分析测试联作管柱中采用LPR-N 阀进行地层测试的原因
摘要：“射孔-测试-氮气排液”三联作技术以其全通径、高效益、快节奏的施工特点及其对不同井况有较好适应性的特点，被广泛应用于海洋试油现场。本文着重介绍了该工艺中采用的全通径测试阀（LPR-N 阀）的原因，并在渤海湾现场应用，取得了良好效果。 关键词：“射孔-测试-氮气排液”；三联作工艺；全通径测试阀
一、前言
测试阀是测试管柱中的核心工具，高成功率的测试阀对于海上试油队伍，可以保证高效完成试油作业，从而减少投资，提高经济效益。
之前采用STV 阀（选择性测试阀）在实际使用时，地面对选阀进行试压和功能试验，都无异常，出现过开井后环空稳压2小时后，继续打压至想进入锁定开井状态，但是无法锁定的情况，泄压10min 后，60S 内打至锁定压力，才成功进入锁定开井状态，起出工具后拆开也无损伤，分析认为由于打压时间过长，造成选阀没有锁定开井。
上述情况在在地层供液能力低的井况下，难以判断STV 阀是否正常开井。
随着近年来排液方式更换为连续油管氮气气举排液，结构更简单、开关井状态更明确的LPR-N 阀被提出应用于测试联作管柱中，在之后的实际应用中也取得良好的效果。
二、管柱结构和工艺介绍
管柱自下而上结构为：
射孔枪+液压延时点火头+纵向减震器+传压接头+RTTS 封隔器+加厚油管9根+RTTS 安全接头+液压循环阀+压力计托筒+测试阀+RD 循环阀+定位短接+加厚油管至井口+井口测试树 2.1 LPR-N 阀结构、原理、特点及与STV 阀的对比 2.1.1 结构
LPR-N 阀总共分为球阀部分、动力部分、油室计量部分，结构见图1。
图1 LPR-N 阀结构示意图
球阀部分主要由上座圈、偏心球、下座圈、操作臂、球阀套筒组成。球阀通常保持关井状态入井，此时为正常操作状态，即打压开井，泄压关井；也可以开井下。如果开井下，则第一次打压泄压工具就恢复至正常操作状态。
动力部分由操作连接器、锁块、操作心轴、带孔接头、充氮阀体、氮腔外筒、氮气腔、浮动活塞等组成。操作活塞一面承受环空压力，另一面承受压缩氮气压力，压缩氮气就像一个气体弹簧，当封隔器坐封后，环空打压泄压，操作活塞形成压差，引起操作芯轴运动，从而球阀就会运动，第一次操作芯轴运动时，会剪断销钉。氮气室在地面预先将氮气充到预定压力，该压力根据测试深度的温度、压力等数据确定。
测试阀下井前，安装销钉保证下井过程中球阀处于关闭状态。下井过程中，环空压力进入油室下放的传压孔，使计量套上下的专用液压油受压。工具达到预定深度时，由于计量套的存在，氮气室中的压力稍低玉环空压力，从而在浮动活塞的上下产生了一个导致球阀打开的压差，而剪销的存在会抵消这部分压力保证处于关井状态。
计量部分主要由油室心轴、计量短节、计量阀、计量外筒、硅油腔、平衡活塞组成。计量部分通过硅油和浮动活塞与环空隔绝，当环空压力增加或减少时，计量部分控制氮气压力变化的速度，这就能创造压力差，使球阀运动。
2.1.2 工作机理
LPR-N阀的工作原理可以理解为连接两条管线连接环空，分别在浮动活塞的上下两侧，上方直接连接环空，下方则通过氮气和计量部分间接连接环空，导致下方压力传导延缓，当上面压力升高时，就会产生压差，会使芯轴向下运动打开球阀；当泄压时，上面的压力直接释放到环空里，而下面的压力释放被延时，操作活塞下面就会有压差，芯轴就能向上运动，使球阀关闭，一旦芯轴到位置后，多余的氮气压力就会慢慢释放掉。
封隔器坐封后，环空迅速加压到操作压力，使得活塞上下的压差足以间断销钉后才能打开球阀。注意环空压力达到最终的操作压力后，至少稳压10分钟，因为计量套的延时作用，使压力晚一步传入油室，稳压以便压缩氮气使球阀开启，待油室平衡压力环空压力后，氮气室中压力略低于环空压力，使球阀保持开启状态。
球阀需要快速地释放环空压力来关闭，关井后至少10分钟才能使得氮气室内的压力通过计量套释放出来。
2.1.2 工具特点
1.相比于之前使用的STV阀，LPR-N阀结构简单便于工具的维保，十分适用于海上多
层试油作业，简单的保养作业可以保证时效。并且操作压力更低，开关状态清楚，成功率更高。
2.关闭所需要的压力随着环空操作压力而变化。当操作压力增加，释放环空压力时，
有更多的压力被封闭在氮气室中去关闭球阀。这有利于使用可能的最高安全操作压
力而获得最大的关闭力。
3.测试阀在受超过静液柱压力的酸化、压裂时的压力不影响球阀操作。
4.应用剪销，使球阀在下井时保持关闭状态，因而初开球阀是在瞬时完成。
5.可以通过测试阀在封隔器不解封时去进行循环和酸化。
6.特殊的金属与金属密封，增加了气密封性。
7.球阀在开井和关井状态下，都可以下井。
2.1.3 与STV阀的对比
选择性测试阀有两种操作模式，常规操作模式和锁定操作模式。常规操作模式其操作方式同LPR-N阀一样，即打压开井，泄压关井；锁定操作模式即常规操作压力增加9MPa(锁定压力），打压泄压开井，再打压泄压关井，如此反复；由于计量套的延时作用，要求每一次操作都要求60S内打到操作压力；如果在常规操作模式进入锁定操作模式，必须先泄压，并且要等待至少10min,才能打压至锁定操作模式。如果出现来回的开关井操作在一定程度上也会对测试效果产生影响。
虽然功能上增加了锁定开关井模式，规避了井控风险。但是面对供液能力不足的地层，打压至锁定开井状态后泄压，若开井显示不明显，则无法判断判断是否锁定开井。而LPR-N 阀则通过环空稳压的方式保证测试阀一直处于开启状态。
LPR-N阀通常只需保持环空压力12MPa左右（依据井深而定），而STV阀的锁定/解锁压力通常在20MPa左右。面临紧急情况下需要井下关井时，STV阀需要再次环空打压泄压，相比只需环空泄压即可的LPR-N阀，操作更加繁琐，无法更好的应对紧急情况。
2.2 RTTS封隔器
RTTS封隔器是一种大通径、可封隔双向压力的悬挂式封隔器。大通径使在只有较小的压力降下泵过大量流体，因此RTTS封隔器在一次下井中可完成各种功能作业，如地层测试、酸化、注水泥塞等作业。
2.3 RTTS安全接头
RTTS安全接头是一种用于管柱地层测试中的安全工具。它紧接于封隔器的上端，封隔器被卡住时，可用多功能安全接头帮助提出安全接头以上的管柱，使遗留在井下的工具最少。
2.4 液压循环阀
该循环阀为旁通阀，是一种用于开启、关闭都是锁定状态型工具，便于大直径封隔器顺畅起下。下钻时为开启状态，当封隔器坐封时，循环阀收缩锁定在关闭位置；解封时再次开启。
2.5 压力计托筒
压力计托筒主要由于装压力计，记录地层压力和温度变化情况。
2.6 RD循环阀
RD循环阀是一种外压控制，它用于套管井内靠环空压力操作的全通径循环阀。此工具主要用在油气井测试结束时，将地层流体循环排出管柱。
