[发明专利]在母井的节点处建立分支井的方法

说明书

本申请案是原申请号为CN 97110094.2、申请日为1997年3月10日、发明名称为《在母井的节点处建立分支井的方法和设备》的分案申请案。

本发明享有两个申请的优先权，一个是申请日为1996年3月11日的第60/013,227号申请，另一个是申请日为1996年8月27日的第60/025,033号申请，有关内容作为参考使用。

本发明涉及钻井领域，特别涉及在一个含烃井中建立分支井的领域。更确切地说，本发明涉及在井眼同一井深处，称作节点，建立多分支井。

多分支井通常从某一深处开钻，特别是在从海洋钻井平台钻井时，为弥补海洋钻井的巨大投资，必须钻多分支井。如图1A和图1B所示，这样的分支井通过公共导管钻进，每一个分支井包括海洋石油钻井常用的表层套管衬管，中间套管和母井套管。

在钻井技术中，还有一种已知的分支井如图2所示。分支井从母井中钻进，但是母井必须延伸到原井的分支点以下。结果，分支井的直径要小于延伸到分支点以下的原井的直径。而且，在连接分支井与原井的工艺中存在密封困难的问题。

例如在美国专利5,388,648描述的方法中，涉及了不同类别的实现这种密封的井眼连接的几个实施例。在公开的专利’648中提出了几种方法，用来解决在母井中建立多分支井时遇到的几个严重的密封问题。这样的密封问题涉及需要保持分支井衬管与母井套管的联通问题以及在井底压差下保持连接处的水力分隔问题。

在原井中某一深度建立分支井的一个基本问题是建立这样的分支井的设备必须下入到母井套管中，而母井套管必须配合在油井中间套管内。因此，任何建立分支井的设备的外径不能大于母井套管的直径。而且，当建立分支井时，其直径要尽可能大。另外，这样的分支井需要下入套管，并用常规套管悬挂器上的分支设备进行密封。

本发明的一个重要目的是提供一种方法，利用这种方法，使多分支井与原井在单一井深处相连，在该井深处用常规的衬管一套管连接方式对多分支井进行控制和密封。

本发明的另一个重要目的是提供一种多分支引出接头，其外径应保证它能通过原井下入到井下开钻点位置。

本发明的另一个目的是提供一种多分支引出接头，多分支引出件以回缩状态制造，当下入到井下开钻位置时，多分支引出件发生膨胀，以使分支井具有最大的直径，并且形状为圆形以能够实现常规的衬管一套管连接。

本发明的另一个目的是提供一种使回缩状态引出件膨胀的设备，以使每一个引出件从原井井轴向外移动到精确的方向上来，并使引出件形成一个比较圆的形状，使得在多分支井完钻后，常规的衬管一套管连接可以用于这样的引出件。

本发明所提供的一种在井眼中设置多分支引出接头的方法，其中该多分支引出接头包括一个分支腔和多分支引出件，该分支腔有一个圆柱形的第一开口端和第二开口端，每一个多分支引出件与该分支腔的第二开口端相连，并设置于回缩状态，在该回缩状态，每一个该多分支引出件都在一个虚拟的圆柱筒内，该虚拟的圆柱筒与该圆柱形第一开口端同轴并具有相同的半径，该的方法包括以下步骤：把该多分支引出接头的该分支腔的第一开口端与一个套管柱的下端相连；把该套管柱和该多分支引出接头下入钻井到需要钻出分支井的节点位置；通过该套管柱下入一个成型工具到该多分支引出接头的该分支腔内；在该多分支引出接头内对该成型工具定向，以便将在该分支腔的第二开口端把该成型工具插入到至少一个该多分支引出件内；以及利用该成型工具使至少一个该多分支引出件膨胀，直到至少一个该多分支引出件从该分支腔的第二开口端的连接处沿一路径向该虚拟圆柱筒之外延伸。

本发明还提供一种用以从母井中形成分支井的方法，该方法包括以下步骤：利用母井套管将多分支引出接头下入通过该母井到分支位置处；定向该多分支引出接头直到将其多分支引出件设置在预定定向位置处；膨胀和成型至少一个该多分支引出件直到其延伸到超出该分支腔的直径的一个通道处并形成截面为圆的形状。

本发明还提供另一种用以从母井中形成分支井的方法，该方法包括以下步骤：利用母井套管将多分支引出接头下入通过该母井到分支位置处；该多分支引出接头包括一个分支腔和多分支引出件；及膨胀和成型至少一个该多分支引出件直到其截面形成圆的形状。

在本发明的又另一种用以从母井中形成分支井的方法，该方法包括以下步骤：利用母井套管将多分支引出接头下入通过该母井到分支位置处；该多分支引出接头包括一个分支腔和多分支引出件，至少一个该多分支引出件具有非圆形截面形状；及利用机械压力将该至少一个该多分支引出件直的截面形成圆的形状。