APR工具取样技术的应用.docx

APR工具取样技术的应用张鹏 刘焕军 胡国军（试油试采分公司技术开发大队）摘要：油田井下取样是测试施工一个很重要的步骤，本文详细介绍了APR工具在地层取样强大的功能性、取样方式多样性、取样数量可选择性，主要由RD取样器，泄压阀、OMIND阀、RD安全循环阀配合使用，完全可以实现施工中所要求各种工艺的取样要求，具有取样准确、施工工期短，取样过程简单、安全性高等特点。关键词： 取样方式；RD取样器；泄压阀；LPR-N阀；RD安全循环阀；操作方法1前 言井下取样技术相对与地面取样而言，由于需要采用专门的井下取样工具取样器来完成，因此技术难度上要大于地面取样。尤其如果需要取得高压物性样品。APR工具测试用于地层钻杆测试工艺，是一种全开型、全通径的井筒测试方式。地层取样作为APR测试技术的一种功能，是在APR工具基础上发展起来的专用不同要求不同井况的取样方式。主要由专门用于取样的RD取样器和有取样功能的工艺管柱组成，从而实现了录取样品的多样性、取样数量的可选择性、取样操作的安全性等功能。具有操作简单、取样成功率高、录取样品真实等优点，并且该工具结构简单，易于保养维护。2工具组成 取样器由取样心轴、取样外筒、破裂盘、样品腔组成。2.1工作原理这种全流动型取样器是由环空打压操作的破裂盘控制，取样器的取样心轴上有一个内装式的差动面积，当环空压力增加到一个预定值，取样器的破裂盘受挤压破裂，环空压力作用在取样心轴的差动面积上，心轴的一端是没有压力的空气腔，另一端是附加了压力的环空静液柱压力。在这种情况下，取样心轴就朝着压力低的空气腔向上运动，并圈闭样品。当取样器心轴到达行程的顶部时，它就被锁定在一组锁定挡块中而不能上下运动。取样器样品腔圈闭的样品为1200 ml，足够作两个500 ml的P 分析，多余的体积用于转样时的管线、阀等。转样时样品腔里的活塞可以用压力泵推动转样用不着压汞仪转样。转样方法简单易于操作，可以使样品保持恒定的压力被转移到取样品瓶内。2.2技术特性2.2.1时间延迟特性允许RD取样器在预定时间之后圈闭样品，不同的取样器计量筒可以用于各种不同的圈闭时间，即可以由现场工程师根据流体流动情况决定取样时间，使样品更为合理。2.2.2当样品已经圈闭后，取样器仍然保持全开，因此可以继续进行下一步的各种测试，如开关井操作、绳索作业、酸化压裂等措施。这样既保证了样品的真实性，又不耽误施工作业进程。2.2.3几支RD取样器可在同一测试过程中不同时间取到不同样品，使得样品更为真实有效。2.2.4打开RD取样器破裂盘的操作是环空打压，属于低压力操作。因此取样过程简单、安全。 2.2.5样品的转移：常规样品在地面可以依靠样品本身的压力被转移到专用的样瓶或密闭容器中。同时在流程中可以连接压力表、气体流量计等设备，在转移样品时计量样品的压力、气体的容积、液体的体积等。如果样品转出数量不够，可以再通过住转样泵取出剩余的样品。对于高压物性样品，必须采取转样泵提供动力源。RD取样器，采用清水做为转样介质，来驱替样品进入样瓶。转样介质与样品有活塞隔离，互不接触。图1是一个比较普遍应用的对于RD取样器高压物性样品的转样方法的示意图。对于高压物性样品的转样必须以恒定的高于取样压力的转样压力来进行转移样品。通过取样瓶内的流出转样液的数量和取样瓶内的压力，来确定样瓶中所存储的样品量。图1 RD取样器转样示意图2.3技术参数（见表1）表1 RD取样器的技术参数工具名称内径mm外径mm长度mm扣型mm拉伸强度kg工作压力MP样品体积MLRD取样器573”CAS186000103.4212002.4工具特点在实际生产应用中，由于RD取样器具有以上卓越性能，尤其是在开井过程中随时取样，这是其它测试工具的取样器所不能比拟的如APR-M2取样器、MFE取样器均只能在流体终流动时一次性取样，而且取样后作业管柱即刻关闭，不能再进行开关井等测试工艺，无法保证样品的真实可靠。而RD取样器解决了这一难题，可在整个测试过程中根据需要取到不同的流动样品和不同的压力梯度的样品（根据不同施工要求把取样器设置在需要的位置），丝毫不影响测试的进程（取样后压力计曲线见图2）。取样后可以再进行酸化压裂等措施，这样既保证了样品的真实性，又缩短了井队的施工工期，至少少下一趟管柱，节约大量成本。 图2 压力计曲线 3工艺管柱 APR取样技术的工艺管柱结构组成：LPRN-VALVE、泄压阀、RD安全循环阀、破裂盘、球阀 、样品腔、球阀空间。3.1工作原理 这种全流通性的测试工具组合是由环空打压操作破裂盘控制的。RD安全循环阀上内部有安全球阀，当环空压力增加到一个预定值，RD安全循环阀破裂盘受到挤压破裂，环空压力作用在剪切心轴上剪切销钉，剪切心轴下行带动安全阀关闭。同时环空压力瞬间下降LPR-N测试阀关闭，圈闭由RD安全球阀、泄压阀、LPR-N测试球阀组成的样品空间。整个动作流程描述如下：当APR工具测试阀（LPR-N阀)、以及单次循环阀（RD安全循环阀）都带有球阀。在测试过程中，所有球阀都是打开的，如图3。测试结束，首先为了循环压井,环空打压打开RD安全循环阀的循环孔同时其球阀关闭，在打RD安全循环阀时LPR-N阀同开启地层流体瞬间冲满样品腔，当循环阀循环孔打开时，环空压力瞬间下降LPR-N测试阀瞬间关闭，如图4。这样两个关闭的球阀之间就圈闭了一定体积的地层流体样品，其流体的量取决于两个球阀之间的容积。各球阀之间必须放置卸压阀，用以把圈闭的样品安全地放出。泄压阀在整个取样过程中起到样品转出的作用。如果地层流体无法自行流出，可选用真空泵取出样品。RD安全循环阀（关）泄压阀LPR-N 阀（关）图4RD安全循环阀（测试位）泄压阀LPR-N阀（测试位）图33.2技术特性3.2.1在测试结束的时候可以取关井恢复的后的地层压力稳定的流体样品使得样品更为真实有效。打开RD安全循环阀的操作是环空打压，属于低压力操作。3.2.2LPR-N测试阀操作简单可以实现多次开关井，这样可以保证在取样阶段，样品可以快速的充满样品腔。LPR-N测试阀打开需要环空保压10.34MP，但在打开RD安全循环阀后无法保压，所以球阀无法再次开启。这样在取样结束后可以确保测试球阀一直保持关闭，以此保证样品腔完好的封闭。3.2.3.1泄压阀是在工具串中起到样品的转出工作.当泄压阀到达地面后：将泄压箍安装在泄压滑套外,泄压接头连接泄压滑套本体,连接泄压接头到取样瓶。同时在流程中可以连接压力表、气体流量计等设备，在转移样品时计量样品的压力、气体的容积、液体的体积等。如果样品无法自行排出可以选用真空泵取出样品。通过真空泵工作取出样品可保证样品的不和外界的物质接触，使样品不受到污染。图5是一个样品取出的流程。样品取出方法方便简单、安全性高。压力表样瓶样品腔真空泵图5 泄压阀取样流程量杯3.3技术参数（见表2）表2 APR工具串取样主要工具技数参数表工具名称内径mm外径mm长度 mm扣型mm拉伸强度kg工作压力MPLPR-N573CAS186000103.42泄压阀573CAS186000103.42RD安全循环阀573CAS186000103.423.4技术特征在实际生产应用中，这个工具组合具有以上卓越性能，尤其是在取同样数量的样品是其他取样器不可比拟的，MFE取样器虽然和这种取样方式原理相同但是在取样数量上相差甚多，而且样品的取出安全性不好易伤人，无法保证样品不受到外界的污染。而APR工具组解决了这一难题，在整个测试的结束阶段取得的关井后压力恢复最好的地层流体样品，这样保证了样品的真实性。也可以根据施工要求在LPR-N测试阀与RD安全循环阀之间加装设计所需要数量的样品筒，这样实现了取样数量的可选择性，减少了在取大量样品方面所消耗的大量成本。（常规APR工具取样工艺管柱组合见图6）图6常规工艺管柱4现场应用情况2007年-2010年APR工具取样技术共使用5井次，累积完成地质层30层，取样成功率100%。具体使用情况见表3。表3 APR工具取样应用情况施工日期井号井别井深 m层数成功率2007.3POTERMINA-1重点预探井2153.008100%2008.5RCD-C2重点预探井2620.006100%2008.10SITER-1重点预探井2876.005100%2009.5W-BETARA-DEVE-4重点预探井1659.006100%2010.8MADEDEROP-1重点预探井1780.005100%5结论 APR工具多种取样方法使得APR测试技术更加完善。可以适应不同复杂井况完成取样工作。在实际的检验中也证实了它的可靠性、它的低成本、高效益。以上这些为APR工具的使用为开拓市场提供了很好的保证，使其作为测试工具方面的佼佼者，具有很高的推广价值.参考文献1叶荣，地层测试技术，石油工业出版社，1991年7月北京，15-28页。2韩贵，用于MFE地层测试的新型锁紧机构，油气井测试，2004年06期。3陈中一、杜克智，APR测试工具在含硫