專利名稱：一種預成型六級分支井系統(tǒng)工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種預成型六級分支井系統(tǒng)工具技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及石油完井用的一種預成型六級分支井系統(tǒng)工具。
技術(shù)背景[0002]分支井的關(guān)鍵技術(shù)是分支井與主井在窗口連接處如何實現(xiàn)接口支撐、接口密 封和支井重入。目前采用的預開孔套管、套管回接與開窗套管之間多管搭接形成的 三級、四級多底分支井提供了連通性和可及性，但是，這種搭接方式不能保證窗口 壓力的完整性，分支的預開孔套管與主井筒的匹配無論多完美均有間隙，不能實現(xiàn) 與井筒壓力一致，接口的機械支撐也是整個系統(tǒng)工具中受力最弱的部分，如專利 2005100420704，預開窗分支井完井裝置及方法所采用預開窗的方式連接主井眼和分支井 眼；200510136587X，分支井窗口連接裝置及其連接方法中采用的在窗口連接器中設置主 井眼和分支井重入導向套實現(xiàn)主井和分支井眼的重進入功能；以及采用套管回接及套管 開窗聯(lián)接方式的連接主井眼和分支井眼；美國專利5944108所采用的窗口鉤式懸掛器等 都有一個共同的特點，窗口處聯(lián)接均為多管的搭接方式，接口的支撐是整個系統(tǒng)工具中 受力最弱的部分，這種搭接的分支井完井工具無法清除縫隙，搭接部位壓力無法實現(xiàn)與 井筒壓力一致。實用新型內(nèi)容[0003]本實用新型的目的是提供一種預成型六級分支井系統(tǒng)工具，該工具解決了現(xiàn)有 技術(shù)中存在的由于在分支井眼與主井眼窗口聯(lián)接處均為多管的搭接無法清除縫隙，搭接 部位與井筒壓力不一致的問題。[0004]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種預成型六級分支井系統(tǒng) 工具，由送入工具短節(jié)、主井筒膨脹密封短節(jié)、中心桿、膨脹錐、膨脹發(fā)射腔、承力插 座、絲堵、通液孔、內(nèi)襯管、滑動槽、滑動鍵、滑動定向帽、鐵褲上腰部、鐵褲臀部、 兩褲支結(jié)合部、分支引導管、主支腿、分支腿、分支出口扶正塊、分支引子、上定位 套、分支井筒、基礎套管、附膠套膨脹割縫管柱組成，預成型六級分支井系統(tǒng)工具是在 現(xiàn)有分支井完井系統(tǒng)工具的基礎上，采用可膨脹割縫管預成型人形鐵褲分支機構(gòu)、主井 筒膨脹懸掛密封系統(tǒng)工具，送入機構(gòu)、坐掛定向機構(gòu)共同實現(xiàn)窗口搭接處與井筒間的壓 力完整，完井后主井眼與各分支井眼直徑仍保持一致。該系統(tǒng)工具送入機構(gòu)、主井筒 膨脹密封懸掛機構(gòu)，由送入工具短節(jié)、主井筒膨脹密封短節(jié)、中心桿、膨脹錐、膨脹發(fā) 射腔、承力插座、絲堵構(gòu)成；系統(tǒng)工具坐掛定向機構(gòu)，由內(nèi)襯管、滑動槽、滑動鍵、滑 動定向帽構(gòu)成；系統(tǒng)工具可膨脹割縫管預成型人形鐵褲分支機構(gòu)，由預制鐵褲上腰部、 鐵褲臀部、兩褲支結(jié)合部、主支腿、分支腿構(gòu)成；送入工具短節(jié)上部設有鉆桿扣，下部 設有內(nèi)螺紋，下部外部尺寸與主井筒膨脹密封短節(jié)的內(nèi)徑相匹配，中間凸出部分直接搭 在膨脹密封短節(jié)的頂部；中心桿與送入工具短節(jié)螺紋連接，中心桿中間部分外徑大于兩 端，中間凸出部分設有通液孔，中心桿兩端外徑光滑，其下端與絲堵螺紋連接，絲堵外徑大于承力插座內(nèi)孔直徑；用工具鋼制成上端為錐狀，錐度9-20度，內(nèi)腔設有密封槽 的膨脹錐，內(nèi)徑與中心桿上部尺寸相匹配，依靠中心桿的中間凸起固定在主井筒膨脹密 封短節(jié)內(nèi)；膨脹發(fā)射腔的外徑不大于上部主井套管的通徑；用具有良好塑性的可膨脹材 料16Mn、不銹鋼合金材料制成內(nèi)有錐面，下有內(nèi)絲扣的主井筒膨脹密封短節(jié)并與內(nèi)襯 管螺紋連接；承力插座為圓環(huán)形，內(nèi)外均設有密封槽，外環(huán)上設有防轉(zhuǎn)槽，可通過膨脹 密封短節(jié)外設銷釘與之緊固防轉(zhuǎn)，也可通過內(nèi)襯管上口設凸起緊固防轉(zhuǎn)，該插座還設有 邊孔，此邊孔須將分支引導管密封并固定其內(nèi)；內(nèi)襯管為一圓形鋼管，其上端與膨脹密 封短節(jié)螺紋連接，外徑一側(cè)或相對應的兩側(cè)設有滑動槽，長度不小于橢圓形分支管的長 度，滑動定向帽下端設有20-60度的斜面，通過剪切與滑動鍵固定在內(nèi)襯管上，最大外 徑不大于基礎套管通徑；預制人形鐵褲鐵褲上腰部、鐵褲臀部、兩褲支結(jié)合部、主支 腿、分支腿機構(gòu)的外部均硫化或涂刷有耐磨蝕耐高溫橡膠；主支腿、分支腿為橢圓形， 且主支腿比分支腿長，可預制成型后進行割縫，也可先割縫再成型，割縫后交錯排列， 組合后的最大外徑小于三級或四級完井管柱內(nèi)通徑；在分支腿中設有分支引導管，分 支腿下端設有分支出口扶正塊和分支引子，分支引子外徑小于主支腿或分支腿的短軸長 度，在三級或四級分支井完井管柱中，管柱的上端設有上定位套，管柱的下端設有分支 井筒、主支井筒和基礎套管；基礎套管本體為中空常規(guī)套管，分支井筒為預開孔中空分 支井筒，預開孔處為橢圓形，橢圓長軸直徑與主支井筒上設有導斜器斜面長度相當，短 軸直徑略小于開孔套管通徑。[0005]將該系統(tǒng)工具組裝后，送入工具短節(jié)上與鉆桿螺紋連接并送入井下分支窗口， 坐掛定向機構(gòu)的滑動定向帽自動找正主井預留的上定位套并坐其上，此時人形鐵褲的分 支腿與分支井筒方位一致，分支腿內(nèi)尾部上翹的分支引子自動進入分支井筒內(nèi)，現(xiàn)場施 工者可根據(jù)情況判斷之后，利用鉆具的重量下壓系統(tǒng)工具，使主支腿與分支腿分開，直 致兩褲支結(jié)合部騎在窗口的底沿上，完成預成型篩管的送入后，地面開泵打壓，當壓力 達到一定值后，產(chǎn)生的推力推動膨脹錐前行，使主井筒膨脹密封懸掛機構(gòu)中的主井筒膨 脹密封短節(jié)膨脹并緊貼附在基礎套管的管壁上，當壓力突降，即完成主井筒上部的膨脹 密封懸掛，此時膨脹錐從膨脹密封短節(jié)中竄出完成丟進。而后起出管柱，連在中心桿上 的絲堵將承力插座及其上的分支引導管、分支出口扶正塊、分支引子帶出、留下井下工 具，再下入固定脹錐或變徑脹錐，從上至下依次對預制鐵褲分支腿和主支腿進行膨脹， 使其緊貼附在多管搭接的三、四級分支井完井管柱中，至此完成主井與分支井的整井密 封。[0006]本實用新型的有益效果是，結(jié)構(gòu)設計和應用比較簡單；在接點處提供壓力完 整性和再進入能力，可以降低流動系統(tǒng)壓力的損失，在接點處提供水力完整性，管壁光 滑，進一步降低損耗，完井后主井眼與各分支井眼直徑保持一致，其直徑損失僅為2個 預開成管壁厚，具有降低分支之間的干擾，提高產(chǎn)能效果。


[0007]圖1是本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。[0008]圖2是本實用新型承力插座剖示圖。[0009]圖3是A-A截面坐掛定向機構(gòu)滑動結(jié)構(gòu)示意圖。[0010]圖4是B-B截面為可膨脹割縫管預成型人形褲分支結(jié)構(gòu)示意圖。[0011]圖5是C-C截面為可膨脹割縫管預成型人形鐵褲兩褲支結(jié)構(gòu)示意圖。[0012]圖6是三級或四級分支井完井管柱結(jié)構(gòu)示意圖。[0013]圖7是完成系統(tǒng)工具丟進后留在井下工具結(jié)構(gòu)示意圖。[0014]圖8是膨脹成型后六級分支井系統(tǒng)工具與三級或四級分支井完井管貼合結(jié)構(gòu)示 意圖。[0015]圖中1、送入工具短節(jié)，2、主井筒膨脹密封短節(jié)，3、中心桿，4、膨脹錐， 5、膨脹發(fā)射腔，6、承力插座，7、絲堵，8、通液孔，9、內(nèi)襯管，10、滑動槽，11、滑 動鍵，12、滑動定向帽，13、鐵褲上腰部，14、鐵褲臀部，15、兩褲支結(jié)合部，16、分 支引導管，17、主支腿，18、分支腿，19、分支出口扶正塊，20、分支引子，21、上定 位套，22、分支井筒，23、主支井筒，24、基礎套管，25、附膠套膨脹割縫管柱。
具體實施方式
[0016]在圖中，一種預成型六級分支井系統(tǒng)工具，由送入工具短節(jié)1、主井筒膨脹密 封短節(jié)2、中心桿3、膨脹錐4、膨脹發(fā)射腔5、承力插座6、絲堵7、通液孔8、內(nèi)襯管 9、滑動槽10、滑動鍵11、滑動定向帽12、鐵褲上腰部13、鐵褲臀部14、兩褲支結(jié)合部 15、分支引導管16、主支腿17、分支腿18、分支出口扶正塊19、分支引子20、上定位 套21、分支井筒22、主支井筒23、基礎套管M、附膠套膨脹割縫管柱25組成，預成型 六級分支井系統(tǒng)工具是在現(xiàn)有分支井完井系統(tǒng)工具的基礎上，采用可膨脹割縫管預成型 人形鐵褲分支機構(gòu)、主井筒膨脹懸掛密封系統(tǒng)工具，送入機構(gòu)、坐掛定向機構(gòu)共同實現(xiàn) 窗口搭接處與井筒間的壓力完整，完井后主井眼與各分支井眼直徑仍保持一致。該系統(tǒng) 工具送入機構(gòu)、主井筒膨脹密封懸掛機構(gòu)，由送入工具短節(jié)1、主井筒膨脹密封短節(jié)2、 中心桿3、膨脹錐4、膨脹發(fā)射腔5、承力插座6、絲堵7構(gòu)成；系統(tǒng)工具坐掛定向機構(gòu)， 由內(nèi)襯管9、滑動槽10、滑動鍵11、滑動定向帽12構(gòu)成；系統(tǒng)工具可膨脹割縫管預成型 人形鐵褲分支機構(gòu)，由預制鐵褲上腰部13、鐵褲臀部14、兩褲支結(jié)合部15、主支腿17、 分支腿18構(gòu)成；送入工具短節(jié)1上部設有鉆桿扣，下部設有內(nèi)螺紋，下部外部尺寸與主 井筒膨脹密封短節(jié)2的內(nèi)徑相匹配，中間凸出部分直接搭在膨脹密封短節(jié)2的頂部；中 心桿3與送入工具短節(jié)1螺紋連接，中心桿3中間部分外徑大于兩端，中間凸出部分設有 通液孔8，中心桿3兩端外徑光滑，其下端與絲堵螺紋連接，絲堵7外徑大于承力插座6 內(nèi)孔直徑；用工具鋼制成上端為錐狀，錐度9-20度，內(nèi)腔設有密封槽的膨脹錐4，內(nèi)徑 與中心桿3上部尺寸相匹配，依靠中心桿3的中間凸起固定在主井筒膨脹密封短節(jié)2內(nèi)； 膨脹發(fā)射腔5的外徑不大于上部主井套管的通徑；用具有良好塑性的可膨脹材料16Mn、 不銹鋼合金材料制成內(nèi)有錐面，下有內(nèi)絲扣的主井筒膨脹密封短節(jié)2并與內(nèi)襯管9螺紋連 接；承力插座6為圓環(huán)形，內(nèi)外均設有密封槽，外環(huán)上設有防轉(zhuǎn)槽，可通過膨脹密封短 節(jié)2外設銷釘與之緊固防轉(zhuǎn)，也可通過內(nèi)襯管9上口設凸起緊固防轉(zhuǎn)，該插座還設有邊 孔，此邊孔須將分支引導管16密封并固定其內(nèi)；內(nèi)襯管9為一圓形鋼管，其上端與膨脹 密封短節(jié)2螺紋連接，外徑一側(cè)或相對應的兩側(cè)設有滑動槽10，長度不小于橢圓形分支 腿18的長度，滑動定向帽12下端設有20-60度的斜面，通過剪切與滑動鍵11固定在內(nèi) 襯管上，最大外徑不大于基礎套管M通徑；預制人形鐵褲鐵褲上腰部13、鐵褲臀部14、兩褲支結(jié)合部15、主支腿17、分支腿18;分支機構(gòu)的外部均硫化或涂刷有耐磨蝕耐 高溫橡膠；主支腿17、分支腿18為橢圓形，且主支腿17比分支腿18長，可預制成型后 進割縫，也可先割縫再成型，割縫后交錯排列，組合后的最大外徑小于三級或四級完井 管柱內(nèi)通徑；在分支腿18中設有分支引導管16，分支腿18下端設有分支出口扶正塊19 和分支引子20，分支引子20外徑小于主支腿17或分支腿18的短軸長度，在三級或四級 分支井完井管柱中，管柱的上端設有上定位套21，管柱的下端設有分支井筒22、主支井 筒23和基礎套管M ；基礎套管M本體為中空常規(guī)套管，分支井筒22為預開孔中空分支 井筒，預開孔處為橢圓形，橢圓長軸直徑與主支井筒23上設有導斜器斜面長度相當，短 軸直徑略小于開孔套管通徑。[0017] 將該系統(tǒng)工具組裝后，送入工具短節(jié)1上與鉆桿螺紋連接并送入井下分支窗 口，坐掛定向機構(gòu)的滑動定向帽12自動找正主井預留上定位套21并坐其上，此時人形鐵 褲的分支腿18與分支井筒22方位一致，分支腿18內(nèi)尾部上翹的分支引子20自動進入分 支井筒22內(nèi)，現(xiàn)場施工者可根據(jù)情況判斷之后，利用鉆具的重量下壓系統(tǒng)工具，使主支 腿17與分支腿18分開，直致兩褲支結(jié)合部15騎在窗口的底沿上，完成預成型篩管的送 入后，地面開泵打壓，當壓力達到一定值后，產(chǎn)生的推力推動膨脹錐4前行，使主井筒 膨脹密封懸掛機構(gòu)中的主井筒膨脹密封短節(jié)2膨脹并緊貼附在基礎套管M的管壁上，當 壓力突降，即完成主井筒上部的膨脹密封懸掛，此時膨脹錐4從膨脹密封短節(jié)中竄出完 成丟進。而后起出管柱，連在中心桿3上的絲堵7將承力插座6及其上的分支引導管16、 分支出口扶正塊19、分支引子20帶出，留下井下工具，再下入固定脹錐或變徑脹錐，從 上至下依次對預制鐵褲分支腿18和主支腿17進行膨脹，使其緊貼附在多管搭接的三、四 級分支井完井管柱中，至此完成主井與分支井的整井密封。
權(quán)利要求1. 一種預成型六級分支井系統(tǒng)工具，由送入工具短節(jié)(1)、主井筒膨脹密封短節(jié) (2)、中心桿(3)、膨脹錐(4)、膨脹發(fā)射腔(5)、承力插座(6)、絲堵(7)、通液孔(8)、 內(nèi)襯管(9)、滑動槽(10)、滑動鍵(11)、滑動定向帽(12)、鐵褲上腰部(13)、鐵褲臀 部(14)、兩褲支結(jié)合部(15)、分支引導管(16)、主支腿(17)、分支腿(18)、分支出口 扶正塊(19)、分支引子00)、上定位套01)、分支井筒02)、主支井筒03)、基礎套 管04)、附膠套膨脹割縫管柱0 組成，其特征在于預成型六級分支井系統(tǒng)工具是人 形鐵褲分支構(gòu)成，主支腿(17)、分支腿(18)為橢圓形；該系統(tǒng)工具送入機構(gòu)、主井筒膨 脹密封懸掛機構(gòu)，由送入工具短節(jié)(1)、主井筒膨脹密封短節(jié)O)、中心桿(3)、膨脹錐 (4),膨脹發(fā)射腔(5)、承力插座(6)、絲堵(7)構(gòu)成；系統(tǒng)工具坐掛定向機構(gòu)，由內(nèi)襯 管(9)、滑動槽(10)、滑動鍵(11)、滑動定向帽(12)構(gòu)成；系統(tǒng)工具可膨脹割縫管預成 型人形鐵褲分支機構(gòu)，由預制鐵褲上腰部(1 、鐵褲臀部(14)、兩褲支結(jié)合部(1 、主 支腿(17)、分支腿(18)構(gòu)成；送入工具短節(jié)(1)上部設有鉆桿扣，下部設有內(nèi)螺紋，下 部外部尺寸與主井筒膨脹密封短節(jié)O)的內(nèi)徑相匹配，中間凸出部分直接搭在膨脹密封 短節(jié)O)的頂部；中心桿(3)與送入工具短節(jié)(1)螺紋連接，中心桿(3)中間部分外徑 大于兩端，中間凸出部分設有通液孔(8)，中心桿C3)兩端外徑光滑，其下端與絲堵螺紋 連接，絲堵(7)外徑大于承力插座(6)內(nèi)孔直徑；用工具鋼制成上端為錐狀，錐度9-20 度，內(nèi)腔設有密封槽的膨脹錐G)，內(nèi)徑與中心桿C3)上部尺寸相匹配，依靠中心桿(3) 的中間凸起固定在主井筒膨脹密封短節(jié)( 內(nèi)；膨脹發(fā)射腔( 的外徑不大于上部主井套 管的通徑；用不銹鋼合金材料制成內(nèi)有錐面，下有內(nèi)絲扣的主井筒膨脹密封短節(jié)O)并 與內(nèi)襯管(9)螺紋連接；承力插座(6)為圓環(huán)形，內(nèi)外均設有密封槽，外環(huán)上設有防轉(zhuǎn) 槽，可通過主井筒膨脹密封短節(jié)( 外設銷釘與之緊固防轉(zhuǎn)，或在內(nèi)襯管(9)上口設凸 起緊固防轉(zhuǎn)，該插座還設有邊孔，此邊孔須將分支引導管(16)密封并固定其內(nèi)；內(nèi)襯管 (9)為一圓形鋼管，其上端與膨脹密封短節(jié)( 螺紋連接，外徑一側(cè)或相對應的兩側(cè)設有 滑動槽(10)，長度不小于橢圓形分支腿(18)的長度，滑動定向帽(1 下端設有20-60 度的斜面，通過剪切與滑動鍵(11)固定在內(nèi)襯管(9)上，最大外徑不大于基礎套管04) 通徑；預制人形鐵褲鐵褲上腰部(1 、鐵褲臀部(14)、兩褲支結(jié)合部(1 、主支腿 (17)、分支腿(18)；整個人形鐵褲分支機構(gòu)的外部均硫化或涂刷有耐磨蝕耐高溫橡膠； 主支腿(17)、分支腿(18)為橢圓形，且主支腿(17)比分支腿(18)長，可預制成型后 進行割縫，也可先割縫再成型，割縫后交錯排列，組合后的最大外徑小于三級或四級完 井管柱內(nèi)通徑；在分支腿(18)中設有分支引導管(16)，分支腿(18)下端設有分支出口 扶正塊(19)和分支引子00)，分支引子OO)外徑小于主支腿(17)或分支腿(18)的短 軸長度，在三級或四級分支井完井管柱中，管柱的上端設有上定位套01)，管柱的下端 設有分支井筒0幻、主支井筒和基礎套管04)；基礎套管04)本體為中空常規(guī)套 管，分支井筒02)為預開孔中空分支井筒，預開孔處為橢圓形，橢圓長軸直徑與主支井 筒上設有導斜器斜面長度相當，短軸直徑略小于開孔套管通徑。
專利摘要石油完井用的一種預成型六級分支井系統(tǒng)工具，由送入工具短節(jié)、主井筒膨脹密封短節(jié)、中心桿、膨脹錐、膨脹發(fā)射腔、承力插座、絲堵、通液孔、內(nèi)襯管、滑動槽、滑動鍵、滑動定向帽、鐵褲上腰部、鐵褲臀部、兩褲支結(jié)合部、分支引導管、主支腿、分支腿、分支出口扶正塊、分支引子、上定位套、分支井筒、基礎套管、附膠套膨脹割縫管柱組成，該工具采用可膨脹割縫管預成型人形鐵褲分支機構(gòu)、主井筒膨脹懸掛密封系統(tǒng)工具、送入機構(gòu)、坐掛定向機構(gòu)共同實現(xiàn)窗口搭接處與井筒間的壓力完整，完成主井與分支井的整井密封。該工具解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的由于在分支井眼與主井眼窗口聯(lián)接處均為多管的搭接無法清除縫隙，搭接部位與井筒壓力不一致的問題?？捎糜谑屯昃鳂I(yè)中。
文檔編號E21B7/04GK201810204SQ20092024815
公開日2011年4月27日 申請日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者何青琴, 劉春麗, 李紅, 王鳳和, 王春杰, 趙云, 陳振剛, 黑國興 申請人:中國石油集團長城鉆探工程有限公司