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APR工艺
APR全通径测试工具及工艺
测试二队
2008-4-18
胜利试油测试
目录
第一章概述
1、说明
2、结构
3、性能特征
第二章概论
第三章工具说明
附录A:
LPR—N阀
附录B:
销钉数据表
附录C:
计量套性能试验说明
附录D:
故障结构分析
附录E:
单室充氮和操作压力表
附录F:
双氮气室充氮和操作压力表
附录G:
维修说明:
车间维修
现场维修
第四章压力的计算及充氮步骤
附表1APR工具维修O型圈
附表2127mmAPR-N阀0环列表(旧)
附表3APR动力部分操作压力MPa
附表4所有APR-N阀充氮压力MPa
第一章概述
本章包括LPR—N阀的说明和设计规范。
1、说明:
LPR—N阀是一种用于套管井的全通径环空压力操作的测试阀,该工具禁止管柱活动,并要求管柱在全通径的条件下可以进行多次井下开关井的操作。
2、LPR—N阀由几个基本部分组成:
球阀部分、动力/氮气部分和计量部分。
球阀如同其名一样,是由球阀和转动球阀组成的机构,操作工具时球阀被旋转至开启位置,使地层流体流入测试管柱,这就决定于井下工具的开启和关闭,如果工具是处于打开位置,第一次施加压力并释放,工具将转到正常操作程序,在“正常模式”下,当环空加压,球阀打开,当压力释放时,球阀关闭。
动力/氮气部分包括剪销、操作活塞和氮气室,在动力部分中的操作活塞一边与环空接触,另一边与压缩的氮气接触。
当施加环空加压时,产生一个压差,压差使活塞运动,操作活塞产生力传到球阀以便时球阀旋转。
计量部分,这部分里的油隔离了工具和环空流体,从而保证了流过计量套中的流体的干净程序,就产生了动力部分需要的压差。
工具的基本原理和下面的液压缸相似,液压缸有条流道相连,左边的流道直接与环空压力相连,右边的经过氮气室与计量套和环空压力相连,计量套由上下两条平行流道组成,连在氮气室的出口,在这个流程图中,加压后流道有两种情况进入气缸,一种是直接进入活塞顶部,而另一条流道经过氮气室而进入气缸,流道流经下通道时因为里面的筛板而延时,这种使活塞顶部的压力快步上升,这个压力作用在活塞上,就产生了打开球阀的作用力,一旦机械装置变换下来后,所加的环空压力就被储存在氮气室里,当压力释后,也会有两种释放环空压力的情况;一种是左边流道直接泄压,而另一种情况是经过计量套,通过上部流道而延时,因此圈闭在氮气室内的压力作用在活塞底部,使活塞回到原来的位置,一旦气缸变换以后,圈闭在氮气室里的过多压力将慢慢释放,泄压阀防止因微小压力波动而使工具变换了原来的位置。
下表说明在正常情况下,对工具的影响
注意:
以下是静液柱压力为10000psi,操作压力为1300psi,工具采用了3400psi减压阀计量套
氮气室压力(psi)
环空压力(psi)
评述
9600
10000
工具处于试验深度,氮气室压力低于环空压力使剪销阻止工具提前打开
9600
11300
环空加压,由于计量套上的筛孔的作用,压力传到氮气室时被延时,注意打开球阀的压差是11300—9600=1700psi
氮气室达到平衡至少需要10min
10900
11300
10min以后氮气室压力平衡到10900psi,这个压力仍小于环空压力,球阀保持打开状态
10900
10000
去除操作压力,球阀关闭,由于计量套筛孔的作用,氮气室内压力达到一个关闭球阀的力,注意关闭球阀的压差是10900—10000=900psi
氮气室达到平衡至少需要10min
10400
10000
注意氮气室产生的高压使球阀保持在关闭状态
10400
11300
施加操作压力,压差达到900psi时球阀打开
如表所示:
泄压阀阻止球阀改变位置(由于环空压力的轻微波动),在这个例字中使用表准卡盘。
该卡盘在流道进出氮气室的有400psi的泄压值,其它计量盘是酸类和高压类卡盘见附录4,酸类用于在共作中入凉的增压流体时,卡盘在阻止回流时,工具提前关闭。
正如下的分析,高压卡盘用于高静液柱压力.
注见附录4,参考正确使用说明
3、性能特征
.球阀不变内压变化的影响,但可边温度影响下通过环空压力表的变化来增减环空压力
.关闭球阀若想集中一点,可在流动时附加一个压力
.剧烈的温度变化对工具影响很小,如用于酸化或压裂
.优质材料和先进加工,组成了一个独特金属球座为了特殊支撑能力
.LPR-N通径长度的质量测试(在400℉和1500psi爆破挤毁压力下)
.可允许操作人员将LPR-N阀设置或开或关位置下入井里
.封隔器处于解封状态时,通过LPR-N阀流体可能被循环和污染
1
第二章概论
因为LPR—N阀下井中,球阀可能处于开启或关闭状态,球阀机械部分由动力套控制,动力套有一个移动活塞,活塞一边直接与环空连接,另一边与压缩的氮气相连。
坐封封隔器后,给环空加压,这个作用力促使活塞下移,拖动球阀处于开启状态;释放压力后,压缩的氮气推动活塞向上运动,关闭球阀。
氮气室在地面充一定的压力,这个压力由地面温度、井下温度及静液柱压力决定,这个值没有必要很准确,因为浮动活塞有补偿作用。
注意:
计算压力的正确方法,见充氮和操作压力表E、F
环空压力通过油室和计量套传到氮气室,当工具下入井时,压力通过油室下面的环空进入工具,当工具到达预定深度时,氮气室压力低于环空压力,这就产生了一个打开球阀的压力,正因为如此,需要剪销来防止球阀打开,直到准备试验,5″工具剪销力大约有280psi/pin,一般情况下,设定4个销钉,总剪切值为1120psi,正如上面所述,当氮气室压力低于环空压力400psi时,装4个销钉,剪切值为1120—400=720psi时,建议在工具中销钉不少于3个。
注意:
见附录B,关于其他工具的详细资料
坐封后加压,压力传到操作活塞来克服剪销并开启测试阀,第一次打开大约需要800psi,但最后的一次操作压力必须增加,持续10min后,确保氮气室被压缩,氮气室的压力低于环空压力这就会使球阀打开。
注意:
操作压力施加或释放要在一个安全的最大值并持续在1min左右。
为了关闭球阀,环空压力被释放,在氮气室内存储的压力通过活塞产生一个压差,这个压差使操作活塞向上运动,旋转球阀并关闭,大约10min以后,氮气室压力降到略高于环空压力,使球阀阀关闭。
施工前准备:
在下井之前,有几个地方(LPR—N阀内)需要检查1.确保新销钉已经装上
2.检查氮气压力(用检测仪)确保无泄漏,参照维修说明及充氮说明部分
3.检查油量并重新加油(必要时)
4.检查球阀是否处于正确位置(开启或关闭)
5.开井时,操作压力应以安全的最大速度施加且开井时间最少保持5min,开井期间,环空压力应维持在接近原操作压力正负200psi
6.关井时,环空操作压力应以安全的最大速度释放掉OMNI循环阀的操作对于OMNI和LPR—N阀的基本操作是一样的,最重要而不同的是LPR—N阀要求等待10min(改变环空压力状态之前)当OMNI阀转换到环空或循环位置时,等待1min就可以,这就取决于OMNI阀的操作条件.
注意:
在OMNI阀内用11/2″活塞,增加环空压力至油井测试位置,,必须等待10min,这需要LPR—N阀的计量部分用一些时间来平衡,如果等待时间不够,可能会引起不能够完全关闭LPR—N阀
第三章工具说明附录A:
LPR—N阀
说明
5″
37/8″
3″
部件号
615.41950
61.417
615.41990
技术数据表
TTT-TD94-024
TTT-TD94-024
TTT-TD94-024
外径OD
5.03in(127.8mm)
3.90in(99.1mm)
3.06in(77.7mm)
内径ID
2.25in(57.2mm)
1.80in(45.7mm)
1.12in(28.4mm)
长度
190in(482.60cm)
199.88in(507.70cm)
172.11in(437.16cm)
总长
194.5in(494.03cm)
204.38in(519.12cm)
175.61in(446.05cm)
工具额定压力psi
15000
10000
10000
额定抗拉扭矩
357,328Ib(162,226KN)
219,880Ib(99,826KN)
108,981Ib(49,477KN)
破裂压力
15000
10000
10000
挤毁压力
15000
10000
10000
破裂试验压力
16500
11000
11000
挤毁试验压力
16500
11000
11000
流道面积
4.083in2(25.65cm2)
2.545in2(16.42cm2)
0.985in2(6.556cm2)
顶部丝扣
37/8″套CAS公母扣
27/8″套CAS公母扣
21/4″套CAS公母扣
工作温度
≤450℉
工作环境
适用于175℉以上的酸性气体环境
2
注:
同上附录B:
销钉数据表
工具组装号
销钉部件号
要求数量
剪销值
615.41950
615.4171
615.41133
4
280
615.417
615.41107
4
310
615.41990
615.4175
615.41107
2
470
附录C:
计量套性能试验说明1.7″LPR—N阀1000—7000psi静液柱压力计量套性能试验
PN:
615.43021SN:
试验装置PN:
(无—计量套必须在工具组装时试验)
步骤
说明
试验评述
再试验
1.
安装计量套到试验设备上
2.
测量1min流量,应为430—570psi给计量套加压到2000psi(在加厚端)
3.
停泵,放压到450—200psi
4.
计量流量应为430—570psi,用水在另一端加压至2000psi
5.
停泵,放掉压力到450—200psi
6.
如果压力放掉多于3或5步的量,应用N2清洗套(1500—2000psi:
30s)重复步骤3或5
7.
试验结束后,将计量套放入一个干净的塑料袋里以便使用,这种表格的副本应放在资料书里
总体描述:
日期
试验日期:
2.5″LPR—N阀计量套—各种温度—酸性气体—高压作用PN:
626.41737SN:
试验安装号:
626.41735
步骤
说明
试验评述
重复试验
1.
安装计量套到试验设备上
2.
用水给底部加压2000psi,并计量1min,流量取90—120ml(200—265ml)
3.
停泵,放压到450—200psi
4.
用水给顶部加压2000psi,并计量1min,流量取90—120ml(200—265ml)
5.
停泵,放压到90—0psi
6.
同上表“6”步
7.
同上表“7”步
总体评述
日期
试验日期:
注:
5″LPR—N阀还有两个表格,表格内完全相同,但与第2步略有不同,见括号内。
3.PN:
626.41736SN:
安装PN:
626.41736“表”
4.PN:
626.41729SN:
安装PN:
626.41735“表”
5.37/8″LPR—N阀计量套性能试验PN:
626.4178SN:
安装PN:
615.41801
步骤
说明
试验评述
重复试验
1.
安装计量套
2.
用水给底部加压2000psi,并计量1min,流量取200—265ml(60—80ml)
3.
停泵,放压到450—200psi
4.
用水给顶部加压2000psi,并计量1min,流量取200—265ml(60—90ml)
5.
停泵,放压到0psi
6.
如果压力放掉多于3或5步的量,应用N2清洗套(1500—2000psi:
30s)重复步骤3或5
7.
试验结束后,将计量套放入一个干净的塑料袋里以便使用,这种表格的副本应放在资料书里
总体评述
日期
实验日期
3
6.37/8″LPR—N阀计量套—8000—16000psi—酸性液
PN:
626.4180SN:
试验安装号:
615.41801
同上表,不同处在括号内(共两处)
7.3″LPR—N阀计量套(性能试验类别)
PN:
626.4177SN:
试验安装号:
615.41797
与表5相比不同之处有:
“2”中量为30—45ml“4”中量为35—50ml
“5”中量为90—0psi其他相同
附录D:
故障结构分析
1.地面性能试验
2.内部压力试验
3.下井前的地面检查
4.井下:
设备(工具)不能运行
附录E:
单室充氮和操作压力表
1.充氮及操作压力计算方法
①.对于地面充氮压力而言,决定地面温度表是根据最接近的地面温度,比如:
a.75℉—使用80℉的表
b.74℉—使用70℉的表
c.78℉—使用80℉的表当表选择号以后,下一步就是选择哪一种泥浆温度
②.根据待测深度处温度来选择泥浆温度表。
例如:
a.205℉使用200℉
b.212℉使用200℉
c.217℉使用225℉
③.既然选择了正确的表和温度,下一步就要决定合适的充氮和操作压力。
如果实际静液柱压力正与表相对,那么问题就解决了,如果实际静液柱压力在于两个表值之间,那么下面的公式就可以使用。
充氮几操作压力值=(PH—PL)×(HA—HL)/1000+PL
PH—表中较高压力PL—表中较低压力
HA—实际静液柱压力HL—表中低静液柱压力
注:
这个公式适用于充氮和操作压力计算,在过去,使用的“APR—N”表,当计算压力时,需要加上500psi,这是没有必要的,这个操作表已经考虑到摩擦损失(充氮表和操作压力表另见)
附录F:
双氮气室充氮和操作压力表
2.充氮及操作压力计算方法
①、②、③与单气室相同(充氮和操作压力表另见)
附录G:
维修说明:
1.3″PLR—N阀
2.37/8″LPR—N阀
3.5″LPR—N阀
3″LPR—N阀(组装图615.41990)
车间维修
下面是车间组装和维修说明
拆卸
1.检查工具号是否正确、易读,工具号应在底部接头上
2.更换O环,把各部件放在小车上
3.从氮气室本体上仔细拆下充氮塞子
4.插入计量表到塞子凹槽,确认阀是关闭的
5.认真打开氮气注油阀,确认1/4″六方限位销在
4
警告:
仔细拆卸塞子,因为可能氮气泄漏到油塞
6.仔细松卸上部油室的油塞,如果有压力,就记录在维修状况簿上
警告:
泄漏的气体有压力,应戴上眼睛保护装置,并警告在附近的人员
7.用表放掉填充体内的氮气压力
8.拆卸1/4″六方限位销钉
9.当氮气压力为0时,卸掉氮气填充阀
10.拆除顶部接
11.拆除球外套
12.检查球套及操作臂,如损坏就更换
13.拆去球套并检查球和球座是否有抓痕及擦伤,在维修簿上及工具检修簿上记录下来
14.从锁键承盘上卸掉操作接头
15.从剪销心轴卸掉孔帽
16.从锁键承盘卸掉环形弹簧、锁键;并从剪销心轴卸掉锁键承盘
17.从动力套上拆下动力接头及剪销心轴/压缩心轴部件
18.松开剪销钉挡圈
19.用木版把剪销心轴/浮动活塞心轴部件从动力接头上卸下
20.把动力活塞心轴从剪销心轴卸下
21.把计量套从填充接头卸下
22.拆开底部接头
23.从计量套、油嘴和油套上松开油塞,并将油室的油放掉
24.用安装或拔出工具将浮动活塞从油室拔出来
25.从油室接头上卸掉油套
26.卸掉下部心轴
27.卸下油接头(从计量室),并滑过油室心轴
28.从计量室内部卸掉带有计量套的油室心轴
29.从氮气室上卸下计量室
30.用木版敲打,拆开油室心轴与计量套]
31.把计量套放在油池里,以保持清洁
注意:
禁止用蒸气清洗计量套
32.倒开加长心轴(从氮气心轴上)
33.拆下氮气浮塞(用专用工具拔出)
34.拆下氮气外套
35.从本体上拆下氮气心轴,心轴尾部着地
36.检查所有旧的或损坏的部件,并更换之
37.清洗所有的部件,确保内部干净
38.有监督检查部件
39.更换损坏的部件,在维修簿及工具整修簿上记录新部件号码
组装
注意:
禁止在组装时,用过大力量,特别是操作部分,在氮气部分丝扣上抹上油即可,工具内用硅油,检查球、座是否有损坏,否则更换,清洗所有心轴。
1.更换所有的O环、支承环密封件,在两种清单记录新的部件号
2.将氮气本体放在大钳上
3.装上氮气心轴(本体底部)
4.润滑心轴和氮气套(用硅油),并组装到本体上必须小心避免损坏本体上的O环
5
注意:
应用软管夹去保护O环(当组装丝扣时),在丝扣组装最后0.06″时,将压缩O环,要求800—1000ft/lbs组装到台面
5.用安装/拔出工具,认真安装氮气浮塞到氮气室里,刚好过心轴丝扣6—9in
6.用24″管钳,组装加长心轴到氮气心轴
7.组装计量室到氮气套
8.认真安装计量套到油室心轴,并且顶到心轴加厚端
注意:
确保套正确导向心轴
9.将带有计量套的油心轴滑入计量室,并到加长心轴上
注意:
注意不要损坏计量套上的O环
10.在油心轴上装上油嘴,并组装到计量室
11.将下心轴装在油心轴上
12.装上油套在心轴上,并接在计量接头
13.认真组装动浮油活塞到油套内(过下油口)
14.装入底部接头到油室内
15.在本体顶部接上动力套
16.将剪销心轴接在动力活塞心轴上
17.安装剪销/动力活塞心轴部件到动力接头底部件上,让花键与键槽相对
18.在压缩心轴上抹上硅油
19.组装动力接头/心轴部件到动力套,确保压缩心轴到填空本体
20.安装锁键承盘于剪销心轴上
21.装上4个锁键和盘环形弹簧到锁键承盘里
22.装上孔帽到剪销心轴尾部
23.组装操作接头到锁键承盘上
24.用操作臂组装球部分,并组成开井的LPR—N阀
25.给球阀部件,抹上密封脂
26.组装球套到动力接头
27.连接顶部接头变换接头到上部支撑座,现在工具准备充氮气
28.安上氮气注入阀(在本体上)
29.装上1/4″六方限位销钉
30.完全关闭注入阀,然后再后倒半圈<用艾伦六方工具>
31.用martinDecker泵注入一杯硅油到氮气室
警告:
N2应测定氧气的含量,氧气含量不能超过1%
32.泵入N2到N2室,压力为2500psi
33.一旦加压后,关闭填充阀,并检测是否泄漏
34.改变工具位置,以使工具底端向上倾斜,连接泵到油室接头填充入口
35.给工具加硅油,直到浮动活塞被推到油室底部活塞口,继续泵压到无气泡为止
36.装入注油塞,继续加油,直到加不动为止,这确保浮塞到最低点
37.从注油口卸下MartinDecken泵,装上油塞
38.通过计量外套上的入口,用硅油注满油室
39.注满以后,装上塞子(在计量外套口上)
40.装上表(在上部和下部油室)
41.在计量套环空口及动力缸环空上装上丝堵,留下一口作为压力传压孔
42.给传压孔加压4000psi,并保持压力,并在两个册子上记录多长时间N2的压力
变为3600psi
43.放压到2000psi,并维持压力,并记录需要多长时间N2的压力变为2500psi
44.环空压力放掉(为0),并记录多长时间变为0psi
6
45.打开计量接头的阀
46.在下传压口泵压2000psi30秒,并记录有多少硅油从油室返回
47.将上述程序结果报告给管理人员
48.加压4000psi到动力缸,打开球阀
49.插入一个钻杆标枪(有油脂),穿过工具
警告:
为了保证试验之前的安全措施,这些防范应包括:
警示牌和屏障、PA公告、以及工作许可证的使用
50.给工具内径加压试验(最大10000psi),每次试验15min
注意:
试验必须有管理人监督,合格标准为不漏
51.掉动力缸端口压力(为0)来关闭球阀
52.从上下两个方向给球阀试压(最大值10000psi)每次试验15min
53.试验完成后,卸掉测试帽
54.给N2室加压5000psi
55.一旦要给工具加压,关闭填充部件的阀,并观察是否漏
56.在油室上部口接上MD泵,并泵油活塞到最下面
57.拆下泵,并装上塞子,
58.拆下仪器,并装上油室和N2部分的塞子
59.用保护密封剂擦工具
60.给工具贴上正确状况标签
61.在两个册子上应有管理人员的签字
62.将维修好的工具移到完好区
现场维修
以下是对3″LPR—N阀的现场组装和拆卸
拆卸
警告:
检查N2压力时要小心
1.插入仪表到N2本体,记录N2压力
警告:
当拆卸注油塞时,小心压力,条件允许的话,让压力放掉后在拆卸塞子
2.由于N2的进入,应仔细旋松注油塞,来检验压力(在连接接头上)
3.拆卸顶端变换接头
4.拆卸外套
5.检查球的壳体和操作臂是否变形(如果有损坏就更换)
6.拆掉球的壳体并检查球和球座是否有刮痕或损伤,有必要的话就更换,记住安装碟形弹簧
7.从剪切心轴拆卸开着的N组件
8.更换损坏的支撑密封件
9.更换O环
10.组装剪切心轴上的N组件
11.组装球阀、操作臂,并使之组成开的N组件
12.球部分涂上油脂
13.组装球套到剪切接头,确保上部支撑座上的花键与球套上的槽相吻合
14.组装顶部变换接头到支撑座上
15.旋松销钉挡圈塞子,并从槽上卸下销钉
16.卸掉销钉挡圈塞子
17.由于N2表安装在N2填充本体上,给下传压孔加压1500psi几分钟,确保计量套正确使用
注意:
连接下来,放掉压力,维持在500psi(原始压力以下),确保工具在双向正确计量
18.安上压力测试帽到工具两端
19.给操作口加压1500psi,来打开球阀,并且给工具加满水
7
20.放掉操作口的压力,关闭球阀,根据公司的要求(max=1000psi)对球上下试压
警告:
如果没有试验间、警示牌和屏障,禁止无关人员在试验场地逗留
21.如果球以开的位置,继续这些说明来拆卸球阀部分来设定开N部件,否则继续30步
22.拆掉顶部接头和球套
23.重新设定球于开的位置,用眼睛可从工具的底部看到
24.拆卸N备件,并设定剪切心轴的制动
25.组装球阀部分,并组合成N备件
26.将球阀部分涂上油脂
27.组装球阀部分到剪切接头,确保花键与球套槽吻合
28.组装顶部接头到上部支撑座上
29.如果球阀部分被重新设定,那么工具再注满水,根据要求,对工具本体进行试验(max=10000psi)
30.卸掉测试帽,给O环试验
31.检验工具的N2压力是否正确,不正常的话,放掉压力,用便携式N2泵加压
32.检查油塞的位置是否在最下边,否则,拆掉注油塞,接上MD泵,并泵硅油入油室使活塞向下运动
33.拆下MD泵,装上注油塞
34.旋松剪销承盘塞子,并装上新销子
35.如需要更换护丝
[另]第四章压力的计算及充氮步骤
1、充氮压力的计算
根据地面温度,静液柱压力和井内泥浆温度查表5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。
1)选定与地面实际温度最接近的地面温度
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