專利名稱：一種用金屬膨脹管實(shí)現(xiàn)分支井窗口密封的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油氣水井完井窗口密封用的一種用金屬膨脹管 實(shí)現(xiàn)分支井窗口密封的方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外的分支井技術(shù)日益成熟，但主要還是采用四級(jí)以下的 鉆完井方法。現(xiàn)有鉆井分支井的方法普遍采用的方式是首先使用造斜 器在套管壁上開窗側(cè)鉆，待分支井眼鉆完后，下入分支井眼完井管柱， 并利用預(yù)開孔套管實(shí)現(xiàn)分支井窗口處分支井眼與主井眼的貫通和機(jī) 械支撐。但是由于分支井完井難度大，分支井接縫處固井質(zhì)量差，尤 其是分支井開窗處密封問題沒有可靠的解決方案，無法有效的防止地 層流體和細(xì)沙通過接縫進(jìn)入套管，地層壓力的非完整性密封限制了分 支井技術(shù)的發(fā)展。國外較先進(jìn)的六級(jí)分支井鉆井方法是在主井眼鉆進(jìn) 到分支井位置時(shí)，首先下入擴(kuò)眼工具擴(kuò)大井眼，然后下入分叉管柱接 頭并固井，再利用小尺寸鉆頭通過分支管柱內(nèi)部鉆分支井眼。該種方 法施工較簡單，但是分支井眼尺寸較小，鉆具對(duì)分支井管會(huì)造成較大 的損傷，分支管柱完井的機(jī)械強(qiáng)度和密封性得不到保證。因此，到目 前分支井完井的窗口密封方法和結(jié)構(gòu)形式以及相應(yīng)配套工具的研制 依然是國內(nèi)外研制的熱點(diǎn)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用金屬膨脹管實(shí)現(xiàn)分支井窗口密封的方法，該方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的由于分支井完井難度大，分支 井接縫處固井質(zhì)量差，尤其是分支井開窗處的密封問題。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種用金屬膨 脹管實(shí)現(xiàn)分支井窗口密封的方法，主要通過分支井窗口密封結(jié)構(gòu)、定 位定向送入裝置和分叉金屬膨脹管下入系統(tǒng)說明該密封方法首先按 現(xiàn)有分支井鉆井方法完成主井眼的鉆進(jìn)并下入主井眼完井管柱，然后 下入造斜器到設(shè)計(jì)開窗位置側(cè)鉆開窗并完成分支井眼鉆進(jìn)，將分支井 眼的完井管柱通過預(yù)開孔懸掛裝置掛接在空心導(dǎo)斜器上部，利用送入 裝置將預(yù)變形分叉密封機(jī)具下入到窗口位置，由專用的膨脹管下入系 統(tǒng)實(shí)現(xiàn)密封金屬膨脹恢復(fù)和膨脹密封。分支井窗口密封結(jié)構(gòu)，由導(dǎo)入 喇叭口、定位定向送入裝置、限位定向套、調(diào)長套管、主井眼封隔器、 預(yù)開孔懸掛裝置、空心導(dǎo)斜器、主井眼套管、人字形分叉金屬膨脹管 主井眼部分、導(dǎo)斜器連接件及下封隔器、分支裸眼、人字形分叉金屬 膨脹管分支眼部分組成；導(dǎo)入喇叭口與定向送入裝置用螺紋或焊接連 接，可將導(dǎo)入喇叭口作為定位定向送入裝置一個(gè)部件與其制成一體。 導(dǎo)入喇叭口的存在保證后續(xù)管柱的順利下入。定位定向送入裝置與限 位定向套配合實(shí)現(xiàn)分叉裝置的周向定向和軸向定位，使分叉裝置的分 支井眼部分可靠進(jìn)入預(yù)開孔懸掛裝置并可保證其軸向位置，使金屬膨 脹管的分叉高點(diǎn)位置恰好位于套管開窗的上窗口頂點(diǎn)位置，限位定向 套與調(diào)長套管螺紋連接，其定位面與預(yù)開孔懸掛裝置的開口具有確定 的角度，為定位定向送入裝置提供準(zhǔn)確的軸向和周向定位。調(diào)長套管 與主井眼封隔器及預(yù)開孔懸裝置螺紋連接，具有調(diào)整限位定向套至窗口上端的距離，保證分叉金屬膨脹管送入過程中可靠定位的作用。預(yù) 開孔懸掛裝置下部與分支井眼完井管柱螺紋連接并下入分支井眼內(nèi)， 下放到位后懸掛在空心導(dǎo)斜器的頂部?？招膶?dǎo)斜器的斜口與預(yù)開孔懸 掛裝置的開口對(duì)正，使管柱接縫處具有較小的縫隙且具有完整的內(nèi)通 徑。人字形分叉膨脹管主井眼部分下入空心導(dǎo)管內(nèi)部，后續(xù)膨脹后形 成密封段。人字形分叉膨脹管分支井眼部分下入到預(yù)開孔懸掛裝置 內(nèi)，并通過后續(xù)膨脹實(shí)現(xiàn)二者有效密封。預(yù)開孔懸掛裝置與空心導(dǎo)斜 器內(nèi)管壁均采用精加工處理，并在下入分叉金屬膨脹管前對(duì)其管壁內(nèi) 表面進(jìn)行液體高壓清理，保證分叉金屬膨脹管膨脹后與預(yù)開孔套管及 空心導(dǎo)斜器的內(nèi)管壁良好密封。主井眼封隔器主井眼套管與預(yù)開孔懸 掛裝置間的環(huán)形空間；導(dǎo)斜器連接件及下封隔器封隔主井眼套管與空 心導(dǎo)斜器間的環(huán)空空間；人字形分叉密封膨脹管與預(yù)開孔懸掛裝置和 空心導(dǎo)斜器內(nèi)管壁自身形成可靠密封，保證了分支井的壓力密封完整 性。在本裝置中，分叉金屬膨脹管采用了強(qiáng)度高、塑性好的材料制成， 要求塑性變形率為10-60%。分叉金屬膨脹管整體為人字形結(jié)構(gòu)，人 字形分叉管筒之間的夾角a與造斜器造斜角相同。人字形主井眼下分 支管筒比分支眼套筒長一些，以便下入過程中裝入膨脹驅(qū)動(dòng)裝置并具 有扶正作用，分叉密封膨脹管預(yù)變形前的各分支筒外徑的圓形截面小 于需要密封的管體內(nèi)徑，以保證膨脹管恢復(fù)原形以后與需要密封的管 筒內(nèi)壁間不出現(xiàn)褶鈹，便于后續(xù)膨脹使金屬膨脹管塑性變形實(shí)現(xiàn)過贏 密封，為了保證人字形分叉金屬膨脹管能順利下入主分支連接部位， 必須通過預(yù)變形減小其徑向尺寸，使其兩個(gè)分支管預(yù)變形后重疊部分的總體圓截面要小于預(yù)開口套管或空心導(dǎo)斜器單個(gè)管內(nèi)徑尺寸。預(yù)變 形后分叉金屬膨脹管，人字形上部非交匯管體部位與下部主分支管比 分支管長出的部位保持原有的形狀不變。人字形管體交匯部位軸向產(chǎn) 生漸進(jìn)式變形，周向?yàn)榭v向波紋結(jié)構(gòu)。人字形下部獨(dú)立分支管體變形 后如圖4形狀，人字形分叉金屬膨脹管分支井眼部分和人字形分叉金 屬膨脹管主井眼部分變形為縱向波紋結(jié)構(gòu)，且變形后的單個(gè)管筒基本 上呈現(xiàn)為碟形架構(gòu)。該主井眼部分變形后的結(jié)構(gòu)有一定的內(nèi)通徑要 求。變形管體各方向均為圓弧過渡，不得有死褶，以保證后期恢復(fù)變 形后的強(qiáng)度和密封。
定位定向送入裝置是該方法的重要工具，保證人字形分叉金屬膨 脹管的準(zhǔn)確下入，并配合實(shí)現(xiàn)變形管體的形狀恢復(fù)。該裝置由送入內(nèi) 管接頭、送入內(nèi)管、開槽連接管、定位連接塊、配合定位套、提拉管 柱、剪切固定釘組成送入內(nèi)管接頭上端與送入鉆具鉆桿絲扣連接， 下端通過油管扣或帶密封結(jié)構(gòu)的圓扣與送入內(nèi)管連接。送入內(nèi)管下端 設(shè)有凸沿，推動(dòng)所連接的部件帶動(dòng)分叉密封裝置下入，并在上提過程 中將膨脹工具地道地面。開槽連接管上端設(shè)有凸沿，保證分叉裝置下 入到位后可靠定位。開槽連接管對(duì)稱開有縫槽，縫槽中間穿過定位連 接塊，定位連接塊一端卡如配合定位套的定位定向槽內(nèi)，另一端固定 在提拉管柱上，為提拉管柱下面固定的形狀恢復(fù)脹錐提供準(zhǔn)確的軸向 和周向定位。工具送入時(shí)，用剪切固定釘將開槽連接管、配合定位套 和提拉管柱固定在一起。定位定向送入裝置下入到限位定向套時(shí)，二 者相互配合完成人字形分叉金屬膨脹管的軸向和周向定位，送入內(nèi)管下壓推動(dòng)開槽連接管下行剪斷剪切固定釘，分叉密封管筒在鉆具下方 過程中自動(dòng)同步分叉使人字形主分支管筒進(jìn)入空心導(dǎo)斜器，當(dāng)開槽連 接管上端凸沿下放到配合定位套時(shí)，分支裝置恰好下放到位；送入過 程結(jié)束后，通過液壓及機(jī)械膨脹錐使預(yù)變形人字形分叉密封管恢復(fù)基 本形狀，并進(jìn)一步徑向脹大，使人字形分叉密封三通管體端部與欲開 口懸掛裝置和空心導(dǎo)斜器內(nèi)壁過贏配合接觸，達(dá)到密封的目的。
分叉金屬膨脹管下入系統(tǒng)，由定位定向送入裝置、密封管、預(yù)變 形金屬膨脹管、預(yù)開孔懸掛裝置、空心導(dǎo)斜器B、拉提管柱、膨脹錐、 錨定密封裝置、引管組成引管為保證預(yù)變形金屬膨脹管下入主井眼 管體可靠進(jìn)入空心導(dǎo)斜器B中，錨定密封裝置與金屬膨脹管下部主井 眼管體螺紋或焊接連接；施工時(shí)，當(dāng)定位定向送入裝置的配合定位套 與限位定向套對(duì)正后，人字形金屬膨脹管剛好位于主分支井眼分叉交 匯處，且其主分支位于空心導(dǎo)斜器內(nèi)，分支管筒朝向預(yù)開口套管，此 時(shí)，定位定向送入裝置的提拉管柱和固定在其上面的膨脹錐被軸向定 位，限制在窗口分叉處上端無法下行。當(dāng)送入內(nèi)管柱下壓剪斷定位定 向送入裝置的剪釘后，錨定封閉裝置在內(nèi)管柱作用下推動(dòng)分叉金屬膨 脹管下放，膨脹錐使其變形的金屬膨脹管主井眼管體恢復(fù)基本形狀， 并將分支管體推向分支井眼，當(dāng)定位定向送入裝置的開槽連接管上端 凸沿下行到配合定向套時(shí)，鉆具下放遇阻，分叉金屬膨脹管下放到位。 下壓鉆具，錨定封閉裝置的剪釘剪斷，錨定裝置卡牙錨定到套管內(nèi)壁 上。上提鉆具，送入內(nèi)管使提拉管柱及膨脹錐一 同被提到密封管位置， 膨脹錐的密封結(jié)構(gòu)與人字形金屬膨脹管下端的兩個(gè)密封端構(gòu)成密封空間，通過鉆具向分叉金屬膨脹管內(nèi)泵人高壓液體，使分支管筒的預(yù) 變形基本護(hù)膚原有圓形截面，同時(shí)使主分支管的預(yù)變形進(jìn)一步恢復(fù)。 提出鉆具，下入旋轉(zhuǎn)膨脹錐分別膨脹人字形金屬膨脹管的三通結(jié)構(gòu)密 封端，使其與空心導(dǎo)斜器及預(yù)開孔套管內(nèi)壁過盈接觸，達(dá)到密封的目 的。下入鉆頭，小鉆低轉(zhuǎn)速鉆掉人字形金屬膨脹管下端密封段，使主 分支井眼完全貫通，窗口區(qū)域?qū)崿F(xiàn)完整密封。
本發(fā)明的有益效果是，用金屬膨脹管實(shí)現(xiàn)分支井窗口密封的方法 可實(shí)現(xiàn)分支井窗口接縫處的良好密封，提高了分支井的壓力密封性和 機(jī)械支撐性；此外由于金屬膨脹管密封徑向壁厚較小，保證了分支井 窗口處具有較大的內(nèi)通徑，便于后續(xù)作業(yè)管柱順利重入；提高分支井 內(nèi)完井級(jí)別由四級(jí)升到六級(jí)分支完井級(jí)別。


圖1為發(fā)明中的分支井窗口密封結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是分叉金屬膨脹管預(yù)變形前示意圖。 圖3是分叉金屬膨脹管預(yù)變形后示意圖。 圖4是預(yù)變形后剖面A-A截面示意圖。 圖5是定位定向送入裝置示意圖。 圖6是分叉金屬膨脹管下入系統(tǒng)示意圖。
圖中l(wèi)、導(dǎo)入喇叭口， 2、定位定向送入裝置，3、限位定向套， 4、調(diào)長套管，5、主井眼封隔器，6、預(yù)開孔懸掛裝置，7、空心導(dǎo)斜 器，8、主井眼套管，9、人字形分叉金屬膨脹管主井眼部分，10、導(dǎo) 斜器連接件及下封隔器，11、分支裸眼，12、人字形分叉金屬膨脹管分支眼部分，13、送入內(nèi)管接頭，14、送入內(nèi)管，15、開槽連接管， 16、定位連接塊，17、配合定位套，18、提拉管柱，19、剪切固定釘， 20、定位定向送入裝置，21、密封管，22、預(yù)變形金屬膨脹管，23、 預(yù)開孔懸掛裝置，24、空心導(dǎo)斜器B， 25、拉提管柱B， 26、膨脹錐， 27、錨定密封裝置，28、引管。
具體實(shí)施例方式
一種用金屬膨脹管實(shí)現(xiàn)分支井窗口密封的方法，主要通過分支井 窗口密封結(jié)構(gòu)，定位定向送入裝置和分叉金屬膨脹管下入系統(tǒng)說明該 密封方法首先按現(xiàn)有分支井鉆井方法完成主井眼的鉆進(jìn)并下入主井 眼管柱，然后下入造斜器到設(shè)計(jì)開窗位置側(cè)鉆開窗并完成分支井眼鉆 進(jìn)，將分支井眼的完井管柱通過預(yù)開孔懸掛裝置掛接在空心導(dǎo)斜器上 部，利用送入裝置將預(yù)變形分叉密封機(jī)具下入到窗口位置，由膨脹管 下入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)密封金屬膨脹管的形狀恢復(fù)和膨脹密封。圖l，分支井 窗口密封結(jié)構(gòu)，由導(dǎo)入喇叭口 1、定位定向送入裝置2、限位定向套 3、調(diào)長套管4、主井眼封隔器5、預(yù)開孔懸掛裝置6、空心導(dǎo)斜器7、 主井眼套管8、人字形分叉金屬膨脹管主井眼部分9、導(dǎo)斜器連接件 及下封隔器IO、分支裸眼ll、人字形分叉金屬膨脹管分支眼部分12 組成；導(dǎo)入喇叭口 1與定位定向送入裝置2用螺紋或焊接連接，可將 導(dǎo)入喇叭口 1作為定位定向送入裝置2 —個(gè)部件與其制成一體。導(dǎo)入 喇叭口 1的存在保證后續(xù)管柱的順利下入。定位定向送入裝置2與限 位定向套3配合實(shí)現(xiàn)分叉裝置的周向定向和軸向定位，使分叉裝置的 分支井眼部分可靠進(jìn)入預(yù)開孔懸掛裝置6并可保證其軸向位置，使金屬膨脹管的分叉高點(diǎn)位置恰好位于套管開窗的上窗口頂點(diǎn)位置，限位
定向套3與調(diào)長套管4螺紋連接，其定位面與預(yù)開孔懸掛裝置6的開 口具有確定的角度，為定位定向送入裝置2提供準(zhǔn)確的軸向和周向定 位。調(diào)長套管4與主井眼封隔器5及預(yù)開孔懸裝置6螺紋連接，具有 調(diào)整限位定向套3至窗口上端的距離，保證分叉金屬膨脹管送入過程 中可靠定位的作用。預(yù)開孔懸掛裝置6下部與分支井眼完井管柱螺紋 連接并下入分支井眼內(nèi)，下放到位后懸掛在空心導(dǎo)斜器7的頂部。空 心導(dǎo)斜器7的斜口與預(yù)開孔懸掛裝置6的開口對(duì)正，使管柱接縫處具 有較小的縫隙且具有完整的內(nèi)通徑。人字形分叉膨脹管主井眼部分9 下入空心導(dǎo)器7內(nèi)部，后續(xù)膨脹后形成密封段。人字形分叉膨脹管分 支井眼部分12下入到預(yù)開孔懸掛裝置6內(nèi)，并通過后續(xù)膨脹實(shí)現(xiàn)二 者有效密封。預(yù)開孔懸掛裝置6與空心導(dǎo)斜器7內(nèi)管壁均采用精加工 處理，并在下入分叉金屬膨脹管前對(duì)其管壁內(nèi)表面進(jìn)行液體高壓清 理，保證分叉金屬膨脹管膨脹后與預(yù)開孔套管及空心導(dǎo)斜器7的內(nèi)管 壁良好密封。主井眼封隔器5封隔主井眼套管8與預(yù)開孔懸掛裝置7 間的環(huán)形空間；導(dǎo)斜器連接件及下封隔器10封隔主井眼套管8與空 心導(dǎo)斜器7間的環(huán)空空間；人字形分叉密封膨脹管與預(yù)開孔懸掛裝置 6和空心導(dǎo)斜器7內(nèi)管壁自身形成可靠密封，保證了分支井的壓力密 封完整性。在本裝置中，分叉金屬膨脹管采用了強(qiáng)度高、塑性好的材 料制成，要求塑性變形率為10-60%。分叉金屬膨脹管整體為人性結(jié) 構(gòu)，如圖2人字形分叉管筒之間的夾角a與造斜器造斜角相同。人字 形主井眼下分支管筒比分支眼管筒長一些，以便下入過程中裝入膨脹驅(qū)動(dòng)裝置并具有扶正作用，分叉密封膨脹管預(yù)變形前的各分支筒外徑 的圓形截面小于需要密封的管體內(nèi)徑，以保證膨脹管恢復(fù)原形以后與 需要密封的管筒內(nèi)壁間不出現(xiàn)褶鈹，便于后續(xù)膨脹使金屬膨脹管塑性 變形實(shí)現(xiàn)過贏密封，為了保證人字形分叉金屬膨脹管能順利下入主分 支連接部位，必須通過預(yù)變形減小其徑向尺寸，使其兩個(gè)分支管預(yù)變 形后重疊部分的總體圓截面外徑要小于預(yù)開口套管或空心導(dǎo)斜器7
單個(gè)管內(nèi)徑尺寸。預(yù)變形后分叉金屬膨脹管如圖3，人字形上部非交
匯管體位與下部主分支管比分支管長出的部位保持原有的形狀不變。 人字形管體交匯處軸向產(chǎn)生漸進(jìn)式變形，周向?yàn)榭v向波紋結(jié)構(gòu)。人字
形下部獨(dú)立分支管體變形后如圖4形狀，人字形分叉金屬膨脹管分支 井眼部分12和人字形分叉金屬膨脹管主井眼部分9變形為縱向波紋 結(jié)構(gòu)，且變形后的單個(gè)管筒基本上呈現(xiàn)為碟形架構(gòu)。該主井眼部分變 形后的結(jié)構(gòu)有一定的內(nèi)通徑要求。變形管體各方向均為圓弧過渡，不 得有死褶，以保證后期恢復(fù)后的強(qiáng)度和密封。
定位定向送入裝置是該方法的重要工具，保證人字形分叉金屬膨 脹管的準(zhǔn)確下入，并配合實(shí)現(xiàn)變形管體的形狀恢復(fù)。該裝置如圖5 由送入內(nèi)管接頭13、送入內(nèi)管14、開槽連接管15、定位連接塊16、 配合定位套17、提拉管柱18、剪切固定釘19組成送入內(nèi)管接頭 13上端與送入鉆具鉆桿絲扣連接，下端通過油管扣或帶密封結(jié)構(gòu)的 圓扣與送入內(nèi)管14連接。送入內(nèi)管14下端設(shè)有凸沿，推動(dòng)所連接的 部件帶動(dòng)分叉密封裝置下入，并在上提過程中將膨脹工具地道地面。 開槽連接管15上端設(shè)有凸沿，保證分叉裝置下入到位后可靠定位。開槽連接管15對(duì)稱開有縫槽，縫槽中間穿過定位連接塊16，定位連 接塊16 —端卡入配合定位套17的定位定向槽內(nèi)，另一端固定在提拉 管柱18上，為提拉管柱18下面固定的形狀恢復(fù)脹錐提供準(zhǔn)確的軸向 和周向定位。工具送入時(shí)，用剪切固定釘19將開槽連接管15、配合 定位套17和提拉管柱18固定在一起。定向定位裝置下入到限位定向 套時(shí)，二者相互配合完成人字形分叉金屬膨脹管的軸向和周向定位， 送入內(nèi)管14下壓推動(dòng)開槽連接管15下行剪斷剪切固定釘19,分叉 密封管筒在鉆具下方過程自動(dòng)同步分叉使人字形主分支管筒進(jìn)入空 心導(dǎo)斜器7。當(dāng)開槽連接管15上端凸沿下放到配合定位套17時(shí)，分 支裝置恰好下放到位；送入過程結(jié)束后，通過液壓及機(jī)械膨脹錐使預(yù) 變形人字形分叉密封管恢復(fù)基本形狀，并進(jìn)一步徑向漲大，使人字形 分叉密封三通管體端部與預(yù)開孔懸掛裝置6和空心導(dǎo)斜器7內(nèi)壁過贏 配合接觸，達(dá)到密封的目的。
分叉金屬膨脹管下入到系統(tǒng)，由位定向定向送入裝置20、密封 管21、預(yù)變形金屬膨脹管22、預(yù)開孔懸掛裝置23、空心導(dǎo)斜器B24、 拉提管柱25、膨脹錐26、錨定密封裝置27、引管28組成如圖6， 引管28為保證預(yù)變形金屬膨脹管22下入主井眼管體可靠進(jìn)入空心導(dǎo) 斜器B24中，錨定密封裝置27與預(yù)變形金屬膨脹管22下部主井眼管 體螺紋或焊接連接；施工時(shí)，當(dāng)定位定向送入裝置20的配合定位套 17與限位定向套3對(duì)正后，人字形金屬膨脹管剛好位于主分支井眼 分叉交匯處，且其主分支位于空心導(dǎo)斜器7內(nèi)，分支管筒朝向預(yù)開口 套管，此時(shí)，定位定向送入裝置20的提拉管柱25和固定在其上面的膨脹錐26被軸向定位，限制在窗口分叉處上端無法下行。當(dāng)送入內(nèi) 管柱14下壓剪斷定位定向送入裝置20的剪釘后，錨定封閉裝置27 在內(nèi)管柱作用下推動(dòng)分叉金屬膨脹管下放，膨脹錐26使其變形的金 屬膨脹管主井眼管體恢復(fù)基本形狀，并將分支管體推向分支井眼，當(dāng) 定位定向送入裝置20的開槽連接管15上端凸沿下行到配合定位套 17時(shí)，鉆具下放遇阻，分叉金屬膨脹管下放到位。下壓鉆具，錨定 密封裝置的剪釘剪斷，錨定裝置卡牙錨定到套管內(nèi)壁上。上提鉆具， 送入到內(nèi)管使提拉管柱18及膨脹錐26 —同被提到密封管21位置， 膨脹錐26的密封結(jié)構(gòu)與人字形金屬膨脹管下端兩個(gè)密封端構(gòu)成密封 空間，通過鉆具向分叉金屬膨脹管內(nèi)泵人高壓液體，使分支管筒的預(yù) 變形進(jìn)一步恢復(fù)。提出鉆具，下入旋轉(zhuǎn)膨脹錐26分別膨脹人字形金 屬膨脹管的三通結(jié)構(gòu)密封端，使其與空心導(dǎo)斜器7及預(yù)開孔套管內(nèi)過 盈接觸，達(dá)到密封的目的。下入鉆頭，小鉆低轉(zhuǎn)速鉆掉人字形金屬膨 脹管下端封閉段，使主分支井眼完全貫通，窗口區(qū)域?qū)崿F(xiàn)完整密封。
權(quán)利要求
1、一種用金屬膨脹管實(shí)現(xiàn)分支井窗口密封的方法，其特征在于該方法通過分支井窗口密封結(jié)構(gòu)，定位定向送入裝置和分叉金屬膨脹管下入系統(tǒng)說明該密封方法首先按分支井鉆井方法完成主井眼的鉆進(jìn)并下入主井眼管柱，然后下入造斜器到設(shè)計(jì)開窗位置側(cè)鉆開窗并完成分支井眼鉆進(jìn)，將分支井眼的完井管柱通過預(yù)開孔懸掛裝置掛接在空心導(dǎo)斜器上部；利用送入裝置將預(yù)變形分叉密封機(jī)具下入到窗口位置，由分叉金屬膨脹管下入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)密封金屬膨脹管的形狀恢復(fù)和膨脹密封。
2、 一種實(shí)施用金屬膨脹管實(shí)現(xiàn)分支井窗口密封的方法的裝置 分支井窗口密封結(jié)構(gòu)、定位定向送入裝置、分叉金屬膨脹管下入到系 統(tǒng)；分支井窗口密封結(jié)構(gòu)，由導(dǎo)入喇叭口(1)、定位定向送入裝置(2)、限位定向套(3)、調(diào)長套管(4)、主井眼封隔器(5)、預(yù)開孔懸掛裝 置(6)、空心導(dǎo)斜器(7)、主井眼套管(8)、人字形分叉金屬膨脹管 主井眼部分(9)、導(dǎo)斜器連接件及下封隔器(IO)、分支裸眼(ll)、人 字形分叉金屬膨脹管分支眼部分(12)組成；定位定向送入裝置，由 送入內(nèi)管接頭(13)、送入內(nèi)管(14)、開槽連接管(15)、定位連接 塊(16)、配合定位套(17)、提拉管柱(18)、剪切固定釘(19)組成； 分叉金屬膨脹管下入系統(tǒng)，由位定向定向送入裝置(20)、密封管(21)、 預(yù)變形金屬膨脹管(22)、預(yù)幵孔懸掛裝置(23)、空心導(dǎo)斜器B24、 拉提管柱25、膨脹錐26、錨定密封裝置27、引管28組成，其特征 在于導(dǎo)入喇叭口 (1)與定向送入裝置(2)用螺紋或焊接連接，可將導(dǎo)入喇叭口 (1)作為定位定向送入裝置(2) —個(gè)部件與其制成一 體；導(dǎo)入喇叭口 (1)的存在保證后續(xù)管柱的順利下入；定位定向送 入裝置(2)與限位定向套(3)配合實(shí)現(xiàn)分叉裝置的周向定向和軸向定 位，使分叉裝置的分支井眼部分可靠進(jìn)入預(yù)開孔懸掛裝置(6)并可保 證其軸向位置，使金屬膨脹管的分叉高點(diǎn)位置恰好位于套管開窗的上 窗口頂點(diǎn)位置，限位定向套(3)與調(diào)長套管(4)螺紋連接，其定位 面與預(yù)開孔懸掛裝置(6)的開口具有確定的角度，為定位定向送入 裝置(2)提供準(zhǔn)確的軸向和周向定位；調(diào)長套管(4)與主井眼封隔 器(5)及預(yù)開孔懸裝置(6)螺紋連接，具有調(diào)整限位定向套(3) 至窗口上端的距離，保證分叉金屬膨脹管送入過程中可靠定位；預(yù)開 孔懸掛裝置(6)下部與分支井眼完井管柱螺紋連接并下入分支井眼 內(nèi)，下放到位后懸掛在空心導(dǎo)斜器(7)的頂部；空心導(dǎo)斜器(7)的 斜口與預(yù)開孔懸掛裝置(6)的開口對(duì)正，使管柱接縫處具有較小的 縫隙且具有完整的內(nèi)通徑；人字形分叉膨脹管主井眼部分(9)下入 空心導(dǎo)器(7)內(nèi)部，后續(xù)膨脹后形成密封段；人字形分叉膨脹管分 支井眼部分(12)下入到預(yù)開孔懸掛裝置(6)內(nèi)，并通過后續(xù)膨脹實(shí)現(xiàn) 二者有效密封；導(dǎo)斜器連接件及下封隔器(10)封隔主井眼套管與空 心導(dǎo)斜器(7)間的環(huán)空空間；人字形分叉密封膨脹管與預(yù)開孔懸掛 裝置(6)和空心導(dǎo)斜器(7)內(nèi)管壁自身形成可靠密封，保證了分支 井的壓力密封完整性；送入內(nèi)管接頭(13)上端與送入鉆具鉆桿絲扣連接，下端通過油管扣或帶密封的圓扣與送入內(nèi)管(14)連接；送入內(nèi)管(14)下端設(shè)有凸沿，開槽連接管(15)上端設(shè)有凸沿，開槽連接管(15)對(duì)稱開有縫槽，縫槽中間穿過定位連接塊(16)，定位連 接塊(16) —端卡入配合定位套(17)的定位定向槽內(nèi)，另一端固定 在提拉管柱(18)上，為提拉管柱(18)下面固定的形狀恢復(fù)脹錐提 供準(zhǔn)確的軸向和周向定位；工具送入時(shí)，用剪切固定釘(19)將開槽 連接管(15)、配合定位套(17)和提拉管柱(18)固定在一起；定 向定位裝置下入到限位定向套(13)時(shí)，二者相互配合完成人字形分 叉金屬膨脹管的軸向和周向定位，送入內(nèi)管(14)下壓推動(dòng)開槽連接 管(15)下行剪斷剪切固定釘(19)，分叉密封管筒在鉆具下放過程 中自動(dòng)同步分叉使人字形主分支管筒進(jìn)入空心導(dǎo)斜器(7);當(dāng)開槽連 接管(15)上端凸沿下放到配合定位套(17)時(shí)，分支裝置恰好下放 到位；送入過程結(jié)束后，通過液壓及機(jī)械膨脹錐使預(yù)變形人字形分叉 密封管恢復(fù)基本形狀，并進(jìn)一步徑向漲大，使人字形分叉密封三通管 體端部與預(yù)開孔懸掛裝置(6)和空心導(dǎo)斜器(7)內(nèi)壁過贏配合接觸， 達(dá)到密封的目的；引管(28)為保證預(yù)變形金屬膨脹管(22)下入主 井眼管體可靠進(jìn)入空心導(dǎo)斜器B (24)中，錨定密封裝置(27)與預(yù) 變形金屬膨脹管(22)下部主井眼管體螺紋或焊接連接；施工時(shí)，當(dāng) 定位定向送入裝置(20)的配合定位套(17)與限位定向套(3)對(duì) 正后，人字形金屬膨脹管剛好位于主分支井眼分叉交匯處，且其主分 支位于空心導(dǎo)斜器(7)內(nèi)，分支管筒朝向預(yù)開口套管，此時(shí)，定位 定向送入裝置(20)的提拉管柱(25)和固定在其上面的膨脹錐(26) 被軸向定位，限制在窗口分叉處上端無法下行；當(dāng)送入內(nèi)管柱(14) 下壓剪斷定位定向送入裝置(20)的剪釘后，錨定封閉裝置(27)在內(nèi)管柱作用下推動(dòng)分叉金屬膨脹管下放，膨脹錐(26)使其變形的金 屬膨脹管主井眼管體恢復(fù)基本形狀，并將分支管體推向分支井眼，當(dāng)定位定向送入裝置(20)的開槽連接管(15)上端凸沿下行到配合定位 套(11)時(shí)，鉆具下放遇阻，分叉金屬膨脹管下放到位；下壓鉆具， 錨定密封裝置(27)的剪釘剪斷，錨定密封裝置(27)卡牙錨定到套管 內(nèi)壁上；上提鉆具，送入內(nèi)管(14)使提拉管柱(18)及膨脹錐(26) 一同被提到密封管(21)位置，膨脹錐(26)的密封結(jié)構(gòu)與人字形金 屬膨脹管下端兩個(gè)密封端構(gòu)成密封空間，通過向分叉金屬膨脹管內(nèi)泵 人高壓液體，使分支管筒主分支管筒逐漸復(fù)原，實(shí)現(xiàn)密封。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種實(shí)施用金屬膨脹管實(shí)現(xiàn)分支井窗 口密封的方法的裝置中的分叉金屬膨脹管采用強(qiáng)度高、塑性好的材料 制成，要求塑性變形率為10-60%。
全文摘要
油氣水井完井窗口密封用的一種用金屬膨脹管實(shí)現(xiàn)分支井窗口密封的方法。該方法主要通過分支井窗口密封結(jié)構(gòu)，定位定向送入裝置和分叉金屬膨脹管下入系統(tǒng)說明該密封的方法首先按分支井鉆井方法完成主井眼的鉆進(jìn)，并下入主井眼管柱，然后下入造斜器到設(shè)計(jì)開窗位置側(cè)鉆開窗完成分支井眼鉆進(jìn)，將分支井眼的完井管柱通過預(yù)開孔懸掛裝置掛接在空心導(dǎo)斜器上部，利用送入裝置將預(yù)變形分叉密封機(jī)具下入到窗口位置，由分叉金屬膨脹管下入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)密封金屬膨脹管的形狀恢復(fù)和膨脹密封。該方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的由于分支完井難度大，分支井接縫處固井質(zhì)量差，尤其是分支井開窗處的密封問題?？蓮V泛用于油氣水井分支井完井窗口密封作業(yè)中。
文檔編號(hào)E21B33/10GK101413384SQ20081022897
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者雷 余, 吳興國, 晨 喻, 尚憲飛, 朱太輝, 敏 李, 李敬東, 王春杰, 濤 蘇, 旭 鄧, 陳振剛 申請(qǐng)人:中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司