一种地层测试全过程压井方法与流程

本发明属于油气井测试技术领域，尤其涉及一种地层测试全过程压井方法。

背景技术：

目前高温高压深井测试通常采用apr测试工艺技术。施工期间如遇紧急情况或产量测试结束后通过rds阀关井，rds阀为目前国内塔里木、川渝、海上等主要高压气田用于测试的唯一井下关断工具，由于其具有不可逆性，管柱内部通道一旦被截断就无法再次打开，管柱与地层不能连通，导致后期压井存在诸多问题，在近三十年的使用过程中，这一局限性在国内各大气田高压易漏产层表现极为明显，①换装井口前没有直推压井通道；②换装井口前只能依靠上部循环置换下部气柱，若要直推需在rds和封隔器之间增加rd阀，通过环空“绕道”直推压井，易造成胶筒被颗粒卡埋；③解封换装井口后仍无直推压井通道，仍需“绕道”直推，通过封隔器胶筒与套管之间的环空间隙进行压井或堵漏，该间隙非常小，压井液通过性差，造成堵漏作业时间长，效率低，并且，堵漏材料极易在此搭桥、沉淀，造成管柱卡埋等井下复杂。虽然保证了管柱安全屏障和井下关井压力恢复数据录取功能，却不能满足后续起出管柱的条件。总之现有测试管柱配套的rds阀由于其功能的局限性，对压井的限制始终无法完全消除。

经调研，以往的相关专利主要包含两个方面，其中一部分可以实现井下关井技术，但关断后不能再次开启。另一部分可以实现循环压井技术，但只能在关井阀以上部分进行短路循环或从管柱外侧建立旁路向地层推注，没有真正实现全过程全井大排量的压井技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种地层测试全过程压井方法，本发明能够实现测试后全过程井下关井、循环及关井状态多次向井内单向开启之功能。保障测试期间管柱有可靠的安全屏障，准确录取井下关井压力恢复数据，避免管柱卡埋等井下复杂的发生，提高试油安全施工效率，降低试油作业成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种地层测试全过程压井方法，其特征在于：下测试管柱至预定位置后进行电测校深，坐封封隔器，坐封完成后换装井口，再通过替液阀将油管内的测试液替换成酸液或改造液，然后关闭替液阀验封，验封合格后进行射孔、改造施工，施工完成后进行排液、测试作业；最后通过单向式井下关断阀实现全过程压井作业。

所述全过程压井作业包括关井作业和堵漏作业，所述关井作业是指井下关井，通过环空加压打开单向式井下关断阀，使单向式井下关断阀的阀板关闭，切断油管与地层之间的通道；所述堵漏作业是指利用油管与地层间现存通道，在单向式井下关断阀实现井下关井的条件下，从油管正注压井液或堵漏浆，利用单向式井下关断阀阀板正压差推开阀板，实现井内单向开启，将压井液或漏浆注入地层。

所述单向式井下关断阀包括外筒、上接头、下接头、心轴、阀板、破裂盘和剪切销，所述上接头和下接头分别固定在外筒的两端，所述阀板通过复位簧固定在外筒的下部用于控制外筒内腔的开闭，所述心轴通过剪切销固定在外筒内，且心轴的上端和下端分别位于上接头和下接头内；所述外筒与心轴之间形成有密闭的空气腔，所述外筒上开设有位于空气腔上方的通孔，在预设压力下能够破裂的破裂盘固定在通孔内；当心轴未运动时，阀板位于心轴与外筒之间，阀板处于开启状态；当心轴的下端向上运动至阀板上方时，阀板复位，阀板处于关闭状态。

所述上接头内设置有用于对心轴限位的限位台阶。

所述剪切销位于空气腔与破裂盘之间。

所述外筒内固定设置有用于与阀板配合的密封台阶面。

所述外筒与上接头之间设置有密封圈，所述外筒与下接头之间设置有密封圈，所述心轴与上接头之间设置有密封圈。

采用本发明的优点在于：

1、本发明采用的是全过程能够压井技术方法，不同于目前的井下关井和压井技术，无需建立旁路流道，利用管柱内通道即可实现井下关井状态下的多次全过程正循环压井。

2、本发明采用的单向式井下关断阀可与钻杆或油管直接连接，无需其他辅助装置，尤其适用于试油测试中，在试油测试中实现循环、井下关断、单向井内开启等多项功能。

3、本发明采用的单向式井下关断阀为全通径流道，与测试油管通径匹配，不仅能够实现泄压功能，还能够实现大排量多次循环的压井工艺要求，工程意义远大于目前井下关井阀和循环阀。

4、本发明所设计、使用的井下工具组合合理，功能完善。可以在继续沿用目前较为成熟的apr测试工具组合的基础上，通过增加单向式井下关断阀实现前述所有功能，无需另外配套相关设备及配件，节约投入成本。

5、本发明的井下关断、单向开启功能是通过单向式井下关断阀实现的，其结构简单，机械性能可靠。

6、本发明能够实现测试后全过程井下关井、循环及关井状态多次向井内单向开启之功能。保障测试期间管柱有可靠的安全屏障，准确录取井下关井压力恢复数据，避免管柱卡埋等井下复杂的发生，提高试油安全施工效率，降低试油作业成本。

7、本发明在入井时，单向式井下关断阀的心轴受剪切销固定，阀板位于心轴与外筒之间，整个关断阀处于开启状态，在测试后期，能够通过环空加压至预设压力打破破裂盘并推动心轴向上运动至阀板上方，从而使阀板能够在复位簧的作用下复位并切断外筒的流道，达到井下关井的目的。而在进行堵漏作业时，还可通过向油管注入压井液或堵漏浆增大阀板上部压力重新打开阀板，使外筒的流道开启。因此，本发明正常情况下具备井下关井功能，需要压井堵漏作业的时候，还可以直接从油管内泵注压井液或堵漏浆，随时多次重新打开油管内通道，能够实现在测试后直推压井、井下关断、再次向井内单向开启等功能，以满足压井堵漏施工作业需要。另外，与现有技术中的rds阀相比，除了同样可以实现井下关井，还可随时重新打开阀板多次单向泵注压井。与现有技术中的rd阀相比，由于其具备单向泵注功能且不带循环孔，避免了循环压井的“中途短路”，使循环深度可延伸至管柱底部，保证解封后压井循环更为充分，减少管柱卡埋风险。

8、本发明能够广泛用于各种探井地层测试中，能够通过单向式井下关断阀同时实现测试后井下关井、全过程直推压井及关井状态多次向井内单向开启之功能。既保障测试期间管柱有可靠的安全屏障，准确录取井下关井压力恢复数据，又能避免管柱卡埋等井下复杂的发生，提高试油安全施工效率，减少因压井堵漏等造成的复杂带来的经济损失；节约试油测试作业周期，降低试油作业成本；降低试油测试作业期间的井控风险，保障施工安全可控。将对高产气井测试压井、堵漏技术形成较大改变。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

图2为本发明中单向式井下关断阀的结构示意图。

图中的标记为：1、外筒，2、上接头，3、下接头，4、芯轴，5、阀板，6、破裂盘，7、限位台阶，8、复位簧，9、销钉，10、密封台阶面，11、空气腔。

具体实施方式

本发明公开了一种地层测试全过程压井方法，该方法包括单向式井下关断阀、替液阀、测试阀、电子压力计及封隔器等apr系列测试工具，其中，替液阀优选采用e阀进行替液。该方法工艺为：下测试管柱至预定位置后进行电测校深，坐封封隔器，坐封完成后换装井口，再通过替液阀将油管内的测试液替换成酸液或改造液，然后关闭替液阀验封，验封合格后进行射孔、改造施工，酸化施工完成后进行排液、测试等作业；最后通过单向式井下关断阀实现全过程压井作业。

本发明中，所述全过程压井作业包括关井作业和堵漏作业，所述关井作业是指井下关井，通过环空加压打开单向式井下关断阀，使单向式井下关断阀的阀板5关闭，从而达到切断油管与地层之间的通道的目的；所述堵漏作业是指利用油管与地层间现存通道，在单向式井下关断阀实现井下关井的条件下，从油管正注压井液或堵漏浆，利用单向式井下关断阀阀板5正压差推开阀板5，实现井内单向开启，将压井液或漏浆注入地层。待井筒内的压井液或堵漏浆至压井平稳后，解封、静止观察、起钻。

本发明中，所述单向式井下关断阀包括外筒1、上接头2、下接头3、心轴、阀板5、破裂盘6和剪切销，所述上接头2和下接头3分别固定在外筒1的两端用于与钻杆或油管直接连接，所述阀板5通过复位簧8固定在外筒1的下部用于控制外筒1内腔的开闭，所述心轴通过剪切销固定在外筒1内，且心轴的上端和下端分别位于上接头2和下接头3内，所述上接头2内设置有用于对心轴限位的限位台阶7；所述外筒1与心轴之间形成有密闭的空气腔11，所述外筒1上开设有位于空气腔11上方的通孔，在预设压力下能够破裂的破裂盘6固定在通孔内，所述剪切销位于空气腔11与破裂盘6之间；当心轴未运动时，阀板5位于心轴与外筒1之间，阀板5处于开启状态；当心轴的下端向上运动至阀板5上方时，阀板5复位，阀板5处于关闭状态。

本发明中，所述外筒1内固定设置有用于与阀板5配合的密封台阶面10，密封台阶面10包括台阶和固定在台阶上的密封圈，台阶用于对阀板5处于关闭状态时对阀板5限位，防止阀板5过度上行，密封圈用于加强阀板5与台阶之间的密封性能，使得阀板5关闭后的密封性能更好。

本发明中，所述外筒1与上接头2之间设置有密封圈，所述外筒1与下接头3之间设置有密封圈，所述心轴与上接头2之间设置有密封圈，空气腔11两端的外筒1与心轴之间也设置有密封圈。

本发明所使用的单向式井下关断阀是一种使用时依靠环空加压实现操作的、用于套管井的井下工具，它既能在地层测试结尾阶段关闭阀板5以隔断地层和阀板5上部空间，又能在压井作业时通过往井筒泵注高压流体随时单向开启。其工作原理如下：

在工作时通过环空加压使破裂盘6破裂，破裂盘6破裂后环空压力进入外筒1上的通孔并作用于心轴上，当环空压力大于剪切销的剪切力时，剪切销被剪断，同时心轴快速上行，当心轴的下端运动至阀板5上方时，被心轴封闭的阀板5在复位簧8的作用下弹出，当阀板5下部井筒压力高于阀板5上部井筒压力时即可实现单向封闭。其中，推动心轴运动的驱动力由环空和空气腔11产生的压差提供，空气腔11由外筒1和心轴构成。当工具入井时，空气腔11被设置在工具上接头2上的破裂盘6与静液柱压力隔绝,一旦破裂盘6破裂，环空与空气腔11之间产生压差推动芯轴4上行。