《LPR—N测试阀的工作状态与其氮气腔的压力变化.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LPR—N测试阀的工作状态与其氮气腔的压力变化.doc（5页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、LPRN测试阀的工作状态与其氮气腔的压力变化20O2年2月油气井测试第11卷第1期LPRN测试阀的工作状态与其氮气腔的压力变化刘海涛(上海安捷公司)摘要LPR-N测试阀是APR工具测试管畦的主阀.其主要作用是实现测试中的开关井.深入讨论了该阀在井下的工作状态,特别是氮气腔的压力变化,为现场工作提供理论与实际操作上的帮助主题词钻柱地层测试测试阆开关井工作状态原固分析LPRN测试阀是APR工具测试管柱的主阀APR测试管柱通过向环空加压,放压使该阀的球阀操作部分动作来实现开关井,因此,LPR-N阀在井下工作时的性能优劣是测试成功的关键之一.东海某井测试过程中,两次测试失败均与该阀有关:其一是DsT工
2、具未下到预定位置LPR-N阀便提前打开;其二是坐封不住使LPRN阀球阀部分刺坏.本文深入讨论了LPR-N阀在井下的工作状态,对失败原因给出解释,并在总结经验的同时提出一些现场操作的建议,以期对今后的工作有所裨益LPR.N阀工作原理LPRN阀是低压环空操作的全通径测试阀(内径57.15111111).主要由三部分组成:(1)球阀部分;(2)动力部分:环空压力作用于压差活塞,使压差心轴下行,通过操作臂带动球阀转动,实现开井;环空压力撤去后,在氮气的反弹作用下复位;(3)计量部分:其独特的微孔结构使上下硅油腔形成临时压差,是开关井”动力”的最初来源(见图1).l2345678910【球阀.2挖制壁;
3、3传0tL.4压差活塞:5氯气脏;6浮动活塞:7计量套;8硅油腔:9半衡滔塞】0传甩扎阿】LIaRN阀T作原理图1.APR-A工具坐封后,环空加压,上传压孔的传人压力作用在压差活塞的上表面,令压差心轴有下行的趋势;而此时,下传压孔的传人压力作用于压力平衡活塞的下表面,将压力传递给下硅油腔的硅油,但由于计量套的”阻滞”作用,压力不能”立刻”传递到上硅油腔以推动浮动活塞上行压缩氮气.即在上传压孔的传人压力作用下,压差心轴下行至下死点,压缩氮气,并带动操作臂使球阀打开.2.开井后,由于压差的存在,下硅油腔的硅油经过计量套流入上硅油腔,上硅油腔的压力上升,推动浮动活塞上行进一步压缩氮气,直至氮气腔压力
4、与传压孔处压力基本相等时为止.(因压差小于4O0psi计量套不导通,故最终氮气腔压力低于环空压力40Opsi.)此过程需用810IlIin,压差心轴不动,可理解为”关井储集压力”的过程.3,需要关井时,环空放压,因上硅油腔的硅油不能”立刻”经计量套流入下硅油腔,所以上硅油腔的压力不能得到”立刻”释放.而上传压孔的传人压力已经瞬间降低,故在压差的作用下氮气膨胀推动压差心轴上行,并带动操作臂使球阀关闭.4.在压差作用下,上硅油腔的硅油经过计量套流入下硅油腔,上硅油腔的压力降低,氮气进一步膨胀,是一个与(2)相反的过程.同样需要810min.LPRN阀车问调试1.给氮气腔预充4OOOpsi的压力模拟
5、LPR-N测试阀下到预定位置后在静液柱刘海涛,男,助理工程师,主要从事MICE,APR工具的现场海上测试工作,地址上海浦东高桥欧高路627安捷公司,邮政编,:200137第11卷第l期刘海涛:LPR-N测试阕的工作状态与其氮气腔的压力变化压力下氮气腔的压力.2.上下传压孔加压至4500p因4只锁定剪销提供了1000psi左右的预置心轴锁紧力,而传压孔处的压力与氮气腔压力的差值小于1000psi时,心轴不会动作(这也是LPR-N测试阀下井过程中防止误开井的有效措施).在4500psi一4000psi=500psi>400psi的条件下,计量套导通,下硅油腔的硅油流人上硅油腔,上硅油腔压力上
6、升,推动浮动活塞上行,氮气压缩压力升高.压力升至4100psi后,计量套上下压差不再大于4OOpsi,硅油停止流动.此过程检验计量套的导通情况.3.快速增大泵压至600Opsi快速增大泵压至6O0Opsi,并保持600Opsi的压力10min以上.由LPR.N测试阀的工作原理(1),(2)可知,LPR-N测试阀将有开井动作,并在开井后氮气腔压力继续升高由于氨气的压缩,试压泵必须不断地打压以便维持600Opsi的压力.此过程检验LPR-N测试阀的开井动作情况.4.释擅试压泵泵压至4500psi释放试压泵泵压至4500psi,并保持4500psi的压力10n以上.由L一N测试阀的工作原理(3),(
7、4)可知,LPR.N测试阀将在瞬间关井.且关井后氮气腔压力逐步降低.由于氮气的膨胀,试压泵必须不断地放压以便于维持4500psi的压力.此过程检验LPR-N测试阀的关井动作情况.5.释放泵压至零氮气腔压力被逐渐泄放掉,恢复到原来的预充压力4OOOpsi.LPRN阀井下工作情况按时问的顺序讨论LPR.N测试阀从人井到测试完毕起出井口这一过程中,氮气腔的压力随其传压L处压力变化的情况(见图2),并据此对LPR?N圈2测试过程中LPR阔2腔与传压孔处自压变化测试阀在井下的工作情况进行探讨.为讨论方便,昕使用的符号意义为:p套管压力.环空关闭前为零_pJ静液柱压力;PiLPH.N测试阀下井前氮气腔预充
8、的氮气压力;PLPR.N测试阀上硅油腔压力;p_FLPR.N测试阀传压孔处的压力(理论上等于N阀下硅油腔压力).一般情况下PT=Pj;P.,v2LPRN测试阀氮气腔压力.1.-b段测试工具的下井过程.随着LPR.N测试阀的下井,P_F=Pi,并随着深度的增加不断增加;当a时刻,pTP=40Opsi时,计量套导通,下硅油腔的硅油向上腔流动,推动浮动活塞上行,氮气腔的压力升高因下钻时间较长,硅油总能及时上流,故p2与P的上升总是同步的,并在rh段保持4O0psi的压差.2.一c段坐封与开井准备.此过程无压力变化.3.c点环空加压1O0Dpsi1500psi开井(即=1000psi1500psi),
9、PT增加一个P值.开井瞬间,压差心轴的锁定铜销剪断,心轴下行到下死点开井,氮气被压缩,压力上升.4rd段开井时间.由原理(2)知氮气将继续被压缩,压力上升.但上升至等于P74OOpsi时,计量套不再导通,压力也不再发生变化.5.d点关井动作.释放为零,pT恢复到静液柱的压力PJ.压差心轴在氮气的回弹力作用下复位,氮气体积增大,压力降低.6de段关井时间.由原理(4)知氮气将继续膨胀,压力降低.但降至等于p_F+100psi时,计量套不再导通,压力也不再发生变化.7.rf段起钻过程随着LPRN测试阀深度的逐渐减小,p_F将与测试阀所处深度成正比降低(忽略测试阀本身长度,P_F=pgfl,故PTO
10、r21t)与下井过程相反,由于上硅油腔的硅油向下硅油腔流动,氮气腔压力得到及时释放,pm随pT下降.但计量套在pP7>l00的条件下才导通,所以pM始终高于P_F100psi.而P*2=P后,因浮动活塞下行到下死油气井测试2002年2月点,氮气腔已恢复到下井前的最大体积状况,故p将不再发生变化.测试过程中一个测试层常需进行多次开关井,LPRN测试阀在第二次开关井的过程中,其在井下的工作状态与首次没有太大的区别.只是少了锁定剪销的剪断,与初开井时略有不同.失败井例原因分析东海某井在测试过程中,第1测试层LPR-N测试阀未下到预定层位而球阀提前打开,第V测试层LPR.N阀球阀部分刺坏究其原因
11、如下:1.LPR-N测试阀提前打开原因是计量套的微孔堵塞,在pTPf>4O0psi及P一PE>100psi的导通条件下也不能导通.所以氮气腔的压力不能随LPR-N阔下井深度的增加而增加.当P+1000psi(锁定剪销提供的预置的锁紧力)时,剪锁将被剪断,心轴下行压缩氮气而开井在本层中,=2800psi,随LPRN阀下到预定深度从零增加到6062psi.所以在下钻中途,已符合pP+1000的球阀打开条件,从而球阀打开,钻井液进入测试管串,造成测试失败.2.LPR-N阀球阀部分刺坏刺坏的根本原因在于封隔器的失封.因封隔器失封井口无法准确判断,在随后的开井操作中.环空加压1500psi(
12、试验已证明1500psi不会压裂地层),致使封隔器上,下的环空及LPR-N阀球阀以下的管串内部,均存在Pc的压力,在此压力的作用下,LPR-N测试阀球阀打开,开井动作.但开井的同时,压力也被释放,瞬间降为零,由LPR-N测试阀的原理(3)知,球阀应关闭.但由于开关井动作在瞬间转换,没有原理(2)所述的”为关井储集压力”的过程,使关井动作缺乏足够的动力,球阀不能完好地关闭.压力释放时的高速流体流过未能完好关闭的球阀,使球阀很可能会被刺坏.结论深入地讨论和认识LPR测试阀在井下的工作状态对分析处理现场发生的问题,进一步认识球阀,计量套等部件在实现开关井操作中的关键性是十分重要的.1.压差活塞,浮动
13、活塞,平衡活塞是隔开环空与氮气,氮气与硅油,硅油与环空的部件,其良好的密封性是LPRN测试阀工作原理得以实现的基础.2.使用清洁的硅油,保持良好密封是防止微小颗粒堵塞计量套微孔从而引起测试失败的有效措施之一.3LPR.N测试阀下井前必须检查锁定剪销是否装好,球阀是否处于”关”位.4.LPR-N测试阀的开关井间隔须在810min以上,以利于球阀的完全关闭.5.LPR-N测试阀操作时注意判断测试管串的其它工具的情况,如封隔器是否坐封,旁通阀是否关闭等.本文收稿日期:2OO01215编辑:刘振庆?消息?一盆5井喜喷高产油气流,准噶尔盆地腹部再获新突破盆5井是位于准噶尔盆地腹部中央坳陷马桥凸起盆4井北背斜上的预撂井.设计井深4340m,完钻井深4375m,钻探目的层为侏罗系三工河组,兼撂白垩系和侏罗系西山窑纽.该井钻井中觅良好油气显示,21301年8月31日射开三工河组42434257m井段,射厚14m,射开20nfin后井口喷出大量天然气.9月12日用三相分离器,针阀控制放喷求产24h,日产油136,天然气30lO*m,原油密度为0.762167113,粘度(50)O.71nl?s,含蜡1.01%,凝固点一25.盆5井荻高产工业油气流是准噶尔盆地腹部马桥凸起勘撂30多年来的首次突破,对下一步的勘探具有重要的战略指导意义供稿:油气井测试编辑部,王军
