專利名稱：分支井窗口連接裝置及其連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油鉆井技術(shù)領(lǐng)域，提供一種用于分支井作業(yè)中，連接分支井眼與主井眼的分支井窗口連接裝置及其連接方法。
背景技術(shù)：
在進(jìn)行石油鉆井作業(yè)中，分支井技術(shù)是指在一個主井眼中鉆出多個分支井眼，主井眼可以是垂直井、斜井或水平井，可以是新井，也可以是老井。分支井工程的實施可以提高油井的產(chǎn)量，降低成本，特別是在海上平臺，可以充分利用海上平臺井口槽，從而降低了平臺建造費用。目前所使用的分支井技術(shù)，對于主井眼與分支井眼的連接，大部分采用的機械連接裝置和方法存在操作難度大，工藝復(fù)雜的問題。
分支井技術(shù)的關(guān)鍵是在兩井眼連接處形成一定的機械支撐能力、隔離能力和連通性以及實現(xiàn)主、分支井眼的重進(jìn)入功能。目前采用的一些連接與重進(jìn)入技術(shù)不能保證窗口連接器的準(zhǔn)確定位、窗口準(zhǔn)確定向以及分支井尾管順利進(jìn)入分支井眼。如美國專利(專利號5944108)所采用的窗口的鉤式懸掛器，是靠一個鉤子懸掛在主井眼套管的窗口來實現(xiàn)定位，在懸掛前必須要采用陀螺測量鉤子和窗口的方向，操作程序較復(fù)雜，鉤子懸掛的重量有限，還需設(shè)置尾管懸掛器，給分支井的作業(yè)帶來一定的風(fēng)險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的窗口連接器定位以及窗口定向不準(zhǔn)確的問題，和分支井尾管不能順利進(jìn)入分支井的問題，為此本發(fā)明提出一種分支井窗口連接裝置及其連接方法，可以實現(xiàn)分支井窗口機械連接的完整性，在兩井眼交叉處提供可靠的機械支撐，隔離能力和連通性，導(dǎo)向套的設(shè)置可以實現(xiàn)窗口連接器的自動定位和定向功能，同時能夠保證分支井尾管串自動順利進(jìn)入分支并眼。
本發(fā)明通過在窗口連接器中設(shè)置主井和分支井重入導(dǎo)向套，進(jìn)而實現(xiàn)主井和分支并眼的重進(jìn)入功能。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明提出一種分支井窗口連接裝置，用于主井眼與分支井的連接，包括位于主井眼中的導(dǎo)向套以及窗口連接器，所述的窗口連接器的上部位于導(dǎo)向套的上部，窗口連接器的下部進(jìn)入分支井中；其中該導(dǎo)向套的中部開設(shè)有第一窗口，窗口的下方依次設(shè)有彈性元件、第一導(dǎo)向斜面以及第一導(dǎo)向鍵，窗口的上面依次設(shè)有導(dǎo)向鍵槽以及第二導(dǎo)向斜面；所述窗口連接器的上部設(shè)有與所述的導(dǎo)向套的導(dǎo)向鍵槽以及第一導(dǎo)向斜面配合的第二導(dǎo)向鍵和第三導(dǎo)向斜面，所述的窗口連接器的中部設(shè)有第二窗口；所述的第一窗口與第二窗口的方位一致；窗口連接器中嵌入有重入導(dǎo)向套。
所述的導(dǎo)向鍵槽上寬下窄；所述導(dǎo)向鍵槽開設(shè)在第一導(dǎo)向斜面上；所述的彈性元件為彈片或彈塊。
所述的導(dǎo)向套的第一窗口設(shè)置為規(guī)則的形狀或為由上至下逐漸縮小的形狀。
所述的該重入導(dǎo)向套包括主井重入導(dǎo)向套和分支井重入導(dǎo)向套。
所述的主井重入導(dǎo)向套設(shè)有一第四導(dǎo)向斜面以及第一彈片，第四導(dǎo)向斜面與彈片之間開設(shè)第三窗口，第三窗口的方位與第二窗口一致；其中所述的第四導(dǎo)向斜面與與窗口連接器的底部導(dǎo)向斜面配合。
所述的分支井重入導(dǎo)向套設(shè)有第五導(dǎo)向斜面以及兩上下設(shè)置的第二、第三彈片，所述的第五導(dǎo)向斜面與第三彈片之間上下設(shè)置兩密封溝槽；所述的第五導(dǎo)向斜面與所述的第三導(dǎo)向斜面配合。
所述第一、第二、第三、第四以及第五導(dǎo)向斜面為螺旋斜面或弧形斜面。
本發(fā)明還提出一種分支井窗口連接方法，包括以下步驟將導(dǎo)向套的下部放置在斜向器承托定位短節(jié)上，為窗口連接器定位定向，并使導(dǎo)向套的窗口方位與主井套管的窗口方位一致；將窗口連接器的上部坐落在導(dǎo)向套的上方，并使窗口連接器的方位與導(dǎo)向套的窗口的方位一致；將窗口連接器的下部放入分支井中。
還包括在窗口連接器中嵌入重入導(dǎo)向套的步驟，為了實現(xiàn)重入功能定位定向，該重入導(dǎo)向套為主井重入導(dǎo)向套或分支井重入導(dǎo)向套。
所述的分支井重入導(dǎo)向套嵌入所述的窗口連接器中，可實現(xiàn)分支井的重進(jìn)入功能；在實際施工中若需要重進(jìn)入主井，可將窗口連接器中的分支井重入導(dǎo)向套更換為主井重入導(dǎo)向套，以實現(xiàn)主井的重進(jìn)入功能。
本發(fā)明的技術(shù)效果是顯著的本發(fā)明的連接裝置采用了多次導(dǎo)向定位以保證主井眼與分支井眼的完整準(zhǔn)確的連接，具體是首先采用導(dǎo)向套將分支井尾管串順利導(dǎo)入分支井中，同時實現(xiàn)分支井窗口連接器的準(zhǔn)確定位、定向，而不需要進(jìn)行陀螺儀測方位；再通過在窗口連接器中安裝重入導(dǎo)向套，進(jìn)行再次導(dǎo)向定位，保證實現(xiàn)重入功能。本發(fā)明的裝置通過簡單的機械結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，從而減少了分支井的施工程序，減少了施工的技術(shù)難度，可有效提高施工的安全性，降低作業(yè)成本。


圖1分支井窗口連接器在主井和分支井安裝的示意圖。
圖2為斜向器承托定位短節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明的導(dǎo)向套側(cè)視圖。
圖4為本發(fā)明的導(dǎo)向套的主視圖。
圖5為本發(fā)明所述的窗口連接器的后視圖。
圖6為本發(fā)明所述的窗口連接器的主視圖。
圖7為本發(fā)明的支井重入導(dǎo)向器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本發(fā)明的主并重入導(dǎo)向器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為斜向器承托定位短節(jié)安裝于主井套管示意圖。
圖10為本發(fā)明的導(dǎo)向套安裝于主井中的斜向器承托定位短節(jié)的示意圖。
圖11為分支井管串及窗口連接器安裝示意圖。
圖12為本發(fā)明的導(dǎo)向套的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出一種分支井窗口連接裝置，用于主井眼與分支井的連接，參見圖1、圖3、圖4以及圖5，該裝置包括位于主井眼中的導(dǎo)向套3以及窗口連接器4，所述的窗口連接器4的上部位于導(dǎo)向套3的上部，窗口連接器4的下部進(jìn)入分支井5中；其中該導(dǎo)向套3的中部開設(shè)有第一窗口10，第一窗口10的下方依次設(shè)有彈性元件、第一導(dǎo)向斜面8以及第一導(dǎo)向鍵12，第一窗口10的上面依次設(shè)有導(dǎo)向鍵槽13以及第二導(dǎo)向斜面11；所述窗口連接器4的上部設(shè)有與所述的導(dǎo)向套3的導(dǎo)向鍵槽13以及第二導(dǎo)向斜面11配合的第二導(dǎo)向鍵15和第三導(dǎo)向斜面14，所述的窗口連接器4的中部設(shè)有第二窗口17；所述的第一窗口10與第二窗口17對應(yīng)的方位一致。
本發(fā)明所述的裝置在使用中的安裝示意圖可如圖1所示，所述的分支井窗口連接裝置用于主井和分支井連接，分支井窗口處的連接主要是通過坐落在主井套管1中的導(dǎo)向套3和窗口連接器4來實現(xiàn)的。該導(dǎo)向套3的下部坐落于斜向器承托定位短節(jié)2，本裝置的導(dǎo)向套3所預(yù)開的窗口與主井套管1開設(shè)的窗口設(shè)置在相同方位，窗口連接器4的上部坐落于主井套管1內(nèi)的導(dǎo)向套3的上部，由于該導(dǎo)向套3的設(shè)置，實現(xiàn)安裝窗口連接器4的定位與定向，窗口連接器4的方位與主套管1的窗口的方位及導(dǎo)向套3的窗口方位一致，窗口連接器4的下部進(jìn)入分支井5中，進(jìn)而完成本裝置的基本安裝，實現(xiàn)分支井窗口的機械連接。
參照圖2，圖2所示的為斜向器承托定位短節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖，在分支井技術(shù)中，斜向器承托定位短節(jié)是必需的機構(gòu)，其中斜向器承托定位短節(jié)2下部的卡瓦30的作用是使其與主套管1實現(xiàn)座封，魚頸槽31、鍵槽6和導(dǎo)向螺旋斜面7是為后續(xù)可回收式斜向器和分支井連接裝置的導(dǎo)向套3提供定位、定向的參考基準(zhǔn)。
參照圖3和圖4，該兩副圖是對本發(fā)明所述的分支井連接裝置的導(dǎo)向套3作出的側(cè)視以及主視圖，該導(dǎo)向套3包括位于下部的第一導(dǎo)向斜面8，位于第一導(dǎo)向斜面8上方的彈性元件，彈性元件上方設(shè)有第一窗口10，第一窗口10的上方設(shè)有鍵槽13以及第二導(dǎo)向斜面11，該第一導(dǎo)向斜面8的下方還具有一導(dǎo)向鍵12。在本發(fā)明的實施例中，所述的彈性元件可為一彈片9，也可以采用其他的彈性元件代替；該第一、第二導(dǎo)向斜面也可設(shè)置為導(dǎo)向螺旋斜面或弧形斜面。
使用本發(fā)明所述的裝置時，該導(dǎo)向套3的下部的第一導(dǎo)向斜面8與斜向器承托定位短節(jié)2的導(dǎo)向螺旋斜面7配合，導(dǎo)向鍵12與斜向器承托定位短節(jié)2的導(dǎo)向鍵槽6配合，作為彈性元件的彈片9與斜向器承托定位短節(jié)2上的魚頸槽31配合。
參照圖5和圖6，該兩副圖是窗口連接器的主視以及后視圖，分支井窗口連接器4的下部設(shè)有一第二導(dǎo)向鍵15及其上方設(shè)有的一第三導(dǎo)向斜面14，使用時，該窗口連接器4的下部與分支井中的整個管串連接進(jìn)入分支井5，其上部的第二導(dǎo)向鍵15和第三導(dǎo)向斜面14與導(dǎo)向套3的導(dǎo)向鍵槽13和第二導(dǎo)向斜面11配合，坐定于導(dǎo)向套3上，其窗口連接器的第二窗口17的方位由導(dǎo)向套3的導(dǎo)向鍵槽13和第二導(dǎo)向斜面11裝設(shè)的位置所確定，實際上在窗口連接器4的下部還有一導(dǎo)向斜面18以及導(dǎo)向鍵(圖6中未示)，以將主井重入導(dǎo)向套或分支井重入導(dǎo)向套定位于窗口連接器中。在本實施例中，該第三導(dǎo)向斜面14與第一、第二導(dǎo)向斜面一樣可為導(dǎo)向螺旋斜面或弧形斜面。
為了實現(xiàn)分支井或主井眼的重進(jìn)入功能，本發(fā)明還設(shè)置了重入導(dǎo)向裝置，該重入導(dǎo)向裝置分為主并重入導(dǎo)向裝置和分支井重入導(dǎo)向裝置，具體結(jié)構(gòu)參照圖7和圖8，可將如圖所示的分支井重入導(dǎo)向套20或主井重入導(dǎo)向套29嵌入窗口連接器4，以實現(xiàn)分支井或主井眼的重進(jìn)入功能；在本實施例中，分支井重入導(dǎo)向套20下部的第五導(dǎo)向斜面18與窗口連接器4下部的導(dǎo)向斜面和導(dǎo)向鍵配合定位，分支井重入導(dǎo)向套20上部設(shè)置有開縫彈片23、22，這兩組彈片在定位的時候嵌入窗口連接器4的定位溝槽和防轉(zhuǎn)溝槽，實現(xiàn)分支井重入導(dǎo)向套20在窗口連接器中的導(dǎo)向定位；當(dāng)分支井重入導(dǎo)向套20嵌入窗口連接器4后，可將窗口連接器的的第二窗口10封閉。分支井重入導(dǎo)向套20的上部設(shè)有魚頸槽24，用于分支井重入導(dǎo)向套20的送入及回收，送入及回收時，一種特制的有縫夾套式打撈工具的彈爪嵌入魚頸槽24，實現(xiàn)重入導(dǎo)向套20的送入及回收。在彈片22下部設(shè)置兩組密封溝槽19、20。
在實際施工中若需要重進(jìn)入主井，可將窗口連接器中的分支井重入導(dǎo)向套更換為主井重入導(dǎo)向套，以實現(xiàn)主井的重進(jìn)入功能。本發(fā)明所述的主井重入導(dǎo)向套29的中部開有窗口27并設(shè)有導(dǎo)向面26，其下部設(shè)有第四導(dǎo)向斜面25以及一定位鍵槽35，該導(dǎo)向斜面25以及定位鍵槽35與窗口連接器下部的導(dǎo)向斜面和定位鍵配合定位(圖中未示)；另外，該主井重入導(dǎo)向套29的上部設(shè)有開縫的彈片28，在安裝的時候，將彈片28嵌入與窗口連接器4連接的定位溝槽中，實現(xiàn)主井重入導(dǎo)向套29的定位，定位后主井重入導(dǎo)向套29的導(dǎo)向面26和窗口27的方向朝著主井眼，可實現(xiàn)重入主井眼的功能。
在本實施例中，主井以及分支井重入導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)中間的導(dǎo)向斜面可為導(dǎo)向螺旋斜面。
參照圖9、圖10、圖11，分支井窗口連接主要工具的施工程序，在分支井開窗側(cè)鉆完成后，將可回收式斜向器提出地表，斜向器承托定位短節(jié)2則留在井中，下入導(dǎo)向套3，導(dǎo)向套3的導(dǎo)向斜面8與斜向器承托定位短節(jié)2的導(dǎo)向斜面7配合，實現(xiàn)導(dǎo)向套的定位與定向，導(dǎo)向套3的窗口32的方向與主套管1窗口的方向一致。導(dǎo)向套3就位后，下入分支井管串和窗口連接器4，窗口連接器4的上部坐落在主井眼的導(dǎo)向套3上，其斜面14與導(dǎo)向套的斜面11配合，實現(xiàn)窗口連接器4的定位與定向，實現(xiàn)窗口連接器4的窗口17與導(dǎo)向套3的窗口10的方向一致，實現(xiàn)主井眼和分支井眼的溝通。
在本發(fā)明中，由幾次導(dǎo)向定位實現(xiàn)主井與分支井的溝通，主要的方案是本發(fā)明裝置中的導(dǎo)向套3的下部坐落于斜向器承托定位短節(jié)，保證導(dǎo)向套3的窗口與主井眼套管的窗口方向和位置一致，導(dǎo)向套3上部設(shè)置導(dǎo)向斜面和導(dǎo)向鍵槽，導(dǎo)向鍵槽具有上寬下窄的特征。在分支井尾管串的最下部是一個固定的彎接頭，彎接頭上也設(shè)置導(dǎo)向鍵，開窗側(cè)鉆完成后，尾管管串下放，在彎接頭經(jīng)過主井套管窗口時，彎接頭上的導(dǎo)向鍵會進(jìn)入導(dǎo)向套的鍵槽，引導(dǎo)彎接頭及整個尾管串順利進(jìn)入分支井；當(dāng)分支井窗口連接器經(jīng)過主井套管窗口時，其上的導(dǎo)向鍵進(jìn)入導(dǎo)向套3的鍵槽，引導(dǎo)分支井窗口連接器的窗口與主井套管窗口方向一致，導(dǎo)向鍵最終坐落在導(dǎo)向套寬鍵槽的下端，實現(xiàn)分支井窗口連接器的準(zhǔn)確定位。分支井窗口連接器的下部連接一旋轉(zhuǎn)接頭，這樣分支井尾管串窗口連接器的上部管串可以自由旋轉(zhuǎn)，而分支井中的尾管串不旋轉(zhuǎn)，保證了分支井尾管串的安全。
參照圖12，為另一種設(shè)計形式的導(dǎo)向套33，導(dǎo)向套的窗口36的大小由上至下逐漸縮小，如圖的A-A剖面、B-B剖面和C-C剖面。窗口36c的尺寸小于分支井尾管管串最下部套管鞋的直徑，尾管管串可順利導(dǎo)入分支井中。在本發(fā)明中，這種導(dǎo)向套的功能與原理與上述實施方式相同，故再此不再贅述。
以上是分支井窗口連接工具的基本結(jié)構(gòu)原理和實施方法，通過該項技術(shù)可以實現(xiàn)分支井窗口機械連接的完整性，可實現(xiàn)窗口連接器的自動定位和定向功能，并實現(xiàn)主井和分支井眼的重進(jìn)入功能。
權(quán)利要求
1.一種分支井窗口連接裝置，用于主井眼與分支井的連接，其特征在于，包括位于主井眼中的導(dǎo)向套、窗口連接器以及重入導(dǎo)向套，所述的窗口連接器的上部位于導(dǎo)向套的上部，窗口連接器的下部進(jìn)入分支井中；其中該導(dǎo)向套的中部開設(shè)有第一窗口，窗口的下方依次設(shè)有彈性元件、第一導(dǎo)向斜面以及第一導(dǎo)向鍵，窗口的上面依次設(shè)有導(dǎo)向鍵槽以及第二導(dǎo)向斜面；所述窗口連接器的上部設(shè)有與所述的導(dǎo)向套的導(dǎo)向鍵槽以及第一導(dǎo)向斜面配合的第二導(dǎo)向鍵和第三導(dǎo)向斜面，所述的窗口連接器的中部設(shè)有第二窗口；所述的第一窗口與第二窗口的方位一致；所述的重入導(dǎo)向套嵌入在窗口連接器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分支井窗口連接裝置，其特征在于，所述的導(dǎo)向鍵槽上寬下窄；所述導(dǎo)向鍵槽開設(shè)在第一導(dǎo)向斜面上；所述的彈性元件為彈片或彈塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分支井窗口連接裝置，其特征在于，所述的導(dǎo)向套的第一窗口設(shè)置為規(guī)則的形狀或為由上至下逐漸縮小的形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分支井窗口連接裝置，其特征在于，所述的重入導(dǎo)向套包括主井重入導(dǎo)向套和分支井重入導(dǎo)向套。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分支井窗口連接裝置，其特征在于，所述的主井重入導(dǎo)向套設(shè)有一第四導(dǎo)向斜面以及第一彈片，第四導(dǎo)向斜面與彈片之間開設(shè)第三窗口，第三窗口的方位與第二窗口一致；其中所述的第四導(dǎo)向斜面與與窗口連接器的底部導(dǎo)向斜面配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分支井窗口連接裝置，其特征在于，所述的分支井重入導(dǎo)向套設(shè)有第五導(dǎo)向斜面以及兩上下設(shè)置的第二、第三彈片，所述的第五導(dǎo)向斜面與第三彈片之間上下設(shè)置兩密封溝槽；所述的第五導(dǎo)向斜面與所述的第三導(dǎo)向斜面配合。
7.根據(jù)上述任意一權(quán)利要求所述的分支井窗口連接裝置，其特征在于，所述第一、第二、第三、第四以及第五導(dǎo)向斜面為螺旋斜面或弧形斜面。
8.一種分支井窗口連接方法，其特征在于，包括以下步驟將導(dǎo)向套的下部放置在斜向器承托定位短節(jié)上，為窗口連接器定位定向，并使導(dǎo)向套的窗口方位與主井套管的窗口方位一致；將窗口連接器的上部坐落在導(dǎo)向套的上方，并使窗口連接器的方位與導(dǎo)向套的窗口的方位一致；將窗口連接器的下部放入分支井中；在窗口連接器中嵌入重入導(dǎo)向套。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分支井窗口連接方法，其特征在于，所述的重入導(dǎo)向套為主井重入導(dǎo)向套或分支井重入導(dǎo)向套，實現(xiàn)重入功能定位定向。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的分支井窗口連接方法，其特征在于，所述的分支井重入導(dǎo)向套嵌入所述的窗口連接器中，實現(xiàn)分支井的重進(jìn)入功能；在實際施工中若需要重進(jìn)入主井，將窗口連接器中的分支井重入導(dǎo)向套更換為主井重入導(dǎo)向套，以實現(xiàn)主井的重進(jìn)入功能。
全文摘要
本發(fā)明提出一種分支井窗口連接裝置及其連接方法及定位重入裝置，該分支井窗口定位裝置包括位于主井眼中的導(dǎo)向套以及窗口連接器，可以實現(xiàn)分支井窗口機械連接的完整性，在兩井眼交叉處提供可靠的機械支撐，隔離能力和連通性，導(dǎo)向套的設(shè)置可以實現(xiàn)窗口連接器的自動定位和定向功能，同時能夠保證分支井尾管串自動順利進(jìn)入分支井眼。本發(fā)明通過在窗口連接器中設(shè)置主井和分支井重入導(dǎo)向套，進(jìn)而實現(xiàn)主井和分支井眼的重進(jìn)入功能。
文檔編號E21B17/00GK1793599SQ20051013658
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者方可炎, 菅志軍, 張玉霖, 許朝暉, 蘭洪波 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務(wù)股份有限公司