APR测试工具技术.ppt

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1、 APR测试工具技术 伸缩接头 RD安全循环阀 滑套式泄流阀 LPR-N测试阀 液压循环阀 震击器 RTTS封隔器 1. 用 环 空 压 力 控 制 开、关 井 操 作 用 于 定 向 井 ( 水 平 井 ) 和 复 杂 井 的 测 试， 操 作 方 便 ， 性 能 可 靠 , 提 高 成 功 率 用 于 在 海 洋 半 潜 式 钻 井 平 台 和 浮 船 上 进 行 测 试 2. 全 通 径 用 于 高 产 井 测 试 可 在 测 试 管 柱 内 进 行 电 缆、钢 丝 和 挠 性 油 管 作 业 可 与 机 械 式 和 压 控 式 引 爆 系 统 配 合，进 行 TCP-DST 联 作 可

2、 进 行 挤 注 作 业 3. 高 级 密 封 丝 扣 (CAS 扣 ), 工 作 压 力 高 达 15000psi 用 于 高 压 气 井 测 试 4. 反 循 环 阀 可 多 次 反 复 开、 关（ OMNI 阀） 可 进 行 测 试 酸 化 再 测 试 作 业 APR 测 试 管 柱 的 特 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 伸缩接头 主要组成： 上外筒、下外筒、上 心轴、下心轴、活 塞、连接短节、下 接头等 作用：在管柱中提供一段伸、缩长度以帮助补 偿测试或措施

3、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。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

4、 它的 1.524m行程；然后接着是接在其下 面的一个。 OD 5.03 in. ID 2.28 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 lb 园心轴伸缩接头技术参数 园心轴伸缩接头技术参数 OD 3.90 in. ID 1.80 in. MAKEUP LENGTH 163.86 in. RATED WORKING PRESSURE Burst 15,000 psi Collapse 15,000 psi TENSILE RATING 155,000 lb RD安全循环阀 RD安全循环阀是一种用于套

5、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 动力部分 球阀部分 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

6、 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。 OD 3.90

7、in. ID 1.80 in. MAKEUP LENGTH 70.80 in. RATED WORKING PRESSURE Burst 15,000 psi Collapse 15,000 psi TENSILE RATING 187,000 lb RD安全循环阀技术参数 OD 5.03 in. ID 2.28 in. 长度 68.04 in. 工作压力 破裂压力 15,000 psi 挤毁压力 15,000 psi 抗拉强度 328,000 lb RD安全循环阀技术参数 OMNI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 环空压力控制的可实现多次开关的循环阀。其规 格有两种，即

8、 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专

9、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

10、 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。 OD . 5.03 IN. ID . 2.28 IN. 长度 . 376.15 IN. (31.34 FT.) 工作压力 . 15,000 PSI 抗拉强度 . 371,000 LB OMNI技术参数 滑套式泄流阀 OD 5.03 in. ID 2.28 in. MAKEUP LENGTH 41.28 in. RATED WORKING PRESSURE Burst 15,000 psi Collapse 15,000 psi TENSILE RATING 247,000 lb 滑套式泄流阀技术参数 全通径放样阀 全通径放样阀由

11、本体、放 样塞、阀心、管塞、限位 螺母、 “ O”形圈组成 213 总成号 外径（ mm（ in） 内径（ mm） 组装长度 （ mm） 端部扣形 615.2167 127.0（ 5.0） 57.15 297.94 内平 615.4129 118.87（ 4.68） 50.8 304.8 内平 615.41292 118.87（ 4.68） 50.8 304.8 615.2093 99.06（ 3.90） 45.72 304.8 2 7/8 EUE8牙油管扣 LPR-N测试阀 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、

12、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

13、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。 LLaLhn 894.6 CPPHPHCPCPp pn 充氮压力， MPa； CPh 表中高

14、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 PHa 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，为了确定精确的充氮压力，需 用内插法计算充氮压力值。 LLaLhn 894.6 CPPHPHCPCPp M Pa55.2086.17894.6 47.344096.1719.21 例 1：静液柱压力 PHa 40MPa，井温 160 ， 地面温度 15 ，计算充氮压力。 解：查表 CPh 21.19MPa， CPL 17.96MPa， PHL 34.47M

15、Pa 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 45.3894.6 LaLh

16、1 LPPHPHPPp 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。 45.3894.6 LaLh1 LPPHPHPPp 45.328.68 9 4.6 47.344028.686.6 例 2：静液柱压力 PHa 40MPa，井底温度 160 ， 用 5LPR-N阀测试，计算操作压力。 解：查表， ph 6.86MPa， pL 6.28MPa， PHL 34.47MPa =10.2（ MPa） OD 5.03 in. ID 2.28 in.

17、 长度 190.08 in. 工作压力 破裂压力 15,000 psi 挤毁压力 15,000 psi 抗拉强度 367,000 lb N阀技术参数 OD 3.90 in. ID 1. 8 in. 长度 196.80 in. 工作压力 破裂压力 15,000 psi 挤毁压力 15,000 psi 抗拉强度 223,000 lb N阀技术参数 液压循环阀 Ful-Flo Hydraulic Circulating 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

18、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。 OD 5.03 in. ID 2.28 in. 长度 83.76 in. 工作压力 破裂压力 15,000 psi 挤毁压力 15,000 psi 抗拉强度 262,000 l

19、b 液压循环阀技术参数 OD 3.90 in. ID 1.80 in. 长度 80.64 in. 工作压力 破裂压力 10,000 psi 挤毁压力 10,000 psi 抗拉强度 163,000 lb 液压循环阀技术参数 RD全通径取样器 RD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，

20、不影响后续作业的进行。 OD 5.03 in. ID 2.28 in. 长度 82.00 in. 工作压力 破裂压力 15,000 psi 挤毁压力 15,000 psi 抗拉强度 411,000 lb RD全通径取样器技术参数 OD 3.90 in. ID 1.80 in. 长度 131.00 in. 工作压力 破裂压力 15,000 psi 挤毁压力 15,000 psi 抗拉强度 202,000 lb RD全通径取样器技术参数 震击器 Big John Jar 结构及工作原理 结构： BIG JOHN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

21、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。 OD 5.03 in. ID 2.28 in. 长度 81.96 in. 工作压力 破裂压力 15,000 psi 挤毁压力 15,000 psi 抗拉强度 224,000 lb 大约翰震击器技术参数 RTTS Sa

22、fety Joint RTTS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。 RTTS封隔器 结构： RTTS封隔器由“ J”形槽机构、机械 卡瓦、胶筒和水力锚组成。胶 筒密封部分由 上 通径规环、 2个胶筒、隔环、下通径规环

23、组成；机械卡瓦部分由机械卡瓦本体、上心 轴、卡瓦止动销、 6个机械卡瓦片、带帽螺 钉、开口环箍组成；“ J”形槽换位机构由 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 1 3圈（正常情况）， 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。 水利锚 胶筒 卡瓦 磨檫块 华北测试公司