阀开始延时导通，上油腔体积增大，浮动活塞上行，氮气腔体积缩小，使氮气压力增高，通过动力芯轴传递给动力臂使球阀保持关闭，工具下井过程中氮气腔与上硅油腔压力平衡，上硅油腔始终比下硅油腔小2.8MPa压力，处于动平衡状态。

封隔器座封后，环空加压，由于计量阀延时导通的作用，在上下硅油腔压力形成压差还未平衡时，动力芯轴下移带动动力臂，使球阀转动打开3．技术性能表4－1LPR－N测试阀规范总成号外径mm（英寸）内径mm（英寸）组装长度mm（英寸）连接扣615.4171127（5）57.15（2.25）4993.6（196.60）31/2″API内平扣615.4173118.9（4.68）56.8（2.00）5132.3（202.06）31/2″API内平扣615.41799.06（3.90）45.72（1.80）5026.2（197.88）27/8″EUE8牙油管扣615.417577.7（3.06）28.4（1.12）4241.03（166.97）23/8″EUE8牙油管扣表4－２LPR－N阀剪销数据工具外径mm（英寸）总成号剪断压力MPa/只销剪销件号127(5)615.41711.93615.41133118.9(45/8)615.41732.65615.4113399.06(37/8)615.4172.14615.4110777.7(3)615.41751.52615.41175表4－3密封件包工具外径mm（英寸）总成号常温密封件包高温密封件包127(5)615.4171615.41739615.22768118.9(45/8)615.4173615.41735615.2276899.06(37/8)615.417615.41784615.2093477.7(3)615.4175615.41769615.22448表4－２LPR－N计量阀工具外径mm（英寸）总成号计量阀计量阀127(5)615.4171615.4172615.41785118.9(45/8)615.4173615.41775615.4178699.06(37/8)615.417615.417877.7(3)615.4175615.41764．充氮压力的计算及充氮步骤（1）充氮压力的计算根据地面温度，静液柱压力和井内泥浆温度查表5确定充氮压力，为了确定精确的充氮正力，需用内插法计算充氮压力值。

1）选定与地面实际温度最接近的地面温度的表格2）选定与测试深度的实际泥浆温度最接近的表中泥浆温度3）一旦选定了确切表格，且根据表格确定了泥浆温度，即可确定用于实际测试深度液柱压力的确切充氮压力如果实际静液柱压力与表格中静液柱压力不符，可应用下列公式去确定与此静液柱压力相应的充氮压力：充氮压力式中Pn――充氮压力，MPa；CPh――表中高静液柱压力下的充氮压力，MPa；CPL――表中低静液柱压力下的充氮压力，MPa；Ha－一实际静液柱压力，MPa；HL――表中低静液柱压力，MPa例一静液柱压力Ha＝40MPa井温160℃地面温度15℃计算充氮压力Pn查附表2（6）CPh=21.19CPL=17.96HL=34.47＝20．55MPa（2）充氮步骤1）充氮前，用氧分析仪检查氮气纯度，氮气纯度必须高于99%2）连接好氮气瓶与增压泵，增压泵出口管线与增压泵连接，用氮气吹通管线，清除空气及杂物3）增压管线与工具连接4）用氮气瓶压力向工具内充氮气2.76MPa，然后释放掉，以清除工具中的氧5）用增压泵，往工具内充氮直到要求的充氮压力，关掉增压泵，拧紧工具上的氮气注入阀5．操作压力的计算各种LPR-N测试阀，最小操作压力见附表1。

由于此表未考虑摩阻，球阀上下压差及其它可能误差，如泥比重偏差，测试深度偏差、低精度压力表的误差等因此最小操作压力附加3.45MPa做为实际操作压力1）选择与所使用规格的LPR-N测试阀相应的表格2）选定实际测试深度的泥浆温度与表中最接近的温度3）如实际静液柱压力介于表中两个静液柱压力之间，则用下列内插法公式计算出操作压力操作压力式中P1一一操作压力，MPa；Ph一一表中高静液柱压力下的操作压力，MPa；PL一一表中高静液柱压力下的操作压力，MPa；PHa一一实际静液柱压力，MPa；PHL一一表中低静液柱压力，MPa；例二：静液柱压力PHa＝40MPa井底温度160℃用5LPR一N阀测试，计算操作压力查附表1（3）Ph=6.86PL=6.28PHL=34.47=10.2MPa6．功能试验（1）试压介质为清水或乳化油2）计量部分加满硅油3）球阀以下试压68.94MPa，稳压5钟4）球阀上部试压34.5MPa，稳压5分钟5）对工具充氮气27.6MPa，稳压3小时为合格6）将四只剪销装入动力接头7）对上下外压孔同时加泵压31MPa，延时5分钟后氮气腔压力应增至28.3MPa8）泵压继续增加到41.4MPa（127mm工具球阀打开压力应为35.50.7MPa）稳压10分钟，氮气压力应增至38.60.7MPa（9）将上下传压孔压力释放至31MPa，保持10分钟，氮气压力应为33.80.7MPa，球阀关闭。

10）将压力释放至零，保持10至15分种，计量套上下压力完全平衡三）APR-A反循环阀1．工作原理下井时，APR-A反循环阀的剪切心轴的位置被剪销所限定，处于将反循环孔堵塞的位置测试结束后，向环空施加泵压，环空压力作用在剪切心轴上，剪断剪销，剪切心轴向下运动，打开反循环孔，实现反循环2．结构API-A反循环阀由上接头、中心短节、下接头、剪切套、销铂和剪切芯轴等组成见图4—3所示表4－5API-A阀技术规范总成号615.4116615.411外径mm（英寸）127.76（5.03）99.57内径mm（英寸）57.15（2.25）46组装长度mm（英寸）914.4（36.0）736.6端部扣型31/2″API内平37/8″EUE剪切压力MPa每只剪销3.343.693．计算操作压力工具下井前要根据井深、泥浆比重、套管最大破裂压力数据确定APR-A阀应装的剪销个数n－剪销数，个；Pj－实际静液柱压力，MPa；P1一LPR-N阀操作压力，MPa；PP一每只剪销剪切强度，MPa／只；APR-A阀操作压力P2=nPP－Pj（14一16）式中P2－APR-A阀操作压力，MPa；n－剪销数PP一剪销强度；MPa／只；Pj一实际静液柱压力；例三5″APR一A阀已知：Pj=40MpaP1＝10.2MPaPp=3.347″套管N-80抗内压强度出68.67MPa计算剪销数和A阀操作压力取18只强度校核nPP=183.34=60.12MPa＜68.67MPa操作压力P2=nPP－Pj＝183.34—40＝20.12MPa4．性能检验（1）内压试验工具整体试压68.9MPa，稳压5min为合格，如果稳不住压应拆卸工具，更换有关密封元件后重新试压。

2）功能试验如图4一4所示，将下接头上的四个带丝扣的小孔中的三个用塞子堵住，将压力管线接到未堵住的孔上，在中心短节两边丝扣后面的槽内装上O形圈，检验循环阀是否在预定的压力下打开安装20只剪销127.76mm工具打开循环阀的压力应为66.9+7MPa；99.57mm工具打开循环阀的压力应为：73.87MPa（四）APR-M2反循环阀APR-M2阀是一种可以作为循环阀、安全阀和取样阀的多功能阀1．工作原理终流动结束后，向环形空间加压，使环空压力大于操作LPR－N阀的压力6.9MPa左右，这个压力作用在动力心轴上，剪断剪销，动力心轴向上运动，使球阀关闭，取到流动时的地层样品，这就是M2取样功能，动力心轴继续向上运动，撞击密封心轴井剪断限定密封心轴的剪销时，回复弹簧就会推动密封心轴向上运动，于是循环孔打开可以进行反循环，这就是M2阀的循环功能在关闭取样器的同时，弹性卡箍滑入锁定槽内，使取样器在井下一直保持关闭状态，即测试管柱处于关井状态，这就是M2阀的安全功能2．结构APR-M2阀由循环阀、动力部分、取样器三部分组成循环阀由上外筒、循环管、。