[发明专利]多侧向分枝工具、保障压力完整性的装置和建立多侧向分枝井的方法

说明书

                     技术领域

本发明涉及井下石油钻井工具，尤其是涉及一种多侧向分枝工具，采用这种多侧向分枝工具可减少从一个主井筒侧向延伸多个分枝井的钻进和完井所需要的时间。更具体地说，本发明涉及一种用于组装井部件的方法，以简化从一个共同井筒向相同或不同产油层内侧向或竖直延伸的多个分枝井的完井。

                     背景技术

从新的钻进操作的角度和从使现有井筒再工作的角度来看，近年来多侧向分枝井的钻进和开采已变得越来越重要了，在多侧向分枝井的钻进和开采中，从一个共同的油井沿侧向延伸出被分隔开的分枝井。多侧向分枝井完井通常可提高产量，从而能弥补钻进和完井成本的增加。在多侧向分枝井中，侧向分枝井可以是倾斜的，甚至可以是水平的，从多侧分枝井开采能提高产量，从而减少了在岸上的采油树的数量，同时也减少了保持期望的开采速度所需的海上生产平台的数量。此外，其它设备成本例如套管、管道、井口、钻头、泥浆和其它钻进物品的成本都被减少了。多侧向分枝钻进还可以对那些位于市区、永久冻土区、深海区以及断层储藏区的石油储藏更容易进行经济回采。因此，未来优选的钻进技术，尤其是在石油工业中的钻进技术将是多侧向分枝钻进。

然而，如果石油工业持续发展，在多侧向分枝井的钻进和完井方面降低成本就显得尤其必要。例如，在石油工业中，重要的事情是需要减少海上平台的大小和数目，而同时又能开采那些更小的通常不连续的储油层。采用多侧向完井就能容易地实现这一点。因此，迫切需要新的改进方法和工具，以便减少多侧向分枝井所需的钻进和完井时间。

                     发明内容

于是，本发明的一个发明目的是减少井的数量和成本，以便对油田和/或储气区进行经济地开采。

本发明的另一个更特别的目的是改进用于对多侧向分枝井进行钻进和完井的技术和工具，其中，这些多侧向分枝井能通过一个单一的竖直井孔从不同的地层中开采石油。

本发明的另一个发明目的是对多侧向分枝井进行钻进和完井，使得这些多侧向分枝井在侧向连接管处具有完全的压力完整性。

本发明的另一个发明目的是利用同一个井对具有不同地层压力的几个不同的储油层进行安全的开采。

本发明的另一个发明目的是利用一个多侧向分枝井来安全地采完多个高压储油层。

本发明的另一个发明目的是通过减少钻进和完井时间来加速开采和加速资金流动。

本发明的另一个发明目的是在一个单一的井中实现在同一个储油层内同时进行开采和注入。

根据本发明，前面所述的发明目的以及其它的发明目的和优点可以这样来实现，即通过在一套管柱中运行一个或多个多侧向分枝工具，其中的多侧向分枝工具用于加速多侧向分枝井的钻进和完井。这种多侧向分枝工具是由一些井套管和一些附件预先组装成的组合，它能进入一个单一的初级套管柱上的任何适当深度的井孔内，所用工具的井套管可使初级套管扩张，从而形成从单一的初级套管柱延伸的双套管柱。多侧向分枝工具包括三个套管段，该多侧向分枝工具可以与初级套管连接，并按以下次序建立起套管段：一主套管段位于下端，一载运套管段同轴地包含一侧向套管段，位于该多侧向分枝工具的上端。载运套管段的下端具有一个窗口和一个与该载运窗口对齐的可回收的转向装置，该载运套管段的上端可用于安装侧向套管段。

侧向段能沿纵向前进，以便在载运段的下端与转向装置接触，并且能通过载运窗口被转移出载运段。当侧向套管段通过载运段被完全推进时，该侧向套管段的大部分长度伸出载运窗口外，并大致平行于主套管段运行。于是，就形成了一种与初级套管相连的双套管结构，其中在载运套管窗口具有一未密封的侧向连接管。

侧向套管段的上端具有一个预制窗口，该预制窗口与转向装置预先对齐，该侧向段通过载运段无转动地前进，以便对用于回收转向装置的侧向套管窗口进行正确定位。于是，就能通过侧向套管段窗口对转向装置进行回收。此外，还提供了一个用于把侧向段可拆卸地连接到载运段的接头。在使用中，为了建立一个多侧向分枝井，在钻进和开采期间，为了在每个双套管中保持压力完整性，提供一个横跨设备，使其横跨侧向连接管。

根据本发明的另一个方面，还提供了用于在多侧向分枝井中保障压力完整性的装置，所说装置包括：

(a)一多侧向分枝工具，与井筒内的一初级套管相连，其中所说的多侧向分枝工具包括一侧向连接管，提供了至少一个第一和一个第二套管柱与所说初级套管的非密封连接；

(b)一第一中间衬管套管段，将所说的第一套管柱延伸到一个地层内；