專利名稱：多分支水平井的制作方法
技術領域：
本實用新型有關一種地質體礦藏井，特別有關一種多分支水平井。
背景技術：
地質體礦藏包括天然氣、煤成氣、煤層氣、煤礦瓦斯等氣藏礦產，石油、 地下水等液體藏礦，煤、金屬等固體礦產。適于開采這些地質體礦藏的井型 也有多種多樣，其中多分支水平井應用比較普遍。
如圖1所示，多分支水平井1包括鉆入段11、造斜段12、連通段13 和水平分支段14;水平分支段14包括與連通段13相接的水平主井眼141 及位于水平主井眼141兩側、依次錯開的多個分支142，各分支142與水平 主井眼141的夾角A均為45度，鉆入段11作為礦產產出的通道，鉆入段ll 可以是垂直的，也可以是傾斜的；在對應連通段13的位置鉆設生產井2，所 謂生產井2，顧名思義是通過向生產井2內注入空氣、液體等介質來產生有 利的鉆探條件，生產井2可以為垂直井或為傾斜的輔助通道；生產井2與連 通段13在蘊藏地質體礦藏的目標地質層連通且形成連通點3，生產井2與連 通段13連通的方式可采用現(xiàn)有的射孔方式或者是洞穴方式，多個分支142 分布在連通段13的連通點3開始延伸的水平主井眼141的對向兩側上。
此類多分支水平井1的鉆探程序通常是:先鉆設生產井2到達目標地質 層；再于地面距生產井2預定距離處鉆設多分支水平井1的鉆入段11、造斜 段12、連通段13，使連通段13在目標地質層與生產井2連通；在連通點3 之后繼續(xù)依原方向向前先鉆設水平主井眼141，在完成水平主井眼141后， 向后退鉆一定距離后將鉆具例如向左側掉轉45度方向，在水平主井眼141 的左側鉆設距離連通點3最遠的第一個分支142，完成該第一個分支142后，從該分支142中退鉆出來，將鉆具由左傾45度調整為與水平主井眼141平 行的0度，在水平主井眼141再回退一段距離之后，將鉆具再向右調整45 度開始鉆設水平主井眼141對向右側的第二個分支142，在該第二個分支142 完成后再從該分支142中退鉆，調整鉆具方位為0度，在水平主井眼141內 再回退一段距離，再將鉆具向左調整45度，鉆設對向側的第三個分支142， 依次累推，直至將全部的分支142鉆設完畢。
基于目前現(xiàn)有的多分支水平井1的井型分布構局以及鉆設程序，現(xiàn)有的 多分支水平井仍存在以下的技術問題需進一步解決
一、 由于調整鉆具角度比較緩慢，現(xiàn)有的多分支水平井1的水平分支段 14的各分支142與水平主井眼141的角度均為45度，在進鉆前鉆具需調整 45度，在退鉆以后還需反向調整45度，這樣鉆設每一個分支142，鉆具實 際上需要調整的角度是90度，鉆具每次調整的角度越大，作業(yè)難度也越大， 同時鉆設全部的分支142，鉆具需要調整的角度總和非常大，嚴重影響了鉆 井的鉆探生產時效。
二、 由于現(xiàn)有的多分支水平井1通常在連通點3以后僅鉆設一個水平主 井眼141，多個分支142依次間隔分布在水平主井眼141的對向兩側，井型 比較單一，不能廣泛適應不規(guī)則分布的礦產資源的開釆；而相對于預定長度 的單一一個水平主井眼141而言，其側壁上鉆設的分支142井眼數(shù)量相對較 多，水平主井眼141的井眼孔壁的穩(wěn)定性、安全性受到影響，特別是再加上 鉆具的一進一出，進一步降低了礦井的穩(wěn)定性和安全性。
三、 由于現(xiàn)有的多分支水平井1在連通點3以后僅鉆設一個水平主井眼 141，水平主井眼141的控制面積小，多個分支142依次間隔分布在水平主 井眼141的對向兩側，不僅在水平主井眼141對側位置上的分支142需要錯 開，同側的分支142也需錯開，這樣在預定面積內， 一個水平主井眼141上 鉆設的分支142的數(shù)量相對較少，整個水平分支段14的控制面積有限，生 產效率不高。四、 現(xiàn)有的多分支水平井的連通段13、水平主井眼141和分支142通常 采用152mm以上更大孔徑的井眼，孔徑越大，成孔性越差，孔壁的穩(wěn)定性差， 直接增加了鉆探的作業(yè)成本和風險，容易丟失井下工具，造成經(jīng)濟損失。
五、 在生產井2和連通段13由洞穴相連通的井型中，通常會使生產井2 在目標地質層下入玻璃鋼套管，之后割掉玻璃鋼套管，再在目標地質層層位 一定的深度擴孔作洞穴，以增加生產井2和連通段13連通作業(yè)的幾率和排 氣作業(yè)時的沉降沉砂。但下入玻璃鋼套管，存在如下缺點l.玻璃鋼套管的 抗壓抗拉能力差，若玻璃鋼套管下入時遇阻損壞，將給后續(xù)的作業(yè)帶來很大 的隱患。2.玻璃鋼套管成本高。3.切割玻璃鋼套管及其與地層之間的水泥環(huán) 困難，不易作洞穴。

實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題是提供一種多分支水平井，可以使鉆探過 程中，鉆具調整的角度減少，作業(yè)難度降低，提高鉆井效率。
本實用新型要解決的技術問題是提供一種多分支水平井，不僅豐富了井 型，提高水平主井眼的穩(wěn)定性能和安全性能，且可以進一步增加控制面積。
本實用新型要解決的技術問題是提供一種多分支水平井，選擇90 125mm范圍內的小井眼孔徑，可提高成井率，降低作業(yè)風險。
本實用新型要解決的技術問題是提供一種多分支水平井，可以降低生產 井的鈷探困難，作洞穴比較容易且鉆探成本低。
本實用新型提供的一種多分支水平井，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間隔分布的多個分支，在從水平主 井眼的遠端指向起始端的方向上，多個分支與所其在的水平主井眼的夾角逐 漸增大。根據(jù)此方案，本實用新型的效果是顯著的可以使最近端的分支與 水平主井眼的夾角維持45度，而遠端的分支與水平主井眼的夾角逐漸小于 45度，例如分別為40度、35度、30度、25度等等，從而每鉆設一個分支，鉆具所需調整的角度總和將為80度、70度、60度、50等，相較于現(xiàn)有技術 中每鉆設一個分支鉆具需調整角度90度而言，鉆具每次調整的角度減小， 作業(yè)難度降低，同時能顯著減少鉆設全部分支的角度調整總和，大大提高了 鉆探生產時效。
在本實用新型中，所述多分支水平井包括鉆入段、造斜段和連通段，其 中造斜段與鉆入段相連通，連通段與一生產井在目標地質層相連通且形成連 通點，所述水平分支段與所述連通點相連通。
在一個優(yōu)選的方案中，所述多分支水平井在鉆入段的周邊方向設1 4 組造斜段和連通段，各連通段分別與對應的生產井在目標地質層相連通且形 成1 4個連通點，各連通點分別連通有一組水平分支段?？蛇M一步的增加 控制面積，提高產量。
在優(yōu)選的方案中，所述一組水平分支段包括一個水平主井眼，所述水平 主井眼與連通段的方向相同，多個分支間隔分布在水平主井眼的對向兩側。 相對于現(xiàn)有技術，該方案可以減少鉆具每次調整的角度，降低作業(yè)難度，同 時顯著減少鉆設全部分支鉆具需要調整的角度總和，提高鉆探時效。
在優(yōu)選的方案中，所述一組水平分支段包括二個水平主井眼，二水平主 井眼之間夾設中間區(qū)，所述二水平主井眼分布在連通段的延長線的兩側，多 個分支分別間隔分布在二水平主井眼上相對中間區(qū)的外側。在此方案中，于 一個連通點處開始鉆設兩個以上的水平主井眼，不僅豐富了井型，能適應多 種不規(guī)則分布的礦產資源的開采；同時，對于固定數(shù)量的分支，可將這些分 支平均分布在兩個水平主井眼的相對遠側，這樣每一個水平主井眼上鉆設的 分支較少，孔壁穩(wěn)定性和安全性增加。進一步，設兩個水平主井眼，能使控 制面積加大，并且兩個水平主井眼上的多個分支可以一一對應設置，不必如 現(xiàn)有技術一樣為了保證孔壁穩(wěn)定性必須使各分支完全錯開，本實用新型能在 預定的面積內，在兩個水平主井眼上鉆設更多數(shù)量的分支，增加控制面積， 提高了產量。在一個優(yōu)選的方案中，所述二水平主井眼對稱的分布在所述連通段的延 長線的兩側，多個分支相對于所述延長線對稱分布，所述兩個水平主井眼的
夾角為30 40度。
在一個優(yōu)選的方案中，所述二水平主井眼相對于連通段的延長線非對稱 分布，在中間區(qū)進一步鉆設第三個水平主井眼，在第三個水平主井眼上分布 一個以上的分支，該第三個水平主井眼上的分支不接觸另外兩個水平主井眼。
在一個優(yōu)選的方案中，所述連通段、水平分支段的水平主井眼、多個分 支的孔徑在90 125mm范圍內。從而解決了孔壁的穩(wěn)定性問題，降低作業(yè)風 險，減少作業(yè)成本。
在一個優(yōu)選的方案中，多個分支與所其在的水平主井眼的夾角在25 45度范圍內等差增加。
在一個優(yōu)選的方案中，生產井和連通段由洞穴相連通，在生產井距離目 標地質層之上0. 8 1. 2米的范圍內下入鋼套管，在洞穴下設有50米的口袋， 且在洞穴和口袋內注有稠漿，以防止沉砂再次沉降至口袋中。該方案不僅可 以降低鉆探生產井的難度，簡單適用，且作洞穴比較容易、鉆探成本低。


圖l為現(xiàn)有多分支水平井的立體示意圖。 圖2為本實用新型一個實施例的俯視示意圖。 圖3為本實用新型一個優(yōu)選實施例的俯視示意圖。 圖4為本實用新型再一個優(yōu)選實施例的俯視示意圖。 圖5為本實用新型又一個優(yōu)選實施例的俯視示意圖。 圖6為本實用新型中的生產井與連通段連通的示意圖。
具體實施方式
如圖2所示，本實用新型提供了一種多分支水平井l，該多分支水平井1包括鉆入段11、造斜段12、連通段13和水平分支段14。鉆入段11可以 是直井，也可以是傾斜的。其中造斜段12與鉆入段11相連通。連通段13 與一生產井2在目標地質層相連通且形成連通點3，水平分支段14與所述連 通段13的連通點3相連通。生產井2可以是直井，也可以是傾斜的輔助通 道，不作限制，只要能讓空氣、液體等介質注入以產生有利的鉆探條件即可， 在注入介質時，可在生產井2中下入帶可回收式封隔器的小口徑油管，封隔 器在目標地質層之上20 30米的位置座封，通過小的內容積小油管注氣， 可實現(xiàn)壓力平穩(wěn)注氣、減少壓力波動，實現(xiàn)穩(wěn)定的欠平衡工藝。連通段13 與生產井2連通的方式可采用現(xiàn)有的射孔方式或者是洞穴方式，不作限制， 在連通時，可在連通段13中使用人工磁場作為信號源，在生產井2中下入 探測工具，根據(jù)信號源與探測工具的相對位置，再實時的糾正相對位置，以 導引連通段13與生產井2準確連通，此種連通方式，精度高、工藝簡單、 成本低，生產井2可以不用作洞穴就能實現(xiàn)井下的幾何貫通。水平分支段14 包括水平主井眼141以及在水平主井眼141上間隔分布的多個分支142。連 通點3為水平主井眼141的起始端143，另一端即為遠端144。本實用新型 的改進之處是水平分支段14，現(xiàn)以多分支水平井1包括一組鉆入段11、造 斜段12、連通段13和一組水平分支段14，水平分支段14僅包括一個水平 主井眼141， 6個分支142均勻地間隔分布在水平主井眼141的對向兩側為 例來進行說明，在從水平主井眼141的遠端144指向起始端143的箭頭F所 指示的方向上，多個分支142與所其在的水平主井眼141的夾角A1 A6逐 漸增大，最優(yōu)選的是使夾角A1 A6在25 45度范圍內等差增加，遞增差值 可為3度 5度。這樣在鉆設水平分支段14時，可先從連通點3起，依連通 段13的原方向鉆水平主井眼141，鉆到遠端144之后再退鉆、使鉆具向左調 整A1角度，鉆設第一個分支142;再從該分支142中退鉆，調整鉆具恢復成 0角度，從水平主井眼141中再后退一段距離，使鉆具再向右調整A2角度， 鉆設對向側的第二個分支142，完成該分支后再從該分支142中退鉆，恢復鉆具角度為0度，再向左使鉆具調整角度A3鉆設第三個分支142,依此類推， 完成全部分支142的鉆設。本實用新型的井型，對于鉆設每一個分支142， 可使鉆具調整的角度減小，降低作業(yè)難度，對于全部分支142的鉆設，能顯 著減少鉆具需調整的角度總和，大大提高了鉆探生產時效。在鉆探過程中， 井下設備所采集的信息，通過脈沖電磁波傳輸至地面，實現(xiàn)隨鉆測量，電磁 波信號傳輸不再依賴鉆井使用的流體介質，信號傳輸?shù)乃俣群芸?，更新一組 數(shù)據(jù)需要約30秒，可直接在管內混氣實現(xiàn)欠平衡工藝。
如圖3所示，在一個優(yōu)選的實施例中，水平分支段14包括二個水平主 井眼141， 二水平主井眼141分布在連通段13的延長線131的兩側，兩個水 平主井眼141的夾角B為30 40度，二水平主井眼141之間夾設中間區(qū)145， 二水平主井眼141優(yōu)選對稱分布在延長線131的兩側，當然也可以視實際礦 藏資源的自然分布位置呈非對稱分布。本實用新型中，在每一個水平主井眼 141上的分支142的夾角Al、 A2、 A3、 A4是依次增大的，但兩個水平主井眼 141上對應的分支的角度可以相同，多個分支142優(yōu)選的可以對稱的分布在 二水平主井眼141上中間區(qū)145的外側，當然，多個分支142也可以不相對 于延長線131對稱。在此方案中，于一個連通點3處鉆設兩個水平主井眼141， 對于固定數(shù)量的分支142而言，可將這些分支142平均分布在兩個水平主井 眼141的一側，每一個水平主井眼141上鉆設的分支142較少例如僅為圖3 中繪示的4個，孔壁穩(wěn)定性和安全性增加，且兩個水平主井眼141上的多個 分支142可以對稱分布，兩個水平主井眼141上的各分支142的井口可以一 一對應，不必相互錯開，在預定的面積內可在兩個水平主井眼141上鉆設更 多數(shù)量的分支142，增加控制面積，提高產量，而鉆設兩個水平主井眼141 也會在一定程度上增加控制面積。
如圖4所示，在一個優(yōu)選的方案中，兩個水平主井眼141相對于連通段 13的延長線131非對稱分布，在中間區(qū)145進一步鉆設第三個水平主井眼 141，在第三個水平主井眼141上分布一個以上的分支142，進一步增加控制面積，該第三個水平主井眼141上的分支142的延伸角度以不接觸另外兩個 水平主井眼141為標準。
對于從一個連通點3起鉆設兩個以上水平主井眼141的井型，其鉆設過 程是在連通段13與生產井2的直孔貫通后，從連通點3起，先相對延長 線131向中間區(qū)145左側的方向變換一定角度，例如從延長線131向左偏轉 夾角B—半的角度15 20度，鉆第一個水平主井眼141，之后退鉆，在該第 一個水平主井眼141上依次間隔鉆設多個分支142，各分支142與該第一個 水平主井眼141的夾角A1 A4在25 40度之間等差分布。之后退鉆至連通 段13的連通點3，將鉆具向右調整至中間區(qū)145另一側的一定角度，鉆設第 二個水平主井眼141，之后再退鉆，依次鉆設該第二個水平主井眼141上的 全部分支142，這些分支可以與第一個水平主井眼141上的分支142對稱分 布，直至鉆設完成全部分支142。
如圖5所示，在一個優(yōu)選的方案中，本實用新型的多分支水平井1在鉆 入段11的周邊的不同方位分布4組連通段，各連通段13分別與生產井2、 21、 22、 23在目標地質層相連通且形成4個連通點3，各連通點3分別連通 一組水平分支段14，可進一步的增加控制面積，提高產量。水平分支段14 可以采用前述任何一種結構，不再詳細。此種井型中，在完成一組以后，通 過注水泥回填彎曲井段，或下入分割器等在鉆探行業(yè)目前成熟的工具，在與 上一造斜段12的空間夾角呈80 100度的方位重新鉆探另一組連通段13， 再鉆設另一組，直接完成四組，形成圖5所示的井型分布方式。當然，本實 用新型的多分支水平井l，可依具體需求，在鉆入段ll的周邊方向分布2、 3或5組連通段13，各組連通段13再與各自的生產井在目標地質層相連通 而形成對應數(shù)量的連通點，各連通點再連通前述任何一種水平分支段14，能 增加控制面積。
如圖6所示， 一個優(yōu)選的方案中，生產井2和連通段13由洞穴4相連 通，在生產井2距離目標地質層5之上的0. 8 1. 2米的范圍內設有鋼套管24，在洞穴4下設有50米的口袋25，且在洞穴4和口袋25內設有稠漿，以 防止沉砂再次沉降至口袋中。該方案不僅可以降低鉆探生產井的難度，簡單 適用，且作洞穴比較容易、鉆探成本低。
在本實用新型中，優(yōu)選的使連通段13、水平分支段14的水平主井眼141、 各分支142的全部井眼孔徑優(yōu)選在90 125mm范圍內，能使孔壁更穩(wěn)定，降 低作業(yè)風險，減少作業(yè)成本。為鉆設此規(guī)格小眼孔徑，可采用現(xiàn)有技術當中 的任何鉆探工藝和鉆具。
以上描述的具體實施例僅用于說明本實用新型，并不在于限制本實用新 型。任何他人使水平分支段的各個分支與水平主井眼的夾角呈不等分布，就 應屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1. 一種多分支水平井，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間隔分布的多個分支，其特征是在從水平主井眼的遠端指向其起始端的方向上，所述多個分支與所其在的水平主井眼的夾角逐漸增大。
2. 根據(jù)權利要求1所述的多分支水平井，其特征是所述多分支水平 井包括鉆入段、造斜段和連通段，其中造斜段與鉆入段相連通，連通段與一 生產井在目標地質層相連通且形成連通點，所述水平分支段與所述連通點相 連通。
3. 根據(jù)權利要求2所述的多分支水平井，其特征是所述多分支水平井在鉆入段的周邊方向設1 4組造斜段和連通段，各連通段分別與對應的 生產井在目標地質層相連通且形成1 4個連通點，各連通點分別連通有一 組水平分支段。
4. 根據(jù)權利要求3所述的多分支水平井，其特征是所述一組水平分支段包括一個水平主井眼，所述水平主井眼與連通段的方向相同，多個分支 間隔分布在水平主井眼的對向兩側。
5. 根據(jù)權利要求3所述的多分支水平井，其特征是所述一組水平分支段包括二個水平主井眼，二水平主井眼之間夾設中間區(qū)< 所述二水平主井 眼分布在連通段的延長線的兩側，多個分支間隔分布在二水平主井眼上相對 中間區(qū)的外側。
6. 根據(jù)權利要求5所述的多分支水平井，其特征是所述二水平主井眼對稱的分布在所述連通段的延長線的兩側，多個分支相對于所述延長線對稱分布，所述兩個水平主井眼的夾角為30 40度。
7. 根據(jù)權利要求5所述的多分支水平井，其特征是所述二水平主井眼相對于連通段的延長線非對稱分布，在中間區(qū)進一步鉆設第三個水平主井 眼，在第三個水平主井眼上分布一個以上的分支，該第三個水平主井眼上的分支不接觸另外兩個水平主井眼。
8. 根據(jù)權利要求5所述的多分支水平井，其特征是所述連通段、水 平分支段的水平主井眼、多個分支的孔徑在90 125mm范圍內。
9. 根據(jù)權利要求1 8中任意一項所述的多分支水平井，其特征是多 個分支與所其在的水平主井眼的夾角在25 45度范圍內等差增加。
10. 根據(jù)權利要求9所述的多分支水平井，其特征是生產井和連通段 由洞穴相連通，在生產井距離目標地質層之上0.8 1.2米的范圍內下入鋼 套管，在洞穴下設有50米的口袋，且在洞穴和口袋內注有稠漿。
專利摘要本實用新型公開了一種多分支水平井，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間隔分布的多個分支，其特征是在從水平主井眼的遠端指向其起始端的方向上，所述多個分支與所其在的水平主井眼的夾角逐漸增大，優(yōu)選的，多個分支與所其在的水平主井眼的夾角在25～45度范圍內等差增加。本實用新型可以使鉆探過程中，鉆具調整的角度減少，作業(yè)難度降低，提高鉆井效率；也能豐富井型，提高水平主井眼的穩(wěn)定性能和安全性能，進一步增加控制面積。
文檔編號E21B43/30GK201236691SQ20082010903
公開日2009年5月13日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權日2008年7月4日
發(fā)明者暢 丁, 徐顯君, 鵬 胡, 魚永云 申請人:興和鵬能源技術(北京)有限公司