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1、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；
2、（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）Champ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
3、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
4、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
5、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41 LPRN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）31/2API内平扣615.4173118.9（4.68）56.8（2.00）5132.3（202.06）31/2API内平扣615.41799.06（3.9
6、0）45.72（1.80）5026.2（197.88）27/8EUE8牙油管扣615.417577.7（3.06）28.4（1.12）4241.03（166.97）23/8EUE8牙油管扣表4 LPRN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43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)615.417
7、1615.41739615.22768118.9(45/8)615.4173615.41735615.2276899.06(37/8)615.417615.41784615.2093477.7(3)615.4175615.41769615.22448 表4 LPRN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)615.4175615.4176 4充氮压力的计算及充氮步骤 （1）充氮压力的计算
8、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
9、 例一 静液柱压力Ha40MPa 井温160 地面温度 15 计算充氮压力Pn 查附表2（6） CPh =21.19 CPL=17.96 HL=34.47 2055MPa （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
10、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PHa40MPa 井底温度 16
11、0 用5 LPR一N阀测试，计算操作压力 查附表1（3） Ph =6.86 PL =6.28 PHL =34.47 =10.2MPa 6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28.3MPa。 （8）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38.60.7
12、MPa （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43所示。表45API-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31/2API内平37/8EUE剪切压力MPa每只剪销 3.34 3.69 3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=n PPPj （14一16） 式中P2APR-A阀操作压力，MPa； n剪销数。 PP一剪销强度；MPa只；
