MFE地层测试工具

MFE地层测试工具（一）

1. MFE地层测试工具的特点及适用条件

MFE地层测试工具是一种常规测试工具，它通过上提下放管柱实现井底开关井，可用于不同尺寸的套管井和裸眼井的地层测试，具有成本低、操作保养方便、环境适应性强等特点，是目前国内普及率最高的一种测试工具，它有95mm和127mm两种主要规格。

2. MFE地层测试工具的工作原理及施工过程

MFE地层测试工具是一套完整的测试工具系统，包括多流测试器、旁通阀和安全密封封隔器等。MFE地层测试工具的工作原理如图1所示。测试分四个步骤：

图1

1）下井

下井时多流测试器的测试阀关闭，旁通阀打开，安全密封不起作用，封隔器的橡胶筒处于收缩状态。

2）流动

测试工具下至井底后，下放管柱加压缩负荷，封隔器胶筒受压膨胀，紧贴井壁起密封作用，旁通阀关闭，多流测试器的液压延时机构受压缩负荷后延时，经过一段时间后管柱出现自由下落现象，测试阀打开，地层流体经筛管和测试阀流入钻杆，进入流动期。

3）关井

关井恢复时，上提管柱至指重表读数有某一瞬间不增加时（此点称为自由点），多流测试阀的心轴上行，继续上提管柱至超过自由点8.9~13.35KN的拉力，立即下放管柱至原加压坐封负荷，测试阀关闭，进入关井恢复期，并把流动结束时的地层流体收集在取样器内，流动和关井的次数视测试情况而定，其操作方法与上面相同。4）起出

关井结束后，上提管柱给旁通阀施加拉伸负荷，经过一段时间延时旁通阀打开，平横封隔器上下的压力，安全密封恢复至下井状态，封隔器的胶筒收缩，可以将测试工具安全地起出井眼。

3、MFE地层测试工具各主要部件的结构和原理

1）MFE多流测试器

多流测试器是整套工具的核心部位。它由换位机构、延时机构和取样机构三部分组成。

（1）换位机构：

换位机构由花键心轴、花键套和J形销组成，如图2所示。花键心轴上沿180°的圆周面铣有换位槽，J形销固定在花键套上，J形销的平头销插入换位槽里。换位槽的换位如图3所示。当上提下放管柱时，花键心轴上下运动，但不能转动。J形销沿换位槽运动，带动花键套转动，但不能上下运动。管柱每上提下放一次，心轴在测试器中的位置就改变一次，实现测试阀的开关井转换。如J形销在下井前放于A点关井位置，若下钻顺利，工具始终处于关井状态。坐封后，多流测试器受压缩负荷，换位心轴向下运动，J形销由A点移到B

点开井。关井时上提管柱，换位心轴上行，J形销由B点移到C点，再下放管柱并加压J形销由C点换向D点，阀处于关闭状态，若再次开井，则上提管柱，J形销由D点换向A点，再下放管柱并加压，J形销由A点换向B点开井。如此重复操作，可实现多次开关井。

1—花键心轴；2—J形槽；3—滑套活塞；4—滑套；5—J形销

图2 换位机构图图3 换位槽图

（2）延时机构：

延时机构由阀、阀座外筒组成，如图4所示。阀与外筒间充满液压油，利用液体缝隙流动的原理达到延时的目的。其特点是下放管柱加压时阀起延时作用，管柱拉伸时阀不起作用。阀外筒的内径上边小下边大，阀在上部运动时延时，至下部大直径处液压油立即泄流，管柱自由下落25.4mm，此为开井显示。延时机构在承受一定的压缩载荷才开始工作，能保持阀在下钻过程中不提前开井，坐封时保证先坐封再开井，又能在地面观察到开井显示。

（3）取样机构：

MFE多流测试器的取样机构，取样器又是测试器开、关状态的控制阀。它由取样外壳、取样心轴、上下两个密封套和两“O”型圈、“V”型圈组成，如图5所示。

1-换位机构；2-外筒；3-阀；4-上液室；1-上接头；2-花键心轴；3-换位机构；

5-弹簧；6-液压油；7-下液室；8-心轴4-延时机构；5-流动孔；6-上测试阀；

9-测试阀及取样机构7-取样心轴；8-下测试阀；9-流动孔

图4 液压延时机构图5 取样机构及测试阀

MFE地层测试工具（二）

开井时，取样心轴与密封套不密封，地层流体可以自由通过，关井时，取样心轴与密封套密封，地层流体不能通过，阀被关闭，同时在取样器圈闭一定体积的（地层）流体（圈闭了最后一次流动末时的地层流体）。95mm和127mm取样器的取样容积分别是1200ml

和2500ml。95mm和127mm多流测试器的技术规范见表1。

2）裸眼旁通阀

旁通阀有两个作用：

（1）起下钻遇到缩径井段时，泥浆从管柱内部经旁通通过，从而减少起下钻阻力和抽汲作用；

（2）测试结束时，平衡封隔器上下方的压力。

裸眼旁通阀由主旁通阀、副旁通阀和计量阀组成。其延时机构正好与多流测试器相反，上提拉伸延时，下放加压不延时，一般施加89KN的拉力延时1~4min后拉开旁通阀。裸眼旁通阀结构如图6所示。

（3）安全密封

安全密封代替裸眼封隔器总成上的滑动接头，与裸眼封隔器配套组成安全密封封隔器其作用是当操作多流测试器进行开关井时，给封隔器一个锁紧力，使封隔器卸去钻压仍能保持坐封。安全密封由活动接箍、阀短节、密封心轴、油室外壳、连接短节、止回阀和计量滑阀总成组成。

MFE地层测试工具（三）

计量滑阀是油压系统的主要控制装置，它是靠封隔器上、下方压差来推动的。油压系统由与计量滑阀和止回阀相连的上、下油室组成。油室内充满4607号合成液压油。滑阀的一侧受弹簧力和地层压力的作用，另一侧受液柱压力作用。当工具下井或起出时，液柱压力作用在滑阀的两侧，使阀处于平衡状态。油可以在阀周围自由地流动，上、下油室连通。封隔器刚坐封时，油很容易从下油室流到上油室，多余的油则经止回阀流向上油室。只要封隔器上、下方的压差超过1.034MPa时，滑阀就保持在上、下油室不通的位置，从而对封隔器液压缩紧作用。测试结束解封封隔器时，对旁通阀施加89KN的拉力，延时几分钟拉开旁通阀，平衡封隔器上、下方的压力，滑阀回到原来的开启位置，油从上油室自由地流到下油室，即可解封起钻。安全密封工作原理如图7所示。