CN106661927A - 接合输送的完井工具和操作 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于侧向井筒的完井的组件和方法。所述完井组件包括具有主支腿和侧向支腿的接合配件，以及分别连接至所述侧向支腿的井下端和所述接合配件的井上端的侧向完井管柱和锚固装置。定位在所述侧向支腿、锚固装置和侧向完井管柱内的工作管柱包括可移除地连接至所述锚固装置的坐封工具和位于所述侧向完井管柱内的完井工具组件。所述完井组件由所述工作管柱运行至所述井筒中。在设置所述锚固装置之后，所述工作管柱在所述侧向完井管柱内输送所述完井工具组件以用于例如砾石充填、压裂、压裂填充、酸化、固井、穿孔和充气封隔器。在所述井筒完井之后，通过所述接合配件的所述侧向支腿移除所述完井工具组件。

Description

接合输送的完井工具和操作

技术领域

本公开总体上涉及与地下井(诸如用于回收油、气体或矿物的井)结合而进行的操作和使用的设备。更特别地，本公开涉及完井系统和方法。

背景技术

从主井筒分支以服务地层的多个生产区的一个或多个侧向井筒的钻探和完井是用于开发复杂烃场的技术。在完成多侧向井筒的典型过程中，可首先钻出主井筒的一个或多个上部分，并可安装套管。在套管安装之后，可钻出主井筒的下部分。通常在完成或至少部分完成主井筒之后，可钻出一个或多个侧向井筒。

对于主井筒和侧向井筒的完井操作可包括例如砾石填充、压裂、酸化、固井和穿孔，以及在井筒内运行和悬挂完井管柱。完井管柱可包括各种完井设备，诸如穿孔器、过滤器组件、流量控制阀、井下测量仪、悬挂器、封隔器、跨接组件、完井工具等。

附图说明

以下参照附图对实施方案进行详细描述，在附图中：

图1是根据实施方案的多侧向井系统的一部分的部分横截面的正视图，其示出主井筒、侧向井筒、具有位于主井筒的井下部分内的完井偏转器的主完井管柱、位于侧向井筒内的侧向完井管柱、接合主完井管柱和侧向完井管柱的接合配件和连接至接合配件的井上端的上完井管柱；

图2是根据优选实施方案的完井组件的部分横截面的简化正视图，其示出接合配件、侧向完井管柱和容置并布置为由具有完井工具组件和坐封工具的工作管柱传送的锚固装置；

图3A和图3B是根据实施方案的用于完成侧向井筒的方法的流程图；

图4A至图4C是以插入构造示出的图2的锚固装置和相关联的坐封工具的一个实施方案的纵向截面图，其中坐封工具固定至锚固装置；

图5分别是图4A和图4C的锚固装置和相关联的坐封工具的上部分和下部分的纵向横截面图，其示出在与锚固装置脱离的过程中的坐封工具；和

图6是位于图2的侧向完井管柱的一部分内的完井工具组件的一个实施方案的纵向截面图。

具体实施方式

先前公开内容可重复各种示例中的参考数字和/或字母。这种重复是为了简单和清楚起见，并且本身不指示所讨论的各种实施方案和/或配置之间的关系。此外，诸如“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”、“井口”、“井下”、“上游”、“下游”等的空间相对术语可在本文使用是为了描述方便来描述图中所示的关系。空间相对术语旨在涵盖除了在说明书中公开的取向之外的使用或操作中的装置的不同取向。此外，附图不一定按比例绘制，而是为了便于解释而呈现。

在完成多侧向井筒的典型过程中，可首先钻出主井筒的一个或多个上部分，并可安装套管。在套管安装之后，可钻出主井筒的下部分。可在侧向井筒完井操作之前进行主井筒完井操作。完井操作可包括例如砾石填充、压裂、酸化、固井和穿孔，以及在主井筒内从井筒套管中运行和悬挂主完井管柱部分。主完井管柱可包括各种完井设备，诸如穿孔器、过滤器组件、流量控制阀、井下永久测量仪、悬挂器、封隔器、跨接组件、完井工具等。

可在完井设备安装在主井筒中之后进行侧向井筒完井操作。通常，完井偏转器可安装在多侧向接合处以将完井设备引导至侧向井筒中。与主井筒一样，侧向井筒完井操作可包括例如砾石填充、压裂、酸化、固井和穿孔，以及在侧向井筒内运行和悬挂侧向完井管柱。侧向完井管柱可包括穿孔器、过滤器组件、流量控制阀、井下永久测量仪、悬挂器、封隔器、跨接组件、完井工具等。

在已经进行了侧向井筒完井操作之后，用于安装的工作管柱以及由此承载的任何完井工具可从井筒移除。此后，接合配件可安装在侧向接合处。接合配件可以是由侧向支腿连接至侧向完井管柱并由主支腿连接至主完井管柱的Y形配件。在安装期间，接合配件的侧向支腿可通过完井偏转器偏转至侧向井筒中以连接至侧向完井管柱，且接合配件的主支腿可包括插管(stinger)连接器，该插管连接器与完井偏转器中的插座配合以连接接合配件与主完井管柱。在安装接合配件之后，上完井管柱可进入主井筒并连接至接合配件的井上端。

相反，本公开涉及一种系统和方法，其中侧向完井组件(包括用于附接至主井筒完井管柱和侧向井筒完井管柱以及侧向完井管柱和完井工具组件的大致y形的接合配件)可作为一个单元运行至侧向井筒中。即，当接合配件下降至用于在主井筒和侧向井筒之间的接合处附接的位置时，侧向完井管柱和完井工具组件可同时被引导并下降至侧向井筒中。工作管柱可用于在部署期间将接合配件、侧向完井管柱和完井工具组件携带并定位在一起。一旦接合配件已经根据需要被正确地定位并固定至主完井管柱，则工作管柱可从接合配件释放，从而允许使用完井工具组件进行侧向井筒完井活动。此后，完井工具组件可经由工作管柱通过接合配件的侧向支腿从侧向井筒移除。

考虑到上述情况，图1是根据实施方案的总体标记为9的井系统的部分横截面的正视图。井系统9可包括钻井、完井、维修或修井机10。钻机10可部署在陆地上或与海上平台、半潜式钻井平台、钻井船和满足完成井筒的任何其它系统结合使用。还可提供防喷器、井口采油装置和/或和与维护或完成井筒相关联的其它设备(未示出)。

钻机10可包括上悬挂构件和下悬挂构件60、66。在实施方案中，下悬挂构件60可包括具有形成于其中的卡瓦座的转台62和一组卡瓦64。在实施方案中，上悬挂构件66可包括例如假转台或十字轴68，和对应的一组卡瓦70。钻机10还可包括升降机72、旋转件74和/或顶部驱动器(未示出)。升降机72可以允许选择性地控制升降机72和旋转件74之间的距离的方式从旋转件7474悬挂。或者，升降机72可独立于旋转件74悬挂。上悬挂构件和下悬挂构件60、66、升降机72和旋转件74可用于组装和运行侧向完井组件，如下所述。

在所示的实施方案中，井筒12延伸通过各种地球岩层。井筒12可具有主井筒13，该主井筒可包括基本上垂直的部分14。主井筒13还可具有延伸通过第一含烃的地下地层20的基本水平部分18。如图所示，主井筒13的一部分可衬有套管柱16，该套管柱可用套管水泥17连接至地层。主井筒13的一部分也可以是开孔(即未套管的)。套管16可在其远端处以套管靴19终止。

井筒12可包括至少一个侧向井筒15，该侧向井筒可以是如图1所示的开孔，或者可包括套管(未示出)。侧向井筒15可具有基本上水平的截面，其可延伸通过地层20或通过第二含烃地下地层21。根据一个或多个实施方案，井筒12包括多个侧向井筒(未明确示出)。

从表面延伸的油管柱22可定位在井筒12内。环带23形成于油管柱22的外部和井筒12或套管柱16的内壁之间。油管柱22可提供足够大的内部流动路径，以用于地层流体从地层20、21行进至地面(或者在注入井的情况下反之亦然)，并且其可适当地提供修井操作等。也可包括上完井管柱段54的油管柱22可经由接合配件42耦接至主完井管柱30和侧向完井管柱32，如下面更详细描述。

主完井管柱30和侧向完井管柱32可同样用于裸井环境或套管井筒中。在后一种情况下，套管16、套管水泥17和周围地层可诸如通过穿孔枪穿孔，从而产生开口31以用于流体从地层流至井筒中。

每个完井管柱30、32都可包括一个或多个过滤器组件24，每个过滤器组件可通过在完井管柱和井筒壁之间提供流体密封的一个或多个封隔器26在井筒内隔离。过滤器组件24可从生产流体流中过滤砂子、细粒和其它颗粒物质。过滤器组件24还可用于控制生产流体流的流速。每个完井管柱30、32还可包括流量控制阀27、井下测量仪28、完井工具等。

井系统9可包括完井偏转器40，该完井偏转器与接合配件42一起机械地连接并且将主完井管柱30和侧向完井管柱32与油管柱22流体地连接。接合配件42可连接至井筒12内的完井偏转器40。接合配件42可符合由多侧向技术进步(TAML)组织定义的级别之一，例如TAML级别5多侧向接合点。

在实施方案中，接合配件42一般是Y形并且限定分别通过主支腿41和侧向支腿43连接至井下主端和井下侧向端的井上端。在一个或多个实施方案中，例如，接合配件42的主支腿41可短于或长于侧向支腿43。

在实施方案中，完井偏转器40可限定井上端和井下端。完井偏转器40的井上端可具有倾斜表面45，该倾斜表面具有使接触表面的设备侧向偏转的轮廓。完井偏转器40可包括穿过其形成的纵向内部通道，该通道的尺寸可被设计为使得较大设备从井上倾斜表面45偏转，同时允许较小设备穿过。

接合配件42可经由主支腿连接器对44通过主支腿41流体且机械地连接至主完井管柱30。主支腿连接器对44可包括可位于完井偏转器40内的插座式连接器，和可位于接合配件42的井下主端的插管式连接器。主支腿连接器对44可优选地湿配合且稳定。

如本文所使用，术语“连接器对”是指由插头或插管式连接器以及互补插座式连接器一起组成的完整连接组件，无论连接器对是处于配合状态还是断开状态。湿连接的连接器对可被密封并设计为使得配合过程将环境流体从接触区域移开，从而允许在浸没时进行连接。稳定连接器对可布置为使得插管式连接器被自引导为与插座式连接器适当对准并配合，从而简化远程连接。

接合配件42可在井下侧向端处流体并机械地连接至侧向完井管柱32。在实施方案中，连接类型可以是使得接合配件42可随后从侧向完井管柱32移除同时位于井筒12内，从而允许从井系统9移除接合配件42，以增强对主完井管柱30和侧向完井管柱32的接入，以进行修井操作等。

在其井上端处，接合配件42可(由上完井管柱段54)连接至锚固装置50、上完井连接器52和油管柱22。在实施方案中，上完井连接器52也可湿配合且稳定。在实施方案中，接合配件42可经由一个长度或多个长度的套管130连接至锚固装置50，套管130的特征可在于外径小于套管16的内径。

锚固装置50可用于经由接合配件42将侧向完井管柱32保持在侧向井筒15内的适当位置。然而，侧向完井管柱32还可包括锚固装置25，如果接合配件42最终需要移除以进行维修操作，该锚固装置可用于将侧向完井管柱保持在侧向井筒15内。类似地，主完井管柱30可包括锚固装置29以用于将主完井管柱30保持在主井筒13中的适当位置。锚固装置25、29和50可以是例如下面进一步详细描述的衬管悬挂器或封隔器。

图2是在完井操作之前示出的根据一个或多个实施方案的侧向井筒完井组件100的部分横截面的简化正视图。侧向井筒完井组件100可包括接合配件42，该接合配件可包括主支腿41和侧向支腿43。主支腿41可以主支腿连接器对44的插管44a终止，其可布置为连接在形成于完井偏转器40的井上端处的插座内(图1)。

接合配件42的侧向支腿43可连接至侧向完井管柱32。在实施方案中，连接类型可以是使得接合配件42可随后从侧向完井管柱32移除同时位于井筒12内，从而允许从井筒移除接合配件42，以增强对主完井管柱30和侧向完井管柱32的接入。

接合配件42的井上端可连接至锚固装置50。在一个或多个实施方案中，锚固装置50可以是衬管悬挂器或封隔器。上完井连接器52可设置在锚固装置50的井上端，以用于随后连接至油管柱22的上完井管柱段54(图1)，如下面更详细地描述。在实施方案中，接合配件42可通过一个长度或多个长度的套管130连接至锚固装置50。套管130可具有小于套管16(图1)的内径的外径。

工作管柱110可包括在接合配件42的侧向支腿43、锚固装置50、上完井连接器52和侧向完井管柱32的至少一部分内。工作管柱110可以是任何合适的油田管状元件，该元件包括钻杆、生产管道等、具有必要的强度和大小以便下降至井筒12中并从井筒12中移除以将完井设备定位在井系统9内(图1)，并将材料转移至井筒中或从井筒中转移以用于各种操作。工作管柱110的内部111可提供第一流动路径。第二流动路径可由环带23提供(图1)。可使用这些第一流动路径和第二流动路径使流体在井筒12内循环。

工作管柱110可包括坐封工具114，该坐封工具可移除地连接至锚固装置50，使得锚固装置50(和上完井连接器52、接合配件42和可连接至其上的侧向完井管柱32)可通过工作管柱110携带并进入井筒12(图1)。因此，为了安装目的，工作管柱110可延伸超过上完井连接器52以在钻机10(图1)上操纵。如下面进一步详细描述，坐封工具114和锚固装置50可被设计并布置为使得坐封工具114可选择性地将锚固装置50设置在井筒12内，且之后坐封工具114可与锚固装置50断开，从而允许工作管柱110在锚固装置50、上完井连接器52、接合配件42和侧向完井管柱32内自由输送。

工作管柱110还可携带完井工具组件120，该完井工具组可位于坐封工具114的井下在接合配件42和/或侧向完井管柱32内。完井工具组件120可包括与砾石填充、压裂、压裂填充、酸化、固井、穿孔和设置衬管悬挂器结合使用的各种工具。完井工具组件120还可包括各种接头和/或空管段。完井工具组件120的上端可通过完井工具连接器124连接至工作管柱110，在实施方案中，完井工具连接器124可采用棘爪闩锁类型的连接。然而，可使用任何合适的连接器类型。

图3是根据实施方案的用于完成井筒12(图1)的方法200的流程图。参考图1至图3，在步骤202，可钻出并完成主井筒13，可钻出侧向井筒15，并且可安装完井偏转器40。完井偏转器40可通过将其定位在邻近侧向井筒接合处的主井筒13中来安装。完井偏转器40可附接、固定或以其它方式连接至安装在主井筒13中的主完井管柱30的上端。

更具体而言，根据步骤202，可首先钻出主井筒13的一个或多个上部分并且可安装套管16。在套管安装之后，可钻出主井筒13的下部分。主井筒完井操作可包括例如砾石填充、压裂、酸化、固井和穿孔，以及例如从套管16运行并悬挂主完井管柱30。

主完井管柱30可以在一个或两个阶段中运行。在两阶段过程中，主完井管柱30的第一部分可附接至工作管柱、运行至主井筒13中，并且可进行各种完井操作。第一主完井管柱部分的井上端可以锚固装置29(诸如封隔器或衬管悬挂器)终止，该锚固装置可设置在套管16的下端19处或附近，以用于悬挂主完井管柱30。接下来，偏转器工具(诸如造斜器)可进入主井筒并设置在预定位置处，并且可钻出侧向井筒15，如下面更详细地描述。此后，主完井管柱30的第二部分可附接至工作管柱、进入主井筒13中，并且连接至第一主完井管柱部分。第二主完井管柱部分的井上端以完井偏转器40终止。相反，在一阶段过程中，整个主完井管柱30可在单个操作中进入主井筒13中，并且可进行各种主井筒完井操作。主完井管柱可在其井上端处以组合造斜器/完井偏转器(未具体示出)终止，且然后可钻出侧向井筒15，如下所述。

为了开始钻出侧向井筒15，可在预定位置处在主井筒13中设置偏转器工具，例如造斜器或组合造斜器/完井偏转器(未示出)。临时屏障(未示出)也可与偏转器工具一起安装，以防止流体损失并保持主井筒13在钻出侧向井筒15时不会产生碎屑。临时屏障可附接在偏转器工具下方或者可以是偏转器工具的一部分。如果套管16安装在主井筒13中，则铣削工具可进入井筒中。偏转器工具将铣削工具偏转至套管16中以切割窗口穿过套管。然后可用钻头替换铣削工具，并且可钻出侧向井筒15。然后可套接并固结侧向井筒15，或者可将其留作裸眼未套管的井筒。在钻出侧向井筒15之后，取出工具可附接至工作管柱并且进入主井筒13中以连接至偏转器工具。然后可撤回取出工具、造斜器(或组合造斜器/完井偏转器工具的可移除上部分，如果有的话)和临时屏障(如果安装的话)。

在步骤206，侧向完井管柱32可下降至井筒12中。在实施方案中，侧向完井管柱32可包括过滤器组件24和封隔器26。侧向完井管柱32的上端可通过下悬挂机构60悬挂在钻机10处。

在步骤210，完井工具组件120可下降至侧向完井管柱32中。然后，完井工具组件120的上端可通过钻机10处的上悬挂机构66保持在适当位置，上悬挂机构可临时安装在下悬架机构60上方。

根据实施方案，在步骤214，工作管柱110的下部分的上端可连接至钻机10处的旋转件74并由其悬挂，而接合配件42可由升降机72承载。工作管柱110的下部分110(其在其井下端处以完井工具连接器124终止)可首先下降通过接合配件42的侧向支腿43且然后与完井工具组件120的井上端接合。完井工具连接器124(其在一些实施方案中可采用棘轮-闩锁类型的连接)在工作管柱110和完井工具组件120之间进行牢固的流体密封连接。在已经进行了这种连接之后，可根据需要分离并移除上悬挂系统66。

在步骤218，可经由升降机72通过工作管柱110悬挂的接合配件42的侧向井下端可下降至侧向完井管柱32的井上端上并与其连接。接合配件42可相对于侧向完井管柱32自由旋转，以用于根据需要推进螺纹。一旦接合配件42连接至侧向完井管柱32，可移除下悬挂机构60。

接合配件42然后可下降至井筒12中，直到其井上端位于下悬挂构件60的高度。下悬挂机构60可用于悬挂侧向完井管柱32，且上悬挂机构66可用于悬挂工作管柱110，使得升降机72和旋转件74可与工作管柱110断开。

或者，在完井工具120定位在侧向完井管柱32内之前，接合配件42可连接至侧向完井管柱32。在这种情况下，完井工具120可连接至工作管柱110，且该对可通过接合配件42的侧向支腿进入侧向完井管柱32中。

根据步骤222，一个长度或多个长度的套管130可以基本上类似于上面关于步骤214和218描述的方式可选地连接至接合配件42的井上端。即，在接合配件42和工作管柱110分别由下悬挂机构和上悬挂机构60、66悬挂时，可使用旋转件74和升降机72添加附加长度的工作管柱110和套管130。

或者，在完井工具120定位在侧向完井管柱32内之前，套管130和接合配件42可连接至侧向完井管柱32。在这种情况下，完井工具120可连接至工作管柱110、上完井连接器52、锚固装置50和相关联的坐封工具114。完井工具120然后可通过套管130和接合配件42的侧向支腿42进入侧向完井管柱32中。然后，锚固装置50的底部连接器可连接至套管130的上连接器。

在步骤226，上完井连接器52、锚固装置50和相关联的坐封工具114可添加至侧向井筒完井组件100。根据实施方案，上完井连接器52可连接至锚固装置50的上端。坐封工具114可设置在锚固装置50内并可移除地附接至锚固装置50，如下文进一步详细描述。虽然套管130(或者如果不提供套管130，则是接合配件42)可由下悬挂机构60悬挂，并且工作管柱110可由上悬挂机构66悬挂，坐封工具114可使用钻机10连接至工作管柱110。上完井连接器52和锚固装置50可与坐封工具114一起被携带。然后，上完井连接器52和锚固装置50可通过旋转工作管柱110螺纹连接至套管130的井上端(如果不提供套管130，则是接合配件42)。整个同轴侧向井筒完井组件100此后可由工作管柱110承载。

或者，在完井工具120定位在侧向完井管柱32内之前，上完井连接器52、锚固装置50、套管130和接合配件42可连接至侧向完井管柱32。在这种情况下，完井工具120可连接至工作管柱110，并且该对通过上完井连接器52、锚固装置50、相关联的坐封工具114、套管130和接合配件42的侧向支腿43进入侧向完井管柱32中。

或者，在完井工具120和坐封工具114分别定位在侧向完井管柱32和锚固装置50中之前，上完井连接器52、锚固装置50、套管130和接合配件42可连接至侧向完井管柱32。在这种情况下，完井工具120和坐封工具114可连接至工作管柱110，且然后完井工具120可进入通过上完井连接器52、锚固装置50、套管130和接合配件42的侧支腿43进入侧向完井管柱32中。同时，坐封工具114可定位为使得其可连接至锚固装置50。

在步骤230，侧向井筒完井组件100可以典型方式进入井筒12中，从而交替地接合并脱离下悬挂机构60以在新管架添加到其上时保持并释放工作管柱110。当侧向完井管柱32的远端接触完井偏转器40的倾斜表面45时，侧向完井管柱32可偏转至侧向井筒15中。侧向井筒完井组件100可运行，直到主支腿连接器对44的插管44a被容纳在形成于完井偏转器40的井上端处的插座内，从而将接合配件42的主支腿41流体且机械地耦接至主完井管柱30。

在步骤234，可操作坐封工具114以在井筒12内快速设置锚固装置50，如下文更详细地描述。锚固装置50可以是具有卡瓦和弹性密封件等(其膨胀以夹紧并密封套管16的内表面)的衬管悬挂器。坐封工具114可此后从锚固装置50释放，以允许工作管柱110和完井工具组件120与其一起承载，以在侧向完井管柱32内自由移动。

在步骤238，侧向井筒15内的完井操作可使用完井工具组件120和侧向完井管柱32完成。完井操作可包括例如砾石填充、压裂、压裂填充、酸化、固井、穿孔和设置衬管悬挂器。

在已经进行了侧向井筒完井操作之后，在步骤242，可使工作管柱110与完井工具120和坐封工具114从井筒12中脱出。完井工具120的尺寸可被设计为穿过接合配件42的侧向支腿43。坐封工具114的尺寸也可被设计为穿过接合配件42的侧向支腿43。

最后，在步骤246，具有上完井管柱段54的油管柱22可进入井筒12并连接至上完井连接器52。在实施方案中，上完井连接器52可湿配合且稳定。

每次进入井筒以定位设备或进行操作的行程需要额外的时间和费用。通过在与接合配件42在井筒12中运行并安装的同时使完井工具120进入侧向井筒15中，并且一旦完成完井操作，移除完井工具120通过接合配件42的侧向支腿43，可节省行程和所伴随的费用。

图4A至图4C是根据一个或多个实施方案的衬管悬挂器形式的锚固装置50和坐封工具114的连续轴向部分的详细横截面视图。其它构造和实施方案是可能的并且落入本公开的范围内。

锚固装置50和坐封工具114在图4A至图4C中以它们可被输送至井筒12(图1)中的构造示出。坐封工具114可分别通过上螺纹连接器324和下螺纹连接器325(图4A、图4C)连接在工作管柱110(图2)内。锚固装置50可包括其上端处的用于连接至油管柱22和上完井管柱段54(图1)的上完井管柱连接器52(图4B和图4C)，并且包括其下端处的用于连接至套管130或接合配件42的上端的下螺纹连接326。

坐封工具114可借助于锚固件328(图4C)可释放地固定至锚固装置50，锚固件328可包括接合在形成于锚固装置50的坐封套筒334中的凹口332内的夹头330。当可操作地接合在凹口332内并由支撑套筒336向外支撑时，夹头330可允许在坐封工具114和锚固装置50之间传递扭矩和轴向力。

支撑套筒336可保持在适当位置，通过剪切销338向外支撑夹头330。然而，如果足够压力施加至坐封工具114的内部流动通道340，则在密封件342之间限定的活塞区域可引起剪切销338剪切并且支撑套筒336以向下位移，从而不再支撑夹头330并允许它们从凹口332脱离。此外，可通过向下位移流动通道340延伸通过的大致管状内芯轴344组件来释放锚固件328。

一组剪切螺钉346可将内芯轴344可释放地保持在相对于坐封工具114的外壳组件348的适当位置。如果(例如，在锚固装置50已经设置之后，通过松开工作管柱110(图2))将足够向下力施加至内芯轴344，则剪切螺钉346可剪切并允许内芯轴相对于外壳组件348向下位移。

图5示出分别对应于图4A和图4C(示出在内芯轴344已经相对于外壳组件348向下位移之后)的坐封工具114和锚固装置50的上部分和下部分。剪切的剪切螺钉346和内芯轴344向下位移的方式是可见的。夹头330不再由支撑套管336向外支撑。现在可通过用工作管柱110(图2)提升内芯轴344而使夹头330从凹口332释放。当内芯轴344上升时，锁定爪350可防止支撑套筒336再次支撑夹头330。

返回参考图4A至图4C，可致动坐封工具114以(经由工作管柱110(图2)的内部)通过向流动通道340施加增加压力来设置锚固装置50，以从而增加流动通道340和坐封工具114的外部(即，环带23)之间的压力差。在流动通道340和环带23之间的预定压力差下，保持阀套筒354的剪切销358可剪切，阀套筒354可向上位移，且瓣阀356可关闭。瓣阀356的关闭可使流动通道340的上部分340a与流动通道的下部分340b隔离(图4B)。然而，一旦经由工作管柱110(图2)施加至流动通道340的增加压力被释放，关闭的瓣阀356即可允许压力在流动通道部分340a、340b之间均衡。

上流动通道部分340a中的压力然后可再次增加(诸如通过向工作管柱110(图2)施加增加压力)以在外壳组件348(图4A和图4B)中互连的三个活塞360上施加压力差。每个活塞360的上侧可经由形成通过内芯轴344的端口362暴露于流动通道340中的压力，并且每个活塞的下侧可经由形成通过外壳组件348的端口364暴露于环带23中的压力。

排气装置370可设置在瓣阀356下方。如果排气装置上的压力差达到预定设定点，则排气装置370可(经由端口364中的一个)使下流动通道部分340b排气至环带23。排气装置370可以是爆破片，但是可使用其它类型的排气或压力释放装置。

膨胀锥366可定位在外壳组件348的下端。膨胀锥366可具有形成于其上的下截头圆锥形表面368(其可被驱动通过锚固装置50的内部以使锚固装置50向外膨胀)。如本文所使用的术语“膨胀锥”旨在涵盖等同结构，诸如楔子或冲模，而不管这种结构是否包括锥形表面。

在实施方案中，仅锚固装置50的小上部分与膨胀锥366重叠。这种构造可有利地减小坐封工具114的所需外径。活塞360上的差压可引起每个活塞经由外壳组件348向膨胀锥366施加向下偏置力。组合的偏置力可将膨胀锥366向下驱动通过锚固装置50的内部，从而设置锚固装置50。

一旦外壳组件348已经相对于内芯轴344向下位移了预定距离，闭合件376即可由内芯轴344接触和位移，从而打开端口374(图4B)，并且提供环带23和活塞360中的一个的上侧之间的流体连通，从而在工作管柱110(图2)内提供明显压降以指示坐封操作已经成功结束。

在锚固装置50膨胀的情况下，锚固装置50的外部上的一个或多个外部密封件380(图4C)可接合套管16(图1)的内部以用于密封和夹紧。内芯轴44现在可(即，通过松开工作管柱110(图2))向下位移以释放锚固件328，如上所述。然后可自由地移动坐封工具114、工作管柱110和完井工具组件120(图2)。

虽然本文公开了三个活塞360，但是也可使用任何更多或更少数量的活塞。如果对于特定的坐封工具/衬管悬挂器构造需要更大偏置力，则可提供更多活塞360。也可通过增加每个活塞360的活塞面积来获得更大偏置力。

完井操作可包括砾石填充。未固结的生产地层中的裸井井筒可能包含细粒和砂子(其与从地层产生的流体一起流动)。所产生的流体中的砂子可磨损并且会以其它方式损坏管道、泵等，并且应该优选地从所产出的流体中移除。因此，过滤器组件可安装在完井管柱中，并且过滤器组件可被砾石填充在井筒内以帮助过滤出所产出流体中的细粒和砂子。

一般而言，用于安装过滤器组件和砾石的砾石填充安装设备可包括具有封隔器和跨接组件的工作管柱以及在跨接组件下方延伸至过滤器组件的底部的冲洗管。当正确定位以用于砾石填充时，封隔器可密封工作管柱和过滤器组件上方的井筒之间的环带。砾石填充浆料(即液体加上颗粒物质)可通过工作管柱分配至跨接组件(其可将浆料引导至封隔器下方的环带中)。浆料可流至过滤器组件(其可过滤出颗粒)，从而使砾石填充物沉积在筛网周围。然后，流体可流过过滤器组件、进入冲洗管，并且返回至跨接组件，跨接组件可将返回流引导至封隔器上方的环带中。

完井操作还可包括固井。一般而言，固井设备可提供流动路径，液体水泥可通过该流动路径从工作管柱被输送至套管、衬管或其它油田管状元件和井筒壁之间的环带中。因为井筒通常可填充流体，例如钻井流体、完井流体等，所以固井设备还可包括用于在固井操作期间由水泥替代的流体的返回流动路径。封隔器可用于防止水泥进入工作管柱和套管、衬管等之间的环带。

图6是根据实施方案的位于侧向完井管柱32的一部分内的完井工具组件120的纵向截面图。参考图1和图6，图6的完井工具组件120可以是组合的固井和砾石填充工具组件，其可为砾石填充、固井、清洁以及如果需要的话为充气封隔器提供选择的流动路径。然而，可适当地使用任何合适的完井工具组件。

侧向完井管柱32可包括与空管438的部分互连的一个或多个过滤器组件24和封隔器26。侧向完井管柱32还可包括各种端口、阀和孔密封件，这些可选择性地与完井工具组件120相互作用，如下所述。

例如，可提供第一封隔器26a，其可以是组合封隔器/悬挂器以阻止侧向完井管柱32在井筒15中的轴向运动。封隔器26a可提供侧向完井管柱32与井筒15的套管壁或未套管壁之间的流体密封。

上固井端口434可位于第一封隔器26a的井下。上固井端口434可包括套筒阀436，该套筒阀允许上固井端口434选择性地打开或关闭。在进入位置，阀436优选地关闭。

在端口434下方，可沿侧向完井管柱32包括空管438。空管438可以是常规的油田管状元件，诸如钢管。可基于生产地层21的位置和/或过滤器组件24的所需位置来选择空管438的长度。空管438可穿过井筒15的弯曲或偏斜部分并且可具有相当长的长度。

具有内密封表面442的第一密封孔440可位于空管438的井下。密封孔440可包括具有抛光的内密封件孔表面442的厚壁联接件或一定长度的管，该表面具有小于空管438的最小内径的精确内径。或者，密封孔440可以是具有由弹性材料(诸如一个或多个O形环)形成的内密封表面442的联接件或一定长度的管。如下面更详细描述，完井工具组件120可携带密封体482以对密封表面442密封。如果密封表面442是抛光的金属表面，则完井工具组件120可携带匹配的弹性密封体482。如果密封表面442包括弹性元件，则完井工具组件120可携带匹配的抛光金属密封体482。

包括套筒阀446的下固井端口444可位于密封孔440的井下。套筒阀446可允许下固井端口444选择性地打开或关闭。在进入位置，套筒阀446优选地关闭。下固井端口444还可包括弹簧偏置的单向止回阀，该阀允许流体流出端口444进入环带23，但是防止流体从环带23流入端口444中。如果需要可使用其它形式的单向阀。可基本上类似于上述的第一密封孔440的第二密封孔450可位于下固井端口444的井下。

第二封隔器26b可位于第二密封孔450下方。第三密封孔454可位于第二封隔器26b下方。砾石填充端口456可位于第三密封孔454的井下。砾石填充端口456可包括套筒阀458，该套筒阀允许砾石填充端口456选择性地打开或关闭。在进入位置，阀458优选地关闭。砾石填充端口456可包括外护罩460，该外护罩可引导流体从砾石填充端口456向下流出以避免对钻孔15的壁的侵蚀。第四密封孔462可位于砾石填充端口456下方。瓣阀464可位于第四密封孔462下方。虽然示出了瓣阀464，但是也可适当地使用其它流体损失控制装置，例如球阀。

过滤器组件24可位于瓣阀464下方，并且在实施方案中，如图6所示，可用于终止侧向完井管柱32的远端。过滤器组件24可包括筛网468。如果需要，其它形式的过滤器(诸如开槽管或穿孔管)可用于代替筛网468。空管438可连接过滤器组件24作为侧向完井管柱32的一部分。

完井工具组件120可在其上端连接至工作管柱110。完井工具组件120可包括靠近其上端的封隔器坐封工具472。封隔器坐封工具472可用于设置封隔器26a，并且其在结构上可类似于上述的坐封工具114(图4A至图4C)。

完井工具组件120可包括用于在完井工具组件120在侧向完井管柱32内向下和向上移动时打开和关闭各种套筒阀436、446和458的移位器474。完井工具组件120还可包括通常以476示出的跨接组件。跨接组件476可包括可与工作管柱110的内部111流体连通的跨接端口478和可与环带23流体连通的跨接通道480。

如上所述，可设置密封体482。密封体482可承载在跨接组件476的圆柱形外表面上，并且可在跨接端口478的上方和下方延伸。密封体482可形成为在其外表面上具有多个弹性环的单独金属套筒。弹性环的外径可比密封孔440、450、454和462的内径稍微大一些，例如大0.010至0.025英寸。在这种布置中，密封孔440、450、454和462可具有抛光金属内表面，例如442。

或者，密封孔440、450、454和462的内表面可包括诸如O形环的弹性元件，并且密封体482可仅是具有抛光外表面的金属套筒，该抛光外表面的外径略大于密封孔440、450、454和462的弹性元件的内径。

在任何情况下，密封体482都可在沿密封体482的长度的任何点处与密封孔440、450、454和462形成流体密封。密封体482可在跨接端口478上方和下方具有足够长度，以同时与密封孔440和450或同时与密封孔454和462形成密封件。

完井工具组件120的最下部分可包括冲洗管484，该冲洗管可延伸通过瓣阀464并进入过滤器组件24。

在操作中，通过图6所示的进入构造，第一封隔器26a可首先使用封隔器坐封工具472而设置，从而引入下落球486通过工作管柱110的内部111，且然后增加内部111内的压力。跨接端口478可位于砾石填充端口456下方的最低密封孔462处。密封体482可在跨接端口478上方和下方接触密封孔462，从而防止流入或流出跨接端口478。落球486可在上封隔器26a上方和下方隔离工作管柱110的内部111与环带23。增加所设定的第一封隔器26a的井上的环带23中的压力可用于设定第二封隔器26b。

在实施方案中，落球486可以是用于通过使用泵通球接头(未示出)来设定锚固装置50(图2)的相同球。泵通球接头可用于在锚固装置50被设定时保持并密封落球。此后，可施加额外压力以释放落球，然后可将其进一步向下泵送以设定第一封隔器26a。

在已经设定了两个封隔器26a、26b之后，完井工具组件120可重新定位以用于砾石填充过滤器组件24。通过提升工作管柱110，跨接端口478可被定位为通过将密封体482定位为分别接触跨接端口478上方和下方的密封孔454和462来与砾石填充端口456流体连通。然后可将砾石填充浆料向下泵送至工作管柱110并通过跨接端口478和砾石填充端口456进入环带23中。与典型的砾石填充一样，浆料的液体部分可流过过滤器组件24的筛网468，而颗粒可积聚在环带23内以在过滤器组件24周围形成砾石填充。然后，液体部分可向上流动至清洗管484、通过跨接通道480，并且返回通过上封隔器26a上方的环带23。

在砾石填充构造中，完井工具组件120还可用于进行不同于砾石填充或除了砾石填充之外的处理，诸如压裂或酸化，两者都需要将流体向下分配至工作管柱110的内部111到达过滤器组件24周围的地层21中。通过防止返回流通过环带23，可施加高压以迫使处理流体进入地层21中。

工作管柱110可被定位为将跨接端口478移动至密封孔454的井上，同时使密封体482与端口478下方的密封孔454密封接触。在该位置，流体可向下反向循环至环带23、进入跨接端口478，并向上流至工作管柱110的内部111，以从环带23和工作管柱110移除任何剩余的砾石填充浆料或处理流体。

工作管柱110还可被定位为用于将空管438固结在第二封隔器26b上方。工作管柱110可首先被提升以将套筒移位器474定位在套筒阀436和446上方，且然后降低以打开上固井端口434和下固井端口444中的套筒阀436和446。在该固井位置，跨接端口478可与下固井端口444流体连通。密封体482可分别与跨接端口478上方和下方的密封孔440和450密封接触。水泥可被向下泵送至工作管柱110的内部111、通过跨接端口478和下固井端口444，并且进入环带23。然后，水泥可朝向上固井端口434向上流动至环带23。

下固井端口444可包括弹簧偏置止回阀。可调节弹簧偏置以设定最小压力，在该最小压力下，水泥可通过阀被泵送并且在泵送停止时提供止回阀的正向关闭。

在停止泵送水泥之后，工作管柱110可再次被提升一小段距离，使得跨接端口478定位在密封孔440上方，并且端口478下方的密封体482可与密封孔440形成密封。然后清洁流体可在工作管柱110的内部111向下循环、通过跨接端口478和备用环带23，以清除任何多余的水泥。如果需要，循环可反向。

图6仅示出位于空管438下方的单个过滤器组件24。然而，如图1所示，可具有多个生产区，并且可能需要在每个区中提供过滤器组件24并对其进行砾石填充。此外，多个过滤器组件24可沿可穿过单个生产区的井筒的水平部分的长度定位。

因此，侧向井筒完井组件100(图2)的侧向完井管柱32可包括与一定长度的空管438连续间隔开的多个过滤器组件26。每个过滤器组件24还可与封隔器26、砾石填充端口456和相对于封隔器26以及砾石填充端口456定位的密封孔454和462相关联。每个过滤器组件24还可与位于每个封隔器26上方的密封孔450相关联。然后上述过程可用于选择性地使每个封隔器26充气并且顺序地对每个过滤器组件24进行砾石填充。当所有过滤器组件26已经被砾石填充时，然后可如上所述地固结空管438。

总之，已经描述了完井组件和用于完井的方法。完井组件的实施方案一般可具有：大致Y形的管状接合配件，其限定井上端、终止于井下主端的主支腿和终止于井下侧向端的侧向支腿；完井管柱，其连接至接合配件的主支腿和侧向支腿中的一个；完井工具组件，其设置在完井管柱内；锚固装置，其耦接至接合配件；坐封工具，其至少部分地设置在锚固装置内并可移除地连接至锚固装置；以及工作管柱，其承载完井工具组件和坐封工具，工作管柱穿过接合配件的主支腿和侧向支腿中的一个。用于完成井筒的方法的实施方案一般可包括：与在侧向井筒和主井筒的交叉处运行并安装接合配件同时，将完井工具组件运行至侧向井筒和主井筒中的一个中；且然后通过接合配件从侧向井筒和主井筒中的所述一个移除完井工具组件。

前述实施方案中的任一个可单独地或彼此组合地包括以下元件或特征中的任何一个：由砾石填充工具、固井工具、穿孔工具、跨接组件、隔离封隔器、筛网组件和压裂工具组成的组中的至少一个；沿工作管柱承载的完井工具连接器，其将完井工具组件连接至工作管柱；完井工具连接器包括棘轮-闩锁连接；锚固装置连接至接合配件的井上端；完井工具组件的尺寸被设计为穿过接合配件的主支腿和侧向支腿中的一个；密封插管，其连接至接合配件的主端和侧向端中的另一个，密封插管的尺寸被设计为被容纳在完井偏转器内；锚固装置是衬管悬挂器；一长度的套管，其连接在接合配件和锚固装置之间；完井管柱包括过滤器组件和封隔器；完井管柱是连接至接合配件的侧向支腿的侧向完井管柱；在接合配件运行并安装同时，将完井管柱运行至侧向井筒中的一个中；将接合配件耦接至锚固装置；通过坐封工具可拆卸地承载锚固装置；通过工作管柱承载坐封工具和完井工具组件；经由工作管柱将完井工具组件和接合配件下降至井中；将工作管柱穿过接合配件的侧向支腿；在侧向井筒和主井筒的交叉处运行并安装接合配件的同时，将完井工具组件和侧向完井管柱运行至侧向井筒中；通过接合配件的侧向支腿从侧向井筒移除完井工具组件；通过坐封工具将锚固装置设置在主井筒内；将坐封工具与锚固装置断开；通过工作管柱将完井工具组件选择性地输送至侧向井筒内；通过完井工具组件进行完井操作；完井工具组件包括砾石填充工具；通过完井工具组件在侧向井筒内进行砾石填充操作；完井工具组件包括固井工具；通过完井工具组件在侧向井筒内进行固井操作；将侧向完井管柱的一部分下降至井筒中；将完井工具组件下降至侧向完井管柱中；将接合配件连接至侧向完井管柱；通过接合配件将工作管柱的一部分连接至完井工具组件；使用棘轮-闩锁连接将工作管柱的部分连接至完井工具组件；将坐封工具设置在锚固装置内；将坐封工具连接至锚固装置；将坐封工具连接至工作管柱的该部分；将锚固装置耦接至接合配件；由至少一长度的套管将锚固装置连接至接合配件；沿侧向完井管柱提供过滤器组件和封隔器；将完井偏转器定位在主井筒中；通过完井偏转器将侧向完井管柱偏转至侧向井筒中；将接合配件连接至完井偏转器；以及将上完井管柱段连接至锚固装置。

本公开的摘要仅仅用于提供从粗略地阅读所述技术公开的性质和要点来快速做出决定的方法，并且其单独代表一个或多个实施方案。

虽然已详细示出各种实施方案，但是本公开不限于示出的实施方案。本领域技术人员可以想到上述实施方案的修改和适配。这种修改和适配在本公开的精神和范围中。

Claims (25)

1.一种用于完成井的完井组件，其包括：

大致Y形的管状接合配件，其限定井上端、终止于井下主端的主支腿和终止于井下侧向端的侧向支腿；

完井管柱，其连接至所述接合配件的所述主支腿和所述侧向支腿中的一个；

完井工具组件，其设置在所述完井管柱内；

锚固装置，其耦接至所述接合配件；

坐封工具，其至少部分地设置在所述锚固装置内并且可移除地连接至所述锚固装置；和

工作管柱，其承载所述完井工具组件和所述坐封工具，所述工作管柱穿过所述接合配件的所述主支腿和所述侧向支腿中的所述一个。

2.根据权利要求1所述的完井组件，其中所述完井工具组件还包括：

由砾石填充工具、固井工具、穿孔工具、跨接组件、隔离封隔器、筛网组件和压裂工具组成的组中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的完井组件，其还包括：

完井工具连接器，其沿所述工作管柱承载将所述完井工具组件连接至所述工作管柱。

4.根据权利要求1所述的完井组件，其中：

所述完井工具连接器包括棘轮-闩锁连接。

5.根据权利要求1所述的完井组件，其中：

所述锚固装置连接至所述接合配件的所述井上端。

6.根据权利要求1所述的完井组件，其中：

所述完井工具组件的尺寸被设计为穿过所述接合配件的所述主支腿和所述侧向支腿中的所述一个。

7.根据权利要求1所述的完井组件，其还包括：

密封插管，其连接至所述接合配件的所述主端和所述侧向端中的另一个，所述密封插管的尺寸被设计为容纳在完井偏转器内。

8.根据权利要求1所述的完井组件，其中：

所述锚固装置是衬管悬挂器。

9.根据权利要求1所述的完井组件，其还包括：

一长度的套管，其连接在所述接合配件和所述锚固装置之间。

10.根据权利要求1所述的完井组件，其中：

所述完井管柱包括过滤器组件和封隔器。

11.根据权利要求1所述的完井组件，其中：

所述完井管柱是连接至所述接合配件的所述侧向支腿的侧向完井管柱。

12.一种用于完成具有主井筒和侧向井筒的井的方法，其包括：

在所述侧向井筒和所述主井筒的交叉处运行并安装接合配件的同时，将完井工具组件运行至所述侧向井筒和所述主井筒中的一个中；以及然后

通过所述接合配件将所述完井工具组件从所述侧向井筒和所述主井筒中的所述一个移除。

13.根据权利要求12所述的方法，其还包括：

在所述运行和安装所述接合配件的同时，将完井管柱运行至所述侧向井筒中的所述一个中。

14.根据权利要求12所述的方法，其还包括：

将所述接合配件耦接至锚固装置；

通过坐封工具可拆卸地承载所述锚固装置；

通过工作管柱承载所述坐封工具和所述完井工具组件；以及

经由所述工作管柱将所述完井工具组件和所述接合配件下降至所述井中。

15.根据权利要求14所述的方法，其还包括：

使所述工作管柱穿过所述接合配件的侧向支腿；

在所述侧向井筒和所述主井筒的所述交叉处运行并安装接合配件的同时，将所述完井工具组件和侧向完井管柱运行至所述侧向井筒中；以及然后

通过所述接合配件的所述侧向支腿将所述完井工具组件从所述侧向井筒移除。

16.根据权利要求15所述的方法，其还包括：

通过所述坐封工具将所述锚固装置设置在所述主井筒内；

将所述坐封工具与所述锚固装置断开；然后

通过所述工作管柱将所述完井工具组件选择性地输送至所述侧向井筒内；以及

通过所述完井工具组件进行完井操作。

17.根据权利要求15所述的方法，其中：

所述完井工具组件包括砾石填充工具；以及

所述方法还包括通过所述完井工具组件在所述侧向井筒内进行砾石填充操作。

18.根据权利要求15所述的方法，其中：

所述完井工具组件包括固井工具；以及

所述方法还包括通过所述完井工具组件在所述侧向井筒内进行固井操作。

19.根据权利要求15所述的方法，其还包括：

将所述侧向完井管柱的一部分下降至所述井筒中；

将所述完井工具组件下降至所述侧向完井管柱中；然后

将所述接合配件连接至所述侧向完井管柱；以及然后

通过所述接合配件将所述工作管柱的一部分连接至所述完井工具组件。

20.根据权利要求19所述的方法，其还包括：

使用棘轮-闩锁连接将所述工作管柱的所述部分连接至所述完井工具组件。

21.根据权利要求19所述的方法，其还包括：

将所述坐封工具设置在所述锚固装置内；

将所述坐封工具连接至所述锚固装置；然后

将所述坐封工具连接至所述工作管柱的所述部分；以及然后

将所述锚固装置耦接至所述接合配件。

22.根据权利要求21所述的方法，其还包括：

用至少一个长度的套管将所述锚固装置连接至所述接合配件。

23.根据权利要求15所述的方法，其还包括：

沿所述侧向完井管柱提供过滤器组件和封隔器。

24.根据权利要求15所述的方法，其还包括：

将完井偏转器定位在所述主井筒中；

通过所述完井偏转器将所述侧向完井管柱偏转至所述侧向井筒中；以及

将所述接合配件连接至所述完井偏转器。

25.根据权利要求15所述的方法，其还包括：

将上完井管柱段连接至所述锚固装置。