地层测试技术APR工具课件

1、地层测试技术地层测试技术测试分公司测试分公司目录 第一章第一章 地层测试知识介绍地层测试知识介绍 第二章第二章 地层测试井下工具介绍地层测试井下工具介绍 第三章第三章 三联作测试技术简要介绍三联作测试技术简要介绍 第四章第四章 地层测试井口控制装置地层测试井口控制装置 第五章第五章 地层测试主要工具的维护地层测试主要工具的维护 第六章第六章 地层测试标准化操作地层测试标准化操作 第七章第七章 地层测试资料的处理地层测试资料的处理第一章第一章 地层测试知识介绍地层测试知识介绍地层测试简介地层测试简介 地层测试的作用地层测试的作用 地层测试是试油的一种方式，它是在钻井过程中或地层测试是试油的一种方

2、式，它是在钻井过程中或在下套管完井之后，用钻杆或油管将测试工具（测在下套管完井之后，用钻杆或油管将测试工具（测试阀、封隔器、压力计）下至井内待测试位置，经试阀、封隔器、压力计）下至井内待测试位置，经地面操作打开或关闭测试阀，对目的层进行测试，地面操作打开或关闭测试阀，对目的层进行测试，获取井下压力随时间变化的关系曲线，并取得测试获取井下压力随时间变化的关系曲线，并取得测试层的产出样品，通过分析处理曲线和样品得到动态层的产出样品，通过分析处理曲线和样品得到动态条件下地层和流体的各种参数，对储层作出评价。条件下地层和流体的各种参数，对储层作出评价。 地层测试的优越性地层测试与常规试油相比具有较大的

3、优势主要表现在：（1）录取地层资料比常规试油准确而且全面。其中某些地层测试录取的资料是常规试油无法得到的。（2）能够很好地保护地层。由于地测试一般是将常规试油的多道工序合成一道工序来作，大大缩短了空井的时间，减轻了钻井液对地层的浸泡和污染，同时地层测试一般是负压测试，能够避免常规试油所采取的正压试油方式对地层的再污染。（3）经济效益明显。如前所述，地层测试一般是将常规试油的多道工序组合成一道工序来做，大大节省了施工的费用，普通地层测试一般可节约常规试油费用的50%，而射孔与测试联作和射孔与测试、排液联作方式可节约常规试油的60%70%的费用。4）施工安全可靠。由于地层测试的管串可以根据测试要求

4、任意组合，特别是对高压油气井和含硫化氢井的测试，可采取先连好防喷设备再进行射孔与测试的联作方式。安全系数较高，所以在这一类井的试油中地层测试方式被广泛采用。据不完全统计，目前，我国海洋井的试油已全部采用地层测试方式，而陆地井的试油采用地层测试方式也已占到全部试油量的7080%，而且，随着地层测试技术的不断发展，地层测试必将最终取代传统的常规试油方式。地层测试的分类地层测试的分类地层测试按井况分类按测试工具分类膨胀式工具测试MFE、HST工具测试套管井测试裸眼井测试PCT工具测试APR工具测试地层测试管柱的基本组成地层测试管柱的基本组成 基本组成部份包括测试阀、封隔器、筛管和压力计等。 封隔器用

5、来隔开井内液柱对被测层段的压力，测试阀用于操作开关井及获取流体样品。压力计用于记录压力和温度的变化过程，当测试管柱内的液柱压力（或气压）小于被测层段的地层压力，被测层段的流体（油、气、水）就可以通过筛管进入测试管柱，直至喷出地面。地层测试的主要工序地层测试的主要工序 施工前的准备（1）编制测试方案： 根据甲方委托书要求，并根据钻井、录井、测 井等完井资料编写地质设计和施工设计；（2）准备地面施工设备和井下测试工具；（3）套管试压；（4）刮削；（5）通井。 测试施工（1）下管柱（2）坐封（3）开关井操作（4）压井起管柱（5）填写现场报告 成果解释（1）分析样品（2）数据处理（3）计算产量（4）计

6、算地层主要参数（5）编制成果报告APR地层测试工具简介LPR-N阀工作原理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。 LPR-N阀结构组成（1）结构：测试阀主要由球阀、动力、计量三部分组成。 球阀部分由球阀、阀座、控制臂、夹板、球阀外筒组成。 动力部分由动力短节、动力芯轴、动力外筒、氮气腔、充氮阀体、浮动活塞等组

7、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，处于关闭状态。封隔器坐封后，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。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

8、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，上硅油腔的压力比下硅油腔压力小2.8MPa，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，在上下硅油腔压力还未达到平衡时，动力芯轴下移带动动力臂，使球阀转动打开。LPR-N阀工具结构图LPR-N阀的充氮和操作压力计算已知某测试井井深h=2773m，地面温度为25.6，泥浆柱下部温度为94，采用密度=1.03g/cm3的压井液压井，求采用98mmLPR-N阀测时的充N2压力和操作压力。 (充N2压力公式PPhPL(PHa-PHL)/6.894+PL， 表一：部分LPR-N阀充

9、氮压力（地面温度为26.7） 泥浆温度 静 液 柱 压 力， MPa 13.7882 20.6822 27.5763 34.4704 41.3644 48.2585 55.1526 62.0467 10.0 13.4228 20.0755 26.5491 32.8227 38.9860 44.9838 50.7059 56.4280 23.9 12.6231 18.7864 24.7773 30.6028 36.3525 41.8057 47.3209 52.7328 37.8 11.9061 17.6419 23.2330 28.6931 34.0636 39.2135 44.4599 49

10、.6098 51.7 11.2925 16.6837 21.9301 27.0524 32.0850 36.9798 41.7643 46.6867 65.6 10.7410 15.8219 20.7650 25.6115 30.3477 35.0510 39.5375 44.1428 79.4 10.2584 15.0773 19.7515 24.3361 28.8172 33.2225 37.5382 41.7643 93.3 9.8172 14.4017 18.8346 23.1917 27.4384 31.6231 35.7596 39.7719 107.2 9.4173 13.795

11、0 18.0412 22.1576 26.2113 29.6583 34.1464 37.9864 121.1 9.0519 13.2504 17.2766 21.2338 25.1082 28.9275 32.6917 36.3869 135.0 8.7210 12.7471 16.6078 20.3996 24.1155 27.7555 31.3543 34.9047 148.9 8.4177 12.2921 15.9943 19.6205 23.2055 26.6801 30.1547 33.5673LPR-N阀的充氮和操作压力计算泥浆温度 静 液 柱 压 力，MPa 13.788 20

12、.682 27.576 34.470 41.364 48.259 55.153 62.047 10.0 6.584 6.901 7.308 7.728 8.273 8.866 9.452 10.155 23.9 6.584 6.880 7.266 7.673 8.135 8.735 9.204 9.969 37.8 6.584 6.866 7.239 7.625 8.018 8.611 8.983 9.790 51.7 6.584 6.866 7.204 7.577 8.018 8.556 8.862 9.679 65.6 6.584 6.860 7.170 7.535 8.018 8.507

13、 8.854 9.576 79.4 6.577 6.853 7.163 7.528 7.963 8.425 8.848 9.445 93.3 6.577 6.846 7.156 7.528 7.908 8.349 8.845 9.314 107.2 6.577 6.839 7.149 7.487 7.873 8.321 8.783 9.245 121.1 6.577 6.839 7.128 7.466 7.839 8.280 8.807 9.183 135.0 6.577 6.832 7.122 7.466 7.832 8.225 8.680 9.121 148.9 6.577 6.832 7

14、.115 7.425 7.797 8.183 8.604 9.093操作压力计算公式: PPhPL(PHa-PHL)/6.894+PL3.45式中： P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 6.894 常数RD安全循环阀 RD安全循环阀工作原理 RD安全循环阀是一种用于套管井内靠环空压力操作的一次性全通径安全循环阀，此工具主要用在地层测试结束时，封隔油气层和进行循环作业，同时在该阀的球阀和测试阀的球阀之间可圈闭一段地层流体样品。在井下作业中，该阀被打开后将不能关闭。作为安全阀，

15、可以在测试期间的任一时刻操作该工具，以封堵测试管柱，循环阀打开后，球阀关闭，可作为一个一次性关井阀使用。用一个专用接头来代替球阀部份，此工具就成了一个单作用的RD循环阀。 用一个专用接头来代替球阀部份，此工具就成了一个单作用的RD循环阀。 目前RD安全循环阀有常规工具（不防硫）和防硫工具之分。RD安全循环阀结构图1.上接头 2.密封芯轴 3. 破裂盘外筒 4.球阀外筒 5.连接爪 6. 连接短节 7. 操作臂 8. 上座圈 9.下座圈10.下接头 11.支撑密封 12.支撑密封 13.支撑密封 14.支撑密封 15.支撑密封 16.支撑密封 17.减震垫 18.破裂盘 19.矩形密封圈 20.

16、剪销 21.座弹簧 22.球阀总成 2329.“O”型圈 30.支撑密封RD安全循环阀各部分作用原理 1.循环部份： 下井时，循环孔是关闭的，靠上接头上的剪销固定剪切芯轴在上限位置，当环空加压时，破裂盘破裂，剪切芯轴下移，循环孔打开。 2.动力部份： 动力部份提供操作该工具所需的操作压力，操作压力等于环空压力与大气压力之差乘以差动面积，下井时，破裂盘把空气与环空液柱压力隔开，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。 3.球阀部份： 球阀部份由球阀、操作臂、指状弹簧组成，弹簧爪卡在剪切芯轴的槽内，当剪切芯轴向下运动时，弹簧爪推动操作臂而使球阀转动至关闭位置，当剪切芯

17、轴下移到转动球阀使之关闭所需的距离后，弹簧爪就从槽中释放出来，而剪切芯轴则继续向下运动，直至露出循环孔。破裂盘破裂压力曲线 每个破裂盘都有1张在不同温度下的破裂压力曲线，这是出厂前在实验室内经标定做出的，误差在3%以内。此表的横坐标是温度（华氏），从50500F，纵坐标是破裂压力（psi）从5000-6000psi。例如，我们在此表中可查出18-0151的破裂盘在350F（177）时，它的破裂压力大约为5250psi（36.4MPa）。我们可以根据需要来选择合适的破裂盘。 破裂盘的选择和操作压力的确定 RD安全循环阀的操作压力通常设置在高于测试阀操作压力的6.910.3 MPa之间，破裂盘破裂

18、压力=静液柱压力+N阀的操作压力+高于N阀操作压力的附加量（一般取7MPa） 例：已知某井的静液柱压力是30MPa，井底温度为121，LPR-N阀的操作压力是10MPa，（用99RD安全循环阀）求： （1）选择何种破裂盘 （2）确定破裂盘的操作压力。 解：破裂盘的破裂压力=静液柱压力+N阀的操作压力+附加量 =30 + 10 + 7 =47（MPa） 应选择在121温度下破裂压力为47 MPa 左右的破裂盘，破裂盘操作压力大约为17 MPa。全通径放样阀 1作用 为了获得更多的样品，可以在LPR-N和RD安全循环阀之间加若干根油（钻）杆，全通径放样阀通常接在测试阀顶端，可以放出圈闭的样品，而回

19、收样品的体积由RD安全循环阀与测试阀之间所加油管（钻杆）的多少来确定，一般是加一根油管或钻杆。 2结构 全通径放样阀由本体、放样塞、阀芯、管塞限位螺母和O形圈组成，详见图2-3-3。 3全通径放样阀技术规范见表2-3-4。全通径放样阀结构图图2-3-3表2-3-4 全通径放样阀技术规范总成号 外径mm（英寸） 内径，mm 组装长度，mm 端部螺纹形 615.2167 127.0（5.0） 57.15 297.94 3 1/2内平 615.4129 118.87（4.68） 50.8 304.8 3 1/2内平615.41292 118.87（4.68） 50.8 304.8 3 1/2内平61

20、5.2093 99.06（3.90） 45.72 304.8 2 7/8EUE8牙油管螺纹 RTTS封隔器1.作用与原理 RTTS封隔器与RTTS循环阀配套使用。RTTS封隔器本身带有水力锚，可用于测试和挤水泥作业卸掉水力锚改为测试接头可进行一般的测试作业。RTTS封隔器的作用原理是：封隔器下井时，摩擦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，左旋管柱13圈，在保持扭矩的同时，下放管柱加压缩负荷。由于右旋管柱使凸耳从短槽转到长槽，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，尔

21、后胶筒受压而膨胀，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。 2.结构 RTTS封隔器由J槽换位机构、机械卡瓦、胶筒和水力锚组成（图2-4-4）。 胶筒密封部分由上通径规环、2个胶筒、隔环下通径规环组

22、成。 机械卡瓦部分由机械卡瓦本体、上芯轴、卡 瓦止动销、6个机械卡瓦片、带帽螺钉、开口环箍组成。 J槽换位机构由4个摩擦块、16片摩擦块弹簧、4个固定环、摩擦套筒和下芯轴组成。RTTS封隔器结构图BJ震击器 组成结构 BJ震击器由震击芯轴、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、下芯轴、下接头等组成，结构如图6-1-1所示。 工作原理 BJ震击器的工作原理与TR震击器的工作原理相似。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

23、计量锥体与计量套下面的内圆锥面的间隙，可以改变震击器的液压延时时间。RTTS安全接头 结构 RTTS安全接头由上接头、芯轴、反螺纹螺母、外筒、“O”形圈、短节、张力套和下接头组成（详见图2-7-2 RTTS安全接头结构示意图。 作用与原理 RTTS安全接头是接在封隔器之上，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。全通径液压循环阀（旁通）的结构全通径液压循环阀（旁通）1.作用原理全通径液压循环阀可接于测试阀以上或测试阀以下。当接于测试阀以下时，该工具作为封隔器的上部旁通，在插管插入生产封隔器时，帮助释放测试阀下面升高的压力

24、，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2分钟，以关闭旁通孔，延时机构保证在旁通孔关闭前使RTTS封隔器坐封或插管插入生产封隔器。上提不延时即可打开旁通。 2.技术规范（1）工具外径118.9mm。（2）工具内径57.15mm。（3）组装长度压缩状态2126.5mm；拉伸状态2202.7mm。（4）关闭旁通操作负荷8964.4133446.7N。（5）计量系统最大负荷274900N。（6）上端连接螺纹3 1/2API内平母螺纹，下端连接螺纹3 1/2API内平公螺纹。RD取样器1.上接头 2.隔套 3.锁块 4

25、.滑套 5.取样外筒 6.活塞 7.芯轴 8.破裂盘外筒 9.剪销 10.下接头11放样阀杆 12.螺杆 13.密封丝堵 14.拉簧 15.传压接头 16.支撑密封 17.支撑密封 18.支撑密封19.支撑密封 20.放样螺塞 21.减震垫 22.破裂盘 23密封圈 24.支撑密封 2531。“O”型圈取样器放样 工具提到地面后，在取样外筒上接上放样管线或转样装置，在破裂盘外筒（99工具为传压接头）上接试压泵，通过传压孔给活塞下部加水压，同时拧开取样外筒上的放样阀杆，水压推动活塞上行，就能将样品挤出取样室，实现放样或转样，RD取样器的操作 1、破裂盘操作压力及破裂盘的确定 选择合适的破裂盘，必

26、须已知以下数据： 井底温度 ，工具所在深度处的液柱压力及其它靠环空压力操作的工具的操作压力 2、破裂盘操作压力的计算 RD取样器操作压力应符合下列公式： 破裂盘的破裂压力=静液柱压力+N阀的操作压力+附加量（一般取3.5-7MPa） 破裂盘的操作压力= N阀的操作压力+附加量 LPR-N阀操作压力RD取样器的操作压力RD安全循环阀的操作压力RD取样器的保养拆卸RD取样器1拧下上接头，取出上接头孔内的滑套和隔套，取掉锁块上的拉簧，取下四个锁块。注意：由于芯轴和外筒之间的空气室内存有一定的压缩空气，在拆下锁块时，芯轴会出现回弹，注意身体安全。2拧下取样外筒，从取样外筒中取出活塞。3、拆掉下接头，取

27、出剪销孔内剪断的剪销碎块。4拉出芯轴，取出剪切槽内剪断的剪销碎块。5拧下传压接头（仅对99工具而言）。6拆下并报废所有“O”型圈和损坏的支撑密封。7清洗所有零件并擦拭干净，检查有无砂粒及零件磨损产生的铁屑 、毛刺。8检查所有零件是否有腐蚀、磨损或损坏、变形、拉伤。9、更换损坏的零件，在维护单上记录新零件号码和数量。10、摆放好所有合格零件，隔离损坏件，清理现场卫生，拆卸程序完成。组装RD取样器1、试验破裂盘孔密封性，在工具组装前，先将破裂盘外筒夹在虎钳上，拧上模拟破裂盘，装上破裂盘专用试压工具，加压到额定工作压力的1.1倍，稳压15min。检查有无渗漏，合格后再进行下一步。2、安装所有“O”型

28、圈和支撑密封，并涂上黄油。3、将芯轴装入下接头孔内，对正剪销槽，在下接头的剪销孔内对称安装已计算好数量的剪销。4、在芯轴上套减震垫，将破裂盘外筒套过芯轴拧在下接头上。（注意：破裂盘外筒和芯轴上不要涂太多黄油）5.将传压接头拧在破裂盘外筒上（仅对99mm工具）6、将活塞套在芯轴外露部分上。7、将取样外筒拧在破裂盘外筒（99mm工具为传压接头）上。8、在取样外筒上端依次装滑套、锁块、拉簧、隔套。9、将上接头拧在取样外筒上。10、在取样外筒和破裂盘外筒（99mm工具为传压接头）上，分别安装螺杆、放样阀杆、密封丝堵，如需马上下井，则安装破裂盘。11、用正确的状态标识给工具作记号，填写工具维护记录单，工

29、具组装完成。对RD取样器进行功能试验 1、破裂盘密封：在工具组装前，先将破裂盘外筒夹在虎钳上，拧上破裂盘（应不低于83MPa）或模拟破裂盘，装上专用试压工具，从破裂盘外部打到破裂盘破裂压力的80%，检查有无渗漏。 2、破裂盘孔上下两道密封圈密封试验，工具组装完成后，先不装破裂盘，装上专用试压工具，从破裂盘打压对剪销剪切压力的70%，稳压10分钟，无任何泄露为合格。 3、工具内部密封压力试验：工具上下两端装上试压接头，排净工具内空气，给工具打压到额定工作压力，稳压10分钟无泄露为合格。全通径液压循环阀（旁通） 温度（ ） 时间载荷，kN 37.8(100) 93.3(200) 148.9(300

30、) 204.4(400) 88.9643:153:05 2:552:44 111.2052:552:462:36 2:26133.4462:39 2:31 2:23 2:13 多功能循环开关阀（OMNI阀）概述哈里伯顿公司研制生产的多功能循环开关阀是一种由环空压力控制，且开关压力不随井深及油气压力变化而变化的可实现多次开关井的循环阀。其规格有两种，即3 7/8（99）和5（127），分别适用于5（127）9 5/8（244.5）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的管串试压和循环作业。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、

31、压裂等增产措施。使用此阀可使多项作业的程序简化，可大大降低勘探成本。多功能循环开关阀（OMNI阀） 目前，国内主要使用的多次开关反循环阀主要用于酸化、压裂等作业，大致包括两种：一种是靠环空加压打开、弹簧力复位的多次开关的循环阀，这种循环阀虽然具有多次开关的能力，但缺点是开关压力不恒定，且要求钻柱内压力与环空压力相比不能太小，若太小，循环孔有自行打开的趋势，如进行掏空、抽汲作业时，这种循环阀会自行打开。另一种是Johnston公司的钻柱内加压操作的多次反循环阀，因其操作要求钻柱内压力比环空压力大2000Psi，使用时必须排掉钻柱内空气，给钻柱内灌满工作介质，操作较为麻烦，因而限制了它的应用。现研

32、制的新型多功能循环开关阀克服了国内现有多次反循环阀的缺点，它的操作压力恒定，并且可实现多次重复开关，在一定的位置，可多次用环空压力操作其它井下工具，而其状态不受影响。多功能循环开关阀（二）多功能循环开关阀技术参数工具规格 3 7/8 51、最大外径99 127.52、通 径 45 573、总 长 6092 65554、抗拉强度 820kN 1730kN5、扭矩强度 10 kN.m 30 kN.m6、球阀上下最大压差 35 MPa 35 MPa7、外压强度 105 MPa 106 MPa8、内压强度 112 MPa 127 MPa9、过流面积 152 23210、操作压力 8 MPa 8 MPa

33、11、工作压力 70 MPa 70 MPa12、上下连接螺纹类型 2 7/8CAS.BXP 3 7/8CAS.BXP13、适用环境 含H2S和酸 含H2S和酸多功能循环开关阀结构示意图 多功能循环开关阀的结构 两种规格的多功能循环开关阀都是由氮气室、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。 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，充氮压力取决于静液柱压力和井下温度。多功能循环开关阀的结构 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、

34、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，当阀芯在推力或压力作用下可推动弹簧使单向阀打开。多功能循环开关阀的结构 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、操作臂、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。 多功能循环阀的原理 多功能循环开关阀是靠环空加压、泄

35、压实现动作的。（见多功能循环开关阀动作示意图）由结构特点可知，当环空加压时，活塞推动专用液压油向左运动，液压油推动动力阀总成向左运动，当运动到上死点时，液压油通过了动力阀进而推动氮气室中的平衡活塞，这时压力就储存于氮气室中。当泄压时，由于储存于氮气室中的压力高于环空中的压力，氮气压力推动氮气室中的平衡活塞向右运动进而推动液压油向右运动，液压油推动动力阀总成向右运动，当运动到下死点时，液压油通过了动力阀总成从而使氮气室压力与环空压力平衡。多功能循环开关阀的原理换位心轴上的换位槽标注数字的位置表示加压或泄压结束时钢球所处的位置。其中n表示加压结束时钢球所处的位置，n 1/2表示泄压结束时钢球所处的

36、位置。假如工具在加压结束时钢球处于位置2，从位置2到位置9，此阶段泄压、加压、钢球在换位槽中沿轨迹运动而换位，心轴不动，此阶段球阀处于开启状态，循环孔处于关闭状态，称为测试位置。当钢球处于位置9，此时泄压，钢球先运动到9 1/2，然后钢球带动换位心轴向右走一个行程，从而推动油室心轴、循环短节、循环心轴、锁紧爪、连接短节（3 7/8工具）、操作臂向右运动，使球阀关闭，此过程中锁紧爪与循环心轴脱开（锁紧爪具有弹性，在循环外筒右端的空位处与循环心轴脱开）：当再加压时，钢球由位置9 1/2运动到位置10，此过程换位心轴不动；当再泄压时，钢球位置10先运动到位置10 1/2后再带动换位心轴向右运动一个行

37、程；当再加压时，钢球从位置10 1/2运动到位置11，此过程换位心轴不动。从位置9到位置11的过程中，循环孔处于关闭状态，球阀处于关闭状态，称为过渡位置。多功能循环开关阀的原理当钢球处于位置11时，此时泄压，钢球从位置11先运动到位置11 1/2后再带动换位心轴向右运动一个行程，此过程中循环短节等零件向右运动一个行程，此时循环短节上的循环孔与循环外筒上的循环孔对准，循环流道沟通；从位置11 1/2到位置14 1/2之间，加压、泄压换位心轴均不动，只是钢球在换位槽中沿轨迹运动。从位置11到位置14 1/2的过程中循环孔保持打开，球阀保持关闭，称为循环位置。当球阀处于位置10 1/2时，此时加压钢

38、球先从位置14 1/2运动到位置15后再带动换位心轴向左运动一个行程，此过程中循环短节等零件向左运动一个行程，循环孔关；再泄压时，钢球从位置15运动到位置15 1/2，此过程换位心轴不动；再加压时，钢球从位置15 1/2先运动到位置1后带动换位心轴向左运动一个行程，此过程循环短节等零件向左运动一个行程；此时再泄压，钢球从位置1运动到11 1/2，此过程换位心轴不动。从位置14 1/2到位置1 1/2，此间循环保持关闭，球阀保持关闭，称为过渡位置。继续加压，钢球由位置1 1/2运动到位置2后再带动换位心轴向左运动一个行程，此间锁紧爪与循环心轴咬合，并一同向左运动一个行程，从而使球阀再次开启，此时

39、工具又进入测试位置，这样可以无限制重复以上过程。多功能循环阀的结构示意图多功能选择性测试阀概述：全通径选择测试阀是哈里伯顿公司最新研制的新一代全通径工具，由环空压力操作，可锁定开井的测试阀。在锁定操作压力作用下，该阀可处于开井位置，环空泄压后，球阀仍保持开井状态（即锁定操作模式）。也可随时恢复常规操作模式（如同操作LPR-N阀一样）。特点如下：1、锁定开井，避免套管和测试管柱在测试中长时间受压损坏。2、ARTS系统取代了APR-N阀中的计量套，使工具性能更加安全可靠。3、独特的球阀结构，使测试阀开井不受球阀上、下压差的限制，地层压力很大时，不用加液垫即可开井。4、可以通过选择测试阀以下的循环阀

40、进行反循环操作（即反循环点较常规更低），这有利于压井操作，节约时间，降低成本，增加安全系数，在高温高压井和高含气井测试中该优点更为突出。5、在锁定开井状态下可以进行起下钻操作，增加起下钻操作的安全性，加强油气控制。6、在尾管很长的情况下，可关闭循环阀，打开测试阀到锁定状态，在封隔器解封后，从尾管下部进行循环压井，提高起出管柱时的安全性，不用增加压井液比重。7、当插入或起出生产封隔器时不需旁通，从而简化管柱设计。8、工具充氮压力恒定（25003000psi），根据井深及井温即可计算，地面充氮压力低，增加了工具在地面运输和维护的安全性。全通径选择测试阀 全通径选择测试阀技术参数 工具规格化 3 7

41、/8 5 1、外径 99.0mm 127.0 2、内径 46.0 mm 57.0mm 3、长度 9829 7479.5 4、抗拉强度 1374kN 1545kN 5、工作压力 70MPa 70MPa 6、扭矩强度 12.0 kN.m 13.57 kN.m 7、工作温度 40+180 40+190 8、适用环境 无H2S和酸 无H2S和酸 9、两端连接螺纹 2 7/8CAS.BXP 3 7/8CAS.BXP全通径选择测试阀 操作模式： 常规操作模式：当封隔器座封后，通过环空操作压力使球阀旋转至开井位置，释放环空压力后，实现关井，其操作方式同LPR-N阀一样，称之为常规操作方式。 锁定操作模式：将

42、常规操作压力增加一恒定值（该压力称为锁定压力），使球阀开启，当环空压力释放后，换位销使换位心轴保持在此位置，即球阀保持开井状态，即为锁定操作模式。此时操作其它APR工具（OMNI阀等），只要操作压力低于该锁定操作压力就不会影响该阀。 锁定解除，若再次将常规操作压力增加至恒定值（锁定压力）后，释放环空压力，在弹簧力和氮气压力作用下，球阀旋转至关闭位置。此时该阀恢复至常规操作模式。若对环空加常规操作压力，则加压开井，泄压关井；若对环空加锁定操作压力，则加压开井，泄压后锁定于开井状态，锁定操作模式可以根据需要多次设定，也可随时解除，而不必将工具起出。全通径选择测试阀 1、弹簧组件（SpringMod

43、ule） 附加的弹簧组件是为了提供更多的球阀关闭力，也取代了LPR-N阀中的剪销，保持球阀关闭，防止压力激动提前开井。弹簧组件为选装件，可根据用户需要装或不装。 2、氮气室和环空参考压力收集系统（ARTS） 在地面，氮气室中充入预定压力的氮气，管柱下井过程中，ARTS将静液柱压力收集入氮气室，氮气压力与静液柱压力平衡。封隔器坐封后，由环空加压操作POTV时，ARTS继续收集环空压力进入氮气室，直到操作压力达到一定值时，ARTS关闭，收集压力被储存于氮气室中，这个压力将一直被用作整个测试过程中操作POTV的参考压力。当工具起出时，泄压阀会自动将氮气室中所收集的压力泄至环空中。全通径选择测试阀(三

44、)结构组成及工作原理（图9-3-1）该测试阀是由压力操作测试阀（POTV），弹簧组件（SpringModule），氮气室（NitrogenChamber），环空参考压力收集系统（ARTS）四大部分组成。1、压力操作测试阀（POTV）压力操作测试阀是由环空压力进行操作的井下开关阀，它同氮气室和环空压力收集系统（ARTS）连同工作。由于球阀的机械密封装置是双向作用的，因此，球阀可承受来自其上下两个方向的压力。由于球阀是同氮气室和具有压力自动补偿作用的环空参考压力收集系统连同工作。只需要所处的井下深度数据而不需要井下温度和压力等参数。可选择的换位锁定打开系统保证环空泄压后，球阀仍保持在打开位置。非全

45、通径压力计托筒 压力计托筒用于放置压力计和温度计，以便记录测试过程中的地层压力和温度。图2-7-2是非全通径压力计托筒的一种。它由上接头、外筒、压力计接头、下接头等组成。当它连接在管柱底部时，则将下接头换成丝堵。压力计装在托筒内，压力计上部与压力计接头连接。压力计接头上有两个传压孔B,上接头上有两个传压孔A,如果作外记录仪， 非全通径压力计托筒全通径压力计托筒 托筒的外壁开有2个放置温度记录仪的槽，两槽相距180,2个放置压力计的槽，两槽相距180,压力计和温度记录仪均相距90。 放置压力计的槽在下挡套内钻有与内壁相通的孔，管内压力通过该孔传到压力计，从而记录管内压力。 作用：全通径压力计托筒

46、在托筒的外壁开有专用的槽，一次下井可同时放置2 支直径小于32mm的压力计和2支温度记录仪，托筒内是全通径，有利于进行其它的作业。 维护压力计托筒 1.组装上下公母螺纹体时，一定要检查是否有损伤。 2.压力计托筒的传压孔必须畅通，不能被泥砂等杂物堵塞。全通径压力计示意图电子压力计 存储式电子压力计工作原理 1. PPS25型电子压力计的结构和工作原理 存储式电子压力计虽然品种较多,但结构和工作原理大多相同或相似,现以PPS公司的PPS25型加以说明. （1）压力/温度传感器 它的传感器为高精度硅-蓝宝石传感器。 （2）电子存储记录仪（PPS25内存） 它主要由电源控制器、存储单元、CPU和计时

47、装置组成，其存储量为500,000个数据点，可以把控制数据和试井数据存储在RAM(随机存取内存)中。回放资料时，存储在RAM中的控制数据和试井数据便可调出，存入计算机的磁盘中，以便显示、打印和绘图。（3）电源 电源是由一节高温锂电池组成的电池组，电源电压为33.9V。由于PPS25压力计采用了最新的设计方案，结合最新的芯片封装技术，不仅使压力计在体积上做到了最小化，而且各器件功耗也降到了最低，根据不同的情况PPS25压力计在井下连续工作的时间最少为20天到半年。（4） 地面编程和回放设备 地面编程和回放设备主要有PPS25接口箱、标准串口数据和回放电池盒。PPS25专用接口箱可对PPS25内存

48、中原有的资料进行清除、编程及读出。 在利用PPS25存储压力计试井之前，必须根据所测井的基本资料及有关数据设计出试井方案，再根据试井方案选取合适的编程方式编制一个控制程序表，编程方式是以时间间隔来设置的，也叫T方式，这种方式使任何两点的时间间隔可任意选择（至少为1s）。这样在测试过程中，可根据不同时段选择不同的取点时间间隔。（起下钻一般为2min10min,开关井一般为4s1min）。APR保养规程保养规程APR保养规程保养规程1适用范围适用范围本规程规定了APR的保养规定本规程适用于APR的保养操作2保养规定保养规定2.1对人员状况及劳保穿戴的要求；a）人员身体健康，能够承担本职工作和相应的

49、工作强度；b）APR使用人员必须有地层测试工等级证书。c）进入施工现场必须按规定穿戴劳动保护用品。2.2设备系统图见使用说明书或设备铭牌2.3设备润滑规定APR的丝扣和胶圈必须涂黄油润滑，氮气室丝扣和胶圈必须涂硅油。2.4设备交接班时的保养规定a）设备操作人员接班时，必须提前到岗b）交接内容：设备技术状况、存在问题和隐患;2.5设备工作期间保养规定无2.6定期等级保养的周期和保养范围及注意事项；a）每下井一次做常规保养一次，保养球阀机构，检查油室和氮气室情况；b）下井5次大保养一次，更换工具全部易损件。c）工具保养结束后，应做功能调试，调试合格后进行工具试压，试压合格后方可下井使用。2.7维护

50、设备的程序要求及注意事项；a）保养时人员注意氮气室高压伤人。b）在进行功能调试和工具试压时，无关人员应远离试压区。2.8保养时的避险措施；a）拆卸APR时，使用工具时防止打滑伤人；b）拆卸APR要认真检查，防止检查不到组装，造成工具损坏；c）各部位螺丝连接要紧固牢靠防止松动，防止工具脱落；2.9设备出现故障时的处理措施；APR保养出现故障时，应及时重新拆卸检查保养直至合格。3其他要求其他要求3.1在进行功能调试和工具试压时，无关人员应远离试压区。3.2保养设备时，做到工完、料净、场地清；3.3 APR工具所需氮气纯度在99.99%；APR操作规程操作规程1适用范围适用范围本规程规定了APR的操

51、作方法本规程适用于APR的操作2操作规程的要求操作规程的要求2.1使用前的准备2.1.1设备作业环境的要求APR适用于直井及斜度不超过60的套管井地层测试，测试前要求油管及套管试压合格。2.1.2对设备状态的规定APR使用前必须调试合格。2.1.3对人员状况及劳保穿戴的要求a）人员身体健康，能够承担本职工作和相应的工作强度；b）APR使用人员必须有地层测试工等级证书。c）进入施工现场必须按规定穿戴劳动保护用品.2.1.4设备交接班的规定a)设备操作人员接班时，必须提前到岗；b)交接内容：设备技术状况及存在问题;2.1.5设备启动前检查的要求APR使用前要检查各种塞子是否上紧，各部件连接是否紧密

52、。 2.2测试过程的操作 2.2.1对操作程序、操作顺序和操作方式的规定； 2.2.1.1APR测试过程的操作 a)APR按设计连接好，顺序下井。 b)每200米加液垫一次，直至设计高度。 c)下钻时严防井下落物。油管螺纹要清洁干净，外螺纹涂好密封脂。下钻速度要均匀，控制在40根/h内，打好背钳，防止转动管柱坐封，遇阻后要上下活动管柱，遇阻加压要小于50kN，加压时间要小于1min，若上下活动管柱无效则起出管柱查明原因。 d)校深结束后，调整管柱，使射孔枪正对射孔层位，坐封封隔器。常规测试按设计要求坐封。坐封吨位按设计要求执行。 e)装采油树，反打压到预定压力开井，（打压到预定压力开井）；联作

53、测试继续升压至点火头引爆压力点火。 f)泄压时要迅速。LPR-N阀泄压即关井。选择测试阀泄压保持开井，再打压泄压一次保持关井。 g)根据设计要求进行开关井 h)自喷井按放喷规程执行。 i)测试结束后，开井流动状态，套管打压至RD取样器破裂盘的破裂压力，使RD取样器取样，再继续升压至RD循环阀的破裂盘的破裂压力，打开RD循环阀，建立循环通道，洗压井，计量好地层出液量。并按取样规程取好油水样。 j)测试工具的起出及资料录取 k)测试工具分段起出井口，解体后运回工房保养。 l)检查氮气室的压力是否有漏失。 2.2.2对异常状况排除的规定 a)现场测试首先验证油管、套管有没有漏失现象。 b)在座封打压

54、开井时，观察压力表变化。若压力下降，应立即上提，调整座封位置重新坐封打压。 c)观察压力表的变化，若还没有开井显示，应解封起钻。 2.2.3各种情况下的避险措施； a)工具长期维持压力状态，无关人员应远离氮气室。 b)充氮气时无关人员远离充氮区, 所需氮气纯度在99.90%； 2.3应急状态的操作 环空加压开井后如果压力下降，应迅速解封封隔器，换位置坐封，如仍压力下降，起出工具检查。 3其他要求其他要求 3.1现场放样，要按放样程序进行，防止高压流体伤人和损坏放样仪表。 3.2套管、油管各种强度数据要核对清楚，最高压力不能超过套管和油管的强度安全范围。APR地层测试操作规程地层测试操作规程1

55、范围范围本标准规定了测试前准备、测试操作步骤及注意事项。 本标准适用于套管完成井地层测试。2 规范性引用文件规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 Q/DG 1452 通井操作规程 Q/DG 1456 油气水井套管刮削操作规程 Q/CNPC-DG 1074 作业井架选用及安装规定 Q/CNPC-DG 1733-2001 采油（气）井口安装试压及使用说明3 测试准备测试准备3.1 地面设施地面设施3.1.1井架安装，符合Q/CNPC-DG 1074的要求。3.1.2指重表灵敏、准确并在检定有效期内。提升设备运转正常，排

56、挡灵活可靠。大绳排列整齐。3.1.3根据井深、负荷大小，下入不同规格的油管，采用不同规格的吊环、吊卡等工具，要求大钩承受负荷后转动灵活。3.1.4 根据预计产量，备好分离器。射孔前接好流程，试压合格。量油、测气等专用工具配齐。3.1.5为测试安全，晚上测试要做好照明和防喷工作。高压油气井测试，备消防车值班。井场电路安装要合格，照明灯有专人负责。测试时井场严禁明火。3.2 压井液压井液备符合设备要求的压井液3.3 井筒准备井筒准备3.3.1 装井口及井口试压，按Q/CNPC-DG 1733-2001执行。3.3.2 通井，按Q/DG 1452要求执行。3.3.3刮削，按Q/DG 1456要求执行

57、。3.4 测试专用工具测试专用工具3.4.1测试工具按设计要求准备。工具在工房按APR工具保养手册要求保养调试合格，使其达到性能要求。3.4.2 井下仪器仪表：压力计（机械或电子）、温度计和时钟。根据不同的井深选择合适的仪器仪表。下井仪器仪表必须经过校验合格并在有效期内。3.4.3 地面设备（从井口到地面）：控制头、活动管线、显示头、钻台管汇。根据设备的规格做好试压。4 测试过程测试过程4.1 测试工具及仪表组装测试工具及仪表组装4.1.1 用专用工具车把工具、仪器仪表固定后运到井场，首先调试仪表，上满时钟，划好压力计卡片上的基线。组装好压力计、温度计，使其处于工作状态。4.1.2 根据设计的

58、管串顺序，分段进行组装。4.1.3 各部件连接牢靠，位置准确，封隔器换位部分灵活、畅通。 4.2 下测试工具过程下测试工具过程 4.2.1 在测试人员的指导下，按顺序把测试工具及仪表下入井内，螺纹按要求上紧，保证管串的密封。 4.2.2 每下100m加水垫一次，直至按设计要求的高度。每300m在井口检查一次管柱有无渗漏，发现渗漏及时处理。 4.2.3 下钻时，必须装自封，严防井下落物。油管螺纹要清洁干净，外螺纹涂好密封脂。打好背钳，严禁转动管柱，防止中途坐封。 4.2.4 下钻速度要均匀，控制在15m/min内，操作要平稳。遇阻加压不得超过50KN，发现遇阻后立即上提管柱，上下活动，无效后起出

59、工具查明原因。4.3坐封与测试坐封与测试4.3.1 联作测试校深结束后，调整管柱，使射孔枪正对射孔层位，坐封封隔器。常规测试按设计要求坐封。坐封吨位按设计要求执行。装采油树，用400水泥车反打压。4.3.2 反打压到预定压力开井，（1分钟以内打压到预定压力开井）；联作测试继续升压至点火头引爆压力点火。4.3.3 泄压时要迅速。LPR-N阀泄压即关井，选择测试阀泄压保持开井，再打压泄压一次保持关井。4.3.4 严格按设计执行开关井制度。4.3.5 自喷井按放喷规程执行。4.4解封与起钻解封与起钻4.4.1测试结束后，开井流动状态，套管打压至RD取样器破裂盘的破裂压力，使RD取样器取样，再继续升压

60、至RD循环阀的破裂盘的破裂压力，打开RD循环阀，建立循环通道，洗压井，计量好地层出液量。并按取样规程取好油水样。4.4.2压井后按洗压井规程上提封隔器解封，解封后观察10分钟让时钟行走，记录终静液柱压力，环空液面稳定再按起下钻规程起钻。4.5 测试工具的起出及资料录取测试工具分段起出井口，解体后运回工房保养。现场取样并记录：放样压力、油、水、泥浆量、取样时间、取样地点、井号、井段、层位等。并把样品尽快送到化验室进行化验。对测试卡片进行鉴定，在卡片上注明：井号、测试编号、测试日期、压力计和温度计号、压力计和温度计量程、时钟编号及量程、实测温度。电子压力计及时回放，回放数据及时上交勘探开发项目部。