CN1095922C - 多侧向分枝工具、保障压力完整性的装置和建立多侧向分枝井的方法 - Google Patents

Abstract

通过扩大井筒段并运行多侧向分枝工具(7)来减少建立多侧向分枝井的时间，该工具包括形成从初级套管延伸出的双套管柱的套管段预组件，包括载运套管段(2)，侧向套管段(8)和主套管段(5)。运行该工具，使侧向套管段可释放地同轴对齐地维持在载运套管段内，后者下端固定有主套管段。运行到位后侧向套管段被释放，偏移出载运套管段下端的预制窗口(4)外，大致平行于主套管段。于是在双套管柱与初级套管相连的载运段窗口处形成侧向连接管。当侧向套管段完全伸出载运段窗口时，其上端内的第二窗口就与初级套管的孔对齐，从而允许通过第二窗口回收载运套管段内的转向装置。然后对双套管柱单独地进行钻进和完井，用跨过侧向连接管的跨式装置在双套管柱之间保持压力完整性。

Description

多侧向分枝工具、保障压力完整性 的装置和建立多侧向分枝井的方法

                     技术领域

本发明涉及井下石油钻井工具，尤其是涉及一种多侧向分枝工具，采用这种多侧向分枝工具可减少从一个主井筒侧向延伸多个分枝井的钻进和完井所需要的时间。更具体地说，本发明涉及一种用于组装井部件的方法，以简化从一个共同井筒向相同或不同产油层内侧向或竖直延伸的多个分枝井的完井。

                     背景技术

从新的钻进操作的角度和从使现有井筒再工作的角度来看，近年来多侧向分枝井的钻进和开采已变得越来越重要了，在多侧向分枝井的钻进和开采中，从一个共同的油井沿侧向延伸出被分隔开的分枝井。多侧向分枝井完井通常可提高产量，从而能弥补钻进和完井成本的增加。在多侧向分枝井中，侧向分枝井可以是倾斜的，甚至可以是水平的，从多侧分枝井开采能提高产量，从而减少了在岸上的采油树的数量，同时也减少了保持期望的开采速度所需的海上生产平台的数量。此外，其它设备成本例如套管、管道、井口、钻头、泥浆和其它钻进物品的成本都被减少了。多侧向分枝钻进还可以对那些位于市区、永久冻土区、深海区以及断层储藏区的石油储藏更容易进行经济回采。因此，未来优选的钻进技术，尤其是在石油工业中的钻进技术将是多侧向分枝钻进。

然而，如果石油工业持续发展，在多侧向分枝井的钻进和完井方面降低成本就显得尤其必要。例如，在石油工业中，重要的事情是需要减少海上平台的大小和数目，而同时又能开采那些更小的通常不连续的储油层。采用多侧向完井就能容易地实现这一点。因此，迫切需要新的改进方法和工具，以便减少多侧向分枝井所需的钻进和完井时间。

                     发明内容

于是，本发明的一个发明目的是减少井的数量和成本，以便对油田和/或储气区进行经济地开采。

本发明的另一个更特别的目的是改进用于对多侧向分枝井进行钻进和完井的技术和工具，其中，这些多侧向分枝井能通过一个单一的竖直井孔从不同的地层中开采石油。

本发明的另一个发明目的是对多侧向分枝井进行钻进和完井，使得这些多侧向分枝井在侧向连接管处具有完全的压力完整性。

本发明的另一个发明目的是利用同一个井对具有不同地层压力的几个不同的储油层进行安全的开采。

本发明的另一个发明目的是利用一个多侧向分枝井来安全地采完多个高压储油层。

本发明的另一个发明目的是通过减少钻进和完井时间来加速开采和加速资金流动。

本发明的另一个发明目的是在一个单一的井中实现在同一个储油层内同时进行开采和注入。

根据本发明，前面所述的发明目的以及其它的发明目的和优点可以这样来实现，即通过在一套管柱中运行一个或多个多侧向分枝工具，其中的多侧向分枝工具用于加速多侧向分枝井的钻进和完井。这种多侧向分枝工具是由一些井套管和一些附件预先组装成的组合，它能进入一个单一的初级套管柱上的任何适当深度的井孔内，所用工具的井套管可使初级套管扩张，从而形成从单一的初级套管柱延伸的双套管柱。多侧向分枝工具包括三个套管段，该多侧向分枝工具可以与初级套管连接，并按以下次序建立起套管段：一主套管段位于下端，一载运套管段同轴地包含一侧向套管段，位于该多侧向分枝工具的上端。载运套管段的下端具有一个窗口和一个与该载运窗口对齐的可回收的转向装置，该载运套管段的上端可用于安装侧向套管段。

侧向段能沿纵向前进，以便在载运段的下端与转向装置接触，并且能通过载运窗口被转移出载运段。当侧向套管段通过载运段被完全推进时，该侧向套管段的大部分长度伸出载运窗口外，并大致平行于主套管段运行。于是，就形成了一种与初级套管相连的双套管结构，其中在载运套管窗口具有一未密封的侧向连接管。

侧向套管段的上端具有一个预制窗口，该预制窗口与转向装置预先对齐，该侧向段通过载运段无转动地前进，以便对用于回收转向装置的侧向套管窗口进行正确定位。于是，就能通过侧向套管段窗口对转向装置进行回收。此外，还提供了一个用于把侧向段可拆卸地连接到载运段的接头。在使用中，为了建立一个多侧向分枝井，在钻进和开采期间，为了在每个双套管中保持压力完整性，提供一个横跨设备，使其横跨侧向连接管。

根据本发明的另一个方面，还提供了用于在多侧向分枝井中保障压力完整性的装置，所说装置包括：

(a)一多侧向分枝工具，与井筒内的一初级套管相连，其中所说的多侧向分枝工具包括一侧向连接管，提供了至少一个第一和一个第二套管柱与所说初级套管的非密封连接；

(b)一第一中间衬管套管段，将所说的第一套管柱延伸到一个地层内；

(c)一可拆卸的第一保护性回接衬管，用在钻进一第一孔时，把所说的第一中间衬管套管段的上端与所说初级套管的下端相连，从而跨过所说多侧向分枝工具内的所说侧向连接管，保障所说的第一套管柱的压力完整性，以便在所说的第一套管柱内进一步钻进；

(d)一第二中间衬管段，将所说的第二套管柱延伸到一个地层内；

(e)一可拆卸的第二保护性回接衬管，用在钻进一第二孔时，把所说的第二中间衬管的上端与所说的初级套管的下端相连，从而跨过所说的多侧向分枝工具中的所说的侧向连接管，保障所说的第二套管柱的压力完整性，以便在所说的第二套管柱内进一步钻进；

(f)一第一回接管道，从所说的第一油层衬管顶部延伸到地面，其中所说的第一回接管道跨过所说的侧向连接管，以便通过所说的第一回接管道开采流体；

(g)一第二回接管道，从所说的第二油层衬管顶部延伸至地面，其中所说的第二回接管道跨过所说的侧向连接管，以便通过所说的第二回接管道开采流体。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于对多侧向分枝井进行钻进和完井的方法，这种方法包括在一初级套管上使多侧向分枝工具运行到一个井筒的一个扩大段内。然后，侧向套管段以相对于载运段的轴线成一个小角度地穿过预制的载运套管窗口，并进入井筒的扩大段内，从而在窗口处形成一个侧向连接管，使得双套管段在井筒的扩大段内大致相互平行地延伸。对此所描述的本发明的方法和装置提供了双套管柱，在后面该双套管柱是指一主套管柱和一侧向套管柱，该双套管柱与主井筒套管相连，并且保持了主井筒套管的直径。此外，双套管段还能被快速地安装在井筒内，这是因为在把多侧向分枝工具运行到井筒内之前，在地面上对该多侧向分枝工具进行了组装的缘故。

侧向套管柱能被进一步钻进到下个孔段的深度，并且一中间直径的衬管能被运行并被水泥固定。为了在对一油层衬管钻一个孔时保障侧向套管柱中的压力完整性，用一个保护性回接衬管横跨侧向连接管，该保护性回接衬管的上端用可收回的回接封隔器密封。然后，使用于侧向套管柱的未被钻孔的油层衬管运行并被水泥固定，并对侧向套管柱内的回接衬管进行回收。然后，转向装置被回收，对主套管柱进行钻进和加衬管，直到一个采油层，所采用的方式与所描述的对侧向套管柱所进行的方式相同。于是，可以通过在套管中运行更小直径的管道，以便横跨侧向连接管，使得在双套管柱之间保障压力完整性，利用永久保护性回接封隔器对管道进行密封，并对油层衬管进行钻孔，从而使用双管道柱或混合地来完井。

在一个优选实施例中，在地面上组装多分枝工具，并使该多分枝工具在套管柱底部运行进入井筒中。例如，该多分枝工具可包括对于主套管段和侧套管段来说直径为9.625英寸套管段以及对于载运段来说更大直径的套管段。在制造过程中，转向装置还与侧向套管段上的窗口对齐，该转向装置例如是一造斜器，在制造过程中已利用一个整体的定向环被预先定位在载运套管段内。在安装多分枝工具之后，使用7英寸的中间衬管的套管结构以及4.5英寸的油层衬管来延伸双套管柱。本发明也可采用其它的套管结构，例如10.75英寸×7.625英寸×5英寸的结构以及11.75英寸×8.625英寸×5.5英寸的结构。

在另一优选实施例中，具有上述主套管段和侧向套管段的两个或更多个多侧向分枝工具在间隔开的各高度上在一初级套管柱中运行。然后，从每个多侧向分枝工具延伸侧向套管，这样就提供了对应于所用的多侧向分枝工具数量的多个侧向分枝。

                     附图说明

通过下面的对优选实施例的描述、所附的权利要求书以及附图，本领域普通技术人员可以清楚地了解本发明的其它目的、优点和新特征，在其中的附图中：

图1是根据本发明的多侧向分技工具的正视图，其中部分是剖面图。

图2(a)-2(s)系列的部分被剖开的视图，表示根据本发明利用图1中的多侧向分技工具对双井套管柱进行完井的方法。

图3是部分被剖开的视图，更详细地表示出了造斜器与预制的载运段窗口相对齐。

图4(a)是表示横跨侧连接管的双管道的竖直剖面图。

图4(b)-4(c)与图4(a)相类似，表示出了所采用的回接衬管顶部封隔器以及回接密封组件，其中横跨管道跨过图4(a)中的侧连接管。

图5是一示意图，表示众多的多侧向分枝工具在一个单一的主套管柱上运行。

                   具体实施方式

在下面的描述中，在整个说明书以及各个附图中，同样的部件由相同的附图标记来表示。许多的附图表示出了深井和/或细长管状的井下工具，因此，这些附图在竖直方向上被截短了。此外，为了清楚简明起见，一些传统部件的细节没有被表示出来。根据本发明，在此采用了不同的术语来区分井套管的一些段。应当知道，尽管术语如主、载运、侧向、主要的、导向、结构等被用于标明井套管的特定段，但是，所有这些术语都是指具有一纵向轴的管状钢导管，该导管具有足够的长度和厚度，从而具有足够柔度，其中，这种导管被用于保护井筒，使井筒不发生垮落，并防止发生流体污染。

现在来参照图1，图1中表示出了根据本发明的大致呈管状的多侧向分枝工具的剖视图。多侧向分枝工具总体上由7表示，该多侧向分枝工具包括一载运套管2，该载运套管2具有一预制窗口，该预制窗口具有用于侧向套管段8的推出的一期望推出角度。窗口总体上由4表示，在工具运行时，该窗口由一塑料材料所覆盖。一主套管段5被永久地与载运套管段2的下端6相连。如图所示，一侧向套管段8被紧密地定位在载运套管2的内部并且与载运套管2的上部同轴地对齐，以便通过液压方式或机械方式使得侧向套管段8从中通过。当侧向套管8沿着载运套管2的内表面完全前进时，套管段8的大部分长度伸出窗口4。相应地，当使工具在井筒中运行时，就通过任何适当的装置如剪力销(图中未示出)把侧向套管段8可拆卸地与载运套管2连接。一造斜器10预先被安装在载运套管2的下端6，与图中12所示的整体的定向环配合。定向环被用于使造斜器10与预制的载运套管窗口4相对齐。一第二预制窗口总体上由16表示，该第二预制窗口朝着载运套管窗口4的相反方向。位于侧向套管段8上部的窗口16被定位成当侧向套管段8完全伸出窗口4时能提供一个通向载运套管2内的开口，以便回收造斜器10。可以设置导向装置(图中未示)，如导向销或其它的整体结构，以便对沿长度方向移动且无转动的侧向套管段8进行导向，从而确保窗口16被正确地定位成允许通过载运套管2对造斜器10进行回收。此外，图1中还表示出了一起落挡圈(landing collar)18，与一开口插塞联合使用，用来释放与载运套管2相连的侧向套管段8，这将在后面作更详细的介绍。图中附图标记20和22表示连接在侧向套管段8上的环形密封装置。这些密封装置20，22可以沿着载运套管段2的内表面滑动，其中所说的这些密封装置20，22可以是弹性的或是金属对金属的，这得根据使用环境来确定。此外，在图1中还表示出了分别与主套管段5和侧向套管段8相连的导向套24和26。一刀刃28被定位在侧向套管段8下端的导向套26附近。刀刃28用于在使多侧向分枝工具运行进入井筒时切割覆盖住窗口4的一塑料盖(图中未示出)。

可以用来组装如图1所示的多侧向分枝工具的特定零件以及在下文中提到的对井进行钻进和完井所需的各种服务工具附件均为公知的市场上可买到的零件，其中许多零件在德克萨斯州Richardson石油工程师协会Howard B.Bradley的“石油工程师手册”中有所描述。此外，用于本发明的零件被列在如德克萨斯州休斯顿的德克萨斯州铁制品公司的“TIW目录”中。

下面将参照图2(a)至图2(s)中所给出的次序来详细描述用于建立多侧向分枝井的方法的各个步骤，在这种方法中，在钻进时以及在完井中，井之间是压力隔绝的。现在，具体地参照图2(a)，图中表示出了一个单一井筒段30，该井筒段30将被用于钻侧孔段。井筒段30具有足够的长度，以便容纳图1所示的多侧向分枝工具，该井筒段30位于一期望深度，以便随着侧向钻进而到达目标位置，而且该井筒段30大致竖直地向下延伸。在本发明的下一步骤中，通过扩孔使井筒段30被扩大，以便能容纳多侧向分枝工具，其中所用的扩孔是一种传统的可采用的用于使井筒扩大的方法。图2(b)表示出了已被扩大了的井筒。如图所示，通过任何适当的方式把多侧向分枝工具7安装在图2c中初级套管32的底部，初级套管以传统的方式运行和降落。本领域普通技术人员都知道，工具7能在井筒内任何深度运行，并且在井筒中可以采用多于一个多侧向分枝工具。多侧向分技工具7的朝向最好采用传统的井筒测量装置来确定，通过主套管柱32的转动对工具7进行确定方向。或者，可以在工具7上安装一套管旋转接头(图中未示出)，并且利用一扭矩工具把工具7定位在钻柱或工作柱上。如果需要的话，可以安装一机械或液压致动锁紧机构，以便在工具7被定位在期望的位置或方向上之后防止工具7发生转动。

在本发明的下一个步骤中，图2(d)中34所表示的一开口插塞从井口地面出发，移动到起落挡圈18。开口插塞34是一设计成通过降落在起落挡圈18上而在侧套管段8的上端形成一密封的工具，以便于侧套管段脱开。因此，从地面施加到开口插塞34上的压力使得侧套管段8向下移动。尽管在图中未表示出，但是根据通常优选的所采用的做法，可以设置通过侧套管段导向套26的一循环路径，包括用于使流体从主套管段5的导向套24流向造斜器10的表面中的一孔的流动路径，从而对流体进行导向，使流体通过造斜器10和主套管段导向套24。在开口插塞34降落在起落挡圈18上之后，从地面施加的压力被用于剪断一组剪力销(图中未出)，使工具启动，并迫使侧向套管段8在载运套管段2内向下移动。在图2(e)所示的步骤中，当侧向套管段8的前端接触造斜器10时，作用在侧向套管段8上的向下的力使侧向套管段8偏斜或推出预制窗口。侧向套管段上的一刀刃28将割开预制窗口4上的塑料盖，并且侧向套管段8的大部分从窗口4中移出，并大致平行于扩孔的井筒段30中的主套管段5，从而在窗口4处形成侧向连接管4。在图2(e)所示的建造井的阶段中，侧向套管段8完全伸出，并且把窗口16定位成能允许通过载运套管段2来回收造斜器10。

然后，如图2(f)所示，用水泥把级段锁口盘36之上的初级套管32固定。在这个步骤中，通过在锁口盘上增大液压或机械压力来打开液压级段锁口盘(stage collar)36，并且以传统的方式泵送并移动水泥。下面参照图2(g)，侧向套管段8的开口插塞34和导向套26已被钻出，并且如图所示，已竖直地向地层内钻进了一个孔38，并钻到了下一个套管深度，该孔38的直径比侧向套管段8的直径小。虽然图中所表示出的孔38大致从扩孔的井筒段30竖直地向下延伸，但是根据本发明的方法，孔38可以以任何角度沿侧向延伸入地层内。现在参照图2(h)，使一衬管40从一悬挂器42进入孔38内，并且以传统的方式用水泥对该衬管进行固定。为了确保衬管40的顶部相对于侧向套管8的下端精确定位，可以采用一降落型结构或滑动式衬管悬挂器或其它装置。在下一个步骤中，如图2(i)所示，精整(dress off)悬挂器42的抛光的孔插座，并使用图4(c)所示的回接密封组件46，然后使一保护性回接衬管44从衬管40的顶部伸至初级套管32的下端，从而使保护性回接衬管44跨过在窗口4处的侧向连接管。保护性回接衬管44的顶部由可回收的回接衬管顶部封隔器47进行密封，在图4(b)中更清楚地表示出了封隔器47。在安装了可回收的衬管顶部封隔器47的情况下，保护性回接衬管44和套管段32的环形连接被密封，以允许根据需要来调节流体密度，从而能对下一孔段进行钻进，而不会发生使循环中断的危险，也不会在窗口4处的侧向连接管处发生井筒涌流的危险。然后，如图2(j)所示，钻出衬管40的靴轨(shoe track)，接着向采油层域47内钻进下一孔段48。

图2(k)表示出了在一油层衬管50已经伸入并用水泥固定在孔48中后的井结构。此外，在建造井的这个阶段，可以对衬管40和50进行清洗，并且以完井液置换钻井液。如果需要的话，在这个阶段还可以设置一开采封隔器(图中未示)。此外，可以在衬管40顶部和保护性回接衬管44下部设置高粘度的凝胶插塞、水泥插塞或可回收的桥式插塞，以便当在主套管柱中钻进下一个孔段时可以防止一些碎屑落入衬管40内。在下一个步骤中，利用一矛状物或其它传统工具来收回保护性回接衬管44和可回收的封隔器47。此外，造斜器10也被收回。在这个步骤中，造斜器10穿过依次如图2(e)至2(s)所示与初级套管32的纵轴对齐的窗口16，从而允许利用传统工具例如打捞环或钩、冲洗管或打捞筒使造斜器10撤出。图2(l)中表示出了这个阶段的井结构。接下来，如图2(m)所示，钻出主套管段5的套管靴24，并且从侧孔段30大致竖直向下地钻井孔段52。但是，如果需要的话，可以定向地钻进这个孔(例如，沿水平方向或以任何侧向角度进行钻进)。然后，如图2(n)所示，把一衬管54伸入并以传统的方式用水泥固定在孔52中。最好利用一型面式的或滑动式的衬管悬挂器42来对衬管54的顶部进行定位。但是，在本发明的应用中，也可以采用能确保衬管54的顶部精确定位的其它公知的装置。

图2(o)表示出了建造井的下一个阶段，其中，精整(dress off)悬挂器42的抛光孔插座，把保护性回接衬管58从衬管54的顶部伸至初级套管段32的内部。该保护性回接衬管58跨过窗口4处的侧向连接管，并以与衬管44相同的方式被固定，其中，利用一可回收的回接衬管顶部封隔器47对衬管58的顶部进行密封。由于安装了这个装置，因此，保护性回接衬管58与套管段32的连接处得以被密封，从而允许根据需要来调节钻井液的密度，以便钻进下一个孔段62，而不会发生循环中断的危险，也不会在窗口处或在窗口4处的侧向连接管处发生井筒涌流的危险。在下一个步骤中，如图2(p)所示，衬管54的靴轨被钻出，并且向图中64所表示的采油层内钻进孔段62。根据图2(q)，衬管66被伸入孔62中，并用水泥以传统的方式对该衬管66进行固定。此外，在这个步骤中，可以对衬管66和54进行清洗，并且以完井液置换钻井液。现在来参照图2(r)，把回接衬管58和所连接的封隔器以及回接密封组件推出套管柱，该套管柱包括套管段32，2和5，这种推出所采用的方式与根据图2(l)所描述的方式相同。

图2(s)表示出了已被建造好的井，其中，通过把管道70运行入具有更大直径的套管内，从而实现完井。如图所示，一具有双密封组件的偏转块74和一Y形块76被运行到一开采封隔器78之下。偏转块74位于并定位于一型面中，以便使一个密封组件与窗口4对齐，从而，利用下放的套管柱的重量把这个组件推入分枝井内。密封组件80和82、管道70和其它完井装置以传统的方式伸入衬管54和40内。为了进入Y形块76之下的一分枝井内，使一偏转器(图中未示出)在测井电缆、挠性油管或连接管上运行。于是，工具就可以通过该偏转器运行，以便进行诸如钻孔、测井等操作，并在结束这些操作后把该偏转器收回。如图2(s)所示，开采可以被混合地进行，以允许使用更大直径的管道70通向地面，从而提高开采速度。如果需要的话，可以伸入带有双开采封隔器的双管道柱(图中未示)。采用这种双完井，就可以在一个分枝井中进行开采，同时在另一个分枝井内进行注入。在图2(s)的完井中能采用传统的砂砾和碎片(frac)封隔以及储油层增注，而无需对现有的增注和泥沙控制技术或装置作出改变。

现在来参照图3，图3是部分被剖开的视图，它是图1中的局部放大图，图中更详细地表示出了在把工具伸入井筒中之前造斜器10的定位。图中表示出主套管段5被永久地连接在载运套管2的下端6。采用一定向环12来对造斜器10进行定位并进行正确的定向，以便使侧向载运段8偏移出窗口4之外。其中所说的这个定向环12是一段短管，该短管上具有与造斜器10上的定位键15对齐的一键槽。

现在来参照图4(a)-4(c)，图中表示出了采用跨式装置，以便在利用多侧向分枝工具7进行钻进和开采操作期间保持压力完整性。图4(a)是一竖直剖视图，详细表示出了侧向连接管，其中，侧向段8以一个很小的角度完全伸出到载运管2的预制窗口4的外面。优选地是，使侧向段和载运段的轴线之间所形成的偏移角小于2.5度，更为优选地是，所说的这个角度在约0.5度至约2.5度范围内。如图所示，窗口16被定位成与载运套管段2的纵轴对齐，以便允许利用传统的工具通过该窗口16来回收造斜器10(图4(a)中未示出)。图4(a)中表示出了井的开采管道结构，其中表示出了双管道柱70，该双管道柱70跨过窗口4和16处的侧连接管，并延伸至地面。然而，正如前面图2所表示的那样，在钻井操作期间，在主套管柱和侧向套管柱内还可以有利地采用单个保护性回接衬管。图4(b)和图4(c)表示出了保护性回接衬管的细节，相对于图2来说，图4(b)和图4(c)更详细地表示出了回接衬管顶部封隔器47和用于管道44的回接密封组件46的使用情况。

现在来具体地参照图5，图中表示出了一井的示意图，在该井中，在一个单一的井筒中采用了两个(或更多个)侧向分枝工具，随着多侧向分枝井的钻进和完井，偏斜的或大致水平的井就从这个单一的井筒延伸出来。

用于采油的多侧向分枝井，以及本说明书中所描述的具体的设计方案信息只是表示出了本发明的一个实施例。很显然，在这里所公开的许多原理可以被有利地用于其它类型的地层钻进操作，例如：天然气或其它气体的开采；地下煤层气体的开采；盐或其它矿物质的液体开采；从地热储藏层中开采蒸汽；为了保持储藏层的压力而进行天然气或其它流体的注入；液体或气体的地下处理或保存；根据本发明，上面这些操作中的任何操作能够同时在一个或多个侧向分枝井内同时进行。

在此本发明所描述和图示出的是用于快速建立多侧向分枝井的一种有效的方法和装置，其中，通过分枝井连接来保持压力完整性以及保持全尺寸的套管直径。然而，在钻井领域中的普通技术人员都会知道，根据上面所公开的原理和教导，是可以对本发明作各种许多种改变和变型的，这些均未脱离本发明的范围。因此，应当清楚地知道，本发明并不局限于所描述的和图中所示出的具体的特征，本发明的构思是由所附的权利要求的范围来确定的。

Claims (15)

1.一种用于减少多侧向分枝井的钻进和完井所需时间的多侧向分枝工具(7)，所说的多侧向分枝工具包括：

(a)一主套管段(5)；

(b)一载运套管段(2)，具有可与一初级套管(32)同轴相连的一个第一端和可与所述主套管段(5)相连的一个第二端(6)，并且在所说的第二端附近具有一第一预制窗口(4)；

(c)一侧向套管段(8)，具有一个第一端和一个第二端，并在所说的第一端附近具有一第二预制窗口(16)；

(d)其中，所说的载运套管段(2)适于同轴地紧密地安装所说的侧向套管段(8)，当所说的侧向套管段被安装在所说的载运套管段内时，所说的载运套管段(2)的所说的第一端位于所说的侧向套管段(8)的所说第一端附近；

(e)用于可松开地将所述侧向套管段(8)维持在所说载运套管段(2)内的装置；

(f)转向装置(10)，位于所说载运套管段(2)的所说第二端内，当所说侧向套管段(8)向所说的载运套管段(2)的所说第二端前移时，使得所说的侧向套管段(8)转向并通过所说的第一预制窗口(4)；

(g)其中，当所说的侧向套管段(8)完全伸出所说的第一预制窗口(4)时，所说的载运套管段(2)和所说的初级套管段被同轴地对齐，并且所说的第二预制窗口(16)与所说的初级套管的孔对齐，从而允许通过所说的第二预制窗口(16)回收所说的转向装置。

2.一种根据权利要求1所述的多侧向分枝工具，还包括：

用于使所说的侧向套管段(8)沿纵向朝所说载运套管段(2)的所说第二端(6)前移的装置，其中，当所说侧向套管段(8)在所说载运套管段(2)内完全前移时，所说的侧向套管段(8)的大部分长度相对于所述载运套管段(2)的纵轴成一角度地通过所述第一预制窗口(4)伸出；

其中所说的角度在0.5度至2.5度的范围内，以便当侧向套管段(8)通过所说第一预制窗口(4)伸出时，有利于所说的侧向套管段(8)的大部分长度基本平行于所说主套管段运行。

3.一种如权利要求1所述的多侧向分枝工具，其中，所说的侧向套管段(8)被安装在所说的载运套管段(2)内，使得所说的第二预制窗口(16)的朝向与所说的第一预制窗口(4)的方向相反，并利用至少一个剪力销将侧向套管段(8)维持在载运套管段(2)中，所说的用于使侧向套管段(8)在所说的载运套管段(2)内前移的装置还包括：

可滑动的密封装置(20，22)，用于对在所说载运套管段(2)和所说侧向套管段(8)之间所形成的环形空间进行密封；

一起落挡圈(18)，设置在所说载运套管段(2)的所说第一端的内表面上；

一开口插塞(34)，用于降落在所说起落挡圈上，其中，当所说的开口插塞(34)降落到所说的起落挡圈套(18)上时，该开口插塞(34)就对所说载运套管段的所说第一端进行密封，

用于在所说开口插塞上施加压力从而产生足够的作用力来切断所说的至少一个剪力销的装置，所说的作用力使所说的侧向套管段(8)在纵向方向上沿着所说载运套管段(2)的内表面前进，并通过所说的第一预制窗口(4)伸出。

4.一种根据权利要求1所述的多侧向分枝工具，还包括：

用于回收所说转向装置(10)的装置，其中，当所说的侧向套管段(8)完全伸出时，所说的转向装置通过所说的第二预制窗口(16)被撤出，此外，当所说转向装置被回收时，由所说的主套管段和所说的侧向套管段形成与所说载运套管段(2)相连的双套管柱。

5.一种根据权利要求1所述的多侧向分枝工具，其中，所说的转向装置包括一造斜器(10)。

6.一种根据权利要求1所述的多侧向分枝工具，其中，所说的主套管段和所说的侧向套管段的内径均等于所说初级套管段的内径。

7.用于在多侧向分枝井中保障压力完整性的装置，所说装置包括：

(a)一多侧向分枝工具(7)，与井筒(30)内的一初级套管(32)相连，其中所说的多侧向分枝工具包括一侧向连接管，提供了至少一个第一和一个第二套管柱与所说初级套管的非密封连接；

(b)一第一中间衬管套管段(40)，将所说的第一套管柱延伸到一个地层内；

(c)一可拆卸的第一保护性回接衬管(44)，用在钻进一第一孔时，把所说的第一中间衬管套管段的上端与所说初级套管(32)的下端相连，从而跨过所说多侧向分枝工具内的所说侧向连接管，保障所说的第一套管柱的压力完整性，以便在所说的第一套管柱内进一步钻进；

(d)一第二中间衬管段(54)，将所说的第二套管柱延伸到一个地层内；

(e)一可拆卸的第二保护性回接衬管(58)，用在钻进一第二孔时，把所说的第二中间衬管的上端与所说的初级套管的下端相连，从而跨过所说的多侧向分枝工具中的所说的侧向连接管，保障所说的第二套管柱的压力完整性，以便在所说的第二套管柱内进一步钻进；

(f)一第一回接管道，从所说的第一油层衬管顶部延伸到地面，其中所说的第一回接管道跨过所说的侧向连接管，以便通过所说的第一回接管道开采流体；

(g)一第二回接管道，从所说的第二油层衬管顶部延伸至地面，其中所说的第二回接管道跨过所说的侧向连接管，以便通过所说的第二回接管道开采流体。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所说的第一和第二套管柱的内径在越过所说多侧向分枝工具中的所说侧连接管时保持不变。

9.一种用于建立多侧向分枝井的方法，在分枝井之间是压力隔绝的，其中，位于一扩大的井筒段中的一个单一的初级套管被扩张以形成至少双套管柱，所述方法包括以下步骤：

(a)把与所说初级套管相连的一多侧向分枝运行到所说的被扩大了的井筒段内，其中所说的多侧向分枝工具(7)包括一侧向连接管，该侧向连接管提供了至少一个第一和一个第二套管段与所说的初级套管的非密封连接，以提供至少一个第一和第二套管柱；

(b)钻进一第一孔，用于延伸所说的第一套管柱；

(c)使一第一中间衬管段运行进入所说的第一孔内，并用水泥固定，从而延伸所说的第一套管柱；

(d)提供一个从所说的第一中间衬管段的上端到所说的初级套管的下端的第一保护性回接衬管，以便跨过所说多侧向分枝工具内的所说侧向连接管，从而保障所说的第一套管柱的压力完整性；

(e)提供一个从所说的第一套管柱中的所说第一中间衬管的下端延伸出来的第一油层衬管。

10.一种根据权利要求9所述的方法，其中，从所说的第一套管柱取下所说的第一保护性回接衬管，所说的方法还包括：

钻进一第二孔，用于延伸所说的第二套管柱；

使一第二中间衬管段运行进入所说的第二孔内，并用水泥固定，从而延伸所说第二套管柱；

提供一个从所说的第二中间衬管段的上端到所说的初级套管的下端的第二保护性回接衬管，以便跨过所说多侧向分枝工具内的所说侧向连接管，从而保障所说的第二套管柱的压力完整性；

提供一个从所说第二套管柱内的第二中间衬管的下端延伸出来的第二油层衬管。

11.一种根据权利要求10所述的方法，其中，从所说的第二套管柱取下所说的第二保护性回接衬管，所说的方法还包括：

提供一个从所说的第一中间衬管的上端延伸至地面的第一回接管道，其中所说的第一回接管道跨过所说的多侧向分枝工具中的所说的侧向连接管，以便通过所说的第一回接管道开采流体；

提供一个从所说第二中间衬管的上端延伸至地面的第二回接管道，其中所说的第二回接管道跨过所说多侧向分枝工具中的所说的侧向连接管，以便通过所说的第二回接管道开采流体。

12.一种根据权利要求11所述的方法，其中，通过所说的第一回接管道开采一第一流体，并且通过所说的第二回接管道注入一第二流体。

13.一种根据权利要求11所述的方法，其中，在一第一压力下通过所说的第一回接管道从一碳氢化合物储藏区域开采流体，并且在不同于所说第一压力的第二压力下通过所说的第二回接管道从一碳氢化合物储藏区域开采流体。

14.一种根据权利要求11所述的方法，其中，从所说的第一管道开采出的流体与从所说的第二管道开采出的流体混合起来。

15.一种根据权利要求9所述的方法，其中，所说的多侧向分枝工具(7)包括：

(a)一主套管段(5)；

(b)一载运套管段(2)，具有可与一初级套管(32)相连的一个第一端和与所说的主套管段(5)相连的一个第二端(6)，并且在所说的第二端附近具有一第一预制窗口(4)；

(c)一侧向套管段(8)，具有一个第一端和一个第二端，并在所说的第一端附近具有一第二预制窗口(16)；

(d)其中，所说的载运套管段(2)适于同轴地紧密地安装所说的侧向套管段(8)，当所说的侧向套管段被安装在所说的载运套管段内时，所说的载运套管段(2)的所说的第一端位于所说的侧向套管段(8)的所说第一端附近；

(e)用于可松开地将所述侧向套管段(8)维持在所说载运套管段(2)内的装置；

(f)转向装置(10)，位于所说载运套管段(2)的所说第二端内，当所说侧向套管段(8)向所说的载运套管段(2)的所说第二端前移时，使得所说的侧向套管段(8)转向并通过所说的第一预制窗口(4)；

(g)其中，当所说的侧向套管段(8)完全伸出所说的第一预制窗口(4)时，所说的第二预制窗口(16)与所说的初级套管的孔对齐，从而允许通过所说的第二预制窗口回收所说的转向装置，

其中，所说的方法还包括下列步骤：

将一开口插塞降落在所说侧向套管段的第一端的内表面上的一起落挡圈上，从而对所说的侧向套管段的所说第一端进行密封；

在所说的开口插塞的所说第一端上施加足够大的流体压力，使所说的侧向套管段在所说的载运套管段内沿纵向前移，其中，所说的侧向套管段的所说第二端被偏移出所说的第一预制窗口外；

进一步使所说的侧向套管段前移到一完全伸出的位置，其中所说的第二预制窗口相对于所说的初级套管的纵轴线对中。

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