CN104271999B - 高压大口径井管道系统 - Google Patents
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Abstract
井管道系统和方法，其使用穿过井口定位的第一外部管道壁和至少一个第二内部管道壁以限定具有径向载荷表面的环形空间，所述径向载荷表面跨过环带延伸并且在管道壁中的至少两个之间径向地延伸，以同心地形成穿过地下岩层的通路，其中，通过利用其间施加的环向力弹性地扩张外部管体的周缘以及弹性地压缩内部管体的周缘，使更大外径的内部管体插入更小内径的外部管体内。在插入之后解除环向力将释放管体的弹性膨胀和压缩以在环带内邻接径向载荷表面，用于分担弹性环向应力阻力，并且由此形成能够容纳比管道壁否则能够承受的更高的压力的更大的有效壁厚。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是专利合作条约(PCT)申请，其要求于2012年3月1日提交的名称为“HighPressure Large Bore Well Conduit System”(高压大口径井管道系统)的英国专利申请号GB1203649.7的优先权；该英国专利申请号GB1203649.7要求以下优先权：于2011年3月1日提交并且于2011年9月29日以WO2011/119198A1公开的名称为“Manifold String ForSelectively Controlling Flowing Fluid Streams of Varying Velocities In WellsFrom A Single Main Bore”(用于在井中选择性地变速控制来自单个主孔的流动液流的歧管管柱)的PCT申请号US2011/000377；于2011年3月15日提交并且于2011年10月12日以GB2479432A公开的具有相同名称的英国专利申请号No.1104278.5；于2011年3月1日提交并且于2011年9月29日以WO2011/119197A1公开的名称为“Pressure Controlled WellConstruction and Operation Systems and Methods Usable for HydrocarbonOperations,Storage and Solution Mining”(能够用于碳氢化合物操作、存储和溶液采矿的压力控制的井结构、操作系统和方法)的PCT申请号US2011/000372；以及于2011年3月15日提交并且于2011年9月28日以GB2479043A公开的具有相同名称的英国专利申请号GB1104280.1，以上专利申请的全部内容通过参引方式结合到本文中。
技术领域
本申请大致涉及在井口组件以下能够用于形成和保持通过地下岩层的一个或更多个通路的井管道系统和方法。具体地，井管道系统的管道包括用于使一个管道邻接另一个导管的径向载荷表面，以及包括连续弹性地可压缩和可扩张的管体周缘，其中，一个管道的有效直径大于另一个管道，用于形成能够包含比相同尺寸的传统安装管道更高压力的容纳系统。
背景技术
当开发地下矿床时，比如与污染水和二氧化碳(CO2)离析的废液处理、盐产品和盐的洞穴式储存、地热蒸气和碳氢化合物相关的地下矿床，足够直径的高压容纳管道被用于接近地下深度。存在对于提高井的压力承受效率的系统和方法的需要，比如通过利用更大直径的管道以提高井的整体性和地下设备的放置，地下设备例如为分离器、热交换器、侧轨侧腔造斜器以及能够用于以比当前实践更加有效和/或更有环境意识的方式从一个或更多个井中提取和处理可注射和可生产的流体的其他设备。
当前井管道系统的实施例能够使流体传送通过大直径、高压力的管道容器，以提供相对于传统井设计的显著的压力承受改善效果，这可以包括本发明人的井设计，如名称为“Apparatus And Methods For Operating A Plurality Of Wells Through A SingleBore”(用于通过单个孔操作多个井的设备和方法)的英国专利GB2465478B中所公开的井设计，该专利的全部内容通过参引并入本文。本发明人的如在名称为“Apparatus AndMethods For Subterranean Downhole Cutting Displacement,And Sealing OperationsUsing Cable Conveyance”(用于地下孔内切削移位的设备和方法，以及利用缆索输送工具的密封操作)的英国专利GB2471760B中公开的所使用的设备和方法可被用于本发明的井管道系统和方法中，用于维护、通过侧腔钻探和/或废弃，上述专利的全部内容通过参引并入本文。另外，本发明的实施例可以结合于2011年5月25日以GB2475626A公开的名称为“Managed Pressure Conduit Systems And Methods For Boring And Placing ConduitsWithin The Subterranean Strata”(用于在地下岩层内钻孔和放置管道的管理压力管道系统和方法)的英国专利申请GB1021787.5中公开的系统和方法的教导，用于特定用途，该专利的全部内容通过参见并入本文。
本发明可以提供相对于现有系统和方法的教导的显著和与众不同的改进。例如，在Yang(杨)等的名称为“加强隔水导管组合结构及其施工方法”(Reinforced Riser PipeCombined Structure And Construction Method)的中国专利申请CN102226378A中描述的传统系统和方法；Morgan和Sinclair在于2011年3月24日公开的名称为“Pipe ConnectorDevice”(管连接器装置)的美国专利申请No.US2011/0068574A1中；Gallagher和Lumsden在于1997年4月18日提交并且于1999年9月21日授权的名称为“管连接器”(Pipe Connectors)的美国专利5,954,374中；Bilderbeek和Hendrie在于2007年9月24日提交并且于2010年6月22日授权的名称为“Externally Activated Seal System For Wellhead”(用于井口的外部触发密封系统)的美国专利US 7,740,061B2中；Cook等在于2004年8月13日提交并且于2006年12月12日授权的名称为“Wellhead”(井口)的美国专利US 7,147,053B2中；Berg等在于2002年2月28日提交并且于2004年3月2日授权的名称为“Triple Walled UndergroundStorage Tank”(三层壁地下储罐)的美国专利No.6,698,610B2中；Berg,Sr.在于2002年1月7日提交并且于2004年11月23日授权的名称为“High Strength Rig For Storage Tanks”(用于储罐的高强度装备)的美国专利No.6,820,762B2中；Wright等在于2004年8月23日提交并且于2010年11月2日授权的名称为“Downhole Oil and Water Separator andMethod”(孔内油和水分离器和方法)的美国专利No.7,823,635B2中；Thompson在于2008年10月10日提交并且于2010年12月28日授权的名称为“System,Method and Apparatus ForConcentric Tubing Deployed,Artificial Lift Allowing Gas Venting From BelowPackers”(用于同心管道铺设的系统、方法和设备，允许气体从下部压紧器排出的人工升举)的美国专利No.7,857,060B2中；Choi在于1994年8月02日提交并且于1995年12月12日授权的名称为“Integrated Floating Platform Vertical Annular Separator ForProduction of Hydrocarbons”(用于碳氢化合物的生产的集成式浮动平台垂直环形分离器)的美国专利No.5,474,601中；Ford在于2007年3月02日提交并且于2010年4月27日授权的名称为“Gas Anchor And Solids Separator Assembly For Use With Sucker RodPump”(用于与杆式泵一起使用的气锚和固体分离器组件)的美国专利No.7,703,509B2中；Williams在于2005年6月22日提交并且于2009年10月20日授权的名称为“MechanicallyActuated Gas Separator For Downhole Pump”(用于井下泵的机械致动气体分离器)的美国专利No.7,604,464B2；Lai等在于2006年10月27日提交并且于2010年1月12日授权的名称为“Gas-Liquid Separator Apparatus”(气体液体分离器设备)的美国专利No.7,645，330B2中；Ehlinger等在于2008年7月21日提交并且于2010年12月14日授权的名称为“Centering Structure For Tubular Member And Methology For Making Same”(用于管状构件的中心结构以及用于制造中心结构的方法)的美国专利No.7,849,918B2中；Sizer在于1967年2月02日提交并且于1969年6月10日授权的名称为“Means For Operating A WellWith A Plurality Of Flow Conductors Therein”(用于操作其中具有多个流动导体的井的装置)的美国专利No.3,448,803中；Hosie等在2006年9月26日提交并且于2008年7月08日授权的名称为“Apparatus And Method To Reduce Fluid Pressure in A WellBore”(减小井孔中的流体压力的设备和方法)的美国专利No.7,395,877B2中；Brown在于1957年11月07日提交并且于1961年3月21日授权的名称为“Dual String Cross-OverTool”(双管柱横过工具)的美国专利No.2,975,835中；Wilson等在于2005年4月14日提交并且于2008年11月04日授权的名称为“Crossover Two-Phase Flow Pump”(交叉两相流动泵)的美国专利No.7,445,429B2中；Fredd在于1982年5月10日提交并且于1984年6月17日授权的名称为“Method And Apparatus For Controlling A Well”(用于控制井的方法和设备)的美国专利No.4,453,599中；Browne等在于1999年3月02日提交并且于2001年10月09日授权的名称为“Downhole Hydraulic Path Selection”(孔内液压路径选择)的美国专利No.6,298,919B1中；Edwards等在于1998年10月13日提交并且于2001年1月09日授权的名称为“Monobore Riser Bore Selector”(单孔立管孔选择器)的美国专利No.6,170,578B1中；Simpson等在于2007年3月7日公开的名称为“Crossover Tool For Injection AndProduction Fluids”(用于注射和生产流体的跨接工具)的英国专利申请公开号GB2,429,722A中；Zackman等在于名称为“Crossover Tool Allowing Downhole Through Access”(允许通过入口的井孔的跨接工具)英国专利GB2,387,401A中；Argumugam等在于2008年8月22日提交并且于2001年6月28日授权的名称为“High Angle Waterflood Kickover Tool”(高角度注水翻倒工具)美国专利No.7,967,075B2；Jackson等在于2007年11月22日公开的名称为“Kickover Tool And Selection Mandrel System”(翻倒工具和选择心轴系统)的美国专利申请公开No.US2007/0267200A1中；Dinning在于1972年4月12日提交并且于1974年3月26日授权的名称为“Side Pocket Kickover Tool”(侧腔翻倒工具)美国专利No.3,799,259中；Schraub在于2004年4月1日公开的名称为“Kick-Over Tool For Side PocketMandrel”(用于侧腔工作筒的翻倒工具)美国专利申请公开No.US2004/0060694A1中；Pratt在于2004年2月05日提交并且于2007年4月24日授权的名称为“Method And System ForLining Multilateral Wells”(用于衬砌多侧井的方法和系统)美国专利No.7,207,390B1中；以及Roth等在于2002年8月22日提交并且于2004年11月02日授权的名称为“Gas LiftMandrel”(气举工作筒)美国专利No.6,810,955B2中，以上专利中的每一个的全部内容通过参引包括在本文中。
举例来说，杨等公开了松散地设置和粘合在外部管道内的内部管道的肋状加强件(例如，松散地设置的T形凸缘在摩擦方面不适于连接长管体，因为作为T形的凸缘的弱点是在遭受用于当前系统和方法的作用力时易受塑性变形和失效)。例如，可用于本发明的范围内的实施例利用径向载荷表面和管道的邻接，径向载荷表面和管道可以在安装期间利用环向力弹性地扩张和压缩，其中，环向力的释放引起管道的管体的弹性记忆的释放，这使一个管体连接至另一个管体。
在Morgan和Sinclair以及Gallagher和Lumsden中公开了环向应力管道接头连接器，由于其与螺旋和耦合连接相比的高昂的制造成本，而未广泛应用于最常规的井设计中。例如，Morgan等描述了具有过度苛刻加工公差的大直径高压连接器。相反地，可用于本发明的范围内的实施例能够实现低成本的应用和利用、管体壁之间的环向应力加强。
与摩根等相似，Bilderbeek和Hendrie也描述了使用环向应力以通过与需要更少压力完整性的常规井口相比的以相对苛刻的制造公差的相对高的成本工序将管道固定在井口内。存在对于包括和利用低公差、环向应力分担管道、位于集成的井口处和以下的低成本井管道系统的需要，该低成本井管道系统还能够结合大直径管道的使用以更换大直径法兰，这是Bilderbeek和Hendrie所需要的，用于固定管道吊架。
Bilderbeek和Hendrie还教导了使用压缩橄榄体以在井口内悬挂管道。可用于本发明的范围内的实施例能够通过提供单个橄榄体(41)布置而在这种实践上进行改进，其能够适用于安装具有环向应力分担载荷表面并且包括双(42)橄榄体(41)布置的管道，双(42)橄榄体(41)布置用于在大孔高压管道之间固定管道和密封设备，使得实现厚金属大直径的至少局部更换，限制现有技术和压缩橄榄体的常规应用所需的环。
Cook等描述了常规尺寸管状管道在常规尺寸井口内的膨胀，其中“每个内部套管由内部套管的外表面与外部套管的内表面之间的密切直接接触压力支承”。
Cook等公开了井口包括常规尺寸的井设计，例如，“大致涉及井孔套管，并且特别是利用可扩张配管形成的井孔套管”。在常规实践中普遍地，Cook等的教导只限于49.5英寸(124.25cm)的常规转台直径，尽管其随着顶部驱动的出现而逐渐废弃。此外，Cook等教导了一种不能提供环向应力分担的使用的用于固体管道的“伸缩式作用”，如本文中所述。
Cook等还教导了使用更高屈服强度材料来提高压力完整性，这对于本公开的实施例来说是常规选择，其包括环向应力分担。
存在对于能够依靠刚性管道的有效壁厚而非可扩张管道的系统和方法的需求。例如，具有122厘米(cm)(48英寸)的外径、包括具有275.8牛顿每平方毫米(N/mm2)(40,000psi)的屈服强度的材料、5.7cm(2.25英寸)的壁厚的管体可以与由相同等级的材料形成并且具有137cm(54英寸)的外径以及5.7cm(2.25英寸)的壁厚的管道组合在一起。高压缩强度粘合剂可以设置在两个管体与径向延伸载荷表面之间的环带内，以使得实现管体之间的环向应力阻力的分担。该布置可以组合地形成0.133cm(5.25英寸)的有效壁厚，其可以包括137cm(54英寸)的外径，以及根据标准API公报5C3计算，能够支承469.2bar(6800psi)的内部屈服压力和484.1bar(7000psi)的坍塌压力。如果使用930.8N/mm2(135,000psi)屈服强度的材料，根据API5C3计算，则内部屈服压力或爆破压力可以增加到1583.6bar(22,960psi)，并且坍塌压力可以增加到1633.9bar(23,690psi)。
因此，存在对于能够提供更高的管道爆破压力和坍塌压力以及还能够提供用于各种应用的管道内的更有用的空间的系统和方法的需求，包括例如来自单个井口和井孔流体处理的具有分离和热交换设备的多个井。因此，如本公开所描述的，沿着两个连接的管道的轴向长度施加载荷表面和利用其邻接以分担环向应力表示对常规粘合中心器的明显改进，比如在Ehlinger等中描述的常规粘合中心器，这是因为虽然粘合剂具有抗压强度，但其不具有足够的弹性。另外，在常规井设计中依靠中心器在粘合剂内的间断设置用于提高压力承载能力是不实际的，这是由于套管之间的接合的天然不可靠性。
Berg等和Berg Sr涉及用于存储已处理的碳氢化合物的服务站的扁平罐，并且不涉及接合至井口或可用于处理地下矿床的地下罐的使用。存在对于能够在钻探期间实现罐的安装以及罐与井口的固定和/或能够与例如分离器和热交换器的处理设备相互作用的系统和方法的需求。另外，用于已处理碳氢化合物的浅的地下储存罐内承受的压力如上所述在与和井构造和操作相关的所需破裂压力和坍塌压力相比时是相对微不足道的，浅的地下储存罐不连接至高压和大容量碳氢化合物储器。
Wright等、Thompson、Choi、Ford、Williams和Lai等中的每一个均涉及井下分离、处理和激励的各种形式。但是，存在对于提供容积更大并且允许更高压力的可用的井下容量空间的系统和方法的需求。除提供这些功能之外，可用于本发明的范围内的实施例能够实现本发明人的设备和方法的组合，例如腔室接头、孔选择器和歧管跨接结构，还允许井下处理和分离设备的选择性接近和构造，用于例如维护、修理和流体生产和/或通过轴向同心或独立的管道和井口连接与地下矿床、注水或其他地下流体地层进行注射连通的目的。
Sizer和Brown公开了常规地可用于基本水或基本碳氢化合物井的优选范围的系统，这是由于缺乏用于能够用于通过井孔从岩层产生碳氢化合物和/或水的完整设备的大直径高压容纳系统。存在对于能够结合使用大直径高压容纳流体处理空间的系统的需求，该系统还能够提供相对于如在Hosie中描述的那些现有实践的显著的改善，由于这些空间可被用于重量级钻井流体钻孔操作，以防止来自岩层的碳氢化合物或水流入井孔内。
Sizer、Brown、Hosie、Wilson等、Browne等、Fredd、Edwards等、Simpson等以及Zackman等的教导全部受限于缺乏公开内容以及不能利用常规地布置的大直径管道以承受高压，并且因此受限于常规尺寸的井。与此相反，可用于本发明的范围内的实施例能够在井管道系统内提供更大空间，其中，本发明人的设备和方法，比如在WO2011/119198A1、GB2479432、WO2011/119197A1和GB2479043A中公开的设备和方法，能够与当前实施例结合以提供同心管道构造，并且由此提供相对于常规尺寸井内使用的更小和更低效的独立、平行布置相比显著的改善。还存在对于能够容纳可用于利用各种速度的同时流动流体混合物流提高穿过地下岩层的通路内的流动能力的同心和/或独立管道的系统的需求。
Argumugam等、Jackson等、Dinning、Schraub、Roth等以及Pratt大致涉及在用于设置各种流动设备的相对小孔尺寸中使用的侧凹部芯轴的翻转工具，但并不设计用于具有钻柱的井的侧轨道。存在对于具有可用于提供必要的扩大以便于造斜器、用于井的多横向钻孔的侧凹部芯轴的直径的系统的需求，以提供利用翻转工具接近支线的能力，同时提供压力完整性和阻力，以破坏相当于常规井设计的主孔。
还存在对于可用于在钻探期间设置管道和/或歧管管柱的系统和方法的需求，并且所述系统和方法可应用于通过大直径高压管道系统的完工作业，以更加成本有效地提供穿过单个主孔的多个井。本发明的实施例可以与在GB2471760B和GB2475626A中描述的本发明人的教导一起使用，用于旋转地设置和粘合大孔管道和可以与流体混合物或重量级钻井流体泥浆一起使用的歧管管柱，其中，在井构造期间，安装的管道、跨接结构和歧管管柱可以利用橄榄体布置从井口临时地悬挂，以提供流动通路，或者在井构造之后其能够被改造以与基本碳氢化合物或基本水基流体一起使用。
存在对于能够用于满足名称为“Hydraulic Fracturing Operations–WellConstruction and Integrity Guidelines”(液压压裂操作–井构造和整体性指南)的2009年10月第一版的API指导性文件HF1的要求的系统和方法的进一步的需求，该指导性文件HF1也发表在提出申请的时间上相同网址上。
这样，存在对于可用于可注射和可生产的岩层内以开发常规和非常规地下矿床的系统和方法的需求，地下矿床例如为用于存放废水或预形成注水、收获用于消耗和/或岩洞的盐层、利用用于蒸汽的地热储集层以及产生用于药物、塑料和能量的烃类矿床的岩层。存在可在比当前和常规下可能更大的压力下能够与用于容纳和流体地连通在管道之间和其内部的大直径高压地下管道系统一起使用的系统和方法的进一步的需求，比如通过使用连续的弹性可压缩和可扩张管体周缘，具有一个管道邻接至另一个管道的径向载荷表面，其中，在连接的径向载荷表面和管道壁的邻接之前，一个管道的有效直径大于另一个的有效直径，以便利用所述邻接分担管道之间的环向应力阻力，从而形成可用于承受高压的更大的有效壁厚。
可用于本发明的范围内的实施例能够与本发明人的设备组合和/或一起使用，如在名称为“Apparatus And Methods For Forming And Using Subterranean SaltCavern”(用于形成和利用地下盐洞的设备和方法)的英国专利2471385中所描述的，该专利的全部内容通过参引结合并且其教导了在流体地进入盐矿床方面的改进，其中，相对大的孔是常规实施的，即使在没有当前实施例的显著的压力承受改进的情况下。
存在对于碳氢化合物矿床、以及能量和温室气体的工业内用于进入溶液采矿、地热以及特别是碳氢化合物的的井设计的生产率中的阶跃性改变的需求，如由DanielYergin在于1991年在纽约由Simon Schuster发表的The Prize:The Epic Quest for Oil, Money,and Power和于2011年由Penguin Press(企鹅出版社)发表的The Quest:Energy, Security,and The Remaking of The Modern World中所描述的，用于建立大量低成本产品、标准化以及改革的重要性上的一般油气行业现状的焦点。
能量改革和温室气体减少的重要性可以在各种网址上找到，例如由ENI，一家主要油气生产商，提供的如下网址：http://www.enicom/en_IT/innovation-technology/technological-answers/maximize-recovery/maximize-recoveryshtml，其描述到当今世界从油田的平均采收率为30-35％(与1980的20％进行比较)，其中，该参数可能从超重原油的平均10％到北海的最先进油田的平均50％的范围内变化。ENI进一步地指出“采收率”仅提高1％，即使没有发现新油田，也能将世界储备提高350-550亿桶或大约一年或两年的世界石油产量。因此，超出常规可用的储备的回收可能被认为是非常规碳氢化合物的源头，尽管由与常规碳氢化合物相同的领域生产。
另外，ENI相信井采收率的改进具有正面环境效应，例如减少温室气体，因为回收率的提高允许增加的碳氢化合物产量，而不需要动用另外的陆地、开发另外的资源(水/能量)或产生污染的副产物(酸性气体)。
ENI还指出“开发最先进的钻探和开发技术以及开采方法变得非常重要，不论是开发提高油回收的技术(注入水或气体以在储层内部保持原始压力水平)，或增强的油回收的技术(注射蒸汽、高分子溶液、天然气或二氧化碳)，以及还是采用用于生产活动的实时优化的‘智能系统’(智能领域)”。
因此，存在对于灵活的井设计和智能井系统以提高回收率和通过基础结构的再利用来保护环境和/或包括计算机控制的生产系统(图17的108)以管理储层压力和使产量最大化的需求。还存在对于保持储层压力以及对于更好地管理来自例如注水的不需要地下流体产品的需求。
由于独立液流、独立环带以及井整体性是在全部地下井的生产和注射期间的常规应用中的关键设计焦点，特别是在需要这些独立特性的调整器状态下，存在以下需求：i)最内部管道的隔离，或主要障碍，保护地面和井下环境，以及ii)产生或注射的流体在井内的隔离，利用流体地监控的障碍之间的中间环形空间。存在对于在更智能的井设计内使用已证明生产和注射隔离方法和设备的另外的需求。
井结构可能根据地质、环境和操作设定而变化，但是构造常规井的基本实践是相似的，其中，大多数涉及同心管道在单个井孔内的设置，例如，具有带有76.2cm(30英寸)的同心外径和/或50.8cm(20英寸)的直径和/或包围生产套管的34cm(13 3/8”)的直径的传导体或中间套管，生产套管具有24.45cm(9 5/8英寸)的直径。潜在地，可以采用例如具有从11.4cm(4.5英寸)变化到17.8cm(7英寸)的直径的生产衬砌，包含尺寸设定在6cm(2 3/8英寸)至14cm(5.5英寸)之间的注射和/或生产油管。在例如具有包括显著大量的可收回流体的可渗透的砂岩或碳酸盐岩储层的常规烃类抽取中，这种常规设计是实用和成本有效的。然而，当例如岩层稳定性、压力、温度、岩层流体隔离和井的深度的地质条件使常规设计延伸超出其开发易于提取的大矿床的初始目标时，如由Yergin所提到的，常规设计在非常规生产和/或注入井上的使用可能不提供来自环境、成本和/或可采储量远景的最有效设计。
因此，如由Yergin描述的能量行业状态已经以及正在延续地被寻找、开发和以最低成本回收非常大量的烃类矿床的30-35％所预先占据，这通常允许利用单个同心井孔使用相对简单和已普遍证明的技术。但是，Eni及其他公司的姿态在利用新技术来提高回收率方面可能发生改变，其中这种提高还可以显著地有益于具有历史烃类矿床的国家。
如果由ENI提供的回收率范围在对于非常规重油的10％至对于常规油气的先进回收率的50％之间，平均30-35％，如果该回收率范围表现出正态分布和当前技术状态，则全世界储量的大约70％未被回收，强化回收的影响甚至对于小改变确实是显著的，如ENI强调的。
当进入可渗透孔空间的井孔的数量和实际尺度是提高回收率的主要环节时，改进孔的数量或尺寸中任一者将显著地影响产量，其中，可生产矿床内的更多的井孔以及例如来自支撑剂压裂技术的渗透性改进或水注射以补充压力耗尽可以包括地下流体矿床的回收率的阶跃变化。
存在对于可用于增大井的尺寸以在隔离管道内结合多于一个井从而减小通过地下水和冠岩构造的渗透量的系统和方法的需求，由此保护上述地面环境免受地下环境的流体和压力的影响。
还存在对于可用于在可生产岩层中通过井孔的提高的接近度来提高常规碳氢化合物矿床和非常规碳氢化合物矿床的回收率的有效井设计的需求，可生产岩层可以例如需要利用支撑剂压裂岩层以提高所述岩层的生产渗透性和/或需要将采出水注射回岩层内以补充生产的压力耗尽的实践。
压力保持是重要的，因为地下岩层的整体性可能随着压力耗尽而恶化，压力支承的损失可能导致例如岩层内的沉降以及如果超负荷没有桥接已耗尽的地下岩层，则潜在地在地面处产生沉降。虽然矿床直接下方的地下岩层的注水或洪水可以用于生产的压力支承并且潜在地防止沉降，但是页岩、粘土及其他地层类型可能与注入水反应，还可引起生产和/或注射区域周围的岩层不稳定性。令人遗憾的上，岩层内的不稳定性可能阻止穿过受这种不稳定性影响的地下岩层的钻探，并且可能失去设置用于将来生产的井孔的能力。
存在对于能够管理不同的注射和生产压力的更有效的井设计的需求，不同的注射和生产压力与从井的初次完工在例如为盐产品矿床、溶液采矿盐矿床、地热蒸气矿床和/或基本烃类矿床的邻近区域内开发全部竖直地堆叠的可生产和可注射岩层地层相关，用于降低岩层沉降的风险和阻止未来钻探的不稳定性。
用于低成本回收井设计、设备和方法的当前技术状态使得标准化不仅应用于实践中的同心的单孔井设计、设备和方法，而且也应用于上游碳氢化合物勘探、提取和井位处理。标准化还应用于本领域的规范，否则专业人员自己研发钻探、完工和生产的分离的竖井的专门技能，其中，精通该技术并不一定涉及精通跨过钻探、完工和生产的组合技术的多组技能，而是利用具有标准尺寸设备的标准成套方法精通每个竖井内的方法和设备。这种竖井以及每个竖井内的划分思维过程可以防止大的效益增益，大的效益增益需要跨过实践和技术的常规边界来步进或者随即可用。这样，存在对于可用于克服边界以改变整个行业已基于其建立的常规钻孔和管道尺寸的系统和方法的需求。
碳氢化合物的繁荣和突变的定价之间的历史性市场力量和波动已经迫使企业聚焦于当前，而非未来，其中，低成本生产已经将专业人员的雇用和培训推迟到能够在上述竖井之间桥接的技工当前非常稀少的程度。这样，每个专用竖井输送一般毫无疑问地接受的标准化产品。例如，完工的竖井内的专业人员很少怀疑由钻探的竖井输送的产品。因此，对规范的改革在实践中时不存在的。
当前技术状态以及对与常规大型矿床相关的本领域技术人员的标准化设备、方法和规范的需要，在不考虑现在必须开发的未来非常规矿床的情况下，可以简单地作为历史性供需状态的剩余量，如由Yergin所描述的。大规模研发已经驱动了对于用于Henry Ford的装配线上或在Fredrick Winslow Taylor的方法中使用的相同的被证明的标准化的低成本方法的需求，用于优化人类机器的效率，如在科学管理原理中描述的。不幸地，这种标准化可能阻碍当前技术状态满足对于由例如Eni建议的改革的需要。处于各种理由，包括行业内竞争者的合并以降低业务和管理费用，这已导致在改革过程中优先考虑行业标准化的寡头垄断行业结构，规范内明显的东西例如在钻探和完工的规范中可能并不特别明显。
存在对于利用地下矿物质和地热储集层的效率中的阶跃变化的需求，这需要突破井构造期间以及所述管道在实践中的操作期间的对井管道的常规尺寸设定。
还存在对于用于井设计的产生新标准的需求，该新标准可被用于大部分常规和非常规地下矿床，而且新标准使用为本领域专业人员所熟知的最大程度可能的现已证明和标准化的钻机、设备和方法，其中，所述专业人员不限于每个井口的历史管道尺寸和/或单个同心井孔。
行业内设备的标准化是如此普遍，以至于即使当设备不再提供主要功能时，例如，当钻机的转台通过安装顶部驱动而变得陈旧时，其尺寸也被保持在49.5英寸标准直径以下。虽然方钻杆和方钻杆补心转台的历史型式今天仍然使用，处于各种理由，当例如在增大陈旧转台的直径的情况下可以利用钻机的起重杆更容易地安装大直径管道和井口时，这种相对过时设备的标准化是非最优的。
存在用于将最小必要变化定位于出昂贵井设计的需求，其将产生最大改进，同时保持当前标准化并带来低成本解决方案。
油气行业中的标准化已经在最大程度上被来自具有高砂眼和/或渗透性的易于生产的砂岩和/或碳酸盐岩储层的油的高的单位值所推动，然而，未来碳氢化合物产品的重要部分主要来自捕集在相对不可渗透的页岩内的碳氢化合物气体，如由Yergin所述，这是本世纪中出现的最重要的发现。
存在对于常规和非常规的烃类矿床的改进的进入和回收的需求，烃类矿床例如为非常深的水井、超高压井、粘稠重油砂碳氢化合物、相对不可渗透的砂岩和/或页岩气矿床中的烃类矿床。
例如，页岩气矿床的有效生产需要利用低磨擦“光滑”水化学混合物进行高压注射和压裂，其中，压裂流体可以承载有毒物和/或爆炸性化学制品，例如包括天然燃烧碳氢化合物的低磨擦支撑剂压裂流体和/或丙烷压裂流体。
存在对于更好地管理压力和流体两者的需求，流体包括注射到地下井内和/或由地下井产生的流体，其不仅包括压力和流体整体性，而且在安全环境内的井位处基本操作和/或处理流体。
此外，由于根据压裂方式可以预期用于页岩气矿床的回收率在7％和20％之间，存在对于在通过利用同时压裂执行的水力压裂期间更有效地执行同时地下水力压裂操作以提高回收率以及使压力的泄漏或不希望的压降最小化的另外的需求。
常规井构造强调地下增压流体与周围环境之间存在至少两个障碍，其中，地下层间封隔可以包括防喷器、和在地下岩层内利用套管安装和套管粘结进行构造期间的钻探浆料或泥浆、以及在井构造之后包含可生产或可注射岩层的冠岩。
存在对于在井构造期间内以及之后注射/产出流体与环境之间的更大的压力完整性的需求。存在对于更好的粘合剂设置以提供改善的井整体性的相关需求。
利用常规设计的井的构造一般包括连续地钻探和设置连续的套管，其中，缓冲通常涉及在钻探期间的另外的套管柱的安装。另外，井设计一般包括意外选择，以提高使井孔成功地延伸至目标矿床同时减轻或消除注射或产生的流体的意外释放或由于意外事件而无法完成井的风险。
存在对于具有更大的灵活性和大直径井尺寸选择的需求，以提供关于在井构造、生产和/或注射期间遇到未预料到的地下灾难时用于意外套管和衬砌的选择。
井的钻探一般包括利用旋转钻柱以钻出利用钻探流体设置套管的通路，钻探流体一般包括水、粘土、流体损耗控制添加剂、密度控制添加剂和增粘剂，并且循环以去除岩屑、保持井的压力控制以及稳定井壁。
存在对于井构造流体的更有效使用的需求，例如可能需要随着钻探进度更深而增加重量的钻探泥浆，其中，需要由于钻探泥浆的流体静压井障碍的损耗引起的对更深和更高压地层的更好的井控制。
导管或套管的安装可以包括利用大锤将其驱动就位，如同结构打桩，或者可以钻孔用于其安装，其中，传导体可以在其上端具有井口，并且在此传导体或套管提供用于随后的钻孔和套管的稳定孔。
在设置初始传导体之后，构造地下井一般包括以下的多个循环，钻探或钻孔到地下岩层内、设置钢管或管道(例如，套管)，以及将所述套管的下端粘合就位以提供井孔稳定性以及地面环境和中间构造与地下压力的隔离。钻孔、设置套管和粘合的每个循环以连续地变小的尺寸设置钢保护衬砌，以配合在之前安装的套管的内径内。
存在对于可用于启动具有大直径高压套管的井的构造的系统和方法的需求，以便防止井孔的过早缩小，和/或允许例如可用于从双井孔布置侧钻多个井孔的两个井的平行井孔。
在套管已被设置之后，至少其下端必须被粘合就位。井构造的该关键部分提供不同构造之间的层间封隔，包括含水层的隔离，并且提供井的结构支承，其中，所述粘合剂在井的整个寿命中对于保持整体性是重要的，并且形成腐蚀保护的一部分。
存在对于大环带的改进的粘合以提供井整体性以及与用于各种井管道的地下岩层的隔离的需求。
在安装和粘合导管之后，钻探地表孔，并且地面套管延伸至孔内并被粘合就位。传导体或地面套管的主要目的之一可以是保护(通过隔离)地下水含水层。给定其重要性，传导体和地面套管可以基于最深地下水资源和随后的钻探作业的压力控制需求由政府机构和工程需求调整至预定深度。
存在对于提高地下矿床内的流体的回收率以及使用渗透穿过地下水层的更少的主井孔的需求，这不能通过利用常规的单个同心孔井设计来实现，这是由于回收率的提高率一般需要另外的井或穿过地下水地层和包含毒性流体的冠岩的渗透，由此增加了泄漏至所述地下水地层的风险。
如由Yergin所描述的，在过去的30年里，钻探和完工水平井的技术进步是最重要的研发之一，其中，穿过矿床的水平孔可以提高生产性能并且允许操作人员利用比竖井所需明显更少的井来开发地下矿床和资源。
存在对于可用于从穿过地下水地层的单个渗透形成多个水平井孔以进一步提高来自具有很少井的地下矿床的流体的回收率的系统和方法的需求。
生产配管通常尺寸设定成便于改进流体或气体处理，其中用于中间尺寸配管的吞吐操作可能是经济的。令人遗憾的是，虽然盐洞气体贮藏行业利用了用于溶液采矿的同时液流和用于为气体岩洞除水的一次性双液流，但是上游碳氢化合物上游行业不使用双液流，即使在有限形式的气举和注射泵布置中。
于是，具有小直径除水流、尺寸设定用于去除残留水产物或用作速度管柱的大孔气体生产液流的引入能够通过使气流磨擦最小化以及利用由毛细力辅助的小直径配管为井孔排水而显著地提高生产率和可收回气体储量。
存在对于可用于减小磨擦和提高流体提取的效率的大孔生产和注射操作的需求。存在对于在最终恢复至吞吐操作之前将产品有效地转换至速度管柱以去除采出水的另外的需求。
还存在对于产生的流体和注射的流体的井位处理的需求，例如，产生的流体和注射的流体为在井构造期间首先被注射然后被提取的压裂流体或者产生的碳氢化合物液体、气体和水。
本发明的各个方面解决了这些需求中的至少一部分。
发明内容
本发明的实施例大致涉及能够用于形成和保持井口组件(10)以下的穿过地下岩层的一个或更多个通路的井管道系统(1)和方法。具体地，井管道系统(1)的管道可以具有大于常规实施的直径，用于形成能够包含比常规地安装的相同大小的管道更高的压力的容纳系统。
所述井管道系统的实施例包括具有连续的弹性可压缩内部和弹性可扩张外部管体(4)的第一(2)和至少一个第二(3)管道。多个中间体径向载荷表面(5、6、41、42、49、123)可以跨过环带延伸并且在周向弹性管道壁中的至少两个之间径向地延伸，以形成具有相邻的圆周管道壁的邻接，从而在其间限定至少一个同心环形空间(7)。径向载荷表面相对于相邻的管道壁的邻接将一个管体连接至另一个管体，以便通过所述邻接分担环向应力阻力(8)。
在实施例中，通过利用环向力以将较大有效直径内部管体插入较小直径外部管体内，通过压缩内部管体的周向弹性较大直径以及扩张外部管体的周向弹性较小直径使所述管体中的一个邻接另一个。在插入之后解除所述环向力，邻接所述管体以便分担第一和至少一个第二管道之间的环向应力阻力(8)，以在使用中形成更大的有效壁厚(9)，更大的有效壁厚(9)可用于承受比具有相同直径的常规管道在常规地安装的情况下能够承受的更高的压力。
在使用中，本发明的实施例可以控制通过可注射或可生产岩层与固定至所述第一和至少一个第二管道的上端的至少一个井口组件(10)之间的所述一个或更多个通路的流体连通，形成通过地下岩层的所述一个或更多个通路。
管道系统(1)的实施例可以提供额外的空间，至例如提供另外的管道管柱和/或使用已证明的现成的隔离方法和所形成的更高压容纳系统内的设备，其中，通过分担第一和至少一个或更多个第二大直径管道之间的环向应力阻力，大孔管道的压力等级可以接近小孔管道的压力等级。
各个实施例可以使用包括至少一个弹性可压缩内部或弹性可扩张外部管体(4)的周缘壁的部分，例如在图7、13、18-20、34-37、50-61中描述的实施例。各个其他实施例可以使用可压缩内部和可扩张外部管体周缘壁的独立承受中间体，例如在图9-12、21-28、30-31和33中示出的实施例。
其他实施例可以使用包括例如图12、12A、13和18-20中描述的部分塑性可变形部分和/或弹性可扩张部分的径向载荷表面，以提供邻接和分担第一和至少一个或更多个第二管道之间的环向应力阻力(8)。可使用任何形式的可变形材料(例如金属、弹性体、可膨胀材料)，以在安装期间或在安装之后支承径向载荷表面的邻接。
当多个第二管道(3)可以插入第一管道(2)内时，其中，与环向力插入相关的环向应力随着通过邻接的载荷表面(5、6)分担负载的连接的管道而自然地增大，由此引起有效直径和用于设置随后的第二管道(3)的管体周缘的弹性扩张和/或压缩的困难的增加。因此，部分地和/或塑性地可变形的载荷表面可被用于保持管体环向应力弹性分担的一部分，其中，弹性环向应力分担的其余部分可以产生100％以下的效率，但是其仍然能够利用插入的每个连续的第二管道(3)显著地提高系统(1)的承载能力。限制金属载荷表面的变形的塑性可变形材料(例如可锻金属、弹性体和/或可膨胀材料)的添加可以显著地有助于另外的管道(3)的设置和有效壁厚(9)的总效率，以及由此有助于井管道系统(1)的载荷承载能力。
大直径高压管道系统的实施例通过其尺寸和压力等级可以实际上结合开发用于小直径高压轴向同心或轴向独立管道的任何技术，例如接合至双孔井口以提供双井孔的双孔树。多个所述高压井可被构造用于同时在包括大直径高压管道系统的单个主孔的高压承受壁内生产和/或注射。
本发明的实施例使偏离常规标准化的需求最下化，其中，例如，大直径高压管道系统的引入可以不需要移除用于钻探作业的转台，即使转台可被临时去除以设置管道和大的设备，然后重新放置以用于钻探。如果例如通过钻台基础去除比标准尺寸转台更大的贯穿管道和设备的常规限制，则可以实现显著的效率，但是其不是必需的，由于大直径管道通常可以被限制在用于地下设置的钻台基础。
如果例如去除491/2”转台的主衬套，则常规钻机可以具有足够的空间以根据钻机设计利用其起重杆、绞车和卡块放置91.4cm(36”)至106.7cm(42”)的外径管道或设备。但是，如果钻机的基础被修改，则大得多的管道和设备的设置，例如182.9(72”)、167.6(66”)、152.4(60”)、137.2(54”)和121.9(48”)的有效外径，可以利用绞车变得更加有效，以提升和降下卡块，利用其起重杆悬挂管道，其中，标准的491/2”的旋转可以在通过大管道之后在相应的改造转台内被容易地替换。
其他有效的改进可以涉及具有必要的泵送能力的现有大孔钻头装置的使用，以在大直径高压管道系统的钻孔和设置期间提供用于钻屑的足够的速度，或者本发明人的管理的压力钻探发明可被用于承载和粘合具有内部钻柱的大孔管道，如图6中所描绘的。本发明的实施例可以在不对主导行业的标准化设备做出严重变化的情况下被有效地使用，比如设计用于小的单个同心孔管道井设计的设备。
所表述的大直径高压管道系统可用于提供另外的管道管柱，以例如在破裂梯度非常低的非常深的水中和/或大孔可以保持用于21.6cm(8 1/2英寸)钻孔的行业优选的储器孔径尺寸的井径的非常深的水中建造井。各个实施例可被用于提供通过单个高压管道进入储层或地下矿床的多个下端81/2英寸的井孔，其也可被用于例如提供地下立式分离器以处理产生的和/或注射的流体。
其他实施例可以利用包括重力、机械(38)、气动(39)和/或液压(40)力的环向力连接第一(2)和至少一个第二(3)管道；例如，在图27-32中描绘的实施例。环向力可以包括例如利用机械、气动和/或液压力将一个管体物理锤击或推动到另一个管体内，例如图21-26、33、50-54、60-61、84-106和113-123中所示的实施例，和/或通过利用液压力实现，比如图34-36、50-54、60-61、84-106和113-123中所示的实施例。
各个实施例可以包括具有至少一个流体连通管道吊架双端法兰管(14)分组件的井口组件(10)，例如图5-7、14-15、17-20、23、26、33-34和50-54中所示的实施例，至少一个流体连通管道吊架双端法兰管(14)分组件与安全部件(15)和可密封部件(16)一起接合至与第一(2)和至少一个第二(3)管道的上端相关并且固定的第一(17)和至少一个第二(18)管道口分组件。一个或更多个双端法兰管(14)分组件可以在第一和至少一个第二管道的上端处或在第一和至少一个第二管道口分组件之间接合，以形成井口组件。
其他实施例可以包括基本同心(35)管道、轴向独立(34)管道和/或同心管道与轴向独立(47)管道之间的过渡，例如，图14-15、17、45-48、55-61、69-72、82-83、76-118和120-132中所示的实施例，其在至少一个井口组件与一个或更多个井的下端之间向下轴向地延伸。位于同心与轴向独立(47)通路之间的各个管道过渡可以利用其直径和逐渐倾斜的过渡使流体摩擦和腐蚀流体流动力最小化，例如图106-108中所示的实施例，或者如果流体流动力和/或腐蚀不太重要，则其倾斜过渡可以发生在更短的轴向距离内，比如图109-112所示的实施例。
本发明的轴向同心(35)和轴向独立(34)的实施例可被用于任何伴流液流应用，例如大孔管道可被初始地用于生产，直到产水量引起向高速度环形流动或轴向独立流速的切换，由此提供在最高产量与速度生产管道之间切换的能力，或者例如以允许在井构造期间压裂流体在罐(13)内的收集、注射和/或处理以及再利用。
本发明的实施例(49)可以利用多个同时重量设定机械和/或液压轴向推动的可接合以及轴向平行的相应的独立管道(34)的咬合连接器，其具有与所述管体(4)周缘相关的弹性可压缩和可扩张周缘(4A)，以在使用中连接基本同心(35)和/或轴向独立(34)布置的多个混合接头，如图50-54、58-61、76-105、113-118和122-125的实施例中所示。
其他实施例可以包括独立或连接的内部通路、环形通路和/或横向(194)通路，例如，图34-36、50-54、60-75、84-86和93-105中所示的实施例，用于控制流体连通。
仍然的其他实施例可以包括一个或更多个歧管跨接结构(20)，例如图62-75、84-86和93-105中描绘的实施例，定位在至少一个井口组件(10)与一个或更多个井的可注射和/或可生产岩层之间的腔室接头(21)和/或侧凹部造斜器(48)，例如图14-15、17、17A、38、45-49、55-61、76-81、87-118和120-132中所示的实施例，其中，选择性地设置的阀(24)和/或分流设备(25)可以控制装置设置和流体连通；例如图6-7、14、17、60-61、65-68、73-75、93-105、119、119A-119E、122-123和128-132中所示的实施例。一个或更多个通路内的从井口或内部通路向下延伸的井内设备的选择性设置可以利用孔选择器(32)和/或翻转工具(33K)，孔选择器(32)和/或翻转工具(33K)可用于控制装置和通过歧管跨接结构、腔室接头和/或侧凹部造斜器的流体连通。
各个实施例提供包括管道体(48)的侧凹部(33)，管道体(48)具有上端部和下端部以及形成在所述管道的内径上的所述端部之间的轴向独立(34)孔(199)侧凹部，所述轴向独立孔可被用于推动岩层通路和悬挂跨过所述岩层通路的保护性金属衬砌，所述独立孔从下端造斜器轴向向下和横向向外地延伸以便以轴向倾角退出管道系统的外径。所述独立孔的轴线可以从管道系统的贯穿通路(198)轴向和横向地偏移，使得所述独立孔的上端位于容纳管道的上端之下，用于与可用于从所述贯穿通路进入所述独立孔的翻转工具接合，如图113-118和120-132的实施例所示。
其他实施例可以利用孔选择器工具(32)和/或翻转工具(33K)，例如图122-124和128-132中所示的实施例，以选择性地进入腔室接头的排出孔，从而将阀(24)和/或分流设备(25)设置在多个井内。
仍然的另外的实施例提供翻转工具(33K)，其包括用于经由邻近于侧凹部造斜器横向孔(199)的管道的贯穿通路(198)设置或恢复井设备的工具，其中，所述翻转工具可以包括具有臂(195)的长形本体(197)，臂可以随着所述本体运动和/或从所述长形本体上的枢转点(196)轴向地旋转。用于利用所述臂来将设备设置或恢复至侧凹部造斜器的横向孔以及从所述横向孔设置或恢复设备的第一运转和恢复位置以及第二位置可以通过在第一位置中以及利用第二位置设置和恢复翻转工具来获得，以接合长形本体的接近所选择的横向孔的上端，以便利用所述活动臂将所述设备分流至所述横向孔以及从所述横向孔分流所述设备，如图113-118和120-132的实施例中所示。
各个实施例可以包括至少一个钻孔组件轴向下端(45)和/或基本同心(35)或轴向独立(34)的管道内的轴向和横向造斜器(46、48)孔口，用于对岩层进行钻孔以及将管道设置在所述岩层和井管道系统内，例如，图87-90和120-132中所示的实施例。
其他实施例可以包括地下流体处理罐(13)，例如，图17、60-61和93-105中所示的实施例，其可以形成在井口以及第一和至少一个第二管道的下端内以及之间，以便包围井管道系统的一个或更多个井通路以及与所述一个或更多个井通路流体连通。
各个实施例可以包括地下分离器，地下分离器具有连接的基本同心或轴向独立的管道壁和通路，用于形成进口(26)、上升筒(27)、降液管(28)、分流器(29)、分散器(30)和/或脱湿器(31)，例如，图17和62-68中示出的实施例，以分离水流体和气体碳氢化合物，从而执行流体处理。
其他实施例可以包括热交换器(12)，基本同心或轴向独立的管道壁用于在管道内的流体与地下流体处理罐内的流体之间交换热，以执行流体处理。
本发明的实施例可以在第一和至少一个第二管道内在各种深度处分离或混合通过独立或连接井通路的同时流体液流，已处理或分离流体用于注射或生产。
其他实施例可以包括利用一个或更多个阀(24)或设置在独立或连接的通路内的分流设备(25)选择性地控制伴流液流，例如，图17、38、45-48、60-132和135-140。
大直径高压井管道系统的实施例可被用于更好地包含流体和压力，由于地下岩层可以有助于内部压力承载能力和绝热井内处理以提供更好的流动保证。流体可被生产至地平面之上已被冷却用于处理的目的，然后再压缩并设置有地下分离器或蒸馏大直径压力管道，以在例如通过管线进行输送和在地下注射地层内处理例如为污染水的不需要的流体之前再加热和进一步处理分离的流体。
利用本发明的实施例，具有增大的有效壁厚和压力承受整体性的更大和更厚壁的管道的包含可以提供更强的耐腐性和耐侵蚀性，以提高井的压力和流体整体性。
实施例可以包括管道和相应的设备，其可以利用磨擦、焊接、芯轴、止动器、容座、槽、滑动件、螺纹、螺栓、夹钳、环向应力阻力和/或任何其他紧固件与连接部接合。例如，图50-54、60-61、93-105、119A-119E和120-132的实施例示出了这些连接器类型的不同组合。本发明的实施例可以利用任何适当的常规连接器。
其他实施例可以利用金属对金属、弹性体和/或粘合剂，用于流体连通通路的密封和/或管道与相应的设备的接合；例如，图5-7、14-15、18-28、30-31、33-37和图50-54中所示的实施例。
其他实施例可以利用单个或双橄榄体压缩配件(41、42)，以将井口组件的两个部件固定和密封在一起和/或将两个管道固定和密封在一起。
实施例可以提供用于通过单个井口分离用于多个井的井孔渗透，例如图15、17A、17B和50至54的实施例。可以通过单个大直径高压主孔从多个井中的每一个钻探和完成多个支线，以例如使可能污染地下水构造的泄漏的危险最小化和/或使地面设备最小化以有利于例如植物，从而使碳使用痕迹和/或与构造井和/或基础结构以及产生多个井相关的温室气体排放物最小化。
其他实施例可以包括定向地钻孔和将保护性衬砌设置在一个或更多个井中，以提供可注射和可生产岩层与至少一个井口组件(10)之间的流体连通，比如图5-7、14-17、38-39和45-49中所示的实施例。
大直径高压管道系统可以通过提供高压套管内的比常规可能更大的地下空间来提供用于另外的套管或衬砌的明显地更多的选择。
实施例可以从大直径高压管道系统主孔的井或从所述系统的下端处的多个井的接头提供用于横向孔的设置套管和粘合的压力整体性，通常称为水平6多支线，其中，所需孔尺寸可以与腔室接头中的孔选择器或用于钻探、衬砌和随后的进入的钻探侧轨迹凹部出口改进内的翻转工具一起使用，以例如穿孔、液压地压裂岩层和设置支撑剂，和/或在压裂操作之后清洁孔。
大直径井管道系统可以提供更多的管道设置选择和用于利用分批操作构造更多井的选择，以提供将从一个井获得的知识更加容易地应用于另一个井的机会，其中，下一个井操作或下端设计可被改变以获得从在前分批操作获得的给定知识的初始目标，以及其中一个井的范围可被增大以考虑另一个井上的范围的损失，以例如保持优选的井孔尺寸和/或允许更长的水平孔。
大直径高压井管道系统可以允许例如相同的钻探井底钻具组件(BHA)在多于一个井上的使用，而非将BHA下放以运转套管然后选择小直径BHA以钻探下一个部分，其中，还避免了在一个井上安装钻机、拆卸钻机以及然后在随后的井上再次安装钻机的成本。
大直径高压井管道系统可被用于在可以用在相似深度的多于一个的井上的井内处理和/或保持储备的钻井流体，大致称为钻探泥浆，由此允许泥浆密度在多个井之间的很少的变化，以及提供关于通向地下漏失带的严重的泥浆漏失的安全限度，这是因为静压头中损失对于大直径孔而言在相同的损失率下小于小直径孔。在优选的实施例中不存在钻孔清洁速度的损失，因为钻井流体或泥浆可以存储在系统的有效的大圆筒形罐内，其可以包括用于罐内的高速流体连通的立管，以利用立管内更高的速度去除钻孔碎屑，其中，罐内的其他管道可被用于在完成井之前清洁罐和/或用于在井完工之后用作分离器和/或热交换器。
实施例可以在岩层的钻孔和保护衬砌的设置期间或之后利用重力辅助流体流或大直径高压管道系统的粘合，以提供更好的流体流动或粘合剂设置，这降低了向弱的地下岩层的损失的风险，其可以防止足够的粘合剂设置。
各种实施例可以提供多个井垂直和/或横向的定向和间隔,以例如,提供改进回收率的地下矿床。
其他实施例可以分别或同时提供用于一个或更多个井的液压地压裂岩层的管道系统，以例如提供地下矿床的提高的回收率。
其他实施例可以例如利用可被用于一个或更多个通路内的压力、温度和/或流量的观察的电气、气动、和/或液压控制器和/或监视设备来利用阀的计算机操作(102、108)选择性地控制流体连通。
各个大直径高压井管道系统可以提供来自多个井中的每一个的多个横向孔，通过其接近和水力压裂性能，多个横向孔可以自然地提供增大的回收率和/或提供地下热有效处理空间，这可以通过计算机管理(102、108)以优化地层压力保持和生产。
大直径高压管道系统可以利用地下数据收集和控制装置，用于通过主孔分离器操作多个井的地下处理，由此提供用于连续生产和注射的可能，这可用于储层压力管理和生产，其中，例如为采出水的不需要地下流体可以在被生产出之后立即注射回岩层内，以例如帮助保持储层压力。
实施例提供可适用于最地下井构造和生产作业的简单、低成本改进，其对于划区、钻探的不同竖井、完工和井位生产过程的专业人员来说绝非是明显的，由于由大直径高压井管道系统提供的空间可被用于实际上在地下环境内设置现成的设备。
本发明的实施例可以通过使用构造期间的用于粘合和流通的管道、初期生产期间的环带监视、用于构造和生产过程操作的井孔清洁来提供另外的有益效果，以及最终，从大孔低磨擦生产管道转换至可用于提升例如为水的产出流体的速度管柱生产管道，这可以通过大孔推迟随后年份的生产。
大孔高压井管道系统可以以比当前常规更加有环境意识的方式构造和操作，由此提供从碳氢化合物向再生能源的任何转移期间的有益效果。
附图说明
以下参照附图仅通过举例方式描述本发明的优选的实施例，在附图中：
图1至4示出能够与各种实施例以及图5的高压大孔径井口系统一起使用的各种钻井钻进操作。
图6至8、14和15描绘了能够与本发明一起使用以利用例如图9至13中示出的大直径管道环向应力分担接合装置来放置和粘合地下管道的井操作。
图14A描绘了关于图14和18-33的现有技术的铅锤压缩橄榄体装置，同时图16示出现有技术的立式分离器。
图17示出描绘流体处理、压缩或泵送以及计算机控制(108)的使用的大孔径高压井管道系统流程图，同时图17B提供双井设计，图17A示出处理装置示例。
图18至37描绘了本发明的各种大孔径、高压井管道系统布置。
图38至47示出传统实践和本发明对非常规页岩气矿床的各个方法实施例的比较。
图48和49示出本发明的对其他非常规烃类矿床各个方法实施例。
图50至54描绘了本发明的高压井口实施例。
图55至59描绘了相对于通过单个主孔的入口的各种高压大孔径布置。
图60和61示出具有垂直地下分离器的高压、大孔径井管道系统的由顶向下的透视图，其中示出图66至92的组装的部件以及图93至105的组装的正视图。
图62至68示出各种地下分离器进口实施例。
图69至112描绘了能够与本发明的大孔径、高压井管道系统一起使用的歧管跨接结构(crossover)、腔室接头、分流器设备以及翻倒工具的实施例的各种改进。
图113至132示出能够与本发明的大孔径、高压井管道系统一起使用的井眼侧腔、侧轨道和翻倒工具的实施例。
以下参照所列附图描述本发明的实施例。
具体实施方式
在详细说明本发明的选择的实施例之前，可以理解的是本发明不局限于本文中描述的具体实施例，并且本发明能够以各种方式实施或执行。
现在参考图1、2、3和4，附图分别描绘了对于现有技术的地平面(56)之上的位于线A1-A1以上的陆上钻探(51A)钻架(51)、位于线A2-A2以上的陆上的现有技术盘绕管钻井(51B)钻架(51)、位于线A3-A3以上的钢丝绳钻探(51D)钻架(51)的布置以及位于线A4-A4以上的现有技术的离岸桩脚式钻探(51C)钻架(51)的穿过环境和地下岩层的截面部分的示意图。关于附图1-4，包括所描述的钻架(51)的任何钻架均可被用于在大直径高压管道系统(1)内操作和/或钻探；但是，更大起重能力的钻架(51A和51C)通常对于安装所述管道系统(1)是优选的，特别是当这些钻架适用于安装大直径管道时。比如为特别设计用于通过驱动或钻孔、放置和/或粘合大直径桩来安装大的传导体的钻架的各种钻架可被用于安装大直径、高压(LDHP)管道系统(1)。
本发明的各个实施例可被分别用于替代附图1、2、3和4中示出的一般实施例表示(1AX、1AY、1AZ和1BA)，其中，例如，线A1-A1以下的实施例可以钻探一个或更多个定向井孔，用于利用例如附图113至132中示出的造斜器和翻倒工具实施例的改进或图5的同心管道实施例来将管道放置在LDHP管道系统(1AX)以下。本发明的翻倒工具(图2的33K)或本发明人的孔选择器(图2的32)可被用于例如从LDHP管道系统(1AY)钻探横向延伸孔，如线A2-A2以下所示。包括例如GB2465478B中教导的装置的缆索展开设备可在LDHP管道系统(1AZ)内操作以例如清洁井眼的管道(59)，例如附图17A、60-61和93-98中描绘的分离器的管道，或者以钻探通过造斜器的横向孔，比如附图113-132中示出的横向孔。在离岸环境内，船舶(图4的55)可以供应能够安装LDHP管道系统(1BA)的钻架，LDHP管道系统能够在例如定位在海平面(54)以下的水下采油树(53)以下使用，并且经由管线管道连接至平台(52)，平台(52)具有通过海床面(57)以下的岩层(A4-A4)内的主孔放置的各种形式的一个或更多个井。
图5描绘了穿过高压大孔径管道系统(1)的实施例(1A)和地下岩层的示意性截面正视图，其中，管道系统(1)能够被用于通过例如管道(2、3、4、7和59)内的穿孔(60)的管道(59A)与所需的岩层地层(61)连通。例如，一般称为传导体管道的第一管道(2)的实施例(2A)可以放置在地平面(56)或海床面(57)水平以下。另外，管道系统(1)可以包括多个管道(3)的实施例(3A)，多个管道(3)的实施例(3A)可以包括相应的多个内部径向载荷表面(6)。内部径向载荷表面(6)可以包括具有弹性地可弯曲部分(6A)的任何弹性地可弯曲材料和/或形状，或部分地塑性可变形材料和/或形状，用于从同心(35)管体(4)的实施例(4A1-4A4)延伸以及跨过中间环带(7)的实施例(7A)，以通过从一个管体延伸来邻接相邻管体而接触相应的载荷表面(5)的实施例(5A)，以便引起环向应力阻力的分担，从而形成更加有效的壁厚(9)。
井口(10)可以例如由更大的(10A2)的井口内的更小的井口(10A1)组成，用于悬挂相应的同心(35)传统管道(59)和传统环带(58)，轴向向下延伸并且基本在地面(56)或海床面(57)以下的管体实施例(4、4A1-4A4)与相应的环带(7、58)能够通过所述井口(10)可进入。井可被用于通过穿孔(60)、管道(4、59)和井口(10)向所需岩层地层(61)生产或注射。
根据井下条件和应用，可以存在油管封隔器、井下安全阀、衬套和衬套顶部封隔器，其中，由于传统设备适当地设定尺寸成用于LDHP管道系统(1)中，因此任何适当的传统完整的设备均可包括在LDHP管道系统(1)内。
对于超高压和高温应用，与当前惯例或实践相比，LDHP井管道系统(1A)可被例如用于流体地进入明显地更深的地层(61)。这是由于能够被用于连续地隔离更深的地下岩层的明显地更大数量的管道线。这样，上部较大直径井口(10A2)可以具有明显地更大的有效壁厚(9)和相应的更高的压力承载能力以支承例如管道(59)和井口(10A1)装置，管道(59)和井口(10A1)装置由于其壁厚和更小的直径而通常是更高压力的。例如，没有载荷表面的管道可以包括最内部7.3cm(27/8”)，17kg/m(11.44磅每英尺(ppf))，655N/mm2(9万5千psi(ksi))屈服强度的配管管道(59A)，配管管道(59A)能够在12.7cm(5”)，34.3kg/m(23.2-ppf)，1034.2N/mm2(150ksi)的壳体管道(59B)内承受1,698bar(24,630-磅每平方英寸(psi))破裂和1,754bar(25,440-psi)爆破压力。该壳体管道(59B)能够在17.8cm(7”)，60kg/m(41-ppf)，1,034.2N/mm2(150ksi)的壳体管道(59C)内承受1,788.4bar(25,940-psi)的坍塌和1,730.2bar(25,100-psi)的破裂，壳体管道(59B)能够在24.45cm(9 5/8”)，105.7kg/m(71.8-ppf)，1,034.2N/mm2(150ksi)的壳体管道(59D)内承受1,572.4bar(22,800-psi)的坍塌和1,525.5bar(22,120-psi)的破裂，壳体管道(59B)能够在同心环向应力分担径向载荷表面内承受1352.8bar(19,625-psi)的坍塌和1,410.3bar(20,450-psi)的破裂。同心环向应力分担径向载荷表面可以由29.85cm(113/4”)管道(4A1)、34cm(13 3/8”)管道(4A2)、40.6cm(16”)管道(4A3)、50.8cm(20”)管道(4A4)和61cm(24”)管道(4A5)支承，其中，有效壁厚(9)可以包括用于113/4”、89.5kg/m(60-ppf)管道(4A1)的最内部27.4cm(10.772”)内径至最外部管道24”外径(OD)管道(4A5)，其中，标称6.614”壁厚的55％效率，或对于551.6N/mm2(80,000psi)屈服材料的24”OD管道的3.6377”有效壁厚可以能够承受根据API公报5C3计算的20,575-psi坍塌和21,219-psi破裂。该示例能够在整个管道、环带和更小的井口(10A1)中产生20,000-psi的破裂等级，而仅最内部两个(2)管道能够在通常的实践中具有这种压力承载能力。
大直径高压管道系统(1)通常将弹性地扩张并且压缩更大直径管道的周缘，优选地压缩大于21.93cm(8 5/8”)OD和18.73(7 3/8”)内径(ID)的更大直径管道的周缘，以形成包括径向延伸载荷表面的一系列邻接管道，一系列邻接管道可以邻接内管体或外管体的相关周缘以形成包围更小直径管道的邻接环向应力分担加强管道系统，这在其中的更小直径的环向应力承受能力具有更加刚性特性的情况下通常能够更好地承受压力。本发明的载荷表面可以具有邻接两个相邻管道的任何形状，例如附图7至13、18-19、21-28、30-31、33-37以及50-61中示出的形状，以便在安装期间在弹性地扩张和压缩管道之后连接管道。此后，当其管体试图弹性地恢复至其初始形状时，载荷表面形成允许应力穿过邻接部的邻接部，如附图11至13所示。LDHP管道系统(1)可以包括一个或更多个井或相应的管道的壳体，并且可以包括具有例如如图17中所描述的计算机控制(108)的压缩机和/或泵的流体连通管道和/或井处理管道。
现在参考图6，该附图示出在例如浮动钻井船或半潜式钻机钻井期间穿过海底套管钻探放置实施例的部分的正视示意图。图6示出大直径高压管道系统(1)的实施例(1B)的最外侧第一管道(2)的实施例(2B)的放置，其包括利用井底钻具组件BHA(65)在海床面(57)以下钻探岩层孔(66)。BHA(65)包括钻头(71)和扩眼器(72)，钻头(71)和扩眼器(72)与上部(62)和下部(63)泥浆通路工具之间的钻管(73)集成在一起，如GB2475626A中所描绘的，用于放置具有载荷表面(5)的实施例(5B)的第一管道(2)，第一管道(2)包括管体(4)的内周缘，管体(4)的内周缘示出为接合至包括第一管道口分组件(17)的实施例(17B)的一部分的海底(54)导向基座(64)。第一管道(2)可以通过利用钻头(71)和扩眼器(72)钻孔而在岩层孔(66)内承载和设置有BHA(65)和钻柱(73)，其中，流体能够向下(67)循环以及向上(68、69)返回以从孔(66)移除钻屑或岩层碎屑。一旦将第一管道(2)和导向基座(64)放置在预定深度处，致动工具，例如钻管射器，可以通过钻柱(73)泵送以打开横向管道(194)粘合(194B)端口(70)从而执行重力粘合填充粘合剂作业，并且可以去除BHA(65)、钻柱(73)、上部(62)和下部(63)泥浆通路工具。
本发明的第一管道(2)可以通过任何方式安装，例如，具有任何类型的钻架、锤子的管道的旋转或套管钻探，或利用任何类型的大锤子将管道(2)驱动到海床面(57)或地面(56)内，或者利用任何类型的吸力桩设备和方法将管道(2)真空吸入海床面内。
图7示出通过地下岩层和海底(54)处的LDHP管道系统(1)的示意性正视图部分。该图还包括利用岩层内布置的粘合剂在第一管道(2)的实施例(2C)内安装有第二管道(3)的实施例(3C)的海床面(57)或地平面(56)。井口(10)的第一组件实施例(10C)具有第一管道口分组件(17)的实施例(17C)和至少一个第二管道口分组件(18)的实施例(18C)并且包括相应的下端部第一和第二管道(2、3)，井口(10)的第一组件实施例(10C)可被用于形成大直径高压管道(1)的实施例(1C)。图8示出载荷表面(6)的实施例(6C)的示意性平面图，其具有流通和横向管道(194)的粘合剂(194C)工具流动路径(70)。返回参考图7，在设置第一管道(2)之后，具有延伸通过中间环带(7C)的球形载荷表面(6C)的第二管道(3)可被插入第一管道(2)内以紧靠管体ID的圆周载荷表面(5C)并且连接两个管道(2、3)的管体(4)以通过其紧靠关系分担环向应力阻力。在该例子中，岩层孔(66)形成有单独的钻柱，第二管道(3)随后被放置在第一管道(2)内，其中，使得泥浆通路工具(74)位于第二管道(3)的上端部并且可钻套管靴(76)位于第二管道(3)的下端部，利用本发明的包括向上循环(68)的阀装置，如果不存在致动工具(78)并且通路工具的弹簧(79)利用板(80)来覆盖其竖向通道(82)，则向上循环能够向下发生以使管道(3)循环到孔(66)内。
内部管道(3)的更大有效直径载荷表面(6)的弹性压缩在外部管道(2)的弹性地扩张的更小直径载荷表面(5)内可以利用管体之间的环向力发生，管体之间的环向力可以由管柱(3、73、74、75、76)的轴向向下力形成，管柱填充有比周围流体更重的流体以增加重量用于扩张第一管道(2)以及压缩第二管道(3)，从而通过允许成形的载荷表面(6C)的球形轮廓塞入圆周载荷表面(5C)内直到井口(10C)到达第一管道(2)的上端部上为止来连接管道(2、3)并邻接载荷表面(5、6)。假如管道(3)管体(4)的实施例(4C)的弹性环向应力通过邻接部的其余弹性部分保持分担，则球形邻接载荷表面(6C)的部分可以在加载期间塑性地变形。图13描述了这样的实施例。
第一管道(2)内的第二管道(3)的粘合处理可以通过致动工具(78)实现，致动工具(78)通过钻柱(73)泵送并且与弹簧(79)加载板(80)接合以使粘合剂分流通过横向通路(70)，以使得利用经过例如任何流体漏失带(77)的泵送力和重力在环带(7C)内在管道(2、3)之间并且围绕载荷表面(5C、6C)向下(81)轴向地流动。弹簧(79)可以通过利用凸肩或延伸部分(75)而被压缩，用于形成加载板(80)以使粘合剂分流通过横向通路(70)。移动的流体可以通过泥浆通路工具竖向通道(82)返回。这种重力粘合处理对于传统的填充粘合剂作业来说是优选的，因为仍然可以通过潜在流体漏失带(77)使流通绕过浅的软弱地层，而正常的传统粘合剂设置在移动的流体和粘合剂通过更弱的环带返回的情况下通过管柱的中心发生；但是，本发明可以使用适用于井下条件的任何形式的粘合处理。
现在参考附图9、10和11，附图分别示出大直径高压管道系统(1)的实施例(1D)的具有剖面线B-B和沿着具有细节线D的线B-B的正视截面图之上的细节线C的平面图、线C内的放大的详图以及线D内的放大的详图。第二(3)内部管道示出为同心地放置在第一(2)外部管道内，其中，第二(3)内部管道和第一(2)外部管道分别具有连续的弹性可压缩和可扩张管体(4)，圆周载荷表面(5)的实施例(5D)和中间球形载荷表面(6D)在管道之间径向地延伸通过环带(7)，以使多个球形的径向地布置的载荷表面(6D)接合至相应的载荷表面周缘(5D)。一个管道与另一个管道的邻接可以包括，在通过加重嵌入、液压活塞驱动、锤击、旋转和/或通过弹性地扩张外部管体(4)的管道(2D)和/或通过压缩中间载荷表面(6D)和/或内部管道(3D)以在使用中将一个管道安装在另一个管道内并且分担环向应力阻力(8、8D)来形成足以将一个管道设置在另一个管道载荷表面(5D1)内的环向力的任何其他方式之前，使较小直径的径向载荷表面(6D)的有效直径围绕相应的外部载荷表面周缘(5D、5D2)扩张。管道的这种连接形成更加有效的壁厚(9)，更加有效的壁厚(9)可被用于承受比所述管道(2、3)在不分担环向应力的情况下独立地承受的压力更高的压力。在该实施例(1D)中，径向延伸表面示出为由中间同心中心结构(83D)保持的滚珠轴承，滚珠轴承示出为在其布置在第一管道(2)之前围绕至少一个第二管道(3)的外径接合，或以不同方式包围第二管道。
附图12和12A分别示出大直径高压管道系统(1)的实施例(1E1)和(1E2)的载荷表面部分的部分平面图和示意性平面截面图。附图示出安装在第二管道(3E1)内的另外的第二管道(3E2)的例子，第二管道(3E1)已被安装在第一管道(2E)内，或者第二管道(3E1和3E2)与中间中心结构(83E1或83E2)一起安装为具有载荷表面(6E3)的第一管道(2E)内的单元。中间同心中心结构或皮带材料(83E1)可以包括机器压制圆周同心管道板(85)，机器压制圆周同心管道板(strapping)(85)在将管道板铆接(84)在一起之前在相应的孔口和载荷表面(6E1)上变形，如图12的布置中所示。可替代地，可以采用包括金属和/或可膨胀/可扩张材料(分别为84和85，或反之亦然)的具有可选择孔口(86)的装置的中心结构(83E2)，如图12A所示。中间同心中心结构可以放置在第二(3E1)管道与至少另一个第二(3E2)管道之间以对着中间球形(6E1)或膨胀/扩张的金属(6E2)载荷表面(6)邻接管体(4E1、4E2)的圆周载荷表面(5)的实施例(5E1、5E2)，以在使用中在通过设置更加有效的壁厚(9)之后分担环向应力(8、8E、8E1或8E2)。
所示出的中心结构(83E1)可以由膨胀/扩张的金属装置(83E2)或载荷表面装置的任何其他变型替换，以在安装之前或在安装期间接合圆周载荷表面(5、5E1、5E2)，例如，载荷表面(6E1)可以是滚珠轴承、配管和/或缆索的组合，缆索轴向地对齐或者围绕安装管道(3E2)螺旋地卷绕并且由一系列中心结构或皮带材料(83E)保持以在管体(4、4E1、4E2)的膨胀和收缩期间利用例如重物、锤子或液压活塞固定载荷表面，如果例如第二管道(3E1、3E2)作为单元安装在一起，则液压活塞通过载荷表面(6E3)安装在更大的第二管道(3E1)或第一管道(2E)内。
由于载荷表面的顺序安装以及环向应力的分担提高了对扩张和/或压缩的容纳管道的阻力，因此，各个径向载荷表面可被应用于传统管道，例如，两个第二管道(3E1、3E2)可以与中间载荷表面装置安装为单元，比如在图12中(83E1)示出的或在图12A中(83E2)示出的。孔口装置(86)可以填充或者可以包含包封的流体，以引发例如可膨胀弹性材料的扩张，或者孔口(86)可被保持开口以提供用于金属压缩的空间。例如，金属(85)可以布置有弹性体(84)支承，或反之亦然，使得可以分担环向应力(8E2)的至少一部分。
例如为接口(6E2)的载荷表面(6)的形状可以是任何形状以提供所需水平的有效壁厚(9)效率，其中，所述效率可以小于100％以通过连续地连接管道体(4)的壁与载荷表面(5、6)来提供逐渐提高总压力支承能力的能力，用于共用有效壁厚(9)的一部分。
为了提供各种安装方式期间改进的管道的连接与载荷表面的邻接，例如当一个管道被猛烈地锤击入另一个内时，中心结构(例如，附图9-11的83D、附图12和12A的83E1和83E2、附图13的83F以及图19的83J)可以用例如弹性体物质和/或反作用可扩张物质来覆盖，弹性体物质和/或反作用可扩张物质两者将环带(7)密封在管道(2、3)之间并且支承载荷表面(6)。可替代地，当例如使用塑性变形时(图13的87)，管道(2、3)之间的环带和载荷表面(5、6)可以在安装之后被粘合。
图13描绘了大直径高压(LDHP)管道系统(1)的实施例(1F)的一部分的部分平面截面视图，其示出通过比不利用载荷表面(6F)的邻接分担环向应力的情况下可能更大的有效壁厚(9)分担这种环向应力(8)，载荷表面(6F)可被焊接(88)至第二管道(3)，第二管道(3)抵靠圆周载荷表面(5)以连接第一(2)管道和至少一个第二(3)管道的管体(4)。载荷表面(5、6F)的有限量的塑性变形(87)可能是合乎需要的以更好地分担环向应力，提高有效壁厚效率，以及提供一个大直径管道与另一个大直径管道的连接，由此提高总压力承载能力。大直径提供系统(1)内的空间用于设置通过LDHP管道系统(1)的改进的单个主孔通向一个或更多个井的轴向同心和/或独立的管道，其中，任何材料可以填充管道(2、3)之间的环形空间(7)以促进设置、邻接、连接、密封和/或压力承载能力，例如，在第一(2)管道内设置第二(3)管道之后被触发的可变形和/或水或油可扩张材料。
现在参考图14，该图示出大孔径高压管道系统(1)的实施例(1G)的通过地下岩层的正视图示意性部分，该实施例包括腔室接头(21)的实施例(21G)、单个橄榄体(41)的实施例(41G)以及双(42)橄榄体的实施例(42G)的布置。该附图描绘了利用钻柱(73)的下端钻头(71)和扩孔器(72)进行钻孔的操作，扩孔器(72)定中心(92)在套管(89)或井衬砌(59G)内并且通过腔室接头(21G)引导，以作用为通过第二管道(3G3)和孔选择器(32、32G)向下轴向延伸的轴向独立管道(34)。借助于橄榄体(41G)管道(34)悬挂在井口双端法兰管(14G)内以通过罐(13)的实施例(13G)提供钻探流体连通管道，用于保持和循环钻探流体，与由腔室接头(21G)LDHP管道系统(1G)形成的泥浆补给罐相似。
钻孔可以更加传统地进行穿过套管(89)，直到井衬砌(59G)能够从腔室接头的下端悬挂为止。可替代地，如同图15的实施例，在钻孔期间可能通过从井口顶部(例如图54的10T)悬挂以及固定至双端法兰管下部井口(10G)的独立地设置的轴向独立管道发生钻架在腔室接头(21G)的排出孔(34)上的较小的滑动。如所描述的，岩层孔(66)的钻探或钻孔可以包括将钻探流体保持在罐(13G)内，罐(13G)在其下端通过相邻的独立管道(34)中的可钻粘合剂(91)隔离。一旦套管(89)或井衬砌(59H)从单个橄榄体(41G)释放并且套管(89)被放置和粘合，则其将密封用于钻探粘合剂(91)的罐(13G)和相邻的岩层孔。所描述的可以形成LDHP管道系统腔室接头(21)内的独立管道(34)的套管(89)的配置可以从中心位置进入，以通过使孔选择器(32G)旋转以与各种井管道(34)连通来节省使钻架运动或滑动的安装时间。如果需要，罐(13G)可被用于通过保持大量流体改善初级流体障碍的良好控制，大量流体比常规更慢地流下，这是因为漏泄率消耗了来自更大容积的钻探流体，以在关闭第二障碍防喷器(90)之前提供更长的时间。循环(93)可以在套管(89)与岩层孔(66)之间在井口双端法兰管(14G)内通过横向管道(194)的端口(194G)向下发生，其中，返回(68)的流体容积是正常的泵送容积(67)加上循环(93)的更少的任何流体损耗，其中，流体流失和变得被粘住的套管的可能性可以通过具有如同钻架泥浆补给罐作用的罐(13G)的静压头的更好的维护而降低。
现在参考图14和14A，LDHP管道系统(1G)的正视图和具有单个橄榄体(41)的布置的传统压缩管安装布置的立体图。罐(13G)的高压承载能力由载荷表面(6、6G)与相邻管道(3G2、3G1、2)的邻接以及大直径高压井口(10G)的夹紧(15G1)和法兰(15G2、15G3)固定(15)形成，其中，井口可以包括具有接合至管道(2、3G1-3G3)的第一(17、17G)和多个第二(18、18G)管道口分组件，管道(2、3G1-3G3)被用单个橄榄体(41G)、两个橄榄体(42G)和垫片(16G1、16G2、16G3)密封(16)，可用于固定和密封接合至上端较大(10G1)和较小(10G2)井口的罐的上端管道。将管道永久固定和密封在井口内的单个橄榄体(41)的现有技术的使用等同于共同垂直压缩管装配，其中，橄榄体(41)设置在管道(94)上并且在双端法兰管(96)之间压缩以及运动地接合(95)，通常螺旋螺母被用于固定和作用为密封件。本发明借助于单个橄榄体(41G)来在钻孔期间在岩层孔(66)内临时地悬挂套管(89)相对于现有技术作出了显著地改进，使得在钻孔期间在分阶段钻孔之后可以降下套管，以在利用更大的钻头(71)和扩眼器(72)来更好地便于改进通过LDHP管道系统(1)的地下通路的设置时提供例如通过更弱的地层的更好的循环。本发明还可以利用在随后的附图中进一步描述的两个(42)橄榄体(41)套管悬挂器、井口固定和密封装置来提供重要的改进。
图15描绘了通过具有腔室接头(21)的实施例(21G)和双(42)橄榄体(41)的实施例(42H)的大直径高压管道系统(1)的实施例(1H)的正视图示意性部分。该图示出在没有孔选择器以及钻架在腔室接头(21G)的排出孔(34)上具有很小滑动的情况下如何通过腔室接头与井口顶部(例如图54的10T)之间的单独的轴向独立管道来钻探腔室接头，腔室接头固定在双橄榄体(42H)的上端处，并且固定和密封与邻接至管体的周缘的径向载荷表面(6)连接的管道(2、3)。图15示出具有套管环空(58H)的套管(89)，其中，套管(89)可以从井口的套管悬挂器悬下，井口的套管悬挂器可被接合至双(42)橄榄体(41)布置的顶部并且潜在地接合至排出孔(34)管道，如右手侧所示，或者套管可以在本发明人的管理压力管道钻探布置中承载(89)有钻柱，如图15的左手侧所示。
图16示出通过现有技术的立式分离器(11)的截面的示意性正视图，其中，本发明可以包括这种分离器的使用。附图示出布置在井下的分离器，其中进口(26)接合分流器(29)以粗略地分离输送的气体和液体，液体可以通过重力下落通过降液管((28)以接合分散器(30)。分离过程使得气体能够被分离并且通过静水压液位(103)、通过上升筒(27)和脱湿器(31)移动至气态流体流(97)。例如为碳氢化合物的轻密度液体可以利用重力分离至用于提取基本烃类液体流体流(98)的水平(103)，使得水位(104)以下的更重密度的水能够移动至低水平水基流体出口(99)。压力致动阀(105)调节液态流体水平(103)，同时烃类液体水平阀(100)和水位阀(101)的协调操作(102)调节液体之间的界面(104)。
图17是大直径高压井管道系统实施例(1X)的示意性流程图，描绘了可以包括第一(2X)和与载荷表面(5、6)邻接部连接的至少一个第二(3X)管道体(4)，从而分担环向应力(8)用于形成具有比在没有所述环向应力的分担的情况下管道(2、3)将独立具有的效率更加有效的壁厚(9)。附图包括可被固定和密封至一个或更多个井的上端及其相应的管道(34X、89X、59X)的井口(10)的实施例(10X)，可用于将流体注射至岩层和/或从岩层产生用于输送(106)的流体。输送的流体可被泵送和/或压缩(107)用于可被计算机控制(108)的所述输送(106)和/或处理(109)，以及其中，泵送、压缩、流体处理以及计算机控制可以传统地和/或环境地提供动力(110)。因此，与常规井设计相比，本发明的更大直径和更高压力承载能力提供了重要的改进，提高了包括例如用于生产的地下罐(13)、分离器(11)以及热交换器(12)的井内处理(109)的效率，通过岩层往返于一个或更多个通路以及来自LDHP管道系统(1)的主孔内的一个或更多个井的流体连通的注射和处理优化。这些改进可以包括提供经由例如利用井内缆线和/或液压管线提供与计算机监控和控制系统接合的阀和传感器的可访问性和控制。
图17B示出井口(10)的实施例(10I)和与图17A相关的LDHP管道系统(1)的实施例(1I)的孔的示意性平面图。该图示出井口(10I)界面的布置，井口(10I)界面可以包括例如具有上端双孔阀树的主井孔(34I1、34I2)，其中，管道系统包括形成分离器(图17A的11I)和/或热交换器的单个主管道罐，其中支承管道(34I3、34I4)可用于操作分离器(图17A的11I)。用于阀(例如，图17A的24I和图16的100、101)的控制线(图16的102)可以穿过(116)井口。另外，井下压力、温度和/或液面传感器和/或传感器缆线可以穿过(117)井口，同时井下流量计和/或仪表缆线可以穿过(118)井口。任何适当的装置，例如化学注浆线，可以穿过(119)井口。
现在参考图17A，示出通过大直径高压(LDHP)管道系统(1)的实施例(1I)的示意性正视截面图，其中切除线和虚线表示去除部分。该图示出井口(10)的实施例(10I)以下的高压分离器(11)的实施例(11I)，高压分离器(11)可适用于处理来自例如基本气体页岩气矿床的流体。该图示出气体从轴向独立(34)的井孔(34I1、34I2)的水平部分(111)流入(113)分离器进口(26)，其中用虚线示出的部分表示井的下部部分的去除，其中，井34I1从分离器(11I)的壁(112)中的造斜器(46I)装置(例如附图120-121的46)排出，以及来自页岩气矿床(110)的气体流动通过由例如沙粒的支撑剂支承地打开的岩层断面(109)，支撑剂通过井(34I1)衬砌或金属套管(59I2)中的穿孔(108)设置并且悬挂于衬砌(59I4)中的衬砌悬挂器(106)和造斜器(46I)以上的另一个井衬砌(59I1)。井可以通过连续地钻孔和悬挂衬砌(59I2、59I4)、通过将衬砌悬挂器(106)接合至更大的井衬砌(59I1、59I3)形成。来自井(34I1或34I2)的多于一个的支路可以设置有侧凹部造斜器(48I)，侧凹部造斜器(48I)可以包括例如附图113-132的装置。
产品可以利用左侧切除部分示出的井下安全阀(24I)控制，其中，产品(113)行进例如通过井眼(34I1)，直到其遇到分流器(29)为止，分流器(29)可以包括例如缆索可展开柱塞(图119A的25A)，由此产品可以分流至分离器(11I)的进口(26)。流体在上升筒(37)中向上传送以通过缆索可设置脱湿器(31)再次进入井管道(34I1、34I2)，缆索可设置脱湿器(31)还在气体产品被提取(97)之前将液体排出至降液管(28A)。缆索可展开分流器(29)和脱湿器(31)可被去除以进入井(34I1、34I2)的下端。在液体排出进口(26)和降液管(28A)时可以发生液体的重力分离以分别形成初级(28B、30A)和次级(28C、30B)降液管和分散器以上的液位(103)。如果分离器(11I)停止在管道(2、3)的下端，如图所示，则可省略降液管(28C)和分散器(30B)。如通过示意性的切除部分所示，碳氢化合物(98A)和水(28D)出口或入口可以利用独立的管道布置在不同深度或者在管道(34I3)中的单个深度处组合以影响液面(103、104)。分离的水可以利用泵吸入从管道(34I3)取走，水通过孔口(114)被排出至(34I4)环带用于在岩层内处理，直到水位(104)下降并且传感器检测碳氢化合物为止，其中，泵从水处理切换至产品，直到气体到达出口(98A、28D)并且失去吸力为止。此后，泵被停止并且分离过程继续，直到分离器内的不同传感器确定泵应当被重新启动为止。
可替代地，在类似的高压装置中，分离例如液化天然气(NGLs)，分离器(11I)内的压力可被用于通过轴向地独立(34)的管道(34I3)的上端处的出口(98A)在气体液位(103)与水位(104)之间传送NGLs，同时，当柱塞(例如图119A的25A)通过缆索操作设置在烃类液体分离器出口(98A)与水处理进口(28D)之间的管接头中时，水通过降液管(28D)被轴向地向下迫压至管道(34I3)的下端。从出口(28D)进入管道(34I3)的水可以利用通过井(34I2)的下部衬砌悬挂器(106)以下的管道(34I3)的孔口(114)和环带注射到岩层内而被处理，或者管道(34I3)可在其自身的岩层孔内被设置至预定位置用于水处理，或者例如注水用于地层压力保持。
如所示，LDHP管道系统(1I)的分离器(11I)的管道(2I、3I)可以从井口(10I)垂直地轴向向下延伸，或者管道(2、3)可以倾斜地并通常由放置和邻接大直径管道的刚性限制的狗腿严重度处沿着线(112)轴向向下延伸，即使所述载荷表面可以被调整成在预定深度处适应弯曲，同时对于更加刚性的装置保持效率的比例。如果分离器(11I)和管道系统(1I)的管道(2、3)沿着井倾度(112)延伸，则降液管(28C)和分散器(30B)允许更深的碳氢化合物和水分界面，更深的碳氢化合物和水分界面可以利用用于分离器操作的流体静压力。
如所示出的，轴向支承的独立(34)管道(34I3、34I4)可以以各种方式构造成与井眼管道(34I1、34I2)和/或可生产和/或可注射流体对接。固体在分离器(11I)内的建立可以通过设置流体流通跨柱而去除，例如，图119E的跨柱(25E)可以跨过流通端口(28A-28E、98A-98B)设置在管接头(107)中以密封流通端口，同时允许流体通过跨柱的中心以在支承管道(34I3、34I4)的下端(115)之间流体地循环从而从系统中清理固体。本发明人的缆索可操作流体电动工具可以利用例如刷子、钻头以及从钻架(图3的51D)展开的用于维护和清洁的其他工具。例如，在井的构建或废弃期间，下部孔口(114)可被用于轴向向下粘合下部衬砌悬挂器(106)以下的环带，在此之后旋转缆索工具可被用于清理管道内的任何剩余粘合剂。此外，球、射器或其他下降机构可以操作滑动式旁通孔、弹簧返回部件和/或另外的被致动横向端口，或者可以通过使球沿一个管道(例如34I3)向下下落以及通过另一个管道(例如34I4)使流体返回来操作阀，其中，可以通过使液流反向通过相应的管道来恢复致动机构。因此，任何地下装置(例如，转发器、接收器、声学装置、传感器、光纤电缆、控制线、流量计、阀(24)、滑动式旁通孔、循环阀、分流设备(25)、管接头(107)、柱塞、粘合剂柱塞、刮塞、比如为球状物/射器/汽缸的下降的致动装置、遥控装置、压力/温度触发装置、阀、喉管、孔口、射流/速度泵、化学注浆设备、传感器、跨柱、炸弹吊架和量规)，或任何其他适当的装置可以在通过井口(10I)界面的分离器内操作。
图18描绘了具有线E-E的平面图，沿着线E-E以上的截面正视图，该图具有分别与图19和20相关的细节线F和G，其中虚线示出隐藏表面，示出LDHP管道系统(1)的实施例(1J)和双(42)橄榄体(41)的实施例(42J)。第二管道(3)的实施例(3J)邻接和连接至第一管道(2)的实施例(2J)，其中载荷表面(6)的轴向螺旋实施例(6J)邻接至具有上端井口(10)的实施例(10J)的相应的载荷表面(5)的实施例(5J)。井口示出为包括连接管道的与双橄榄体装置固定和密封的上端部。载荷表面的轴向螺旋特性可被用于在设置期间便于分流或螺旋邻接，在环向力插入期间包括例如锤击、重物和/或液压方式。当常规井设计将厚的金属井口接合至井管道的上端时，所描述的井口(10J)利用第一管道(2)内的第二管道(3)的相邻层建立井口的强度，其中，中间双橄榄体装置也是载荷表面装置。
现在参考图19和20，这些图示出图18的线F和G内的放大的详图，其中虚线示出隐藏表面，示出第二管道(3J)的本体(4)上的轴向螺旋布置的载荷表面(6J)，该载荷表面(6J)能够跨过管道(2、3)之间的环带(7)径向地延伸并且能够邻接至第一管道(2J)的圆周载荷表面(5)以形成更大的有效壁厚(9J2)。上端井口(10J)由第一(17)和第二(18)管道口分组件实施例(17J、18J)形成，其中，包括两个单橄榄体(41J1、41J2)的双(42)橄榄体(41)的实施例(42J)能够利用楔形物(122)的实施例(122J)固定和密封管体和井口法兰(120、121)。该装置形成比没有与载荷表面连接和邻接以分担环向应力的井口管道更大的井口有效壁厚(9J1、9J2)。载荷表面(6J)的形状和细长度允许例如螺旋延伸部分(6J)塑性变形的弹性运动或其端部的弯曲，其中，环带(7)可以填充有例如粘合剂或在设置之后膨胀的流体反作用可膨胀弹性体，以固定径向载荷表面防止进一步变形或弯曲。部分地固定载荷表面(5、6)与相对柔性材料的邻接部提供有效壁厚(9J2)的百分率以及连续的第二管道(3)在LDHP管道系统(1)内的容易安装，这变得更加难以与每个连接的第二管道(3)一起扩张。
图21和24分别是具有剖面线H-H和J-J的平面图，示出沿着H-H和J-J以上的相应的正视截面视图，其具有与图22和25相关的细节线I和K。这些附图示出包括固定(15)和密封(16)实施例(15J)和(16J)的双(42)橄榄体(41)的实施例(42J)，其中，密封、固定布置处于固定(15J1)密封(16J1)位置的预接合中和固定(15J2)密封(16J2)位置的后接合中。
现在参考图22和25，这些附图分别描绘了图21和24的线I和K内的放大的详图，示出预安装位置(122J1)和后安装位置(122J2)中的双(42)橄榄体(41)楔形物(122)的实施例(122J)。如图所示，能够通过将内部单个橄榄体(41J2)从预安装、未固定和未密封位置(41J2A)向内径向地推动至已安装、已固定和已密封(41J2B)位置，来分别将楔形物(122JU)的上部部分从待安装、待固定和待密封位置(122J1、15J1、16J1)推动到已安装、已固定和已密封的位置(122J2、15J2、16J2)，其中，橄榄体(41J1、41J2)的内表面也相对于楔形物(123)的表面固定和密封。图22也示出具有内部单个橄榄体(41J2)的外部单个橄榄体(41J1、41J1A)，用于形成橄榄体布置(42J)，同时图25也包括具有内部单个橄榄体(41J2)的外部单个橄榄体(41J1、41J1B)，用于形成橄榄体装置(42J)。
附图23和26是图18的细节线G内的放大的正视图，其分别示出处于预接合、未固定(15J1)和未密封(16J1)位置和接合后、已固定(15J2)和已密封(16J2)位置中的井口(10J)内的双(42)橄榄体(41)的实施例(42J)，以形成图18中示出的LDHP管道系统(1)的实施例(1J)。井口法兰(121)支承件(10JS)接合相应的第一(17J)和至少一个第二(18J)管道口分组件的井口(10、10J)法兰的内部(121)支承件(41JS)和外部(120)支承件(41JS)之间的双橄榄体装置(42J)。具有更大内径和外径的楔形物(122J)被向下轴向地推动以朝向下部楔形物部分(122JL，下部楔形物部分(122JL)还示出在图22和25中)推动推动上部楔形物部分(122JU)，从而将内部(41J2)和外部(41J1)橄榄体(41)推出，用于使外部管道扩张以及压缩内部管道以邻接井口法兰(120、121)的载荷表面周缘(5)；并且因此，具有环向力的楔形物载荷表面(123)将第二管道(3J)连接至第一管道(2J)并且形成井口(10J)。
图26的虚线表示可选择的井口(10)的实施例(10J1)和双(42)橄榄体(41)的实施例(42J1)，其中，如果例如井口法兰(120、121)向上延伸以形成与楔形物(122LU)的上端齐平的井口实施例(10J1)，楔形物可以被向上或向下轴向地推动以利用例如用于楔形物实施例(122J)的容座(124，如还在图22和25中示出的)或利用如在实施例(122JJ)中所示的J槽(125)和/或容座(124)提供环向力，其中，J槽可被用于在井口被拆卸时从楔形物的固定位置夹持和推动楔形物。
173附图27和30是具有剖面线L-L和N-N的平面图，沿着L-L和N-N以上的相应的正视截面视图，其具有与附图28和31相关的细节线M和O，其中，附图28和31分别是线M和O内的放大的详图，描绘了双(42)橄榄体(41)的实施例(42L)。在附图28和31中描绘的双(42)橄榄体(41)的实施例(42L)包括固定(15)、密封(16)实施例(15L)和(16L)，如附图27和30所示，其可以利用内部(41L2)和外部(41L1)橄榄体(41)的载荷表面，例如能够用于附图18至20的井口(10J)圆周载荷表面(5)与图33的井口(10K)或图34至37的(10L)之间，其中，第二管道(3L，图34中所示)载荷表面(6)位于井口以下。附图27、28、30和31包括示出处于预接合楔形物(122L、122L1)的未固定(15L1)和未密封(16L1)位置以及后接合楔形物(122L、122L2)的已固定(15L2)和已密封(L2)位置中的密封、固定布置。
示出在未固定和未密封位置(分别为41L2A、41L1A)的内部(41L2)和外部(41L1)橄榄体(42)被推动到已固定和已密封位置(分别为41L2B、41L1B)，以将其径向延伸圆周载荷表面接合至井口和楔形物密封轮廓(123)的圆周载荷表面，其中，上部楔形物部分(122LU)可被保持，同时下部楔形物部分(122LL)被推动在双(42)橄榄体(41)装置的橄榄体(41)之间。
图28以虚线示出例如在需要齐平楔形物装置的情况下的可选择的J槽(124LJ)，并且J槽芯轴被放置在J槽内以在双橄榄体装置(42L)的移除期间保持上部部分(122LU)，同时推动下部部分(122LL)，或反之亦然。
现在参考附图29和32，这些附图示出可用于安装附图27至28和附图30至31的固定(15)和密封(16)载荷表面实施例(15L、16L)的安装工具钳(126)的实施例(126A)的立体图，其中，钳可以通过任何方式操作，例如液压缸、机械或电驱动齿轮或螺杆驱动和/或气动活塞，使得钳被插入楔形物容座(124L，附图28和31中所示)内并且在位置(126A)与(126B)之间运动，其中，使下部(124L)或上部(124L)楔形物部分中的任一个运动以形成用于安装或拆除的环向力。
图33示出图18的细节线G内的放大的正视图，示出具有双(42)橄榄体(41)的实施例(42K)的井口(10)的实施例(10K)，并且还包括可用于形成LDHP管道系统(1)的实施例(1K)的预接合楔形(122)的待固定(15)和待密封(16)的实施例(分别为122K、15K、16K)。位于楔形物实施例(122K)的下端处的密封件(127)可以在第一(17)和至少一个第二(18)管道口实施例(17K、18K)的井口(10K)法兰(120、121)之间轴向地向下推动，同时液压力施加在密封件(127)、楔形物(122K)和支承表面(10KS)上以使外部法兰(120)的圆周载荷表面(5)膨胀以及压缩内部法兰(121)的圆周(5)载荷表面。用于接合用来分担双橄榄体装置(42K)的法兰(120、121)的环向应力的内部(41K2)和外部(41K1)橄榄体(41)的安装环向力可以通过在释放由密封件(127)捕集的任何液压力之前固定和密封橄榄体来减小。
用于液压地驱动安装环向力的液压横向开口(194)的实施例(194K)的界面可以与附图34至37的(194L)相似，其中，液压地驱动的流体用于至少一个第二管道(3)与第一管道(2)之间的环带(7)中以压缩和膨胀管道并且利用连通到环带(7)内的流体驱动下端活塞。轮廓(10KS)支承密封件(127)以允许压力施加在载荷表面(6K)与管道(2K、3K)之间，以便以相应的膨胀和压缩安装管体，以允许一旦安装楔形物(122K)时载荷表面(6K)与第一管道(2K)的圆周(5)载荷表面的邻接。此后，可以解除压力以提供与柱塞或帽(128)的邻接用于密封液压流体流通横向开口(194K)免受污染。在图33中，楔形物(122K)包括J槽(125K)的实施例。
图34描绘了去除外部第一管道组件(2L)的四分之一部分的立体图，其具有细节线Q、R和P，附图35、36和37分别描绘了图34的Q、R和P的线内的放大的详图，用于LDHP管道系统(1)的实施例(1L)和井口(10)的实施例(10L)。内部第二管道(3L)可被液压地驱动到第一管道(2L)内，其中，另外的双端法兰管(14)可被添加到井口(10L)的上端。多个内部第二管道可被液压地设置到相应的外部第二管道内。下端井套管(89)和衬砌(59L)在活塞(130、132)以下接合以固定和保护或隔离岩层井眼(66)，以便防止在随后的井操作期间的非故意的岩层压裂发生或传播和/或岩层孔不稳定性。一旦利用上活塞(130)、环形空隙(7)和横向开口(194L)相对于顶部密封件(133)在第一管道(2L)的下端以下推动下活塞(132)，则环带的在岩层孔(66)与套管(89)之间的至少下部部分可以利用载荷表面(6L)之间的横向端口(194L)和环带(7)进行粘合。
为了在第一管道(2L)或另一个第二管道内轴向地向下推动至少一个第二管道(3L)，与第一管道口(17)的实施例(17L)相似的液压双端法兰管可以接合至井口(10L)的上端，用于将液压流体泵送通过横向管道(194)的实施例(194L)。横向管道(194)的实施例(194L)可以具有通向各个环形通路(7)的选择压力通路(129)，用于与循环活塞(130)或固定环形活塞(132)连通，循环活塞(130)或固定环形活塞(132)具有相应的密封件(131)以捕集密封载荷表面(6L)与上端安装密封件(133)之间的环带(7)内的压力，上端安装密封件(133)可以从第一管道口(17L)去除并且由通过载荷表面(6L)支承(例如图32的10KS)的井口密封件替换。当利用活塞(130、132)将流体泵送到横向管道(194L)内时，第二管道(3L)可以在第一管道(2L)内被向下轴向地推动。当第二管道(3)在第一管道(2)或不同的第二管道内被推动时，液压力环向力使得相应的管体(4)与相应的载荷表面(5、6)一起膨胀和压缩，以便于在另一个管道内推动一个管道，使得当去除液压力环向力时，径向延伸载荷表面(6L)可以邻接至圆周载荷表面(5)以分担环向应力以及形成在安装期间可被用于在另一个管道内悬挂一个管道的更大的有效壁厚。一系列活塞(130、132)可以设置在不同的深度以允许一个活塞(132)的环带离开第一管道(2L)或不同的包围第二管道的下端，以允许例如管道的粘合剂(134)被通过环形通路推动到岩层孔(66)内，通过利用更浅的活塞(130)迫压至容纳管道管体(4)以下。更浅的活塞的环带可以通过利用环带(7)的循环(133)通过选择性的流体端口(129)填充粘合剂，以在径向载荷表面隔离的环带之间传送。
一旦第二管道的(3)径向延伸载荷表面(6L)设置在井口支承件(10LS)以下，井口支承件(10LS)可被加工槽以容纳具有用于粘合剂的密封件(133L)的这种载荷表面，或者其可以由特定的粘合密封件替换，特定的粘合密封件具有通过其本体用于粘合操作的注射和/或返回循环孔口和通路。此后，示出仅作为管体(4)的第二管道口(18)的实施例(18L)可以相对于第一管道双端法兰管(17L)或另一个双端法兰管密封，另一个双端法兰管通过利用各个封隔部件和/或双橄榄体(42)装置添加至第一管道双端法兰管(17L)的上端以在井口(10L)内密封和/或固定第二管道(3)的上端。
现在参考图38，示出通过岩层的部分的正视截面示意性视图，其将大直径高压管道系统(1)的实施例(1N、1M)与用于进入例如页岩气矿床的井的非常规注射和生产的现有(137、138)井设计进行比较。页岩可以变成浸渍有来自与在更传统的矿床(144、145、149)，例如可渗透的砂岩，中发现的任何碳氢化合物相同源头的碳氢化合物气体，其中，碳氢化合物可能已经通过更加渗透性岩层从源头空间移动(146)到传统矿床，以及其中，页岩气可能已移动(147)通过更不具渗透性构造，例如压裂的和/或将包括例如相对不具透性的石灰岩、粘土岩、粉砂岩和页岩的冠岩(148)泄漏到更可渗透和/或自然地压裂的页岩岩石(142)，更可渗透和/或自然地压裂的页岩岩石(142)能够被更不具渗透性的冠岩(143)或简单的更不具渗透性的页岩覆盖。
更传统的可渗透构造内的碳氢化合物的商业采出量已在过去的百万年中通过移动(146、147)和泄漏(148)消失殆尽，直到仅非常规的页岩气矿床保留在碳氢化合物开发之前尚未在商业上可行和/或非常接近于例如城市(140)和农田(141)的位置，在此上述地面环境和地下水构造(152)的价值可能非常高并且需要有效保护免遭泄漏，泄漏可能发生在不合适地粘合的井孔周围。环境破坏区域可能由在井构造以及随后的修理和废弃期间跨过许多地点的钻机(51A)操作引起。由于对于页岩气矿床的回收率传统上非常低，例如7％-12％，尽管非常接近需要，但是页岩气的经济施工费用受到限制，并且在可以出现矿床的普遍开发以提供替代廉价的煤运转的发电厂的更清洁的燃烧气体之前需要更经济的解决方案。
本发明可被用于利用来自由LDHP管道系统(1)和/或腔室接头(21)形成的单个主井眼的多个井(136)来减小钻探工地位置(1N、1M)的数量，腔室接头(21)可以利用多个多横向造斜器(图38的135、图87-90和120-132的46和48)，这还与具有单个偏斜或水平(111)井眼的常规井(137、138)相比使通过地下水系统(152)的渗透最小化。来自多井(136)LDHP管道系统(1M)的单个支路(135)可被用于替换实施为提供用于液压破裂(150)的压力整体性的常规井(137)。除使得表面设备(1M)的足迹最小化之外，LDHP管道系统(1)可被用于提供例如地下罐、分离器和热交换器以处理产品或处理废液，废液包括例如矿物污染的深层地下采出水或在构造和生产期间产生的废液，包括例如光滑的水基压裂流体。通过LDHP管道系统(1N)的同心或独立管道向非商业地下构造(144)内的生产或注射可被用于处理流体和/或保持地下压力，以便将流体的移动(147)推动至可生产地层(142)。
另外，本发明的井可以以小足迹钻机(51D)的方式被维护和/或放弃，通常被称为少钻架操作，以进一步最小化对例如农用土地(141)的影响。由本发明的腔室接头和多横向造斜器实施例提供的压力整体性可以提供与在液压压裂(150)操作(139)中使用的常规井设计相同的压力整体性。通常由于空间或压力承载能力的缺乏，传统的多横向技术不提供必要的入口、整体性和再进入特征。因此，LDHP管道系统(1)利用通过具有单个上钻架和下钻架的设备的单个主孔跨过多个井的同时液压破裂(150)，允许分批操作、井费用的降低以及提高例如页岩气的回收率。
图39示出可压裂矿床岩层部分的立体图，其中从LDHP管道系统(1)的实施例(1O)的下端去除四分之一部分，其示意性地穿过矿床。该图示出例如页岩气或紧密砂岩地层中的岩层的液压破裂(150)。图40示出一块页岩(142)、其压层(152)和裂缝方向(77)，以进入所述压层的截面，其中，裂缝方向取决于所讨论的矿床和天然压裂接合或靠近人工液压裂缝(77)。压力整体性对于利用液压力(150)进行的人工压裂(77)的开始和传播是关键的，因为在预定人工压裂之前的任何流体压力减小力(150)，并且因此减小诱发裂缝的长度，因此限制其放置支撑剂以及从低渗透矿床提取流体的有效性。由于传统多横向技术的压力整体性通常不足或太复杂，因此通常不采用它们，套管(89)衬砌(59O)粘合(151)在井岩层孔(66)内。LDHP管道系统(1O)可用于提供来自单个主孔的多个井和/或横向孔(66)，单个主孔可被粘合就位并且能够利用传统衬砌技术以能够实现以及确保用于压裂的压力整体性。
通常，一旦井眼被密封，下端穿孔(108A)在套管内形成并且人工压裂(77A)被液压地触发以及根据矿床特性通过例如光滑的水和浮沙支撑剂或包括更大沙粒支撑剂的更加粘性的凝胶方案被传播(150)，直到获得所需裂缝长度或发生脱砂。脱砂是当发生支撑剂的堵塞时，其特征为压力的急剧增大，液压破裂停止。封隔器或由下面移位引起的脱砂可被用于隔离下部人工压裂(77A)，可以通过例如穿孔(108B)以及随后的人工压裂(77B)、然后穿孔(108C)以及随后的人工压裂(77C)来重复该处理，直到一系列裂缝形成在进入矿床的接近水平(111)、高度偏斜或竖直的井眼中为止。如果多支路(图38的135)和/或多个井孔竖直地对准，同时液压人工破裂可以发生在竖直地叠置的支路或井孔之间，使得裂缝利用下部流体摩擦、管道系统(1O以及图38的例如1N、1M)的大直径和高压性能来通过单个主孔使用例如多个下端裂缝(77A)、随后的接近的多个裂缝(77B)等等来实施多个竖直地层叠的裂缝，由此减小所需的液压破裂上钻架(图38的139)和下钻架。
现在参考附图41、42、43和44，这些附图分别示出常规井设计应用至具有井距的非常规页岩气矿床的平面正视图和两个立体图。这些附图示出穿过地下岩层的井(137)孔(66)，井(137)孔(66)在大约1000米和4000米之间的深度处从大约1000-2000米的井中心和大约500-1500米的基本水平截面(111)垂直偏置。大约735米的水平截面包括大约100-500米横向宽度和25-50米垂直高度的一系列人工液压裂缝(77)，其从岩层孔(66)的粘合的和穿孔的衬砌延伸。沿一个方向间隔开大约915米以及沿横向方向间隔开大约1067米的九口井(137)可以覆盖大约2285米乘2744米以及25-50米深的矿床。通常地，如果需要垂直进入具有大于25-50米的人工裂缝的矿床，则必须增加另外的邻井(137)以登陆所示井眼之上或之下的水平(111)井眼(66)，例如可能需要18口井用于使现有技术图44的垂直入口加倍。
附图45和46示出可用于进入垂直(153)页岩气矿床的更大部分以通过例如同时垂直(153)人工液压压裂(77)提高回收率的LDHP管道系统(1)的实施例(1P)的示意性正视图和立体图。同时压裂(77A1、77A2、77A3)可以通过离开LDHP管道系统(1P)的单个主孔的轴向地独立的井孔(34)发生，其中，专用泵可被放置在每个轴向地独立(34)的管道井眼上以提供破裂压力和压力整体性，此后，同时人工裂缝的另一个垂直(153)设置(77B1、77B2、77B3)可被激发和传播以放置支撑剂和激励生产。另外，来自人工压裂(77)或天然流体产品的废液可通过另一个独立井眼或环带被注射回岩层内，以处理天然或人工特性的裂缝(77D)。利用本发明的横向造斜器实施例，横向(135)或多井(136)特性中的任一个的孔(66)可以排成行以及粘合以提供与传统的单孔井设计(137)的孔相同的压力整体性，由此允许来自单个主孔的多个井或支路和地下水地层渗透。
现在参考附图47、48和49，这些附图分别描绘了LDHP管道系统(1)的实施例(1Q)、(1R)和(1S)的各个井眼轨迹的示意性立体图、正视图和平面图，示出各个横向造斜器、独立管道(34)和/或侧凹部造斜器(33、33A、33B)的井眼(66)布置，其能够被用于开发页岩气矿床或需要人工液压压裂(77)和/或用于废液处理的裂缝(77D)的其他低渗透性构造。来自单个主孔管道系统(1Q、1R、1S)的横向和独立(34)井孔可以竖直(附图45-46的153)或横向地(155)延伸以贯穿岩层地层和/或天然裂缝(154)，以通过其与人工裂缝(77)的交叉口形成压裂矩阵，以更好地回收来自地下矿床的流体。
附图50、51和52分别示出LDHP管道系统(1)的实施例(1T)和井口(10)的实施例(10T)的具有线S-S的平面图、穿过线S-S的具有细节线T的正视截面图和线T内的放大的详图，其中咬合在一起的连接器(49)的实施例(49A)形成管道吊架双端法兰管(14)的实施例(14T)的一部分。第二管道(3)的实施例(3T2)连接至另一个第二管道(3)的实施例(3T1)，另一个第二管道(3)的实施例(3T1)连接至第一管道(2)的实施例(2T)，其中载荷表面(6)的邻接邻接部相对于相邻的管体(4)的圆周载荷表面(5)从管体(4)径向地延伸，以形成分担管道(2T、3T1、3T2)之间的环向应力的更大的有效壁厚(9)。跨过管道(9T1)或跨过管道口(9T2)分组件(17、18)或吊架双端法兰管(14)的有效壁厚(9)可用于控制压力承载能力，其中，可以通过例如增加管道口双端法兰管(18T2)的最小壁厚来增大有效厚度(9T2)。
各个管道口(17、18)和双端法兰管(14)可以通过适于固定部件和包含压力的任何方式固定(15)和密封(16)；其示出为容座(163)中的密封圈(159A、159B、160A、160B、160C)、螺纹(158)、具有螺栓(156)的法兰(161)、具有螺栓(156)的夹钳(157)以及咬合在一起的芯轴(49、49A)，例如阀、阀树和/或其他设备可以利用环向应力接合件接合在咬合在一起的芯轴上。吊架双端法兰管(14T)内的负载台肩(164)可被用于悬挂例如产品和注射管道，其中，可以采用悬挂管道的任何装置，比如传统的和现有技术的橄榄体布置。
可以通过在岩层(图53的66)中形成钻孔以及放置第一管道(2T)发生LDHP管道系统(1T)的设置，此后另一个岩层孔可以形成在其下端以下，用于放置可以在在先设置的管道的下端以下延伸的第二管道(3T1、3T2)的设置，使得径向地延伸的载荷表面(6)延伸至在先设置的管道的相应的圆周载荷表面，其中，载荷表面可以是平滑的、径向地延伸、螺旋地径向延伸(例如图18的6J)或具有邻接在一起的其他适当的形状，以便在能够填充有例如流体、粘合剂或可膨胀材料的管道之间形成环带空间，以分担环向应力以及增大有效壁厚(9)。
活塞可以接合至管道(2、3)的下端，其中横向端口(194)的实施例(194T)用于向活塞和管体(4)提供液压力以利用插入期间的管道的液压膨胀和压缩影响有效载荷表面直径，此后可以释放压力以使一个管道邻接和连接另一个管道用于分担环向应力。径向载荷表面(附图53-54的6T1、6T2)可以在管道口(17、18)中的齿槽(图54的162)之间穿过，这可以密封(例如附图34-37的133)以提供设置期间的液压致动，其中，当套管口(18T1、18T2)被螺纹连接至管道(3T1、3T2)以固定内部密封件(159A、159B)时，可以需要或不需要拆除密封件。相应的管道示出为在在前管道口(17、18)中登陆，以便接合可以通过具有螺栓(156)的夹钳(157)固定的外部密封件(160B、160C)。
可替代地，在井口以下轴向地延伸的管道(3)的管柱的重量可被用于提供管道的环向力设置、邻接和连接。驱动头部也可以固定至管道(3T1、3T2)以强迫地向下锤击管道，由此形成环向力以放置、邻接和连接两个管道，此后驱动头部可被去除并且套管口可以安装。通过分支管道(194、194T1、194T2、194T3)的环带的重力粘合可以被接受，或传统粘合剂可能发生通过环带和横向管道通路的具有返回循环。
图53和54是图50的LDHP管道系统(1)的实施例(1T)的立体图和分解图，示出将下端第一管道(2T)接合至第二管道口(18)的实施例(18T1)的第一管道口(17)的分组件实施例(17T)，其中相应的第二管道(3T1)围绕接合其中的相应的另外的第二管道(3T2)接合至另一个第二管道口(18)的实施例(18T2)。管道(2T、3T1、3T2)可以顺序地设置在不断增大的深度处以形成跨过管道的任意组合的有效壁厚，以在使用中满足管道系统在所需深度处的压力承载需求，在此之后，一个或更多个井可以被同心地和/或轴向地独立(34)推动通过地下岩层，地下岩层与接合至每个井口连接器(49A)的单个孔阀树或具有接合至全部井口连接器(49A)的阀树连通，以进一步控制流体连通。
如图50的平面图和附图53-54的立体图所示，示出管道吊架双端法兰管(14)的实施例(14T)，多个轴向地独立(34)或平行的井可以通过由管道系统(1T)形成的大直径高压单个主孔钻孔。一个或更多个井能够通过管道系统(1T)的同心孔放置，例如通过穿过所示管道吊架(14T)的腔室接头和/或轴向地独立(34)的井管道。管道吊架(14)可以包括由例如第一(17)和第二(18)管道口分组件支承的任何管道吊架系统，以进入地下岩层通路。管道系统的单个主孔与通过其中的一个或更多个井管道之间的空间可被用于流体处理，例如图17A的分离装置，或作为热交换器。
在远程海底井中，比如在附图4和6中示出的井中，其可以通过海底管线被约束回到平台(图4的52)，热可被用于保证所产生流体的流动，高含水率碳氢化合物井可能需要所产生水的热效应以在沿着管路前进的产品由例如海洋冷却时提供流动保证。在这种情况下，在海洋环境内的分离由于去除的水的热量损失而是有害的。在此情况下，亚海床面岩层的自然地下隔热和保温性能可以与LDHP管道系统(1)的分离器(11)一起使用，其中，假设分离的水具有低碳氢化合物浓度和/或其他有毒材料，则分离的水可被释放至海洋，其中在提供用于管道输送的流动保证的分离期间，热通过LDHP管道系统(1)内的热交换器(12)传递。可替代地，泵可被用于通过从管道系统(1)延伸的单独的轴向独立管道通路在地下岩层内进行分离水的处理。
可设置在LDHP管道系统(1T)的主孔内的管道布线的任何变化可能与悬挂于负载台肩(图50的164)的管道吊架(14T)的更小直径管道孔口连通。橄榄体密封布置可以延伸至流体地可生产和/或可注射地下岩层，以形成独立的井、分离器和/或热交换器来实现流体处理，其中，可以利用能够接合至系统的适当的控制、测量器和/或泵送设备的任何变化。
如本文中所示出的，LDHP管道系统类似于可在其内设置任何方式的井构造设备和在其内使用任何方法的空白帐棚或空的压力承载地下罐(13)，其中，不仅分离器(11)和热交换器(13)是可能的，而且本发明人的发明和各种传统的流动控制装置可与以下部件进行组合，例如，井口装置、阀树装置、套管靴装置、跨柱装置、插头装置、滑动式旁通门装置、压裂套筒、下降物体触发装置、遥控装置量规、控制线、缆索、声波、流体脉冲控制或数据收集装置、压力触发阀装置、气举阀、表面阀、嵌入式阀、流动控制装置、吊架、空隙进入装置、控制线贯穿装置、封隔器密封组合件、电机、液压泵、地下阀、喉管、单向阀、比如为可以与各种连接器一起使用的速度或注射泵的文丘里装置、和/或密封装置。
例如，歧管跨接结构可以包括有混流装置，比如文丘里泵或注射泵、滑动式旁通门或气举阀，其可以进一步与腔室接头跨接结构、腔室接头歧管、井接头和泥浆通路设备径向通路一起使用，以在通路之间流体地连通。用于与通过地下岩层的通路接合或连通的另外的设备可被用于各种流动控制装置，以选择性地控制和/或分离LDHP管道系统(1)内的变化速度的同时流动的流体混合物流。
涉及比如为滑动式旁通门、注射泵、压裂套筒和气举阀的设备的常规应用通常受到容纳管道系统的压力承载能力和可用的井下空间的限制。这种限制阻止了多套设备的标准化，可用的方法执行伴流操作并且开发由井构造专业人员和操作人员所觊觎的易于获得的现成的应用。
通过单个主孔将多个通路构造至加压的地下区域实现了用于将多个缆索和地下阀设置在大直径高压容器系统内的实际需要，在不重复大规模安装钻机和拆卸钻机或钻机的转移和迁回的情况下容易地接近地下阀。对于控制线和阀的需要随着地下分离器和用于测量和监控的其他处理设备的井下设置而增强，以及其中，维护必须包括更换阀和/或可用于利用多个通路控制井内的流体连通和/或压力的其他流动控制装置。
如附图1至54中所示，大直径高压管道系统(1)可以形成为通过井口(10)容纳多个轴向同心井孔和/或轴向独立井孔以形成高压容器空间，在高压容纳空间中，本发明人的歧管管柱装置和歧管跨接结构可以与可用于具有标准化设备的各种构造和布置的阀、流动控制装置和/或其他流动控制和/或测量装置和管线一起使用。通过单个LDHP主孔来自一个或更多个基本碳氢化合物和/或基本水井的一个或更多个选择性地控制的加压流体混合物液流可以如在用于任何管道尺寸的其余附图中进一步示出的那样构造和操作。
附图55、56和57分别示出大直径高压管道系统(1)的实施例(1U)的具有剖面线U-U和V-V以及表示沿着轴线示出的去除部分的虚线的正视图、沿着剖面线U-U的具有示出隐藏表面的虚线的平面图以及沿着线V-V的另一个平面图。相应的高压腔室接头(21)的实施例(21U)以示例性的LDHP管道系统(1)示出，其中，具有内部圆周载荷表面(5)的183cm(72”)外径的第一管道(2)的实施例(2U)抵靠从168cm(66”)外径的第二管道(3)的实施例(3U1)径向地延伸的负载表面(6)的实施例(6U1)，其中内径载荷表面抵靠从152cm(60”)外径的的另一个第二管道(3)的实施例(3U2)径向地延伸的载荷表面(6)的实施例(6U2)，内径载荷表面抵靠从137cm(54”)外径的的第二管道(3)的实施例(3U3)径向地延伸的载荷表面(6)的实施例(6U3)。由于管体之间的环向应力阻力的分担，相应的径向延伸载荷表面(6U1、6U2、6U3)邻接内径圆周载荷表面，以连接管道(2U、3U1、3U2、3U3)的管体并且形成大于57cm(21/4”)管体(4)的壁厚的总和的更大的有效壁厚(9)的实施例(9U)。
根据API公报5C3预算，油气工业的标准，551.6N/mm2(80ksi)材料的具有5.7cm(21/4”)壁厚的183cm(72”)管道将承载301.6bar(4375-psi)破裂和105.3bar(1526-psi)的坍塌，具有5.7cm(21/4”)壁厚的168cm(66”)管道将承载329.1bar(4772-psi)破裂和136.2bar(1975-psi)的坍塌，具有5.7cm(21/4”)壁厚的152cm(60”)管道将承载362bar(5250-psi)的破裂和173.8bar(2520-psi)的坍塌，具有5.7cm(21/4”)壁厚的137cm(54”)管道将承载用于常规井设计的402.2bar(5833-psi)的破裂和219.7(3186-psi)的坍塌压力，其中，没有用于环向应力分担的邻接部。假想地，由于其每英尺重量或每米重量不可能实现受控的设置，因此如果壁厚可被组合(即5.7cmx4＝22.8cm或2.25”x9”)以产生具有171cm(67.5”)外径和22.8cm(9”)壁厚、重8,359kg/m(5617磅/英尺)并且能够承受1287bar(18,666-psi)的破裂和1274.8bar(18488-psi)的坍塌压力的等同ID管道，所述假想管道将具有比可安装有效壁厚(9U)更小的压力承载能力，其中，利用对于183cm(72”)OD管道的86％的效率或246cm(9675”)时具有28.9cm(183cmOD–126cmID/2)或11.25”(72”OD-49.5”ID/2)的标称壁厚的保守计算，根据API公报5C3预算，管道系统(1)能够支承129.7bar(18,812-psi)的破裂压力和1283.2bar(18,611-psi)的坍塌压力。
因此，本发明的实施例能够大大地超过137cm(54”)的传统单个主孔井设计，其中设计具有流体环带的两个内部未支承同心管道是一般实践。例如，具有5.7cm(2.25”)壁厚、551.6N/mm2(80-ksi)材料的137cm(54”)管道的产品环带可以足够地承载402.2bar(5833-psi)的破裂压力和219.7bar(3186-psi)的坍塌压力；然而，即使在不真实地低效率下，在管道的顺序连接期间通过环向应力的分担和载荷表面的邻接形成的有效壁厚(9)也将始终大于没有邻接时的流体填充环带。载荷表面(6)和环形空间(7)的特性可以利用可锻金属进行调整，支承有可扩张弹性体或粘合剂，以设计所需的壁厚、效率、尺寸和需要在不损失对可被监控的流体填充环带的传统需求的情况下来满足压力承载能力的连接管道的数量，如图34至37中所示。另外，可以获得轴向同心和/或轴向独立管道和/或地下处理和流量控制或混合设备所需的最终内径，可以采用使井口与地下岩层之间的可生产和/或可注射流体的流体连通最优化的各种方法。
如图55至57所示，51cm(20”)和41cm(16”)的井套管(89)的实施例(59U1、59U3)可以从形成在单个主孔连接管道(2U、3U1、3U2、3U3)内的腔室接头的61cm(24”)排出孔向下延伸。17.8cm(7”)的套管实施例(59U2)也可以通过从腔室接头延伸的24.4cm(9.625”)套管的孔设置。具有集成的相似(例如附图126-132的48E、48F和48G)侧凹部造斜器(48U)、相邻的17.8cm(7”)贯穿孔和形成41cm(16”)套管的一部分的8.9cm(31/2”)流体连通管道的41cm(16”)管道(59U3)可设置在51cm(20”)套管内，以例如形成附图38和45-49中所示的井构造。
现在参考附图58和59，这些附图分别示出具有剖面线W-W的正视图和沿着线W-W的平面图，其中沿着轴向向下管道的虚线指示大直径高压管道系统(1)的实施例(1V)的去除部分。载荷表面可以利用咬合在一起的连接器(49)的实施例(49B)设置在高压腔室接头(21)的实施例(21V)上。设定尺寸的示例性LDHP管道系统(1)示出152.4cm(60”)外径的第二管道(3)的实施例(3V3)，其抵靠另一个137cm(54”)外径的第二管道(3)的实施例(3V2)，第二管道(3)的实施例(3V2)抵靠另一个123cm(48”)外径的第二管道(3)的实施例(3V1)，其中，每一个均具有带有在内径载荷表面(5)内径向延伸载荷表面(6V1、6V2、6V3)的5.7cm(21/4”)壁厚，内径载荷表面(5)形成具有更大有效壁厚(9V)的连接管体(4)。
该布置提供了47.6cm(18.75”)的ID轴向独立(34)管道，其可用于例如具有31.4cm(12.347”)内径(ID)34cm(13.375”)外径(OD)套管、带有21.7cm(8.535”)ID的24.4cm(9.625”)OD套管和带有15.25cm(6.004”)ID的17.8cm(7”)OD套管的常规井管道尺寸的轴向同心(35)管道设置。这些套管通常可以利用例如50.8cm(20”)OD的套管(89)在从122cm(48”)管体OD腔室接头(21V)延伸和设置的47.6cm(18.75”)(59V2、59V4)ID内悬挂有衬砌悬挂器(图17A的106)，同时支承24.4cm(9.625”)OD的套管(89、59V1、59V3)，其中，套管可以利用通过独立的井孔的循环进行粘合，或者大孔可以钻探用于液压地致动的咬合在一起的环向应力连接器(49)布置实施例(49B)，环向应力连接器(49)可被用于同时运转可与孔粘合为单元的轴向地独立(34)的管道。
形成连接器(49)和布置(49B)的一部分的可密封液压端口(166)可被用于同时操作用于实施例(49B)的同时连接的咬合在一起的连接。这些布置不实用而且其对于少有地使用咬合在一起的连接的信赖更低成本螺旋偶合连接器的工业专业人员来说是明显的。本发明的实施例可以将多个连接器同时咬合在一起作为可以用于形成实施例(1V)中的多个井的轴向和周向地独立(34)的管道的部分，在此，在这些咬合在一起的布置中，地下处理系统也可以利用密封组合件和抛光孔容座。
附图57和59还示出47.6cm(18.75”)和54cm(21.25”)直径的可选择中心单孔入口(165)，以适应可以与腔室接头和孔选择器一起使用的立管和防喷器(BOPs，图14的90)的各种尺寸，如附图60-61、76-81和93-105中所描绘的。具有相应的孔口的吊架双端法兰管(14)可被使用，或可选择地，具有多个进入孔口的吊架双端法兰管(14)，例如(附图50-54的14T)可以横向地跨在孔之间。在附图62至75中描述的歧管和腔室接头跨接结构还可以用于从轴向同心(35)过渡至轴向独立(34)的管道，用于利用中心孔入口(165)使流体和设备连通至轴向向下布置的孔(例如59U1、59U2、59U3、59V1、59V2、59V3、59V4)。
附图60和61分别示出通过图94的线AL-AL视图的垂直剖面、具有细节线X的正交倾斜立体图和细节线X内的放大视图，其中，垂直比例从横向比例偏斜以提供通过附图94-105示出的长LDHP管道系统(1)的实施例(1Y)的单个视图。LDHP管道系统(1Y)可以形成具有内部构件的地下罐(13)的实施例(13Y)，内部构件包括地下分离器(11)的实施例(11Y)和热交换器(12)的实施例(12Y)，热交换器(12)的实施例(12Y)利用咬合在一起的连接器(49)的实施例(49C、49D、49E、49F、49G)布置形成有歧管跨接结构(20)的实施例(20Y)、腔室接头(21)的实施例(21Y)和载荷表面高压腔室接头(21)的实施例(21Z、21Z2和21Z3)，这些实施例与附图93至105以及附图66至92中示出的零部件相关。来自多个井的流体可以在单个主孔内被处理，其中，进入管道和处理管道可以形成环境的多个屏障并且同时使各种液流流动。
附图60-105的实施例可以与附图1-4、34-39和45-49的实施例一起使用，或者，与附图14-17、17A以及17B、50-54的实施例相似，上述布置可适用于通过周向地(34)独立的管道的井口进入，周向地(34)独立的管道通过LDHP管道系统(1Y)的内径基本平行地设置。
在附图60和61中，各个大直径高压管道(3、3Y1)可以与LDHP管道组件(3Y2)连接，该LDHP管道组件(3Y2)与下端腔室接头(附图76-81的21Z1、21Z2和21Z3)设置在一起，下端腔室接头与咬合连接器实施例(49E、49F、49G)一起接合至与咬合在一起的实施例(49G)连接的轴向和圆周独立管道(34)的束(附图82-83的34Y)，以提供居中管道进入系统，用于利用钻柱、套管柱(187、186、185、182)和包括例如衬砌悬挂器(167、167A、167B、167C)或同心(35)抛光孔容座(PBR，168)的各种其他设备轴向向下地推动地下孔。可以通过例如插入连接至歧管跨接结构(20Z、20Y)的PBR(168)内的密封组合件(169)完成多个井，或者可替代地，当使用平行的独立孔(34)而非中心入口歧管跨接结构(20)时，利用悬挂于双端法兰管(附图50-54的14T)的生产油管。
一系列轴向和周向地独立的管道(34)束(34X)可以与环向应力连接件接合，环向应力连接件包括例如咬合在一起的连接件(49C)，其可以接合(49D)至如附图87-90所示的LDHP腔室接头(21Z1和3Y2)。
井套管(182、185、186、187)通常可以悬挂在具有衬砌悬挂器(167、167A、167B、167C)管道束(34X)内并且仍然提供通过孔口(189、190、191)的环带入口，环带入口可以利用由管道(188)的通路入口提供的跨式封隔器(例如图119E的15E)封闭，或者孔口可以保持打开以在衬砌悬挂器下流体地连通，从而在粘合操作和/或监控环带压力期间循环。可替代地，套管可以同心地一个悬挂在另一个的内部，例如从井口的管道吊架双端法兰管(14)开始，套管(186)悬挂在套管(187)中，套管(185)悬挂在套管(186)中以及套管(182)悬挂在套管(185)中，由此，同心管道(182、185、186、187)也可以具有一个邻接至另一个的轴向延伸载荷表面(6)，以分担环向应力以及形成更大的有效壁厚，其中，可以采用一个或更多个轴向独立(34)的同心管道组(182、185、186、187)。
各种选择构造均是可能的，必须强调的是，同心(35)管道的轴向和周向地独立(34)的井孔可以简单地布置在穿过LDHP管道系统(1)的单个主孔的轴向平行结构中。例如，图17A的(34I1)和(34I2)以及图60的井孔(59Y1)管道(188)可以根据井的应用和相应的需求穿过单个主孔。在陆上钻机(图1的51A)的日常成本可以小于海洋钻机(51C)的日常成本的情况下，使BOP(图14的90)在管道吊架双端法兰管(例如附图50-54的14T)中的轴向地独立(34)的井孔口之间运动的额外成本可能比附图60-105中描述的装置更加成本有效，由此通过具有海洋钻机(51C)的水下采油树(53)的单孔进入操作可能是优选的。
对于附图60-105的中心井孔进入系统，三个阀(24I1、24I2、24I3)歧管跨接结构(20Z)装置可以与歧管跨接结构(20Y)和腔室接头跨接结构(21Y)接合，腔室接头跨接结构(21Y)可用于利用类似柱塞(图119A的25A)的分流装置(25)控制用于井孔(59Y2、59Y4、59Y6)中的每一个的单独的分离器进口。可以采用具有多个孔的阀树或竖直地堆叠或布置为水平树的多个阀树。
滑动式旁通门、阀侧凹部芯轴和/或任何其他方法或设备可应用于每个井，以在任何特定的井孔与孔可以穿过的罐(13Y)之间互换流体。任何方式的控制或数据采集装置可以围绕管道或罐设置或设置在管道或罐内以允许人工或计算机监视和控制。穿过单个主孔的轴向独立(34)的井可以作用为热交换器管以从罐(13Y)中的流体交换热或吸收热。各种环形进入机构可被用于进入罐，其中，罐的多个壁(2、3)用作主高压屏障和副高压屏障。通向罐(13Y)的井入口可以以各种方法设置，比如封隔器(167)、抛光孔容座(168)和密封组合件(169)。
罐(13Y)还可以具有用于帮助分离流体密度的缓冲板(170)或分散器(30)，其中，缓冲板或分散器也可以接合可用作热交换器(11Y)管的轴向独立管道(34)，以固定这些管道和防止振动，更好地便于在井构造和维护期间的管道的成束安装和/或管道的引导安装或拆除。通向罐(13Y)的流体入口可以利用许多端口组件(192)通过轴向独立管道(例如188)或通过具有孔选择器或翻转工具的腔室接头来实现，端口组件可以与例如跨柱或阀密封。出于在钻探、完工和/或生产期间的混合、分离、热交换或其他流体处理任务的目的，通向罐(13Y)的各个入口可以通过中心入口(例如邻近20Y)中的端口(193)实现。
在钻探或完工和生产期间可以采用腔室接头和/或歧管跨接结构和歧管管柱的中心入口系统，其中，中心入口可被用于钻探，但在完工和生产之前去除，或反之亦然。另外，可以具有竖直入口和横向入口的组合，包括例如具有用于从主孔钻出一个或更多个横向孔的翻转装置的侧凹部钻探造斜器。
图62、63和64分别示出大直径高压管道系统(1)的实施例(1AA)的具有剖面线Y-Y和示出隐藏表面的虚线的平面图、沿着线Y-Y的正视剖视图和正视截面Y-Y视图的投影图，大直径高压管道系统(1)的实施例(1AA)具有带有分流器板(29)的实施例(20W)的改造的三个液流歧管跨接结构(20)的分离器进口(26)，示出流动(171、173、174)通过管道(59W1、59W2、59W3)可以如何利用设置在管接头(172)中的例如为图119A的(25A)的分流装置分流，以使内部流(171)分流至罐(13)，同时跨接环形流(173)并且允许其他环形流穿过(174)歧管跨接结构(20W)，其中套管管接头(175)可被用于覆盖跨接端口并且使来自跨接结构的环带停止流动(173)。如果控制阀或其他设备定位在跨接结构(20W)以下，则控制阀或其他设备可以连接至下部(176)通路和上部(177)通路，用于连通例如液压控制线流体，其中，三个分离的上部通路(177)的孔口示出为具有能够独立于液体流的相应的下部通路(176)孔口。
现在参考图65，示出具有三个液流改造的歧管跨接结构(20)的分离器进口(26)和分流器板(29)的实施例(20AA)的大直径高压管道系统(1)的实施例(1AB)的示意性正视图，描绘了通向图66至68中示出的装置(20Y)的相似液流，其中，最外环形液流(174)可以通过进口(26)被分流至罐(13)、热交换器(12)或分离器(11)，以接合用于分散流体和抵抗例如腐蚀的分流器(29)，同时内部液流(171和173)可以利用分流装置(例如图119E的25E)以及利用同心(35)管道(179、180、181)的通路内的分流臂，在各个点处跨接至流体处理罐(13)或分离器(12)的进口(26)。
图66、67和68分别是歧管跨接结构(20)的实施例(20Y)的具有剖面线Z-Z的平面图、具有指示去除部分的虚线的沿着线Z-Z的正视截面视图和沿着Z-Z的正视剖视图的投影视图，描绘了用于使流体分流通过具有在更小直径与更大直径之间过渡的流动控制装置(例如图119A的25A)的同心(35)管道(179、180、181)的分离器进口(26)和分流器板(29)，如上部和下部虚线所示，其中更大直径(178)用于围绕跨柱管接头(175)和分散装置(25)以控制流速和最小化腐蚀。柱塞和跨柱的布置(例如图65的AB)可被设置成选择性的地控制通过歧管跨接结构进入罐、分离器或热交换器内的流体流，其中，各个流动分散装置的安装或拆除可以选择性地引起跨接。可以通过利用例如缆索配置设备通过最内部孔发生装置的进入和设置。流量控制跨接结构(20Y)在跨过图94和95的LDHP管道系统(1Y)内做进一步说明。
现在参考图69、70、71和72，分别示出本发明人的伴流歧管跨接(20)腔室接头(21)的实施例(21Y)的立体图、具有剖面线AA-AA的平面图、沿着线AA-AA的正视截面视图以及沿着线AA-AA的正视截面的投影图，其中在沿着线AA-AA的正视截面视图中，虚线示出去除部分。这些附图示出了轴向独立(34)管道(182、183、184)可以如何通过围绕腔室接头(21)的腔室扩大和剖切(203)同心管道的环带过渡至轴向同心管道(179、180、181)，其中，下部通路(204)可以连接管道和剖切环带，剖切环带延伸至轴向向上的环带进入通路(201、202)，用于相应的轴向独立和轴向同心管道中的每一个以将液流从唯一的管道导向唯一的环带。能够通过腔室接头(21Y)以及利用孔选择器来维护通向下端管道(182、183、184)的入口，其中，如图97所示，当柱塞就位时，可以通过将柱塞(例如图119A的25A)设置在腔室接头底部水平处的每一个管道(182、183、184)中来致动腔室接头流体跨接歧管，以使流体没有在轴向独立管道中的任一个中混合的情况下从管道分流(25)至其环带。
图73、74和75分别示出具有剖面线AB-AB的平面图、沿着线AB-AB的上端正视截面图以及沿着线AB-AB的下端正视截面图，其中，图75的上端是图74的下端的继续，示出本发明人的伴流歧管跨接结构(20)的实施例(20Z)，其中，三个井下安全阀(24)可以设置成使得每个通路内的流量可以通过在每个流动分流设备(25，例如图119A的25A)处具有流动跨接结构的安全阀中的每一个来控制，可以去除上述安全阀以允许通过中心通路进入至腔室接头跨接结构(例如图69-72的21Y)的轴向独立通路(例如图69-72的182、183、184)。管道(179、180、181)内和之间的通路可被放大(178)以在必要时解决流体速度和潜在侵蚀，或者如果速度和腐蚀不是问题则可以保持(178X)恒定直径。该布置可以以与图65中所示的布置相似地构造，其中井下安全阀(24)被设置为控制出口(26)。液流中的每一个可以通过单独的安全阀(24Z1、24Z2、24Z3)和相应的控制线(200)控制，其也在图96中示出，其中，控制线也可以成束(200B)地设置成多线管道(umbilical)，如图95所示。
下部安全阀(24Z3)由通过三通歧管跨接结构(20Z1)供给的液压控制线(200)控制，这类似于没有出口(26)和分流器(29)的图62-62的跨接结构(20W)。控制线通路轴向向上地馈通(176)，直到其与中间阀(24Z2)的液压控制线(200)邻接为止，液压控制线(200)也向上延伸，直到其进入双向歧管跨接结构(20Z2)为止。控制线馈送通过(176A、176B)并且轴向向上继续以变得与第三安全阀(24Z1)平行。来自上控制线路连接(176C)的控制线(200)在全部三个控制线伴随管道前进以穿过井口之前允许每个安全阀从地面的远程控制。液压控制线(200)、光缆、电缆、传感器线和/或任何其他小的管道、计算机操作缆线、导线或类似设备可以穿过各个地下部件以提供用于地下处理的必要信息和控制。
布线和/或控制也可以通过具有湿连接器的管道向后约束。与遥控车辆(ROVs)和水下照相机的湿连接器相似的湿连接器可用于本发明的增压环境、井孔管道或罐内，其中可匹配湿连接可以在流体环境中实现。例如，湿连接可以在井构造期间或之后设置在轴向独立管道(图60-61的188)内，其中连接器和下垂导线可以沿管道向下泵送并且插入相应的湿连接器内。具有下垂控制缆线的设备可以在LDHP管道系统的各个管道内向下泵送以操作例如摄像机、切割机构或量规，量规在允许地下压力和温度状态的维护的情况下消除了对通过各个设备(176、176A、176B)传送液压控制缆线的需要。
现在参考图76和77，具有线AC-AC的平面图和沿着图76的线AC-AC的立体截面图，示出具有上端咬合在一起的连接器(49)的LDHP管道系统腔室接头(21)的实施例(21Z1)和可与图78的下端接合的PBR(205)的实施例(49E)，示出单个中央腔室(59Y7)和三个独立井孔管道(59Y1、59Y3、59Y5)可以如何过渡至六个独立管道井孔(59Y1-59Y6)的下端咬合在一起的连接器(49)的实施例(49D)，其同时可以通过环向应力连接器联接。
图78和79示出具有线AD-AD的平面图和沿着图78的线AD-AD的立体截面图，描绘了具有上端咬合在一起的连接器(49)和PBR(207)的实施例(49F)的LDHP管道系统腔室接头上端(21)的实施例(21Z2)，示出下端匹配的密封堆叠芯轴(206)和咬合连接器(49)的实施例(49E)可用于同时将管道连接至图77的上端。
现在参考图80和81，这些附图示出具有线AE-AE的平面图和沿着图80的线AE-AE的立体截面图，图80示出了LDHP管道系统腔室接头上端(21)的实施例(21Z3)，其中上端咬合在一起的连接器(49)和PBR(207)的实施例(49G)可接合至图83的下端，下端匹配密封堆叠芯轴(208)和咬合连接器(49)的实施例(49F)可接合至图79的上端。
图82和83示出具有线AF-AF的平面图和沿着图82的线AF-AF的立体截面图，图82描绘了LDHP管道系统的实施例(34Y)，其中具有上端咬合在一起的连接器(49)和PBR(207)的实施例(49G)的轴向独立管道(34)可与其他轴向独立的管道实施例(34Y)的下端接合，其中，下端匹配密封堆叠芯轴(209)和咬合连接器(49)可以同时将多个管道实施例(49G)连接至图81的上端。
现在参考图84、85、86和86A，分别示出LDHP管道系统的具有线AG-AG的平面图、沿着线AG-AG的截面正视图、具有细节线AX的分解图以及线AX内的放大的详图。LDHP系统包括轴向独立管道(34)和具有咬合在一起的连接器(49)的实施例(49D)的歧管跨接结构(20)布置实施例(34Z)。这些附图示出位于上端插头连接器(210)与形成井孔管道(59Y2、59Y4、59Y6)的下端箱连接器(211)之间的大直径管道(221)以及位于成形的管接头管道(175)的相对端部上的小直径管道(214、216)。所描述的布置可用于接合位于设置有端口(223)的管道(215)的相对端部处例如为阀、跨柱和柱塞的分流装置，设置有端口(223)的管道(215)可以与横向通路(218)管道(217)接合，横向通路(218)管道(217)进一步可接合至更大直径管道(221)中的通路(222)，其中，形成井孔管道(59Y1、59Y3、59Y5)的更小直径管道在其上端具有更小直径的插头(212)连接器并且在下端处具有箱(213)连接器。另外的管道壁厚(219)可以围绕孔口(223)设置以匹配跨接点处的小直径管道的压力承载能力。
对于咬合在一起的连接(49)，同时连接支架实施例(229)可以用于组合更大直径接合芯轴(225)与插头连接器(210)容座(226)，更大直径接合芯轴(225)接合更大直径箱连接器(211)的容座，插头连接器(210)容座(226)包括用于接合更小直径箱连接器(213)和插头连接器(212)容座(228)的小直径接合芯轴(227)，其中，支架(229)可用于确保咬合在一起的箱(211、213)的难接近侧与夹紧机器同时协调，用于将连接同时咬合在一起。咬合在一起的箱(211、213)能够通过液压力扩张到相应的插头(210、212)上，在同时向将箱和插头接合和咬合在一起的所请求保护的机器供给液压力以及将六个井孔管道(59Y1-59Y6)与所请求保护的机器咬合在一起期间，相应的插头(210、212)能够以通过端口(166)施加的相同的液压力被压缩。然后释放液压力，连接器(210-213)的轮廓和环向应力将相应的管道固定在一起。液压软管和/或夹紧机构的任何布置可被用于操作本发明的多个咬合在一起的连接(49、49D)。
布置(34Z)也可以包括具有载荷表面(6)的大直径第二管道(3)，载荷表面(6)用于将组件邻接和连接至第一管道(2)或另一个第二管道，其中，支承支架(220)可以接合至第二管道(3)，以及其中，支架的数量可以增加以进一步形成第二管道内的支承矩阵结构，从而通过增加其中的托架的支承来进一步提高有效壁厚的破裂和/或坍塌承受能力。
图87和88描绘了具有轴向独立管道(34)的LDHP管道系统的实施例(34X)的具有细节线AH的立体图和图87的线AH内的放大的详图，具有轴向独立管道(34)的LDHP管道系统的实施例(34X)利用咬合在一起的连接器(49)的实施例(49D)具有轴向下端(45)和横向造斜器(46)孔口出口的实施例(46Y)。更大直径井管道(231)和更小直径井管道(232)示出在腔室接头与造斜器之间。
现在参考图89、90、91和92，这些附图分别示出LDHP管道系统的具有线AI-AI的平面图、具有表示去除部分的虚线和细节线AJ和AK的沿着线AI-AI的正视截面图、线AJ内的放大详图以及线AK内的放大详图，该LDHP管道系统具有横向轴向独立管道(34)的实施例(34X)和造斜器(46)的实施例(46Y)，造斜器(46)的实施例(46Y)具有与图87和88相关的咬合在一起的连接器(49)的实施例(49D)，示出邻近于具有用于同时连接的相应的支架(229)的箱(212)和插头(213)的更小直径的插头连接器的箱(210)和插头(211)的更大直径的咬合在一起的环向应力连接器。
具有大直径接合部(225、226)和与更小直径下部(229L)支架(229)相关的小直径接合部(227、228)的上部(229U)支架(229)可用于固定上部箱连接器(210、212)，使其可以利用接合至箱(210、212)和插头(211、213)的向外暴露的容座(226、228)的夹紧机构咬合到下部插头连接器(211、213)内。夹钳能够在施加液压力之后咬合连接部，以经由连接的液压软管和液压动力组件通过插头与箱之间的液压端口(226)使箱扩张以及压缩插头。注射到中心端口(166A、166D)内的压力可以在连接器插头与箱之间迫压，以排出邻近于由相应的上部(237)和下部(236)相邻负载台肩轴向地支承的金属对金属的上部(234)和下部(235)前端密封件的端口(166B、166C、166E、166F)。一旦连接部咬合在一起，则从端口(166)释放液压力，并且然后端口被塞住以停止不希望的流体的侵入和/或用于膨胀的液压油的泄漏，液压油可用作抗腐蚀流体。环向应力连接器的箱和插头部分能够咬合在一起以接合齿(233)，当与环向应力结合时齿(233)能够防止连接的分离。
在第一(2)和第二(3)管道的邻接利用分担载荷表面邻接环向应力的轴向长度的磨擦以抵制安装期间的运动的情况下，橄榄体和双橄榄体布置利用克服两个光滑表面的更短轴向摩擦长度的容纳环向应力，环向应力连接器利用跨过独特形式的齿的接合，以确保完全接合连接器。本文中描述的现有技术的咬合在一起的连接能够快速地组装，假如能够产生多个轴向独立连接，则可以采用任何适当的连接，包括例如现场焊接、止动器或芯轴和轮廓接合、夹紧的法兰和/或法兰和螺栓连接、或者在夹紧的框架内自转的旋转螺旋连接器。
如同LDHP管道系统(1)，利用环向应力咬合在一起的连接可以具有大于固定其上的管道的破裂、坍塌和轴向加载能力；因此，重要的是利用适当的焊接(230)确保连接器和管体之间的良好的连接。另外，现有技术的咬合连接器的有效壁厚可以在被包括在LDHP管道系统(1)的第一(2)和第二(3)管道内时缩小尺寸以更好地便于安装，这是由于连接器不需要独立地承载环向应力并且可以从周围管道获得强度，因此，与破裂和坍塌率相比，更多地使用咬合连接器用于其轴向承载能力、密封和安装。
当在第一(2)和/或第二(3)管道实施例上使用咬合连接器时，咬合连接器也可以具有匹配管道载荷表面的载荷表面以确保载荷表面邻接部和有效壁厚的轴向连续性，咬合连接器的载荷表面焊接(230)在管道的载荷表面上。如果螺纹连接用于第一(2)或至少第二(3)管道，则将载荷表面设置在连接器上的各种方式中的任一种可被用于连接器倒置或齐平连接。跨过这些连接的载荷表面可以利用夹紧、插接、螺栓连接或现场焊接来成形或保持齐平。
如在图76至92中所示的，所请求保护的多个轴向和周向地独立(34)的井孔(59Y1、59Y3、59Y5)和轴向地独立(34)的井孔(59Y2、59Y4、59Y6)的同时连接可以在腔室接头过渡(21Z1)期间共用周缘，使得图60和61的管道(182、185、186、187)、管道吊架(167A、167B、167C)和PBR(168)以及图66-75的歧管跨接结构(20Y、21Y、20Z)可以利用相应的芯轴密封组合件(206、208、209)被设置和接合至多个同时联接的咬合在一起的环向应力连接器、连锁支架(229)、夹钳、液压端口(166)和PBR(205、207)，其中，这种布置对于习惯于单个同心孔井设计的专业人员来说不是显而易见的。
图93是具有线AL-AL的平面图，图94至105是沿着线AL-AL的正视截面图，其中，图95的上端是图94的下端的继续，图96的上端是图95的下端的继续，等等，一直到105的上端是图104的下端的继续。图93和94至105示出具有图66至92的咬合在一起的组装连接器(49)的实施例(49D、49E、49F、49G)的零部件的地下罐(13)的实施例(13Y)的LDHP管道系统(1)的实施例(1Y)，地下罐(13)的实施例(13Y)具有内部地下立式分离器(11)的实施例(11Y)、热交换器(12)的实施例(12Y)、歧管跨接结构(20)的实施例(20Y、20Z)、歧管跨接腔室接头(21)的实施例(21Z)和载荷表面高压腔室接头(21)的实施例(21Z1、21Z2、21Z3)的布置，这些零部件可以与图60和61的正交倾斜立体图相关。图93至105示出具有载荷表面(6)的连接的第二管道(3)的实施例(3Y1、3Y2、3Y3)，载荷表面(6)邻接至具有中间环带(7)的圆周载荷表面(5)，以形成可用作地下分离器(11)、热交换器(12)和/或罐(13)的更加有效壁厚(9)的实施例(9Y)的环向应力分担布置。
形成地下孔，并且利用独立管道束(34Y)将第一和第二(3、3Y1、3Y2、3Y3)管道设置成形成LDHP腔室接头(21、21Z1、21Z2、21Z3)，独立管道束(34Y)可以经由用于设置另外的管道(187、186、185)的孔选择器(例如图119D的25D)进入，其中，每个连续的管道的下端可被设置的更深。设置有螺旋的箱(238)和插头(239)旋转连接器可被用于简化第一和第二(3、3Y2)管道的连接，或者如果第一和第二管道可以如图12和12A所述地单独地安装或一起安装，则可以使用咬合连接器或其他适当的连接。粘合靴可以添加至第二管道(3Y2)的下部插头(239)端。
地下岩层通路孔可以形成在造斜器(46)组件(46Y)以下，管道(187)可以设置和固定其中以形成具有衬管悬挂器(167)组件(167A)的管道束(34X)的井孔管道(231)，其中，粘合可以利用井孔(59Y1)的更小管道(232)与井孔(59Y4)的更大管道(231)之间的横向通路(217)歧管跨接结构，歧管跨接结构可以形成管道束(34Z)的一部分或者可以利用管道(232)造斜器组件(46Y)的下端，通常用于围绕衬砌悬挂器(167)粘合。然后可以对管道(185、186)和衬管悬挂器(167B、167C)重复上述处理，在此其每一个可以悬挂在独立管道组件(34X、34Y、34Z)的管道内，以形成井孔(59Y2、59Y4、59Y6)。当跨接通路(217)不被使用时，其可以由接合在管接头(175)中的跨柱覆盖(例如与图119E的25E相似)。
井孔(59Y1、59Y3、59Y5)可被用于支承可以过渡至中心孔(59Y7)的井孔(59Y2、59Y4、59Y6)上的流体操作，或可替代地可以具有独立井孔(59Y1、59Y2、59Y3)、可与衬砌悬挂器(167)一起使用的入口、PBR(168)和/或其他井下钻孔和套管或衬砌设备。例如，钻井流体、用于废物处理或注水的流体的注射或者在井构造期间或之后来自地下岩层的流体的生产可以在罐(13)或分离器(12)内处理，罐(13)或分离器(12)能够利用例如缆线、工具、摄像机或可在用于井构造、生产、干预、安全性、整体性、维护和/或废弃的地下环境内使用的其他设备访问。
在钻孔和套管或者衬砌井孔(59Y1-59Y6)之后，可以通过利用可接合至PBR(168、168C)的下端尾管和芯轴(169)设置用于注射和/或生产(182)的流体连通管道来完成，其中，当不使用中心进入井孔(59Y7)时，管道(182)的上端可以连接至井口的管道吊架双端法兰管中的吊架，或者接合至第二腔室接头歧管跨接结构(21Y)的下端，以从轴向独立管道(34)过渡至同心管道(35)和中心进入井孔(59Y7)，其中，柱塞(25A)可以设置在轴向独立的腔室接头出口管道中，以使流体流分流到供给到同心通路内的长形分离环形通路内。
阀歧管跨接结构(20Z)然后可被设置在井孔(59Y7)内并且接合至腔室接头跨接结构(21Y)，以控制具有地下安全阀(24、24A、24B、24C)的同心通路，其中，任何流体流均可在不影响其余流体流的情况下停止。柱塞(25A)可被用于跨接歧管(20Z)内的液流，歧管(20Z)可被移除以接近腔室接头跨接结构(21Y)中的柱塞(25A)，柱塞(25A)可被移除以接近独立井孔的(59Y2、59Y4、59Y6)的下端。用于每个阀的控制线(200)可以利用控制线通路(167)和环带穿过设备，和/或多个控制线可以捆束成管道(200B)，管道(200B)可被用于延伸表面，用于监视和控制安全阀和/或需要控制线管道的其他地下设备。控制线以及缆线和管道的管道束也可终止于地下湿连接中，地下湿连接通过设置缆线联接而从地表至湿连接器接合，例如通过相对于位于其下端上的活塞泵送。
分离器进口歧管跨接结构(20Y)可以轴向地设置在中心进入井孔(59Y7)中的安全阀控制歧管跨接结构(20Z)以上以及接合至安全阀控制歧管跨接结构(20Z)，其中，液流分流设备(例如图119C的25A或图199C的25C)可被用于将液流分流至分离器进口(26)和分流器(29)，分流器(29)可用于保护通向罐(13)、流体分离器(11)和/或热交换器(12)的环带的端口(240)中心井孔(59Y7)免受浸蚀。在井构造期间，端口(240)可以由抗磨衬套覆盖，或者如果通向罐的入口需要存储例如钻井流体时则保持开放。
罐(13)的下端可以利用具有例如可与跨柱(例如图119E的25E)接合的管接头轮廓(175)的端口分组件(241)流体地进入，端口分组件(241)可被去除用于进入以及可被设置用于流体流通端口的关闭。罐(13)的下端、分离器(11)或热交换器(12)可以例如通过穿过两个端口组件(241)循环或通过在端口组件(241)上施加吸力来被清洁，以去除重的水和已通过重力沉积到罐的底部的任何固体。出于各种原因，包括例如作为碳氢化合物出口(图16的98)，可以沿着井孔的轴线添加端口组件(241)，其中，在安装期间，可以利用钻机(图1的51A、图4的51C)或随后利用作用为竖直流体分离器(11)的水位调节控制阀(100、101)的缆线或钢丝绳钻机(图3的51D)来插入阀，其中，湿连接和/或永久安装的缆线可以与计算机控制处理(图17的108)一起使用。
如由图60-105中的示例性中心入口井构造所示，多个井可以从单个主孔内的中心入口设置，但是，可以理解，该示例是建造地下井的各种方式中的一种，LDHP管道系统(1)的利用歧管跨接结构和腔室接头的应用可以并非如在本文中具体描述的那样实施。多个井、歧管接头和腔室接头并非本发明的必需的特征，如图5所示。基本平行的周向和轴向独立的井孔可以穿过LDHP管道系统(1)的单个主孔以接合分离的流动控制装置，比如BOP和阀树，或者比如为多个孔阀树的分离孔设备，以便将可生产和可注射的流体流体地传送至地下岩层和从地下岩层传送。例如，对于通过LDHP管道系统(1)的单个主孔形成多个井来说并不必然需要下端腔室接头，由于下端可被粘合地封闭或保持开放，以利用用于围绕多个井的环带的压力释放的周围岩层的破裂梯度。
现在参考图106和107，这些附图分别描绘了LDHP管道系统(1)的实施例(1AC)的轴向同心(35)和轴向独立(34)的过渡管道(47)的实施例(47A)的上立体图和下立体图，其作为虚线示出，以说明平滑过渡可被用于减小浸蚀磨擦同时流体流速度，其中，由于液流的跨接结构可能不是需要的或可控制的，并且通向全部下端轴向独立管道的入口可以是不可能或不需要的，因此过渡(47)可能不必要是歧管跨接结构(20)或腔室接头(21)的实施例(21AB)。另外，虽然下端管道是轴向独立的，但是不必须将其设置成周向独立，并且因此可以共用外圆周。
图108描绘具有虚线的平面图，虚线示出LDHP管道系统(1)的实施例(1AD)的隐藏表面。附图示出替代图109-110的(47C)的同心(35)和轴向独立(34)的过渡管道(47)的实施例(47B)。腔室接头(21)跨接结构实施例(21AA)示出过渡结构也可以如何是腔室接头(21、21AA)，其中，孔选择器(32)和分流器，例如(图119B的25B)或图119D的25D)，可以与下端芯轴(图119B的243)或用于在孔选择器延伸容座(242)或腔室接头的腔室内定向的侧键一起使用，以流体地和机械地进入对立孔(34)。示例性外径尺寸被示出用于表明布置(47B流动过渡、21AA腔室接头)可被用于图55-57和58-59的实施例(1U)和(1V)内。
现在参考图109和110，立体图和正视图分别描绘了与图108的设定尺寸的过渡部(47B)相似的同心(35)和轴向独立(34)的过渡管道(47)的实施例(47C)，且LDHP管道系统(1)实施例(1AE)用虚线示出。所描绘的布置可用于流速的浸蚀影响比建造成本更不重要的情况下，其中，简单的上端直角设计用于从轴向独立(34)管道过渡至轴向同心(35)管道。与图108相似的孔选择器延伸容座(242)可用于定向孔选择器(32)或分流器(例如图119B的25B)，孔选择器(32)或分流器可用于使流体和设备分流至下端独立管道(34)和从下端独立管道(34)分流。
图111和112分别示出正视图和平面图，示出了用于以虚线示出的LDHP管道系统(1)的实施例(1AF)的侧凹部造斜器(48)的实施例(48A)的同心(35)和轴向独立(34)的过渡管道(47)的实施例(47D)。两个40.6cm(16”)外径的管道偏移10.2cm(4”)以提供具有与任何常规井相似的竖直入口的孔，其中，两个孔的拼合可以设置在50.8cm(20”)ID内，以形成侧凹部布置(48A)，用于利用来自管道(246)的翻转工具从通孔(245)推动一个或更多个横向孔(244)。整个组件可以设置在孔中并且粘合就位，此后竖直孔和一个或更多个横向孔可被钻探和排列。
跨越全部井的通常实施的标准化反映了历史钻探设备的较低额定功率以及制造大孔厚套管的成本和能力，其中，例如根据API公报5C3，具有3.81cm(1.5”)壁厚的传统的61cm(24”)358.5N/mm2(52-ksi)套管的极限能够承受392.1bar(5688-psi)的破裂压力和402.8bar(5842-psi)的坍塌压力，这阻止了侧凹部造斜器(48A)的使用。但是，由当前更高动力的钻孔装置可用于开发非常规碳氢化合物，即在低单位成本下难以接近的碳氢化合物，碳氢化合物工业建立其上的标准可能变化。
因此，具有更常规井尺寸的LDHP管道系统(1)可以利用例如利用载荷表面邻接至762cm(30”)358.5N/mm2(52-ksi)3.81cm(1.5”)壁厚管道的具有3.81cm壁厚的61cm(24”)358.5N/mm2(52-ksi)管道，所述载荷表面跨越管道之间的环带，以及支承和分担环向应力以提供3.6”＝[0.8x(30”-21”)/2]或9.1cm的至少80％的有效壁厚，然后所述装置的单个主孔可以承载根据API公报5C3计算的752.9bar(10,920-psi)的破裂压力和757.2bar(10,982-psi)的坍塌压力，其中，690bar(10,000psi)的井设计是行业标准，以及其中，可以实现钻探大直径，例如用于76.2cm(30”)套管的91.4cm(36”)和用于61cm(24”)套管的66cm(26”)，至数百米或数千英尺，即使对于工业中使用的当前设备是不普遍的。
现在参考图113、114、115、116、117和118，这些附图分别示出了具有线AM-AM的平面图、具有示出去除部分的虚线的沿着图113的线AM-AM的正视横截面、具有细节线AN和AO的图114的等距射影图、图115的线AN内的放大的详图、图115的线AO内的放大的详图以及与图113-117的部件相关的分解图，其描绘了腔室接头(21)的侧凹部造斜器管道(48)的组件的实施例(48B)。所描绘的实施例(48B)包括以虚线示出的LDHP管道系统(1)的实施例(1AG)内的同心和轴向独立的咬合在一起的连接器(49)的实施例(49H、49I)，其中，腔室接头(21)可被用作侧凹部造斜器(33)的实施例(33C)。
管道体(48)组件具有上部(49H)和下部(49I)端部箱咬合连接器(251)组件，该组件包括具有形成在腔室接头管道的内径上的端部之间的侧凹部孔(199)的轴向独立(34)管道。孔(199)可被用于钻探岩层通路和在岩层通路内设置保护性金属衬砌，以形成轴向独立(34)孔(199)，轴向独立(34)孔(199)通过在轴向倾角处离开管道组件(48)的外径而从下端造斜器(例如图121的46)轴向向下和横向向外地延伸。独立孔(199)的轴线从贯穿通路(198)轴向和横向地偏移并且能够经由翻转工具(例如图119的33K)进入。
支承管道(246)可以形成为管道组件(48B)的一部分，其中，支承管道可被用于例如改善流体流通、粘合操作，提供气举管道和/或监控衬砌环带。管道壳体(247)包围腔室接头(21J)，适于将分流部分翻转至侧凹部造斜器孔(199)，其中，上部咬合连接器实施例示出为具有三个PBR容座，三个PBR容座用于接合至相应的腔室接头或支承管道和相应的轴向独立管道组件的相应的芯轴密封组合件。下端四个密封组合件芯轴(249、250)和改造的腔室接头(248、21J)可以接合至具有支架(200J)和相应的下端部的管道壳体(247)，相应的下端部可接合至另一个轴向独立管道造斜器组件(例如图120-125的48C)。
图119、119A、119B、119C、119D和119E分别示出分流设备(25)的翻转工具(33K)的实施例(33K1)的由顶向下立体图、分流设备(25)的现有技术柱塞(25A)的由顶向下的立体图、包括本发明人的孔选择器(32)的分流设备(25)的实施例(25B)的由底向上的立体图、本发明人的分流设备(25)的伴流液流涡轮(25C)的由顶向下的立体图、包括本发明人的孔选择器(32)的分流设备(25)的实施例(25D)的由顶向下的立体图以及现有技术的分流设备(25)的轮廓咬合套管或跨柱(25E)的由顶向下的立体图，这些附图示出可与本发明的实施例一起使用的各种分流设备。
翻转工具(33K)的实施例(图119的33K1)可被用于经由管道(例如图113-125的248)的邻近于所述侧凹部造斜器横向孔(199)的贯穿通路(图113的198)设置或恢复井设备，其中，翻转工具可以具有带有臂(195)的长形本体(197)，臂(195)能够与所述本体一起运动和/或从枢转点(196)轴向地旋转，例如如果第二翻转臂(图130-131的195)附连至第一枢转臂。翻转工具的运转位置可以包括例如接合至运转工具，该运转工具在利用制动阻挡弹簧(254)设定可旋转封隔器卡瓦(252)之后释放，以将翻转工具设置在其设备偏转、设置和恢复位置中。活动弹簧(253)活塞或其他缓冲装置可被用于便于工具和/或钻柱从活动臂(195)和/或接合/分离弹簧(253)偏转。花键(255)可以与过冲恢复工具一起使用，以释放封隔器卡瓦(252)和恢复翻转工具，其中，可以使用能够被用于利用任何机构以使流体和/或工具偏转到侧凹部孔(199)内的工具的设置和恢复的任何方式，所述机构作用为臂，以导致所述偏转，在此，例如，可被设定和恢复以及在不严重地破坏工具或井的情况下被用作偏转设备的任何套管封隔器。
如所描述的，用作臂以通过将所述翻转工具设置和恢复在用于运转和恢复的第一位置和将所述设备大致接合和偏转到所述横向孔内的第二位置而将设备设置或恢复至所述侧凹部造斜器(48B)的横向孔(199)和从所述横向孔(199)设置或恢复的任何工具可被用于便于进入，这是由于腔室接头(21J)可以控制进入侧凹部造斜器的区域内的设备的定向。例如，偏转工具(图119B的25B)可以安装到封隔器卡瓦装置(图119的252)上并且定向成使其造斜器(46)用作在被放置在腔室接头中时的枢转(196)和偏转臂(195)。
示出为柱塞(图119A的25A)和歧管跨接涡轮(图119C的25C)的分流设备(25)具有可与管接头轮廓(175)接合的止动器芯轴(256)，以阻挡或分流主流体流，其中，当例如用作枢转臂的造斜器(46)的改进设置在柱塞(25A)的上端臂(图119A的195)上时，柱塞装置(25A)可被用作翻转工具。
具有上端运转芯轴(257)的歧管跨接涡轮(25C)可被用于利用一个液流的流动能量驱动和/或辅助另一个液流，其中，当设置在歧管跨接结构(例如图62的20W、图65的20AA和图66-68的20Y)的容座轮廓内时，在环带与内部孔之间跨接结构的点处，一个液流的能量可以驱动一个涡轮(258)，一个涡轮(258)通过公共轴线驱动相对的涡轮(259)以为与涡轮相关的流体流提供能量，或反之亦然。这种涡轮可以与运动通过地下分离器(11)的产品一起使用，在此产生气体的流体的膨胀穿过涡轮进入罐(13)内，涡轮可被用于提升浓稠流体产品或驱动水注射和/或水处理。
跨柱(图119E的25E)或利用缆线钻机可展开和可恢复的任何其他类似装置，例如图3的25D，可被用于关闭在地下管道中邻近于可接合的管接头轮廓(175)的打开端口，例如分离器进口(图62-68的26)或跨接端口，其中，端口的操作可以包括安装和移除这些可密封跨柱，可密封跨柱关闭侧孔口但是允许流体和/或工具通过内通道通过并且可以咬合到井内管接头轮廓内以及从井内管接头轮廓移除。
现在参考图120和121，这些附图示出具有线AP-AP的平面图和沿着线AP-AP的截面正视图，其中虚线表示侧凹部(48)造斜器(46)的实施例(48C)的去除部分，且以虚线示出LDHP管道系统(1)的实施例(1AH)的轴向独立的咬合在一起的连接器(49)的实施例(49I、49J)。这些附图示出包括管道体(48)的侧凹部(33)的实施例(33D)，管道体(48)具有用于独立(34)孔(199)侧凹部的上部(49I)和下部(49J)端部连接器，独立(34)孔(199)侧凹部可用于推动岩层通路以及悬挂保护性金属衬砌，例如衬砌悬挂器(167)，保护性金属衬砌从离开外径管道体(48)的下端造斜器(46)轴向地向下和横向地向外延伸，其中，翻转工具可以设置在贯穿通路(198)中以使通路偏转至横向孔(199)。管道组件(48C)的上端连接器(49I)可被用于接合翻转工具，例如图119的(33K1)或腔室接头装置(例如图113-118的48B)的翻转工具。
图122、123、124和125描绘了具有AQ-AQ的平面图、具有表示移除部分的虚线和细节线AR和AS的沿着图122的线AQ-AQ的正视截面图、图123的线AR内的放大的详图以及图123的线AS内的放大的详图，描绘了具有作为虚线示出的LDHP管道系统(1)的实施例(1AI)的轴向独立的咬合在一起的连接器(49)的实施例(49H、49I、49J)的与图113-121的实施例(48B、48C)的接合相关的侧凹部(48)造斜器(46)的实施例(48D)。分流(25)翻转工具(33K)的实施例(33K1)可在接合封隔器卡瓦(197)之前在第一运转位置(33K1A)中安装在贯穿通路(198)中，用于通过侧凹部孔(199)的设备分流的第二位置(33K1B)采用用于在接合滑动件之后设置和恢复设备或流体的臂(195)。
现在参考图126和127，这些图描绘了示出为虚线的LDHP管道系统(1)的实施例(1AJ)的侧凹部管道(48)的造斜器(46)的实施例(48E)的具有线AT-AT的平面图和具有表示去除部分的虚线的沿着线AT-AT的正视截面图。具有可与任何形式的地下连接器接合的上端部和下端部的管道体(48)内的侧凹部(33)的实施例(33E)可以从通孔(198)进入，其中轴向独立(34)的孔(199)侧凹部在其上端部与下端部之间形成在内径上。当翻转工具用于从所述贯穿通路(198)进入所述独立孔(199)时，横向孔(199)可被用于推动地下岩层通路以及悬挂保护性金属衬砌，如图128-132所示。另外的支承轴向独立管道也可以与支架(263)固定地设置。
图128和129描绘了具有线AU-AU的平面图和具有表示去除部分的虚线的沿着线AU-AU的正视截面图，其示出侧凹部管道(48)造斜器(46)的实施例(48F)与侧凹部(33)的实施例(33F)和翻转工具(33K)的实施例(33K2)，示出了以虚线示出的LDHP管道系统(1)的实施例(1AK)内的位于运转位置(33K2A)中的翻转工具。
翻转工具(33K)的实施例(33F)可用于经由邻近于侧凹部造斜器横向孔(199)的管道的贯穿通路(198)设置或恢复井设备，其中，所述翻转工具可以包括长形本体(197)，长形本体(197)具有与所述本体一起运动的臂(195)，所述臂(195)利用例如具有所述长形本体的j槽(260)布置在第一翻转工具运转和恢复位置(33K2A)与用于臂的第二位置(图130-132的33K2B)之间从枢转点(196)轴向地旋转，以将设备放置或恢复到所述侧凹部(33)造斜器管道(48)的横向孔(199)以及从横向孔(199)设置或恢复。工具(33K2)可以利用任何形式的运转工具进行设置和恢复，以将长形本体(197)设置成大致邻近横向孔(199)，以便分流井设备至所述横向孔或从所述横向孔分流，井设备例如为钻柱、套管衬砌、射孔枪、封隔器或任何其他适当的井内设备。
现在参考图130、131和132，这些附图描绘了具有线AV-AV的平面图、具有细节线AW和表示去除部分的虚线的沿着图130的线AV-AV的正视截面图以及图132的线AW内的放大的详图，描绘了具有以虚线示出的LDHP管道系统(1)的实施例(1AL)内的分流位置(33K2B)中的翻转工具(33K)的实施例(33K2)的侧凹部(33)造斜器(46)管道(48)的实施例(48G)。任何类型的活塞封隔器(261)和杆(262)和/或弹簧和重量设定机构均可被用于使翻转工具(33K2)的臂(195)延伸至分流位置(33K2B)和/或使其缩回至运转和恢复位置(33K2A)。工具(33K2)可以接合至具有肾形轮廓的通孔(198)，肾形轮廓定向臂并且提供用于设定具有滑动件的封隔器的轴向位置以锚定翻转工具，此后，从锚定工具分离的力可以与例如轴向向上运动的活塞(261)和杆(262)一起使用，以操作j槽(260)和分流臂(195)的枢转点(196)。活塞和杆可以再次向下操作用于使臂缩回至运转位置，此后工具可以从通孔(198)松开并且恢复至表面。可以使用操作翻转工具的任何方式，例如用于针对更大孔改进的气举阀的翻转工具的改进。
侧凹部(33)之间的管道(48)的通孔(198)的长度可能是重要的，例如，可以在数百英尺或米中测量，以便允许钻柱包括例如钟摆组件、旋转可操纵的弯套和电机操作的钻铤、稳定器、钻头、双中心钻头、扩眼器和/或用于在退出侧凹部(33)时在例如1-3度每30米或100英尺的倾角处定向地钻探的其他钻孔装置，其可以具有相似长度以允许安装衬砌悬挂器。
本发明的侧凹部(33)造斜器管道(48)和翻转工具的使用通常不适用于缺乏足够空间和/或压力承载能力的常规井设计，因此，LDHP管道系统(1)可被有效地用于操作侧凹部和翻转工具以产生水平6的多横侧，其中，利用设计用于单个孔衬砌的传统设备来在比常规可能更大的井径中实现包封的、粘合的和压力密封的接头。各种先前和传统的多侧工具可被改造成用于本发明，以提供与利用具有更高压力等级的更大孔尺寸相同的有益效果。
大约公元前600至260年，地下井的构造由中国人通常以竹竿为起点并且使重的绳缆索工具下落以切割达到35.6cm(14”)的圆孔。缆索工具钻探在大约公元1825年在欧洲被使用，直到在公元1879年双锥钻头被授予专利以及1933年三锥钻头被引入，之后是旋转钻探控制的井构造。通过过量供给首先被一时性繁荣带来灾难的行业最终由指向更低成本的协会标准化的公司的协同动作所控制。在最近百年的后期期间，在向地下钻头提供转矩和重量以及大直径钢套管的构造方面出现了重要推进，但是，在当没有足够的动力用于经济地钻探更大的钻孔的时间期间，行业继续寻求适合设计成用于容易进入控制行业历史的“传统”地下矿床的井眼大小的碳氢化合物。
因此，本发明既不对于自从至少公元前200年已基本使用相同井孔尺寸的专业人员来说是明显的，如由关于50.8cm(20”)的井管道的规格的美国石油学会(API)的行业管道标准5CT所证明的，对于在即使使用我们现时水平的技术表面岩层特别难以钻孔的各种区域中的使用其也未必是最低成本选择；但是，存在进入非常规的和极度困难的地下矿床的很严肃的需求，其中，在远程和海底位置提供地下处理减少了所需的基础结构以及减少了通过地下水系统渗透的量和/或缓和了环境敏感区域、森林、农田和/或居住区的土地面积的使用，在这些区域中，钻探和井生产具有严重的负面影响。本文中描述的大直径高压管道系统(1)可被用于通过减少对植物的地面影响、最小化用于建造多个井的燃料和资源以及提供用于更加经济地生产和最大化比如为气体的清洁燃烧燃料的再生的设计，来以更加节约成本和碳使用自觉的方式满足这些需要，其中，对地下技术的当前现代推进可被用于将可变速度的生产和/或可注射地下单个或同时流体液流通过具有大于当前利用更大直径管道实施的压力承载能力的单个主口控制至一个或更多个井和/或从一个或更多个井控制，以利用可与实际的任何现成领域已证明的技术一起使用的设计进入常规和非常规的地下矿床，并且其可以被标准化以进一步降低成本和减小环境影响。
虽然已重点对本发明的各个实施例进行了描述，但是可以理解，在随附权利要求的范围内，本发明可以以除本文中具体描述之外的方式实施。
附图标记已被结合到权利要求中，仅以在行使权利期间辅助理解。
Claims (38)
1.一种井管道系统(1)，包括：
第一周向弹性的外部管道壁(2)；
至少一个第二周向弹性的内部管道壁(3)，所述至少一个第二周向弹性的内部管道壁(3)定位在所述第一周向弹性的外部管道壁内，以在所述第一周向弹性的外部管道壁与所述至少一个第二周向弹性的内部管道壁之间限定环带；以及
多个径向载荷表面(5、6、123)，所述多个径向载荷表面(5、6、123)跨过所述环带延伸并且在所述外部管道壁和所述内部管道壁中的至少两个之间径向地延伸，以同心地抵靠所述外部管道壁和所述内部管道壁中的至少一个，从而形成至少两个弹性环向应力连接的管体(4)，所述至少两个弹性环向应力连接的管体(4)在所述至少两个弹性环向应力连接的管体与所述多个径向载荷表面之间具有至少一个同心环形空间(7)，
其中，穿过地下岩层的一个或更多个通路通过将包括所述至少一个第二周向弹性的内部管道壁的内部管体插入包括所述第一周向弹性的外部管道壁的外部管体内形成，其中，所述内部管体包括大于所述外部管体的内径的外径，以及其中，利用由施加其间的环向力引起的所述内部管体的周向弹性压缩和所述外部管体的周向弹性膨胀而在至少一个井口组件(10)以下将所述内部管体插入所述外部管体内，以及
其中，所述环向力在所述插入之后的解除释放了所述周向弹性膨胀和所述周向弹性压缩，以使所述外部管体的所述多个径向载荷表面邻接至所述内部管体，用于形成连接的管体，并且引起弹性环向应力阻力(8)在所述连接的管体之间的同心分担，用于形成能够容纳比所述外部管道壁和所述内部管道壁在没有所述弹性环向应力阻力的所述同心分担的情况下所能够承受的更高压力的更大的有效壁厚(9)。
2.根据权利要求1所述的井管道系统，其中，所述多个径向载荷表面包括所述管体(4)中的至少一个的一部分。
3.根据权利要求1所述的井管道系统，其中，所述多个径向载荷表面包括塑性可变形部分或弹性可扩张部分，所述塑性可变形部分或弹性可扩张部分能够用于提供所述多个径向载荷表面的所述邻接和所述连接的管体之间的所述弹性环向应力阻力(8)的所述同心分担。
4.根据权利要求1所述的井管道系统，其中，所述环向力包括重力、机械力(38)、流体或气动力(39)或其组合。
5.根据权利要求1所述的井管道系统，还包括至少一个流体连通管道吊架双端法兰管(14)分组件的井口组件(10)，所述井口组件(10)能够与安全部件(15)和密封部件(16)一起接合至第一管道口分组件(17)和至少一个第二管道口分组件(18)，其中，所述第一管道口分组件(17)和至少一个第二管道口分组件(18)与所述第一周向弹性的外部管道壁(2)的上端和所述至少一个第二周向弹性内部管道壁(3)相关并且固定，以形成所述井口组件。
6.根据权利要求5所述的井管道系统，其中，单个橄榄体(41)或双橄榄体(42)压缩配件用于固定和密封接合至所述井口组件的至少两个管道壁。
7.根据权利要求5所述的井管道系统，还包括能够与所述井口组件接合的至少一个钻孔组件，以推动所述一个或更多个通路通过所述地下岩层。
8.根据权利要求1所述的井管道系统，其中，多个基本同心管道(35)、轴向独立管道(34)或其组合形成能够通过所述管体置换的混合接头，以形成通过地下岩层的所述一个或更多个通路。
9.根据权利要求8所述的井管道系统，其中所述混合接头包括多个平行的轴向独立同时可接合管道的咬合连接器(49)，所述连接器(49)包括弹性可压缩内部周缘和弹性可扩张外部周缘(4A)，用于连接基本同心管道(35)或轴向独立管道(34)。
10.根据权利要求8所述的井管道系统，其中，一个或更多个阀(24)或分流设备(25、32)选择性地布置成控制通过穿过地下岩层的所述一个或更多个通路的流通。
11.根据权利要求10所述的井管道系统，其中，所述控制的连通包括利用计算机(102、108)来操作所述一个或多个阀。
12.根据权利要求10所述的井管道系统，其中，通过电动控制器、气动控制器、液压控制器、监视设备或其组合来观测穿过地下岩层的所述一个或更多个通路之内的压力、温度、流体的流量或其组合。
13.根据权利要求8所述的井管道系统，还包括形成有歧管跨接结构(20)、腔室接头(21)、侧凹部造斜器(48)或其组合的一个或更多个独立孔。
14.根据权利要求13所述的井管道系统，其中所述侧凹部造斜器(48)包括具有轴向独立孔的侧凹部(33)，所述轴向独立孔(199)延伸至从贯穿通路(198)横向地偏移的下端造斜器(46)。
15.根据权利要求13所述井管道系统，其中至少一个孔选择器工具(32)、翻转工具(33K)或其组合选择性地布置通过所述一个或更多个通路以及向所述一个或更多个通路定向以进入所述一个或多个独立孔。
16.根据权利要求15所述的井管道系统，其中，所述翻转工具(33K)包括具有臂(195)的长形本体(197)，所述臂(195)随着所述长形本体(197)运动和/或从所述长形本体(197)上的枢转点(196)轴向地转动，其中所述翻转工具(33K)用于设置或恢复经由贯穿通路(198)穿过所述侧凹部造斜器的轴向独立孔(199)的井设备。
17.根据权利要求5所述的井管道系统，其中，地下流体处理罐(13)在所述至少一个井口组件与所述管体的下端之间形成在所述管体内，以及其中，所述流体处理罐包围穿过所述地下岩层的所述一个或更多个通路中的至少一个以及与所述一个或更多个通路中的至少一个流体地连通。
18.根据权利要求17所述的井管道系统，其中所述地下流体处理罐(13)用于形成包括连接的基本同心的管道壁或轴向独立的管道壁和通路的地下分离器(11)，所述管道壁和通路形成进口(26)、上升筒(27)、降液管(28)、分流器(29)、分散器(30)、脱湿器(31)或其组合，以在流体处理期间分离流体。
19.根据权利要求17所述的井管道系统，其中，所述地下流体处理罐(13)利用连接的基本同心的管道壁或轴向独立管道壁形成热交换器(12)，以在所述连接的基本同心的管道壁或轴向独立的管道壁内的流体与所述地下流体处理罐内的围绕所述连接的基本同心的管道壁或轴向独立的管道壁的流体之间交换热，以进一步提供所述地下流体处理。
20.一种利用井管道系统(1)的方法，所述方法包括如下步骤：
提供周向弹性外部管道壁(2)和至少一个第二周向弹性内部管道壁(3)，其中多个径向载荷表面(5、6、123)跨过所述外部管道壁和所述内部管道壁中的至少两个的至少一部分延伸并且在所述外部管道壁和所述内部管道壁中的至少两个之间径向地延伸，以同心地抵靠所述外部管道壁和所述内部管道壁中的至少一个，从而形成至少两个弹性环向应力连接的管体(4)，至少一个同心环形空间(7)位于所述连接的管体与所述多个径向载荷表面之间；
通过将包括所述至少一个第二周向弹性的内部管道壁的内部管体插入包括所述周向弹性的外部管道壁的外部管体内形成穿过地下岩层的一个或更多个通路，其中，所述内部管体包括大于所述外部管体的内径的外径，以及其中，利用由施加其间的环向力引起的所述内部管体的周向弹性压缩和所述外部管体的周向弹性膨胀而在至少一个井口组件(10)以下将所述内部管体插入所述外部管体内；和以及
在所述插入之后解除所述环向力释放了所述周向弹性膨胀和所述周向弹性压缩，以使所述外部管体的所述多个径向载荷表面邻接至所述内部管体，用于形成连接的管体，并且引起弹性环向应力阻力(8)在所述连接的管体之间的同心分担，用于形成能够容纳比所述外部管道壁和所述内部管道壁在没有所述弹性环向应力阻力的所述同心分担的情况下所能够承受的更高压力的更大的有效壁厚(9)。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括利用所述管体(4)中的至少一个的至少一部分作为所述多个径向载荷表面，利用所述管体的独立承受中间体作为所述多个径向载荷表面，或其组合。
22.根据权利要求20所述的方法，还包括利用塑性可变形径向载荷表面或弹性可扩张径向载荷表面以提供所述邻接以及在所述连接的管体之间分担所述弹性环向应力阻力(8)。
23.根据权利要求20所述的方法，还包括利用包括重力、机械力(38)、流体或气动力(39)或其组合的环向力。
24.根据权利要求20所述的方法，还包括以下步骤，形成具有与安全部件(15)和可密封部件(16)一起接合至第一管道口分组件(17)和至少一个第二管道口分组件(18)的至少一个流体连通管道吊架双端法兰管(14)分组件的井口组件(10)，所述第一管道口分组件(17)和至少一个第二管道口分组件(18)与所述周向弹性外部管道壁(2)的上端和所述至少一个第二周向弹性内部管道壁(3)相关并且固定。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括利用单个橄榄体(41)或双橄榄体(42)压缩配件来固定和密封接合至所述井口组件的至少两个壁。
26.根据权利要求24所述的方法，还包括利用能够与所述井口组件接合的至少一个钻孔组件，以推动所述一个或更多个通路穿过所述地下岩层。
27.根据权利要求20所述的方法，还包括提供形成有多个基本同心管道(35)、轴向独立管道(34)或其组合的混合接头，所述混合接头能够通过所述管体置换，以进一步形成穿过地下岩层的所述一个或更多个通路。
28.根据权利要求27所述的方法，还包括利用具有弹性可压缩内部周缘和弹性可扩张外部周缘(4A)的多个平行的轴向独立同时可接合管道的咬合连接器(49)，以连接所述基本同心管道(35)或轴向独立管道(34)。
29.根据权利要求27所述的方法，还包括在所述一个或更多个通路中选择性地布置一个或更多个阀(24)或分流设备(25、32)，以控制通过所述一个或更多个通路的流通。
30.根据权利要求29所述的方法，还包括利用计算机(102、108)来操作所述一个或更多个阀，或者操作用于控制流体连通的所述分流设备。
31.根据权利要求29所述的方法，其中，通过电动控制器、气动控制器、液压控制器、监视设备或其组合来观测穿过地下岩层的所述一个或更多个通路之内的压力、温度、流体的流量或其组合。
32.根据权利要求27所述的方法，还包括以下步骤，形成具有歧管跨接结构(20)、腔室接头(21)、侧凹部造斜器(48)或其组合的一个或更多个独立孔。
33.根据权利要求27所述的方法，还包括以下步骤，利用具有轴向独立孔的侧凹部(33)形成侧凹部造斜器(48)，所述轴向独立孔(199)延伸至从相应的贯穿通路(198)横向地偏移的下端造斜器(46)。
34.根据权利要求31所述的方法，还包括将至少一个孔选择器工具(32)、翻转工具(33K)或其组合选择性地布置和定向在所述一个或更多个通路内，以进入所述一个或多个独立孔。
35.根据权利要求33所述的方法，还包括提供一翻转工具(33K)，所述翻转工具(33K)包括具有臂(195)的长形本体(197)，所述臂(195)随着所述长形本体(197)运动和/或从所述长形本体(197)上的枢转点(196)轴向地转动，其中所述翻转工具(33K)用于设置或恢复经由贯穿通路(198)穿过所述侧凹部造斜器的轴向独立孔(199)的井设备。
36.根据权利要求24所述的方法，还包括以下步骤，利用在所述至少一个井口组件与所述管体的下端之间形成在所述管体内的地下流体处理罐(13)，其中，所述流体处理罐包围穿过所述地下岩层的所述一个或更多个通路中的至少一个以及与所述一个或更多个通路中的至少一个流体地连通。
37.根据权利要求36所述的方法，还包括利用所述地下流体处理罐(13)来形成具有连接的基本同心的管道壁或轴向独立的管道壁和通路的地下分离器(11)，用于形成进口(26)、上升筒(27)、降液管(28)、分流器(29)、分散器(30)、脱湿器(31)或其组合，以在流体处理期间分离流体。
38.根据权利要求37所述的方法，还包括利用所述地下流体处理罐(13)，以利用所述基本同心的管道壁或轴向独立的管道壁形成热交换器(12)，从而在所述管道壁内的流体与所述地下流体处理罐内围绕所述管道壁的流体之间交换热，以进一步提供所述地下流体处理。
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