专利名称：多分支水平井的制作方法
技术领域：
本实用新型有关一种地质体矿藏井，特别有关一种多分支水平井。
背景技术：
地质体矿藏包括天然气、煤成气、煤层气、煤矿瓦斯等气藏矿产，石油、 地下水等液体藏矿，煤、金属等固体矿产。适于开采这些地质体矿藏的井型 也有多种多样，其中多分支水平井应用比较普遍。
如图1所示，多分支水平井1包括钻入段11、造斜段12、连通段13 和水平分支段14;水平分支段14包括与连通段13相接的水平主井眼141 及位于水平主井眼141两侧、依次错开的多个分支142，各分支142与水平 主井眼141的夹角A均为45度，钻入段11作为矿产产出的通道，钻入段ll 可以是垂直的，也可以是倾斜的；在对应连通段13的位置钻设生产井2，所 谓生产井2，顾名思义是通过向生产井2内注入空气、液体等介质来产生有 利的钻探条件，生产井2可以为垂直井或为倾斜的辅助通道；生产井2与连 通段13在蕴藏地质体矿藏的目标地质层连通且形成连通点3，生产井2与连 通段13连通的方式可采用现有的射孔方式或者是洞穴方式，多个分支142 分布在连通段13的连通点3开始延伸的水平主井眼141的对向两侧上。
此类多分支水平井1的钻探程序通常是:先钻设生产井2到达目标地质 层；再于地面距生产井2预定距离处钻设多分支水平井1的钻入段11、造斜 段12、连通段13，使连通段13在目标地质层与生产井2连通；在连通点3 之后继续依原方向向前先钻设水平主井眼141，在完成水平主井眼141后， 向后退钻一定距离后将钻具例如向左侧掉转45度方向，在水平主井眼141 的左侧钻设距离连通点3最远的第一个分支142，完成该第一个分支142后，从该分支142中退钻出来，将钻具由左倾45度调整为与水平主井眼141平 行的0度，在水平主井眼141再回退一段距离之后，将钻具再向右调整45 度开始钻设水平主井眼141对向右侧的第二个分支142，在该第二个分支142 完成后再从该分支142中退钻，调整钻具方位为0度，在水平主井眼141内 再回退一段距离，再将钻具向左调整45度，钻设对向侧的第三个分支142， 依次累推，直至将全部的分支142钻设完毕。
基于目前现有的多分支水平井1的井型分布构局以及钻设程序，现有的 多分支水平井仍存在以下的技术问题需进一步解决
一、 由于调整钻具角度比较缓慢，现有的多分支水平井1的水平分支段 14的各分支142与水平主井眼141的角度均为45度，在进钻前钻具需调整 45度，在退钻以后还需反向调整45度，这样钻设每一个分支142，钻具实 际上需要调整的角度是90度，钻具每次调整的角度越大，作业难度也越大， 同时钻设全部的分支142，钻具需要调整的角度总和非常大，严重影响了钻 井的钻探生产时效。
二、 由于现有的多分支水平井1通常在连通点3以后仅钻设一个水平主 井眼141，多个分支142依次间隔分布在水平主井眼141的对向两侧，井型 比较单一，不能广泛适应不规则分布的矿产资源的开釆；而相对于预定长度 的单一一个水平主井眼141而言，其侧壁上钻设的分支142井眼数量相对较 多，水平主井眼141的井眼孔壁的稳定性、安全性受到影响，特别是再加上 钻具的一进一出，进一步降低了矿井的稳定性和安全性。
三、 由于现有的多分支水平井1在连通点3以后仅钻设一个水平主井眼 141，水平主井眼141的控制面积小，多个分支142依次间隔分布在水平主 井眼141的对向两侧，不仅在水平主井眼141对侧位置上的分支142需要错 开，同侧的分支142也需错开，这样在预定面积内， 一个水平主井眼141上 钻设的分支142的数量相对较少，整个水平分支段14的控制面积有限，生 产效率不高。四、 现有的多分支水平井的连通段13、水平主井眼141和分支142通常 采用152mm以上更大孔径的井眼，孔径越大，成孔性越差，孔壁的稳定性差， 直接增加了钻探的作业成本和风险，容易丢失井下工具，造成经济损失。
五、 在生产井2和连通段13由洞穴相连通的井型中，通常会使生产井2 在目标地质层下入玻璃钢套管，之后割掉玻璃钢套管，再在目标地质层层位 一定的深度扩孔作洞穴，以增加生产井2和连通段13连通作业的几率和排 气作业时的沉降沉砂。但下入玻璃钢套管，存在如下缺点l.玻璃钢套管的 抗压抗拉能力差，若玻璃钢套管下入时遇阻损坏，将给后续的作业带来很大 的隐患。2.玻璃钢套管成本高。3.切割玻璃钢套管及其与地层之间的水泥环 困难，不易作洞穴。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种多分支水平井，可以使钻探过 程中，钻具调整的角度减少，作业难度降低，提高钻井效率。
本实用新型要解决的技术问题是提供一种多分支水平井，不仅丰富了井 型，提高水平主井眼的稳定性能和安全性能，且可以进一步增加控制面积。
本实用新型要解决的技术问题是提供一种多分支水平井，选择90 125mm范围内的小井眼孔径，可提高成井率，降低作业风险。
本实用新型要解决的技术问题是提供一种多分支水平井，可以降低生产 井的钴探困难，作洞穴比较容易且钻探成本低。
本实用新型提供的一种多分支水平井，包括有水平分支段，所述水平分 支段包括水平主井眼以及在水平主井眼上间隔分布的多个分支，在从水平主 井眼的远端指向起始端的方向上，多个分支与所其在的水平主井眼的夹角逐 渐增大。根据此方案，本实用新型的效果是显著的可以使最近端的分支与 水平主井眼的夹角维持45度，而远端的分支与水平主井眼的夹角逐渐小于 45度，例如分别为40度、35度、30度、25度等等，从而每钻设一个分支，钻具所需调整的角度总和将为80度、70度、60度、50等，相较于现有技术 中每钻设一个分支钻具需调整角度90度而言，钻具每次调整的角度减小， 作业难度降低，同时能显著减少钻设全部分支的角度调整总和，大大提高了 钻探生产时效。
在本实用新型中，所述多分支水平井包括钻入段、造斜段和连通段，其 中造斜段与钻入段相连通，连通段与一生产井在目标地质层相连通且形成连 通点，所述水平分支段与所述连通点相连通。
在一个优选的方案中，所述多分支水平井在钻入段的周边方向设1 4 组造斜段和连通段，各连通段分别与对应的生产井在目标地质层相连通且形 成1 4个连通点，各连通点分别连通有一组水平分支段。可进一步的增加 控制面积，提高产量。
在优选的方案中，所述一组水平分支段包括一个水平主井眼，所述水平 主井眼与连通段的方向相同，多个分支间隔分布在水平主井眼的对向两侧。 相对于现有技术，该方案可以减少钻具每次调整的角度，降低作业难度，同 时显著减少钻设全部分支钻具需要调整的角度总和，提高钻探时效。
在优选的方案中，所述一组水平分支段包括二个水平主井眼，二水平主 井眼之间夹设中间区，所述二水平主井眼分布在连通段的延长线的两侧，多 个分支分别间隔分布在二水平主井眼上相对中间区的外侧。在此方案中，于 一个连通点处开始钻设两个以上的水平主井眼，不仅丰富了井型，能适应多 种不规则分布的矿产资源的开采；同时，对于固定数量的分支，可将这些分 支平均分布在两个水平主井眼的相对远侧，这样每一个水平主井眼上钻设的 分支较少，孔壁稳定性和安全性增加。进一步，设两个水平主井眼，能使控 制面积加大，并且两个水平主井眼上的多个分支可以一一对应设置，不必如 现有技术一样为了保证孔壁稳定性必须使各分支完全错开，本实用新型能在 预定的面积内，在两个水平主井眼上钻设更多数量的分支，增加控制面积， 提高了产量。在一个优选的方案中，所述二水平主井眼对称的分布在所述连通段的延 长线的两侧，多个分支相对于所述延长线对称分布，所述两个水平主井眼的
夹角为30 40度。
在一个优选的方案中，所述二水平主井眼相对于连通段的延长线非对称 分布，在中间区进一步钻设第三个水平主井眼，在第三个水平主井眼上分布 一个以上的分支，该第三个水平主井眼上的分支不接触另外两个水平主井眼。
在一个优选的方案中，所述连通段、水平分支段的水平主井眼、多个分 支的孔径在90 125mm范围内。从而解决了孔壁的稳定性问题，降低作业风 险，减少作业成本。
在一个优选的方案中，多个分支与所其在的水平主井眼的夹角在25 45度范围内等差增加。
在一个优选的方案中，生产井和连通段由洞穴相连通，在生产井距离目 标地质层之上0. 8 1. 2米的范围内下入钢套管，在洞穴下设有50米的口袋， 且在洞穴和口袋内注有稠浆，以防止沉砂再次沉降至口袋中。该方案不仅可 以降低钻探生产井的难度，简单适用，且作洞穴比较容易、钻探成本低。
图l为现有多分支水平井的立体示意图。 图2为本实用新型一个实施例的俯视示意图。 图3为本实用新型一个优选实施例的俯视示意图。 图4为本实用新型再一个优选实施例的俯视示意图。 图5为本实用新型又一个优选实施例的俯视示意图。 图6为本实用新型中的生产井与连通段连通的示意图。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型提供了一种多分支水平井l，该多分支水平井1包括钻入段11、造斜段12、连通段13和水平分支段14。钻入段11可以 是直井，也可以是倾斜的。其中造斜段12与钻入段11相连通。连通段13 与一生产井2在目标地质层相连通且形成连通点3，水平分支段14与所述连 通段13的连通点3相连通。生产井2可以是直井，也可以是倾斜的辅助通 道，不作限制，只要能让空气、液体等介质注入以产生有利的钻探条件即可， 在注入介质时，可在生产井2中下入带可回收式封隔器的小口径油管，封隔 器在目标地质层之上20 30米的位置座封，通过小的内容积小油管注气， 可实现压力平稳注气、减少压力波动，实现稳定的欠平衡工艺。连通段13 与生产井2连通的方式可采用现有的射孔方式或者是洞穴方式，不作限制， 在连通时，可在连通段13中使用人工磁场作为信号源，在生产井2中下入 探测工具，根据信号源与探测工具的相对位置，再实时的纠正相对位置，以 导引连通段13与生产井2准确连通，此种连通方式，精度高、工艺简单、 成本低，生产井2可以不用作洞穴就能实现井下的几何贯通。水平分支段14 包括水平主井眼141以及在水平主井眼141上间隔分布的多个分支142。连 通点3为水平主井眼141的起始端143，另一端即为远端144。本实用新型 的改进之处是水平分支段14，现以多分支水平井1包括一组钻入段11、造 斜段12、连通段13和一组水平分支段14，水平分支段14仅包括一个水平 主井眼141， 6个分支142均匀地间隔分布在水平主井眼141的对向两侧为 例来进行说明，在从水平主井眼141的远端144指向起始端143的箭头F所 指示的方向上，多个分支142与所其在的水平主井眼141的夹角A1 A6逐 渐增大，最优选的是使夹角A1 A6在25 45度范围内等差增加，递增差值 可为3度 5度。这样在钻设水平分支段14时，可先从连通点3起，依连通 段13的原方向钻水平主井眼141，钻到远端144之后再退钻、使钻具向左调 整A1角度，钻设第一个分支142;再从该分支142中退钻，调整钻具恢复成 0角度，从水平主井眼141中再后退一段距离，使钻具再向右调整A2角度， 钻设对向侧的第二个分支142，完成该分支后再从该分支142中退钻，恢复钻具角度为0度，再向左使钻具调整角度A3钻设第三个分支142,依此类推， 完成全部分支142的钻设。本实用新型的井型，对于钻设每一个分支142， 可使钻具调整的角度减小，降低作业难度，对于全部分支142的钻设，能显 著减少钻具需调整的角度总和，大大提高了钻探生产时效。在钻探过程中， 井下设备所采集的信息，通过脉冲电磁波传输至地面，实现随钻测量，电磁 波信号传输不再依赖钻井使用的流体介质，信号传输的速度很快，更新一组 数据需要约30秒，可直接在管内混气实现欠平衡工艺。
如图3所示，在一个优选的实施例中，水平分支段14包括二个水平主 井眼141， 二水平主井眼141分布在连通段13的延长线131的两侧，两个水 平主井眼141的夹角B为30 40度，二水平主井眼141之间夹设中间区145， 二水平主井眼141优选对称分布在延长线131的两侧，当然也可以视实际矿 藏资源的自然分布位置呈非对称分布。本实用新型中，在每一个水平主井眼 141上的分支142的夹角Al、 A2、 A3、 A4是依次增大的，但两个水平主井眼 141上对应的分支的角度可以相同，多个分支142优选的可以对称的分布在 二水平主井眼141上中间区145的外侧，当然，多个分支142也可以不相对 于延长线131对称。在此方案中，于一个连通点3处钻设两个水平主井眼141， 对于固定数量的分支142而言，可将这些分支142平均分布在两个水平主井 眼141的一侧，每一个水平主井眼141上钻设的分支142较少例如仅为图3 中绘示的4个，孔壁稳定性和安全性增加，且两个水平主井眼141上的多个 分支142可以对称分布，两个水平主井眼141上的各分支142的井口可以一 一对应，不必相互错开，在预定的面积内可在两个水平主井眼141上钻设更 多数量的分支142，增加控制面积，提高产量，而钻设两个水平主井眼141 也会在一定程度上增加控制面积。
如图4所示，在一个优选的方案中，两个水平主井眼141相对于连通段 13的延长线131非对称分布，在中间区145进一步钻设第三个水平主井眼 141，在第三个水平主井眼141上分布一个以上的分支142，进一步增加控制面积，该第三个水平主井眼141上的分支142的延伸角度以不接触另外两个 水平主井眼141为标准。
对于从一个连通点3起钻设两个以上水平主井眼141的井型，其钻设过 程是在连通段13与生产井2的直孔贯通后，从连通点3起，先相对延长 线131向中间区145左侧的方向变换一定角度，例如从延长线131向左偏转 夹角B—半的角度15 20度，钻第一个水平主井眼141，之后退钻，在该第 一个水平主井眼141上依次间隔钻设多个分支142，各分支142与该第一个 水平主井眼141的夹角A1 A4在25 40度之间等差分布。之后退钻至连通 段13的连通点3，将钻具向右调整至中间区145另一侧的一定角度，钻设第 二个水平主井眼141，之后再退钻，依次钻设该第二个水平主井眼141上的 全部分支142，这些分支可以与第一个水平主井眼141上的分支142对称分 布，直至钻设完成全部分支142。
如图5所示，在一个优选的方案中，本实用新型的多分支水平井1在钻 入段11的周边的不同方位分布4组连通段，各连通段13分别与生产井2、 21、 22、 23在目标地质层相连通且形成4个连通点3，各连通点3分别连通 一组水平分支段14，可进一步的增加控制面积，提高产量。水平分支段14 可以采用前述任何一种结构，不再详细。此种井型中，在完成一组以后，通 过注水泥回填弯曲井段，或下入分割器等在钻探行业目前成熟的工具，在与 上一造斜段12的空间夹角呈80 100度的方位重新钻探另一组连通段13， 再钻设另一组，直接完成四组，形成图5所示的井型分布方式。当然，本实 用新型的多分支水平井l，可依具体需求，在钻入段ll的周边方向分布2、 3或5组连通段13，各组连通段13再与各自的生产井在目标地质层相连通 而形成对应数量的连通点，各连通点再连通前述任何一种水平分支段14，能 增加控制面积。
如图6所示， 一个优选的方案中，生产井2和连通段13由洞穴4相连 通，在生产井2距离目标地质层5之上的0. 8 1. 2米的范围内设有钢套管24，在洞穴4下设有50米的口袋25，且在洞穴4和口袋25内设有稠浆，以 防止沉砂再次沉降至口袋中。该方案不仅可以降低钻探生产井的难度，简单 适用，且作洞穴比较容易、钻探成本低。
在本实用新型中，优选的使连通段13、水平分支段14的水平主井眼141、 各分支142的全部井眼孔径优选在90 125mm范围内，能使孔壁更稳定，降 低作业风险，减少作业成本。为钻设此规格小眼孔径，可采用现有技术当中 的任何钻探工艺和钻具。
以上描述的具体实施例仅用于说明本实用新型，并不在于限制本实用新 型。任何他人使水平分支段的各个分支与水平主井眼的夹角呈不等分布，就 应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1. 一种多分支水平井，包括有水平分支段，所述水平分支段包括水平主井眼以及在水平主井眼上间隔分布的多个分支，其特征是在从水平主井眼的远端指向其起始端的方向上，所述多个分支与所其在的水平主井眼的夹角逐渐增大。
2. 根据权利要求1所述的多分支水平井，其特征是所述多分支水平 井包括钻入段、造斜段和连通段，其中造斜段与钻入段相连通，连通段与一 生产井在目标地质层相连通且形成连通点，所述水平分支段与所述连通点相 连通。
3. 根据权利要求2所述的多分支水平井，其特征是所述多分支水平井在钻入段的周边方向设1 4组造斜段和连通段，各连通段分别与对应的 生产井在目标地质层相连通且形成1 4个连通点，各连通点分别连通有一 组水平分支段。
4. 根据权利要求3所述的多分支水平井，其特征是所述一组水平分支段包括一个水平主井眼，所述水平主井眼与连通段的方向相同，多个分支 间隔分布在水平主井眼的对向两侧。
5. 根据权利要求3所述的多分支水平井，其特征是所述一组水平分支段包括二个水平主井眼，二水平主井眼之间夹设中间区< 所述二水平主井 眼分布在连通段的延长线的两侧，多个分支间隔分布在二水平主井眼上相对 中间区的外侧。
6. 根据权利要求5所述的多分支水平井，其特征是所述二水平主井眼对称的分布在所述连通段的延长线的两侧，多个分支相对于所述延长线对称分布，所述两个水平主井眼的夹角为30 40度。
7. 根据权利要求5所述的多分支水平井，其特征是所述二水平主井眼相对于连通段的延长线非对称分布，在中间区进一步钻设第三个水平主井 眼，在第三个水平主井眼上分布一个以上的分支，该第三个水平主井眼上的分支不接触另外两个水平主井眼。
8. 根据权利要求5所述的多分支水平井，其特征是所述连通段、水 平分支段的水平主井眼、多个分支的孔径在90 125mm范围内。
9. 根据权利要求1 8中任意一项所述的多分支水平井，其特征是多 个分支与所其在的水平主井眼的夹角在25 45度范围内等差增加。
10. 根据权利要求9所述的多分支水平井，其特征是生产井和连通段 由洞穴相连通，在生产井距离目标地质层之上0.8 1.2米的范围内下入钢 套管，在洞穴下设有50米的口袋，且在洞穴和口袋内注有稠浆。
专利摘要本实用新型公开了一种多分支水平井，包括有水平分支段，所述水平分支段包括水平主井眼以及在水平主井眼上间隔分布的多个分支，其特征是在从水平主井眼的远端指向其起始端的方向上，所述多个分支与所其在的水平主井眼的夹角逐渐增大，优选的，多个分支与所其在的水平主井眼的夹角在25～45度范围内等差增加。本实用新型可以使钻探过程中，钻具调整的角度减少，作业难度降低，提高钻井效率；也能丰富井型，提高水平主井眼的稳定性能和安全性能，进一步增加控制面积。
文档编号E21B43/30GK201236691SQ20082010903
公开日2009年5月13日 申请日期2008年7月4日 优先权日2008年7月4日
发明者畅 丁, 徐显君, 鹏 胡, 鱼永云 申请人:兴和鹏能源技术(北京)有限公司