APR 全通径测试工具.docx
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APR全通径测试工具
LPR-N测试阀
(APR全通径工具资料之一)
目录
一.概述
二.操作
三.保养
LPR—N测试阀功能试验
通过LPR—N测试阀进行循环
LPRN测试阀
一.概述
哈利伯顿LPR-N测试阀是一种套管内使用的全通径、环空加压测试阀。
该阀在不允许管柱运动和要求使用全通径管柱的情况下,具有多次关井的能力。
LPR—N测试阀由三个基本部件组成:
1.球阀部分
2.动力部分
3.计量部分
二.操作
工具带有处于关闭位置的球阀下井。
球阀靠具有一浮动活塞的动力部分打开。
该活塞
一端连通液柱压力,另一端与压缩氮气相通。
座封封隔器后,施于环空的泵压使活塞向下运动,将球阀拉至打开位置。
释放环空压力,压缩氮气上顶活塞回位,关闭球阀。
根据地面温度,井底温度和井底压力。
在地面对氮气腔充氮至预定压力。
因为所设计的浮动工资活塞可补偿少量误差,故这些数值(指充氮压力)无需取得精确。
工具下井时,环空压力进入油腔下方,并使计量套上下的液压油受压。
剪销用于使球阀保持关闭,直至准备开始测试。
由于工具到达预定测试深度时,氮中的压力稍低于环空压力。
因而必须使用剪销。
这就在活塞上下产生一个导致球阀打开的压差。
一旦封隔器座封,对环空加压,作用于活塞上下之压差大到足够剪断剪销并打开球阀,在超过液柱压力400PSI时,球阀会啪的一声打开,但必须使环空压力增至最终打开压力。
并至少稳压五分钟,以便加压氮腔并使球阀到达全开位置。
压力通过计量套计量以后,氮腔内压力会略低于环空压力。
使球阀保持打开位置。
注意:
所施操作压力应取最大安全值。
球阀靠尽快释放环空压力来关闭。
为了关井,至少需要五分钟时间释放圈闭在氮腔内的附加压力。
LPR—N测试器的特点:
关闭球阀所需的力随环空压力而变化。
在操作压力增加的情况下,释放环空压力时,有更多的压力储存于氮气腔内去关闭球阀。
使用最安全的操作压力能获得最大的关闭力为其优点。
由于管柱内压力对球阀之操作没有影响,故测试器以下无需家旁通。
但应注意,当下入生产封隔器时,如不带旁通,压力可能传入地层。
如果LPR—N测试器以下配有关闭阀,两关闭阀之间与环空会出现压差。
应该对该压差进行计算。
计算出的压力不应超过钻杆或工具的承压极限。
氮气腔内的压降靠计量系统补偿。
建议继开泵之后,关闭工具约两小时,使温度达到平衡。
如果立即回流(flow-back)。
工具会有关闭的趋势,这是由于温度升高,引起氮腔内压力增加。
显然,在加压重开测试阀前,释放环空压力使工具有足够的时间升温到地层温度。
为防止回流时过早关闭测试阀,配备了特殊的计量套。
LPR—N测试器计量套可参照列于本节后面的表4。
LPR—N测试器在设计上考虑到超过静液柱压力的酸化、压裂压力不影响球阀操作。
由于应用剪销,使球阀在下井时保持关闭状态,因而初开球阀是瞬时完成的。
在封隔器不解封的情况下,可通过LPR—N测试器去循环或挤酸。
三.保养
对LPR—N测试器的保养很简单,但很重要。
除遇到高温或氮气漏失外,每次测试后,只需对球阀进行保养。
测试前的工具准备:
测试前,应对LPR—N测试器的某些部分进行检查。
确信已装入新剪销。
检查氮气压力,确信无漏失,参阅下文的充氮说明。
检查计量部分的油面,需要时,重新加满。
检查球阀是否损伤或刺坏。
充氮说明:
计算LPR—N测试器的充氮压力和操作压力,必须从可靠的出处得到以下数据。
地面温度(°F)
井底温度(°F)
泥浆比重(磅/加仑)
测试深度(英尺)
作业公司允许对环形空间施加的最大泵压。
预充压力:
对所有LPR—N测试器的地面充氮压力,可从列于本节后部的表格中查到,这些表格是根据浮动活塞处于LPR—N测试器最佳操作的适合部位计算出来的。
必须注意:
所充氮气必须是99%的纯度,即含氮量低于1%,否则可能发生爆炸。
为了根据表格确定精确的充氮压力,需计算内插值。
计算量最少的准确方法概述于下:
使用与地面工具实际温度最接近的地面温度的表格。
例如:
a.75°F—用80°F表
b.74°F—用70°F表
c.78°F—用80°F表
一旦选定了准确表格,第二步是确定所用的泥浆温度。
选定与测试深度的实际泥浆温度最接近的泥浆温度。
例如:
a.205°F—用200°F泥浆温度
b.212°F—用200°F泥浆温度
c.217°F—用217°F泥浆温度
一旦选定了确切表格,且根据表格确定了泥浆温度,即可确定用于实际测试深度液柱
压力的确切充氮压力。
如果实际静液柱压力与表中静液柱压力不符,可应用下列公式去确定与此静液柱压力相应的充氮压力。
充氮压力:
CPL=表中低静液柱压力下的充氮压力。
CPH=表中高静液柱压力下的充氮压力。
HA=实际静液柱压力。
HL=表中低静液柱压力。
例:
地面温度—70°F
泥浆温度—306°F
求静液柱压力为8600PSI时的充氮压力,
查阅表8—70°F
泥浆温度806°F,近似于300°F
实际静液柱压力(HA)在8000和9000PSI之间,故:
充氮压力:
充氮压力为4541PSI
为了最佳操作LPR—N测试器,即使在设计上考虑了对微小误差的补偿(该误差会导致工具充氮压力过大或不足),工具仍应具有准确的充氮压力。
充氮程序:
LPR—N测试器应采用以下步骤充氮。
充氮前,用氧:
分仪检查氮气纯度。
注意:
氮气必须是99%纯度。
注意:
本工具能承受高压,使用本工具应想使用任何高压容器同样谨慎。
特别注意:
决不能使用纯度未经检查的氮气充氮。
从计量腔卸下上注油塞。
用氮气吹通软管。
从软管中清除空气、水及异物。
卸掉注入塞(625·24314)。
并将来自增压泵的软管接上。
将注入塞挡圈退出适当距离,足以使氮气通入氮气腔。
靠平衡工具与氮气瓶内压力来清洗工具,然后将工具中的压力释放至大气中。
用氮气瓶控制增压泵,直至达到要求的压力,然后关掉增压泵。
拧紧注入塞挡圈,以封闭工具中的氮气。
释放通至增压泵的压力。
装上注入塞。
操作压力:
最小操作压力计算表包括各种LPR—N测试阀。
由于此表未考虑摩阻,球阀上下压差及其它可能的误差。
如泥浆比重偏差,测试深度的温度偏差,低精度压力计的误差等,最小操作压力应超出500PSI。
最小操作压力(表值)附加500PSI将做为荐用的操作压力。
测试深度的静液柱压力(PSI)。
测试深度(英尺)和测试深度的温度(°F)必须知道。
以根据该表确定最小操作压力,最小操作压力可以用下述方法根据合适的表进行内插:
使用与所用尺寸的LPR—N测试器相对应的表格。
如实际测试深度的泥浆温度介于两个泥浆温度表值之间,使用与与之接近的程度。
如实际静液柱压力介于两个静液柱压力表值之间,则插入法将给对应于该静液柱压力的操作压力。
例:
使用45/8"LPR—N测试器—表17
测试深度的泥浆温度——306°F
静液柱压力——8600PSI
从表中得出,最小操作压力等于:
施于环空打开工具的操作压力等于:
最小操作压力:
500PSI
1190PSI+500PSI=1690PSI
注:
充氮压力和操作压力表和APR—N表相同。
LPR——N测试器的现场保养:
再次下工具测试前,应按下述步骤对LPR—N测试阀进行现场保养。
更换剪销:
取掉剪销档圈。
用尖嘴钳取出所有剪销。
观察动力接头内的剪销孔。
断销头或许可见,也许看不到。
如能看到。
用填料钩或硬铁丝将销子拨到一边。
在保养动力套之前可能要进行6—8次。
装入新剪销。
重新剪销档圈。
检查氮气压力:
安装充氮口压力表总成,并检查氮气压力。
可能等于或高于原充氮压力,由于温度升高,高于原充氮压力并不罕见。
注意:
下井前,应再次检查氮气压力,确信无泄漏。
检查油面:
冲洗浮动活塞下面的下环空加压孔。
观察环空孔。
应可见浮动活塞,如可见,则油面符合要求,如不可见。
则:
将一段铁丝插入其中一孔。
去探测活塞。
如活塞仅上移4—6英存:
向计量套以下的油腔补充油。
直至浮动活塞可见。
如浮动活塞以向上移入油腔1英寸以上,则存在漏失,需对计量部分重新保养。
注意:
当卸注油塞或下接头费力时,应将氮气释放到0PSI。
检查球阀部分:
卸掉球阀套并拆卸球阀。
检查球和球座有无深擦痕或被刺坏,必要时更换之。
清洗整个球阀部分并用耐高温黄油填数。
压力试验:
下井前,对全部工具进行内压试验,是一项好的措施。
LPR—N测试器压力试验:
将试压接头装于工具底部。
对工具内部加压至要求的试验压力,并保持5分钟。
某些公司还需要从上部试压。
注意:
当进行这种试验时,来自上部的压力不能超过5000PSI,来自底部的压力不得大于10000PSI。
车间保养程序:
建议每次作业后,在车间将LPR—N测试器全部拆卸。
拆卸前,应先将氮气释放到大气中。
卸掉球阀套并仔细检查各球和座有无刻痕和刺坏。
必要时更换之。
检查C形夹板与操作臂有无因球阀上下异常高压差引起的变形。
卸掉带剪销孔的动力接头,并彻底清洗。
除掉全部断销。
每次作业后,检查注入阀座,该阀座靠金属与金属之间的密封。
如其表面而损伤因更换之。
从计量部分拆下计量套,并用溶剂清洗干净。
用空气管线清扫滤网,以除去碎屑,切勿拆除滤网。
每次作业后,如特氟隆密封支承环未损伤,无须更换。
更换全部0圈。
只能用硅油润滑氮腔和计量部分所有密封表面。
切勿使用黄油。
因为0圈易损坏,当组装工具时,用软管卡子包住0圈,将套子装于充氮阀上,当上扣时,最后0.06英寸将挤压0圈,需要施加800—1000英尺一磅的扭矩以上紧。
贮备装剪销:
用4000PSI的氮气压力对工具充氮(见充氮说明),并对上环空孔泵压。
观察球阀是否开启,并检查是否严格对准全开位置。
保持4000PSI氮气压力数小时。
检查氮气是否漏失,是好办法。
查明确实已将剪销装入动力接头。
LPR—N测试阀功能试验
用粘度20—50厘的硅油加于计量套以下的计量部分。
卸掉注油与排油塞。
将工具抬高直至排油孔高于注油孔。
将油加满。
直至排油孔无空气排出。
充氮前,卸掉计量套上部的注入塞。
用氧分仪检查氮气。
用氮气吹净泵、管线和工具。
充氮至4000PSI。
重装计量套上部的注入塞。
装入剪销。
对上、下环空孔泵压至4500PSI,保持5分钟。
氮气压力将增至4100PSI。
注:
无需对本工具内部加压。
对上、下环空孔增压至6000PSI,在低于该压力时,剪销会剪断。
连续泵压保持6000PSI10分钟。
氮压将增至5600PSI±100PSI。
将上、下环空孔的压力卸放至4500PSI并保持10分钟,以关闭工具(必须连续将压力放到4500PSI),10分钟后,氮气压力应为4900PSI±100PSI。
将压力放至0,保持10—15分钟,以使计量套上下完全平衡。
注:
计量套和氮气浮动活塞间,通常圈闭200—400PSI压力。
此压力可通过上加油孔释放。
重要:
更换剪销。
检查计量套以下液面,需要时,重新加油。
小心:
如拆卸注入塞或下接头费劲。
将氮气压力放空。
工具尺寸(in)
工具部件号
剪切压力±100PS
5″配3个剪销
615·4171
4850
5″配4个剪销
615·4171
5150
45/8″
615·4173
5150
37/8″
615·417
5240
3″
615·4175
4900
故障排除:
下列为使用LPR—N测试阀可能发生的一些故障和原因:
氮气泄漏:
注入阀体上的挤压式0圈安装时切断。
安装时,浮动活塞0圈损坏。
浮动活塞被装到或被泵到氮腔上部。
注入阀堵头上的0圈损坏。
注入阀座损坏或未正确就位。
充氮时,由于高压浸出而减压和过早封闭造成的压力读数不真实。
工具打不开:
操作压力计算错误。
泥浆条件不好,泵压未传至工具。
工具关闭后,N2腔内关闭超压,引起计量套内故障。
工具不关闭:
封隔器以下口袋内的岩屑挤入球阀部分的操作机构周围。
球和座表面擦伤和损坏。
开井时,计量套工作失灵。
未使液体计量入氮腔。
工具打开时间不够长。
下井时工具打开:
未装新剪销。
计量套堵塞。
计量部分未加油。
氮气漏失。
工具过早关闭:
环空压力下降。
冷液泵入工具并立即回流(见表本节后面LPR—N测试阀计量套)。
氮气增压泵(Haskel或Sprahue泵)不工作:
空气源压力不足。
氮气瓶中压力低于500PSI。
氮气瓶安装了调压阀或氮气管线有截流。
增压泵单流阀内有异物残留。
软管堵塞。
高温作业:
常规的服务密封件包提供四次彻底保养所用0圈和一次彻底保养所用特氟隆支承环。
部件号见表3。
高温密封包可用于四次工具氮气部分的保养。
常规作业0圈用在其余无特氟隆支承环的密封槽内。
为了彻底保养工具以适应高温作业,应订购常规密封包和高温密封件包。
建议使用液压弹簧测试器油做为高温涂敷。
用于所有密封面。
工作卡片:
本手册包括有APR—N系统工作卡片和一个完整的例子。
该工作卡片包容了APR—及LPR—N最佳作业所需的大部分计算。
建议每次作业均应填好工作卡片。
应将所填好的工作卡片的复印件和APR系统操作的注释送交邓肯的工具研究和工程部门。
这些所完成的工作卡片。
将做为评价哈利伯顿APR和LPR—N系统的有价值的信息来源。
油气井测试程序:
按充氮说明中所要求的荐用氮气压力对工具充氮。
如应用带插管或密封接头的采油封隔器进行测试。
应将全通径液压旁通。
即全通径液压循环阀,亦即内压卸放阀接于LPR—N测试阀以下。
这可防止由于球阀以下的液体挤压所引起的会损坏地层或工具的高压。
建议将APR—M2取样器或安全阀接于LPR—N测试阀以上。
由于LPR—N测试阀操作压力很低。
因而有利于关闭APR—N2阀。
以建立循环。
地面装置接好以后,坐封隔器并关闭防喷器,对环空加压后以打开LPR—N测试阀,以最大安全额定值用泵加压。
一些公司要求在打开工具前,对环空加压。
去检查漏失,该压力不得超过300PSI,以防止提前打开测试阀。
初开井,最少为五分钟,以使压力计量入氮气腔。
测试时,由于温度升高,通常环空压力会增加。
保持环空压力为原操作压力±200PSI这样比较好。
如测试时环空压力明显下降,(大于600PSI),则存在测试阀局部关闭的可能性。
如这种故障发生,应将环空压力卸放至0PSI,并在加压重开测试阀前等5—10分钟。
对产量很高或大量出砂井,或应增加关闭力,关闭工具前,环空压力应增至低于APR—A和APR—M2阀操作压力的安全压力并保持五分钟。
这样,在释放环空压力时,就能产生附加关闭力,环空压力应以最大安全额定值释放至0PSI。
通过LPR—N测试阀进行循环
可以通过LPR—N测试阀和封隔器插管周围进行循环或注液。
当使用带关闭阀的EZ型可钻封隔器或使用采油封隔器测试结束提出插管时,这是最好的完成方法。
当使用可回收封隔器时,要进行循环。
必须尽可能保持压力以保护地层,为通过测试阀循环,应解封隔器并在作业管柱内灌注液体,对作业者管柱加压900—1200PSI。
关闭防喷器并对环空加压900—1200PSI。
这将打开LPR—N测试阀,并使环空与作业管柱连通。
那么,该井就能在保持900—1200PSI的回压下进行循环。
LPR—N测试阀规范
总成号
外径
英寸
(mm)
内径
英寸
(mm)
组装长度
英寸
(mm)
连接扣
615·4171
5
(127)
2.25
(57.15)
196.60
(4993.6)
31/2″
API内平扣
615·4173
4.68
(118.9)
2.0
(50.8)
202.06
(5132.3)
31/2″
API内平扣
615·417
3.90
(99.06)
1.80
(45.72)
197.88
(5026.2)
27/8″
EUE8牙油管扣
615·4175
3.06
(77.7)
1.12
(28.4)
166.97
(4241.03)
23/8″
EUE8牙油管扣
表1
LPR——N测试阀数据
工具尺寸
外径英寸
总成号
剪断压力
Psi/只销
剪销
件号
5
45/8"
615·4171
615·4173
280
385
615·41131
615·41131
37/8"
615·417
310
615·41107
3
615·4175
220
615·41175
表2
密封件包
工具尺寸
外径
英寸
总成号
密封件常规
作业包
高温密封件包
5
45/8"
615·4171
615·4173
615·41730
615·41735
615·22768
37/8"
615·417
615·41784
615·20934
3
615·4175
615·41769
615·22448
表3
LPR—N与APR—NⅡ型转换包
工具尺寸
外径
英寸
总成号
转换号
5
615·4171
615·41724
45/8"
615·4173
615·41734
37/8"
615·417
615·41767
3
615·4175
615·41766
表4
LPR——N测试阀计量套
工具尺寸
外径
英寸
总成号
标油计量套
专用计量套
5
615·4171
615·4172
615·41785
45/8"
615·4173
615·41775
615·41786
37/8"
615·417
615·4178
3
615·4175
615·4176
APR系统工作卡片
APR—M2取样循环阀
(APR全通径工具资料之二)
概述
APR—M2取样、循环阀一件工具包括一个取样器、一个安全阀和一个循环阀。
这个工具圈闭一个终流动时的样品,可以通过加压进行钟关井,在环空和测试管柱之间提供一条通道以便进行反循环。
所有这些功能,不用操作管柱就能执行。
循环阀:
循环阀是一个开孔的接头和一根受载弹簧密封芯轴组成的。
密封芯轴由剪销控制,保持在关闭状态。
当动力芯轴以足够大的力撞击密封芯轴、剪断几个剪销时,循环阀打开。
一旦销子剪断,弹簧就会推动密封芯轴向上运动,循环孔打开。
动力部分:
动力部分是由动力芯轴、外壳和剪断套组成的。
动力芯轴提供了一个面积差,环空压力就作用在这个面积差上。
剪断装置产生一个约束力,这个约束力可以通过剪销数量来调节,当环空压力产生的力克服了剪销的剪切强度时,动力芯轴向上运动,首先拉动取样器关闭,然后继续向上运动撞击密封芯轴。
取样器:
取样器是由球阀部分和放样部分组成的。
球阀部分包括两个球阀,一根连接芯轴和一个锁环。
两个球阀与APR—N测试器上的球相反。
当剪销剪断时,动力芯轴向上拉动球阀,使之转动到关闭位置,连接芯轴保证两个球阀同步运动,当球阀完全关闭时,锁环啪地一下入位,于是,球阀锁定到关闭位置上,这个关闭动作发生在零点几秒钟。
所以,终流动的样品是完全可以取到的。
放样部分是由一个控制螺母和通道套组成。
当取样器从井中起出时,两个球阀之间关闭着样品,把取样工具(P/N611·4378和P/N611·4379)通过放样接头连接到通道套筒上(每个取样器都配有放样接头)。
当操作者转动控制螺母时,通道套筒将向上运动,与给取样器提供通道的孔对齐。
另一个放样阀在APR—M2取样阀的下接头上,这个阀可以用来排放圈闭在APR—M2取样阀和测试阀之间的压力。
如果我们希望取到大量的样品,可以在APR—M2取样阀和测试阀之间下入钻杆、油管或钻铤和一个全通径放样阀。
此时,我们也可以用APR—M2下接头上的放样阀。
卸掉一个球阀,APR—M2取样阀就完全可以用作一个安全阀。
在每种型号的APR—M2取样阀的图纸上,都有怎样改装这个工具的说明。
如果我们不需要APR—M2取样阀来取样,可以用APR—M2安全阀。
如果后来又需要APR—M2取样阀,我们需要用一个工具箱(箱内有把安全阀改装成取样器所需的全部备件)。
工具的上部分可以改装成SSA型循环阀。
要做这种改进,还必需两个部件。
操作
在计算APR—M2取样阀的操作压力之前,必须有以下资料的可靠数据:
·泥浆比重(磅/加仑)
·测试深度(英尺)
·环空能够施加的最大压力(磅/英寸)
在APR系统工作卡片上作计算。
在进行了必要的计算之后,根据计算出来的剪销个数,把销子装在剪断装置上。
注意数剪销至少两次:
一次是在安全的地面上,另一次是在将这些销子装在工具上时。
在装上剪断装置盖之前,在数一遍销子的个数,这也是一种好的作法。
在剪断装置及芯轴(剪断装置套在其上)涂上足够的黄油是有益的,这样可以确保在安装过程中销子不会掉出。
注意:
只能使用这种工具的专用剪销。
当APR—M2取样阀与环空压力操作的测试阀一起使用时,是APR—M2取样阀的操作压力比测试阀的操作压力尽可能的高,这是一种好的作法,应该遵循的一条好的原则是:
两个操作压力至少相差1000Psi。
万一遇到APR—M2取样阀的操作压力不能达到比测试阀的操作压力高1000Psi的情况时,要注意观察环空压力表,及时释放超过的压力。
每种型号的APR—M2取样阀都有一个给定的单个销子的剪断压力值(剪断压力/销)。
由于密封直径的公差,每个工具的单个销子的剪断压力(剪断压力/销)都可能与公称值有出入,如果可以的话,确定每个工具对于单个销子的剪断压力(剪断压力/销)。
并在工具上打上永久的记号。
标出单个销子的剪断压力(剪断压力/销),使用这个值,应该得到更高的精确性。
在APR系统工作单上,有一部分是操作APR—M2取样阀所必要的计算。
APR—M2取样循环阀规范
总成号
外径
(英寸)
内径
(英寸)
组装长度
(英寸)
端部连接
剪断压力/销(Psi/销)
615·6105
5.03
2.25
135.62
31/2″API内平
535
615·602
4.68
2.00
135.74
31/2″API内平
535
615·6028
4.68
2.00
133.74
37/8″65A特殊
535
615·603
3.90
1.81
136.05
27/8″8牙油管扣
535
615·604
3.06
1.00
114.46
23/8″8牙油管扣
520
APR—M2循环安全阀规范
总成号
外径
(英寸)
内径
(英寸)
组装长度(英寸)
端部连接
剪断压力/销(Psi/销)
615·6019
5.03
2.25
90.34
3″1/2A
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