第二章DST测试工艺

第二章DST测试工艺编写：周根武审核：郭金明97.4.8第第第第第第第节节节节节节节第第第第第第第节节节节节节节1234567工艺介绍作业前的准备测试管柱设计资料录取APR工具结构及原理MFE工具结构及原理影响时效因素分析第1节工艺介绍测试前的准备测试工具、设备的准备根据设计要求，列出下井工具、地面设备的规格、数量，并对所有工具、设备进行试压和功能试验。井眼及井场准备下测试工具前，必须用标准的通径规通径，用钻井液循环洗井；套管、防喷器试压：套管、防喷器应按要求试压，合格后方可作业；钻具或油管仗量准确，并保证在一定的压差下不刺不漏；钻井指重表、扭矩表等仪表应灵敏准确；准备足够量的压井液。技术交底测试监督在施工前应向井队和测试作业人员进行技术交底，对施工设计进行说明，指出施工中应注意的有关事项。测试工具下井按照管串结构设计要求，将需下井的工具和钻具依次连接，并按规定扭矩上紧扣。（下井时，LPR-N阀关闭，APR—皿2循环阀球阀开启，循环2孔关闭，APR-A阀循环孔关闭，封隔器胶筒处于紧缩状态），下钻要求操作平稳，不得猛刹、猛放。开井流动测试管串下到预定位置后，座封封隔器。下放管柱加负荷，使封隔器胶筒受压膨胀，密封钻杆和套管环空。连接好地面管线并按要求试压。环空加压或上提下方打开测试阀，地层流体通过测试阀流入钻具内，进入流动期。关井恢复环空放压或上提下方关闭测试阀，切断地层流体向外流动的通道，关井测压力恢复。开井流动和关井的次可根据测试情况而定（操作方法只是重复2和3步即可）循环压井终流动或终关井结束后，打开反循环阀实现反循环压井；上提管柱，解封封隔器，正循环压井。起出测试管柱循环压井结束后（气全量降到一定值时），起出测试管柱、解体工具并保养。起钻时，特别是在起前几柱时，一定不能太快，以免抽吸。第2节作业前的准备作业前车间内准备工具试压下井测试作业的工具需要进行水压试验，通常在车间内按要求试压5000psi，保持10分钟不漏、不降为合格。试压不合格的工具或未经试压的工具绝不能下井。工具的功能试验APR工具需要功能试验的有：LPR-N测试阀，APR-M^环阀、APR-A2循环阀、液压旁通、震击器等。（1） LPR-N测试阀功能试验：注氮4000psi，注满硅油，装好剪切销钉。上、下加压孔连接试压泵，注氮接口接好氮气表。①用试压泵给测试阀上、下加压孔同时施以泵压4500psi，保持5分钟，氮气压力将增至4100psi。②泵压增至6000psi，在低于该压力值时，4个剪切销就已剪断，球阀开启。连续泵压保持6000psi,10分钟，氮气压力将增至5600psi±100psi。③将上、下加压孔的压力泄至4500psi并保持10分钟。球阀在放压过程中就会关闭。放压10分钟后，氮气压力应降至4900psi±100psi。④将泵压放至0psi，保持10~15分钟以到达平衡。APR-M、APR-A阀功能试验2给APR-M阀、APR-A阀分别装15个铜销钉(特制销钉，有一定的2剪切值)；给加压孔加泵压，直至铜销钉瞬间剪断，记录下泵压值；计算出每个销钉的剪切值。液压旁通功能试验液压旁通功能试验有两种方法：一种是给加压孔加压；另一种是用拉压机施加压力。液压旁通功能试验前注满硅油。上加油孔加油，下孔排气。花键外筒内的浮动活塞位置应离上被帽有一个活塞长度的距离。液压旁通应有2分钟左右的受压延时。大约翰震击器功能试验给震击器注满硅油。上油孔加油，下油孔排气。加油时保持在震击器拉伸状态，然后压缩震击器使之处于待激发状态。给待激发状态下的震击器施以40000磅的拉力。记录对震击器施力到延时结束的时间间隔。压缩震击器处于待激发状态。重复②、③、④步骤，使震击器在40000磅拉力下延时10次。第10次延时在1~2分钟内为合格。若延时试验不合格，卸开震击器，调节延时(上调时间缩短，下调时间延长)，再作功能试验。准备齐全现场作业所需的全部工具，保证有足够的备用件。备齐工具常用配件及附属工具、设备。测试作业现场准备和检查2・2・1・按设计要求计算LPR-N阀的氮气压力值并给LPR-N阀充氮气；2・2・2・计算M阀、A阀装销钉数量并装好销钉，LPR-N阀装上4个销2钉；2・2・3・ 检查LPR-N阀、液压旁通、大约翰震击器的专用硅油是否充满；2・2・4・检查封隔器动作是否灵活；2・2・5・每层次测试后起出的工具都要进行速检。APR-M循环阀、APR-A循环阀要全部保养；2LPR-N测试阀要保养球阀部分和下接头处；液压旁通要保养下部插入密封处和上部活塞处；封隔器换胶筒并检查卡瓦是否灵活；若安全接头张力套拉断则需更换。第3节测试管柱设计根据测试作业的具体要求和计划，设计APR工具测试管串（柱）。几种基本管柱如下：3・1 常规套管测试管柱（从上至下顺序）测试树、钻杆、水下控制系统、钻杆、伸缩接头、钻铤、APR—A循环阀、钻铤、APR—M循环阀、泄压阀、LPR—N测试阀、液压旁通、大2约翰震击器、RTTS安全接头、RTTS封隔器、压力计托筒、引鞋（或筛管）。TCP、DST联作测试管柱测试树、钻杆、水下控制系统、钻杆、伸缩接头、钻铤、APR—A循环阀、同位素接头、钻铤、APR-M循环阀、泄压阀、LPR-N测试阀、液2压旁通、压力计托筒、震击器、安全接头、封隔器、减震器（纵向、横向）、点火头、TCP射孔枪。3・3高压气井下插入工具作业管柱测试树、钻杆、APR—A循环阀、钻铤、APR—M2循环阀、泄压阀、LPR—N测试阀、液压旁通、压力计载体、安全接头、震击器、插管（带扶正器）。酸化、压裂、挤注作业管柱测试树、钻杆、水下控制系统、钻杆、伸缩接头、钻铤、APR—A循环阀、钻铤、APR—皿2循环阀、泄压阀、LPR—N测试阀、液压旁通、压力2计载体、震击器、安全接头、封隔器、引鞋（或筛管）。第4节资料录取下DST工具管串时记录的数据：下工具开始时间；②工具串下完（伸缩接头入井）时间；③下完工具时的悬重；④管柱全部下完时间；⑤管柱全部下完悬重；⑥校深时间。装井口试压时记录的数据：装井口测试树时间；②坐封封隔器时间；③坐封重量；④装防喷管时间；⑤连地面管线、油嘴管汇时间；⑥试压时间（分段试压）；⑦试压结果。初开井记录的数据①初开井时间；②环空加压压力（提放钻具重量）；③井口显示；④返出流体性质；⑤井口压力值。初关井记录的数据①井下关井时间；②井口关井时间；③井口压力值。放喷求产记录的数据（有关DST资料方面）①开井时间；②环空加压压力（提放管柱悬重）；③井口显示；④返出流体时间、性质；⑤油咀尺寸；⑥井口压力终关井记录的数据①关井时间；②关井时井口压力；③流体性质（显示情况）。反压井循环记录的数据(1)打开反循环阀时间；(2)打开反循环阀压力；(3)井口开始返出液体时间；(4)泵压；(5)泵冲；(6)排量；(7)返出新压井液认时间；(8)返出新压井液时泵冲数；(9)返出油量；(10)返出地层水量；(11)结束反循环时间；(12)解封封隔器时间；(13)解封封隔器悬重；(14)正循环时间；(15)正循环泵冲数。起DST管串记录的数据开始起钻(结束正循环)时间；②伸缩接头出井时间；③M阀放样2时间、压力；④M阀放样流体性质；⑤M阀放样流体量；⑥DST工具解体22完毕时间。读取机械压力计、温度计卡片数据①初静液柱压力；②初流动初压力；③初流动终压力；④初关井压力；⑤二开始压力；⑥二开终压力；⑦二关压力；⑧终静液柱压力；⑨流温的最高值。若多次开关井，再读取每次开井的初压力、终压力和关井压力值。测试报告内容①测试管串(柱)②测试设计(主要是N阀、M阀、A阀的操作数2据)；③井的基本数据；④地面数据；⑤压力计、温度计读卡数据；⑥测试经过描述。第5节APR工具结构及原理LPR-N阀的结构及原理结构LPR-N测试阀是由球阀部分、动力部分和计量部分组成。①球阀部分主要由球阀座、球阀、操作臂、C型夹板和球阀外筒组成。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。计量部分主要由延长心轴、计量短节、计量套、计量外筒、硅油腔、平衡活塞等组成。工作原理LPR-N测试阀是整个管柱的一件主要工具，由它来实现开关井。在地面对LPR-N阀预先充好氮气，管柱在下井过程中，环空压力作用在补偿活塞上，球阀始终处于关闭位置。封隔器坐封后，关闭防喷器，向环空加压，压力传到动力心轴使其下移，带动操作臂使球阀转动，打开球阀，实现开井。释放环空压力，在氮气压力作用下，动力心轴上移带动操作臂，使球阀关闭，实现关井。如此反复操作，从而实现多次开关井。APR-A循环阀的结构和原理结构APR-A循环阀由上接头、中心短节、下接头、剪切心轴和剪切套组成。工作原理APR-A阀下井过程中，剪切心轴的位置受剪销限制，处于将反循环孔密封堵塞的位置。测试结束后，向环空施加一定的泵压，环空压力作用在剪切心轴的活塞面上，剪断销钉，剪切心轴向下运动，打开循环孔，实现反循环。APR-M2循环阀的结构和原理2结构APR-M2阀由循环阀、动力部分、取样器部分组成。2循环阀由上外筒、循环短节、密封心轴和回压弹簧等组成。动力部分由剪切外筒、剪切套、剪销、动力心轴（压差心轴）、动力外筒（压差外筒）等组成。取样器部分由球阀总成和放样阀组成。工作原理流动结束后，向环形空间加泵压，使环空压力大于操作LPR-N阀的压力（一般大于1000psi左右）。这个压力作用在M阀动力心轴（压差心轴）2上，剪断销钉，动力心轴向上运动，使球阀关闭，取到流动时的地层样品。这就是M阀的取样功能。同时，动力心轴向上运动，撞击密封心2轴，并剪断限定密封心轴的两个销钉。回复弹簧就会推动密封心轴向上运动，打开循环孔，建立循环。这就是M阀的循环功能。2在关闭取样阀的同时，弹性卡箍滑入锁定槽内，使球阀在井下一直保持关闭状态。这就是M阀的安全功能2大约翰震击器的结构和工作原理结构大约翰震击器由震击心轴、花键外筒、液压缸（外筒）、计量套、计量锥体、计量调节螺母、压力平衡活塞、下心轴等组成。工作原理通过液压延时，形成瞬间阻力，产生震击力。即当震击器内的计量套移动到外筒旁通段时，特殊的液压油（硅油）快速从旁通流过、释放张力，从而产生震击。液压旁通（全通径液压循环阀）结构、原理。结构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、花键心轴、短节、计量套、计量及加油外筒、下心轴等组成。旁通部分由循环套、循环外筒和下接头组成。工作原理坐封封隔器时，加压的重量压缩液压旁通的心轴向下移动。下油室的油要通过计量套流入上油室（不能通过计量套旁通处）。硅油通过计量套，形成2分钟左右的延时。上提解封隔器时，心轴向上移动，上油室的油通过计量套旁通很快流入到下油室，无延时作用。全道径伸缩接头的结构和原理结构伸缩接头由上部方心轴、密封扭矩外筒、活塞、缸套（上外筒）、差动心轴（下心轴）、连接短节和下外筒等主要件组成。工作原理全通径伸缩接头的作用是在管柱中提供一段伸缩长度，以帮助补偿钻井船的上、下浮动及井下温度变化引起的管柱伸缩。伸缩接头的工作原理是：当浮船向上运动时，钻杆将伸缩接头拉长，于是管柱内容积增加。伸缩接头内的一个压差活塞将同样量的流体排入管柱内，结果是净的内容积没有变化。相反，浮船向下运动时，管柱内容积减小，压差活塞排出流体。这就是内部体积平衡原理。RTTS循环阀的结构与作用结构RTTS循环阀由换位机构、外筒、凸缘心轴、开孔心轴、下外筒和上下接头组成。作用RTTS循环阀是一种既可做为循环用，又可用作旁通阀的锁定开、关型工具。起下钻时，RTTS循环阀处于打开状态，起旁通作用。当封隔器坐封时，RTTS循环阀自动锁于关闭位置。RTTS安全接头结构和工作原理结构RTTS安全接头由上接头、心轴、反扣螺母、外筒、短节、张力套和下接头等组成。工作原理RTTS安全接头接在RTTS封隔器之上。当封隔器被卡时，对管柱施加拉力（40000磅到25000磅），拉断张力套，然后进行如下操作：上提管柱、正转管柱（右旋）、下放管柱、正转管柱（右旋）。如此反复动作，就把反扣螺母与外筒之间倒开。RTTS封隔器的结构和工作原理结构RTTS封隔器由J型槽机构、机械卡瓦部分、胶筒密封部分和水力锚等组成。J型槽机构由摩擦块套筒、摩擦块、弹簧片、下心轴等组成：机械卡瓦部分由机械卡瓦片、锥体、上心轴、开槽环形箍等组成。胶筒部分由上挡环、下挡环、密封胶筒和隔环等组成。水力锚由本体、锚块、夹板、弹簧和心管等组成。工作原理RTTS封隔器的工作原理是：封隔器下井时，摩擦块始终与套管壁紧贴，凸缘块是在换位槽（J型槽）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，使凸缘块到短槽的上部位置，再右旋管柱几圈，下放管柱加压。由于右旋管柱使凸缘块从短槽到长槽内。加压时，卡瓦上的硬质合金块嵌在套管壁上，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。如果进行酸化、压裂等挤注作业，封隔器胶筒以下的压力大于胶筒以上的压力时，下部的压力将通过心管外壁与心轴之间传到水力锚处，使锚块张开，朝上方的卡瓦牙硬质合金牢固地卡在套管内壁上，使封隔器不能上窜，保证了胶筒的密封作用。全通径压力计托筒的结构和工作原理结构托筒由本体、上接头、上挡圈、下挡圈、下接头等组成。工作原理托筒本体外壁开有四个槽，每个槽相距900。相距1800的两个槽装压力计，另外两个槽装温度计。放置压力计的两个槽在下挡圈内钻有与内壁相通的孔，通过该孔可将井下压力传到压力计，从而记录压力。放置温度计的孔未钻穿。第6节MFE工具结构及原理MFE测试阀结构和工作原理结构测试阀是管串的主要部件，它由换位机构、延时机构和取样机构三部分组成。换位机构包括换位心轴、换位套、换位凸耳等组成。换位套上有换位槽。延时机构包括阀、补偿活塞、阀外筒、下心轴、阀座等组成。取样机构由取样器短节，上密封套、取样心轴、泄油阀、安全塞等组成。新式MFE测试阀有液压锁紧功能。工作原理MFE测试阀在下井时处于关闭位置，到达井下预定位置坐封封隔器时，通过钻柱加压，阀开始计量油并延时一段时间，测试阀被打开、形成流动通道，实现开井。要关闭MFE测试阀，只需上提钻具过自由点，并加上一定的拉力，然后下放钻具恢复到打开MFE阀前的悬重，实现关井。重复进行管柱的上、下运动，MFE就重新打开和关闭。反循环阀的结构和工作原理结构反循环阀有断销式和泵开式两种。断销式由阀本体和断销两部分组成。泵开式由阀本体、剪盘座、剪盘和销等组成。工作原理断销式反循环阀是用投杆撞断循环销（断销），由于循环阀外部是有孔的，所以，撞断后可建立循环。泵开式反循环阀是向钻具内加泵压，剪断钢销，冲出剪盘，打开通道。而后，改为反循环。伸缩接头的结构和原理结构伸缩接头由上、下接头、外筒、心轴和四方心轴等组成。工作原理伸缩接头下井时处于垃伸状态。当坐封封隔器时，若钻具向下运动0.55m，而悬重未变，说明伸缩接头上部管柱未被卡，钻压能顺利传递给测试阀使之实现开、关井。上提伸缩接头可以拉开。TR震击器的结构和原理结构TR震击器由调时螺母总成、花键短节、折式锁键、阀、阀外筒、补偿活塞和上、下心轴等组成。工作原理RT震击器的工作原理与大约翰震击器的工作原理基本相同，都是通过阀计量油产生阻力，待突然经过旁通，产生震击。二者不同的是，TR震击器是在外部调节延时行程的。VR安全接头的结构和工作原理结构VR安全接头由上接头、心轴、花键外筒、胶筒、胶筒心轴、反扣螺母等组成。工作原理VR安全接头的工作原理与RTTS安全接头的工作原理基本相同，只不过不需拉张力套，直接倒扣。98VR安全接头还需剪断螺钉。液压锁紧接头的结构和工作原理结构液压锁紧接头包括上、下接头、密封套和锁紧心轴等组成。液压锁紧接头是套管井测试中一个独立的液压锁紧系统，它能对套管中的封隔器产生一个液压锁紧力，此力也是帮助测试阀开启和关闭的一个上推力。锁紧力的大小等于心轴上的锁紧面积乘以所在深度的液柱压力。心轴锁紧面积有多种规格。安全密封的结构和工作原理结构安全密封主要由油压系统中的油流计量滑阀和止回阀等组成。本体主要有活动接箍、阀短节和油室外筒等组成。工作原理当封隔器座封时，油通过计量滑阀和止回阀很容易从下油室流动到上油室。当打开测试阀时，压差立即将滑阀推到另一位置，油不能通过滑阀从下油室流动到上油室。由于压差的原因，继续坐封封隔器，多余的油从止回阀通过，进入上油室。只要封隔器上、下压差大于103N/m2（10.5kg/cm2），滑阀就保持在上下不通的位置上。上提钻具解封时，对工具施以88.9KN（20000磅）的拉力，延时1~2分钟，打开裸眼旁通，平衡封隔器上、下的压差，滑阀就移到开启的位置，从而油自由地从上油室流动到下油室。当油流入下油室之后，可以解封封隔器。裸眼旁通阀的结构和工作原理结构裸眼旁通阀主要由主旁通、副旁通和计量阀等部分组成。工作原理裸眼旁通阀由钻具上下运动来控制。当下放管柱施加钻压时，液压油可以通过阀心轴和阀本体之间的间隙从上油室流到下油室，快速关闭主旁通。解封封隔器时，上提钻具，对旁通阀施以88.9KN（20000磅）的拉力（大于自由点），液压油从下油室通过阀，经计量后流入上油室，经过1~2分钟的延时，旁通阀打开，平衡封隔器上下方压力。打开旁通阀的延时作用，为测试阀的关闭提供了安全措施。副旁通用螺旋销保持打开状态。在安全密封未坐封和测试阀处于定量行程最后几英寸之前，副旁通一直处于打开状态。所以在打开测试阀过程中，心轴推动阀套，剪断螺旋销，关闭旁通，此后这些孔就一直处于关闭状态。裸眼封隔器的结构和工作原理结构裸眼封隔器由上接头、心轴、滑动头、对开式扣环、胶筒和下接头金属杆等组成。工作原理裸眼封隔器是一种挤压式封隔器，下压管柱使胶筒受压膨胀，密封裸眼井段。第7节影响时效因素分析DST测试工具影响时效的因素，主要是井下工具事故影响时效。提高作业的成功率，减少作业反工次数，就会大大提高作业时效，缩短试油工期（