第4章APR全通径测试工具及工艺讲解

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。

h

L

a l h CP H H CP CP Pn +--=894.63．技术性能

表4－1 LPR －N 测试阀规范

表4－3密封件包

（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 P n ――充氮压力，MPa ；

CP h ――表中高静液柱压力下的充氮压力， MPa ； CP L ――表中低静液柱压力下的充氮压力， MPa ； H a －一实际静液柱压力，MPa ； H L ――表中低静液柱压力，MPa

h

L

a l h CP H H CP CP Pn +--=894.6)(96

.17894.647.3440)96.1719.21(+--=45

.3894.6)(1++--=L L

a l h P PH PH P P P 45.3894.6)(1++--=L L

a l h P PH PH P P P 45

.328.6894

.647.3440)28.686.6(++--= 例一

静液柱压力Ha ＝40MPa 井温 160℃ 地面温度 15℃ 计算充氮压力P n 查附表2（6）

CP h =21.19 CP L =17.96 H L =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 P 1一一操作压力， MPa ；

P h 一一表中高静液柱压力下的操作压力， MPa ； P L 一一表中高静液柱压力下的操作压力， MPa ； PH a 一一实际静液柱压力，MPa ； PH L 一一表中低静液柱压力，MPa ；

例二：静液柱压力PH a ＝40MPa 井底温度 160℃ 用5 LPR 一N 阀测试，计算操作压力 查附表1（3）

P h =6.86 P L =6.28 PH L =34.47

=10.2MPa

6．功能试验 （1）试压介质为清水