CN1283895C - 对从主井筒延伸的多分支井进行操作的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于定位和精确定向套管中的井维修装置的方法和装置，其具有一个引位连接器以容许执行选定的井维修操作。包括一个超声波扫描系统的记录声纳被送进套管中，除了执行通常的井勘测外，还提供引位连接器内部几何形状的精确测量以及产生一个特定识别内部特征的超声波图象，其中内部特征包括如承坐轮廓和相对于地球结构基准如垂直、水平、和地磁北极而定向的定向槽。本发明还提供用于套管缺陷特征的定位，如内部和外部腐蚀、以及套管厚度的变化，并且还容许标记装置如磁性和放射性标记的定位。超声波记录声纳产生一个记录特定的识别每个引位连接器的定位和取向，由此使得一系列井操作如钻探分支井等被设计和控制。

Description

对从主井筒延伸的多分支井进行操作的方法和装置

本申请要求以申请日为1997年4月14日的临时申请60/043,818的优先权，该申请通过引用而结合于本文中。

本申请涉及申请日为1997年9月24日的专利申请08/937,032。

技术领域

本发明涉及通常用于从有关地下区域采集石油产品的油井的钻探，和用于从主井筒向主井筒的侧向定位区域延伸的多分支井的钻探活动。更具体而言，本发明涉及一种勘测方法和装置，其可直接用于记录套管组中的定位装置的位置和方向，以及识别在特定的井深处的安装在套管组中的定位和定向装置的相匹配轮廓类型，以使由主井筒简单并有效地完成分支井操作如套管开窗磨铣、分支井钻探、分支井进入、完井和处理等操作。

背景技术

为了在油井和气井中钻探分支井，一些侧钻方法使用了内置于套管中的永久定位和定向装置。一般而言，引位连接器连接在套管部分之间，并确定了内承坐轮廓，其容许具有相匹配内承坐轮廓的钻井工具被承坐和锁住于其中。为达到引位的目的，引位连接器还可确定为具有已知方位的内定向槽。具有在定向槽中的定向销的分支井钻井工具将随内定向槽的方位而被定向。这样的永久引位连接器使得精确的定位和定向以及任何装置始终都需要在钻井内装置和/或完成分支井或引导其它方位的特定操作。本技术在申请日为1997年9月24日的美国专利申请08/937,032中公开，该申请通过引用而结合于本文中。

通常，套管部分通过螺纹式连接器连接，以使相邻套管部分的相对移动位置可显著变化。通常通过螺纹式接头与相邻套管部分连接的引位连接器也如同上述一样。对于很深的井而言，为在套管组内达到引位连接器的精确定位，根据通常的实际经验，必须精确测量套管组的每一接头相对于相邻接头的位置和取向。此外，当套管在井筒内被定位和灌浆胶结时，必须仔细监测和控制诸如控制套管位置、套管走向等参数，以使引位连接器在期望深度被精确定位以及引位连接器的引位槽在预选方位被精确定位。当井的许多套管部分被连接时，多个的接头的较小误差被累积，因此使得任何特定引位连接器的定位槽被定位在与期望的方位显著不同的方位上。当井的许多套管部分被连接时，通过参照引位连接器的引位槽来进行的方位特定的地下操作将具有显著误差。可是，当套管灌浆胶结操作完成时，套管的位置是恒定的。因此，套管位置的任何误差将一直干扰分支井的操作。

显然，在套管安装中要非常密切监测和记录以保证实际的引位连接器位置和取向精确地相匹配套管的安装平面，与套管安装中没有这样的监测相比，套管安装监测过程的费用显著地增加，从而也增加了钻探和完井过程的全部费用。因此最好提供用于安装具有位于此的引位连接器套管的过程，以使不需要精确方位控制引位连接器相对于地球构造的取向，就可安装套管。在套管组被推入井筒并被灌浆胶结后，最好还提供用于有效地和精确地辨认套管组每一取向连接器的特定方位取向的过程。此特征将容许将被承坐于其中的井具选择性地相对于精确测量的现有引位连接器定向槽的方位进行定向，以便通过记录的精确测量和记录的方位基准和连接器取向，使得期望的诸如操作、分支井钻探、完井活动、井加工、套管开窗磨铣、数字成象等被执行。

当安装套管时，此处又被称为引位连接器的承坐和引位用接套通常在选定的深度处连接在套管组内，以使得井具通过套管而运转并且相对于引位连接器的内轮廓被承坐和锁住。有时套管钻井的几个引位连接器的内轮廓被有意地设置成不同，使得只有具有相匹配承坐轮廓的井具可被承坐和锁住。此特征使得井具通过套管组和通过非相匹配引位连接器运转，直到达到具有相匹配轮廓的引位连接器。具有相匹配轮廓的承坐连接套将容许井具销定爪安置在相匹配轮廓内并且建立锁连结。

在涉及到现有的具有引位连接器、尤其是具有定向槽的引位连接器的井，并且内轮廓和引位设置的几何形状和取向都未知的情况下，最好提供这样的系统，其在钻井记录上产生引位连接器的内部几何形状图象，并且参照该图象来定位套管和引位连接器的局部偏差和转动，即倾角及转角，其从基准方位如磁北极测得。产生的图象应当显示引位连接器的位置和取向特征，即引位连接器的精确内轮廓以及其引位槽的和方位尺度，以使方位特定的分支井操作通过引位槽的基准可有效地被设计并执行。

因此最好提供具有超声波扫描器的记录系统以提供产生精确识别引位连接器或其它定位或引位装置内部几何形状图象的能力的图象。还最好提供具有在井下环境中根据局部参照校正选定的引位连接器内部几何形状图象的能力的记录系统。这使得不同的方位给定井下操作根据已知的内部几何形状位置和选定的引位连接器的取向来设定。

发明内容

本发明的主要特征是，提供用于识别套管组的选定的引位连接器的内轮廓和特定引位方位，并且出于简单及有效执行套管开窗磨铣、分支井钻探、完井、从主下套管井筒进入之目的，而在承坐和引位关系中选定的取向不同的多分支井井具的新方法和装置。

本发明的另一个特征是提供探测和记录永久安装在下套管井的套管组中以便执行井具定向装置的取向和定位、以提供作为方位特定的分支井操作的参考的新勘测方法和装置。

本发明的另一个特征是提供在井筒中安装套管组时不需要建立相互基准的套管组接头的精确测量关系、并且不需要建立相邻于套管部分定向连接器的精确测量的方位关系的新勘测方法和装置。

本发明的另一个特征是提供在钻井基准记录中具有提供周围岩层特征、套管特征和引位连接器特征以使一系列方位特定的井操作如分支井钻探、完井和维修等被有效设计和执行的新勘测方法和装置。

本发明的另一个特征是提供采用来自位于套管中的记录声纳的超声波扫描，以产生一个识别套管组选定的引位连接器的特定位置和承坐轮廓的声象的新勘测方法和装置，由此得以选择具有相匹配承坐轮廓的井具，其中井具用于承坐并且精确定向以执行方位特定的井下操作如磨铣套管开窗、校准分支井钻探操作，其中上述操作对应于以前的磨铣套管开窗、和校准分支井完井以及便于再进入分支井的已钻探分支井的井维修操作。

本发明的另一个特征是提供采用用于另一目的灌浆胶结表征的超声波扫描以决定完井整体性的新勘测方法和装置。

本发明的另一个特征是提供识别标记如套管的内部、嵌入、和外部磁性或放射性标记以及用于定位永久套管结构如阀门、缆线、传感器、预制套管出口等等、并同样显示在记录的新勘测方法和装置。

简言之，为在主井筒中执行分支井钻探、完井和维修活动，本发明涉及到以探测和记录在井中已安装的与套管永久连接的引位装置的位置和取向的勘测方法和装置。本发明还提供用于识别安装在特定深度的引位连接器的相匹配内轮廓的类型和引位方位，以及根据可表征套管和/或包围套管的岩层的其它参数，来校正这些承坐和引位特征。为探测套管组选定的引位连接器的位置，具有用于超声波传播和探测的超声波扫描器的记录声纳由电缆、管钻井、线圈管、或通过任何其它合适的方法被送进套管组。超声波扫描器在径向截面可同时探测内套管和引位连接器几何形状位置，并且还可监测包括套管腐蚀以及在套管和岩层之间的水泥灌浆胶结等其它井下特征。通过超声波扫描器在井流体中传播的超声波被内套管界面部分反射，由此提供一个回声。对这个回声随转动角度和随深度的变化进行处理，则在记录声纳所处的特定定向连接器中产生一个特定的定向和定位特征的声象。声象然后相对于结合在记录声纳中的井斜仪测量的垂直和相对方位角的局部井筒偏差，而以电形式被校准。在井实际上为垂直的并因此没有偏差或只有很小的偏差的情况下，同时使用陀螺仪与超声波扫描器，以在所得记录上提供探测定向特征所需的方位基准。γ线记录与超声波扫描可同时揭示包含在被下套管井穿过的岩层中的页岩数量，并由此采用地质标记帮助确定将来的分支井位置。

记录装置包括安装或位于地表面井且与记录电缆通过电相连的记录探测系统。在套管中用于物理定位以及用于电操作和控制的井下记录工具或声纳通过机械和电方式与电缆相连。记录声纳利用多个传感器的结合同时测量下列参数：(a)沿井测量的表观深度；(b)三维加速度；(c)沿套管测量的自然γ线能量；(d)通过记录工具的高分辨超声波扫描器测量的声象；和(e)在井筒偏差很小(区间为5°到10°或更小)的情况下通过陀螺仪测量的相对于地磁北极的记录工具方位。除了套管引位连接器的内部几何形状识别，本发明采用提供一些其它特征的属性。本发明使得几何形状套管特征的探测和测量与安装在井筒内部和套管外部的永久传感器、阀门、或电缆相联系。本发明使得在安装主套管之后提供用于分支井筒钻探的井的预制套管出口的探测和测量。其它套管的探测特征如磁异标记、放射性标记等可通过使用本发明的不同特征被有效地探测。

“方位”一词的通常意思是角距离，在北半球顺时针测量，采用磁北极作为基准。方位测量一般意味着以水平为基准测量。应当理解，在考虑相对于方位测量时，井筒可为垂直取向、水平取向、或在垂直和水平之间以偏差倾斜取向。同样，分支井筒可由主井筒以选定的方位钻探而不管主井筒的特殊取向或倾斜。因此，根据本发明观点的“方位”术语意为相对于地球重力测量的测量角度方位和变换为所测量的特殊井筒或分支井筒的方向测量。利用精确已知的套管组的不同引位连接器的位置、取向方位和内轮廓，分支井井具如套管开窗磨铣工具、分支井钻探工具、和分支井完井以及维修工具等可通过套管达到选定的引位连接器。此处的装有引位装置的工具为用于被接受在选定的引位连接器内的承坐相匹配轮廓中，并确定为接受在引位连接器的定向槽中的定向销，由此相对于引位连接器的方位定向工具。为使得相对于引位连接器的定向槽方位而不同的方位特定的分支井操作，根据定向销的基准来转动调整分支井工具的引位装置。利用通过记录声纳识别的引位连接器定向槽的方位，根据在工具的引位装置上的引位记号，通过分支井工具的选择转动调整，很容易建立分支井的方位。不管分支井工具是否为套管开窗磨铣工具、分支井钻探工具、分支井完井工具、或任何其它井维修工具类型，当它的引位装置在其中承坐并通过引位连接器引位时，工具将被精确取向并与套管开窗和分支井井筒校准，而不需经常的时间消耗、和传统做法的昂贵和困难的校准过程。

附图说明

因为有了上述描述的特征，可容易理解本发明的详细优点和目的，本发明对上面所简要描述的，更具体的描述，可通过参考附图的实施例得到。

可是需要指出，附图只是本发明的典型实施例，不能因此认为受本范围的限制，因为本发明容许其它等效的实施例。

图1是截面图，表示井在地下采掘并与具有多个引位连接器的套管成一线，以及表示勘测器件被安装在套管中并获得套管引位连接器的一个声象，并进一步表示根据本发明技术从主井筒延伸的分支井；

图2是安装在套管上的引位连接器的前视图；

图3是图2引位连接器的侧视图；

图4是描述勘测中用于根据本发明确定引位连接器位置的联合记录数据方法的框图；

图5是如图2和3所示套管的引位连接器横向截面图，表示安装在套管中的记录声纳和探测引位连接器内轮廓及定向槽的操作；

图6是以速度校正深度为函数的第一回声通过时间的图形描述，表示通过超声波扫描识别套管引位连接器的特定承坐轮廓；

图7是根据图6图形描述引位连接器形成因素的表格；

图8是表示识别以速度校正深度和转动扫描角为函数的套管引位连接器的定向槽图象的图形描述；

图9是表示确定套管引位连接器的局部基准取向的图形；

图10是表示通过记录声纳帮助连续精确定位的套管或井筒标记异常的局部截面视图。

具体实施方式

现在参考附图，首先是图1，其中描述了一般以10表示的主井，其被钻入地层并衬有延伸至所需深度的套管12。套管12设有位于选定深度处的多个引位连接器14、16和18，其可与进一步操作如完井和生产活动相关联地一起使用，以及可控制20和22所示的分支井钻探的定位装置。引位连接器用于安装方位特定的分支井工具如套管开窗磨铣工具、分支井钻探工具、分支井完井工具、或其它不同的用于钻探、完井、和维修操作目的井具。例如，轴分支井筒24通过相对于引位连接器18被承坐和引位的分支井筒钻探工具而被钻探，并且在被记录之前，可根据要求弯曲或偏离主井筒10以横截未识别的地下区域。分支井20和22通过由引位连接器14、16或18等被承坐和引位的分支井工具而被钻探和完井。这些分支井井筒一般为方位特定的，并且可相对于各个引位连接器的已知方位而来选择性地定向的各个分支井工具来建立这些分支井井筒。

现在参考图2和3，代表性的引位连接器14，即定位和方位引位连接器，在套管12中被连接。引位连接器确定了所选定的承坐轮廓26，其具有几何形状与将被承坐和定向于其中的井维修工具的几何形状相匹配的圆形支承面和沟槽。引位连接器14同样确定了可为任何合适结构的定向槽28，但最好为通常的矩形截面结构以接受适合的定向井具31的定向销29，以便使申请日为1997年9月24日的美国专利申请08/937,032所描述类型的井具31相对于深度和方位而被精确定位。通常的矩形定向槽28确定了根据已知技术提供井具31之定向销29的各个平行侧面的精确定向的平行侧面30和32。井具31最好安装具有与引位连接器14的内承坐轮廓26相匹配的轮廓的锁定卡子33，以便当锁定卡子33与内承坐轮廓配准时就被安置在那儿。为在引位连接器14中的锁定关系中固定井具31，可使井具31被锁定。井具31在引位连接器14中保持锁定，直到井具31通过锁定机构控制操作被解锁。引位连接器14同样确定了倾斜的内弯曲引导斜面34和36，该表面通过井具31的定向销29被接合并且用作凸轮表面以转动定向销，因此井具在向下移动时被接触。这些引导斜面和定向槽28一般确定为位于并固定在引位连接器14内的“牵引滑板”装置。当定向销29开始接触引导斜面34和36时，转动运动传递给定向销29和井具31，由此定向销可被调整位置。当定向销29被转动到所需的方位时，定向销将与定向槽28结合，并因此在定向槽28内向下移动，直到它进一步的向下运动被引位连接器14的面向上的阻止面38所阻止。在引位连接器14中借助于井具31的向下运动，锁定卡子33将移动至与引位连接器的内承坐轮廓26对准，通常通过弹簧力来进行。井具31的锁定机构在此点将被驱动，造成锁定卡子33在径向延伸位置被锁定，因此井具在引位连接器14中被锁定至不再移动。

如图1进一步所示，记录声纳40通过有线记录电缆42被送入井10的套管12中，在套管中并由定心器部件44和46定心。缆线井电缆42通过一个或多个滑轮43导入并通过位于地表面S的数据采集和处理系统的缆线绞车48拉紧。应记住，记录声纳40可通过连接管或线圈管或任何其它合适的方法被交替送进，而不背离本发明的实质和范围。除了传统的记录系统外，记录声纳40装有超声波扫描器系统50，例如美国专利4,970,695所述，该专利通过引用结合于本文中。超声波扫描器系统50通过套管12中的流体来传播如所示的声波52。超声波扫描器系统50包括一个转动窄声波、被称为“超声波束”的内转动元件，以便由引位连接器14内轮廓的第一回声传送时间被电子处理，以便精确建立引位连接器内轮廓的声象。通过套管12内表面或定位记录声纳40的引位连接器14的声波52的一部分被反射，以及声波52的一部分通过套管12传播，并可被用于探测套管的整体性以及套管的整体性和填充在套管和井筒壁之间的水泥的整体性。超声波扫描器系统50包括一个探测和处理第一回声到达的反射波或回声波探测器，并提供引位连接器14精确位置的记录信号，用以清晰识别其内承坐轮廓，用以在引位连接器中精确定位定向槽的方位，以及相对于垂直、水平、和基准方位如磁北极以识别取向连接器的取向。

现在参考图4，其中框图表示三个基本分量特征包括在勘测中结合记录数据确定引位连接器的位置和取向。如图4的上部虚线框54所示，用于产生基本的井基准记录的数据表示周围岩层特征、套管特征、和引位连接器特征。根据传统的做法，自然γ线能量用于提供周围岩层特征的数据。这个数据可实现完井活动，还可使井的拥有者为达到在井的附近但不能通过基本井筒生产的交叉地下层的目的，而在其后由基本井筒设计分支井筒。根据图4的套管特征，由不同的源如三维加速度计和套管套环探测等采用的数据，包括引位连接器探测。此外，在井筒偏差角较低的时候，由陀螺勘测和地球磁北极方位的数据还用作套管特征，如图4中的虚线框56所示。虚线框58以及图4中的虚线框56表示以声象形式的数据，该数据通过超声波扫描并且包括套管套环探测和套管不同引位连接器的探测而获取，以及表示每一个引位连接器的内轮廓的数据。当要求方位取向的井具在操作被连续执行时，需要每一引位连接器的给定承坐轮廓和引位连接器定向槽的方位取向。对于精确引位连接器的探测，其它数据输入，如沿套管测量的深度、套管内记录声纳的加速度、和缆线或线圈管走向同样需要数据输入。反映声纳的校正记录速度的数据与超声波扫描相联同样用在数据处理中，用以确定定向槽位置并达到数据表示的引位连接器特征。

装有引位连接器并可能装有标记元件如内部、外部、和嵌入的磁性的或放射性的标记元件以及装有预制套管出口等的套管，被下降至开口洞中并且被灌浆胶结。在此阶段，每一引位连接器的定向槽的给定方位取向不必要控制。最好是但并非绝对必要，不同引位连接器的位置可相对于井深很精确地受到控制。销轮廓类型和每一引位连接器的坐标，包括每一引位连接器的定向槽的方位取向，应当是被精确地了解的，以便于确定未来分支井钻探平面并适当调整侧钻工具。某些引位连接器可用不同的相匹配轮廓，以便驱动工具将通过非相匹配引位连接器驱动并且被装配在具有相匹配内轮廓的唯一的给定引位连接器中。这些局部基准可通过采用如图1所示的超声波扫描套管洞记录来确定。

现在参考图5，具有超声波扫描图象能力的记录声纳40表示在引位连接器14中被定心。记录声纳40的超声波扫描器系统50装有通过小范围地转动以聚焦超声波或“超声波束”60的转动机械而造成通过引位连接器14的内表面超声波被主反射。通过电子测量由引位连接器14的内承坐轮廓的表面几何形状确定的分量反射第一波到达的时间差异，内承坐轮廓和定向槽28的方位经由电子处理，以提供具有引位连接器14内部几何形状的特定记录特征的反射数据。通过记录提供的数据，井具可被精确取向以便执行一系列操作，如由主要的井筒在给定方位的分支井井筒钻探。在选定的引位连接器中被承坐的井具可磨铣套管开窗、提供井处理活动、执行分支井钻探、完成完井、和执行在分支井井钻探和完井过程中所要求的许多其它操作。当内轮廓和定向槽未知时，还可采用这个方法以进入具有引位连接器的井，并且根据上述设计的过程快速并有效地表示引位连接器的特征。

另外，本发明还可适用于套管特征的探测。通过处理由套管的超声波反射或回声，套管的内部和外部几何形状表面变得明显并且在任何给定的井深处套管的厚度变得明显。这些特征使得现有井的套管能够沿整个深度检查以使内部和外部腐蚀、洞、减弱区等等能被精确和有效地测量。

现在参考图6和7，套管引位连接器的内承坐轮廓的扫描响应如图6中所示。A、B、C、T为沿井轴通过超声波扫描得到的实际承坐轮廓。以轮廓基T规一化A、B、C，简化基于时间的图象为基于几何形状的图象。在沿井采用记录声纳加速度的测量校正瞬时速度后，A/T、B/T和C/T分别给出α、β和δ。结果是，给定的计算值α1、β1和δ1系数的结合可确定一个给定的引位轮廓的几何形状形式因子。

图8的图形表示通过采用第一回声传递时间的变化确定声象62以处理反射的超声波的引位连接器之定向槽28的识别，声象62提供了以速度校正深度和转动扫描角为函数的定向槽28的图象。美国专利4,685,092和4,970,695所描述类型的记录工具，这些专利通过引用结合于本文中，并可用于提供产生这样的声象的数据。

图9的图形表示确定引位连接器的局部基准取向。井筒的轴和套管以断线66表示，应用所示的引位连接器截面68，并与引位连接器中线相切的垂直基准69相比较。如在水平面上的定向槽方向的投影72所示。由定向槽28的方位，井筒偏差74的方位可对应低重力点来计算，根据偏差的选定的方位使得井具的定向销特定设置以执行方位特定的操作。因此，在引位连接器中方位特定的侧井筒的钻探可通过井具的设置来控制，并且根据所需的方位应用特定设计的井具来引导井操作。

除了内部几何形状的识别和套管引位连接器的特定测量，本发明提供了多个其它固有特征。在超声波传感和记录声纳中不需要任何显著的变化，本发明做到不同的内部和外部套管特征的探测和测量。例如，与位于井筒内和套管外的永久传感器、阀门、或电缆几何形状套管特征相联系的几何形状套管特征被有效并精确地定位和测量。本发明还可进行预制套管出口的探测和测量，它被应用于在安装主要套管之后从套管出口采用井作为分支井筒钻探。套管的其它安装特征，如磁异标记、放射性标记等等，可应用本发明的不同特征被有效和精确的确定。

如图10所示，井10具有套管12，该套管通过位于在套管12和筒洞之间环形套筒中的水泥13被固定在井筒中。为在安装套管12之后定位，套管或其套管套环的一个或多个可安装有内暴露的或嵌入的标记装置17、19或21，这些装置以任何合适的方式可被固定到套管或套管周围。标记装置还可在套管外安装并可固定到套管或安装在水泥填充的环形套筒中。标记装置可以磁装置、放射性装置、或简单地以某种物体的形式，但要被记录声纳40的机载传感器仪器精确地探测。由永久套管装置如阀门、电缆、和用于分支井井筒的预制套管出口产生的套管的井下异常，也可作为标记。这些套管异常能通过记录声纳被精确和有效定位和表示其特征，以便安装有这样装置的记录可预备并用于进一步的构造和完井活动。

由上述很显然，采用本发明可以很好获得上述提出的所有目的和特点以及此处在装置中公开的其它目的和特点。

对于本领域的熟练技术人员而言，本发明容易以其它特定形式被制造而不背离其本质或基本特征。本实施例仅作为解释而不是限定，本发明的范围通过权利要求书指出而不是前面的描述所限定。

Claims (26)

1.一种对从具有套管的主井筒延伸的多分支井进行操作的方法，所述套管与具有一个定向槽的一个或多个引位连接器装置相连接，所述方法包括：

(a)在所述套管中驱动记录声纳并进入选定的引位连接器装置；

(b))通过井中流体传播超声波，所述流体位于所述套管中并从所述选定的引位连接器装置的内表面反射，以及提供所述引位连接器装置的所述内表面的一个声象；

(c)参考所述声象的局部井筒偏差和相对方位角来处理所述声象；

(d)在所述选定的引位连接器装置中承坐分支井工具，所述分支井工具具有确定为定向件的可调整的定向装置，该定向件用于方位相配地引位式接合在所述选定的引位连接器装置的所述定向槽中，该定向件相对于所述分支井工具以选定的方位角取向；和

(e)应用所述分支井工具的所述定向装置与所述引位连接器装置的接合来引导分支井操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述分支井工具为套管开窗磨铣工具以及所述执行分支井操作的步骤包括：

在所述套管中以方位角磨铣出开窗，该方位角部分通过所述选定的引位连接器装置的所述定向槽的方位角来确定，以及部分通过所述套管开窗磨铣工具的所述可调整定向装置的所述定向件的方位可调整位置来确定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述分支井工具为分支井钻探工具以及所述执行分支井操作的步骤包括：

应用所述以选定的方位角取向的分支井钻探工具钻探分支井井筒，该选定的方位角部分通过所述选定的引位连接器装置的所述定向槽的方位角来确定，以及部分通过相对于所述分支井钻探工具的所述定向件的方位可调整位置来确定。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述分支井工具为用于从所述主井筒通过套管开窗并进入分支井井筒的引导井具分支井进入工具以及所述执行分支井操作的步骤包括：

通过套管驱动工具并引导与所述分支井进入工具的接合，所述分支井进入工具引导所述工具由所述套管进入选定的分支井。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

(f)记录所述局部井筒偏差和在记录中参考声象的所述相对方位角。

6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：

(g)将所述声象与局部井筒偏差和相对方位角相参照以提供具有方位基准的所述记录。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述处理步骤包括：

所述声象由基于时间的图象电转换为基于几何形状的图象。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

采用第一回声传递时间的变化用于所述声象的产生。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述传播步骤包括：

由所述记录声纳中的超声波扫描器产生所述超声波；所述方法进一步包括：

测量由所述选定的引位连接器装置的所述内表面到所述超声波扫描器的第一回声传递时间的变化；和

记录所述第一回声传递时间的变化以产生所述图象。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

将所述声象与局部井筒偏差和相对方位角相参照以提供具有方位基准的记录。

11.一种在具有一个或多个固定的引位连接器的下套管井中对多分支井进行操作的方法，引位连接器具有一个内轮廓并确定一个定向槽，所述方法包括：

(a)在所述选定的引位连接器中驱动记录声纳进入套管到达一个位置，所述记录声纳具有一个超声波扫描器；

(b)由所述超声波扫描器通过钻探用流体来传播超声波，所述流体位于所述套管中，因此套管超声波从所述选定的引位连接器的内表面反射并提供所述内表面的一个声象；

(c)将所述引位连接器的所述内表面的所述声象与局部偏差和相对方位角相参照以提供识别所述定向槽的方位角的方位基准；

(d)处理所述声象并产生识别所述选定的引位连接器的位置和取向的记录，识别所述引位连接器的所述内表面并识别所述定向槽的方位角；

(e)在所述选定的引位连接器中驱动分支井工具通过所述套管并进入承坐关系，具有可调整引位装置的所述分支井工具确定为一个在所述引位连接器的所述定向槽中定向接合的定向销；和

(f)由装有所述分支井工具的所述套管引导分支井操作，其中分支井工具部分指向所述引位连接器装置的所述定向槽的所述方位角，以及部分指向相对于所述分支井工具的所述可调整引位装置的调整位置。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于将所述引位连接器的所述内表面的所述声象与局部偏差和相对方位角相参照的步骤包括：

(a)处理所述声象-转动角的关系；和

(b)处理所述声象-深度的关系。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于提供所述方位基准的所述步骤包括：

(a)在所述选定的引位连接器处测量磁北极；

(b)相对于磁北极测量所述定向槽的取向；和

(c)在记录中参考所述定向槽的所述测量的取向。

14.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

(g)采用所述记录声纳中的超声波扫描器转动一个声波产生元件，由此在所述选定的引位连接器中转动一个超声波束；

(h)测量由所述引位连接器的内表面反射的第一超声波到达时间；和

(i)处理所述第一超声波反射到达时间-转动角和到达时间-深度以建立所述引位连接器的所述内表面的一个声象。

15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

(g)操作包含在所述记录中的陀螺仪与所述超声波扫描器的结合以提供在所述记录上对于局部定向槽的方位基准。

16.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

(g)在所述记录声纳中操作一个γ线系统与所述超声波扫描器的结合以表示所述套管的外部岩层特征，其中参考所述引位连接器，所述套管用于表示所述岩层的特征。

17.根据权利要求说明11的方法，进一步包括：

(g)同时测量沿所述套管内井测量的表观深度。

18.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

(g)同时测量所述记录声纳的三维加速度。

19.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

(g)同时测量沿所述套管的自然γ线能量。

20.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

(g)同时测量相对于地磁北极的所述记录声纳的方位，当井筒偏差在5°到10°或更小的区间内时所述记录声纳中采用陀螺仪测量。

21.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

(g)同时测量所述记录声纳的三维加速度；

(h)同时测量沿所述套管的自然γ线能量；和

(i)同时测量相对于地磁北极的所述记录声纳的方位，当井筒偏差在5°到10°或更小的区间内时所述记录声纳中采用陀螺仪测量。

22.一种用于探测在套管中的一个或多个引位装置的位置和取向以及具有定位设备和定向设备的装置，所述装置包括：

(a)在所述套管中驱动的记录声纳；

(b)位于所述记录声纳中的一个超声波系统，其用于在所述套管中的井流体中产生超声波，并接收从所述套管的内表面和从所述引位装置的内表面反射超声波；和

(c)用于处理所述超声波反射并产生具有所述引位装置的所述内表面的一个声象的记录的设备，其将所述声象与局部偏差和相对方位角相参照，其中引位装置包括所述定位设备和所述定向设备。

23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于所述超声波系统包括：

(a)一个转动件；

(b)通过产生一个狭窄角结构超声波的所述转动件来定向的设备，其中超声波被侧向投射并随所述套管的所述内表面转动，所述引位装置由此形成由所述内表面的小区间反射超声波；以及所述处理设备相对于转动角和相对于位于所述记录上的深度完成所述反射的处理。

24.根据权利要求22所述的装置，进一步包括：

(d)内置在所述记录声纳中的一个γ线系统与所述超声波扫描系统联合操作，以了解被所述井穿入的地下岩层特征，从而在了解到所述定向设备的位置和取向以及包围所述井的所述岩层的特征条件下提供一系列井维修活动。

25.根据权利要求22所述的装置，进一步包括：

(d)内置在所述记录声纳中的一个陀螺仪与所述超声波扫描系统联合操作以通过在所述记录上用以定位所述声象的方位基准。

26.根据权利要求22所述的装置，其特征在于：

所述记录声纳支持组合传感器联合的同时测量：

(a)所述记录声纳的表观深度，沿所述套管测量；

(b)所述记录声纳的三维加速度；

(c)沿所述套管测量的自然γ线能量；

(d)通过高分辨超声波扫描的所述引位装置的内部几何形状；和

(e)相对于地磁北极的所述记录声纳的方位；和

(f)将所述声象与局部偏差和相对方位角相参照。

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