MFE地层测试器一、特点MFE地层测试器是一套完整的井下开关工具,整套测试工具借助于钻杆的上、下运动操作和控制井下工具的各种阀,具有操作方便、动作灵活可靠,地面显示清晰的特点。测试时在地面可以比较容易地观察和判断井下工具所处的位置,并能获得任意次开井流动和关井测压期。MFE地层测试器是大庆油田最早使用的地层测试工具,有127mm(5″)工具,适应于裸眼井测试和168mm(65/8″)以上的套管井测试;有108mm(41/4″)工具,适应于140mm(51/2″)以上的套管井和裸眼井测试;95mm(33/4″)工具,适应于140mm(51/2″)以上的套管井测试;79mm(31/8″)工具,适应于114mm(41/2″)小直径套管井测试。但在使用中存在换位机构易损、心轴易堵、高产井截流、封隔器易泄压等问题。二、结构MFE测试器主要由换位机构、延时机构、取样机构三大部分组成。1、换位机构包括花键心轴、花键套、J型销、止推垫圈。花键心轴与上部油管相连,受地面控制,只能上、下运动,不能转动。J型销与花键套钉为一体并插入换位槽内,当花键心轴上、下运动时,拔动花键套转动,但不能上下移动。J型销从一个位置换到另一个位置,下方测试阀也从一个位置换到另一个位置(上下位置改变),达到开井和关井的目的。止推垫圈充分保障了花键套的轴向旋转。如图1-1-1:(1)下井时,J型销通常在A位置,测试处于关闭状态;(2)下置预定位置加压坐封后,换位槽下行,延时几分钟后,管柱自由下落25.4mm,测试处于开井状态,J型销此时处于在B位置;(3)慢慢上提管住,换位槽上行,出现自由行程25.4mm,J型销移置C处,测试处于关闭状态;(4)下放管住,换位槽下行,J型销移置D处,测试处于关闭状态;(5)慢慢上提管住,换位槽上行,出现自由行程25.4mm,J型销移置A处,测试处于关闭状态;图1-1-1MFE测试器换位机构及开关井过程运行图2、延时机构延时机构由阀、阀座、外筒、液压油等组成。上边小,下边大(如图1-1-2)当心轴下行时,阀紧贴阀座密封,下油室的油只能从阀与外筒之间0.08mm徽小缝隙慢慢流到上油室,起到液压延时的作用。当延时阀下行一定距离,即到达外筒较大内径处,憋压延时失效,油从阀外围无阻地流动,工具产生25mm自由下落的开井显示,这一显示在地面的指重表柱上也能看到。心轴上行时,阀离开阀座,上油室的油将无阻地从阀内经与心轴外径之较大空间流向下油室,不起延时作用。图1-1-2MFE测试器延时机构示意图图1-1-3MFE测试器取样机构示意图3、取样机构如图1-1-3,由取样器外筒、取样心轴、上下密封套及两组O型和V型圈组成取样器或称测试阀。开井时,取样心轴与密封套不密封,地层流体可以自由通过,关井时,取样心轴与密封套密封,地层流体不能通过,阀关闭,同时圈闭一定体积的流体。三、技术参数测试器组装长度3850mm,外径95mm,内径19mm;工作压差70MPa,抗拉强度976kN;取样器容积1200mL;芯轴行程25.4mm;适用于套管、裸眼井测试。四、常用管柱结构图1-1-4MFE测试常规、跨隔测试管柱结构示意图如图1-1-4,MFE跨隔测试管柱由上至下为:油管—反循环阀—油管—MFE测试器—液压锁紧接头—安全接头—剪销封隔器—重型筛管—油管—电子压力计托筒—盲接头—卡瓦封隔器—电子压力计托筒。1、油管:用于输送仪器仪表至测试层段;2、反循环阀:用于沟通油套进行循环洗压井;3、油管:用于获取测试末期有代表性的样品;4、MFE测试器:用于井下开关井;5、液压锁紧接头:用于测试器开关井换位和保持封隔器座封;6、波纹安全接头:用于在卡钻时倒脱;7、剪销封隔器:用于跨隔测试中封隔油套环空;8、重型筛管:用于调距,生产进液滤沙;9、压力计托筒:用于携带压力计下井,记录井下压力变化曲线;10、盲接头:用于堵塞下封层与测试层通道;11、卡瓦封隔器:用于选层,封隔目的层和目的下部已试层;12、开槽尾管:用来传压滤沙;13、压力计托筒:用来监测下封隔器密封情况。五、测试步骤1、工具下井下井时,测试器阀门是关闭的,阀以上管柱内是空的(不计测试垫)。液压锁紧接头开始工作,保护测试阀门不会中途打开。封隔器换位凸耳处于短槽内,保持封隔器通旁打开,胶筒收缩,卡瓦收缩。2、封隔器坐封测试工具下到目的层后,上提管柱留出足够的方余,正转管柱3-5圈,封隔器换位凸耳由短槽进入长槽,下放管柱,封隔器卡瓦张开锚向井壁,旁通自然关闭,胶筒胀开密封井壁3、开井流动封隔器坐封后,即可承受上方管柱的重量,并加于测试器,经一段延时,管柱突然下落25.4mm,测试阀打开,地层液体经筛管和测试器流入油管内,实现开井流动测试。4、关井测压上提管柱,并注意“自由点”的出现,即上提管柱时指重表上悬重瞬间不再增加的那个悬重读数,略超过这个读数时,刹车下放管柱至原坐封负荷,在测试器换位机构控制作用下,测试阀关闭,实现关井测压过程,压力计记录压力恢复曲线。重复上述过程,可进行多次流动和关井。上提管柱要测试器换位,由液压锁紧接头的作用,封隔器一般仍然坐封。5、起出管柱测试结束后,上提管柱一定拉力,封隔器旁通打开,压力平衡,胶筒收回,测试阀处于关闭状态,可以顺利起出井下工具。六、液压锁紧接头液压锁紧接头上端与测试器相接。如图1-1-5,在起下油管时,由于液柱压力的作用(F顶)把心轴往上推,上顶测试器取样心轴,使测试阀保持关闭,不会中途开井。在上提管柱进行换位操作时心轴受向上的液柱压力而向上运动,而外筒和下接头同时受向下的液柱压力(F锁)使封隔器保持密封。图1-1-5液压锁紧接头结构示意图图1-1-6安全接头结构示意图七、安全接头波纹安全接头(如图1-1-6)用于钻柱、测试管柱、打捞柱或冲洗井管柱中,一旦管柱被卡,可以倒开,把损失降为最低或便于采取其它措施。其操作方法为:1、左旋钻柱二、三圈(使左旋扭矩确实传递至安全接头处,浅井一圈)。2、在保持左旋扭矩的同时,下放钻柱对安全接头施加冲压。3、提起钻柱至“中和点”或少留0.45-0.9t压力。如果负荷小于0.45T安全接头的配合粗牙螺纹有承受负荷的可能,从而导致卡住螺纹,难以脱开;大于0.9T,则可能脱开时损坏其配合肩。4、左旋管柱卸安全接头。八、MFE测试器的开关井操作1、计算方余和估算“自由点”(1)计算方余要准确,尽量达到抽汲要求和开关井的操作需要;方余的高度最后一根下井油管接箍上平面至井口上平面之间的距离。下面为井深小于2000m的经验公式:H=井段深(m)/1000+0.15(2)“自由点”的确认与计算,所谓“自由点”是指在上提测试管柱进行开关井操作时瞬间出现在指重表上的“悬重”读数。理论自由点计算公式为Q自=W上-W测-F锁+BL浮Q自-上提测试管柱至自由点时的有效重力W上-整个测试管柱在完井液中慢慢上提时的重力W测-测试阀下部工具和管柱在完井液中的重力F锁-测试器心轴受到向上的上顶力BL浮-浮力损失BL浮=P液AP液-测试阀所在深度处的完井液柱压力A-测试阀的液压面积经验公式为Q自=封隔器上卡点深度H×5.638。(条件:∮73外加厚油管,清水压井,测试管柱)。2、实际操作步骤(1)操作时按计算的方余指挥司钻上提管柱后刹车,在油管与防喷器上平面平行处做好记号。井口工用两把管钳一上一下成对角卡住油管,正转管柱3圈/千米,操作手先撤掉下部管钳,下放管柱,后撤掉上部管钳,观察拉力表指针变化情况,拉力表指针悬重下降则封隔器座封。井深大于2000m座封吨位控制在80-100kN,剩余的吨位应用大钩吊着,若本层需要抽汲求产,则利用吊卡至井口上平面的空位进行附加吊卡补空位,然后撤掉大钩不影响抽汲;小于2000m的井管柱重量应全加上,少于5吨时应补加。(2)仔细观察管柱下移延时情况,当管柱出现自由下落后,测试阀打开。开井之后在管柱与井口平面平行处作一明显记号,以此判断关井之后管柱高度是否要比开井时的高度高15cm左右。(3)记录延时时间,观察开井显示及环空液面情况,将显示头插入水中,观察并记录显示头入水深度和气泡强烈程度。(4)按照工作制度进行开关井,测试期间密切观察记录环空液面变化情况。(5)开井期间进行抽汲和测气工作。(6)进行开关井操作时,保证提升设备有足够的动力和气压,指重表灵活好用,将封井器处于开启状态。施工前司钻仔细检查作业机刹车系统灵活。(7)操作手站在能够清楚观察到指重表、司钻及井口位置处,司钻按操作手手势缓慢匀速上提管柱,当指重表指针出现自由点后,打手势,司钻刹车后及时匀速下放管柱,保持和初始座封吨位相同。(8)观察管柱下移延时情况,如延时一段时间后停止,说明关井操作成功完成。如有自由下落显示,则说明开井,若无延时现象,则可能提升不到位或管柱有上窜。准确记录开关井时间及延时时间。