支撑多分支窗的系统和方法
【专利说明】支撑多分支窗的系统和方法
【背景技术】
[0001] 本发明涉及用于地下操作中的设备，且明确地说，涉及用于向多分支窗铣削系统 提供扭矩支撑的系统和方法。
[0002] 碳氢化合物可能穿过横越一个或多个地层的相对复杂的井眼而产生。一些井眼可 包括多分支井眼和/或侧线井眼。多分支井眼包括从母（或主）井眼延伸的一个或多个分 支井眼。侧线井眼是从第一大体方向转向到第二大体方向的井眼。侧线井眼可在第一大体 方向包括主井眼，且在第二大体方向上包括从所述主井眼转向的次要井眼。多分支井眼可 包括一个或多个窗或套管出口，以允许形成对应的分支井眼。侧线井眼也可包括窗或套管 出口，以允许井眼转向到第二大体方向。
[0003] 可通过在主井眼的所需位置处，将套管接头和造斜器定位在套管柱中，来形成多 分支或侧线井眼的套管出口。使用造斜器来使一个或多个铣刀相对于套管柱横向（或在替 代定向上）偏转。偏转的铣刀穿透套管接头的部分，以形成套管柱中的套管出口。随后可 将钻头插入穿过套管出口，以便切割分支或次要井眼。
[0004] 用于形成套管出口的铣刀是通常用钻柱或工作管柱运送到分支或次要井眼的位 置的铣削系统的部分。在大位移井应用中，表面处的扭矩不一定与铣削系统在井下所经历 的扭矩相同。因此，铣削系统在尝试在井眼中定向、锚定、定位、取回、释放或操纵铣削系统 时，经历高扭矩负载。此类铣削系统在扭矩传输方面受限，因为其通常仅在一侧上受支撑， 且因此促进随之的铣削导轨上的不均匀负载和扭曲，这可导致铣削操作的失败。因此需要 较稳健的铣削系统。
【发明内容】
[0005] 本发明涉及用于地下操作中的设备，且明确地说，涉及用于向多分支窗铣削系统 提供扭矩支撑的系统和方法。
[0006] 在一些实施方案中，公开一种铣削系统。所述铣削系统可为细长主体，其具有第 一端、第二端，以及穿过所述主体的一部分而界定于所述第一端与第二端之间的铣削窗；铣 刀，其可移动地布置在所述主体内；造斜器组合件，其至少部分地布置在所述主体内，且被 配置为引导所述铣刀穿过所述铣削窗从所述主体出来，以便铣削套管出口；以及扭矩套，其 耦合到所述主体，且延伸过所述主体的位于所述第一端与第二端之间的部分，以便增加所 述主体的抗扭力。
[0007] 在其它实施方案中，公开一种加强铣削系统的方法。所述方法可包括提供细长主 体，所述细长主体具有：第一端和第二端，以及造斜器组合件，其布置在所述第一端与第二 端之间，所述造斜器组合件界定穿过所述主体的铣削窗，且将扭矩套耦合到所述主体，所述 扭矩套在所述第一端与第二端之间延伸，且通常封闭所述铣削窗，以增加所述主体的抗扭 力。
[0008] 在其它实施方案中，公开一种在填满井眼的套管柱中铣削套管出口的方法。所述 方法可包括：将铣削系统运送到井眼中，所述铣削系统包括细长主体，所述细长主体具有第 一端和第二端，以及可移动地布置在其中的铣刀，所述主体进一步界定铣削窗；使用耦合 到主体的扭矩套来加强铣削系统抵抗扭矩负载，所述扭矩套在所述第一端与第二端之间延 伸，且大体上封闭铣削窗；使铣刀在主体内前进；以及使用布置在所述第一端与第二端之 间的造斜器组合件来使铣刀偏转成与扭矩套接触；用铣刀铣穿所述扭矩套；以及退出所述 主体，以用铣刀来铣削套管出口。
[0009]在阅读对以下优选实施方案的描述之后，本领域的技术人员将容易明白本发明的 特征和优势。
【附图说明】
[0010] 下图用来说明本发明的某些方面，且下图不应被视为排它性实施方案。如本领域 且受益于本公开的技术人员将想到，所公开的主题能够在形式和功能上具有相当大的修 改、更改、组合和等效方案。
[0011] 图1示出根据所公开的一个或多个实施方案的可使用铣削系统来形成套管出口 的海洋油气平台。
[0012] 图2示出母井眼与所钻的分支井眼之间的结合点的放大图。
[0013] 图3A和图3B分别示出根据一个或多个实施方案的示例性铣削系统的等距视图和 局部侧视图。
[0014] 图4A和图4B分别示出根据一个或多个实施方案的包括耦合到其的示例性扭矩套 的图3A和图3B的铣削系统的等距视图和局部侧视图。
【具体实施方式】
[0015]本发明涉及用于地下操作中的设备，且明确地说，涉及用于向多分支窗铣削系统 提供扭矩支撑的系统和方法。
[0016]本文所公开的系统和方法提供较稳健的铣削系统，其可能够抵抗尝试在井下定 向、锚定、定位、取回、释放或操纵铣削系统时所经历的增加的扭矩负载。在至少一个实施方 案中，一种可铣削扭矩套可耦合到铣削系统，且可完全包裹造斜器或导向支撑件，这通常在 旋转负载方面受限，因为其仅从轨道侧支撑。完全支撑导向支撑件可帮助减轻当尝试扭转 穿过井下障碍物并锚定铣削系统来进行操作时，铣削系统所经历的不均匀的扭曲负载。此 外，容易铣削穿过扭矩套的能力还可允许铣削系统按预期铣削套管出口。所公开的系统和 方法可尤其有利地用于大位移井，或一般来说困难的井中，其中表面处的扭矩不一定与铣 削系统在井下所经历的扭矩相同。
[0017] 参看图1，示出根据一个或多个实施方案的海洋油气平台100,其可使用如本文所 述的示例性铣削系统。尽管图1描绘海洋油气平台100,但本领域的技术人员将了解，本文 所论述的各种实施方案同样非常适合套管接头合其它类型的石油和天然气钻井平台使用， 例如基于地面的石油和天然气钻井平台，或位于任何其它地理位置处的钻井平台。然而，在 所示出的实施方案中，平台1〇〇可为在位于海床106下方的水下石油和天然气构造104中 心处的半潜式平台102。海底立板或导管108从平台102的甲板110延伸到布置在海床106 上且包括一个或多个防喷器114的井口安装112。平台102具有起重设备116和井架118， 用于提升和降低海底导管108内的管柱，例如钻柱120。
[0018] 如所描绘，主井眼122已钻穿各个地球地层，包括岩层104。术语"母"和"主"井 眼在本文可互换使用，来指定从其钻另一井眼的井眼。然而，将注意，母或主井眼不一定直 接延伸到地球的表面，而是可替代地作为另一井眼的支路。套管柱124至少部分地接合在 主井眼122内。术语"套管"在本文用来表示用于填满井眼的管状柱。在一些应用中，套管 可为本领域的技术人员称为"衬垫"的类型，且可为分段式衬垫或连续衬垫，例如连续油管。
[0019] 套管接头126可互连在套管柱124的细长部分或长度之间，且定位在井眼122内 将钻支路或分支井眼128的所需位置处。因此，套管接头126有效地形成套管柱124的整体 部分。术语"支路"和"分支"井眼在本文用来指示从其与另一井眼（例如母或主井眼122) 的交叉点或结合点向外钻的井眼。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，支路或分支井眼 可具有从其向外钻的另一支路或分支井眼。造斜器组合件130,或本领域的技术人员已知 的另一类型的铣刀导向件可位于套管柱124和/或套管接头126内。造斜器组合件130可 被配置为使一个或多个切削工具（即，铣刀）偏转到套管接头126的内壁中，使得套管出口 132在所需的圆周位置处界定于其中。套管出口 132提供套管接头126中的"窗"，一个或 多个其它切削工具（即，钻头）可穿过所述窗而插入，以便钻分支井眼128。
[0020] 本领域的技术人员将了解，尽管图1描绘主井眼122的垂直部分，但本文所描述的 实施方案同样地适合用于具有其它方向配置的井眼，包括水平井眼、偏斜井眼、倾斜井眼， 其组合以及类似井眼。此外，例如上方、下方、上、下、向上、向下、井口、井下等方向术语的使 用是关于其在图中所描绘的例示性实施方案而使用，向上方向是朝向对应图的顶部，且向 下方向是朝向对应图的底部，井口方向是朝向井的表面，且井下方向是朝向井的轴踵。
[0021] 现在参看图2,继续参考图1，示出在钻分支井眼128或分支井眼128以其它方式 形成于周围的地层104之前，主井眼122与分支井眼128 (以虚线示出）之间的结合点的放 大图。为了开始钻分支井眼128,铣削系统202可耦合到钻柱120 (或任何其它类型的工作 管柱），且传送穿过井眼122,到达将钻分支井眼128的位置。铣削系统202可包括至少一 个铣刀204,其被配置为与套管柱124接触，以便在其中铣削套管出口 132。如下文更详细 地论述，这可通过使用造斜器组合件130(图1)或另一类型的铣刀导向件系统重新引导铣 刀204的轴向移动来完成。
[0022] 在至少一个实施方