用于井連接的隔絕電流的出口接頭的制作方法
【專利摘要】一種井系統(tǒng)，用來在定位在井筒內的套管柱中形成窗口。該系統(tǒng)包括：第一和第二鋼質套管接頭（462，464），它們互連在套管柱內。鋁質出口接頭（460）定位在第一和第二鋼質套管接頭（462，464）之間。鋁質出口接頭（460）具有與第一鋼質套管接頭（462）互連的第一互連接部以及與第二鋼質套管接頭（464）互連的第二互連接部.鋁質出口接頭（460）是可操作的以具有貫穿其中形成的窗口。第一套筒（470）定位在第一互連接部內，以在鋁質出口接頭（460）和第一鋼質套管接頭（462）之間提供電流隔絕。第二套筒（472）定位在第二互連接部內，以在鋁質出口接頭（460）和第二鋼質套管接頭（464）之間提供電流隔絕。
【專利說明】用于井連接的隔絕電流的出口接頭
【技術領域】
[0001]本發(fā)明總的涉及與地下井中執(zhí)行的操作結合使用的設備，具體來說，涉及用于井連接的隔絕電流的出口接頭。
【背景技術】
[0002]【背景技術】的描述并無意圖限制本發(fā)明的范圍，作為一個實例，本發(fā)明【背景技術】的描述將關于在多側向井的套管柱中形成窗口。
[0003]在多側向井中，通常的做法是，從與主體或母體井筒相交處鉆探出側向延伸的分支或側向井筒。一般地，一旦套管柱安裝在母體井筒中，就將斜向器在套管柱中定位在期待的相交處，然后，一個或多個銑削就側向地偏離斜向器，以形成貫穿套管側壁的窗口。
[0004]在某些裝置中，要求從母體井筒高的側邊鉆出側向的井筒。在這樣的裝置中，必須在母體套管高的側邊上形成窗口。有人提出一種方案，在套管中預先銑削窗口，即，在母體井筒中安裝套管之前，先形成貫穿套管側壁的窗口。然后，該套管安裝在井筒內并轉動，使窗口處于期待的位置和定向。
[0005]然而，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，如果套管粘結在主體井筒上，那么，在粘結操作過程中必須關閉窗口，例如，使用內部的或外部的套筒進行操作。通常，該套筒用易于銑削的材料制成，或套筒制成可在粘結操作之后能夠被取回。盡管如此的套筒已經獲得一定的成功，但它們具有問題。例如，套筒材料可與井中使用的流體不相容。使用外部套筒增加套管的外直徑，需要采用較小的套管尺寸，或需要鉆出較大的井筒。使用內部套筒減小套管內直徑，限制了流體和設備通過套管的通道。使用可移動或回收的內套筒需要在井中進行另外的操作，并增加設備和程序的復雜性。
[0006]此外，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，用預先銑削出的窗口難于圓周地定向套管柱。具體來說，由于直徑大、長度長、套管柱重以及套管柱和鉆孔之間摩擦，轉動套管柱需要很大的轉矩。套管柱如此的轉動可造成套管柱或預先銑削出的窗口損壞，并會缺乏合適地將預先銑削出的窗口定向到高的側邊所需要的精度。
[0007]因此，需要有構造多側向井的改進的系統(tǒng)和方法，該多側向井包括一個或多個從主體井筒延伸的分支井筒。此外，需要如此改進的系統(tǒng)和方法，其在母體井筒中安裝套管之前不需要形成貫穿套管側壁的窗口。而且，需要如此改進的系統(tǒng)和方法，一旦已經在母體井筒中運行，該改進的系統(tǒng)和方法不需要套管柱的圓周定向。

【發(fā)明內容】

[0008]本文披露的本發(fā)明涉及構造多側向井的改進的系統(tǒng)和方法，多側向井包括一個或多個從主體井筒延伸的分支井筒。本發(fā)明改進的系統(tǒng)和方法不需要在將套管柱安裝在母體井筒之前形成貫穿套管側壁的窗口。此外，一旦套管柱在母體井筒內運行，本發(fā)明改進的系統(tǒng)和方法不需要套管柱的圓周定向。
[0009]在一個方面，本發(fā)明涉及一種井系統(tǒng)，用來在定位在井筒內的套管柱中形成窗口。該系統(tǒng)包括第一和第二鋼質套管接頭，它們可互連在套管柱內。鋁質出口接頭定位在第一和第二鋼質套管接頭之間。鋁質出口接頭具有與第一鋼質套管接頭互連的第一互連接部以及與第二鋼質套管接頭互連的第二互連接部。鋁質出口接頭可操作以具有貫穿其中形成的窗口。第一套筒定位在第一互連接部內，以在鋁質出口接頭和第一鋼質套管接頭之間提供電流隔絕。第二套筒定位在第二互連接部內，以在鋁質出口接頭和第二鋼質套管接頭之間提供電流隔絕。
[0010]在一個實施例中，第一和第二互連接部是螺紋的互連接部。在該實施例中，第一非導電層可定位在第一互連接部內，以防止鋁質出口接頭和第一鋼質套管接頭之間的金屬-對-金屬的接觸，而第二非導電層可定位在第二互連接部內，以防止鋁質出口接頭和第二鋼質套管接頭之間的金屬-對-金屬的接觸。
[0011]在某些實施例中，第一和第二套筒由諸如包括PEEK聚合物和塑料的聚合物的非導電材料、具有非導電基體的諸如S-玻璃的纖維玻璃的纖維玻璃、或類似材料形成。在某些實施例中，第一和第二套筒可包括耐磨損材料，諸如鎢或陶瓷小珠。
[0012]在另一方面，本發(fā)明涉及一種井系統(tǒng)，用來在定位在井筒內的套管柱中形成窗口。該系統(tǒng)包括第一和第二鋼質套管接頭，它們可互連在套管柱內。鋁質出口接頭定位在第一和第二鋼質套管接頭之間。鋁質出口接頭具有與第一鋼質套管接頭互連的第一互連接部，以及與第二鋼質套管接頭互連的第二互連接部。鋁質出口接頭是可操作的以具有貫穿其中形成的窗口。套筒定位在鋁質出口接頭內，并延伸到第一鋼質套管接頭的至少一部分和第二鋼質套管接頭的至少一部分內，以在鋁質出口接頭和第一和第二鋼質套管接頭之間提供電流隔絕。
[0013]在又一方面，本發(fā)明涉及一種井系統(tǒng)，用來在定位在井筒內的套管柱中形成窗口。該系統(tǒng)包括第一和第二鋼質套管接頭，它們可互連在套管柱內。鋁質出口接頭定位在第一和第二鋼質套管接頭之間。鋁質出口接頭具有與第一鋼質套管接頭互連的第一互連接部，以及與第二鋼質套管接頭互連的第二互連接部。鋁質出口接頭是可操作的以具有貫穿其中形成的窗口。第一內部套筒定位在第一互連接部內。第二內部套筒定位在第二互連接部內。第一外部套筒定位在第一互連接部周圍。第二外部套筒定位在第二互連接部周圍。第一內部和外部套筒在鋁質出口接頭和第一鋼質套管接頭之間提供電流隔絕。第二內部和外部套筒在鋁質出口接頭和第二鋼質套管接頭之間提供電流隔絕。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了更完整地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，現(xiàn)參照對本發(fā)明的詳細描述和附圖，附圖中，不同零件中對應的附圖標記表示對應的零件，附圖中:
[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例使用用于多側向井的隔絕電流的出口接頭的離岸平臺的不意圖；
[0016]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例在對齊操作過程中用于多側向井的隔絕電流的出口接頭的不意圖；
[0017]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例在安裝斜向器操作過程中用于多側向井的隔絕電流的出口接頭的示意圖；
[0018]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例在側向井鉆孔操作過程中用于多側向井的隔絕電流的出口接頭的示意圖；
[0019]圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例可運行用于多側向井的隔絕電流的出口接頭的鎖合聯(lián)接器的四分之一剖視圖；
[0020]圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例可運行用于多側向井的隔絕電流的出口接頭的套管對齊替用品的四分之一剖視圖；
[0021]圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例可運行用于多側向井的隔絕電流的出口接頭的對齊襯套的四分之一剖視圖；
[0022]圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例可運行用于多側向井的隔絕電流的出口接頭的對齊襯套的套筒側視圖；
[0023]圖9A-9B是根據(jù)本發(fā)明實施例可操作用于多側向井的隔絕電流的出口接頭的斜向器組件的側視圖；
[0024]圖10A-10B是根據(jù)本發(fā)明實施例可操作用于多側向井的隔絕電流的出口接頭的偏轉器工具的側視圖；
[0025]圖11A-11C是圖示組裝根據(jù)本發(fā)明實施例用于多側向井的隔絕電流的出口接頭過程的首lJ視圖；
[0026]圖12是根據(jù)本發(fā)明實施例用于多側向井的隔絕電流的出口接頭的剖視圖；
[0027]圖13是根據(jù)本發(fā)明實施例用于多側向井的隔絕電流的出口接頭的剖視圖；
[0028]圖14是根據(jù)本發(fā)明實施例用于多側向井的隔絕電流的出口接頭的剖視圖；
[0029]圖15是根據(jù)本發(fā)明實施例用于多側向井的隔絕電流的出口接頭的剖視圖；
[0030]圖16是根據(jù)本發(fā)明實施例用于多側向井的隔絕電流的出口接頭的剖視圖；以及
[0031]圖17是根據(jù)本發(fā)明實施例用于多側向井的隔絕電流的出口接頭的剖視圖。
【具體實施方式】
[0032]盡管下面詳細地討論本發(fā)明各種實施例的形成和使用，但應該認識到，本發(fā)明提供了許多適用的可在各種具體情形中實施的發(fā)明理念。文中討論的具體實施例僅是說明形成和使用本發(fā)明的具體方式，并不界限本發(fā)明的范圍。
[0033]參照圖1，圖中示意地示出用于離岸油井和氣井平臺的多側向井所用的隔絕電流的出口接頭10。半浸沒平臺12對中在位于海床16下面的埋沒的油和氣地層14上方。海底導管18從平臺12的甲板20延伸到井頭裝置22，該井頭裝置22包括防井噴裝置24。平臺12具有起吊裝置26和井架28，用來提升和下降諸如鉆柱30那樣的管柱。主體井筒32已經被鉆穿包括地層14在內的各種地層。術語“母體”和“主體”井筒在文中用來表示從其中鉆出其它井筒的井筒。然而，應該指出的是，母體或主體井筒不一定直接延伸到地面，而是相反可以是其他井筒的分支。套管柱34粘結在主體井筒32內。術語“套管”在這里用來表示用于內襯井筒的管柱。套管實際上可以是本【技術領域】內技術人員所熟知的“襯里”類型，并可用任何材料制成，例如，鋼或復合材料，并可以是分段的或連續(xù)的諸如盤卷的管子。
[0034]套管柱34包括在其中互連的隔絕電流的鋁質出口接頭36，這將在下文中詳細解釋。此外，套管柱34包括具有定位在其中的斜向器組件40的對齊子組件38。斜向器組件40具有偏轉器表面，其定位在相對于出口接頭36的期待圓周定向位，以使窗口 42可在期待的圓周定向上被銑削出、鉆削出或其他方式形成在出口接頭36中。如圖所示，出口接頭36定位在主體井筒32和分支的或側向井筒44之間期待的相交處。術語“分支”和“側向”井筒在這里用來表示從其與另一井筒相交處向外鉆出的井筒，這里所述的另一井筒諸如是母體或主體井筒。分支或側向井筒可以具有從其中向外鉆出的另一分支或側向井筒。
[0035]即使圖1示出了主體井筒的垂直段，但本【技術領域】內技術人員應該理解到，本發(fā)明同樣很好地適用于具有其他方向構造的井筒，其他方向構造的井筒包括水平井筒、偏移井筒、斜向井筒等。因此，本【技術領域】內技術人員應該理解到，諸如之上、之下、上面、下面、向上、向下、上井(uphole)、下井(downhole)等的方向性術語的使用,用來表示圖示實施例在圖中所示的關系，向上方向是朝向對應圖的頂部，而向下方向是朝向對應圖的底部，上井方向是朝向井的表面，而下井方向是朝向井的趾部。
[0036]現(xiàn)參照圖2，圖中不意地不出井系統(tǒng)100，該系統(tǒng)包括下井對齊系統(tǒng)的出口接頭和各部分。在所示實施例中，井系統(tǒng)100包括互聯(lián)的多個工具和管子可以形成套管柱34。套管柱34包括鎖合聯(lián)接器102，其較佳地具有輪廓和多個優(yōu)選的圓周對齊元件，操作這些圓周對齊元件可將鎖合組件接納在其中，并將鎖合組件定位在特定的圓周定向上。套管柱34還包括對齊軸套104，其較佳地具有縱向狹槽，狹槽周向地對應于鎖合聯(lián)接器102的優(yōu)選圓周對齊元件。
[0037]套管對齊替代器106定位在鎖合聯(lián)接器102和對齊軸套104之間，套管對齊替代器106用于確保鎖合聯(lián)接器102相對于對齊軸套104合適地對齊。鎖合聯(lián)接器102、對齊軸套104和套管對齊替代器106 —起可被稱作對齊子組件，就如以上參照圖1所稱作的對齊子組件38。然而，應該指出的是，雖然圖2示出的本發(fā)明對齊子組件包括鎖合聯(lián)接器102、對齊軸套104和套管對齊替代器106，但本【技術領域】內技術人員應該理解到，本發(fā)明的對齊子組件可包括更多或更少數(shù)量的工具或不同的工具組，操作這些工具能夠確定圓周對應元件和窗口的期待的圓周定向之間的偏移角，并嚙合斜向器組件的對齊元件，以將斜向器組件的偏轉器表面定位在相對于出口接頭的期待的圓周定向。還有，即使本發(fā)明對齊子組件的部件已經描述為互連在套管柱34內，但本【技術領域】內技術人員應該注意到，在套管柱34安裝好之后，對齊子組件的某些部件或全部的對齊子組件可替代地在套管柱34內運行。
[0038]在所示實施例中，套管柱34包括隔絕電流的招質出口接頭108,其較佳地形成為容易銑削或鉆削貫穿其中。如圖所示，出口接頭108聯(lián)接到標準套管接頭110、112，它們通常由鋼材形成，諸如是低合金鋼。導電溶液中不同金屬之間金屬-對-金屬的接觸可導致電化腐蝕，包括鋼質套管接頭的氫脆化，根據(jù)本發(fā)明，出口接頭108與套管接頭110、112電流隔絕。在所示的實施例中，內部套筒114和外部套筒118提供出口接頭108和套管接頭110之間的隔絕。同樣地，內部套筒116和外部套筒120提供出口接頭108和套管接頭112之間的隔絕。內部套筒114、116和外部套筒118、120較佳地由非導電材料形成，諸如包括PEEK聚合物和塑料的聚合物、諸如S-玻璃的纖維玻璃之類的纖維玻璃，或其他適于減小或阻止出口接頭108和套管接頭110、112之間電流流動的材料。
[0039]還如圖2所示，在套管柱34安裝之后，或在其安裝時隨同著套管柱34，下井勘探或對齊工具122已經在傳送器124上移入套管柱34內，傳送器124諸如是連接的管子、盤卷管子、電線、金屬絲繩線等?？碧焦ぞ?22用來確定圓周參考元件在對齊子組件內的圓周向對齊，圓周參考元件諸如是對齊套筒104的縱向狹槽、鎖合聯(lián)接器102優(yōu)選的圓周對齊元件或其他可識別的參考物。[0040]現(xiàn)參照圖3，圖中示意地示出本發(fā)明多側向井的窗口的隨同出口接頭操作的下井對齊系統(tǒng)的附加部分。在所示實施例中，對齊子組件包括如上所述的鎖合聯(lián)接器102、對齊套筒104和套管對齊替代物106。此外，下井對齊系統(tǒng)包括斜向器組件126，在勘探工具122已經移動和斜向器組件126按如下所述構造之后，斜向器組件126已經在傳送器124上移入套管柱34內。如圖所示，斜向器組件126包括具有偏轉器表面的偏轉器組件128，操作該偏轉器組件128以引導銑削或鉆削工具進入出口接頭108的側壁內，從而形成貫穿其中的窗口。斜向器組件126還包括具有外部輪廓的鎖合組件130，該外部輪廓可操作以嚙合鎖合聯(lián)接器102的內部輪廓和優(yōu)選圓周對齊元件。
[0041]此外，斜向器組件126具有旋轉子組件132，其可轉動地定位在偏轉器組件128和鎖合組件130之間，操作該旋轉子組件，可有選擇地允許偏轉器組件128和鎖合組件130之間相對轉動和阻止它們的相對轉動。旋轉子組件132能使斜向器組件126構造成響應于勘探工具122確定的偏離角度，通過相對于鎖合組件130轉動偏轉器組件128，如圖4所示，在鎖合組件130與鎖合聯(lián)接器102嚙合之后，使得偏轉器表面將相對于出口接頭108定向在期待的圓周方向上。如圖所示，斜向器組件126已經嚙合了對齊子組件，使得偏轉器表面定向成沿期待定向引導銑削或鉆削工具，以形成窗口 134和分支井筒136。
[0042]下面參照圖5，圖中示出本發(fā)明的鎖合聯(lián)接器200。鎖合聯(lián)接器200具有大致管形體222，并可聯(lián)接到套管柱34的其他工具或管子。鎖合聯(lián)接器200具有多個優(yōu)選的圓周對齊元件，它們圖示為設置在鎖合聯(lián)接器200內表面內的多個凹陷。在所示實施例中，有四組兩個凹陷，它們設置在不同軸向和圓周向的位置內，或鎖合聯(lián)接器200內表面內的部位。例如，第一組的兩個狹槽或凹陷224a和224b (統(tǒng)稱為凹陷224)，設置在鎖合聯(lián)接器200的內表面內的基本上相同的圓周位置和不同的軸向位置。第二組的兩個狹槽或凹陷226a、226b(統(tǒng)稱為凹陷226)，設置在鎖合聯(lián)接器200的內表面內的基本上相同的圓周位置和不同的軸向位置。第三組的兩個狹槽或凹陷228a、228b (統(tǒng)稱為凹陷228)，設置在鎖合聯(lián)接器200的內表面內的基本上相同的圓周位置和不同的軸向位置。第四組的兩個狹槽或凹陷230a、230b (統(tǒng)稱為凹陷230)，設置在鎖合聯(lián)接器200的內表面內的基本上相同的圓周位置和不同的軸向位置。如圖所示，凹陷226設置在圓周向離凹陷224為90度角的鎖合聯(lián)接器200的內表面內。同樣地，凹陷228設置在圓周向離凹陷226為90度角的鎖合聯(lián)接器200的內表面內。最后，凹陷230設置在圓周向離凹陷228為90度角的鎖合聯(lián)接器200的內表面內。較佳地，凹陷224、226、228、230圍繞著鎖合聯(lián)接器200的內表面僅圓周向地部分延伸。
[0043]此外，鎖合聯(lián)接器200包括內部輪廓，其圖示為諸如圍繞著鎖合聯(lián)接器200內表面圓周地延伸的凹陷槽232a、232b的多個凹陷槽232。結果形成特定形態(tài)的區(qū)域，其中鎖合聯(lián)接器200的內部輪廓和優(yōu)選圓周對齊元件可操作，以同與斜向器組件的鎖合組件相關聯(lián)的外部鍵輪廓和錨固按鈕協(xié)作，從而軸向地和圓周向地將斜向器組件錨固和定向在相對于鎖合聯(lián)接器200的特定期待的圓周定向上。
[0044]現(xiàn)參照圖6，圖中示出本發(fā)明的套管對齊替代物250。該套管對齊替代物250包括上部螺紋連接器252和下部螺紋連接器278，用以將套管對齊替代物連接到套管柱34內的其他工具或管子，例如在如上所述的鎖合聯(lián)接器102和對齊套筒104之間。套管對齊替代物250提供對齊套筒104相對于鎖合聯(lián)接器102的角度對齊，目的在于，使特定組的凹陷224、226、228、230與對齊套筒104上的對齊狹槽對齊，這將在下面進一步討論。[0045]套管對齊替代物250包括上連接器替代物254，其部分地圍繞心軸256定位并通過密封件258、260與其密封地嚙合。套管對齊替代物250還包括下連接器替代物262，其部分地圍繞心軸256定位并通過密封件264、266與其密封地嚙合。套管對齊替代物250還包括調整環(huán)268，其圍繞心軸256設置并通過鍵組件270和固定螺釘272與心軸256連接。調整環(huán)268包括多個齒、花鍵或卡爪274，它們與下連接器替代物262的類似齒、花鍵或卡爪276相匹配。調整環(huán)268可轉動地進行調整，以提供上連接器替代物254相對于下連接器替代物262的期待的圓周或角度位置。
[0046]在一個實施例中，調整環(huán)268可在上連接器替代物254和下連接器替代物262之間提供加/減一度的轉動調整。當套管對齊替代物250定位在對齊套筒104和鎖合聯(lián)接器102之間時，對齊套筒104的縱向狹槽可與鎖合聯(lián)接器102的優(yōu)選圓周對齊元件圓周地對齊，由此，縱向狹槽與期待的優(yōu)選的圓周對齊元件在圓周向上對應起來。該圓周向的對齊因此可通過上連接器替代物254和下連接器替代物262之間的轉動調整來實現(xiàn)。
[0047]現(xiàn)參照圖7，圖中示出本發(fā)明的對齊套筒300。該對齊套筒300由大致管形的構件302形成，其圖示為具有螺紋連接器306的上部軸環(huán)304，用以與套管柱34內的其他工具或管子聯(lián)接。大致管形的套筒308定位在管形構件302內。套筒308通過凸耳312由下聯(lián)接器310支承在管形構件302內。較佳地，套筒308由容易鉆穿的材料形成，諸如是鋁。如圖8清楚地所示，套筒308包括縱向狹槽314，其用于接納或嚙合勘探工具110上的鍵或其他對齊元件或斜向器組件114。較佳地，縱向狹槽314具有易于進入的斜坡形入口 316。此外，套筒308的頂部具有用于勘探工具110的深度確認和標記的平表面)。在操作中，勘探工具110與縱向狹槽314嚙合，以便可確定縱向狹槽314的圓周定位和要在套管柱34的出口接頭中形成的窗口的所期待的圓周定位之間的偏移角度。在某些安裝中，側向井筒和由此的窗口所期待的定向可與重力方向的定向相反。因此，勘探工具110可確定縱向狹槽314相對于重力方向的定向，然后，可將狹槽定向糾正到窗期待的定向。
[0048]下面參照圖9A-9B，圖中示出本發(fā)明的斜向器組件320。斜向器組件320包括基本上設置在斜向器組件320上端處的斜向器面322。該斜向器面322從其上端到其下端成錐度以提供偏轉器表面，該偏轉器表面可操作以引導銑削或鉆削組件，以在套管柱的窗口接頭中在期待的圓周定向形成窗口。
[0049]在所示實施例中，斜向器組件320包括鎖合組件324。該鎖合組件324包括帶有多個窗口的鎖合外殼326，彈簧操作的鍵328通過所述窗口延伸。鍵328構造成與鎖合聯(lián)接器的內部輪廓和優(yōu)選圓周對齊元件協(xié)作，如上文中所述，這樣，斜向器組件320可操作以定位和圓周地固定在鎖合聯(lián)接器內。
[0050]在所示實施例中，斜向器組件320還包括旋轉子組件332。該旋轉子組件332包括上部旋轉外殼334和下部旋轉外殼336，它們可相對于彼此轉動，并可操作而可通過固定螺釘338或其它鎖定裝置可轉動地相對于彼此鎖定。在一個實施例中，旋轉子組件332可在上旋轉外殼334和下旋轉外殼336之間提供加/減一度的轉動調整，這樣，可在斜向器面322和特定組的錨固按鈕330之間建立起期待的圓周向或角度位置。
[0051]下面參照圖10A-10B，圖中示出本發(fā)明的偏轉器工具340。偏轉器工具340包括用以提供偏轉器表面的偏轉器面342，該偏轉器表面可操作以引導完全的設備通過形成在套管柱的窗接頭中的窗口。在所示實施例中，偏轉器工具340包括鎖合組件344，鎖合組件具有彈簧操作的鍵346，諸鍵346構造成與鎖合聯(lián)接器的內部輪廓和優(yōu)選圓周對齊元件協(xié)作。偏轉器工具340還包括旋轉子組件350，該子組件350具有上旋轉外殼352和下旋轉外殼354，它們可相對于彼此轉動，并可操作而可通過固定螺釘356或其它鎖定裝置可轉動地相對于彼此鎖定。
[0052]套管柱具有互連在其中的電流隔絕的出口接頭，以及對齊子組件，該子組件較佳地包括對齊套筒、套管對齊替代物和鎖合聯(lián)接器，在操作中，該套管柱在井筒內移動。較佳地，對齊套筒的縱向狹槽或其它圓周向指示器，在移入之前，對應于鎖合聯(lián)接器的特定組的優(yōu)選圓周向對齊元件。替代地，在對齊子組件不與套管柱互連的實施例中，對齊子組件現(xiàn)可在安裝的套管柱內移動并相對于出口接頭定位。
[0053]當希望打開出口接頭中的窗口時，勘探工具可在套管柱內移到對齊子組件，并較佳地移至對齊套筒，以確定圓周向參考元件、較佳地是對齊套筒的縱向狹槽與窗口的期待圓周定向之間形成的偏離角。一旦識別出偏離角，對齊套筒被鉆出，以使主體井筒的其余部分可被鉆削和完工。此后，通過操作旋轉組件，相對于鎖合組件轉動偏轉器表面來抵消掉偏離角，便可構造出斜向器組件。斜向器組件現(xiàn)在套管柱內移動，直到鎖合組件的鍵與對齊子組件的輪廓相嚙合為止。斜向器組件然后可轉動，直到鎖合組件的鍵與鎖合聯(lián)接器的優(yōu)選的圓周對齊元件相嚙合為止。該操作將斜向器組件的偏轉器表面定向在相對于出口接頭的圓周向方位。此后，可銑削或鉆削窗口，沿期待的圓周方向貫穿出口接頭。一旦窗口打開，可通過該開口鉆削側向井筒。當側向井筒鉆削完成時，斜向器組件可回收到地面，而通過操作旋轉組件以相對于鎖合組件轉動偏轉器表面而抵消偏離角，由此構造成的偏轉器工具可安裝在對齊子組件內。這樣，偏轉器工具的偏轉器表面將會偏轉完整柱和相關的管子柱進入到側向井筒內，直到側向連接部刺入偏轉工具內并密封在偏轉工具內。
[0054]下面參照圖11A-11C，圖中示出在套管柱內與互連出口接頭相關聯(lián)的組裝過程。出口接頭400由諸如鋁的材料形成，該材料易于銑削或鉆削通過其中，使得側向井的窗口可通過其中形成。在所示的部分內，出口接頭400具有銷子端402，該銷子端可操作，從而以螺紋方式與另一套管接頭的箱形匹配端互連。銷子端402具有圍繞其定位的非導電層404。該非導電層404可通過噴濺、涂刷、浸潰或類似方式施加到銷子端402，或如果非導電層404在附連之前形成的話，則可通過螺紋附連到銷子端402。較佳地，非導電層404由諸如聚合物的非導電材料形成。如圖1lA所示，出口接頭400包括徑向縮小部分406和臺肩408。
[0055]如圖1lB所示，非導電的套筒410定位在出口接頭400的徑向縮小部分406內。套筒410較佳地由諸如包括PEEK聚合物和塑料的聚合物的非導電材料、具有非導電基體的諸如S-玻璃的纖維玻璃的纖維玻璃或類似材料形成。此外，套筒410可包括提高耐磨性的材料，這樣，與鉆管的接觸或套管柱內其它的操作將不會導致套筒410磨穿。例如，鎢或陶瓷小珠可施加到套筒410上或嵌入在套筒410內。套筒410可在其內表面處或靠近其內表面處包括帶有耐磨性材料的單層基體材料。替代地，套筒410可由帶有嵌入在各層之間的耐磨性材料的多層基體材料形成。較佳地，套筒410具有帶錐度的端部，以在井筒運行過程中使套筒410損壞的風險減到最小。替代地或添加地，耐磨錐形體或其它保護性環(huán)可施加到套筒410的前導邊緣上，以提供保護。如圖所示，套筒410完全形成，并然后安裝在出口接頭400內。
[0056]此后，將標準的具有箱形端414的套管接頭412安裝在套筒410的暴露端上。如圖1lC清楚地所示，套管接頭412螺紋地偶聯(lián)到出口接頭400的銷子端402。套管接頭412通常由諸如低合金鋼的鋼材形成。套管接頭412包括徑向縮小部分416和臺肩418。如圖所示，套筒410被接納在套管接頭412的縮小部分416內。為了防止套筒410與出口接頭400和套管接頭412的內部之間任何流體滲透，較佳地將流體屏障設置在它們之間。例如，在安裝之前，可將環(huán)氧密封劑或膠施加到套筒410的外表面，或施加到出口接頭400的徑向縮小部分406的內表面、套管接頭412的徑向縮小部分416的內表面，或兩者都施加上密封劑或膠。替代地或添加地，可將O形環(huán)或類似的襯墊元件安裝在形成在套筒410各端的槽內，或安裝在分別形成在出口接頭400和套管接頭412 (未示出)內的槽內。
[0057]無論是單獨地還是結合非導電層404來使用套筒410，都可減小或防止電化學腐蝕，包括套管接頭412的氫脆化。這可通過消除鋁和鋼之間的金屬-對-金屬的接觸來達到，例如，在諸如鹽水流體或包括氯化物流體和溴化物流體的鹵化物流體的完井液(completion fluid),被泵送通過包括出口接頭400的套管柱之時。這樣,通過減小或防止出口接頭400和套管接頭412之間電流的流動，套筒410可提供出口接頭400和套管接頭412之間的電流隔絕。
[0058]即使已經描述了將非導電套筒安裝在出口接頭400和套管接頭412內的特定過程，但本【技術領域】內技術人員將會理解到，也可使用其它過程來形成具有電流隔絕的鋁出口接頭的套管柱。例如，在出口接頭400和套管接頭412使用諸如涂敷過程、噴濺過程等的沉積過程螺紋地偶聯(lián)之后，非導電套筒可形成在套管部分的內部上。
[0059]下面參照圖12，圖中示出套管柱內出口接頭的一種互連方式。在所示實施例中，鋁出口接頭440與標準鋼制套管接頭442螺紋地互連。除了讓非導電層444定位在螺紋連接之間，以及讓非導電套筒446定位在如上所述的出口接頭440和套管接頭442內，非導電套筒448還可圍繞出口接頭440和套管接頭442的互連接部分定位。套筒448較佳地由單層或多層非導電材料形成，諸如是包括PEEK聚合物和塑料的聚合物、帶有非導電基體的諸如S-玻璃的纖維玻璃的纖維玻璃，或類似材料。此外，套筒448可包括提高耐磨性的材料，諸如鎢或陶瓷小珠，以在安裝過程中與井筒表面的接觸不會磨穿套筒448。較佳地，套筒448具有帶錐度的端部，以在安裝過程中使套筒448損壞的風險減到最小。替代地或添加地，如圖所示，耐磨錐形部450、452或其它保護性環(huán)可施加到套筒448的前導邊緣上，以提供保護。
[0060]為了防止套筒448與出口接頭440和套管接頭442的外面之間任何流體滲透，最好將流體屏障設置在它們之間。例如，可使用環(huán)氧密封劑或膠。替代地或添加地，可將0形環(huán)或類似的襯墊元件安裝在形成在套筒448各端的槽內，或安裝在分別形成在出口接頭440和套管接頭442的槽內。如上所述，可形成套筒448，然后附連到出口接頭440和套管接頭442。替代地，使用諸如涂敷過程、噴濺過程等的沉積過程，或使用諸如先包裹在在環(huán)氧層上的熱縮性的加強纖維玻璃，然后對其施加熱量的包裹過程，便可將套筒448直接形成在出口接頭440和套管接頭442的外面上。
[0061]無論是單獨地還是結合非導電層444來使用套筒448，都可減小或防止電化學腐蝕，包括套管接頭442的氫脆化。這可通過消除鋁和鋼之間的金屬-對-金屬的接觸來達至IJ，例如，在電解流體包圍套管柱之時。這樣，通過減小或防止出口接頭440和套管接頭442之間電流的流動，套筒448提供出口接頭440和套管接頭442之間的電流隔絕。[0062]下面參照圖13,圖中示出定位在套管柱內的電流隔絕的出口接頭。在所示實施例中，鋁出口接頭460以螺紋方式互連在套管柱內，介于兩個標準鋼套管接頭462、464之間。非導電層466可設置在聯(lián)接出口接頭460和套管接頭462的螺紋連接部之間。同樣地，非導電層468可設置在聯(lián)接出口接頭460和套管接頭464的螺紋連接部之間。在所示實施例中，非導電的套筒470定位在出口接頭460和套管接頭462之間的互連接部內。同樣地，非導電的套筒472定位在出口接頭460和套管接頭464之間的互連接部內。套筒470、472較佳地由單層或多層非導電材料形成，諸如是包括PEEK聚合物和塑料的聚合物、帶有非導電基體的諸如S-玻璃的纖維玻璃的纖維玻璃或類似材料。此外，套筒470、472可包括提高耐磨性的材料。較佳地，套筒470、472具有帶錐度的端部，附加地可具有耐磨錐形部或施加在其前導邊緣上的其它保護性環(huán)。為了防止套筒470、472后面的任何流體滲透，可在它們之間較佳地設置流體屏障，諸如是環(huán)氧密封劑、膠或0形環(huán)。
[0063]無論是單獨地還是結合非導電層466、468來使用套筒470、472，都可減小或防止電化學腐蝕，包括套管接頭462、464的氫脆化。這可以例如在套管柱處于電解流體的環(huán)境內時，通過消除鋁和鋼之間的金屬-對-金屬的接觸來達到。這樣，通過防止出口接頭460和套管接頭462、464之間電流的流動，套筒470、472可提供出口接頭460和套管接頭462、464之間的電流隔絕。
[0064]下面參照圖14,圖中示出定位在套管柱內的電流隔絕的出口接頭。在所示實施例中，鋁出口接頭480以螺紋方式互連在套管柱內，介于兩個標準鋼套管接頭482、484之間。非導電層486可設置在聯(lián)接出口接頭480和套管接頭482的螺紋連接部之間。同樣地，非導電層488可設置在聯(lián)接出口接頭480和套管接頭484的螺紋連接部之間。在所示實施例中，非導電的套筒490定位在出口接頭480和套管接頭482之間的互連接部內。同樣地，非導電的套筒492定位在出口接頭480和套管接頭484之間的互連接部內。非導電套筒494定位在出口接頭480和套管接頭482之間的螺紋聯(lián)接部周圍。同樣地，非導電套筒496定位在出口接頭480和套管接頭484之間的螺紋聯(lián)接部周圍。套筒490、492、494、496較佳地由單層或多層非導電材料形成，諸如聚合物、纖維玻璃或類似材料。此外，套筒490、492、494、496可包括提高耐磨性的材料。較佳地，套筒490、492、494、496具有帶錐度的端部，并附加地可具有耐磨錐形部或施加在其前導邊緣上的其它保護性環(huán)。為了防止套筒490、492、494、496之后任何流體滲透，可使用流體屏障，諸如是環(huán)氧密封劑、膠或0形環(huán)。
[0065]無論是單獨地還是結合非導電層486、488來使用套筒490、492、494、496，都可減小或防止電化學腐蝕，包括套管接頭482、484的氫脆化。這可通過消除鋁和鋼之間的金屬-對-金屬的接觸來達到，例如，在套管柱處于電解流體的環(huán)境中之時。這樣，通過防止出口接頭480和套管接頭482、484之間的電流流動，套筒490、492、494、496便可提供出口接頭480和套管接頭482、484之間的電流隔絕。
[0066]下面參照圖15,圖中示出定位在套管柱內的電流隔絕的出口接頭。在所示實施例中，鋁出口接頭500以螺紋方式互連在套管柱內，介于兩個標準鋼套管接頭502、504之間。非導電層506可設置聯(lián)接在出口接頭500和套管接頭502的螺紋連接部之間。同樣地，非導電層508可設置在聯(lián)接出口接頭500和套管接頭504的螺紋連接部之間。在所示實施例中，非導電的套筒510定位在出口接頭500內，并延伸入套管接頭502、504內。套筒510較佳地由單層或多層非導電材料形成，諸如是包括PEEK聚合物和塑料的聚合物、帶有非導電基體的諸如S-玻璃的纖維玻璃的纖維玻璃或類似材料。此外，套筒510可包括提高耐磨性的材料。較佳地，套筒510具有帶錐度的端部，并附加地可具有耐磨錐形部或施加在其前導邊緣上的其它保護性環(huán)。為了防止套筒510之后任何的流體滲透，較佳地可在套筒之間設置諸如是環(huán)氧密封劑、膠或O形環(huán)之類的流體屏障。
[0067]無論是單獨地還是結合非導電層506、508來使用套筒510，都可減小或防止電化學腐蝕，包括套管接頭502、504的氫脆化。這可通過消除鋁和鋼之間的金屬-對-金屬的接觸來達到，例如，在套管柱的內部處于電解流體環(huán)境中時。這樣，通過防止出口接頭500和套管接頭502、504之間電流的流動，套筒510提供出口接頭500和套管接頭502、504的內部之間的電流隔絕。
[0068]下面參照圖16，圖中示出定位在套管柱內的電流隔絕的出口接頭。在所示實施例中，鋁出口接頭520以螺紋方式互連在套管柱內，介于兩個標準鋼套管接頭522、524之間。非導電層526可設置在聯(lián)接出口接頭520和套管接頭522的螺紋連接部之間。同樣地，非導電層528可設置在聯(lián)接出口接頭520和套管接頭524的螺紋連接部之間。在所示實施例中，非導電的套筒530定位在出口接頭520，并延伸到兩個套管接頭522、524內。非導電的套筒532定位在出口接頭520和套管接頭522之間的螺紋聯(lián)接部周圍。同樣地，非導電的套筒534定位在出口接頭520和套管接頭524之間的螺紋聯(lián)接部周圍。套筒530、532、534較佳地由單層或多層非導電材料形成，諸如是聚合物、纖維玻璃或類似材料。此外，套筒530、532、534可包括提高耐磨性的材料。較佳地，套筒530、532、534具有帶錐度的端部，并附加地可具有耐磨錐形部或施加在其前導邊緣上的其它保護性環(huán)。為了防止套筒530、532、534之后任何流體滲透，可使用流體屏障，諸如環(huán)氧密封劑、膠或0形環(huán)。
[0069]無論是單獨地還是結合非導電層526、528來使用套筒530、532、534，都可減小或防止電化學腐蝕，包括套管接頭522、524的氫脆化。這可通過消除鋁和鋼之間的金屬-對-金屬的接觸來達到，例如，在套管柱處于電解流體環(huán)境中時。這樣，通過防止出口接頭和套管接頭522、524之間電流的流動，套筒530、532、534提供出口接頭520和套管接頭522、524之間的電流隔絕。
[0070]下面參照圖17,圖中示出定位在套管柱內的電流隔絕的出口接頭。在所示實施例中，鋁出口接頭540以螺紋方式互連在套管柱內，介于兩個標準鋼套管接頭542、544之間。非導電層546可設置在聯(lián)接出口接頭540和套管接頭542的螺紋連接部之間。同樣地，非導電層548可設置在聯(lián)接出口接頭540和套管接頭544的螺紋連接部之間。在所示實施例中，非導電的套筒550定位在出口接頭540內，并延伸入兩個套管接頭542、544內。同樣地，非導電的套筒552定位在出口接頭520周圍，并延伸在兩個套管接頭542、544的各部分上。套筒550、552較佳地由單層或多層非導電材料形成，諸如是聚合物、纖維玻璃或類似材料。此外，套筒550、552可包括提高耐磨性的材料。較佳地，套筒550、552具有帶錐度的端部，并附加地可具有耐磨錐形部或施加在其前導邊緣上的其它保護性環(huán)。為了防止套筒550、552之后任何流體滲透，可使用流體屏障，諸如環(huán)氧密封劑、膠或0形環(huán)。
[0071]無論是單獨地還是結合非導電層546、548來使用套筒550、552，都可減小或防止電化學腐蝕，包括套管接頭542、544的氫脆化。這可通過消除鋁和鋼之間的金屬-對-金屬的接觸來達到，例如，在套管柱處于電解流體環(huán)境中之時。這樣，通過防止出口接頭540和套管接頭542、544之間電流的流動，套筒550、552提供出口接頭540和套管接頭542、544之間的電流隔絕。
[0072]盡管已經參照圖示實施例描述了本發(fā)明，但該描述無意被認為有限制含義。本【技術領域】內技術人員在參照本描述后，將會明白到本發(fā)明各種修改和圖示實施例的組合，以及本發(fā)明其它的各種實施例。因此，附后權利期待書意欲包括任何如此的修改或實施例。
【權利要求】
1.一種井系統(tǒng)，用來在定位在井筒內的套管柱中形成窗口，該系統(tǒng)包括: 第一和第二鋼質套管接頭，它們互連在套管柱內； 鋁質出口接頭，其定位在第一和第二鋼質套管接頭之間，鋁質出口接頭具有與第一鋼質套管接頭互連的第一互連接部以及與第二鋼質套管接頭互連的第二互連接部，鋁質出口接頭是可操作的以具有貫穿其中形成的窗口； 第一套筒，定位在第一互連接部內，以在鋁質出口接頭和第一鋼質套管接頭之間提供電流隔絕；以及 第二套筒，定位在第二互連接部內，以在鋁質出口接頭和第二鋼質套管接頭之間提供電流隔絕。
2.如權利要求1所述的井系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二互連接部還包括螺紋的互連接部。
3. 如權利要求1所述的井系統(tǒng)，其特征在于，還包括第一非導電層和第二非導電層，第一非導電層定位在第一互連接部內，以防止鋁質出口接頭和第一鋼質套管接頭之間的金屬-對-金屬的接觸，而第二非導電層定位在第二互連接部內，以防止鋁質出口接頭和第二鋼質套管接頭之間的金屬-對-金屬的接觸。
4.如權利要求1所述的井系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二套筒由非導電材料形成。
5.如權利要求4所述的井系統(tǒng)，其特征在于，所述非導電材料選自由聚合物和纖維玻璃組成的材料組。
6.如權利要求1所述的井系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二套筒還包括耐磨損材料。
7.如權利要求6所述的井系統(tǒng)，其特征在于，所述耐磨損材料選自由鎢和陶瓷組成的材料組。
8.一種井系統(tǒng)，用來在定位在井筒內的套管柱中形成窗口，該系統(tǒng)包括: 第一和第二鋼質套管接頭，它們互連在套管柱內； 鋁質出口接頭，定位在第一和第二鋼質套管接頭之間，鋁質出口接頭具有與第一鋼質套管接頭互連的第一互連接部，以及與第二鋼質套管接頭互連的第二互連接部，鋁質出口接頭是可操作的以具有貫穿其中形成的窗口，以及 套筒，定位在鋁質出口接頭內，并延伸到第一鋼質套管接頭的至少一部分和第二鋼質套管接頭的至少一部分內，以在鋁質出口接頭和第一和第二鋼質套管接頭之間提供電流隔絕。
9.如權利要求8所述的井系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二互連接部還包括螺紋的互連接部。
10.如權利要求8所述的井系統(tǒng),其特征在于,還包括第一非導電層和第二非導電層，第一非導電層定位在第一互連接部內，以防止鋁質出口接頭和第一鋼質套管接頭之間的金屬-對-金屬的接觸，而第二非導電層定位在第二互連接部內，以防止鋁質出口接頭和第二鋼質套管接頭之間的金屬-對-金屬的接觸。
11.如權利要求8所述的井系統(tǒng)，其特征在于，所述套筒由非導電材料形成。
12.如權利要求11所述的井系統(tǒng)，其特征在于，所述非導電材料選自由聚合物和纖維玻璃組成的材料組。
13.如權利要求8所述的井系統(tǒng)，其特征在于，所述套筒還包括耐磨損材料。
14.如權利要求13所述的井系統(tǒng)，其特征在于，所述耐磨損材料選自由鎢和陶瓷組成的材料組。
15.一種井系統(tǒng)，用來在定位在井筒內的套管柱中形成窗口，該系統(tǒng)包括: 第一和第二鋼質套管接頭，它們互連在套管柱內； 鋁質出口接頭，定位在第一和第二鋼質套管接頭之間，鋁質出口接頭具有與第一鋼質套管接頭互連的第一互連接部，以及與第二鋼質套管接頭互連的第二互連接部，鋁質出口接頭是可操作的以具有貫穿其中形成的窗口； 第一內部套筒，定位在第一互連接部內； 第二內部套筒，定位在第二互連接部內； 第一外部套筒，定位在第一互連接部周圍；以及 第二外部套筒，定位在第二互連接部周圍； 其中，第一內部和外部套筒在鋁質出口接頭和第一鋼質套管接頭之間提供電流隔絕，第二內部和外部套筒在鋁質出口接頭和第二鋼質套管接頭之間提供電流隔絕。
16.如權利要求15所述的井系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二互連接部還包括螺紋的互連接部。
17.如權利要求15所述的井系統(tǒng),其特征在于,還包括第一非導電層和第二非導電層，第一非導電層定位在第一互連接部內，以防止鋁質出口接頭和第一鋼質套管接頭之間的金屬-對-金屬的接觸，而第二非導電層定位在第二互連接部內，以防止鋁質出口接頭和第二鋼質套管接頭之間的金屬-對-金屬的接觸。`
18.如權利要求15所述的井系統(tǒng)，其特征在于，所述套筒由非導電材料形成。
19.如權利要求16所述的井系統(tǒng)，其特征在于，所述非導電材料選自由聚合物和纖維玻璃組成的材料組。
20.如權利要求15所述的井系統(tǒng)，其特征在于，所述套筒還包括耐磨損材料。
21.如權利要求20所述的井系統(tǒng)，其特征在于，所述耐磨損材料選自由鎢和陶瓷組成的材料組。
【文檔編號】E21B7/04GK103492663SQ201280019436
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月3日 優(yōu)先權日:2011年4月21日
【發(fā)明者】M·P·齊默爾曼, D·J·斯蒂爾, P-S·陳 申請人:哈里伯頓能源服務公司