APR测试工具技术解析课件.ppt

1、 APR测试工具技术测试工具技术 伸缩接头伸缩接头 RD安全循环阀安全循环阀 滑套式泄流阀滑套式泄流阀 LPR-N测试阀测试阀 液压循环阀液压循环阀 震击器震击器 RTTS封隔器封隔器1.1.用用 环环 空空 压压 力力 控控 制制 开、关开、关 井井 操操 作作 用用 于于 定定 向向 井井 (水水 平平 井井 )和和 复复 杂杂 井井 的的 测测 试，试，操操 作作 方方 便便，性性 能能 可可 靠靠,提提 高高 成成 功功 率率 用用 于于 在在 海海 洋洋 半半 潜潜 式式 钻钻 井井 平平 台台 和和 浮浮 船船 上上 进进 行行 测测 试试2.2.全全 通通 径径 用用 于于 高高

2、 产产 井井 测测 试试 可可 在在 测测 试试 管管 柱柱 内内 进进 行行 电电 缆、钢缆、钢 丝丝 和和 挠挠 性性 油油 管管 作作 业业 可可 与与 机机 械械 式式 和和 压压 控控 式式 引引 爆爆 系系 统统 配配 合，进合，进 行行 TCP-DST TCP-DST 联联 作作 可可 进进 行行 挤挤 注注 作作 业业3.3.高高 级级 密密 封封 丝丝 扣扣 (CAS(CAS 扣扣),),工工 作作 压压 力力 高高 达达15000psi15000psi 用用 于于 高高 压压 气气 井井 测测 试试4.4.反反 循循 环环 阀阀 可可 多多 次次 反反 复复 开、开、关（关

3、（OMNI OMNI 阀）阀）可可 进进 行行 测测 试试 酸酸 化化 再再 测测 试试 作作 业业APR 测测 试试 管管 柱柱 的的 特特 点点油管伸缩接头钻铤RD安全循环阀OMNI阀钻铤放样阀LPR N阀压力计托筒大约翰震击器液压循环阀RTTS安全接头RTTS封隔器筛管作用：在管柱中提供一段伸、缩长度以帮助补偿测试或措施期间管柱压缩、伸长，使封隔器上的钻压保持恒定，确保封隔器密封。该工具也可与常规测试工具管串组合，接在测试器以下进行常规测试。在测试期间，当操作钻杆使测试阀换位时，提供一段自由行程，有利于开关井的操作。原理：当浮式钻井船向上运动时，钻杆将伸缩接头拉长，于是管柱的内容积增加。

4、同时，在伸缩接头内的一个压差活塞将同样量的液体排入管柱内，结果是净的内容积没有变化。相反，浮式钻井船向下运动则排出流体。这是体积平衡型伸缩接头，其压力平衡的特征是最大限度地缩小压力激动。每个伸缩接头有1.524m的行程。为了获得较大的自由行程，可以多个伸缩接头串联使用，最上部的一个伸缩接头走完它的1.524m行程；然后接着是接在其下面的一个。OD5.03 in.ID2.28 in.长度 180.00 in.工作压力爆破压力15,000 psi挤毁压力15,000 psi 抗拉强度 225,000 lbOD3.90 in.ID1.80 in.MAKEUP LENGTH163.86 in.RATE

5、D WORKING PRESSURE Burst 15,000 psi Collapse 15,000 psi TENSILE RATING 155,000 lbRD安全循环阀RD安全循环阀是一种用于套管井内靠环空压力操作的全通径安全循环阀。此工具主要用在油气井测试结束时封隔测试层和将地层流体循环、排出管柱。作为安全阀，可以在测试期间的任一时刻操作该工具，以封堵测试管柱和封隔地层。对环空施加压力，一旦环空压力超过破裂盘的破裂压力，安全阀就起作用。用一个选用接头来代替球阀部分，此工具就变成了一个单作用的循环阀。循环部分：这部分有循环孔。当剪切心轴处于上限位置时，循环孔是密封的（关闭的），剪切心轴

6、靠上接头上的剪销固定在上限位置。循环面积 工具规格 面积 当量流通内径 3 7/8 3.14in2 2.00in 5 3.14in2 2.00in 动力部分：动力部分提供操作该工具所需的操作力。空气室由破裂盘外筒（3 7/8工具为上接头）和剪切心轴构成。下井时，3 7/8RD安全循环阀上接头的破裂盘把空气室与环空液柱压力隔开，5RD安全循环阀则由破裂盘外筒上的破裂盘把它们隔开。一旦破裂盘破裂后，作用在差动面积上的环空压力就将球阀关闭，循环孔打开。球阀部分由一个球阀、操作销、指状弹簧组成，弹簧爪卡在剪切心轴上的槽内。当剪切心轴向下运动时，弹簧爪推动操作销而使球阀转动至关闭位置。当剪切心轴下移到转

7、动球阀使之关闭所需的距离后，弹簧爪就从槽中释放出来，而剪切心轴则继续向下运动，直至露出循环孔。OD3.90 in.ID1.80 in.MAKEUP LENGTH70.80 in.RATED WORKING PRESSUREBurst15,000 psiCollapse15,000 psiTENSILE RATING 187,000 lbOD5.03 in.ID2.28 in.长度长度 68.04 in.工作压力工作压力 破裂压力破裂压力15,000 psi 挤毁压力挤毁压力15,000 psi 抗拉强度抗拉强度 328,000 lbOMNI多次循环阀哈里伯顿公司生产的多功能循环开关阀是一种由环

8、空压力控制的可实现多次开关的循环阀。其规格有两种，即98mm（3 7/8）和127mm（5），分别适用于127mm（5）244.5mm（9 5/8）的套管井进行全通径地层测试、油管传输射孔，以及射孔与全通径测试联作等作业时循环作业。由于其具有多次重复开关的能力，使得在全通径地层测试等作业结束时可进行酸化、压裂等增产措施。使用此阀可使多项作业的程序简化，大大降低勘探成本。多功能循环开关阀由氮气室油室动力机构循环机构球阀机构四大部分组成其中油室动力机构为关键部分油室动力机构主要由过油短节、动力阀总成、卡套、换位套、动力阀筒、换位心轴、钢球、油室心轴、油室外筒、平衡活塞等零件构成。油室动力机构中充满

9、专用液压油用以传递压力。动力阀总成两边各有一对单向阀，阀心在推力或压力作用下可推动弹簧使单向阀打开。循环机构主要由连接短节、循环外筒、循环短节、循环心轴、密封圈等零件组成。循环机构的功能主要是当工具运行到一定位置时，使环空与钻柱之间沟通形成通道，以便进行正、反循环。球阀机构主要由锁紧爪、连接短节（3 7/8工具）、上座圈、下座圈、球阀总成、操作销、球阀外筒、下接头等零件组成。球阀机构的球阀在工具循环孔打开之前关闭，这样确保循环时循环介质与地层流体隔离。氮气室主要由上接头、充氮阀体、氮腔心轴、氮腔外筒、活塞、氮气塞、充氮塞等零件组成。氮气室中充入高纯度氮气用以平衡静液柱和环空压力并贮存能量，充氮

10、压力取决于静液柱压力和井下温度。OD .5.03 IN.ID .2.28 IN.长度长度 .376.15 IN.(31.34 FT.)工作压力工作压力.15,000 PSI抗拉强度抗拉强度 .371,000 LBOD 5.03 in.ID 2.28 in.MAKEUP LENGTH 41.28 in.RATED WORKING PRESSUREBurst15,000 psi Collapse15,000 psiTENSILE RATING 247,000 lb滑套式泄流阀技术参数滑套式泄流阀技术参数全通径放样阀全通径放样阀全通径放样阀由本体、放样塞、阀心、管塞、限位螺母、“O”形圈组成 213

11、总成号外径（mm（in）内径（mm）组装长度（mm）端部扣形615.2167127.0（5.0）57.15297.94内平615.4129 118.87（4.68）50.8304.8内平615.41292 118.87（4.68）50.8304.8615.209399.06（3.90）45.72304.82 7/8EUE8牙油管扣LPR-N测试阀是整个管柱的主阀，主要由球阀部分、动力部分和计量部分组成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

12、氮到预定压力，此压力作用在动力心轴上，使球阀在工具下井时处在关闭状态。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，环空加压，压力作用在动力心轴上，压缩氮气，动力心轴下移带动操作臂使球阀转动打开，实现开井。释放环空压力，在氮气作用下，动力心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心轴，计量短节，计量阀，计量外筒，硅油腔，平衡活塞组成。平衡活塞一端是硅油腔，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

13、气腔体积缩小，使氮气压力增高，通过动力心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。封隔器坐封后，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，动力心轴下移带动动力臂，使球阀转动打开。LLaLhn894.6CPPHPHCPCPppn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，MPaPHa实际静液柱压力，MPa；PHL表中低静液柱压力，MPa。充氮压力计算:根据地面温度、静液柱压力和井内泥浆温度查充氮表,确定充氮压力，为了确定精确的充

14、氮压力，需用内插法计算充氮压力值。LLaLhn894.6CPPHPHCPCPpMPa55.2086.17894.647.344096.1719.21例1：静液柱压力PHa40MPa，井温160，地面温度15，计算充氮压力。解：查表CPh21.19MPa，CPL17.96MPa，PHL34.47MPa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、增压泵往工具内充氮直到要求的充氮压力，关

15、掉增压泵，拧紧工具上的氮气注入阀。操作压力的计算a.选择与所使用规格的LPR-N测试阀相应的表。b.选定实际测试深度的泥浆温度与表中最接近的温度。c.如果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，即45.3894.6LaLh1LPPHPHPPp式中：p1操作压力，MPa；ph表中高静液柱压力下的操作压力，MPa；pL表中低静液柱压力下的操作压力，MPa；PHa实际静液柱压力，MPa；PHL表中低静液柱压力，MPa。45.3894.6LaLh1LPPHPHPPp45.328.6894.647.344028.686.6例2：静液柱压力PHa40MPa，井底温度16

16、0，用5LPR-N阀测试，计算操作压力。解：查表，ph6.86MPa，pL6.28MPa，PHL34.47MPa =10.2（MPa）OD5.03 in.ID2.28 in.长度长度 190.08 in.工作压力工作压力 破裂压力破裂压力 15,000 psi 挤毁压力挤毁压力 15,000 psi 抗拉强度抗拉强度 367,000 lbOD3.90 in.ID 1.8 in.长度长度 196.80 in.工作压力工作压力 破裂压力破裂压力 15,000 psi 挤毁压力挤毁压力 15,000 psi 抗拉强度抗拉强度 223,000 lbFul-Flo Hydraulic Circulati

17、ng Valve全通径液压循环阀主要由延时计量系统和旁通部分组成。计量系统由浮动活塞、花键外筒、短节、计量套、计量及加油外筒、锁定活塞和硅油等组成；旁通部分由循环套、循环外筒和下接头组成。作用原理：全通径液压循环阀可接于测试阀以下或测试阀以上。当接于测试阀以下时，该工具作为封隔器的上部旁通，在插入生产封隔器时，帮助释放测试阀下面升高的压力；当该工具接于测试阀以上时，可在测试后作为循环阀使用。操作全通径液压循环阀不需要旋转，当对工具施加钻压后，液压计量装置要延时2min，以关闭旁通孔，延时机构保证在旁通孔关闭前使RTTS封隔器坐封或插入生产封隔器。上提不延时即可打开旁通。OD5.03 in.ID

18、2.28 in.长度长度 83.76 in.工作压力工作压力 破裂压力破裂压力15,000 psi 挤毁压力挤毁压力15,000 psi 抗拉强度抗拉强度 262,000 lb OD3.90 in.ID1.80 in.长度长度 80.64 in.工作压力工作压力 破裂压力破裂压力10,000 psi 挤毁压力挤毁压力10,000 psi抗拉强度抗拉强度 163,000 lbRD取样器是靠环空压力操作的取样器，取样时通过环空加压到破裂盘设定的压力值使破裂盘破裂，环空压力通过破裂盘孔推动心轴，剪断剪销后，心轴继续上行推开滑套，使卡套进入心轴前端的锁紧槽内，地层流体就被保存在心轴与取样外筒之间的取样

19、室内。其特点是：由于使用了破裂盘，因而其操作压力稳定，并且在取样前后均能保持全通径状态，可在测试过程的任何阶段取样，不影响后续作业的进行。OD5.03 in.ID2.28 in.长度长度 82.00 in.工作压力工作压力 破裂压力破裂压力15,000 psi 挤毁压力挤毁压力15,000 psi 抗拉强度抗拉强度 411,000 lbOD3.90 in.ID1.80 in.长度长度 131.00 in.工作压力工作压力 破裂压力破裂压力15,000 psi 挤毁压力挤毁压力 15,000 psi 抗拉强度抗拉强度 202,000 lbBig John Jar结构及工作原理结构：BIG JOH

20、N震击器由震击心轴，花键外筒，液压缸，震击锤，计量套，计量锥体，计量调节螺母，压力平衡活塞，下心轴及下接头等组成工作原理：BIG JOHN震击器的作用与TR震击器的完全相同，工作原理相似。所不同的是，操作震击器时，上油室的液压油可以从两条通道流入下油室，一条是计量套与液压缸之间很小的间隙，另一条通道是计量锥与计量套下部的内圆锥面之间的间隙（可以调节）。通过计量调节螺母调节计量锥与计量套下部的内圆锥面之间的间隙，可以改变震击器的液压延时时间。OD5.03 in.ID2.28 in.长度长度 81.96 in.工作压力工作压力 破裂压力破裂压力15,000 psi 挤毁压力挤毁压力15,000 p

21、si 抗拉强度抗拉强度 224,000 lbRTTS Safety JointRTTS安全接头结构及作用RTTS安全接头由上接头、心轴、反扣螺母、外筒、“O”形圈、短节、张力套和下接头组成。它接在封隔器之上，当封隔器被卡时，对管柱施加拉力，使张力套断开，然后进行上提下放和旋转运动，使安全接头倒开，起出安全接头以上的管柱。正常测试，安全接头靠张力套不会倒开。一旦发生紧急情况需要倒开安全接头时，先对管柱施加拉力使张力套断开，保持对管柱的右旋扭矩并上下运动安全接头，即可完全倒开。结构：结构：RTTS封隔器由封隔器由“J”形槽机构、机械形槽机构、机械卡瓦、胶筒和水力锚组成。胶卡瓦、胶筒和水力锚组成。胶

22、通径规环、通径规环、2个胶筒、隔环、下通径规环个胶筒、隔环、下通径规环组成；机械卡瓦部分由机械卡瓦本体、上心组成；机械卡瓦部分由机械卡瓦本体、上心轴、卡瓦止动销、轴、卡瓦止动销、6个机械卡瓦片、带帽螺个机械卡瓦片、带帽螺钉、开口环箍组成；钉、开口环箍组成；“J”形槽换位机构由形槽换位机构由4个摩擦块、个摩擦块、16片摩擦块弹簧、片摩擦块弹簧、4个固定环、个固定环、摩擦套筒和下心轴组成。摩擦套筒和下心轴组成。工作原理是：封隔器下井时，摩察垫块始终与套管内壁紧贴，凸耳是在换位槽短槽的下端，胶筒处于自由状态。当封隔器下到预定井深时，先上提管柱，使凸耳到短槽的上部位置，右旋管柱13圈（正常情况），在保

23、持扭矩的同时，下放管柱加压缩负荷。由于右旋管柱使凸耳从短槽到长槽内，加压时下心轴向下移动，卡瓦锥体下行把卡瓦张开，卡瓦上的合金块的棱角嵌入套管壁，而后胶筒受压膨胀，直到两个胶筒都紧贴在套管壁上，形成密封。如果进行挤注作业，封隔器胶筒以下压力大于封隔器胶筒以上静液柱压力时，下部压力将通过容积管传到水力锚，使水力锚卡瓦片张开，卡瓦上的合金卡瓦牙方向朝上，从而使封隔器牢固地坐封在套管内壁上。如果要起出封隔器，只需施加拉伸负荷，先打开循环阀，使胶筒上、下压力平衡，水力锚卡瓦自动收回，再继续上提，胶筒卸掉压力而恢复原来的自由状态，此时凸耳从长槽沿斜面自动回到短槽内，锥体上行，卡瓦随之收回，便可将封隔器起出井筒。