用于在井筒中定向工具的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了可用于在井筒中相对于第一管道定向第二管道的方法和组件。所述第一管道可为套管柱，所述套管柱包括一个或多个凹陷闩锁联接部，并且所述第二管道可为油管柱，所述油管柱包括可容纳在所述闩锁联接部中的一个或多个互补的可径向伸展闩锁键。所述油管柱可包括与所述闩锁键相关联的一个或多个开关，所述一个或多个开关在所述闩锁键容纳于所述闩锁联接部内时被致动。所述开关的所述致动通过所述油管柱内的控制线传达给地面处的操作员。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开大体上涉及油田设备，并且具体地说，涉及井下工具。更具体地，本公开大体上涉及用于在井筒中定向管柱或管柱的部分，并且更具体地(尽管不一定排他地)涉及在井筒中相对于套管柱窗口定向油管柱窗口的方法和系统。背景烃可通过井筒穿过地下岩层来产生。井筒可包括从母(或主)井筒伸展的一个或多个侧向井筒。侧向井筒可例如通过在母井筒中使铣削工具转向穿过是套管柱的窗口的开口来形成。套管柱可包括多个窗口，每个窗口对应于一个侧向井筒。油管柱可位于井筒中。例如，油管柱可包括可用于从岩层中产生烃的各种工具或部件。油管柱可包括用于与套管柱窗口对准的窗口，或穿过其可形成窗口的油管柱部分或目标。在井筒中使油管柱窗口或特定油管柱窗口部分与套管柱窗口或特定套管柱部分对准可为困难的。各种工具已用于在井筒的选定深度处定位油管柱并用于管住在井筒中的角取向。工具常常要求油管柱大幅旋转诸如超过180度以便适当定位油管柱。在一些应用中，这种大幅旋转可为不受欢迎的。例如，油管柱可包括提供通信介质、电能以及井筒中其他服务的一个或多个控制线。大幅旋转油管柱的包括一个或多个控制线的部分可在控制线上产生应力，这可导致对控制线的损坏。因此，期望可以在井筒中相对于套管柱定向油管柱的系统和方法。也期望可以执行这种定向而不要求油管柱在井筒中相对于套管柱大幅旋转的系统和方法。附图简述此后参考附图详细描述实施方法，在附图中：图1是根据一个实施方案的具有母井筒和侧向井筒连同设置在母井筒中的套管柱和工具的井系统的轴向截面图；图2是图1的井系统的轴向截面图，其中油管柱设置在套管柱中；图3是图2的井系统的轴向截面图，其中油管柱定位在初始位置处；图4是图3的井系统的轴向截面图，其中油管柱定向至比初始位置更接近地面的第二位置；图5是沿图4的线5-5截取的图4的组件的轴向截面图，示出在闩锁联接部内接合的闩锁键；图6是图5的组件的轴向截面图，示出由于旋转错位在闩锁联接部内脱离结合的闩锁键；图7是根据一个替代实施方案的井系统的轴向截面图，示出指示闩锁联接部接合开关的深度位置和指示闩锁联接部接合开关的单独径向取向；图8是根据一个实施方案的一种用于在井筒孔中定向工具的方法的块级流程图，所述方法使用根据图7的指示闩锁联接部接合开关的深度位置和指示闩锁联接部接合开关的单独径向取向的布置；并且图9是根据一个实施方案的具有母井筒和两个侧向井筒连同设置在母井筒中的套管柱和具有油管旋转头的工具的井系统的轴向截面图；图10是图9的油管旋转头的部分的放大轴向截面图；图11是一种用于在根据图9和10的具有母井筒和两个侧向井筒的井系统中定向工具的方法的块级流程图。详述特定方面和实施方案涉及能够被设置在地下岩层的井筒中并且利用其可在井筒中相对于第一管道定向第二管道的组件。如本文使用的，“管道”可以指设置在井筒中的任何管、套管或类似物。根据特定实施方案的组件可允许相对于第一管道定向第二管道，使得第二管道的一个或多个目标部分相对于第一管道的一个或多个目标部分定位。目标部分可为相应管道中的一个或两个中的窗口。窗口可包括管道的壁中的开口或者设置用于铣削或切削穿过其的开口的区域。例如，此类窗口可提供开口，穿过所述开口可进入岩层的邻近所述开口的部分以便形成侧向井筒。侧向井筒是从其与母井筒的交叉部向外钻探得到的井筒。在其他实施方案中，目标部分可以只是相应管道的期望对准的相对部分。特定组件可定向第二管道，并且避免损坏可与第二管道相关联或包括在第二管道的一个或多个控制线。此外，特定组件可用于相对于第一管道的多个窗口定向第二管道的多个部分。在一些实施方案中，所述组件包括联接到第一管道的可将第二管道导引到井筒中的选定轴向位置的工具。所述组件还可包括可以在第二管道被所述工具导引之后防止第二管道相对于第一管道的旋转的装置。第一管道的实例是能够位于井筒中的套管柱。第二管道的实例是能够位于井筒中的油管柱。根据不同实施方案的工具可为处于任何配置的任何结构，所述工具可以将第二管道从第一位置引导到在井筒中更接近第一管道的内壁的第二位置。这种工具的实例是位于井筒中套管柱内的斜口管鞋(mule shoe)。通常，斜口管鞋能够在斜口管鞋的第一端处容纳油管柱，并且沿着斜坡将油管柱引导到斜口管鞋的比第一端更接近套管柱的第二端。第二端处的油管柱可导致油管柱的邻近套管柱窗口的期望部分。在一些实施方案中，油管柱包括油管柱窗口，所述油管柱窗口在油管柱处于第二端时至少部分地接近套管柱窗口。根据不同实施方案的用于防止旋转的装置可包括可以防止第二管道相对于第一管道旋转的任何结构或配置。根据一些实施方案的装置包括闩锁联接部，诸如包括被配置来容纳并保留从第二管道伸展的闩锁键的筒夹的闩锁联接部。在一些实施方案中，第二管道是提供有多个窗口的油管柱，所述多个窗口与套管柱的套管柱窗口对准，所述套管柱是第一管道。油管柱可包括能够允许油管柱的部分独立于油管柱的其他部分旋转的接头。在一些实施方案中，接头可用于使多个油管柱窗口与多个套管柱窗口对准。图1示出根据一个实施方案的包括伸展穿过各种地层的母井筒12的井系统10。母井筒12包括粘结在母井筒12的一部分处的套管柱14。套管柱14包括是套管柱14的侧壁部分中的开口的窗口16。套管柱14还包括能够将油管柱(未示出)导引到位置的工具18，并且包括能够在油管柱处于所述位置处之后防止油管柱相对于套管柱14旋转的装置20。套管柱14可由诸如钢的合适材料制成。图1示出从母井筒12伸展的侧向井筒22。侧向井筒22可通过使造斜器或其他转向装置引入到靠近窗口16的位置来形成。诸如铣刀和钻机的切削工具可下降穿过套管柱14，并朝向窗口16或朝向套管柱14的在其处形成窗口的部分偏转。切削工具铣削穿过窗口16和
邻近窗口16的地下岩层以形成侧向井筒22。油管柱可被引入到套管柱14内以便帮助烃生产或其他。特定实施方案可用于相对于套管柱14定向油管柱，以便允许例如通过油管柱进入侧向井筒22。图2-4描绘通过根据一个实施方案的组件相对于套管柱14定向的油管柱24。尽管图2-5描绘相对于套管柱定向的油管柱，但实施方案可用于相对于彼此定向任何类型的管道(或工具或装置)。图2描绘引入套管柱14的内部区域中的油管柱24。可通过任何技术或方法引入油管柱24。油管柱24包括是油管柱24的侧壁中的开口的油管柱窗口26。油管柱24还包括从油管柱24的外部部分伸展的闩锁键28。在一些实施方案中，闩锁键28是能够从油管柱24的外边界伸展的弹簧加载构件。特定实施方案可用于在母井筒12中相对于套管柱14定位油管柱窗口26。如图3所示，油管柱24可被引入到初始位置。在初始位置，油管柱窗口26定位在套管柱14的窗口16下方，使得窗口16在油管柱窗口26的井上方向。此外，当油管柱24处于初始位置时，工具18在油管柱24的至少一部分的井上方向。如图4所描绘的，从初使位置，油管柱24可朝向地面或井上移动以进行定向，使得油管柱窗口26的至少一部分邻近窗口16的至少一部分。朝向地面移动油管柱24可致使工具18将油管柱24导引到使油管柱窗口26的至少一部分邻近窗口16的第二位置。在第二位置，装置20可防止油管柱24相对于套管柱14旋转。例如，装置20可为可容纳从油管柱24伸展的闩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够被设置在井筒中的系统，所述系统包括：第一管道，所述第一管道具有壁，所述壁的一部分限定目标，所述壁限定内部区域；第二管道，所述第二管道能够设置在所述第一管道的所述内部区域中，所述第二管道的一部分具有第二管道壁，所述第二管道壁的一部分限定目标；装置，所述装置由所述第一管道或所述第二管道中的至少一个携载，并且能够防止约束所述两个管道至少旋转地或轴向地相对移动；开关，所述开关联接到所述装置以便在所述装置处于特定配置时致动；以及电路，所述电路操作性地联接在所述开关与用于通知操作员所述开关的配置的指示器之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种能够被设置在井筒中的系统，所述系统包括：第一管道，所述第一管道具有壁，所述壁的一部分限定目标，所述壁限定内部区域；第二管道，所述第二管道能够设置在所述第一管道的所述内部区域中，所述第二管道的一部分具有第二管道壁，所述第二管道壁的一部分限定目标；装置，所述装置由所述第一管道或所述第二管道中的至少一个携载，并且能够防止约束所述两个管道至少旋转地或轴向地相对移动；开关，所述开关联接到所述装置以便在所述装置处于特定配置时致动；以及电路，所述电路操作性地联接在所述开关与用于通知操作员所述开关的配置的指示器之间。2.如权利要求1所述的系统，其中所述第二管道包括：联接在所述开关与所述指示器之间并形成所述电路的一部分的至少一个控制线。3.如权利要求1所述的系统，其中：所述第一管道是套管柱；所述第二管道是具有闩锁键的油管柱；所述装置是能够容纳所述闩锁键的闩锁联接部；并且所述开关联接到所述闩锁键。4.如权利要求3所述的系统，其中所述第二管柱还包括：迫使所述闩锁键从所述油管柱的外边界径向向外的弹簧。5.如权利要求3所述的系统，其中：所述油管柱包括处于第一配置的多个闩锁键；所述闩锁联接部包括处于与所述多个闩锁键的所述第一配置匹配的第二配置以容纳所述多个闩锁键的多个凹陷闩锁联接部。6.如权利要求5所述的系统，其中所述第二管柱还包括：操作性地联接到所述多个闩锁键的多个开关，其中所述多个闩锁键中的每个与所述多个开关中的一个相关联。7.如权利要求6所述的系统，其中：所述多个开关在所述电路内串联连接。8.如权利要求6所述的系统，其中：所述多个开关在所述电路内并联连接。9.如权利要求6所述的系统，其中：所述多个开关是单独可寻址的并且是唯一可识别的。10.如权利要求6所述的系统，其中：所述多个闩锁联接部中的第一个被布置来防止所述油管柱相对于所述套管柱进行轴向平移但允所述油管柱相对于所述套管柱进行旋转；所述多个闩锁键中的第一个对应于所述第一闩锁联接部并且操作性地联接到所述多个开关中的第一个；所述多个闩锁联接部中的第二个被布置来防止所述油管柱相对于所述套管柱进行旋转；并且所述多个闩锁键中的第二个对应于所述第二闩锁联接部并且操作性地联接到所述多个开关中的第二个。11.如权利要求10所述的系统，其中：所述第一闩锁联接部设置在与所述第二闩锁联接部间隔开的高度处。12.一种用于在井筒中相对于套管柱定向油管柱的方法，所述套管柱具有闩锁联接部和与侧向井筒相关联的套管柱窗口，所述方法包括：提供具有油管柱窗口和闩锁键的油管柱；将所述油管柱设置到所述井筒中的一定位置，在所述位置处，所述油管柱窗口的至少部分邻近于所述套管柱窗口的至少部分，并且在所述位置处，所述闩锁联接部被配置来容纳所述闩锁键以防止所述油管柱相对于所述套管柱进行旋转和轴向平移中的至少一者；在所述闩锁键容纳于所述闩锁联接部中时由所述闩锁键致动开关；以及当所述开关被致动时向操作员提供信号。13.如权利要求12所述的方法，其还包括：在所述套管柱上提供被布置来防止所述油管柱相对于所述套管柱进行轴向平移但允所述油管柱相对于所述套管柱进行旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·T·格斯尼，
申请(专利权)人：哈里伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国;US