具有流体损失控制的井筒连接竣工的制作方法
【专利摘要】一种将井筒连接组件安装在井内的方法，该方法可包括将管形钻柱插入偏转器内，并响应于该插入而打开流动控制装置。井系统可包括定位在至少三个井筒部分之间相交处的偏转器，以及具有至少两个连接到其一端的管形钻柱的管形钻柱连接器，一个管形钻柱被接纳在偏转器内并与定位在井筒部分内的流动控制装置相啮合，而另一个管形钻柱被接纳在另一井筒部分内。将井筒连接组件安装在井中的另一方法，该方法可包括将管形钻柱插入定位在井筒相交处的偏转器内，然后，密封地啮合管形钻柱，再然后，响应于该插入而打开流动控制装置。
【专利说明】具有流体损失控制的井筒连接竣工
【技术领域】
[0001]本发明总的涉及结合地下井使用的设备和执行的操作，并在以下描述的实例中，具体地提供具有流体损失控制的井筒连接竣工。
【背景技术】
[0002]井筒连接提供分支或多侧向井筒的连接性。如此的连接性可包括密封的流体连通和/或某些井筒部分之间的通道。
[0003]遗憾的是，典型的井筒连接竣工不提供流体流失的控制。因此，将会认识到，改进在构造井筒连接竣工技术中是有益的。
【发明内容】
[0004]在以下的披露中，提供对构造井筒连接组件技术带来改进的装置和方法。下面描述ー个实例，其中，井筒连接组件包括管形钻柱，其被接纳在偏转器内并打开流动控制装置。下面描述另ー个实例，其中，流动控制装置使井筒各个部分彼此隔离，直到安装好管形钻柱为止。
[0005]在ー个方面，以下的披露描述将井筒连接组件安装在井内的方法。在一个实例中，该方法可包括将管形钻柱插入偏转器内，并响应于该插入而打开流动控制装置。
[0006]在另一方面，本发明提供井系统技术。在一个实例中，井系统可包括定位在至少三个井筒部分之间相交处的偏转器，以及具有至少两个连接到其一端的管形钻柱的管形钻柱连接器，一个管形钻柱被接纳在偏转器内并与定位在井筒部分内的流动控制装置相啮合，而另ー个管形钻柱被接纳在另一井筒部分内。
[0007]在还有另一方面，下面描述了将井筒连接组件安装在井中的方法。在一个实例中，该方法可包括将管形钻柱插入定位在井筒相交处的偏转器内，然后，密封地啮合管形钻柱，再然后，响应于该插入而打开流动控制装置。
[0008]本【技术领域】内技术人员仔细考虑以下对代表性实例的详细描述和附图，将会明白上述的和其它的特征、优点和附图中，在各种附图中，使用相同的附图标记来表示图中的类似元件。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是井系统以及可实施本发明原理的相关方法的代表性局部剖视图。
[0010]图2是可用于图1系统和方法中的井筒连接组件的代表性局部剖视图。
[0011]图3A-E是安装在分支井筒内的井筒连接组件的代表性剖视详图。
[0012]图4是包括流动控制装置的井筒连接组件一部分的代表性剖视图。
[0013]图5是井筒连接组件的代表性剖视图，通过插入管形钻柱而打开流动控制装置。
[0014]图6是井筒连接组件的代表性剖视图，使另一流动控制装置打开。
[0015]图7-10是流动控制装置的其他附加构造的代表性剖视图。【具体实施方式】
[0016]图1中示意地示出的是井系统10和可实施本发明原理的相关方法。在井系统10中，井筒连接12形成在三个井筒部分14、16、18的相交处。
[0017]在该实例中，井筒部分14、16是“母体”或主体井筒的部分，而井筒部分18是从主体井筒向外延伸出来的“侧向”或分支井筒的部分。在其它的实例中，井筒部分14、18可形成主体井筒，而井筒部分16可以是分支井筒。在还有其它的实例中，三个以上的井筒部分可相交于井筒连接12，井筒部分16、18都可以是井筒部分14的分支等。因此，应该理解到，本发明原理根本不局限于图1所示的和文中所描述的井系统10和井筒连接12的特殊构造。
[0018]在井系统10的一个特征中，井筒连接组件20安装在井筒部分14、16、18内，以提供井筒诸部分之间受控的流体连通和通路。井筒连接组件20包括管形钻柱连接器22、附连到连接器一端28的管形钻柱24、26，以及附连到连接器相对端32的管形钻柱30。
[0019]在该实例中，连接器22提供管形钻柱30和各个管形钻柱24、26之间的密封流体连通。此外，实体通道设置成通过管形钻柱30和管形钻柱24、26中至少ー个之间的连接器22。
[0020]阀或其它流动控制装置36控制着纵向流过井筒部分16内管形钻柱40的流动。在该实例中，要求維持流动控制装置36关闭，直到连接组件20安装在井筒连接12处，以防止流体流失到井筒所穿过的地层内，防止流体从阀下面的地层流到地面(例如，防止“反沖”或流体流入)，和/或防止阀以上的压カ施加至阀以下的地层等。
[0021 ] 在图1所示的实例中，井筒部分14、16衬有套管42和水泥44，但井筒部分18不加套管或裸眼。可通过套管42和水泥44形成窗ロ 46，使井筒部分18从该窗ロ向外延伸。
[0022]然而，如果需要的话，可使用其它的完工方法和构造。例如，井筒部分18可加内衬，使其内的衬垫密封地连接到窗ロ 46或套管42的其他部分等。因此，将会认识到，本发明范围不局限于井系统10或文中所述或附图中所示的任何特征。
[0023]偏转器48通过封隔器、闭锁器或其它锚固器50固定在连接12处的套管42内。管形钻柱40密封地固定到锚固器50和偏转器48，于是，当流动控制装置36打开时，管形钻柱40内的通道52与偏转器48内的通道54连通。例如，在将封隔器50设定在井筒部分16内之后，可关闭流动控制装置36。此后，管形钻柱24与偏转器48内的密封件56啮合，这样，管形钻柱24与井筒部分16内的管形钻柱40密封地连通。
[0024]位于管形钻柱26下端上的牛鼻58太大而不能配装在偏转器48内通道54中，于是，当连接组件20下降到井中吋，牛鼻58侧向地偏转到井筒部分18内。然而，管形钻柱24能够配装到通道54内，且当连接组件20如图1所示地合适地定位时，流动控制装置36打开，管形钻柱24通过通道52与管形钻柱40密封地连通。
[0025]在图1的实例中，可通过相应的管形钻柱24、26，从井筒部分16、18生产出流体(诸如碳氢化合物流体、油、气、水、蒸汽等)。该流体可通过相应的连接器22流入管形钻柱30，以便最終在地面上进行生产。
[0026]然而，如此的生产不必要与本发明的范围相一致。在其它的实例中，流体(诸如蒸汽、液体水、气等)可注入到井筒部分16、18之一中，另ー流体(诸如油和/或气等)可从另一井筒部分生产，流体可注入井筒部分16、18两者内，等等。因此，可执行任何类型的注入和/或生产操作，都与本发明原理保持一致。
[0027]现另外參照图2，除系统10的剰余部分外，图中示意地示出井筒连接组件20的局部剖视图。在该实例中，通过管形钻柱24从井筒部分16生产出流体60到连接器22，通过管形钻柱26从井筒部分18生产出另一流体62到连接器。流体60、62可以是相同类型的流体(例如油、气、蒸汽、水等)，或可以是不同类型的流体。
[0028]流体62通过连接器22流入定位在管形钻柱30内的另一管形钻柱64中。流体60通过连接器22流入径向地形成在管形钻柱30、64之间的空间65内。
[0029]扼流器或其他类型的流动控制装置66、68可用来可变地调节流入管形钻柱64上方的管形钻柱30内流体60、62的流动。装置66、68可通过直接的、有线的或无线的装置(例如，通过声音、压カ脉冲或电磁遥测，通过光波导、电导体或控制线、机械的、液压的等)进行遥控，允许智能完井，其中，可独立地控制来自各个井筒部分的产出。
[0030]尽管流体60、62在图2中显示为混合在管形钻柱64上方的管形钻柱30内，但将会认识到，在其它的实例中，流体可保持隔离。此外，尽管装置68图示为可能阻塞通过管形钻柱64的通道70，在其他实例中，装置68可定位成其有效地调节流体62的流动，而不阻塞该通道。
[0031]现另外參照图3A-E，图中示意地示出安装在井系统10的井筒部分14、16、18内的连接组件20的剖视详图。为简明起见，井系统10的其余部分未在图3A-E中示出。
[0032]在图3A-E中，可清楚地看到，连接组件20的特征如何合作来提供在井筒部分14、
16、18内方便的和有效的安装。应注意到，管形钻柱26已经通过偏转器48偏转到井筒部分18，管形钻柱24密封地被接纳在密封件56内，流动控制装置36响应于管形钻柱24插入通道52、54内已经打开。现在连接器22 (和其上的管形钻柱30)和各个管形钻柱24、26之间建立起流体连通。
[0033]较佳地，在流动控制装置36打开之前，管形钻柱24与密封件56密封地啮合。这样，在流动控制装置36打开之前，在管形钻柱24和通道54之间建立起密封的流体连通，由此，当流动控制装置打开时，提高对压カ和连通到通道52 (和穿透到井筒部分16下方的地层)的流动的连续控制。
[0034]流动控制装置36可使用各种不同技术来打开，某些技术在下面描述。然而，本发明范围不局限于下述的用来打开流动控制装置36的各种实例的特殊技木，因为可使用打开流动控制装置的任何方法来保持与本发明范围相一致。
[0035]较佳地，流动控制装置36响应于管形钻柱24插入通道52、54而打开。如上所述，流动控制装置36还较佳地在管形钻柱24与密封件56密封地啮合之后打开。
[0036]现另外參照图4，除系统10的剰余部分外，图中示意地示出连接组件20 —部分的剖视详图。在该实例中，流动控制装置36刚好定位在密封件56下面，这样，当管形钻柱24插入通道54内时，就在啮合流动控制装置之前，管形钻柱将啮合密封件56。
[0037]流动控制装置36在某些方面类似于玻璃盘辅助器(Glass Disc Sub)(型号DP-SDS )，其由美国德克萨斯州休斯敦市的哈里伯顿能源服务有限公司(Hal I iburtonEnergy Service，Inc.)出品。流动控制装置36包括易碎屏障72 (诸如玻璃或陶瓷等)，该屏障最初防止通道52、54之间的流体连通。当屏障72破碎时，在通道52、54之间允许流体连通。
[0038]可提供至少两种破碎该屏障72的方式。当管形钻柱插入通道54内(如图5所示)吋，管形钻柱24可破碎屏障72，或在流动控制装置36下方的通道52内増大的压カ可位移环形活塞74，而从下面撞击屏障。
[0039]流动控制装置36下方的通道52内増大的压カ可归因于偏转器48刺入锚固器50内。在该情形中，屏障72可在管形钻柱24插入通道54之前，由于压カ增大而破碎。
[0040]在另ー实例中，可通过将压力施加到与暴露于装置的活塞(见图4)前的腔室(未示出)连通的控制线或端口上，来操作装置36。当腔室内压力足够增大而破碎剪切销/螺钉或其它类型释放装置吋，活塞然后位移，以便破碎屏障12。
[0041]在还有另ー实例中，装置36可倒置过来，这样，装置的活塞暴露于屏障72上方的通道54内的压カ前。在该实例中，施加到通道54的増大的压カ将致使活塞位移，以便破碎
屏障72。
[0042]在另ー实例中，施加到管形钻柱24上的压カ可用来将压カ施加到通道54(或施加到另一通道，诸如延伸通过偏转器48侧壁的通道等)，以便位移装置36的活塞和破碎屏障72。
[0043]现另外參照图6，图中示意地示出连接组件20的另ー构造。在该构造中，当管形钻柱24插入通道52内时，屏障72被管形钻柱24刺穿。
[0044]该实例中的屏障72最好是可破裂的金属盘，类似于ANVILL (TM)堵塞系统中使用的金属盘，该ANVILL (TM)堵塞系统由哈里伯顿能源服务有限公司(Halliburton EnergyService, Inc.)出品。屏障72较佳地由管形钻柱24的下端切割，并折叠出路径，以让管形钻柱可延伸通过其而进入通道52内。
[0045]现另外參照图7，除了连接组件20的其余部分之外，图中示意地示出流动控制装置36的另ー实例。在该实例中，屏障72大致为半球形，并较佳地由陶瓷材料制成，于是，该屏障是易碎的。
[0046]屏障72的弯曲形状能使它经受住从通道54到通道52的很大的压差。此外，当管形钻柱24插入通道52、54内吋，管形钻柱24可使屏障72容易地破碎。
[0047]现另外參照图8，图中示意地示出流动控制装置36另ー构造的一部分。在该构造中，使用两个面对面的屏障72，以使屏障可经受住来自两个纵向方向(例如，从通道54到通道52，以及从通道54到通道52)的很大的压差。
[0048]图7和8中的屏障72的构造可类似于美国德克萨斯州柯柏斯克里斯提市的迈格能石油工具公司(Magnum Oil Tools)出品的MAGNUMDISK (TM)。在图8的构造中，压カ平衡装置76可用来防止大气压困在屏障72之间。该压カ平衡装置76在任何给定时间用具有最大压カ的通道52来平衡屏障72之间空间内的压力。
[0049]现另外參照图9，图中示意地示出流动控制装置36的另ー实例。在该实例中，流动控制装置36包括球阀，令屏障72是可转动的球，其有选择地允许和阻止通道52、54之间的流体连通。
[0050]流动控制装置36的致动套筒78具有形成在其内的闭锁轮廓80。管形钻柱24下端上的夹头或键(未示出)可啮合轮廓80井向下移动套筒78，以打开屏障72并允许通道52、54之间的流体连通。通过向上移动套筒78，例如，从通道54中抽拔出管形钻柱24 (或其它的工具，诸如移动工具等)，可关闭屏障72。
[0051]图9的流动控制装置36可类似于IB型隔离阀，该阀由哈里伯顿能源服务有限公司(Halliburton Energy Service, Inc.)出品。其它类型可被采用的流动控制装置包括(但不限于)挡板阀、可溶塞(诸如由哈里伯顿能源服务有限公司(Halliburton EnergyService, Inc.)出品的MIRAGE (TM)塞)、可膨胀材料等。可使用任何类型的流动控制装置，可保持与本发明范围相一致。
[0052]现另外參照图10，图中示意地示出流动控制装置36的另ー构造。该构造在某些方面类似于图4和5的构造。
[0053]通过将增大的压力施加到屏障上方的通道54，便可致动图10的流动控制装置36而打开屏障72。当通道54内的压カ已经増大到预定水平吋，活塞74将位移而刺破屏障72，并致使屏障72分散、溶解、瓦解或其它方式降解。该屏障72也可通过管形钻柱24刺破。
[0054]应注意到，在上述的各个实例中，流动控制装置36不一定要刚好定位在密封件56下方，如果需要的话，但可定位在任何地方。例如，流动控制装置36可定位在密封件56上方、偏转器48的闭锁器机构内等。
[0055]管形钻柱24可包括闭锁器或其它装置来啮合和运行该流动控制装置36。替代地，闭锁器或其它装置可分开地通过管形钻柱24传输到流动控制装置36以打开流动控制装置。
[0056]现可完全地认识到，本发明对构造井筒连接提供了显著的改进。管形钻柱24可插入通过偏转器48而打开流动控制装置36，由此，提供流动控制装置下方的通道52和井筒连接组件20内部之间的流体连通。
[0057]上述发明描述了将井筒连接组件20安装在井中的方法。在一个实例中，该方法可包括通过偏转器48插入第一管形钻柱24，并响应于该插入而打开流动控制装置36。
[0058]该方法还可包括:在将第一管形钻柱24插入到偏转器48内之后，且在打开流动控制装置36之前,密封地啮合第一管形钻柱24。
[0059]打开流动控制装置36可包括:使易碎的屏障72破裂，切穿屏障72，和/或转动屏障72。
[0060]该方法可包括侧向地偏转第二管形钻柱26远离偏转器48。管形钻柱连接器22的一端28可连接到第一和第二管形钻柱24、26。
[0061]以上还描述了井系统10。在一个实例中，井系统10可包括偏转器48,其定位在第一、第二和第三井筒部分14、16、18之间的相交处，还可包括管形钻柱连接器22，其具有连接到其一端28的第一和第二管形钻柱24、26。第一管形钻柱24被接纳在偏转器48内，并与定位在第一井筒部分16内的流动控制装置36相啮合，第二管形钻柱26被接纳在第二井筒部分18内。
[0062]第一管形钻柱24可延伸通过流动控制装置36。流动控制装置36可响应于第一管形钻柱24的插入而打开。
[0063]井系统10还可包括至少ー个密封件56，其密封地啮合第一管形钻柱24。
[0064]流动控制装置36可包括易碎的屏障72。流动控制装置36可包括响应于第一管形钻柱24插入通过偏转器48而打开的屏障72。
[0065]流动控制装置36可响应于第一管形钻柱24内的压カ而工作。[0066]以上还描述了将井筒连接组件20安装在井中的方法。在一个实例中，该方法可包括:将第一管形钻柱24插入定位在井筒相交处的偏转器48内，然后，密封地啮合第一管形钻柱24，再然后，响应于该插入而打开流动控制装置36。
[0067]密封地啮合步骤可包括提供管形钻柱24和延伸通过偏转器48的流动通道54之间的密封流体连通。
[0068]应该理解到，以上描述的各种实例可用于各种定向和各种构造中，各种定向诸如倾斜的、倒置的、水平的、垂直的等，而不会脱离本发明的原理。附图中所示的各种实施例只是图示和描述为本发明原理有用应用的实例，其不局限于这些实施例的任何具体的细节。
[0069]在以上代表性实例的描述中，为方便起见，方向性术语(诸如“以上”、“顶”、“以下”、“底”、“上”、“下”等)用来涉及附图的说明。一般地，不管井筒是水平的、垂直的、倾斜的还是偏转的等，“以上”、“上”、“向上”和类似的术语是指沿着井筒朝向地面的方向，而“以下”、“下”、“向下”和类似的术语是指沿着井筒远离地面的方向。然而，应该清楚地理解到，本发明范围不局限于文中所描述的任何特殊的方向。
[0070]当然，本【技术领域】内技术人员在仔细考虑以上对代表性实施例的描述后，容易地认识到，对这些具体实施例可作出许多修改、添加、替代、删除和其它的改变，如此的改变都在本发明原理的范围之内。因此，以上的详细描述应被清楚地理解为仅是借助于图示和实例给出而已，本发明的精神和范围仅由附后权利要求书和其等价物予以限定。
【权利要求】
1.ー种将井筒连接组件安装在井内的方法，该方法包括: 将第一管形钻柱插入偏转器内；以及 响应于该插入而打开流动控制装置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括:在将第一管形钻柱插入偏转器内之后，且在打开流动控制装置之前，密封地啮合第一管形钻柱。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，打开流动控制装置还包括使易碎的屏障破寧
o
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，打开流动控制装置还包括切穿屏障。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，打开流动控制装置还包括转动屏障。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括侧向地偏转第二管形钻柱离开偏转器。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在干，管形钻柱连接器的一端连接到第一和第二管形钻柱。
8.ー种井系统，该井系统包括: 定位在第一、第二和第三井筒`部分之间相交处的偏转器；以及管形钻柱连接器，所述管形钻柱连接器具有连接到其一端的第一和第二管形钻柱，第一管形钻柱被接纳在偏转器内并与定位在第一井筒部分内的流动控制装置工作地啮合，而第二管形钻柱被接纳在第二井筒部分内。
9.如权利要求8所述的井系统，其特征在于，第一管形钻柱延伸通过流动控制装置。
10.如权利要求8所述的井系统，其特征在于，流动控制装置响应于第一管形钻柱的插入而打开。
11.如权利要求8所述的井系统，其特征在干，还包括至少ー个密封件，所述密封件密封地啮合第一管形钻柱。
12.如权利要求8所述的井系统，其特征在于，流动控制装置包括易碎的屏障。
13.如权利要求8所述的井系统，其特征在干，流动控制装置包括屏障，该屏障响应于第一管形钻柱插入通过偏转器而打开。
14.如权利要求8所述的井系统，其特征在于，流动控制装置响应于第一管形钻柱内的压カ而打开。
15.ー种将井筒连接组件安装在井中的方法，该方法包括: 将第一管形钻柱插入定位在井筒相交处的偏转器内； 然后，密封地啮合第一管形钻柱；以及 然后，响应于该插入而打开流动控制装置。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，密封地啮合还包括提供管形钻柱和延伸通过偏转器的流动通道之间的密封的流体连通。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，打开流动控制装置还包括使易碎的屏障破裂。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，打开流动控制装置还包括切穿屏障。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，打开流动控制装置还包括转动屏障。
20.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括侧向地偏转第二管形钻柱离开偏转器。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在干，管形钻柱连接器的一端连接到第一和第二管形钻柱 。
【文档编号】E21B19/16GK103597164SQ201280025947
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年5月18日 优先权日:2011年6月3日
【发明者】D·J·斯蒂尔 申请人:哈里伯顿能源服务公司