CN105593458A - 用于在钻井孔中定向的方法和系统 - Google Patents

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CN105593458A CN201380078143.8A CN201380078143A CN105593458A CN 105593458 A CN105593458 A CN 105593458A CN 201380078143 A CN201380078143 A CN 201380078143A CN 105593458 A CN105593458 A CN 105593458A
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Abstract

本公开涉及一种用于在钻井孔中定向管柱的方法，其包括：在钻井孔中的套管柱内降下管柱，在降下所述管柱时将所述管对准工具与套管对准工具接合，响应于所述管对准工具与所述套管对准工具的接合旋转所述管柱，基于所述旋转将所述管柱开口与穿过所述套管柱设置的套管柱开口旋转地对准，并且保持所述管柱开口与所述套管柱开口呈轴向对准和旋转对准。所述管柱包括：管柱开口和管柱对准工具。

Description

用于在钻井孔中定向的方法和系统
发明背景
本申请涉及在钻井孔内定向钻井管。钻井管可被用于从与主钻井孔交叉的侧向钻井孔中抽取烃类。钻井管可包括开口和/或窗口，所述开口和/或窗口与沿主钻井孔的通向侧向钻井孔的开口对齐。然而，在将钻井管插入到钻井孔中时，钻井管可能需要纵向和/或旋转定向，使得开口和/或窗口与通向侧向钻井孔的开口对准。钻井管的纵向和/或旋转运动可导致控制线的应力和/或断裂。
发明概要
在一个实施方案中，一种用于在钻井孔中定向管柱的方法包括：在钻井孔中的套管柱内降下管柱，在降下管柱时将管对准工具与套管对准工具接合，响应于将管对准工具与套管对准工具接合旋转管柱，基于旋转将管柱开口与穿过套管柱设置的套管柱开口旋转地对准，以及保持管柱开口与套管柱开口呈轴向对准和旋转对准。所述管柱包括：管柱开口和管柱对准工具。
在一个实施方案中，一种用于在钻井孔中定向管柱的方法包括：在钻井孔中的套管柱内降下管柱，在降下管柱时将第一管对准工具与第一套管对准工具接合，响应于将第一管对准工具与第一套管对准工具接合旋转第一管柱部分，基于旋转将第一管柱开口与第一套管柱开口旋转地对准，保持第一管柱部分相对于第一套管柱开口呈轴向对准和旋转对准，相对于第一管柱部分降下第二管柱部分，在相对于第一管柱部分降下第二管柱部分时将第二管对准工具与第二套管对准工具接合，响应于将第二管对准工具与第二套管对准工具接合旋转第二管柱部分而第一管柱部分保持就位，基于旋转第二管柱部分将第二管柱开口与第二套管柱开口旋转地对准，以及保持第二管柱部分相对于第二套管柱开口呈轴向对准和旋转对准。管柱包括：第一管柱部分和第二管柱部分。第一管柱部分包括第一管柱开口和第一管对准工具，并且第二管柱部分包括第二管柱开口和第二管对准工具。第一管柱部分设置在第二管柱部分下方。
在一个实施方案中，一种用于将管柱与钻井孔定向的系统包括设置在钻井孔中的套管柱和耦接到第二管柱部分的第一管柱部分。套管柱包括：由套管柱限定的套管柱孔、第一套管柱开口和第二套管柱开口以及耦接到套管柱的第一套管对准工具和第二套管对准工具。第一套管柱开口比第二套管柱开口离钻井孔表面更远，并且第一管柱部分和第二管柱部分被构造来位移至套管柱孔中。第一管柱部分包括：第一管柱开口，其被构造来与第一套管柱开口径向对准；第一管对准工具，其被构造来在被降入钻井孔中后与第一套管对准工具接合并且旋转第一管柱部分以将第一管柱开口与第一套管柱开口至少部分地对准；以及第一固持装置，其被构造来防止在第一管柱开口与第一套管柱开口至少部分地对准时第一管柱部分的轴向位移。
这些和其他特征将从结合附图和权利要求书进行的以下具体实施方式而得以更清楚了解。
附图简述
为了更完整的理解本发明及其优点，现参考结合附图和详细描述的以下简要描述：
图1为根据一个实施方案的钻井孔检修系统的一个实施方案的示意图。
图2为根据一个实施方案的钻井孔检修系统的一个实施方案的截面图。
图3A和图3B为钻井管定向系统的一个实施方案的截面图。
图4为钻井管定向系统的一个实施方案的截面图。
图5为钻井管定向系统的一个实施方案的截面。
图6为钻井管定向系统的一个实施方案的另一个截面。
具体实施方式
在附图和以下描述中，相同部分在整个说明书和附图中通常分别使用相同参考符号来标记。附图未必按比例绘制。本发明的某些特征可以按比例夸大或以稍微示意的形式示出，并且为了清晰和简明可以不示出常规元件的一些细节。
除非另有说明，否则术语“连接”、“接合”、“耦接”、“附接”或描述元件之间的相互作用的任何其他术语的任何形式的任何使用都不意在将相互作用限制于元件之间的直接相互作用，并且还可以包括所述元件之间的间接相互作用。在以下论述中并且在权利要求书中，术语“包括”和“包含”是以开放形式使用，并且因此应解释为意味“包括(但不限于)…”。出于描述的目的将使用意为朝向钻井孔表面的“往上”、“上部”、“向上”或“上游”并且使用意味朝向井的终端的“往下”、“下部”、“向下”或“下游”来指示往上或往下，而不考虑钻井孔方向。出于描述的目的将使用意为朝向钻井孔中心或中心轴线的“往内”、“内部”或“向内”并且使用意味朝向钻井管和/或钻井孔壁的“往外”、“外部”或“向外”来指示往内或往外。指示“纵向的”、“纵向地”或“轴向地”意为与钻井孔和/或钻井孔管的主轴线基本上对准的方向。指示“径向的”或“径向地”意为与在钻井孔和/或钻井管的主轴线和与钻井孔和/或钻井管的主轴线基本上正交的钻井孔壁之间的线基本上平行的方向，尽管径向不必经过钻井孔和/或钻井管的中心轴线。在阅读以下实施方案的具体实施方式之后，并且通过参考附图，借助于本发明，上述各种特性以及下文更详细地描述的其他特征和特性对于本领域技术人员将显而易见。
可从主钻井孔钻探侧向钻井孔，从而在两个钻井孔的交汇处创建分支。通常在主钻井孔中创建通向侧向钻井孔并且充当侧向钻井孔的开口或入口的窗口。为了将工具递送至适当的钻井孔，可使用对准机构来将主钻井孔中的钻井管中的开口与通向侧向钻井孔的窗口正确地对准。对准可涉及旋转对准以及轴向对准。一些钻井孔具有可以相对于主钻井孔的各种取向被钻探的多个侧向钻井孔。然后可用多个对准机构来将位于主钻井孔中的钻井管中的对应的多个开口与侧向钻井孔的窗口中的每一个正确地对准。
如本文所述，用于一个或多个侧向钻井孔的对准机构可提供用以将位于主钻井孔中的钻井管中的开口与侧向钻井孔的窗口旋转地和轴向地对准的机构。当存在多个侧向钻井孔时，对准机构可允许钻井管中的开口与侧向钻井孔的窗口独立地旋转对准和轴向对准。例如，可在将钻井管降入钻井孔中时将其对准。在这个过程中，钻井管可插入钻井孔并且可在钻井孔中用向下移动将钻井管中最低的开口首先与最低的侧向钻井孔对准。下部与套管对准工具的接合可提供旋转锁以在下部被正确定位时防止下部旋转。旋转地锁住下部的能力可有助于保持正确的对准，即使钻井管在下部之上的一部分旋转，例如在与侧向钻井孔的窗口的后续对准期间。可然后伸缩钻井管以缩短管柱。在上部中的开口与最下窗口之上的窗口旋转且轴向地对准时，钻井管的最下部可然后保持锁定就位。这个过程可重复合适的次数以将每一个钻井管部分与侧向钻井孔的对应窗口对准。在一些实施方案中，可沿钻井管设置控制线并且将其用于致动钻井孔中的各种装置。对准机构和钻井管可被构造来将钻井管中的开口与侧向钻井孔的窗口正确地对准，而不过度旋转或损坏控制线。例如，可控制钻井管中的每一个开口的旋转方向以防止在对准过程期间在单个方向上连续旋转。
参照图1，示出钻井孔操作环境的实例。如所示的，操作环境包括钻机106，钻机106定位在地表104上并且在钻井孔114上方和周围延伸，为了回收烃类，钻井孔114穿透地下地层102。可以使用任何合适的钻探技术来将钻井孔114钻到地下地层102中。钻井孔114基本上垂直延伸远离地表104越过垂直钻井孔部分116，偏离相对于地表104垂直越过偏斜钻井孔部分136A和偏斜钻井孔部分136B，并且过渡至水平钻井孔部分118A和水平钻井孔部分118B。在替代的操作环境中，钻井孔的全部或部分可为垂直的、以任何合适的角度偏斜的、水平的和/或弯曲的。钻井孔可为新钻井孔、现有的钻井孔、直钻井孔、大位移钻井孔、侧线钻井孔、多侧钻井孔以及用于钻探和完成一个或多个生产区域的其他类型的钻井孔。此外，钻井孔可被用于生产井和注射井二者。在一个实施方案中，钻井孔可被用于不同于烃类生产或除烃类生产以外的目的，诸如与地热能相关的用途。
包括钻井管定向系统10的钻井管柱120可被降入地下地层102中在钻井孔的整个寿命中用于多种维修或处理过程。图1中所示的实施方案示出呈被降入地下地层102中的管柱形式的钻井管120。应当理解，包括钻井管定向系统10的钻井管120同样适用于插入钻井孔中的任何类型的钻井管柱，包括作为非限制性实例的钻管、生产油管、杆柱、连续油管和/或套管。钻井管定向系统10可用于将钻井管柱120上的窗口和/或开口与通向侧向钻井孔的开口对准。侧向钻井孔可包括从表面延伸进地下的主钻井孔的分支的钻井孔。在图1中所示的实施方案中，包括钻井管定向系统10的钻井管120被以常规方式输送进地下地层102中并且可穿过可通过用水泥填充在套管与钻井孔114之间的环112来将套管固定在钻井孔114内。
钻机106包括具有钻台110的井架108，钻井管120穿过所述钻台110从钻机106向下延伸进入钻井孔114。钻机106包括用于将钻井管120延伸进入钻井孔114以将钻井管120定位在所选深度处的马达驱动绞盘和其他相关联的设备。尽管图1中所示的操作环境指用于在陆基钻井孔114内降下并设置包括钻井管定向系统10的钻井管120的静态钻机106，但在另选的实施方案中，可使用移动修井机、钻井孔维修单元(诸如连续油管单元)以及类似者来将包括钻井管定向系统10的钻井管120降入钻井孔中。应当理解，包括钻井管定向系统10的钻井管120可另选地用于其他操作环境中，诸如在海上钻井孔操作环境中。
在另选操作环境中，竖直、偏离或水平钻井孔部分可为加套的和粘固的和/或钻井孔的一部分可为不加套的。在一个实施方案中，钻井管定向系统10可用在加套钻井孔中的生产油管上。
图2示出具有诸如套管柱212的管柱的钻井孔214，所述套管柱212包括与一个或多个开口218相关联并且与钻井孔壁或管柱内壁相耦接的一个或多个对准工具216。例如，设置在钻井孔214中并固定至钻井孔214的壁的套管柱212可限定能够穿过钻井孔214传送诸如生产流体的流体的套管柱孔222。套管柱212可包括通向侧向孔220的一个或多个开口218。管柱可包括与一个或多个开口218相关联的一个或多个对准工具216。对准工具216可与管柱(诸如套管柱212)的内壁耦接或形成于套管柱212的半径中，使得开口218中的每一个具有邻近对应的开口218定位的对准工具216。在一个实施方案中，每一个对准工具216可沿管柱高于、低于和/或紧靠其相关联的开口218定位。对准工具216可包括倾斜的上表面，所述对准工具216可类似于被称为斜口管鞋的装置。倾斜上表面提供表面以在钻井孔和/或钻井孔套管柱中相对于通向侧向孔的开口至少旋转地定向(例如，径向地对准或取向)钻井管柱。
在一些实施方案中，不同的结构可被用于将管柱312中的窗口与套管中的开口旋转地对准，并且将窗口与套管中的开口纵向地对准。在图3A中示意性地示出了纵向对准机构。如图3A中所示，管柱312被设置在由设置在钻井孔214中的套管柱316形成的套管柱孔314中。管柱312可限定管柱孔326，所述管柱孔326被构造来传送流体，诸如生产流体。钻井管柱312可包括一个或多个管对准工具330，所述管对准工具330被构造来接合对应的保持器336并将管柱312保持在纵向位置中。在一些实施方案中，管对准工具330还可防止在管柱312被保持在纵向位置中时的旋转移动。管对准工具330可被耦接至钻井管柱312的外表面和/或形成钻井管柱312的一部分。管对准工具330还可为斜口管鞋样装置的部件，所述部件可对准并嵌入保持器336中，诸如止动肩部。管对准工具330可包括夹头、指示器、凸台和/或类似物。例如，管对准工具330可包括从管柱312径向延伸的一个或多个凸台。凸台可被构造来接合保持器336，诸如止动肩部，以将管柱312保持在沿钻井孔214的纵向位置中。在一个实施方案中，保持器336可包括具有被构造来接合凸台的座的止动肩部。当管柱312被下移穿过钻井孔214时，凸台可接合止动肩部，从而防止管柱312进一步向钻井孔下移动。在一个实施方案中，管柱312可为基本上对准的，使得当管柱纵向移动穿过钻井孔214时，管对准工具330可在停止于止动肩部上之前不接合对准工具324。
如图3A中所示，保持器336可以斜向槽325的倾斜边缘的形式坐落在具有多个对准工具324的多个槽325的基座处。如下文所详述，当管柱312纵向移下钻井孔214时，可由在保持器336之上和/或之下的分离结构首先将管柱312旋转地对准。管对准工具330可在其向下移动时与槽325中的一个紧密地对准。然而，管对准工具330可能不能与槽325完美地对准。管对准工具330可接合对准工具324，使得对准工具324引导管对准工具330进入槽325中的一个，从而对准钻井孔214中的管柱312。一旦就位，凸台330与槽325的接合可防止管柱312进一步向下移动以及管柱312围绕管柱312的纵轴线旋转移动。
图3B示出设置在由设置在钻井孔214中的套管柱316形成的套管柱孔314内的管柱312，其中套管柱316可包括一个或多个对准工具，诸如对准工具324。管柱312可限定管柱孔326，所述管柱孔326被构造来传送流体，诸如生产流体。钻孔管柱312可包括一个或多个管对准工具330，所述管对准工具330被构造来例如通过接合对准工具324和/或保持器336来径向地对准管柱312。在一个实施方案中，管对准工具330可包括从管柱312径向延伸的一个或多个凸台。凸台可被构造来接合对准工具324，诸如倾斜基座，以将管柱312对准在钻井孔214内的径向位置中。例如，如图3B中所示，对准工具324可包括倾斜基座，所述倾斜基座接合套管柱316的内壁。管对准工具330还可被构造来在基座处接合对准工具324。当管柱312被下移穿过钻井孔214时，管对准工具330可接合对准工具324的基座。随着管柱312继续向钻井孔214下方移动而管对准工具330接合对准工具324的基座，管柱312可在钻井孔214内对准。
如先前所讨论的，随着管柱312沿钻井孔214纵向移动远离表面，管对准工具330与对准工具324之间的接合致使管柱312旋转，从而将管柱312在钻井孔214内旋转地对准。对准工具324的长度或沿对准工具324的基座的距离，在所述距离处管对准工具330将基座与钻井管214(所述钻井管214支撑管对准工具330)初始耦接至基座的最低点(即更远离表面)，可确定管柱312相对于钻井孔214旋转了多少以便在钻井孔214中对准管柱312。在一个实施方案中，管柱312可旋转不超过大约360°、不超过大约350°、不超过大约340°、不超过大约330°、不超过大约320°、不超过大约310°、不超过大约300°、不超过大约290°、不超过大约280°、不超过大约270°、不超过大约260°、不超过大约260°、不超过大约240°、不超过大约230°、不超过大约230°、不超过大约210°、不超过大约200°、不超过大约190°、不超过大约180°、不超过大约170°、不超过大约160°、不超过大约150°、不超过大约140°、不超过大约130°、不超过大约120°、不超过大约110°、不超过大约100°、不超过大约90°、不超过大约80°、不超过大约70°、不超过大约60°、不超过大约50°、不超过大约40°、不超过大约30°以及不超过大约20°。在一些实施方案中，管柱312可被构造来旋转不超过大约180°。无论管柱312可旋转多少，如果有的话，对准工具324与管对准工具330之间的接合可将管柱312对准，使得管柱开口至少部分地与套管中的开口对准。
图3B也示出一个或多个保持装置334，所述保持装置334被构造来防止管柱312的至少旋转的位移和/或至少轴向的位移，例如，使得管柱312在被对准之后不对偏(例如，旋转出对准)。在一个实施方案中，对于与侧向孔的特定套管柱开口220相关联的保持器336来说唯一的保持装置334还可用于上述实施方案。沿套管柱316的内表面形成的保持器336可对准并接收可移动的弹簧加载的保持装置334，诸如从管柱312径向延伸的一系列闩锁和/或夹头。在一些实施方案中，保持装置334可包括尺寸被设定以接合保持器336的固体肩部。保持器336可包括基座、突出部、凹陷部和/或类似物。在管对准工具330与对准工具324接合并且管柱312被向钻井孔314下方移动直至套管柱316在钻井孔214内至少部分地对准之后，保持装置334可与合适的保持器336在套管柱316中正确地轴向且旋转地对准。在一个实施方案中，在保持装置334对准期间，保持装置334上的弹簧加载可迫使保持装置334在保持器336中径向地向外移动成配对形式。
在一个实施方案中，保持装置334模式可被构造以使得保持装置334可装配到沿套管柱的多个保持器336诸如凹陷部中。在一个实施方案中，保持装置模式或单独的保持装置334可被特定或唯一用于特定的保持器336，从而充当键，使得所述保持装置仅与一个或多个特定的保持器336配对。在一个实施方案中，由于套管柱孔332和管柱312的相对直径，保持装置334可与保持器336配对。例如，由于套管柱孔直径的减小，保持装置334可在套管柱孔332的特定纵向区域处仅与保持器336配对。在将管柱312至少部分地径向对准和/或至少部分地纵向对准后，配对保持装置334和保持器336，诸如凹陷部，保持管柱312与钻井孔214呈至少部分对准。在一些实施方案中，保持装置334包括无键闩锁。无键闩锁的实例在美国专利号5,579,829中详细描述，所述专利的全部公开内容以引用方式并入本文。
图4示出类似于图3A和图3B中所公开的实施方案的钻井管定向系统410。另外，钻井管定向系统410可包括一个或多个参考指示器438。参考指示器438可在管柱开口428就位以开始与侧向孔422的套管柱开口420对准时指示。例如，指示器438可提供深度或位置指示。在一个实施方案中，参考指示器438可就在管对准工具330与套管对准工具324接合前指示。例如，管柱312可被设置在套管孔332中并且沿钻井孔214放置。管柱312可包括与节440接合的参考指示器438，所述节440阻止和/或抵抗管柱312向钻井孔214的下方的进一步位移。通过阻止和/或抵抗管柱312向钻井孔214的下方的进一步位移，参考指示器438指示管柱开口428在侧向孔422的相关联的套管柱开口420的上方。例如，位于钻井孔214的表面处的一个或多个个体(例如操作者)可检测对管柱312向钻井孔214的下方位移的另外阻力并且增加在管柱312上的向下的力，所述向下的力克服另外的阻力。通过使用在管柱312上的另外的向下的力的特定增加来克服阻力，在表面处的个体可识别出管柱将要在钻井孔214内对准。合适的指示器438可包括标题为“ApparatusandMethodforDepthReferencingDownholeTubularStrings”的美国专利号8,453,728中所描述的那些，所述专利的全部内容以引用方式并入本文。
在另一个实例中，管柱312可被设置在套管孔332中并且沿钻井孔214放置。管柱312可接合参考指示器438，所述参考指示器438可提供管柱开口428在侧向孔422的相关联的套管柱开口420的上方的指示。可由参考指示器438停止管柱312进一步轴向位移，直到管柱开口428准备好与侧向孔422的套管柱开口420对准。
参考指示器438可包括被构造来与对应的指示器、一组或多组闩锁耦接器和闩锁键和/或类似物接合的一个或多个剪切销、一个或多个可延展凹口、一个或多个剪切环、一个或多个传感器、一个或多个夹头指示器。例如，参考指示器438可包括沿套管柱316径向地设置的一组闩锁耦接器和与管柱312设置在一起的一组闩锁键。所述闩锁键组可被构造来接收闩锁耦接器组并且将管柱312固定至沿钻井孔214的特定位置和/或指示在钻井孔214内的管柱开口428的轴向位置。在一个实施方案中，参考指示器438可被构造来仅在特定的管柱开口处于将与侧向孔的特定开口对准的位置中时指示。例如，参考指示器438可包括具有唯一图案和取向的夹头指示器或键。参考指示器438和相关联的管柱开口428可被设置在钻井孔214之下并且经过不为特定参考指示器和管柱开口指定的侧向孔的若干开口。因此，就在与参考指示器相关联的管柱开口开始轴向地经过侧向孔的开口之前，参考指示器将不会给出指示或小阻力。然而，随着管柱312被进一步向钻井孔318下设置，参考指示器338和管柱开口428可接近为管柱开口428指定的侧向孔422的套管柱开口420。唯一地构造的夹头可接合唯一地构造来接收夹头指示器或键的凹陷部，从而阻止和/或抵抗管柱312向钻井孔214的下方的进一步位移。当管柱开口428准备好与侧向孔422的指定的套管柱开口420对准时，可向钻井孔214提供克服夹头和外壳的保持力的力以开始对准。
在一个实施方案中，钻井管定向系统410还可包括在钻井孔内用于多种目的的一个或多个控制线442。例如，控制线可包括流体线，所述流体线提供流体压力至各个可控制装置(例如，阀门、致动器、活塞、设定装置等)和/或提供流体至钻井孔内的位置(例如，用于化学注射)。在一些实施方案中，控制线可包括电线、光纤线及类似物并且可被用于各种目的，包括致动各种工具、测量钻井孔中的一个或多个参数、在钻井孔内提供通信、处理钻井孔等。控制线可通常沿管柱在管状部件的内侧或外侧延伸，并且控制线可由诸如箍或连接器的一个或多个连接装置耦接至管柱。管柱的旋转可通常导致耦接至管柱的控制线延长，如果所述长度延伸超过控制线中的可用冗余，那么可能损坏控制线。钻井管定向系统410可被构造来限制管柱的旋转的总量，以避免损坏一个或多个控制线。
在一些实施方案中，控制线442可被耦接至一个或多个阀门444，所述阀门444与一个或多个管柱开口428、一个或多个套管柱开口420和/或一个或多个侧向孔422相关联。控制线442可被构造来选择性地在打开位置与关闭位置之间致动阀门444。例如，阀门444可包括活塞，所述活塞被构造来接收用于致动阀门444的控制流体的一部分。尽管以下讨论描述具有阀门444的管柱312，但应当理解，任何多个阀门444和/或任何多个活塞组件可被用于一个或多个管柱312中以实现本文所述的结果和益处。
在图4所示的实施方案中，阀门444被与管柱312定位在一起。一个或多个控制线442沿管柱312延伸并且耦接至阀门444。控制线442提供控制流体至阀门444以在打开位置与关闭位置之间致动阀门444，并且在一些实施方案中可被用于在打开位置与关闭位置之间选择性地调控阀门位置。例如，在一些实施方案中，阀门可被用于调控钻井孔内的流动。在一个实施方案中，控制线442包括液压式控制线。可将压力从远程位置(例如，表面)施加至控制线442以致动阀门444。在一个实施方案中，阀门444可被偏置关闭，使得通过控制线供应的大于阀值的压力打开阀门，并且小于阀值的压力致动阀门444至关闭位置。尽管控制线442在图4中被示为在管柱312的外部，但应当理解，任何控制线可被用于将致动压力输送至阀门444。例如，控制线442可在管柱312内部，或形成在管柱的侧壁中。致动压力可由泵或与控制线442流体连通的其他压力产生装置产生。
可例如协同管柱开口428与通向侧向孔422的套管柱开口420的对准来致动阀门444，以例如控制从侧向孔422的流体传送。例如，当可操作地安装进井中时，控制线442可延伸至地表并且可常规地用例如连接构件以合适的间距固定至管柱312。在管柱开口428与侧向孔422的套管柱开口420至少部分地对准之后，可通过控制线442施加流体压力。当流体压力已被施加到控制线442时，以与加压流体流体连通的方式设置的活塞可被迫轴向移动。驱动活塞的流体压力可引起活塞的位移，从而致动一个或多个阀门444打开和/或关闭。通过致动与到侧向孔422的一个或多个套管柱开口420相关联的一个或多个阀门444，可控制从侧向孔422例如到钻井孔214的流体传送。
一般来说，钻井管定向系统410可被构造在表面以提供管柱312中的多个窗口与套管中的窗口的适当的相对旋转对准和轴向对准。然而，常常难以实现精确的对准和间距并且可能仅在某些程度的错误内已知。因此，公差可被构建到钻井管定向系统410中，以允许调整管柱312中的窗口与套管中的窗口的轴向的和/或旋转的对准。
图5中示出了提供用于在钻井孔内调整对准的系统的一个实施方案。如图所示，钻井管定向系统410可包括管柱312，所述管柱312设置在由设置在钻井孔214中的套管柱416形成的套管柱孔414中。钻井管定向系统410可包括第一套管柱开口420A，其通向第一侧向孔422A；以及第一套管对准工具424A，其与第一套管柱开口420A相关联。钻井管定向系统410还可包括第二套管柱开口420B，其通向第二侧向孔422B；以及第二套管对准工具424B，其与第二套管柱开口420B相关联。钻井管定向系统410还可包括限定管柱孔426的耦接管柱412，所述管柱孔426被构造来传送流体，诸如生产流体。耦接管柱412可包括至少第一管柱部分411A和第二管柱部分411B。第一管柱部分411A可在耦接器446处耦接至第二管柱部分411B，使得第一管柱部分411A可独立于第二管柱部分411B旋转，尽管一个或多个另外的节段可被设置在第一管柱部分411A与第二管柱部分411B之间。在一个实施方案中，第一管柱部分411A和/或第二管柱部分411B可包括柔性管。在一个实施方案中，第一管柱部分411A还可被耦接到第二管柱部分411B，使得第一管柱部分411A和第二管柱部分411B形成连续耦接管柱孔426。第一管柱部分411A可在第二管柱部分411B之前首先被设置到钻井孔中，如图所示，使得第一管柱部分411A在第二管柱部分411B下方。类似于先前的实施方案，第一管柱部分411A可包括第一管对准工具430A、被构造来与第一套管柱开口420A轴向对准的第一管柱开口428A、被构造来防止第一管柱部分411A的至少旋转位移和/或轴向位移的并且被构造来由第一组一个或多个保持器436A接收的第一组一个或多个保持装置434A。在一个实施方案中，第一管柱部分411A还可包括第一组一个或多个参考指示器438A和第一组一个或多个节。另外，类似于先前的实施方案，第二管柱部分411B可包括第二管对准工具434B；第二管柱开口428B，其被构造来与第二套管柱开口420B径向对准；第二组一个或多个保持装置434B，其被构造来防止第二管柱部分411B的至少旋转位移和/或轴向位移并且被构造来由第二组一个或多个保持器436B接收。在一个实施方案中，第二管柱部分411B还可包括第二组一个或多个参考指示器438B和第二组一个或多个节。
在使用中，第一管柱部分411A可被放置到钻井孔214中。类似于先前的实施方案，第一管对准工具430A可与第一套管对准工具424A接合，使得第一管柱部分411A旋转。第一套管对准工具424A与第一管对准工具430A之间的接合可致使第一管柱部分411A旋转，直到第一管柱开口428A已与通向第一侧向孔422A的第一套管柱开口420A至少部分地对准。第一管柱部分411A可独立于第二管柱部分411B旋转，并且在一个实施方案中，后续的管柱部分在第二管柱部分之上。另外，当第一管柱部分411A旋转直至第一管柱开口428A与通向第一侧向孔422A的第一套管柱开口420A至少部分地对准时，第一组一个或多个保持装置434A可由第一组一个或多个保持器436A接收。第一组一个或多个保持装置434A由第一组一个或多个保持器436A的接收防止第一管柱部分411A至少旋转的位移和/或轴向的位移。例如，第一组一个或多个保持装置434A可被构造来仅接收第一组一个或多个保持器436A和/或不被构造来接收第二组一个或多个保持器436B。因此，因为第一组一个或多个保持装置434A可经过第二组一个或多个保持器436B，所以第一组一个或多个保持装置434A可不接收第二组一个或多个保持器436B。然后当第一管对准工具430A接合第一套管对准工具424A并且第一管柱开口428A与第一套管柱开口420A至少部分地对准时，第一组一个或多个保持装置434A可与第一组一个或多个保持器436A对准并且接收第一组一个或多个保持器436A，从而防止第一管柱部分411A的至少旋转的位移和/或轴向的位移。
在一个实施方案中，第一组一个或多个参考指示器438A可将第一管柱部分411A保持在第一位置中，指示第一管柱开口428A处在用于与第一套管柱开口420A对准的位置中。在一个实施方案中，第一组一个或多个参考指示器438A可已将第一管柱部分411A保持在第一位置中，指示第一管对准工具430A将与第一套管对准工具424A接合。例如，第一组一个或多个参考指示器438A可被构造来指示第一管柱开口428A处在用于仅与第一套管柱开口420A对准的位置中，或可不被构造来指示第一管柱开口428A在第二侧向孔422B的第二套管柱开口420B上方。因此，随着第一管柱411A和第一组一个或多个参考指示器438A接近第二套管柱开口420B和/或第二套管对准工具424B，第一组一个或多个参考指示器438A可不提供第一管柱部分411A正接近第二套管柱开口420B的任何指示。此外，当第一管柱部分411A和第一组一个或多个参考指示器438A接近第一套管柱开口420A和/或第一管对准工具430A将要接合第一套管对准工具424A时，第一组一个或多个参考指示器438A可例如通过对移动提供阻力和/或通过将第一管柱部分411A保持在固定位置，诸如可通过施加大于阀值的轴向力来克服的临时静止位置来指示此情况。在一个实施方案中，第一组一个或多个参考指示器438A可指示何时第一管柱部分411A接近第二套管柱开口420B以及第一套管柱开口420A，使得第一参考指示器438A和第二参考指示器438B可指示管柱部分位于钻井管418下多远。
在一个实施方案中，第一管柱部分411A和第二管柱部分411B还可包括用于致动一个或多个阀门的一个或多个控制线。与第一管柱开口428A、第一套管柱开口420A和/或第一侧向孔422A的相关联的第一阀门444A可由第一组一个或多个控制线442A致动。第一组一个或多个控制线442A可被构造来在打开与关闭位置之间致动第一阀门444A。第二阀门444A可被构造来控制从第二侧向孔422A的流体传送。例如，第一组一个或多个控制线442A可至少从第一管柱开口428A沿着第一管柱部分411A和第二管柱部分411B并延伸至地表。在一个实施方案中，第一组一个或多个控制线442A可从第一阀门444A可位于的第一侧向孔422A延伸。第一组一个或多个控制线442A可用例如连接构件以合适的间隔常规地固定至第一管柱部分411A和第二管柱部分411B。在第一管柱开口428A与第一侧向孔422A的第一套管柱开口420A至少部分地对准之后，流体压力可被施加至第一组一个或多个控制线442A。当流体压力已被施加至第一组一个或多个控制线422A时，以与加压流体流体连通的方式设置的活塞可被迫轴向移动。流体压力可驱动活塞从而引起活塞的位移，从而致动第一阀门444A打开和/或关闭。通过致动与到第一侧向孔422A的第一套管柱开口420A相关联的第一阀门444A，可控制从第一侧向孔422A到例如钻井孔418和/或套管柱孔432的流体传送。应当理解，尽管上面描述了第一阀门444A，但是可将多个第一阀门444A用于一个或多个第一管柱开口428A和/或与和第一管柱开口428A相关联的一个或多个第一侧向孔422A。
在一个实施方案中，管柱可包括设置在第一管柱开口428A与第二管柱开口428B之间的至少一个伸缩装置548。伸缩装置548可被构造来改变第一管柱开口428A与第二管柱开口428B之间的距离，使得当伸缩装置548收缩时，第一管柱开口428A与第二管柱开口428B之间的距离不大于第一套管柱开口420A与第二套管柱开口420B之间的距离。此外，伸缩装置548可被构造使得当伸缩装置548伸展时，第一管柱开口428A与第二管柱开口428B之间的距离大于第一套管柱开口420A与第二套管柱开口420B之间的距离。在一个实施方案中，伸缩装置548可例如由诸如弹簧、可压缩腔和/或类似物的偏置构件550朝伸展位置偏置。例如，至少第一管柱部分411A可被设置到钻井孔418中并且第一组一个或多个保持装置434A可被第一组一个或多个保持器436A接收，从而保持第一管柱开口428A与第一套管柱开口420A呈至少部分对准。伸缩装置548可被朝伸展位置偏置，使得第一管柱开口428A与第二管柱开口428B之间的距离大于第一套管柱开口420A与第二套管柱开口420B之间的距离。因此，因为伸缩装置548处在伸展位置并且第一管柱开口428A与第一套管柱开口420A至少部分地对准，所以第二管柱开口428B在第二套管柱开口420B上方并且与第二套管柱开口420B对偏。此外，第二管柱部分411B还可被设置到钻井孔418中。可然后通过施加轴向力至耦接管柱412将第二管柱开口428B设置向下穿过钻井孔418。因为轴向力被施加至耦接管柱412，所以由第一组一个或多个保持器436A接收的第一组一个或多个保持装置434A限制和/或防止第一管柱部分411A进一步向钻井孔418下位移和/或第一管柱开口428A与第一套管柱开口420A轴向对偏。因此，因为第一管柱部分411A被限制和/或防止进一步向钻井孔418下方位移，所以施加至耦接管柱412的轴向力致使伸缩装置548收缩，从而压缩偏置构件550，使得第一管柱开口428A与第二管柱开口428B之间的距离开始减少，以提供开口外的合适的间隔。
图6示出在伸缩装置548已收缩时的钻井管定向系统510的一个实施方案。伸缩装置548已收缩，使得偏置构件550已被压缩并且第一管柱开口428A与第二管开口428B之间的距离可与第一套管柱开口420A与第二套管柱开口420B之间的距离基本上相同。另外，第二管对准工具430B已接合第二套管对准工具424B并且旋转了第二管柱部分411B，使得第二管柱开口428B可与第二套管柱开口420B至少部分地对准。第二管柱部分411B的旋转可在与第一管柱部分411A相同的方向上或不同的方向上。在不同的方向上旋转管柱部分411A、管柱部分411B的能力可有助于限制管柱的总旋转。第二管柱部分411B可独立于第一管柱部分411A旋转，并且在一个实施方案中，后续的管柱部分在第二管柱部分411B之上。此外，当第二管柱部分411B已旋转使得第二管柱开口428B与通向第二侧向孔422B的第二套管柱开口420B至少部分地对准时，第二组一个或多个保持装置434B被第二组一个或多个保持器436B接收。第二组一个或多个保持装置434B由第二组一个或多个保持器436B的接收防止第二管柱部分411B至少旋转的位移和/或轴向的位移。例如，第二组一个或多个保持装置434B可已被构造来仅由第二组一个或多个保持器436B接收和/或可不被构造来由后续组一个或多个凹陷部(位于第二组凹陷部上方)接收。因此，因为第二组一个或多个保持装置434B经过后续组一个或多个凹陷部，所以第二组一个或多个保持装置434B可不由后续组一个或多个凹陷部接收。然后当第二管对准工具430B接合第二套管对准工具430B并且第二管柱开口428B与第二套管柱开口420B至少部分地对准时，第二组一个或多个保持装置434B可与第二组一个或多个保持器436B对准并且可由第二组一个或多个保持器436B接收，从而防止第二管柱部分411B的至少旋转的位移和/或轴向的位移。在一个实施方案中，第二组一个或多个保持装置434B可为通用的，使得任何组的凹陷部都可接收它们。这可适用于，例如，第二管柱部分411B为设置在钻井孔418中的最后一个(即最靠近表面)管柱部分的情况。
在一个实施方案中，第二组一个或多个参考指示器438B可将第二管柱部分411B保持在位置中，指示第二管柱开口428B在用于与第二套管柱开口420B对准的位置中。在一个实施方案中，第二组一个或多个参考指示器428B可已将第二管柱部分411B保持在位置中，指示第二管对准工具430B将要与第二套管对准工具424B接合。例如，第二组一个或多个参考指示器438B可被构造来指示第二管柱开口428B处在用于仅与第二套管柱开口420B对准的位置中，或可不被构造来指示第二管柱开口428B在位于第二侧向孔422B的第二套管柱开口420B上方的后续套管柱开口的上方。因此，随着第二管柱411B和第二组一个或多个参考指示器438B接近后续套管柱开口，第二组一个或多个参考指示器438B可不提供第二管柱部分411B正接近后续套管柱开口的任何指示。此外，当第二管柱部分411B和第二组一个或多个参考指示器438B接近第二套管柱开口420B和/或第二管对准工具430B将要接合第二套管对准工具424B时，第二组一个或多个参考指示器438B可例如通过将第二管柱部分411B保持在固定位置，诸如可通过施加大于阀值的轴向力来克服的临时静止位置来指示此情况。在一个实施方案中，第二组一个或多个参考指示器438B可指示何时第二管柱部分411B接近后续套管柱开口，使得参考指示器可指示管柱部分位于钻井管418下多远。
在一个实施方案中，第二管柱部分411B还可包括用于致动一个或多个第二阀门444B的一个或多个控制线442B。与第二管柱开口428B、第二套管柱开口420B和/或与第二管柱开口428B相关联的第二侧向孔422B相关联的第二阀门444B可由第二组一个或多个控制线442B致动。第二组一个或多个控制线442B可被构造来在打开与关闭位置之间致动第二阀门444B。第二阀门444B可被构造来控制从第二侧向孔422B的流体传送。例如，第二组一个或多个控制线442B可从第二管柱开口428B沿着第二管柱部分411B并延伸至地表。另外，如先前所述，第一组一个或多个控制线442A还可从第一管柱开口428A沿着第一管柱部分411A和第二管柱部分411B并延伸至地表。在一个实施方案中，第二组一个或多个控制线442B可从设置在第二侧向孔422B中的第二阀门444B延伸。第二组一个或多个控制线442B可用例如箍以合适的间隔常规地固定至第二管柱部分411B。在第二管柱开口428B与第二套管柱开口420B至少部分地对准之后，流体压力可在地表处用泵施加至第二组一个或多个控制线442B。当足够的流体压力已被施加至第二组一个或多个控制线442B时，以与加压流体流体连通的方式轴向滑动地设置的活塞可被迫轴向移动。流体压力可驱动活塞从而引起活塞的位移，从而致动第二阀门444B打开和/或关闭。通过致动与第二套管柱开口420B相关联的第二阀门444B，可控制从第二侧向孔422B到例如钻井孔418的流体传送。应当理解，尽管上面描述了第二阀门，但是可将多个第二阀门用于一个或多个第二管柱开口和/或与和第二管柱开口相关联的一个或多个侧向孔。
由管对准工具和套管对准工具的接合而引起的每一个管柱部分的独立旋转可限制沿管柱部分设置的控制线上的应力。例如，当第一管柱部分411A已通过第一保持装置434A和第一保持器436A的接合被锁入位置中使得第一管柱开口428A与第一套管柱开口420A至少部分地对准时，第二管柱部分428A可由于第二管对准工具430A和第二套管对准工具424A的接合而旋转。因为第一管柱部分411A随着第二管柱部分411B旋转被锁入位置中，所以在沿第一管柱部分411A和/或第二管柱部分411B设置的控制线上产生了较少的应力，从而减少了一个或多个控制线被损坏和/或断裂的可能性。
在一个实施方案中，公开了一种用于在钻井孔中定向管柱的方法。首先，可在钻井孔中的套管柱内降入管柱。可降下管柱从而移动管柱进入位置，使得管柱开口不与套管柱开口至少部分地对准。还可降下管柱以从而将管柱移动进入位置，使得管柱对准工具未与套管柱对准工具接合。另外，可降下管柱以从而通过施加力来将管柱移出位置，以释放管柱。管柱可包括管柱开口和管柱对准工具。管对准工具可在降下管柱时与套管对准工具接合。管柱可响应于管对准工具与套管对准工具的接合而旋转。在一个实施方案中，管柱可旋转不超过360度。管柱开口可基于所述旋转与穿过套管柱设置的套管柱开口旋转地对准。可保持管柱开口与套管柱开口呈轴向对准和旋转对准。当管柱开口与套管柱开口至少部分地对准时，可致动阀门以提供与套管柱开口的流体传送。
在一个实施方案中，公开了一种用于在钻井孔中定向管柱的方法。可将管柱降入钻井孔中的套管柱内。管柱可包括第一管柱部分和第二管柱部分。第一管柱部分可包括第一管柱开口和第一管对准工具。第二管柱部分可包括第二管柱开口和第二管对准工具。第二管柱部分可包括第二管柱开口和第二管对准工具。管柱可包括第三管柱部分。第三管柱部分可包括第三管柱开口和第三管对准工具。第一管柱部分可被设置在第二管柱部分下方。所述方法还可包括在降下管柱时，将第一管对准工具与第一套管对准工具接合。所述方法还可包括响应于第一管对准工具与第一套管对准工具的接合旋转第一管柱部分。在一个实施方案中，第一管柱可旋转而不损坏沿至少第一管柱部分或第二管柱部分设置的一个或多个控制线。所述方法可另外包括基于所述旋转将第一管柱开口与第一套管柱开口旋转地对准。所述方法还可包括保持第一管柱部分相对于第一套管开口呈轴向对准和旋转对准。所述方法可包括相对于第一管柱部分降下第二管柱部分。可通过压缩伸缩装置以减少第一管柱开口与第二管柱开口之间的距离来相对于第一管柱部分降下第二管柱部分。所述方法还可包括在相对于第一管柱部分降下第二管柱部分时，将第二管对准工具与第二套管对准工具接合。所述方法还可包括在将第一管柱部分保持在位置中的时响应于第二管对准工具与第二套管对准工具的接合旋转第二管柱部分。在一个实施方案中，可旋转第二管柱而不损坏沿第二管柱部分设置的一个或多个控制线。所述方法可包括基于第二管柱部分的旋转将第二管柱开口与第二套管柱开口旋转地对准。第二管柱开口可基于旋转第二管柱部分，通过压缩伸缩装置使得第一管柱开口与第二管柱开口之间的距离不大于第一套管柱开口与第二套管柱开口之间的距离来与第二套管柱开口旋转地对准。所述方法还可包括保持第二管柱部分相对于第二套管柱开口呈轴向对准和旋转对准。所述方法还可包括在第一管对准工具与第一套管对准工具接合之前第一管柱部分指示将就位。第一管柱部分可通过阻止降下第一管柱来在第一管对准工具与第一套管对准工具接合之前指示将就位。降下第一管柱部分的轴向力可增加到阀值以上，以继续降下第一管部分并且将第一管对准工具与第一套管对准工具接合。所述方法还可包括在保持第一管柱部分和第二管柱部分相对于第一套管柱开口和第二套管柱开口呈轴向对准和旋转对准之后，致动第一阀门和/或第二阀门。所述方法可另外包括在致动至少第一阀门或第二阀门之后，从侧向孔传送流体。
所述方法可包括相对于第一管柱部分和第二管柱部分降下第三管柱部分。第三管对准工具可在相对于第一管柱部分和第二管柱部分降下第三管柱部分时与第三套管对准工具接合。可在第一管柱部分和第二管柱部分保持在位置中时响应于第三管对准工具与第三套管对准工具的接合旋转第三管柱部分。可基于第三管柱部分的旋转将第三管柱开口与第三套管柱开口旋转地对准。可保持第三管柱部分相对于第三套管柱开口呈轴向对准和旋转对准。
本文已描述了各种系统和方法，各种实施方案可包括但不限于：
在第一实施方案中，一种用于在钻井孔中定向管柱的方法包括：在钻井孔中的套管柱内降下管柱，在降下管柱时将管对准工具与套管对准工具接合，响应于将管对准工具与套管对准工具接合旋转管柱，基于旋转将管柱开口与穿过套管柱设置的套管住开口旋转地对准，以及保持管柱开口与套管柱开口呈轴向对准和旋转对准。所述管柱包括：管柱开口和管柱对准工具。在第二实施方案中，第一实施方案中所述的降下管柱可包括移动管柱进入位置，在所述位置中管柱开口不与套管柱开口至少部分地对准。在第三实施方案中，第一实施方案或第二实施方案中所述的降下管柱还可包括移动管柱进入指示位置，在所述位置中管柱对准工具未与套管柱对准工具接合。在第四实施方案中，第三实施方案中所述的降下管柱可包括通过施加力来将管柱移出指示位置，以释放管柱。在第五实施方案中，第一实施方案至第四实施方案中任一项所述的方法还可包括在管柱开口与套管柱开口至少部分地对准时致动阀门并且提供套管柱开口与管柱开口之间的流体传送。在第六实施方案中，第一实施方案至第五实施方案中任一项所述的旋转管柱可包括旋转管柱不超过360度。
在第七实施方案中，一种用于在钻井孔中定向管柱的方法包括：在钻井孔中的套管内降下管柱，在降下管柱时将第一管对准工具与第一套管对准工具接合，响应于将第一管对准工具与第一套管对准工具接合旋转第一管柱部分，基于旋转将第一管柱开口与第一套管柱开口旋转地对准，保持第一管柱部分相对于第一套管开口呈轴向对准和旋转对准，相对于第一管柱部分降下第二管柱部分，在相对于第一管柱部分降下第二管柱部分时将第二管对准工具与第二套管对准工具接合，响应于将第二管对准工具与第二套管对准工具接合旋转第二管柱部分而第一管柱部分保持就位，基于旋转第二管柱部分将第二管柱开口与第二套管柱开口旋转地对准，以及保持第二管柱部分相对于第二套管柱开口呈轴向对准和旋转对准。所述管柱部分包括：第一管柱部分和第二管柱部分，并且第一管柱部分包括第一管柱开口和第一管对准工具。第二管柱部分包括第二管柱开口和第二管对准工具，并且第一管柱部分设置在第二管柱部分下方。在第八实施方案中，第七实施方案所述的管柱还可包括第三管柱部分，并且所述第三管柱部分包括第三管柱开口和第三管对准工具。所述方法还可包括相对于第一管柱部分和第二管柱部分降下第三管柱部分；在相对于第一管柱部分和第二管柱部分降下第三管柱部分时将第三管对准工具与第三套管对准工具接合；在第一管柱部分和第二管柱部分保持在位置中时，响应于将第三管对准工具与第三套管对准工具的接合旋转第三管柱部分；基于第三管柱部分的旋转将第三管柱开口与第三套管柱开口旋转地对准；以及保持第三管柱部分相对于第三套管柱开口呈轴向对准和旋转对准。在第九实施方案中，第七实施方案或第八实施方案中所述的相对于第一管柱部分降下第二管柱部分可包括压缩伸缩装置以减少第一管柱开口与第二管柱开口之间的距离。在第十实施方案中，第七实施方案至第九实施方案中任一项所述的基于第二管柱部分的旋转将第二管柱开口与第二套管柱开口旋转地对准可包括压缩伸缩装置使得第一管柱开口与第二管柱开口之间的距离不大于第一套管柱开口与第二套管柱开口之间的距离。在第十一实施方案中，第七实施方案至第十实施方案中任一项所述的方法还可包括在第一管对准工具与第一套管对准工具接合之前指示第一管柱部分在第一指示器位置处。在第十二实施方案中，第十一实施方案中所述的在第一管对准工具与第一套管对准工具接合之前指示第一管柱部分在第一指示器位置处可包括阻止降下第一管柱。在第十三实施方案中，第十二实施方案中所述的降下第一管柱部分可包括增加大于阀值的轴向力以将第一管对准工具与第一套管对准工具接合。在第十四实施方案中，第七实施方案至第十三实施方案中任一项所述的旋转第一管柱或第二管柱中的至少一个可包括旋转而不损坏沿至少第一管柱部分或第二管柱部分设置的一个或多个控制线。在第十五实施方案中，第七实施方案至第十四实施方案中任一项所述的方法还可包括在保持第一管柱部分和第二管柱部分相对于第一套管柱开口和第二套管柱开口呈轴向对准和旋转对准之后，致动至少第一阀门或第二阀门。在第十六实施方案中，第十五实施方案所述的方法还可包括在致动至少第一阀门或第二阀门之后，从侧向孔传送流体。
在第十七实施方案中，一种用于将管柱与钻井孔定向的系统包括设置在钻井孔中的套管、耦接到第二管柱部分的第一管柱部分以及耦接到套管柱的第一套管对准工具和第二套管对准工具。所述套管柱包括：由套管柱限定的套管柱孔，以及第一套管柱开口和第二套管柱开口。第一套管柱开口比第二套管柱开口更远离钻井孔表面。第一管柱部分和第二管柱部分被构造来被放置到套管柱孔中，所述第一管柱部分包括：第一管柱开口，其被构造来与第一套管柱开口径向对准；第一管对准工具，其被构造来在被降入钻井孔中后与第一套管对准工具接合并旋转第一管柱部分以将第一管柱开口与第一套管柱开口至少部分地对准；以及第一固持装置，其被构造来当第一管柱开口与第一套管柱开口至少部分地对准时防止第一管柱部分轴向位移。在第十八实施方案中，第十七实施方案所述的第一套管柱开口可与第一侧向孔相关联，并且第二套管柱开口与第二侧向孔相关联。在第十九实施方案中，第十七实施方案或第十八实施方案所述的第一对准工具可与第一套管柱开口相关联，并且第二对准工具与第二套管柱开口相关联。在第二十实施方案中，第十七实施方案至第十九实施方案中任一项所述的系统还可包括：第一参考指示器，其被构造来在第一管柱开口与第一套管柱开口至少部分地对准之前将第一管柱部分保持在套管柱孔内的位置中；以及第二参考指示器，其被构造来在第二管柱开口与第二套管柱开口至少部分地对准之前将第二管柱部分保持在套管柱孔内的位置中。在第二十一实施方案中，第二十实施方案所述的第一参考指示器可包括沿套管柱径向地设置的第一组闩锁耦接器和与第一管柱部分设置在一起的第一组闩锁键。第一组闩锁键可被构造来由第一组闩锁耦接器接收，并且第二参考指示器可包括沿套管柱径向地设置的第二组闩锁耦接器和与第二管柱部分设置在一起的第二组闩锁键。第二组闩锁键可被构造来由第二组闩锁耦接器接收。在第二十二实施方案中，第二十实施方案或第二十一实施方案所述的第一参考指示器或第二参考指示器中的至少一个可被构造来分别通知操作者第一管柱开口准备好与第一套管柱开口至少部分地对准或第二管柱开口准备好与第二套管柱开口至少部分地对准。在第二十三实施方案中，第十七实施方案至第二十二实施方案中任一项所述的系统还可包括与第一管柱开口相关联的第一阀门和与第二管柱开口相关联的第二阀门。第一阀门可被构造来控制来自第一侧向孔的流体传送，并且第二阀门可被构造来控制来自第二侧向孔的流体传送。在第二十四实施方案中，第十七实施方案至第二十三实施方案中任一项所述的系统还可包括沿第一管柱部分和第二管柱部分设置的第一组一个或多个控制线以及沿第二管柱部分设置的第二组一个或多个控制线。第一组一个或多个控制线和第二组一个或多个控制线控制一个或多个阀门。在第二十五实施方案中，第十七实施方案至第二十四实施方案中任一项所述的第一管柱可独立于第二管柱旋转。在第二十六实施方案中，第十七实施方案至第二十五实施方案中任一项所述的第二管柱部分包括：第二管柱开口，其被构造来与第二套管柱开口轴向对准；第二管对准工具，其被构造来在被降入钻井孔中后与第二套管对准工具接合并旋转第二管柱部分以将第二管柱开口与第二套管柱开口至少部分地对准；第二固持装置，其被构造来当第二管柱开口与第二套管柱开口至少部分地对准时防止第二管柱部分轴向位移；以及伸缩装置，其在伸展方向上被偏置使得第一管柱开口与第二管柱开口之间的距离大于第一套管柱开口与第二套管柱开口之间的距离。所述伸缩装置可被构造来改变第一管柱开口与第二管柱开口之间的距离，使得当伸缩设备收缩时，第一管柱开口与第二管柱开口之间的距离不大于第一套管柱开口与第二套管柱开口之间的距离。
公开了至少一个实施方案，并且本领域普通技术人员所进行的实施方案和/或实施方案的特征的变化、组合和/或修改在本公开的范围内。由组合、整合和/或省略实施方案的特征所产生的替代实施方案也在本公开的范围内。在数值范围或限制明确说明的情况下，此类表示范围或限制应理解为包括如落入明确说明的范围或限制内的量值的迭代范围或限制(例如，从约1到约10包括2、3、4等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13等)。例如，每当公开了具有下限R1和上限Ru的数值范围时，就明确地公开了落入所述范围内的任何数字。具体地，明确地公开了范围内的以下数字：R＝R1+k*(Ru-R1)，其中k是范围从百分之一到百分之百的变量(具有百分之一的增量)，即，k是百分之一、百分之二、百分之三、百分之四、百分之五、…、百分之五十、百分之五十一、百分之五十二、…、百分之九十五、百分之九十六、百分之九十七、百分之九十八、百分之九十九或百分之百。此外，也明确地公开了由如上文中定义的两个数字R界定的任何数值范围。关于权利要求的任何元件使用术语“任选地”意味着需要元件，或替代地，不需要元件，或两种选择都在所述权利要求的范围内。使用如包含、包括和具有的广义术语应理解为如由组成、主要由组成和基本上由组成的狭义术语提供支持。因此，保护范围不受上文阐述的描述限制，而是由随附的权利要求书界定，所述范围包括所述权利要求书的主题的所有等效物。每项和每一项权利要求作为进一步公开内容并入本说明书中，并且所述权利要求为本发明的实施方案。

Claims (22)

1.一种用于在钻井孔中定向管柱的方法，所述方法包括：
在钻井孔中的套管柱内降下管柱，其中所述管柱包括：管柱开口和管柱对准工具；
在降下所述管柱时，将所述管对准工具与套管对准工具接合；
响应于所述管对准工具与所述套管对准工具的接合而旋转所述管柱；
基于所述旋转将所述管柱开口与穿过所述套管柱设置的套管柱开口旋转地对准；以及
保持所述管柱开口与所述套管柱开口呈轴向对准和旋转对准。
2.如权利要求1所述的方法，其中降下所述管柱包括移动所述管柱进入位置，在所述位置中所述管柱开口不与所述套管柱开口至少部分地对准。
3.如权利要求1所述的方法，其中降下所述管柱还包括移动所述管柱进入指示位置，在所述位置中所述管柱对准工具未与所述套管柱对准工具接合。
4.如权利要求1所述的方法，其还包括在所述管柱开口与所述套管柱开口至少部分地对准时致动阀门并且提供所述套管柱开口与所述管柱开口之间的流体传送。
5.如权利要求1所述的方法，其中旋转所述管柱包括旋转所述管柱不超过180度。
6.一种用于在钻井孔中定向管柱的方法，所述方法包括：
在钻井孔中的套管柱内降下管柱，其中所述管柱包括：第一管柱部分和第二管柱部分，其中所述第一管柱部分包括第一管柱开口和第一管对准工具，其中所述第二管柱部分包括第二管柱开口和第二管对准工具，并且其中所述第一管柱部分被设置在所述第二管柱部分下方；
在降下所述管柱时，将所述第一管对准工具与第一套管对准工具接合；
响应于所述第一管对准工具与所述第一套管对准工具的接合而旋转所述第一管柱部分；
基于所述旋转将所述第一管柱开口与第一套管柱开口旋转地对准；
保持所述第一管柱部分相对于所述第一套管开口呈轴向对准和旋转对准；
相对于所述第一管柱部分降下所述第二管柱部分；
在相对于所述第一管柱部分降下所述第二管柱部分时，将所述第二管对准工具与第二套管对准工具接合；
在将所述第一管柱部分保持在位置中时，响应于所述第二管对准工具与所述第二套管对准工具的接合旋转所述第二管柱部分；
基于所述第二管柱部分的旋转，将所述第二管柱开口与所述第二套管柱开口旋转地对准；以及
保持所述第二管柱部分相对于所述第二套管柱开口呈轴向对准和旋转对准。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述管柱还包括第三管柱部分，其中所述第三管柱部分包括第三管柱开口和第三管对准工具；并且所述方法还可包括：
相对于所述第一管柱部分和所述第二管柱部分降下所述第三管柱部分；
在相对于所述第一管柱部分和所述第二管柱部分降下所述第三管柱部分时，将所述第三管对准工具与第三套管对准工具接合；
在将所述第一管柱部分和所述第二管柱部分保持在位置中时，响应于所述第三管对准工具与所述第三套管对准工具的接合旋转所述第三管柱部分；
基于所述第三管柱部分的旋转，将所述第三管柱开口与第三套管柱开口旋转地对准；以及
保持所述第三管柱部分相对于所述第三套管柱开口呈轴向对准和旋转对准。
8.如权利要求6所述的方法，其中相对于所述第一管柱部分降下所述第二管柱部分包括压缩伸缩装置以减少所述第一管柱开口与所述第二管柱开口之间的距离。
9.如权利要求8所述的方法，其中基于所述第二管柱部分的旋转将所述第二管柱开口与第二套管柱开口旋转地对准包括压缩所述伸缩装置使得所述第一管柱开口与所述第二管柱开口之间的距离不大于所述第一套管柱开口与所述第二套管柱开口之间的距离。
10.如权利要求6所述的方法，其还包括在所述第一管对准工具与所述第一套管对准工具接合之前，指示所述第一管柱部分在第一指示器位置处。
11.如权利要求10所述的方法，其中在所述第一管对准工具与所述第一套管对准工具接合之前指示所述第一管柱部分在所述第一指示器位置处包括阻止降下所述第一管柱。
12.如权利要求6所述的方法，其中旋转所述第一管柱或所述第二管柱中的至少一个包括旋转而不损坏沿至少所述第一管柱部分或所述第二管柱部分设置的一个或多个控制线。
13.如权利要求6所述的方法，其还包括在保持所述第一管柱部分和所述第二管柱部分相对于所述第一套管柱开口和所述第二套管柱开口呈轴向对准和旋转对准之后，致动至少第一阀门或第二阀门。
14.一种用于在钻井孔中定向管柱的系统，所述系统包括：
设置在所述钻井孔中的套管柱，其中所述套管柱包括：
由所述套管柱限定的套管柱孔，
第一套管柱开口和第二套管柱开口，其中所述第一套管柱开口比所述第二套管柱开口更远离钻井孔表面，以及
耦接至所述套管柱的第一套管对准工具和第二套管对准工具；
耦接至第二管柱部分的第一管柱部分，其中所述第一管柱部分和所述第二管柱部分被构造来位移至所述套管柱孔中，
其中所述第一管柱部分包括：
第一管柱开口，其被构造来与所述第一套管柱开口径向对准，
第一管对准工具，其被构造来在被降入所述钻井孔中后与所述第一套管对准工具接合并且旋转所述第一管柱部分以将所述第一管柱开口与所述第一套管柱开口至少部分地对准，以及
第一保持装置，其被构造来在所述第一管柱开口与所述第一套管柱开口至少部分地对准时防止所述第一管柱部分轴向位移。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述第一套管柱开口与第一侧向孔相关联，并且所述第二套管柱开口与第二侧向孔相关联。
16.如权利要求14所述的系统，其中所述第一对准工具与所述第一套管柱开口相关联，并且所述第二对准工具与所述第二套管柱开口相关联。
17.如权利要求14所述的系统，其还包括：
第一参考指示器，其被构造来在所述第一管柱开口与所述第一套管柱开口至少部分地对准之前，将所述第一管柱部分保持在所述套管柱孔内的位置中，以及
第二参考指示器，其被构造来在所述第二管柱开口与所述第二套管柱开口至少部分地对准之前，将所述第二管柱部分保持在所述套管柱孔内的位置中。
18.如权利要求17所述的系统，其中所述第一参考指示器包括沿所述套管柱径向设置的第一组闩锁耦接器和与所述第一管柱部分设置在一起的第一组闩锁键，其中所述第一组闩锁键被构造来由所述第一组闩锁耦接器接收，并且所述第二参考指示器包括沿所述套管柱径向设置的第二组闩锁耦接器和与所述第二管柱部分设置在一起的第二组闩锁键，其中所述第二组闩锁键被构造来由所述第二组闩锁耦接器接收。
19.如权利要求17所述的系统，其中所述第一参考指示器或所述第二参考指示器中的至少一个被构造来分别通知操作者所述第一管柱开口准备好与所述第一套管柱开口至少部分地对准或所述第二管柱开口准备好与所述第二套管柱开口至少部分地对准。
20.如权利要求14所述的系统，其还包括与所述第一管柱开口相关联的第一阀门和与所述第二管柱开口相关联的第二阀门，其中所述第一阀门被构造来控制来自第一侧向孔的流体传送并且所述第二阀门被构造来控制来自第二侧向孔的流体传送。
21.如权利要求14所述的系统，其还包括沿所述第一管柱部分和所述第二管柱部分设置的第一组一个或多个控制线和沿所述第二管柱部分设置的第二组一个或多个控制线，其中所述第一组一个或多个控制线和所述第二组一个或多个控制线控制一个或多个阀门。
22.如权利要求14所述的系统，其中所述第二管柱部分包括：
第二管柱开口，其被构造来与所述第二套管柱开口径向对准，
第二管对准工具，其被构造来在被降入所述钻井孔中时与所述第二套管对准工具接合并且旋转所述第二管柱部分以将所述第二管柱开口与所述第二套管柱开口至少部分地对准，
第二保持装置，其被构造来在所述第二管柱开口与所述第二套管柱开口至少部分地对准时防止所述第二管柱部分旋转位移和轴向位移，以及
伸缩装置，其被偏置在伸展方向上使得所述第一管柱开口与所述第二管柱开口之间的距离大于所述第一套管柱开口与所述第二套管柱开口之间的距离，其中所述伸缩装置被构造来改变所述第一管柱开口与所述第二管柱开口之间的距离，使得当所述伸缩装置收缩时所述第一管柱开口与所述第二管柱开口之间的距离不大于所述第一套管柱开口与所述第二套管柱开口之间的距离。
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