专利名称：一种六级分支井分叉制作及分叉系统工具的制作方法
技术领域：
一种六级分支井分叉制作及分叉系统工具 技术领域
本实用新型涉及一种石油钻井分叉井作业中主井、分支井眼窗口 处连接用的一种六级分支井分叉制作及分叉系统工具。
技术背景
分支井的关键技术是分支井眼与主井眼在窗口处如何实现接口 支撑，接口密封和支井重入。目前采用的预开孔套管，套管回接及套 管开窗等窗口处的连接均为多管的搭接方式，这种搭接技术不能保证 窗口压力的完整性，接口的支撑也是整个系统工具中受力最弱的部 分，如四级预开孔套管分支井，其完井系统工具通过采用井下搭接对 连，分支分叉处受力薄弱；分支井完井工具搭接时存在间隙、搭接处 压力无法实现与井管压力一致。现有技术中如专利号
200510042070. 4，预开窗分支井完井装置及方法所采用预开窗的方式 连接主井眼和分支井眼；专利号200510136587. X分支井窗口连接装 置及其连接方法中采用的在窗口连接器中设置主井眼和分支井重入 导向套实现主井和分支井眼的重进入功能；以及采用套管回接及套管 开窗连接方式的连接主井眼和分支井眼；美国专利5944108所采用的 窗口钩式悬挂器等都有一个共同的特点窗口处连接均为导管的连接 方式，接口的支撑是整个系统工具中受力最弱的部分，同时分支井完 井工具搭接无法消除缝隙，搭接处压力无法实现与井筒压力一致 实用新型内容本实用新型的目的是提供一种六级分支井分叉制作及分叉系统 工具，该工具解决了现有技术中存在的分支井在完井过程中窗口搭接 部位与井筒压力不一致，窗口搭接处存在着受力薄弱的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:在现有分支井 完井的基础上，采用预成型多管汇流工具与膨胀悬挂密封系统工具实 现窗口搭接处与井筒间的压力完整，完井后主井与分支井直径仍保持 一致，其直径损失仅是2个预开成管壁厚；本实用新型由三个部分组 成第一部分是由带预开孔套管和空心导斜器的分支井完井管柱组 成，在预开孔套管和空心导斜器预设内硫化件；第二部分由预成型的 三管汇流工具组成，入井后通过压力成型技术使预成型主分管工具在
井下恢复原状；第三部分由膨胀悬挂密封系统工具组成，通过头球或 投入标塞，使膨胀管悬挂密封系统形成局部高压，完成膨胀悬挂密封； 一种六级分支井分叉制作及分叉系统工具，由套管本体，预开孔套管、 空心导斜器、主井上端中空钢管、分支井中空钢管、主井下端中空钢 管、分支井、主井下端预成型钢管、钢管连接交汇缝、可钻短节、膨 胀管、膨胀锥、耐高温胶筒组成。套管本体、预开孔套管均为中空套 管，空心导斜器为中空钢管，其上端设有斜面其管内有2-5处预硫化 耐高温胶筒，预开孔套管开孔处为椭圆形，椭圆形长轴直径与空心导 斜器斜面相当，短轴直径略小于开孔套管通径，其开孔下端管内设有 耐高温硫化胶筒2-5个；中空钢管是用具有良好塑性的A3、 5tt钢、 10#钢、1Crl8Ni9T低碳不锈钢制成、主井中空钢管上下端为一体， 中间设有预开口处，呈椭圆形，短轴直径为管体直径，长短轴比例与预开孔套管开孔处一致，以长轴的上下两端为斜面，将同一管体制成
与空心导斜器斜面角度一致;分支井中空钢管上端设有一斜面角度与 空心导斜器斜面角度一致，长度略大于导斜器长度，将做好的主井上 下端中空钢管预开孔处与分支井钢管斜面焊接成一体;主井上端中空 钢管设有螺纹，其下端钢管的长度是分支井钢管的2-3倍；将焊接好 的三管汇流管柱的分支井中空钢管、主井下端中空钢管再进行处理， 预制成一直的带有两个异形管的管柱，上述两个钢管预制后的形状为 分支井预成型钢管，主井下端预成型钢管，分支井预成型钢管截面直 径最大处仍为钢管直径，同时小于预开孔套管通径；主井下端预成型 钢管，截面直径最长处小于自身直径，同时也小于预开孔套管开孔处 椭圆短轴直径。分支井预成型钢管，主井下端预成型钢管叠在一起直 径与主井上端中空钢管一致。用铝或铸铁制成可钻短节内设有液流通 道，通道中设有球座或标塞座，外设有螺纹，用不锈钢或塑性好材料 制成膨胀管，预先膨胀成可放膨胀锥的膨胀腔，下端设有螺纹，将其 分别与可钻短节、主井上端中空钢管螺纹连接，膨胀管上硫化有耐高 温胶筒；用高硬度的耐磨材料制成膨胀锥，上端设有一锥面，中间设 有液流通道，可通过球或柱塞。
工作流程及施工过程将现有带内硫化胶筒的空心导斜器和预开 孔套管组成的三级或四级分支井完井管柱安装后，将预成型六级分支 井分叉制作及分叉系统工具的主井上端中空钢管，分支井中空钢管。 主井下端中空钢管、分支井中空光管、主井下端中空钢管与膨胀管悬 挂密封系统工具中的可钻短节、膨胀管、膨胀锥、耐高温胶筒下入井中，利用分支井预成型钢管、主井下端预成型钢管直径的大小及长短 差异，大径的分支井预成型钢管自然顺着预开孔套管进入分支井眼， 而小径的主井下端预成型钢管只能穿过预开孔套管直接进入主井眼 的空心导斜器中，之后通过压力成型技术使预成型大小径管在井下恢 复原状，分别与空心导斜器、预开孔套管内设的内硫化胶筒粘为一体，
达到与分支井眼密封悬挂的目的；最后通过投球或投入标塞，在液压 作用下落入可钻短节内通道上的通球座或标塞座中，此时膨胀管悬挂 密封系统中的膨胀锥与可钻短节形成了局部高压，膨胀管超过屈服极 限，在膨胀锥的推动下上行，完成与主井眼的膨胀悬挂密封。整套系 统工具共同作用确保了主井眼和各分支井间与井筒压力的完整一致。 另种形式，可不用胶筒，用软金属或直接用膨胀管、分支井中空钢管、 主井下端中空钢管直接达到悬挂密封目的。
本实用新型的有益效果是，结构简单，便于应用，具有降低分支 井间的干扰，进一步提高产能效果；在接点处提高了压力完整性，降 低流动系统压力的损失;在接点处提供水力完整性,提高管壁光滑性， 降低损耗；完井后主眼井与分支井眼直径仍保持一致，其直径损失仅 是2个预开成管壁厚。
图1为带预开孔套管和空心导斜器的分支井完井管柱结构示意图。
图2为三管汇流管柱预成型前结构示意图。
图3为预成型后三管汇流管柱与膨胀悬挂密封管柱连接结构示意图。 -
图4为分支汇流管柱预置成型后截面A-A剖面图。 图5为预成型三管汇流管柱与膨胀悬挂密封管柱安装示意图。 图6为压力成型后三管汇流管柱与膨胀悬挂密封后完井管柱结 构示意图。
图中1、套管本体，2、预开孔中空套管，3、空心导斜器，4、 主井上端中空钢管，5、分支井中空钢管，5.1、分支井预成型钢管， 6、主井下端中空钢管，6. 1主井下端预成型钢管，7、钢管连接交汇 缝，8、可钻短节，9、膨胀管，10、膨胀锥，11、耐高温胶筒。
具体实施方式
.
在附图中， 一种六级分支井分叉制作及分叉系统工具，主要由三 个部分组成 一是由带预开孔套管和空心导斜器的分支井完井管柱组 成；二是由预成型的三管汇流工具组成；三是由膨胀悬挂密封系统工 具组成，通过头球或投标塞，使膨胀管悬挂密封系统形成局部高压， 完成膨胀悬挂密封；该工具由套管本体l，预开孔套管2、空心导斜 器3、主井上端中空钢管4、分支井中空钢管5、分支井预成型钢管 5. 1、主井下端中空钢管6、主井下端预成型钢管6. 1、钢管连接交汇 缝7、可钻短节8、膨胀管9、膨胀锥IO、耐高温胶筒ll组成。
在图1中，套管本体l、预开孔中空套管2均为中空套管，空心 导斜器3为中空钢管，其上端设有斜面，其管内有2-5个预硫化耐高 温胶筒ll，预开孔中空套管2开孔处为椭圆形，椭圆形长轴直径与 空心导斜器3斜面相当，短轴直径略小于开孔套管通径，其开孔下端管内预设有耐高温硫化胶筒2-5个。
在图2中，中空钢管是用具有良好塑性的A3、 5#钢、10#钢、 1Crl8Ni9T低碳不锈钢制成，主井上端中空钢管4和主井下端中空钢 管6为一体，中间设有预开口处，呈椭圆形，短轴直径为管体直径， 长短轴比例与预开孔中空套管开孔处一致，以长轴的上下两端为斜 面，将该同一管体制成与空心导斜器3斜面角度一致；分支井中空钢 管5上端设有一斜面角度与空心导斜器3斜面角度一致，长度略大于 空心导斜器3长度，将做好的主井上下端中空钢管4、 6预开孔处与 分支井钢管5斜面焊接成一体；主井上端中空钢管4设有螺纹，其下 端钢管6的长度是分支井钢管5的2-3倍。
在图3中，将焊接好的三管汇流管柱的分支井中空钢管5、主井 下端中空钢管6再进行处理，预制成一直的带有两个异形管的管柱， 用铝或铸铁制成可钻短节8内设有液流通道，通道中设有球座或标塞 座，外设有螺纹，用不锈钢或塑性好材料制成膨胀管9，预先膨胀成 可放膨胀锥的膨胀腔，下端设有螺纹，将其分别与可钻短节8、主井 上端中空钢管4螺纹连接，膨胀管9上硫化有耐高温胶筒11;用高 硬度的耐磨材料制成膨胀锥10，上端设有一锥面，中间设有液流通 道，可通过球或柱塞；将预置成型分支井三管汇流系统工具中的主井 上端中空钢管4、分支井中空钢管5、主井下端中空钢管6与膨胀悬 挂密封系统中的可钻短节8、膨胀管9、膨胀锥10、耐高温胶筒11 下入井中。
在图4中，将分支井中空钢管5、主井下端中空钢管6预置后的形状为分支井预成型钢管5. 1、主井下端预成型钢管6. 1，分支井预
成型钢管5. 1截面直径最大处仍为钢管直径，同时小于预开孔套管2 通径；主井下端预成型钢管6. 1，截面直径最长处小于自身直径，同 时也小于预开孔套管开孔处椭圆短轴直径；分支井预成型钢管5. 1， 主井下端预成型钢管6. 1叠在一起直径与主井上端中空钢管4 一致。
在图5中，将分支井预成型钢管5. 1、主井下端预成型钢管6. 1， 依直径的大小及长短差异，大径管的分支井预成型钢管5. 1自然顺着 预开孔套管2进入分支井眼，而小径的主井下端预成型钢6. 1只能穿 过开孔套管直接进入主井眼的空心导斜器中。
在图6中，1、套管本体，2、预开孔中空套管，3、空心导斜器， 4、主井上端中空钢管，5.1、分支井预成型钢管，6.1主井下端预 成型钢管，10、膨胀锥。通过压力或成型技术使预成型大小径管在 井下恢复原状。
权利要求1、一种六级分支井分叉制作及分叉系统工具，由套管本体(1)，预开孔中空套管(2)、空心导斜器(3)、主井上端中空钢管(4)、分支井中空钢管(5)、分支井预成型钢管(5.1)、主井下端中空钢管(6)、主井下端预成型钢管(6.1)、钢管连接交汇缝(7)、可钻短节(8)、膨胀管(9)、膨胀锥(10)、耐高温胶筒(11)组成；其特征在于，套管本体(1)、预开孔中空套管(2)均为中空套管，空心导斜器(3)为中空钢管，其上端设有斜面，其管内设有2-5个预硫化耐高温胶筒(11)，预开孔中空套管(2)开孔处为椭圆形，椭圆长轴直径与空心导斜器(3)斜面相当，短轴直径略小于开孔套管通径，其开孔下端管内设有耐高温硫化胶筒2-5个；主井上端中空钢管(4)和主井下端中空钢管(6)为一体，中间设有预开口处，呈椭圆形，短轴直径为管体直径，长短轴比例与预开孔中空套管(2)开孔处一致，以长轴的上下两端为斜面，将该同一管体制成与空心导斜器(3)斜面角度一致；分支井中空钢管(5)上端设有一斜面角度与空心导斜器(3)斜面角度一致，长度略大于空心导斜器(3)长度，将做好的主井上端中空钢管(4)、主井下端中空钢管(6)预开孔处与分支井中空钢管(5)斜面焊接成一体；主井上端中空钢管(4)设有螺纹，主井下端中空钢管(6)的长度是分支井中空钢管(5)的2-3倍；将焊接好的三管汇流管柱再进行处理，预制成一直的带有两个异形管的管柱，可钻短节(8)内设有液流通道，通道中设有球座或标塞座，外设有螺纹，膨胀管(9)预先膨胀成可放膨胀锥的膨胀腔，下端设有螺纹，将其分别与可钻短节(8)、主井上端中空钢管(4)螺纹连接，膨胀管(9)上硫化有耐高温胶筒(11)；膨胀锥(10)上端设有一锥面，中间设有液流通道，可通过球或柱塞；将分支井中空钢管(5)、主井下端中空钢管(6)预制后的形状为分支井预成型钢管(5.1)、主井下端预成型钢管(6.1)，分支井预成型钢管(5.1)截面直径最大处仍为钢管直径，同时小于预开孔套管(2)通径；主井下端预成型钢管(6.1)，截面直径最长处小于自身直径，同时也小于预开孔中空套管(2)开孔处椭圆短轴直径；分支井预成型钢管(5.1)，主井下端预成型钢管(6.1)叠加在一起直径与主井上端中空钢管(4)一致；将分支井预成型钢管(5.1)、主井下端预成型钢管(6.1)，依分支井预成型钢管、主井下端预成型钢管直径的大小及长短差异，大径管分支井预成型钢管(5.1)自然顺着预开孔中空套管(2)进入分支井眼，而小径管主井下端预成型钢管(6.1)只能穿过预开孔套管直接进入主井眼的空心导斜器(3)中。
2、根据权利要求1所述的一种六级分支井分叉制作及分叉系统 工具，其特征在于，中空钢管是用具有良好塑性的A3、 5#钢、10#钢、 1Crl8Ni9T低碳不锈钢制成；用铝或铸铁制成可钻短节(8);用不锈 钢或者塑性材料制成膨胀管(9);用高硬度的耐磨材料制成膨胀锥 (10)。
专利摘要一种石油钻井分支井作业中主井、分支井眼窗口处连接用的一种六级分支井分叉制作及分叉系统工具，由套管本体，预开孔中空套管、空心导斜器、主井上端中空钢管、分支井中空钢管、主井下端中空钢管、主井下端预成型钢管、钢管连接交汇缝、可钻短节、膨胀管、膨胀锥、耐高温胶筒组成。套管本体、预开孔套管均为中空套管，空心导斜器为中空钢管，上端设有斜面，其管内设有2-5处预硫化耐高温胶筒。该工具解决了现有技术中存在的分支井在完井过程中窗口搭接部位与井筒压力不一致，窗口搭接处存在着受力薄弱的问题。该工具可广泛应用于石油钻井分支井作业中。
文档编号E21B7/04GK201292762SQ200820218768
公开日2009年8月19日 申请日期2008年10月30日 优先权日2008年10月30日
发明者王春杰, 王春雷, 涛 苏, 陈振刚 申请人:中国石油集团长城钻探工程有限公司