APR测试工具在胜利油田的应用

王宇

（中石化胜利石油工程有限公司井下作业公司 山东东营 257000）

摘 要：APR测试工具是哈里伯顿公司的产品，是当今石油行业中最先进的地层测试工具之一，可在不动管柱的情况下通过环空加压泄压实现井下测试阀的多次开关井操作，以获取测试层产量、压力、液性、表皮系数、渗透率、油水边界等地层特性参数。与常规测试工具相比具有全通徑，操作简单等特点，且对于高压油气井、斜井、水平井、稠油井等具有显著的优势。在对四川外部市场的测试施工井中已全部使用APR测试工具。目前，APR测试工具已在胜利油田得到广泛的应用。

关键词：APR测试工具，全通径，胜利油田，应用

1 前言

近年来随着勘探开发工作的逐步深入，深井、斜井、高温高压井、稠油井逐渐增多，其测试难度变得越来越大。常规的MFE测试工具因其自身性能的不足和局限性在使用中存在一些问题.为了降低勘探开发成本，缩短试油周期，勘探过程中对测试工具性能要求也越来越高，这是油田发展的必然趋势。我们在四川外部市场的高压气井测试已摒弃了常规MFE测试工具，而全部使用了耐高温、高压、防H2S，在地面操作简便、安全可靠的APR工具。目前，APR测试工具在胜利油田已广泛应用，高温高压井、斜井、稠油井的地层测试基本全部采用APR工具。

2 APR测试工具工作原理

胜利油田目前应用最广泛的APR测试工具是LPR-N阀，它是APR地层测试器的核心部件，是一种大通径、环空压力操作的井下测试开关阀。

在测试前，根据地面温度、井底温度及静液柱压力，在地面对氮气室充氮到预定压力，并安装剪切销钉，它能够保证球阀在下井时处于关闭状态，因为由于计量套的作用，工具到达预定测试深度时，氮气室中的压力稍低于环空压力，这就在活塞上、下方产生了一个可导致球阀打开的压差，所以使用剪切销钉是必要的。封隔器坐封后，开井时，环空快速加压，由于计量套的延时导通作用，动力芯轴下行，压缩氮气，并带动操作臂使球阀打开。开井后由于压差的存在，下硅油腔的硅油经计量套流入上硅油腔，上硅油腔硅油推动浮动活塞上行进一步压缩氮气，直到氮气室压力低于环空压力400psi（因压差小于400psi计量套不导通），此过程需要至少10分钟，可理解为“关井储集压力”过程。关井时，环空快速放压，因上硅油腔的硅油不能“立刻”经计量套流入下硅油腔，而上传压孔传入的套管压力已经迅速降低，在压差作用下，氮气膨胀推动动力芯轴上行，并带动操作臂使球阀关闭。关井后由于压差的存在，上硅油腔硅油经计量套流入下硅油腔，氮气进一步膨胀释放压力，直至氮气室压力高于环空400psi，以保持球阀关闭。

3 APR测试工艺设计

本文针对胜利油田广泛应用的APR射孔-测试联作工艺做一探讨。

3.1测试原理

管柱经校深定位后，下放测试管柱加压坐封，坐封后的封隔器将压井液与测试层隔开。环空打压，LPR—N阀打开。射孔后地层液体在测试压差作用下进入测试管柱，经过设计流动时间后，井口迅速释放环空压力至0，井下测试阀关闭。如此反复操作，可实现多次开关井。

3.2典型测试管串

胜利油田目前普遍采用的APR射孔-测试联作工艺井下管串为（由上至下）：油管+校深短节+油管+断销式反循环阀+ A阀+油管+机械压力计托筒+LPR-N阀+电子压力计托筒+机械压力计托筒+安全接头+旁通接头+封隔器+射孔筛管+减震器+油管+沉砂筒+缓冲器+延时起爆器+炮头+安全枪+枪身。从管串结构可以看出，APR工具靠环空压力操作实现开关井，不需要活动管柱，操作简单。

3.3操作压力设计

测试管串中除需要计算LPR-N阀的充氮压力和操作压力，还要根据A阀的操作压力计算销钉个数。

LPR-N阀充氮压力和操作压力的计算

LPR-N阀的充氮压力和操作压力需要根据地面温度、井底压井液温度和静液柱压力来计算，均采用内差法计算压力，其计算公式如下：

PN=（PH-PL）×（HA-HL）/1000+PL

式中：

PN—充氮/操作压力，psi

PH—表中较高静液柱压力对应的压力，psi

PL—表中较低静液柱压力对应的压力，psi

HA—实际静液柱压力，psi

HL—表中较低静液柱压力，psi

（1）A阀销钉数的计算

A阀是一个反循环阀，在断销式反循环阀无法打开的情况下，通过环空加压到预定压力打开A阀。因此，A阀的操作压力要比其它工具的操作压力高，防止操作其它工具时将A阀打开。打开A阀的操作压力计算公式如下：

N=（PA+PC）/PP， PC =N×PP

式中：

N—销钉个数

PA—静液柱压力，MPa

PC—操作压力，MPa

PP—每个销钉的剪切力，MPa

4 施工步骤

1、对所有的下井工具、地面工具在工房按要求进行性能检验和水压密封实验，达到规定要求。

2、掌握施工井的套管结构、人工井底、井斜、压井液密度、射孔层段及岩性、地层温度等所需要的各种详细资料。

3、下钻前用标准通径规通井，保证井眼畅通无异物，并用完井液循环洗井。

4、将工具下至预定位置，校深后调整好管柱，坐封封隔器。

5、装井口采油树、钻台管汇、放喷管线、打压管线，并试压。

6、按设计工作制度开关井。环空快速打压打开N阀，射孔枪引爆，进入初流动期。将环空压力放至0，测试阀关闭进行压力恢复。

7、必要时打开反循环阀，收集地层流体样品或压井。

8、解封、起钻。

5现场应用情况

分析近期共对垦XXX井、高XXX井（2层）、利XXX井（2层）、莱斜XXX井（2层）及王斜XXX井（2层）5井次9层进行APR射孔-测试联作施工。测试一次成功率100%，为下一步勘探开发奠定了良好的基础。

垦XXX与高XXX为稠油井，流动性差，且埋藏浅，地层胶结较疏松，地层容易出砂，常规MFE工具流道小，测试成功率低，故两口井均采用APR工具进行测试；利XXX为异常高温高压井，井底温度160℃左右，地层压力约78.5MPa，压力系数约1.9，MFE工具易造成开关井失败和工具刺漏；莱斜XXX和王斜XXX是斜井，最大井斜为40.87°，常规MFE工具不易判断自由点。

6 结论和建议

（1）APR测试工具通过环空压力控制实现井下测试阀的开关，操作简单，不用上下活动管柱，安全、可靠。

（2）APR测试工具通径大，不易产生砂堵且无节流作用。

（3）对于LPR—N阀的计量套延时时间进行试验，确保在开井时间短的情况下卸压后能安全彻底的关井。

（4）APR测试工具能够满足高温高压井、稠油井和斜井的测试，比常规MFE工具更具优异性。

参考文献：

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