专利名称：一种基于下定向的分叉三通机构送入及膨胀方法
技术领域：
本发明涉及一种油(气、水)井的三通分叉补贴技术，特别涉及一种基于下定向的 分叉三通机构送入及膨胀方法。
背景技术：
随着石油进入中后期的开采，多分支井技术越来越多的受到人们的重视。四级以 下完井方式由于窗口处水力密封性差，限制了该技术在多层系压力体系地层中的应用，六 级分支井技术已成为未来最大储层接触技术(MRC)发展的重点。以Baker公司为代表的国外六级分支井技术已经在现场进行了试验应用，国内该 项技术领域尚属空白。国外六级分支井技术基本都是在分支井窗口处预先下入预制分叉装 置，固井后钻具穿过分叉管内部进行分支井眼钻进，完井时下入管柱悬挂完井。该种完井方 式分叉窗口易在分支井眼钻进时受到破坏，整体强度较低，且分支井眼通径较小。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于下定向的分叉三通机构送入及膨胀方 法，该方法应用于分支井窗口机构，实现了使分叉窗口具有较好的机械强度和增大完井窗 口通径。克服了现有完井方式分叉窗口易在分支井眼钻进时受到破坏，整体强度较低，且分 支井眼通径较小的不足。本发明所采取的技术方案是一种基于下定向的分叉三通机构送入及膨胀方法， 分叉三通机构的送入和膨胀由送入及膨胀装置实现，送入及膨胀装置由送入接头、内管、上 喇叭口、锚定及锁紧机构、上部外密封体、座挂筒、预变形分叉密封装置、分支管外密封体、 下部管外密封体、下部管内密封体、球座、导向机构、下定向筒、引头、上部管内密封体、胀 锥、灌浆孔和泄压孔组成；在主分支井眼完钻后，将预置悬挂支撑筒预先下入井内作为送入 及膨胀装置的支撑悬挂基准，再下入送入及膨胀装置，下定向筒首先与内置下定向基准配 合，实现送入及膨胀装置定向及初步轴向定位，定向后通过下压钻具或液压方式使内管与 导向机构固定件脱开，使在导向机构以上的部分送入及膨胀装置在导向槽作用下定向滑动 下移，使预变形分叉密封装置的各分支管体进入相应管筒，座挂筒下移到预置在井下的预 置悬挂支撑筒上，此时完成了分叉三通机构的送入和定向悬挂过程；从井口投入座封钢球， 座封钢球坐落到球座后封堵内管的下端，通过内管上的灌浆孔向预变形分叉密封装置的封 闭空间内泵入高压液体，使预变形分叉密封装置基本恢复变形前的形状，下压钻具或利用 液压驱动短节使内管及胀锥下行，迫使预变形分叉密封装置管体产生一定的径向膨胀，使 下部管外密封体与预先下入的管体形成管间环空密封，下压钻具过程结束时，上部外密封 体膨胀，封堵上部外环空，锚定及锁紧机构锚定外管壁并锁紧，此时完成了分叉三通机构主 井眼的膨胀过程。本发明的有益效果是本发明提出了一种基于下定向的分叉三通机构送入及膨胀 方法，具有较高的定向定位精度，送入及膨胀过程一次完成，施工简便。利用本发明进行六级分支井完井时，减少了国外分支井技术需要预先扩眼的辅助工序，施工后的窗口机构具 有较高的机械强度和水力密封性。同时利用本发明实现的六级完井系统，完井通径大，有利 于修井及作业。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步详细的说明。附图为实现分叉三通装置送入及膨胀方法的示意图。
具体实施例方式如附图所示，分叉三通机构的送入和膨胀由送入及膨胀装置实现，送入及膨胀装 置由送入接头1、内管2、上喇叭口 3、锚定及锁紧机构4、上部外密封体5、座挂筒6、预变形 分叉密封装置8、分支管外密封体9、下部管外密封体10、下部管内密封体11、球座13、导向 机构14、下定向筒15、引头16、上部管内密封体17、胀锥18、灌浆孔19和泄压孔20组成。 送入接头1与上部送入管柱螺纹连接，与内管2可螺纹连接或加工为一个整体。上喇叭口 3与锚定及锁紧机构4、座挂筒6之间均采用螺纹连接或通过基管环状套装结构连接。上部 外密封体5可位于锚定及锁紧机构4上部或下部，二者为套装紧配合。座挂筒6下部有一 定位斜面用于定向支撑悬挂。预变形分叉密封装置8为采用高塑性材料制成的有一定角度 的三通机构，经过预变形处理后可在单井筒内下入。预变形分叉密封装置8上端与座挂筒6 采用螺纹或焊接结构连接，三通末端分别硫化分支管外密封体9、下部管外密封体10，施工 后实现外管壁与预置外管体的环空密封。下部管内密封体11与内管2螺纹连接，可为定径 或变径膨胀结构，作业时与三通下部内壁紧密配合实现封堵，并可承受一定的液压载荷。座 封钢球12在作业过程中投放，坐落于球座13后实现憋压封堵。球座13与内管2由剪钉连 接，施工憋压后剪断销钉下行利用泄压孔20泄压。导向机构14与内管2之间由导向键和 导向槽连接，二者可以轴向滑动，而周向方位保持不变。导向机构14下部与下定向筒15之 间采用螺纹或焊接结构连接。引头16与内管2螺纹连接，且内有通孔，流体可进入内管2， 具有引导内管2和提拉下定位筒15的作用。上部管内密封体17安装在胀锥18上，封堵上 部内管壁。胀锥18外径大于预变形分叉密封装置8初始完整圆截面内径，胀锥18在内管 2作用下实现塑性管体径向膨胀，完成管壁内衬密封。灌浆孔19沟通内管2内腔与预变形 分叉密封装置8之间的封闭空间，实现下钻过程中内外压力平衡，并在液压初胀时向预变 形分叉密封装置8的封闭空间内泵入高压液体。在主分支井眼完钻后，将预置悬挂支撑筒7预先下入井内作为送入及膨胀装置的 支撑悬挂基准，再下入送入及膨胀装置，下定向筒15首先与内置下定向基准配合，实现送 入及膨胀装置定向及初步轴向定位，定向后通过下压钻具或液压方式使内管2与导向机构 14固定件脱开，使在导向机构14以上的部分送入及膨胀装置在导向槽作用下定向滑动下 移，使预变形分叉密封装置8的各分支管体进入相应管筒，座挂筒6下移到预置在井下的预 置悬挂支撑筒7上，此时完成了分叉三通机构的送入和定向悬挂过程；从井口投入座封钢 球12，座封钢球12坐落到球座13后封堵内管2的下端，通过内管2上的灌浆孔19向预变 形分叉密封装置8的封闭空间内泵入高压液体，使预变形分叉密封装置8基本恢复变形前 的形状，下压钻具或利用液压驱动短节使内管2及胀锥18下行，迫使预变形分叉密封装置8管体产生一定的径向膨胀，使下部管外密封体10与预先下入的管体形成管间环空密封，下 压钻具过程结束时，上部外密封体5膨胀，封堵上部外环空，锚定及锁紧机构4锚定外管壁 并锁紧，此时完成了分叉三通机构主井眼的膨胀过程。 施工后内管2及下定向筒15、胀锥18等工具随送入管柱取出，分支管体可另行膨 胀。
权利要求
1. 一种基于下定向的分叉三通机构送入及膨胀方法，分叉三通机构的送入和膨胀由送 入及膨胀装置实现，送入及膨胀装置由送入接头(1)、内管O)、上喇叭口(3)、锚定及锁紧 机构(4)、上部外密封体( 、座挂筒(6)、预变形分叉密封装置(8)、分支管外密封体(9)、下 部管外密封体(10)、下部管内密封体(11)、球座(13)、导向机构(14)、下定向筒(15)、引头 (16)、上部管内密封体(17)、胀锥(18)、灌浆孔(19)和泄压孔(20)组成；其特征在于在主 分支井眼完钻后，将预置悬挂支撑筒(7)预先下入井内作为送入及膨胀装置的支撑悬挂基 准，再下入送入及膨胀装置，下定向筒(1 首先与内置下定向基准配合，实现送入及膨胀 装置定向及初步轴向定位，定向后通过下压钻具或液压方式使内管( 与导向机构(14)固 定件脱开，使在导向机构(14)以上的部分送入及膨胀装置在导向槽作用下定向滑动下移， 使预变形分叉密封装置(8)的各分支管体进入相应管筒，座挂筒(6)下移到预置在井下的 预置悬挂支撑筒(7)上，此时完成了分叉三通机构的送入和定向悬挂过程；从井口投入座 封钢球(12)，座封钢球(12)坐落到球座(13)后封堵内管(2)的下端，通过内管(2)上的灌 浆孔(19)向预变形分叉密封装置(8)的封闭空间内泵入高压液体，使预变形分叉密封装置 (8)基本恢复变形前的形状，下压钻具或利用液压驱动短节使内管( 及胀锥(18)下行， 迫使预变形分叉密封装置(8)管体产生一定的径向膨胀，使下部管外密封体(10)与预先下 入的管体形成管间环空密封，下压钻具过程结束时，上部外密封体( 膨胀，封堵上部外环 空，锚定及锁紧机构(4)锚定外管壁并锁紧，此时完成了分叉三通机构主井眼的膨胀过程。
全文摘要
本发明涉及一种油(气、水)井的三通分叉补贴技术，特别涉及一种基于下定向的分叉三通机构送入及膨胀方法。该方法是将下定向筒首先与内置下定向基准配合，定向后使内管与导向机构固定件脱开，使在导向机构以上的部分送入及膨胀装置在导向槽作用下定向滑动下移，使预变形分叉密封装置的各分支管体进入相应管筒，座挂筒下移到预置在井下的预置悬挂支撑筒上；从井口投入座封钢球，通过内管向预变形分叉密封装置的封闭空间泵入高压液体，使预变形分叉密封装置基本恢复变形前的形状，下压钻具或利用液压驱动短节使内管及胀锥下行，迫使预变形分叉密封装置管体产生一定的径向膨胀。本发明实现了使分叉窗口具有较好的机械强度和增大完井窗口通径。
文档编号E21B7/04GK102102490SQ20101059344
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者余雷, 匡绪宾, 喻晨, 孙红玉, 张雪, 王成业, 薛志永, 赵云, 邓旭, 高扬 申请人:中国石油集团长城钻探工程有限公司