用于在钻井孔中定向的方法和系统的制作方法_2

文档序号:9829555阅读:来源:国知局
12的半径中,使得开口218中的每一个具有邻近对应的开口218定位的对准工具216。在一个实施方案中,每一个对准工具216可沿管柱高于、低于和/或紧靠其相关联的开口 218定位。对准工具216可包括倾斜的上表面,所述对准工具216可类似于被称为斜口管鞋的装置。倾斜上表面提供表面以在钻井孔和/或钻井孔套管柱中相对于通向侧向孔的开口至少旋转地定向(例如,径向地对准或取向)钻井管柱。
[0024]在一些实施方案中,不同的结构可被用于将管柱312中的窗口与套管中的开口旋转地对准,并且将窗口与套管中的开口纵向地对准。在图3A中示意性地示出了纵向对准机构。如图3A中所示,管柱312被设置在由设置在钻井孔214中的套管柱316形成的套管柱孔314中。管柱312可限定管柱孔326,所述管柱孔326被构造来传送流体,诸如生产流体。钻井管柱312可包括一个或多个管对准工具330,所述管对准工具330被构造来接合对应的保持器336并将管柱312保持在纵向位置中。在一些实施方案中,管对准工具330还可防止在管柱312被保持在纵向位置中时的旋转移动。管对准工具330可被耦接至钻井管柱312的外表面和/或形成钻井管柱312的一部分。管对准工具330还可为斜口管鞋样装置的部件,所述部件可对准并嵌入保持器336中,诸如止动肩部。管对准工具330可包括夹头、指示器、凸台和/或类似物。例如,管对准工具330可包括从管柱312径向延伸的一个或多个凸台。凸台可被构造来接合保持器336,诸如止动肩部,以将管柱312保持在沿钻井孔214的纵向位置中。在一个实施方案中,保持器336可包括具有被构造来接合凸台的座的止动肩部。当管柱312被下移穿过钻井孔214时,凸台可接合止动肩部,从而防止管柱312进一步向钻井孔下移动。在一个实施方案中,管柱312可为基本上对准的,使得当管柱纵向移动穿过钻井孔214时,管对准工具330可在停止于止动肩部上之前不接合对准工具324。
[0025]如图3A中所示,保持器336可以斜向槽325的倾斜边缘的形式坐落在具有多个对准工具324的多个槽325的基座处。如下文所详述,当管柱312纵向移下钻井孔214时,可由在保持器336之上和/或之下的分离结构首先将管柱312旋转地对准。管对准工具330可在其向下移动时与槽325中的一个紧密地对准。然而,管对准工具330可能不能与槽325完美地对准。管对准工具330可接合对准工具324,使得对准工具324引导管对准工具330进入槽325中的一个,从而对准钻井孔214中的管柱312。一旦就位,凸台330与槽325的接合可防止管柱312进一步向下移动以及管柱312围绕管柱312的纵轴线旋转移动。
[0026]图3B示出设置在由设置在钻井孔214中的套管柱316形成的套管柱孔314内的管柱312,其中套管柱316可包括一个或多个对准工具,诸如对准工具324。管柱312可限定管柱孔326,所述管柱孔326被构造来传送流体,诸如生产流体。钻孔管柱312可包括一个或多个管对准工具330,所述管对准工具330被构造来例如通过接合对准工具324和/或保持器336来径向地对准管柱312。在一个实施方案中,管对准工具330可包括从管柱312径向延伸的一个或多个凸台。凸台可被构造来接合对准工具324,诸如倾斜基座,以将管柱312对准在钻井孔214内的径向位置中。例如,如图3B中所示,对准工具324可包括倾斜基座,所述倾斜基座接合套管柱316的内壁。管对准工具330还可被构造来在基座处接合对准工具324。当管柱312被下移穿过钻井孔214时,管对准工具330可接合对准工具324的基座。随着管柱312继续向钻井孔214下方移动而管对准工具330接合对准工具324的基座,管柱312可在钻井孔214内对准。
[0027]如先前所讨论的,随着管柱312沿钻井孔214纵向移动远离表面,管对准工具330与对准工具324之间的接合致使管柱312旋转,从而将管柱312在钻井孔214内旋转地对准。对准工具324的长度或沿对准工具324的基座的距离,在所述距离处管对准工具330将基座与钻井管214(所述钻井管214支撑管对准工具330)初始耦接至基座的最低点(即更远离表面),可确定管柱312相对于钻井孔214旋转了多少以便在钻井孔214中对准管柱312。在一个实施方案中,管柱312可旋转不超过大约360°、不超过大约350°、不超过大约340°、不超过大约330°、不超过大约320°、不超过大约310°、不超过大约300°、不超过大约290°、不超过大约280°、不超过大约270°、不超过大约260°、不超过大约260°、不超过大约240°、不超过大约230°、不超过大约230°、不超过大约210°、不超过大约200°、不超过大约190°、不超过大约180°、不超过大约170°、不超过大约160°、不超过大约150°、不超过大约140°、不超过大约130°、不超过大约120°、不超过大约110°、不超过大约100°、不超过大约90°、不超过大约80°、不超过大约70°、不超过大约60°、不超过大约50°、不超过大约40°、不超过大约30°以及不超过大约20°。在一些实施方案中,管柱312可被构造来旋转不超过大约180°。无论管柱312可旋转多少,如果有的话,对准工具324与管对准工具330之间的接合可将管柱312对准,使得管柱开口至少部分地与套管中的开口对准。
[0028]图3B也示出一个或多个保持装置334,所述保持装置334被构造来防止管柱312的至少旋转的位移和/或至少轴向的位移,例如,使得管柱312在被对准之后不对偏(例如,旋转出对准)。在一个实施方案中,对于与侧向孔的特定套管柱开口220相关联的保持器336来说唯一的保持装置334还可用于上述实施方案。沿套管柱316的内表面形成的保持器336可对准并接收可移动的弹簧加载的保持装置334,诸如从管柱312径向延伸的一系列闩锁和/或夹头。在一些实施方案中,保持装置334可包括尺寸被设定以接合保持器336的固体肩部。保持器336可包括基座、突出部、凹陷部和/或类似物。在管对准工具330与对准工具324接合并且管柱312被向钻井孔314下方移动直至套管柱316在钻井孔214内至少部分地对准之后,保持装置334可与合适的保持器336在套管柱316中正确地轴向且旋转地对准。在一个实施方案中,在保持装置334对准期间,保持装置334上的弹簧加载可迫使保持装置334在保持器336中径向地向外移动成配对形式。
[0029]在一个实施方案中,保持装置334模式可被构造以使得保持装置334可装配到沿套管柱的多个保持器336诸如凹陷部中。在一个实施方案中,保持装置模式或单独的保持装置334可被特定或唯一用于特定的保持器336,从而充当键,使得所述保持装置仅与一个或多个特定的保持器336配对。在一个实施方案中,由于套管柱孔332和管柱312的相对直径,保持装置334可与保持器336配对。例如,由于套管柱孔直径的减小,保持装置334可在套管柱孔332的特定纵向区域处仅与保持器336配对。在将管柱312至少部分地径向对准和/或至少部分地纵向对准后,配对保持装置334和保持器336,诸如凹陷部,保持管柱312与钻井孔214呈至少部分对准。在一些实施方案中,保持装置334包括无键闩锁。无键闩锁的实例在美国专利号5,579,829中详细描述,所述专利的全部公开内容以引用方式并入本文。
[0030]图4示出类似于图3A和图3B中所公开的实施方案的钻井管定向系统410。另外,钻井管定向系统410可包括一个或多个参考指示器438。参考指示器438可在管柱开口 428就位以开始与侧向孔422的套管柱开口420对准时指示。例如,指示器438可提供深度或位置指示。在一个实施方案中,参考指示器438可就在管对准工具330与套管对准工具324接合前指示。例如,管柱312可被设置在套管孔332中并且沿钻井孔214放置。管柱312可包括与节440接合的参考指示器438,所述节440阻止和/或抵抗管柱312向钻井孔214的下方的进一步位移。通过阻止和/或抵抗管柱312向钻井孔214的下方的进一步位移,参考指示器438指示管柱开口428在侧向孔422的相关联的套管柱开口420的上方。例如,位于钻井孔214的表面处的一个或多个个体(例如操作者)可检测对管柱312向钻井孔214的下方位移的另外阻力并且增加在管柱312上的向下的力,所述向下的力克服另外的阻力。通过使用在管柱312上的另外的向下的力的特定增加来克服阻力,在表面处的个体可识别出管柱将要在钻井孔214内对准。合适的指不器438可包括标题为“Apparatus and Method for Depth ReferencingDownhole Tubular Strings”的美国专利号8,453,728中所描述的那些,所述专利的全部内容以引用方式并入本文。
[0031]在另一个实例中,管柱312可被设置在套管孔332中并且沿钻井孔214放置。管柱312可接合参考指示器438,所述参考指示器438可提供管柱开口 428在侧向孔422的相关联的套管柱开口 420的上方的指示。可由参考指示器438停止管柱312进一步轴向位移,直到管柱开口 428准备好与侧向孔422的套管柱开口 420对准。
[0032]参考指示器438可包括被构造来与对应的指示器、一组或多组闩锁耦接器和闩锁键和/或类似物接合的一个或多个剪切销、一个或多个可延展凹口、一个或多个剪切环、一个或多个传感器、一个或多个夹头指示器。例如,参考指示器438可包括沿套管柱316径向地设置的一组闩锁耦接器和与管柱312设置在一起的一组闩锁键。所述闩锁键组可被构造来接收闩锁耦接器组并且将管柱312固定至沿钻井孔214的特定位置和/或指示在钻井孔214内的管柱开口 428的轴向位置。在一个实施方案中,参考指示器438可被构造来仅在特定的管柱开口处于将与侧向孔的特定开口对准的位置中时指示。例如,参考指示器438可包括具有唯一图案和取向的夹头指示器或键。参考指示器438和相关联的管柱开口 428可被设置在钻井孔214之下并且经过不为特定参考指示器和管柱开口指定的侧向孔的若干开口。因此,就在与参考指示器相关联的管柱开口开始轴向地经过侧向孔的开口之前,参考指示器将不会给出指示或小阻力。然而,随着管柱312被进
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