CN103534437B - 用于侧向井眼构造的窗接合部及其打开方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在侧向井眼构造中打开窗（320）的系统。该系统包括窗接合部（300），该窗接合部是可操作的以在套管柱中互连。窗接合部（300）具有在其中形成的窗（304），该窗由至少一条刻划线（306）限定，该刻划线在窗接合部（300）中优先地形成削弱区域，使窗（304）能够以可预测的方式内部去除，而不产生井眼碎片。窗去除工具（310）是可操作的以在套管柱中被运载。窗去除工具（310）与窗（304）可操作地接合，使得窗去除工具（310）的启动从窗接合部（300）内部去除窗（304），从而打开窗（320）。

Description

用于侧向井眼构造的窗接合部及其打开方法

技术领域

本发明大体上涉及连同在地下井中执行的操作一起使用的设备，并且尤其涉及一种用于侧向井眼构造的窗接合部以及用于打开该窗接合部的方法。

背景技术

不限制本发明的范围，以下将描述本发明的关于在作为示例的分支井的套管柱中形成窗的背景技术。

在分支井中，从与主井眼或母井眼的交叉处钻出分支井眼或者横向延伸的侧向井眼是惯例。典型地，一旦套管柱被安装且母井眼已完成，则造斜器就在期望的交叉处被设置在套管柱中，且随后旋转铣鞋（rotatingmill）被横向地偏斜而离开造斜器，以形成穿过套管侧壁的窗。

一旦形成套管窗，则能够钻出侧向井眼。在特定的侧向井眼中，当钻孔操作已完成时，套管柱就被安装在横向分支中。对横向分支下套管可借助衬管柱的安装来实现，衬管柱被支撑在主井眼中并延伸至侧向井眼中期望的距离。一旦横向套管柱被安装而且侧向井眼已完成，则重建进入主井眼的入口是令人期望的。在此情况下，可利用旋转铣鞋来形成穿过横向套管侧壁的进入窗。

然而，已经发现，用于形成横向窗以及主井眼进入窗的磨铣过程经常会产生大量的碎片，如金属套管的碎屑，这些碎片会在母井眼中积累。这类碎片可使得造斜器在磨铣过程完成以后很难回收。另外，甚至在造斜器被回收之后，碎片也会导致其他问题，如堵塞流动控制装置、损坏密封件、妨碍密封孔、干扰经过交叉处的设备的通道等。

因此，需要在分支井眼构造期间用于在套管柱中打开窗的改进的系统和方法。另外，还需要在分支井眼构造期间无需使用产生井眼碎片的铣鞋的改进的系统和方法。

发明内容

在此披露的本发明旨在在用于侧向井眼构造的套管柱中使用窗接合部的系统和方法。本发明的系统和方法不需要使用铣鞋来打开窗，从而减少在侧向井眼构造期间产生的井眼碎片。

在一个方案中，本发明旨在一种用于侧向井眼构造的窗接合部。窗接合部包括管状构件，该管状构件可操作以在管柱中被互连。窗在管状构件中形成。窗由至少一条刻划线限定，上述刻划线在管状构件中形成优先削弱区域，由此能够以可预测的方式进行窗的内部去除而不产生井眼碎片。

在一个实施例中，至少一条刻划线是在将窗接合部安装在管柱中之前，在窗接合部中形成的。在另一实施例中，至少一条刻划线是在将窗接合部安装在管柱中之后，在窗接合部中形成的。在一个实施例中，至少一条刻划线形成在管状构件的内表面上。在另一实施例中，至少一条刻划线形成在管状构件的外表面上。在另一实施例中，至少一条刻划线包括在管状构件的内表面上形成的至少一条刻划线以及在管状构件的外表面上形成的至少一条刻划线。在一些实施例中，至少一条刻划线包括多条纵向延伸的刻划线。在其他实施例中，至少一条刻划线包括多条周向延伸的刻划线。在特定的实施例中，翼片从窗的内表面径向向内地延伸。在其他实施例中，翼片可在井下窗中形成。在任一个实施例中，翼片能够与窗去除工具可操作地接合，由此能够进行窗的内部去除。优选地，窗的周向宽度达到约170度。

在另一方案中，本发明旨在一种用于在侧向井眼构造中打开窗的系统。该系统包括窗接合部，该窗接合部可操作以在套管柱中被互连。窗接合部具有在其中形成的窗。窗由至少一条刻划线限定，上述刻划线在窗接合部中形成优先削弱区域，由此能够以可预测的方式进行窗的内部去除而不产生井眼碎片。窗去除工具可操作以在套管柱中被运载，并且能够与窗可操作地接合，使得窗去除工具的启动将窗从窗接合部内部地去除，由此打开窗。

在一个实施例中，窗去除工具包括锚固组件、动力组件以及操作工具。锚固组件可操作以在套管柱中固定窗去除工具。动力组件可操作以使操作工具进行运动。操作工具能够与窗可操作地接合。在该实施例中，动力组件可以是机械操作式的动力组件、电动操作式的动力组件、液压操作式的动力组件、流体静力操作式的动力组件或相似的组件。在某些实施中，动力组件可操作以使操作工具进行纵向运动。在其他实施中，动力组件可操作以使操作工具进行旋转运动。

在另一方案中，本发明旨在一种用于在侧向井眼构造中打开窗的方法。该方法包括：使窗接合部在套管柱中互连，窗接合部具有由至少一条刻划线限定的在其中形成的窗，上述刻划线在窗接合部中形成优先削弱区域，由此能够以可预测的方式进行窗的内部去除；将套管柱安装在井眼中；在套管柱中运载窗去除工具；使窗去除工具与窗操作性地接合；启动窗去除工具；以及借助窗去除工具从窗接合部内部地去除窗，由此打开窗。

附图说明

为了更完整地理解本发明的特征和优点，现请与附图一起参照本发明的详细描述，在附图中，不同附图中对应的附图标记指代对应的部分，并且在附图中：

图1是在根据本发明实施例来打开侧向井眼构造的套管柱中的窗期间离岸平台的示意图；

图2是示出根据本发明实施例用于在侧向井眼构造的套管柱中打开窗的井系统的示意图；

图3是根据本发明实施例在侧向井眼构造的套管柱中打开窗期间所使用的闩锁耦合器的四分之一剖视图；

图4是根据本发明实施例在侧向井眼构造的套管柱中打开窗期间所使用的闩锁组件的四分之一剖视图；

图5A是根据本发明实施例的具有窗的窗接合部的横剖视图；

图5B是根据本发明实施例的具有窗的窗接合部的截面的放大图；

图6A是根据本发明实施例的具有窗的窗接合部的横剖视图；

图6B是根据本发明实施例的具有窗的窗接合部的截面的放大图；

图7A是根据本发明实施例的具有窗的窗接合部的横剖视图；

图7B是根据本发明实施例的具有窗的窗接合部的截面的放大图；

图8A-图8C是在窗去除过程的多个阶段中，在根据本发明实施例在侧向井眼构造的套管柱中打开窗期间的窗接合部的横剖视图；

图9是根据本发明实施例的窗接合部（窗已从其上被去除）的横剖视图；而

图10A-图10C是在窗去除过程的多个阶段中，在根据本发明实施例在侧向井眼构造的套管柱中打开窗期间的窗接合部的横剖视图。

具体实施方式

虽然以下将详细讨论本发明的多个实施例的制造和使用，但应理解，本发明提供了许多能够在多种具体环境下实施的可应用发明概念。在此讨论的具体实施例仅仅是制造和使用本发明的具体方法的示例，而不限制本发明的范围。

参照图1，在用于侧向井眼构造的套管柱中执行窗打开操作的离岸油气平台被示意性地示出并且概括地以“10”来指代。可半潜的平台12在位于海床16下方的浸没式油气地层14上居中。海底管道18从平台12的甲板20延伸到包括防喷器24的井口装置22。平台12具有提升装置26和井架28，提升装置26和井架28用于提升和降低管柱，如钻柱30。主井眼32已钻透包括地层14在内的多个地球地层。术语“母井眼”和“主井眼”在本说明书中被用来表示由此钻出另一井眼的井眼。然而应注意，母井眼或主井眼并非必定直接延伸到地球表面（地面），而是可替代性地成为又一井眼的分支。套管柱34以水泥固结在主井眼32中。术语“套管”在本说明书中被用来表示用于作井眼衬里的管柱。然而应注意，套管实际上可属于被本领域技术人员称为“衬管”的类型，其从套管上悬置而且可由诸如钢或复合材料等任何材料制造，并且可以是分段的或连续的，如挠性管。

套管柱34包括在其中互连的本发明的窗接合部36。如图所示，窗接合部36被设置在主井眼32与后来被钻出的分支或侧向井眼之间的期望的交叉处。术语“分支”和“横向”井眼在本说明书中用来表示从一个井眼与诸如母井眼或主井眼等另一井眼的交叉处向外钻出的井眼。一个分支或侧向井眼可具有由此向外钻出的另一分支或侧向井眼。窗接合部36包括窗38，该窗优选地由内部刻划线、外部刻划线或内部刻划线和外部刻划线两者来限定，这些刻划线在窗接合部36中产生优先削弱区域，以使窗38能够以可预测的方式来去除而不产生井眼碎片。如以下描述的，窗38可以是预成型窗，其中，在使套管柱34内的窗接合部36互连并且将窗接合部36安装在井眼32中之前，刻划线在窗接合部36中被形成。然而，本领域技术人员可理解，可在使套管柱34内的窗接合部36互连并且将窗接合部36安装在井眼32中之后，再在窗接合部36中形成窗38，而不背离本发明的原理。

被设置在套管柱34中的是窗去除工具40，该窗去除工具已在被示为钻柱30的运输工具的端部上被运载至井眼32中。根据所使用的窗去除工具的类型，运输工具替代性地可以是挠性管，包括复合挠性管、电缆、测井电缆或相似部件。窗去除工具40也可以是机械操作式的、电动操作式的、液压操作式的、流体静力操作式的或者相似的操作方式。在窗去除工具40的机械操作式的实施例中，钻柱30可用于产生为打开和去除窗38所需的纵向力或旋转扭矩。在窗去除工具40的电动操作式的实施例中，由地面或井下电源提供动力的井下电机可用于产生为打开和去除窗38所需的纵向力或旋转扭矩。在窗去除工具40的液压操作式的实施例中，来自地面源或井下流体储层的加压流体可用于产生为打开和去除窗38所需的纵向力或旋转扭矩。在窗去除工具40的流体静力操作式的实施例中，井眼的加压流体源可用于产生为打开和去除窗38所需的纵向力或旋转扭矩。另外，窗去除工具40可利用以上列出的操作模式的组合来打开和去除窗38。

作为一个示例，窗去除工具40可包括第7,051,810号美国专利中所描述的井下力发生器的部分的或所有的部件，该美国专利被转让给哈利伯顿能源服务公司（HalliburtonEnergyServices，Inc），且其在此为所有目的通过援引而被结合。在这样的实施例中，窗去除工具40可包括：动力组件（如井下动力单元），用于产生为去除窗38所需的力；锚固组件，用于在套管柱34中固定窗去除工具40；以及操作工具，用于与窗38交互作用并去除窗38。

井下动力单元的特定实施方案包括细长的壳体、被设置在壳体中的电机以及连接到电机的转子的套筒。套筒是与转子一起旋转的旋转构件。例如可移动轴的可移动构件被容纳在套筒的带螺纹的内部中。电机的操作使套筒旋转，这引起可移动轴纵向地移动。因此，当井下动力单元被纵向地固定在套筒34内，并且可移动构件与窗38可操作地联合时，纵向力被施加到打开窗38的操作工具。替代性地或额外地，可移动构件可作为旋转构件进行操作，使得扭矩在操作工具与窗38之间被传递。

优选地，微控制器用于控制井下动力单元的操作。微控制器操作性地连接到井下动力单元，以在期望时启动可移动构件的运动。在一个实施例中，微控制器包括：微处理器，其在定时装置的控制下操作；以及程序，被存储在存储器中。存储器中的程序包括引起微处理器控制井下动力单元的指令。微控制器在来自动力源的动力下进行操作，动力源可被设置于井的地面处、或优选地被设置在井下动力单元内。对于特定实施方案，动力源向井下动力单元的电机和微控制器两者提供动力。当井下动力单元处于目标位置时，微控制器按照编程开始井下动力单元的操作。例如，关于控制使容纳可移动构件的套筒操作的电机，微控制器发送命令对电机供能，以沿期望的方向旋转套筒，从而以期望的速度使可移动构件伸出或缩回、或者以期望的速度和扭矩来旋转可移动构件。一个或多个传感器监视井下动力单元的操作，并向微控制器提供应答信号。当微控制器确定已经获得期望的结果时，微控制器停止井下动力单元的操作。

虽然图1以主井眼的竖直节段示出本发明，但本领域技术人员应理解，本发明同样很好地适用于具有其他方向的构造的多种井眼，包括水平井眼、斜井、倾斜井眼、侧向井眼以及相似井眼。因此，本领域技术人员应理解，诸如上方、下方、上、下、向上、向下、井上、井下以及相似的方向术语是按照示例性实施例在附图中被示出的状态来使用的，向上方向朝向对应附图的顶部，而向下方向朝向对应附图的底部，井上方向朝向井的地面，而井下方向朝向井的井底。而且，虽然附图1示出从离岸漂浮的平台操作的本发明，但本领域技术人员应理解，本发明同样很好地适用于从固定的离岸平台或者在陆上操作期间进行操作。

现在参照图2，其示意性地示出概括地以“50”来指代一井系统，以表明在本发明的侧向井眼构造的套管柱中的窗的打开。在所示实施例中，套管柱34包括闩锁耦合器52。如以下进一步的其他细节中解释的，闩锁耦合器52优选地具有包括多个优先圆周对齐元件的独特的轮廓部，且可操作以在其中容纳闩锁组件并使闩锁组件沿特定的圆周方向定位。

套管柱34还包括窗接合部54，窗接合部54具有预成型窗56。预成型窗56由内部刻划线58限定；内部刻划线58在窗接合部54内产生优先削弱区域，以使预成型窗56能够以可预测的方式去除而不产生井眼碎片。被设置在套管柱34内的是窗去除工具60，该窗去除工具已在被示为钻柱30的运输工具的端部上被运载至井眼32中。在所示实施例中，窗去除工具60包括闩锁组件62、动力组件64以及操作工具66。

闩锁组件62优选地具有独特的外轮廓部，该独特的外轮廓部可操作以与闩锁耦合器52的独特的内轮廓部以及优先圆周对齐元件接合。当闩锁组件62与闩锁耦合器52可操作地接合时，操作工具66将相对于窗接合部54和预成型窗56被设置在套管柱34内，由此当动力组件64被操作时，操作工具66从窗接合部54打开并去除预成型窗56。当闩锁组件62与闩锁耦合器52可操作地接合时，动力组件64提供为从窗接合部54去除预成型窗56所需的动力。如上所述，只要动力组件64可操作以向操作工具66提供足够的纵向力或旋转扭矩，则动力组件64可以是机械操作式、液压操作式、电动操作式、流体静力操作式或相似的操作方式。如以下描述的，操作工具66与预成型窗58可操作地接合，使得由动力组件64提供的适当的纵向力或旋转扭矩使操作工具66能够从窗接合部54打开并去除预成型窗56。

接下来参照图3，闩锁耦合器的一个实施例被示出并概括地以“100”来指代，该闩锁耦合器可操作以与本发明的用于侧向井眼构造的窗去除工具一起使用。闩锁耦合器100代表以上示出的闩锁耦合器52。然而，如上所述，每个闩锁耦合器将具有不同于其他闩锁耦合器的独特的内轮廓部和优先圆周对齐元件，从而能够与期望的闩锁组件的匹配的或配合的外轮廓部选择性地接合。因此，在此描述的闩锁耦合器100表明多个元件的类型和多个元件的组合，这些元件的类型和元件的组合能够用于产生如本发明所设想的任何数量的独特的轮廓部。

闩锁耦合器100具有大体管状的本体102，并且可经由螺纹连接部104、106连结到其他工具或管状件，如套管柱34。闩锁耦合器100包括内轮廓部108，该内轮廓部包括多个轴向地间隔开的凹槽110a-110h，这些凹槽围绕闩锁耦合器100的内表面周向地延伸。优选地，凹槽110a-110h围绕闩锁耦合器100的整个圆周内表面延伸。内轮廓部108还包括上侧槽112，该上侧槽具有下侧方形肩台114以及上侧斜角肩台116。内轮廓部108还包括下侧槽118，该下侧槽具有下侧斜角肩台120以及上侧斜角肩台122。

内轮廓部108还具有多个优先圆周对齐元件，这些优先圆周对齐元件被图示为设置在闩锁耦合器100的内表面中的多个狭槽。在所示实施例中设有四组狭槽，每组两个狭槽，这些狭槽被设置在闩锁耦合器100的内表面中不同的轴向和周向的位置或部位。例如，第一组的两个狭槽或凹部124a、124b（统称为凹部124）被设置在闩锁耦合器100的内表面中，且处于大体上相同的周向位置和不同的轴向位置。第二组的两个狭槽或凹部126a、126b（统称为凹部126）被设置在闩锁耦合器100的内表面中，且处于大体上相同的周向位置和不同的轴向位置。第三组的两个狭槽或凹部128a、128b（统称为凹部128）被设置在闩锁耦合器100的内表面中，且处于大体上相同的周向位置和不同的轴向位置。第四组的两个狭槽或凹部130a、130b（统称为凹部130）被设置在闩锁耦合器100的内表面中，且处于大体上相同的周向位置和不同的轴向位置。

如图所示，凹部126被设置在闩锁耦合器100的内表面中，且与凹部124周向地相距90度。类似地，凹部128被设置在闩锁耦合器100的内表面中，且与凹部126周向地相距90度。最后，凹部130被设置在闩锁耦合器100的内表面中，且与凹部128周向地相距90度。优选地，凹部124、126、128、130围绕闩锁耦合器100的内表面仅部分地周向延伸。

包括优先圆周对齐元件的轮廓部108产生独特的可操作以与外部键轮廓（externalkeyprofile）协同的配合方式，该外部键轮廓与期望的闩锁组件联合以相对于套管柱的窗接合部，沿特定的期望圆周方向来轴向地和周向地锚固窗去除工具并使窗去除工具定向。每个闩锁耦合器的具体的轮廓部可通过改变其一个或多个元件或参数来形成。例如，凹槽的厚度、数量以及相对的间隔可被改变；优先圆周对齐元件的轴向和周向间隔可被改变；优先圆周对齐元件的轴向和周向厚度可被改变；优先圆周对齐元件的数量可被改变；等等。

接下来参照图4，锚固组件被示出（作为闩锁组件被示出）并概括地以“150”来指代，该闩锁组件可操作以与本发明的用于侧向井眼构造的窗去除工具一起使用。闩锁组件150包括闩锁壳体152，该闩锁壳体可经由螺纹连接部154、156连结到其他工具或管状件，如动力组件。闩锁壳体152具有多个穿透闩锁壳体形成的细长开口158。多个弹簧操作的键160穿过细长开口158伸出。键160借助碟形弹簧162、164被径向地向外偏置，碟形弹簧162、164从上方和下方推动键160后面的圆锥形楔166、168。键160与开口158之间的对准度以及多个键160之间的适当间隔由闩锁壳体152来保持，该闩锁壳体还限制键160的向外位移。

闩锁组件150具有闩锁耦合器，且闩锁耦合器具有适当的配合轮廓部，闩锁组件150的锚固和定向功能借助每个键160上形成的外轮廓部170与闩锁耦合器中形成的内轮廓部和优先圆周对齐元件之间的接合来执行。不同的轮廓部170在闩锁组件150的多个键160上形成，以对应于闩锁耦合器中形成的内轮廓部的多个不同的径向部分和多个优先圆周对齐元件。当闩锁组件150被设置在对应的闩锁耦合器中时，键160上的轮廓部170首先接合内轮廓部，并由此防止闩锁组件150相对于闩锁耦合器的进一步纵向位移。然后，闩锁组件150在闩锁耦合器中旋转，直到每个轮廓部170接合闩锁耦合器中形成的对应的优先圆周对齐元件为止，从而防止闩锁组件150相对于闩锁耦合器的进一步旋转位移。闩锁组件150包括中心孔172，该中心孔允许流体和其他工具或管状件通过。

现在参照图5A-图5B，在侧向井眼构造中使用的窗接合部被示意性地示出并概括地以“200”来指代。窗接合部200是管状构件202，该管状构件在套管柱中能够以螺纹方式互连。窗接合部200具有预成型窗204，该预成型窗由刻划线206限定。如图所示，刻划线206在窗接合部200的内表面中形成，使得预成型窗204周向地延伸大约170度。虽然预成型窗204已被描述为具有特定的周向宽度，但本领域技术人员应理解，本发明的窗接合部中的预成型窗可具有大于或小于170度的其他周向宽度。如图5B中最佳地看到的，刻划线206被示为V形凹部208，该V形凹部被蚀刻、刻划或以其他方式被形成于管状构件202的内表面中，从而在窗接合部200中产生用于去除预成型窗204的优先削弱区域。凹部208的深度将决定从窗接合部200去除预成型窗204所需的力。另外，窗接合部200包括圆周突出部或翼片210，该圆周突出部或翼片被设置成靠近刻划线206的从预成型窗204的内表面向内延伸的圆周部分。翼片210被设计用于与本发明的窗去除工具的操作工具接合。刻划线206的方向以及翼片210的方向使预成型窗204能够借助朝向窗接合部200的中心轴线施加的力以及优选地沿井上方向施加的力来打开和去除。

现在参照图6A-图6B，在侧向井眼构造中使用的窗接合部被示意性地示出并概括地以“220”来指代。窗接合部220是在套管柱中能够以螺纹方式互连的管状构件222。窗接合部220具有预成型窗224，该预成型窗由刻划线226、228限定。如图所示，刻划线226在窗接合部220的内表面中形成，而刻划线228在窗接合部220的外表面中形成，使得预成型窗224周向地延伸大约170度。如图6B中最佳地看见的，刻划线226、228被示为V形凹部230、232，该V形凹部被蚀刻、刻划或以其他方式被形成到管状构件222的表面中，从而形成窗接合部220中用于去除预成型窗224的优先削弱区域。凹部230、232的深度将决定从窗接合部220去除预成型窗224所需的力。另外，窗接合部220包括圆周突出部或翼片234，该圆周突出部或翼片被设置成靠近刻划线226的从预成型窗224的内表面向内延伸的圆周部分。翼片234被设计用于与本发明的窗去除工具的操作工具接合。刻划线226、228的方向以及翼片234的方向使预成型窗224能够借助朝向窗接合部220的中心轴线施加的力以及优选地沿井上方向施加的力来打开和去除。

现在参照图7A-图7B，在侧向井眼构造中使用的窗接合部被示意性地示出并概括地以“240”来指代。窗接合部240是在套管柱中能够以螺纹方式互连的管状构件242。窗接合部240具有由刻划线246限定的预成型窗244。如图所示，刻划线246在窗接合部240的内表面中形成，使得预成型窗244周向地延伸大约170度。窗接合部240还包括刻划线248、250、252，这些刻划线沿着管状构件242的内表面大体上纵向地延伸。如图7B中最佳地看见的，刻划线246被示为V形凹部254。类似地，刻划线248、250、252可以是V形凹部，如作为刻划线252示出的V形凹部256。刻划线246、248、250、252被蚀刻、刻划或以其他方式被形成到管状构件242的表面中，从而形成窗接合部240的用于去除预成型窗244的优先削弱区域。凹部的深度将决定从窗接合部240去除预成型窗244所需的力。另外，窗接合部240包括纵向突出部或翼片（未示出），该纵向突出部或翼片被设置成靠近刻划线246的从预成型窗244的内表面向内延伸的纵向部分。翼片被设计用于与本发明的窗去除工具的操作工具接合。刻划线246、248、250、252的方向以及翼片的方向使预成型窗244能够借助朝向窗接合部240的中心轴线施加的扭矩来打开或去除。

现在参照图8A-图8C，在侧向井眼构造中使用的窗接合部被示意性地示出并概括地以“300”来指代。窗接合部300是在套管柱中能够以螺纹方式互连的管状构件302。窗接合部300具有由刻划线306限定的预成型窗304。如图所示，刻划线306在窗接合部300的内表面中形成，使得预成型窗304周向地延伸大约170度。窗接合部300还包括额外的刻划线，如刻划线308，该额外的刻划线沿着管状构件302的内表面大体上周向地延伸且减小为打开和去除预成型窗304所需的力。窗去除工具310被设置在窗接合部300中，图中仅示出窗去除工具的底部。窗去除工具310优选地包括锚固组件（未图示），例如上述的在套管柱中纵向地和旋转地固定窗去除工具310的闩锁组件。窗去除工具310还包括动力组件312，动力组件312例如如上所述用于产生纵向力。窗去除工具310还包括操作工具314，该操作工具经由可旋转构件318而与预成型窗304的翼片316可操作地接合。

在操作中，一旦窗去除工具310被固定在套管柱中，使得操作工具314相对于预成型窗304被定位，则动力组件312就被启动以产生纵向力。纵向力作用在操作工具314上，使操作工具中的活塞或套筒移位，这造成可旋转构件318的旋转运动。当可旋转构件318已经与翼片316接合时，如在图8A中最佳地看见的，可旋转构件318的进一步旋转运动就会造成预成型窗304沿着刻划线306从窗接合部300上裂开，如图8B中最佳地看见的。可旋转构件318进一步的旋转运动以及操作工具314的纵向向井上的运动引起预成型窗304沿着刻划线306打开，如图8C中最佳地看见的，从而在窗接合部300中形成窗320。此后，窗去除工具310从套管柱被释放，并且与预成型窗304一起被回收到地面。

替代性地，如图9中最佳地看见的，在可旋转构件318已经与翼片316接合，并且引起预成型窗304沿着刻划线306从窗接合部300上裂开之后，如图8B中最佳地看见的，操作工具314可从预成型窗304被释放并且被回收到地面。此后，偏转器组件322可被安装在套管柱中，或者被预安装在套管柱中，使得打捞工具（fishingtool）324能够与预成型窗304的上部接合，以完成打开过程并且将预成型窗304回收到地面。

现在参照图10A-图10C，在侧向井眼构造中使用的窗接合部被示意性地示出并概括地以“400”来指代。窗接合部400是在套管柱中能够以螺纹方式互连的管状构件402。窗接合部400具有由刻划线406限定的预成型窗404。如图所示，刻划线406在窗接合部400的内表面中形成，使得预成型窗404周向地延伸大约170度。窗接合部400还包括额外的刻划线，例如刻划线408，该额外的刻划线沿着管状构件402的内表面大体上纵向地延伸，且减小为打开和去除预成型窗404所需的力。窗去除工具410被设置在窗接合部400中。窗去除工具410优选地包括锚固组件（未图示），例如上述的在套管柱中纵向地和旋转地固定窗去除工具410的闩锁组件。窗去除工具410还包括如上所述用于产生旋转扭矩的动力组件412（仅动力组件412的轴414可见）。窗去除工具410还包括操作工具416，该操作工具经由臂式构件420而与预成型窗404的翼片418可操作地接合。

在操作中，一旦窗去除工具410被固定在套管柱中，使得操作工具416相对于预成型窗404被定位，则动力组件412就被启动以产生旋转扭矩。旋转扭矩作用在操作工具416上，这引起臂式构件420的旋转运动。当臂式构件420已与翼片418接合时，如图10A中最佳地看见的，臂式构件420的进一步旋转运动就会造成预成型窗404沿着刻划线406从窗接合部400上裂开，如图10B中最佳地看见的。臂式构件420的进一步旋转运动引起预成型窗404沿着刻划线406打开，如图10C中最佳地看见的，从而在窗接合部400中产生窗422。此后，窗去除工具410从套管柱被释放，并且与预成型窗404一起被回收到地面。

虽然以上已经参照示例性实施例描述了本发明，但这种描述并非意在从限定意义上进行解释。当参照这种描述时，本发明的示例性实施例以及其他实施例的多种修改和组合对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，所附权利要求书旨在涵盖任何这样的修改或实施例。

Claims (17)

1.一种用于侧向井眼构造的窗接合部，所述窗接合部包括：

管状构件，能够操作以在管柱中被互连；

预成型窗，在所述管状构件中形成，所述预成型窗由至少一条刻划线限定，所述刻划线在所述管状构件中产生优先削弱区域，由此能够以可预测的方式进行所述预成型窗的内部去除，所述至少一条刻划线有至少一部分围绕所述管状构件的一部分周向地延伸，且所述至少一条刻划线有至少另一部分围绕所述管状构件的一部分纵向地延伸；以及

大体径向地延伸的翼片，设置在所述预成型窗的内表面上，所述翼片具有第一表面，所述第一表面能够与窗去除工具可操作地接合，从而能够进行所述预成型窗的内部清除，所述翼片具有第二表面，所述第二表面被设置成与所述第一表面相对且由所述至少一条刻划线的至少一部分限定。

2.根据权利要求1所述的窗接合部，其中，所述至少一条刻划线还包括在所述管状构件的外表面上形成的至少一条刻划线。

3.根据权利要求1所述的窗接合部，其中，所述至少一条刻划线还包括在所述管状构件的内表面上形成的至少一条刻划线以及在所述管状构件的外表面上形成的至少一条刻划线。

4.根据权利要求1所述的窗接合部，其中，所述至少一条刻划线还包括多条纵向延伸的刻划线。

5.根据权利要求1所述的窗接合部，其中，所述至少一条刻划线还包括多条周向延伸的刻划线。

6.根据权利要求1所述的窗接合部，其中，所述预成型窗的周向宽度达到约170度。

7.一种用于在侧向井眼构造的套管柱中打开窗的系统，所述系统包括：

窗接合部，能够操作以在套管柱中被互连，所述窗接合部具有由至少一条刻划线限定的在其中形成的预成型窗，所述刻划线在所述窗接合部中形成优先削弱区域，由此能够以可预测的方式进行所述预成型窗的内部去除，所述至少一条刻划线有至少一部分围绕所述窗接合部的一部分周向地延伸，且所述至少一条刻划线有至少另一部分围绕所述窗接合部的一部分纵向地延伸，所述预成型窗设有在其内表面上径向地延伸的翼片，所述翼片具有第一表面和第二表面，所述第二表面被设置成与所述第一表面相对且由所述至少一条刻划线的至少一部分限定；以及

窗去除工具，能够操作以在所述套管柱中被运载，并且能够与所述翼片的所述第一表面可操作地接合，使得所述窗去除工具的启动将所述预成型窗作为单一件从所述窗接合部去除到所述套管柱的内部，由此打开所述窗；而且

其中，所述窗去除工具被回收到井眼的地面，使所述预成型窗作为单一件通过所述套管柱的内部被回收到地面。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述至少一条刻划线还包括在所述窗接合部的外表面上形成的至少一条刻划线。

9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述至少一条刻划线还包括在所述窗接合部的内表面上形成的至少一条刻划线以及在所述窗接合部的外表面上形成的至少一条刻划线。

10.根据权利要求7所述的系统，其中，所述窗去除工具还包括锚固组件、动力组件以及操作工具，所述锚固组件能够操作以将所述窗去除工具固定在所述套管柱中，所述动力组件能够操作以使所述操作工具进行运动，并且所述操作工具能够与所述预成型窗可操作地接合。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述动力组件选自由电动操作式的动力组件、液压操作式的动力组件以及流体静力操作式的动力组件构成的群组。

12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述动力组件能够操作以使所述操作工具进行纵向运动。

13.根据权利要求10所述的系统，其中，所述动力组件能够操作以使所述操作工具进行旋转运动。

14.一种用于在侧向井眼构造的套管柱中打开窗的方法，所述方法包括：

使窗接合部在套管柱中互连，所述窗接合部具有由至少一条刻划线限定的在其中形成的预成型窗，所述刻划线在所述窗接合部中形成优先削弱区域，由此能够以可预测的方式进行所述预成型窗的内部去除，所述至少一条刻划线有至少一部分围绕所述窗接合部的一部分周向地延伸，且所述至少一条刻划线有至少另一部分围绕所述窗接合部的一部分纵向地延伸，所述预成型窗设有在其内表面上径向地延伸的翼片，所述翼片具有第一表面和第二表面，所述第二表面被设置成与所述第一表面相对且由所述至少一条刻划线的至少一部分限定；

将所述套管柱安装在井眼中；

在所述套管柱中运载窗去除工具；

使所述窗去除工具与所述翼片的所述第一表面操作性地接合；

启动所述窗去除工具；

借助所述窗去除工具，将所述预成型窗作为单一件从所述窗接合部去除到所述套管柱的内部，由此打开所述窗；以及

借助所述窗去除工具，通过所述套管柱的内部将所述预成型窗作为单一件回收到井眼的地面。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括将所述窗去除工具锚固在所述套管柱中。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，启动所述窗去除工具还包括借助所述窗去除工具施加纵向力到所述预成型窗。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，启动所述窗去除工具还包括借助所述窗去除工具施加旋转扭矩到所述预成型窗。