專利名稱：用于在孔眼中定向的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明概括地涉及用于在孔眼中定向管柱或管柱的部分的方法和系統(tǒng)，更具體地 (但不一定排他性地)涉及在孔眼中相對(duì)于套管柱窗口定向油管柱窗口。
背景技術(shù)：
可經(jīng)由橫貫地層的井眼(wellbore)生產(chǎn)烴。井眼可包括從母井眼(或主井眼) 伸出的一個(gè)或多個(gè)側(cè)向井眼?？赏ㄟ^(guò)例如經(jīng)由開(kāi)口(即套管柱窗口)使母井眼中的磨銑工 具轉(zhuǎn)向來(lái)形成側(cè)向井眼。套管柱可包括多個(gè)窗口，每個(gè)側(cè)向井眼有一個(gè)窗口。油管柱可設(shè)于井眼中。油管柱可包括例如能夠用來(lái)從地層中生產(chǎn)烴的各種工具或 部件。油管柱可包括窗口或可使窗口形成得與套管柱窗口對(duì)準(zhǔn)的部分?？赡茈y以使油管柱 窗口或特定的油管柱部分與孔眼中的套管柱窗口對(duì)準(zhǔn)。已使用各種工具將油管柱定位到選定深度及油管柱在孔眼中的定向角度。這些工 具通常需要油管柱大幅旋轉(zhuǎn)(例如超過(guò)180° )至適于油管柱的位置。在一些應(yīng)用中，這種 旋轉(zhuǎn)量可能是不合要求的。例如，油管柱可能包括一個(gè)或多個(gè)控制管線，控制管線供作孔眼 中的通信、電力以及其它服務(wù)之用的介質(zhì)。使油管柱的包括一個(gè)或多個(gè)控制管線的部分大 幅旋轉(zhuǎn)可能在控制管線上引發(fā)應(yīng)力，從而可造成控制管線斷裂。因此，需要可在孔眼中相對(duì)于套管柱定向油管柱的系統(tǒng)和方法。還需要可在不需 要在油管柱的孔眼中相對(duì)于套管柱進(jìn)行大幅旋轉(zhuǎn)的情況下執(zhí)行這種定向的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的特定實(shí)施例涉及組件，可通過(guò)這些組件在孔眼中相對(duì)于第一管道定向第 二管道。可利用工具旋轉(zhuǎn)式地定向第二管道，該工具在第二管道朝向孔眼的地面運(yùn)動(dòng)時(shí)定 向第二管道，而不使與第二管道關(guān)聯(lián)或包含在第二管道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)控制管線斷裂。在 一些實(shí)施例中，可利用這些組件相對(duì)于第一管道的多個(gè)窗口定向第二管道的多個(gè)部分。在一方案中，提供一種可設(shè)于孔眼中的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括第一管道、第二管道、工 具以及裝置。第一管道包括具有開(kāi)口的壁。第一管道限定出內(nèi)部區(qū)域。第二管道可設(shè)于內(nèi) 部區(qū)域中。該工具可聯(lián)結(jié)到第一管道。該工具可將第二管道從第一位置導(dǎo)引到比第一位置 更接近地面的第二位置。當(dāng)?shù)诙艿牢挥诘诙恢脮r(shí)，第二管道的一部分與開(kāi)口的至少一 部分相鄰。該裝置可在通過(guò)工具導(dǎo)引第二管道之后，防止第二管道相對(duì)于第一管道旋轉(zhuǎn)。在至少一個(gè)實(shí)施例中，第二管道的當(dāng)?shù)诙艿牢挥诘诙恢脮r(shí)與上述開(kāi)口的至少 一部分相鄰的部分包括第二管道開(kāi)口。在至少一個(gè)實(shí)施例中，第二管道包括至少一個(gè)控制管線。當(dāng)?shù)诙艿辣粡牡谝晃?置導(dǎo)引到第二位置時(shí)，第二管道旋轉(zhuǎn)不超過(guò)180°。在至少一個(gè)實(shí)施例中，上述的壁包括第二開(kāi)口。系統(tǒng)可包括第二工具和第二裝置。 第二工具可聯(lián)結(jié)到第一管道，并可將第二管道的一部分從初始位置導(dǎo)引到比初始位置更接 近地面的位置。第二管道的上述部分可獨(dú)立于第二管道的當(dāng)?shù)诙艿牢挥诘诙恢脮r(shí)與開(kāi)口的至少一部分相鄰的那部分被導(dǎo)引。第二裝置可防止在通過(guò)第二工具導(dǎo)引第二管道的一 部分之后第二管道的一部分相對(duì)于第一管道旋轉(zhuǎn)。在至少一個(gè)實(shí)施例中，第二管道包括接頭，該接頭能夠允許第二管道的上述部分 獨(dú)立于第二管道的上述部分被導(dǎo)引。在至少一個(gè)實(shí)施例中，第一管道為套管柱。第二管道為包括閉鎖鍵的油管柱。該 工具為斜口管鞋(mule shoe) 0該裝置為可容納閉鎖鍵的閉鎖聯(lián)結(jié)部。在至少一個(gè)實(shí)施例中，油管柱可包括能夠使閉鎖鍵從油管柱的外邊界伸出的彈
簧ο在另一方案中，提供一種可設(shè)于孔眼中的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括套管柱、油管柱、斜口 管鞋以及閉鎖聯(lián)結(jié)部。套管柱限定出內(nèi)部區(qū)域。油管柱可設(shè)于內(nèi)部區(qū)域中。油管柱包括閉 鎖鍵。斜口管鞋包括設(shè)于第一端與第二端之間的引導(dǎo)部。第二端可定位成比第一端更接近 地面。至少一個(gè)引導(dǎo)部可將油管柱從第一端導(dǎo)引到第二端。閉鎖聯(lián)結(jié)部聯(lián)結(jié)到套管柱。閉 鎖聯(lián)結(jié)部可容納閉鎖鍵以防止油管柱相對(duì)于套管柱旋轉(zhuǎn)。在至少一個(gè)實(shí)施例中，油管柱包括呈某一構(gòu)造的閉鎖鍵。閉鎖聯(lián)結(jié)部包括多個(gè)凹 部，該多個(gè)凹部的構(gòu)造與閉鎖鍵的構(gòu)造相匹配。凹部能夠容納閉鎖鍵以防止油管柱遠(yuǎn)離地 面移動(dòng)。在至少一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)油管柱從第一端被導(dǎo)引到第二端時(shí)，油管柱旋轉(zhuǎn)不超過(guò) 180°。在至少一個(gè)實(shí)施例中，套管柱包括套管柱窗口，該套管柱窗口位于套管柱的壁中。 在油管柱被導(dǎo)引到第二端之后，油管柱窗口的至少一部分與套管柱窗口的至少一部分相 鄰。在至少一個(gè)實(shí)施例中，套管柱包括第二窗口，第二窗口位于套管柱的壁中。油管柱 包括第二油管柱窗口。系統(tǒng)可包括第二斜口管鞋和第二閉鎖聯(lián)結(jié)部。第二斜口管鞋聯(lián)結(jié) 到套管柱，該斜口管鞋可將油管柱的一部分從初始位置導(dǎo)引到比初始位置更接近地面的位 置。第二閉鎖聯(lián)結(jié)部可在通過(guò)第二斜口管鞋導(dǎo)引油管柱的上述部分之后，防止油管柱的該 部分相對(duì)于套管柱旋轉(zhuǎn)。當(dāng)油管柱的上述部分位于比初始位置更接近地面的位置時(shí)，第二 油管柱窗口的至少一部分與第二窗口的至少一部分相鄰。在至少一個(gè)實(shí)施例中，油管柱的上述部分能夠獨(dú)立于油管柱的位于第二端的部分 被第二斜口管鞋導(dǎo)引。在至少一個(gè)實(shí)施例中，油管柱包括能夠允許油管柱的上述部分獨(dú)立于油管柱的位 于第二端的部分被第二斜口管鞋導(dǎo)引。在至少一個(gè)實(shí)施例中，接頭包括油管旋轉(zhuǎn)頭(tubing swivel)和伸縮式接頭。油 管旋轉(zhuǎn)頭能夠允許油管柱的上述部分獨(dú)立于油管柱的位于第二端的部分旋轉(zhuǎn)。伸縮式接頭 能夠允許油管柱的上述部分的深度獨(dú)立于油管柱的位于第二端的部分而改變。在又一方案中，提供一種在孔眼中相對(duì)于套管柱定向油管柱的方法。將該套管柱 設(shè)于孔眼中。套管柱包括與側(cè)向孔眼關(guān)聯(lián)的套管柱窗口。工具聯(lián)結(jié)到套管柱。使油管柱在 孔眼中行進(jìn)到第一位置；在第一位置，工具比油管柱的至少一部分更接近地面。油管柱包括 油管柱窗口。使油管柱朝向地面移動(dòng)，以促使工具將油管柱導(dǎo)引到第二位置；在第二位置， 油管柱窗口的至少一部分與套管柱的至少一部分相鄰，并且在第二位置，設(shè)有容納油管柱的閉鎖鍵以防止油管柱旋轉(zhuǎn)的閉鎖聯(lián)結(jié)部。在至少一個(gè)實(shí)施例中，該工具為包括設(shè)于第一端與第二端之間的多個(gè)引導(dǎo)部的斜 口管鞋。第二端比第一端更接近地面。使油管柱朝向地面移動(dòng)包括促使油管柱容納第一端 以將油管柱導(dǎo)引至引導(dǎo)部。在至少一個(gè)實(shí)施例中，使油管柱在孔眼中行進(jìn)，以促使工具比閉鎖鍵更接近地面。在至少一個(gè)實(shí)施例中，套管柱包括第二套管柱窗口，而油管柱包括第二油管柱窗 口。促使第二工具將油管柱的一部分從初始位置導(dǎo)引到比初始位置更接近地面的期望位 置，并使油管柱的上述部分獨(dú)立于油管柱的位于第二位置的部分移動(dòng)；在第二位置，油管柱 窗口的至少一部分與套管柱窗口的至少一部分相鄰。使用回轉(zhuǎn)接頭(swivel joint)使油 管柱的上述部分的深度獨(dú)立于油管柱的位于第二位置的部分旋轉(zhuǎn)。將伸縮式接頭解鎖，并 使用伸縮式接頭使油管柱的上述部分獨(dú)立于油管柱的位于第二位置的部分而改變。這些示例性方案和實(shí)施例的描述不用于限制或局限本發(fā)明，而是用于提供幫助理 解本申請(qǐng)中披露的創(chuàng)造性概念的實(shí)例。在閱讀整個(gè)申請(qǐng)之后，本發(fā)明的其它方面、優(yōu)點(diǎn)以及 特征將變得明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例、具有母井眼和側(cè)向井眼的井系統(tǒng)以及設(shè)置于母 井眼中的套管柱和工具的示意性剖視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例、油管柱設(shè)置于套管柱中的圖1的井系統(tǒng)的示意 性剖視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例、油管柱位于初始位置的圖2的井系統(tǒng)的示意性 剖視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例、油管柱被定向到比初始位置更接近地面的第二 位置的圖3的井系統(tǒng)的示意性剖視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例圖4中組件沿線5-5剖開(kāi)的剖視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例、包括油管柱相對(duì)于套管柱定向于母井眼中的多 分支井眼(multilateral wellbore)的井系統(tǒng)的剖視圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖6中的接頭的局部剖視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的特定方案和實(shí)施例涉及能夠置于地層的孔眼(例如井眼)中的組件，并 且可通過(guò)這些組件相對(duì)于第一管道定向第二管道。根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的組件可允許 相對(duì)于第一管道定向第二管道，使得第二管道的一個(gè)或多個(gè)部分在孔眼中相對(duì)于第一管道 中的一個(gè)或多個(gè)窗口定位?！按翱?”可包括管壁中的開(kāi)口，例如可通過(guò)該開(kāi)口進(jìn)入地層的與 該開(kāi)口鄰近的部分以形成側(cè)向井眼。側(cè)向井眼是從其與母井眼的交叉點(diǎn)向外鉆出的井眼。特定的組件可定向第二管道并避免使可能與第二管道關(guān)聯(lián)或包含在第二管道內(nèi) 的一個(gè)或多個(gè)控制管線斷裂。而且，特定的組件可用于相對(duì)于第一管道的多個(gè)窗口定向第 二管道的多個(gè)部分。在一些實(shí)施例中，組件包括聯(lián)結(jié)到第一管道的工具，該工具可將第二管道導(dǎo)引到選定位置。組件還可包括能夠防止第二管道在被工具導(dǎo)引之后相對(duì)于第一管道旋轉(zhuǎn)的裝 置。第一管道的實(shí)例是能夠置于孔眼中的套管柱。第二管道的實(shí)例是能夠置于孔眼中的油 管柱。根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的工具可為能夠在孔眼中將第二管道從第一位置導(dǎo)引 到更接近地面的第二位置的任何構(gòu)造的任何結(jié)構(gòu)。工具的一個(gè)實(shí)例是與套管柱一起置于孔 眼中的“斜口管鞋”。斜口管鞋能夠在第一端容納油管柱并且能夠?qū)⒂凸苤龑?dǎo)到比第一端 更接近地面的第二端。位于第二端的油管柱可使油管柱的期望部分鄰近套管柱窗口。在一 些實(shí)施例中，油管柱包括油管柱窗口，當(dāng)油管柱位于第二端時(shí)，油管柱窗口至少部分地鄰近 套管柱窗口。根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的用于防止旋轉(zhuǎn)的裝置可包括能夠防止第二管道相對(duì) 于第一管道旋轉(zhuǎn)的任何結(jié)構(gòu)或構(gòu)造。根據(jù)一些實(shí)施例的裝置包括閉鎖聯(lián)結(jié)部，例如包括筒 夾(collet)的閉鎖聯(lián)結(jié)部，上述的筒夾配置成容納和保持從第二管道伸出的閉鎖鍵。在一些實(shí)施例中，第二管道是設(shè)有多個(gè)窗口的油管柱，油管柱的上述多個(gè)窗口與 套管柱(即第一管道)的套管柱窗口對(duì)準(zhǔn)。油管柱可包括接頭，該接頭能夠允許油管柱的 一部分獨(dú)立于油管柱的其它部分旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，可用接頭使多個(gè)油管柱窗口與多 個(gè)套管柱窗口對(duì)準(zhǔn)。這些示例性實(shí)例用于將本文闡述的總主題介紹給讀者，而不旨在限制所披露的構(gòu) 想的范圍。以下段落參照附圖描述了各個(gè)附加的實(shí)施例和實(shí)例，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記 表示相同的元件，方向性描述用于說(shuō)明示例性實(shí)施例，但與示例性實(shí)施例相同，以下段落不 應(yīng)被用來(lái)限定本發(fā)明。圖1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例、包括延伸穿過(guò)各個(gè)地層的母井眼12的井系統(tǒng)10。母 井眼12包括以水泥固結(jié)在母井眼12的一部分上的套管柱14。套管柱14包括窗口 16，窗 口 16為位于套管柱14的側(cè)壁部中的開(kāi)口。套管柱14還包括能夠?qū)⒂凸苤?未示出)導(dǎo) 引到適當(dāng)位置的工具18，并包括能夠防止油管柱在處于適當(dāng)位置之后相對(duì)于套管柱14旋 轉(zhuǎn)的裝置20。套管柱14可由諸如鋼之類(lèi)的適合的材料制成。圖1示出了從母井眼12伸出的側(cè)向井眼22?？赏ㄟ^(guò)將造斜器(whipstock)或其 它轉(zhuǎn)向裝置引入到接近窗口 16的位置形成側(cè)向井眼22?？山?jīng)由套管柱14降下諸如銑鞋 (mill)和鉆頭之類(lèi)的切割工具，并使切割工具朝向窗口 16或朝向套管柱14的要形成窗口 的部位偏斜。切割工具將窗口 16以及與窗口 16鄰近的地層銑通，以形成側(cè)向井眼22。油管柱可被引入套管柱14的內(nèi)部區(qū)域中以輔助產(chǎn)出烴等。本發(fā)明的特定實(shí)施例 可用于相對(duì)于套管柱14定向油管柱，以允許例如通過(guò)油管柱進(jìn)入側(cè)向井眼22。圖2至圖4 示出了正在通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的組件相對(duì)于套管柱14被定向的油管柱M。盡 管圖2至圖5示出了正在相對(duì)于套管柱被定向的油管柱，但本發(fā)明的實(shí)施例可用于相對(duì)于 其它構(gòu)件定向任何類(lèi)型的管道(或工具或裝置)。圖2示出了引入套管柱14的內(nèi)部區(qū)域中的油管柱M?？赏ㄟ^(guò)任何技術(shù)或方法引 入油管柱對(duì)。油管柱M包括作為油管柱對(duì)的側(cè)壁中的開(kāi)口的油管柱窗口 26。油管柱M 還包括從油管柱M的外部伸出的閉鎖鍵28。在一些實(shí)施例中，閉鎖鍵28為能夠從油管柱 24的外邊界伸出的彈簧加載構(gòu)件。本發(fā)明的特定實(shí)施例可用于在母井眼12中相對(duì)于套管 柱14定位油管柱窗口 26。
如圖3所示，油管柱M可被引入到初始位置。在初始位置，油管柱窗口沈經(jīng)過(guò)套 管柱14的窗口 16，使得窗口 16比油管柱窗口沈更接近地面。而且，當(dāng)油管柱M處于初始 位置時(shí)，工具18比油管柱對(duì)的至少一部分更接近地面。如圖4所示，可朝向地面移動(dòng)油管柱M以進(jìn)行定向，使得油管柱窗口沈的至少一 部分鄰接窗口 16的至少一部分。朝向地面移動(dòng)油管柱M，可促使工具18將油管柱M導(dǎo) 引到使油管柱窗口 26的一部分鄰近窗口 16的第二位置。在第二位置，裝置20可防止油管 柱M相對(duì)于套管柱14旋轉(zhuǎn)。例如，裝置20可以是能夠容納從油管柱M伸出的閉鎖鍵觀 的閉鎖聯(lián)結(jié)部。在一些實(shí)施例中，閉鎖聯(lián)結(jié)部還防止油管柱M沿一個(gè)或多個(gè)方向(例如向 下)改變深度。閉鎖聯(lián)結(jié)部的一個(gè)實(shí)例是J形槽。根據(jù)一些實(shí)施例的組件可以包括深度基 準(zhǔn)聯(lián)結(jié)部，該深度基準(zhǔn)聯(lián)結(jié)部可用于確定井下深度。根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的閉鎖聯(lián)結(jié)部可為能夠在油管柱處于第二位置時(shí)防止 油管柱M相對(duì)于套管柱14旋轉(zhuǎn)的任何裝置或構(gòu)造。在一些實(shí)施例中，閉鎖聯(lián)結(jié)部為無(wú)鍵 閉鎖裝置，如在授予Comimu的序號(hào)為No. 5，579，829的美國(guó)專利中所述的無(wú)鍵閉鎖裝置。例如，閉鎖聯(lián)結(jié)部可以包括形成于套管柱的內(nèi)表面上的多個(gè)容置凹部。這些容置 凹部可圍繞套管柱的內(nèi)表面在圓周方向上分隔開(kāi)并具有不同的輪廓。容置凹部可配置為與 彈簧加載閉鎖件配合(彈簧加載閉鎖件具有與容置凹部的輪廓相應(yīng)的輪廓)。彈簧加載作 用迫使上述閉鎖件徑向向外移動(dòng)，并在閉鎖件與適合的凹部在軸向和圓周方向上適當(dāng)對(duì)準(zhǔn) 時(shí)配合于凹部中。這些閉鎖聯(lián)結(jié)部例如可用于避免限定間隙的突出體從油管柱壁向內(nèi)伸 出，并允許在坐放式系統(tǒng)(landed system)上設(shè)置重物(例如30，000磅或更大)。與斜口 管鞋聯(lián)合使用的這些閉鎖聯(lián)結(jié)部還可以依據(jù)輪廓允許油管柱行進(jìn)適當(dāng)?shù)纳疃?、移?dòng)到適當(dāng) 的深度和方位，由此防止油管柱越過(guò)適當(dāng)?shù)纳疃?。而且，這些閉鎖聯(lián)結(jié)部可供用作確定油管 柱在適當(dāng)深度和方位下對(duì)準(zhǔn)的表面操控件。例如，閉鎖聯(lián)結(jié)部可防止油管柱在適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)時(shí) 向下移動(dòng)，但允許油管柱在未適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)時(shí)向下移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，除用于相對(duì)于套管柱定位油管柱的閉鎖聯(lián)結(jié)部以外，組件還包 括作為第二閉鎖聯(lián)結(jié)部的這種類(lèi)型的閉鎖聯(lián)結(jié)部。例如，這種類(lèi)型的閉鎖聯(lián)結(jié)部可用于將 造斜器或其它部件定位。根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的工具可為能夠?qū)⒐艿缽牡谝晃恢脤?dǎo)引到第二位置而 不需要使管道大幅旋轉(zhuǎn)(例如超過(guò)180° )的任何構(gòu)造。在其它實(shí)施例中，可提供在相對(duì)于 一個(gè)管道定向另一個(gè)管道時(shí)允許360 °旋轉(zhuǎn)的工具。在圖1至圖4所示的實(shí)施例中，工具18 為斜口管鞋組件，該斜口管鞋組件具有尖的第一端30用以與油管柱M的一部分互補(bǔ)。例 如，油管柱M可以包括一個(gè)或多個(gè)鍵，上述一個(gè)或多個(gè)鍵可在油管柱M朝向地面移動(dòng)時(shí)由 彈簧加載而與第一端30協(xié)作。第一端30可隨著油管柱M朝向地面移動(dòng)將油管柱M導(dǎo)引到引導(dǎo)部32。引導(dǎo)部 32可為一對(duì)彎曲的大體螺旋形的邊緣，這對(duì)邊緣從第一端30延伸到比第一端30更接近地 面的第二端34。引導(dǎo)部32可相對(duì)于由母井眼12限定的縱向軸線將油管柱M導(dǎo)引到適合 的軸向位置及旋轉(zhuǎn)位置。在一些實(shí)施例中，第二端34與用于容納閉鎖鍵觀的閉鎖聯(lián)結(jié)部相 交。當(dāng)閉鎖聯(lián)結(jié)部容納閉鎖鍵觀時(shí)，閉鎖聯(lián)結(jié)部可防止油管柱M相對(duì)于套管柱14旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)油管柱對(duì)被導(dǎo)引到適合的位置時(shí)，油管柱窗口沈的至少一部分可與窗口 16的至少一部 分對(duì)準(zhǔn)。
利用斜口管鞋可將油管柱M所需的旋轉(zhuǎn)量限制為例如不超過(guò)180°。例如，可通 過(guò)兩個(gè)引導(dǎo)部32之一來(lái)導(dǎo)引油管柱24，使得油管柱M向第二位置的旋轉(zhuǎn)不超過(guò)180°。閉鎖鍵觀可以是彈簧加載閉鎖鍵，其配置為當(dāng)油管柱M處于適當(dāng)位置時(shí)被閉鎖 聯(lián)結(jié)部容納。圖5示出了沿圖4中的線5-5剖開(kāi)的容納了閉鎖鍵觀的閉鎖聯(lián)結(jié)部的實(shí)施 例的剖視圖。套管柱14包括閉鎖聯(lián)結(jié)部20這樣的裝置，閉鎖聯(lián)結(jié)部20被成形以容納從油 管柱M的外邊界伸出的閉鎖鍵觀。油管柱M可位于套管柱14的內(nèi)部區(qū)域中。油管柱M可包括一個(gè)或多個(gè)控制管線，例如控制管線38A至38C?？刂乒芫€38A 至38C可包括如下介質(zhì)電力可經(jīng)由該介質(zhì)供給到位于孔眼中的一個(gè)或多個(gè)工具或其它裝 置，或者數(shù)據(jù)和控制信號(hào)可經(jīng)由該介質(zhì)在這些工具或裝置與位于地面或地面附近的設(shè)備之 間交換。油管柱24還可包括設(shè)置在油管柱M的閉鎖鍵與內(nèi)壁之間的彈簧40。彈簧40可 促使閉鎖鍵觀從油管柱M的外邊界向外伸出。盡管圖5中示出的是彈簧40，但可使用任 何適合的裝置。這種裝置的一個(gè)實(shí)例是筒夾。閉鎖鍵觀可被閉鎖聯(lián)結(jié)部20容納并可與閉 鎖聯(lián)結(jié)部20協(xié)作，以防止油管柱M相對(duì)于套管柱14旋轉(zhuǎn)。盡管圖5示出了兩個(gè)閉鎖鍵 觀，但在本發(fā)明的不同的實(shí)施例中可使用從一個(gè)到多個(gè)、任意數(shù)目的閉鎖鍵。在一些實(shí)施例 中，使用三個(gè)或四個(gè)閉鎖鍵觀。本發(fā)明的特定實(shí)施例能夠通過(guò)在將油管柱M定位于母井眼12中時(shí)防止油管柱對(duì) 大幅旋轉(zhuǎn)，避免一個(gè)或多個(gè)控制管線38A至38C斷裂。例如，可防止油管柱M在朝向期望 位置移動(dòng)的過(guò)程中旋轉(zhuǎn)超過(guò)180°，并可防止油管柱M在處于期望位置之后旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的特定實(shí)施例可在多分支井眼中實(shí)施，以允許油管柱相對(duì)于套管柱14定 位，從而使多個(gè)油管柱窗口與多個(gè)套管柱窗口對(duì)準(zhǔn)。多分支井眼可以包括一個(gè)母井眼(或 主井眼)，母井眼或主井眼具有從母井眼或主井眼伸出的多個(gè)側(cè)向井眼。套管柱可設(shè)置在母 井眼中。套管柱可以包括窗口(或者窗口說(shuō)可形成于套管柱中)，可經(jīng)由該窗口形成和進(jìn)入 側(cè)向井眼。油管柱可設(shè)置在套管柱的內(nèi)部區(qū)域中。油管柱可包括油管柱窗口(或者說(shuō)由部分 的側(cè)壁形成了窗口)。每個(gè)油管柱窗口將要與套管柱的窗口大體對(duì)準(zhǔn)。本發(fā)明的特定實(shí)施 例可用于使油管柱窗口與套管柱中的窗口大體對(duì)準(zhǔn)，并用以避免需要套管柱大幅旋轉(zhuǎn)。圖6示出了多分支井眼系統(tǒng)100的實(shí)施例，多分支井眼系統(tǒng)100包括母井眼102 和從母井眼102伸出的兩個(gè)側(cè)向井眼104、106。套管柱108設(shè)置在母井眼102中。套管柱 108包括與側(cè)井眼104關(guān)聯(lián)的窗口 110以及與側(cè)向井眼106關(guān)聯(lián)的第二窗口 112?？山?jīng)由 窗口 110、112進(jìn)入側(cè)向井眼104、106。套管柱108還包括裝置114、116，裝置114、116用于 在母井眼102中相對(duì)于套管柱108定向油管柱118的一部分或一段。裝置114、116可均為 斜口管鞋。油管柱118可包括與窗口 110大體對(duì)準(zhǔn)的油管柱窗口 120以及與第二窗口 112大 體對(duì)準(zhǔn)的第二油管柱窗口 122。在其它的實(shí)施例中，油管柱118包括與窗口 110、112大體對(duì) 準(zhǔn)的部分，并可經(jīng)由上述部分形成油管柱窗口。可利用各種技術(shù)定位油管柱118，包括以上參照?qǐng)D2至圖5描述的用于使一個(gè)油管 柱窗口與一個(gè)套管柱窗口大體對(duì)準(zhǔn)的技術(shù)。在一些實(shí)施例中，可利用諸如接頭1 之類(lèi)的 部件來(lái)按段定位油管柱118。例如，油管柱118可包括與油管柱窗口 120關(guān)聯(lián)的第一段126以及與第二油管柱窗口 122關(guān)聯(lián)的第二段128。第二段1 通過(guò)接頭IM聯(lián)結(jié)到第一段126，可利用類(lèi)似于以 上參照?qǐng)D2至圖4描述的技術(shù)將第二段1 定位于期望的位置。與套管柱關(guān)聯(lián)的閉鎖聯(lián)結(jié) 部134能夠容納與第二段1 關(guān)聯(lián)的閉鎖鍵136，以防止第二段1 相對(duì)于套管柱108旋轉(zhuǎn)。在第二段128被定位之后，第一段126可在接頭124處獨(dú)立于第二段128移動(dòng)?？?利用任何技術(shù)使第一段126獨(dú)立于第二段128移動(dòng)，該技術(shù)可能部分取決于接頭124的構(gòu) 造；接頭124可包括允許第一段126獨(dú)立于第二段128移動(dòng)的任何裝置，并且可呈允許第一 段126獨(dú)立于第二段128移動(dòng)的任何形狀。圖7示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例、套管柱108和油 管柱124的位于接頭124處的部分的剖視圖。接頭124包括位于油管柱118中的油管旋轉(zhuǎn) 頭130和伸縮式接頭132。油管旋轉(zhuǎn)頭130允許第一段126獨(dú)立于第二段128旋轉(zhuǎn)。在一 些實(shí)施例中，油管旋轉(zhuǎn)頭130可被選擇性地鎖定以防止旋轉(zhuǎn)，和/或可包括旋轉(zhuǎn)限制部以防 止超過(guò)油管旋轉(zhuǎn)頭130所允許的旋轉(zhuǎn)量。伸縮式接頭132允許第一段126的深度獨(dú)立于第 二段128的深度而改變(增大和減小)。在一些實(shí)施例中，伸縮式接頭132被鎖定到適當(dāng)?shù)?位置，直到伸縮式接頭被選擇性地解鎖以允許伸縮從而使第一段126的深度增大或減小為 止?？衫萌魏渭夹g(shù)(例如以上參照?qǐng)D2至圖4所描述的技術(shù))定位第一段126。當(dāng)?shù)谝?段126被定位時(shí)，套管柱108的第二閉鎖聯(lián)結(jié)部137可容納第一段閉鎖鍵138以防止第一 段126相對(duì)于套管柱108旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的閉鎖聯(lián)結(jié)部可配置成包括選擇性閉鎖聯(lián)結(jié)輪廓 (profile)，該選擇性閉鎖聯(lián)結(jié)輪廓對(duì)應(yīng)于油管柱上的一種特定的閉鎖鍵輪廓，而不與油管 柱上的第二種閉鎖鍵輪廓對(duì)應(yīng)。當(dāng)油管柱位于第二位置時(shí)，選擇性閉鎖聯(lián)結(jié)輪廓可容納特 定的閉鎖鍵輪廓并防止油管柱旋轉(zhuǎn)。利用選擇性閉鎖聯(lián)結(jié)部，油管柱的每個(gè)部分可選擇對(duì) 應(yīng)于特定的閉鎖聯(lián)結(jié)部輪廓。本發(fā)明的實(shí)施例(包括圖示實(shí)施例)的以上描述僅用于示例和說(shuō)明，而不旨在將 本發(fā)明局限或限制為所披露的確切形式。在不偏離本發(fā)明的范圍內(nèi)的本發(fā)明的多種變型、 修改以及應(yīng)用對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種能夠設(shè)于孔眼中的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一管道，包括具有開(kāi)口的壁，所述第一管道限定出內(nèi)部區(qū)域； 第二管道，能夠設(shè)于所述內(nèi)部區(qū)域中；工具，聯(lián)結(jié)到所述第一管道，所述工具能夠?qū)⑺龅诙艿缽牡谝晃恢靡龑?dǎo)到比所述 第一位置更接近地面的第二位置，其中，當(dāng)所述第二管道位于所述第二位置時(shí)，所述第二管 道的一部分與所述開(kāi)口的至少一部分相鄰；以及裝置，能夠在所述第二管道由所述工具導(dǎo)引之后，防止所述第二管道相對(duì)于所述第一 管道旋轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第二管道的當(dāng)所述第二管道位于所述第二位 置時(shí)與所述開(kāi)口的至少一部分相鄰的那部分包括第二管道開(kāi)口。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第二管道包括至少一個(gè)控制管線；其中，當(dāng)所述第二管道被從所述第一位置導(dǎo)引到所述第二位置時(shí)，所述第二管道旋轉(zhuǎn) 不超過(guò)180°。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述壁包括第二開(kāi)口，所述系統(tǒng)還包括第二工具，聯(lián)結(jié)到所述第一管道，所述第二工具能夠?qū)⑺龅诙艿赖囊徊糠謴某跏?位置引導(dǎo)到比所述初始位置更接近地面的位置，其中，所述第二管道的所述部分能夠獨(dú)立 于所述第二管道的當(dāng)所述第二管道位于所述第二位置時(shí)與所述開(kāi)口的至少一部分相鄰的 那部分被導(dǎo)引；以及第二裝置，能夠在通過(guò)所述工具導(dǎo)引所述第二管道的所述部分之后，防止所述第二管 道的所述部分相對(duì)于所述第一管道旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述第二管道包括接頭，所述接頭能夠允許所述第 二管道的所述部分獨(dú)立于所述第二管道的當(dāng)所述第二管道位于所述第二位置時(shí)與所述開(kāi) 口的至少一部分相鄰的那部分被導(dǎo)引。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中 所述第一管道為套管柱；所述第二管道為包括閉鎖鍵的油管柱；所述工具為斜口管鞋；并且所述裝置為能夠容納所述閉鎖鍵的閉鎖聯(lián)結(jié)部。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述油管柱包括能夠使所述閉鎖鍵從所述油管柱 的外邊界伸出的彈簧。
8.一種能夠設(shè)于孔眼中的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 套管柱，所述套管柱限定出內(nèi)部區(qū)域；油管柱，能夠設(shè)于所述內(nèi)部區(qū)域中，所述油管柱包括閉鎖鍵；斜口管鞋，聯(lián)結(jié)到所述套管柱，所述斜口管鞋包括設(shè)于第一端與第二端之間的引導(dǎo)部， 所述第二端能夠定位成比所述第一端更接近地面，其中，至少一個(gè)所述引導(dǎo)部能夠?qū)⑺?油管柱從所述第一端引導(dǎo)到所述第二端；以及閉鎖聯(lián)結(jié)部，聯(lián)結(jié)到所述套管柱，所述閉鎖聯(lián)結(jié)部能夠容納所述閉鎖鍵以防止所述油 管柱相對(duì)于所述套管柱旋轉(zhuǎn)。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述閉鎖聯(lián)結(jié)部能夠在通過(guò)至少一個(gè)所述引導(dǎo)部導(dǎo)引所述油管柱之后容納所述閉鎖鍵。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述油管柱包括呈某一構(gòu)造的多個(gè)閉鎖鍵；其中，所述閉鎖聯(lián)結(jié)部包括多個(gè)凹部，所述多個(gè)凹部的構(gòu)造與所述多個(gè)閉鎖鍵的構(gòu)造 相匹配，以容納所述多個(gè)閉鎖鍵并防止所述油管柱遠(yuǎn)離地面移動(dòng)。
11.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述油管柱從所述第一端被導(dǎo)引到所述第二端 時(shí)，所述油管柱旋轉(zhuǎn)不超過(guò)180°。
12.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述套管柱包括套管柱窗口，所述套管柱窗口位 于所述套管柱的壁中；其中，所述油管柱包括油管柱窗口，所述油管柱窗口位于油管柱壁中；其中，在所述油管柱被導(dǎo)引到所述第二端之后，所述油管柱窗口的至少一部分與所述 套管柱窗口的至少一部分相鄰。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述套管柱包括第二窗口，所述第二窗口位于所 述套管柱的壁中；其中，所述油管柱包括第二油管柱窗口，所述系統(tǒng)還包括第二斜口管鞋，聯(lián)結(jié)到所述套管柱，所述第二斜口管鞋能夠?qū)⑺鲇凸苤囊徊糠謴?初始位置引導(dǎo)到比所述初始位置更接近地面的所述位置；以及第二閉鎖聯(lián)結(jié)部，能夠在通過(guò)所述第二斜口管鞋導(dǎo)引所述油管柱的所述部分之后，防 止所述油管柱的所述部分相對(duì)于所述套管柱旋轉(zhuǎn)；其中，當(dāng)所述油管柱的所述部分位于比所述初始位置更接近地面的所述位置時(shí)，所述 第二油管柱窗口的至少一部分與所述第二窗口的至少一部分相鄰。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述油管柱的所述部分能夠獨(dú)立于所述油管柱 的位于所述第二端的部分被所述第二斜口管鞋導(dǎo)引。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述油管柱包括接頭，所述接頭能夠允許所述油 管柱的所述部分獨(dú)立于所述油管柱的位于所述第二端的那部分被所述第二斜口管鞋導(dǎo)引。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述接頭包括油管旋轉(zhuǎn)頭，所述油管旋轉(zhuǎn)頭能夠允許所述油管柱的所述部分獨(dú)立于所述油管柱的位 于所述第二端的那部分旋轉(zhuǎn)；以及伸縮式接頭，所述伸縮式接頭能夠允許所述油管柱的所述部分的深度獨(dú)立于所述油管 柱的位于所述第二端的那部分而改變。
17.—種在孔眼中相對(duì)于套管柱定向油管柱的方法，所述方法包括以下步驟將所述套管柱設(shè)于所述孔眼中，所述套管柱包括與側(cè)向孔眼關(guān)聯(lián)的套管柱窗口，其中， 工具被聯(lián)結(jié)到所述套管柱；使所述油管柱在所述孔眼中移動(dòng)到所述工具比所述油管柱的至少一部分更接近地面 的第一位置，所述油管柱包括油管柱窗口 ；以及使所述油管柱朝向地面移動(dòng)，以促使所述工具將所述油管柱導(dǎo)引到所述油管柱窗口的 至少一部分與所述套管柱的至少一部分相鄰的第二位置；并且在所述第二位置，設(shè)有用以 容納所述油管柱的閉鎖鍵以防止所述油管柱旋轉(zhuǎn)的閉鎖聯(lián)結(jié)部。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述工具為包括設(shè)于第一端與第二端之間的引 導(dǎo)部的斜口管鞋，所述第二端比所述第一端更接近地面；其中，使所述油管柱朝向地面移動(dòng)以促使所述工具將所述油管柱導(dǎo)引到所述油管柱窗 口的至少一部分與所述套管柱窗口的至少一部分相鄰的位置的步驟包括使所述油管柱朝向地面移動(dòng)，以促使所述油管柱容納所述第一端從而將所述油管柱導(dǎo) 引到引導(dǎo)部。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，使所述油管柱在所述孔眼中移動(dòng)到所述工具比 所述油管柱的至少一部分更接近地面的所述第一位置的步驟包括使所述油管柱在所述孔眼中移動(dòng)，以促使所述工具比所述閉鎖鍵更接近地面。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述套管柱包括第二套管柱窗口，其中，所述油 管柱包括第二油管柱窗口，所述方法還包括以下步驟促使第二工具將所述油管柱的一部分從初始位置導(dǎo)引到比所述初始位置更接近地面 的期望位置，以使所述油管柱的所述部分獨(dú)立于所述油管柱的、位于所述油管柱窗口的至 少一部分與所述套管柱窗口的至少一部分相鄰的所述第二位置的那部分移動(dòng)；包括以下步 驟使用回轉(zhuǎn)接頭使所述油管柱的所述部分獨(dú)立于所述油管柱的、位于所述油管柱窗口的 至少一部分與所述套管柱窗口的至少一部分相鄰的所述第二位置的那部分旋轉(zhuǎn)； 將伸縮式接頭解鎖；以及使用伸縮式接頭使所述油管柱的所述部分的深度獨(dú)立于所述油管柱的、位于所述油管 柱窗口的至少一部分與所述套管柱窗口的至少一部分相鄰的所述第二位置的那部分而改變。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種能夠設(shè)于地下孔眼中的系統(tǒng)、和在孔眼中相對(duì)于套管柱定向油管柱的方法。可利用特定的組件在孔眼中相對(duì)于第一管道定位第二管道。可利用工具旋轉(zhuǎn)式地定向第二管道，該工具在第二管道朝向孔眼的地面運(yùn)動(dòng)時(shí)定向第二管道，而不使與第二管道關(guān)聯(lián)或包含在第二管道內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)控制管線斷裂。在一些實(shí)施例中，可利用組件相對(duì)于第一管道的多個(gè)窗口定向第二管道的多個(gè)部分。第一管道可為套管柱，第二管道可為油管柱。第一管道可限定出內(nèi)部區(qū)域，第二管道可設(shè)于該內(nèi)部區(qū)域中，上述工具可聯(lián)結(jié)到第一管道。
文檔編號(hào)E21B23/00GK102146777SQ201110037568
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者丹·P·紹雷爾, 戴維·J·斯蒂爾, 洛茨·朗 申請(qǐng)人:哈利伯頓能源服務(wù)公司