本文公開(kāi)的實(shí)施方案大體上涉及用于油田定向鉆井的方法和系統(tǒng)。具體地，所述實(shí)施方案涉及用于使用可取回井底組件進(jìn)行定向襯管鉆井和固井的方法。

發(fā)明背景

襯管基本上是沒(méi)有延伸到井筒的頂部而是替代地從前一套管的底部?jī)?nèi)側(cè)懸掛的套管。在定向襯管鉆井中，用位于井底鉆井組件上方的襯管來(lái)鉆探井眼。襯管有效地成為鉆柱的部分。鉆進(jìn)數(shù)千英尺的地下地層可使鉆頭變鈍，這需要將井底鉆井組件帶到地面以更換鉆頭或執(zhí)行其他維護(hù)。當(dāng)將井底組件從井眼中起出以取回鉆頭時(shí)，襯管通常與井底組件一起被拉出。因此，所需要的是用于將井底組件取回到地面而將襯管留在井底的系統(tǒng)和方法。

附圖簡(jiǎn)述

圖1是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的定向襯管鉆井操作的示意圖。

圖2是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的定向襯管鉆井操作的示意圖。

圖3是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的定向襯管鉆井操作的示意圖。

圖4是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的定向襯管鉆井操作的示意圖。

圖5是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的定向襯管鉆井操作的示意圖。

圖6是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的定向襯管鉆井操作的示意圖。

圖7是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的定向襯管鉆井操作的示意圖。

圖8是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的定向襯管鉆井操作的示意圖。

圖9是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的定向襯管鉆井操作的示意圖。

圖10是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的定向襯管鉆井固井操作的示意圖。

圖11是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的定向襯管鉆井固井操作的示意圖。

圖12是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的定向襯管鉆井固井操作的示意圖。

圖13是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的定向襯管鉆井固井操作的示意圖。

圖14是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的定向襯管鉆井固井操作的示意圖。

圖15是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的定向襯管鉆井固井操作的示意圖。

圖16A-圖16E是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的襯管懸掛器系統(tǒng)的剖開(kāi)視圖。

圖17是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的閂鎖聯(lián)接件的透視圖。

圖18是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的閂鎖聯(lián)接件的透視圖。

圖19是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的用于襯管懸掛器系統(tǒng)中的吊耳布置的剖視圖。

圖20A-圖20E是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的用于定向襯管鉆井和固井的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

首先，應(yīng)理解并入了所公開(kāi)實(shí)施方案的各方面的實(shí)際的、真實(shí)的商業(yè)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)將需要許多實(shí)現(xiàn)方式特定的決策來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)人員針對(duì)商業(yè)實(shí)施方案的最終目標(biāo)。這類實(shí)現(xiàn)方式特定的決策可以包括并且可能不限于與系統(tǒng)相關(guān)約束、業(yè)務(wù)相關(guān)約束、政府相關(guān)約束以及其他約束相符合，這些約束可隨特定實(shí)現(xiàn)方式、位置以及時(shí)間而改變。盡管開(kāi)發(fā)人員的工作在絕對(duì)意義上可能是復(fù)雜且費(fèi)時(shí)的，然而這些工作對(duì)于受益于本公開(kāi)的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是例行程序。

還應(yīng)理解，本文所公開(kāi)和教導(dǎo)的實(shí)施方案可以有眾多和各種修改和替代形式。因此，對(duì)諸如但不限于“一個(gè)”等的單數(shù)術(shù)語(yǔ)的使用并不意圖限制物品的數(shù)量。類似地，書(shū)面描述中使用的諸如但不限于“頂部”、“底部”、“左”、“右”、“上”、“下”、“向下”、“向上”、“側(cè)”等的任何關(guān)系術(shù)語(yǔ)是為了清楚地具體參考附圖，并且并不意圖限制本發(fā)明的范圍。

如上所述，本文所公開(kāi)的實(shí)施方案涉及使用可取回井底組件進(jìn)行定向襯管鉆井和固井。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，提供在定向鉆探新井眼的同時(shí)允許將襯管送入到井眼中的方法。襯管可放置在井底，并且在定向鉆井井底組件被帶到地面以更換鉆頭或執(zhí)行其他維護(hù)時(shí)留在原位。操作員隨后可使井底組件重新進(jìn)入襯管，并且隨后將井底組件重新附接到襯管并且繼續(xù)鉆探井眼。將襯管留在井眼底部處的原位有助于保護(hù)井眼的部分免于塌陷或以其他方式被碎屑或地層材料填充，塌陷或填充可阻礙適當(dāng)?shù)赜锰坠芨綦x井眼的所述部分或使這更加困難。

在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，鉆桿工作管柱附接到襯管懸掛器和襯管懸掛器送入工具。在不脫離所公開(kāi)實(shí)施方案的范圍的情況下，襯管懸掛器在一些實(shí)現(xiàn)方式中可以是可膨脹襯管懸掛器并且在一些實(shí)現(xiàn)方式中還可包括封隔器，而襯管懸掛器送入工具在一些實(shí)現(xiàn)方式中可以是可膨脹襯管懸掛器送入工具。尾管，即在襯管懸掛器送入工具下方的內(nèi)部管柱，可附接在可膨脹襯管懸掛器和封隔器送入工具的下方或井下。鉆桿工作管柱還可包括推進(jìn)器工具和定向鉆井組件。襯管附接到可膨脹襯管懸掛器和封隔器。在一個(gè)實(shí)施方案中，襯管或任何合適的管狀襯管或管狀系統(tǒng)可以是連續(xù)的，并且由任何合適的材料諸如金屬、塑料、復(fù)合材料等制成。在各種實(shí)施方案中，襯管可以是分段的或者包括滑動(dòng)套筒接頭和/或封隔器。可膨脹襯管懸掛器和封隔器通過(guò)閂鎖附接到可膨脹襯管懸掛器和封隔器送入工具。定向鉆井組件通過(guò)止動(dòng)肩定位在襯管的底部處，并且通過(guò)閂鎖附接到襯管的底部。

現(xiàn)在參考圖1-圖10，它們是示出具有井底組件(“BHA”)100的鉆井工作管柱或鉆井管柱的剖視圖，所述井底組件100在套管101和襯管110的區(qū)段中，如它們?cè)诟鶕?jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的定向襯管鉆井的開(kāi)始時(shí)將呈現(xiàn)的樣子。如圖1所示，BHA 100可包括擴(kuò)孔器106、鉆頭108和其他BHA部件121，諸如泥漿電動(dòng)機(jī)、隨鉆測(cè)量(MWD)或隨鉆測(cè)井(LWD)工具或本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的其他類似工具。如圖3所示，鉆井工作管柱還包括位于襯管懸掛器送入工具114以及內(nèi)部工作管柱107的區(qū)段上方的鉆桿129。推進(jìn)器112安裝在內(nèi)部工作管柱107上，所述內(nèi)部工作管柱107是包括襯管懸掛器送入工具114和可膨脹襯管懸掛器和封隔器128的組合的可膨脹襯管懸掛器送入工具組件103(在圖16A、圖16B中示出)的一部分。

在一般操作中，操作員首先使用鉆井工作管柱在套管靴102之外進(jìn)行定向襯管鉆井，從而產(chǎn)生井眼104。井眼104通常填充有鉆探泥漿105。當(dāng)已經(jīng)在套管靴102之外鉆進(jìn)足夠遠(yuǎn)之后，擴(kuò)孔器106打開(kāi)以擴(kuò)大井眼104，如圖2所示。井眼104應(yīng)擴(kuò)大到大于鉆頭108和襯管110直徑的直徑。操作員隨后可繼續(xù)穿過(guò)襯管110定向鉆探井眼，如圖3所示。

然而，最終，穿過(guò)巖層鉆井的需求很可能導(dǎo)致鉆頭108變鈍，或者導(dǎo)致對(duì)鉆桿工作管柱進(jìn)行其他維護(hù)的需要。一些維護(hù)操作可能需要將鉆桿工作管柱從井眼中移出或“起出”。

根據(jù)一種實(shí)現(xiàn)方式，當(dāng)要移出鉆桿工作管柱時(shí)，可將襯管110設(shè)定在井眼104的底部上，如圖4所示。在將襯管110設(shè)定在底部上之后，可剪切釋放銷以允許襯管懸掛器送入工具114與可膨脹襯管懸掛器和封隔器脫離嚙合。在不脫離所公開(kāi)實(shí)施方案的范圍的情況下，可使用除了釋放銷之外的其他釋放機(jī)構(gòu)。如以上所提及，襯管懸掛器送入工具114可以是在圖16A-圖16E中詳細(xì)描述的可膨脹襯管懸掛器送入工具組件103的部分。在圖1-圖10所示的實(shí)施方案中，流體密封件127設(shè)置在推進(jìn)器112與BHA 100之間，以防止井筒流體和地層碎屑進(jìn)入襯管110內(nèi)部。相反，井筒流體或泥漿105應(yīng)從鉆頭108往回向上流動(dòng)穿過(guò)井筒104。在另一實(shí)施方案中，如果可膨脹襯管懸掛器送入工具組件103很長(zhǎng)，那么特別有用的是，流體密封件127還可包括一個(gè)或多個(gè)閂鎖，所述一個(gè)或多個(gè)閂鎖的操作方式與以下結(jié)合圖16A-圖16E和圖17所描述的閂鎖的操作方式類似。

圖16A-圖16E示出可膨脹襯管懸掛器送入工具組件103的剖開(kāi)視圖。在圖16A-圖16E中，在附圖左側(cè)描繪最靠近組件表面的井上端，而在右側(cè)描繪組件的井下端?？膳蛎浺r管懸掛器送入工具組件103包括以上提及的內(nèi)部工作管柱107以及外部工作管柱109。可膨脹襯管懸掛器送入工具組件103的內(nèi)部管柱107和外部管柱109都可包括將結(jié)合圖16A-圖16E進(jìn)一步描述的各個(gè)部件。圖16C示出可膨脹襯管懸掛器送入工具組件103的具有膨脹錐140和膨脹套筒141的下部區(qū)段的剖開(kāi)視圖。在一些實(shí)施方案中，這個(gè)區(qū)段布置在圖16A所示區(qū)段的井下。圖16B示出可膨脹襯管懸掛器送入工具組件103的另一區(qū)段，所述區(qū)段包括用于嚙合可膨脹襯管懸掛器送入工具組件103的外部管柱109的閂鎖136。圖16B所示區(qū)段可布置在圖16C所示區(qū)段的井下。

圖16D示出以上引用的可膨脹襯管懸掛器和封隔器128的剖開(kāi)視圖。可膨脹襯管懸掛器和封隔器128作為套筒布置在圖16C所示的用于傳遞拉伸負(fù)載的內(nèi)部管柱心軸113之上，使得可膨脹襯管懸掛器和封隔器128的上端緊接膨脹錐140的井下。

圖16E示出可膨脹襯管懸掛器送入工具組件103的外部套筒區(qū)段117的剖開(kāi)視圖。外部套筒區(qū)段117是可膨脹襯管懸掛器送入工具組件103的外部管柱的部分，并且包括彼此間隔預(yù)定距離的閂鎖聯(lián)接件130、132和134，所述閂鎖聯(lián)接件130、132和134嚙合可膨脹襯管懸掛器送入工具組件103的內(nèi)部管柱上的閂鎖136，如圖16B所示。外部套筒區(qū)段117被定位成緊接在可膨脹襯管懸掛器和封隔器128的井下，如圖16D所示。襯管110附接到外部套筒117，并且可包括另外部件，諸如扶正器119、滑動(dòng)套筒接頭、封隔器等。

圖16A和圖19示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的釋放銷的操作。在這個(gè)實(shí)施方案中，釋放銷126設(shè)置在可膨脹襯管懸掛器送入工具114中以使其與可膨脹襯管懸掛器和封隔器嚙合。釋放銷126可在可膨脹襯管懸掛器送入工具114中被剪斷，從而允許可膨脹襯管懸掛器送入工具114與可膨脹襯管懸掛器和封隔器128脫離嚙合，如圖16A所示。如圖19所示，吊耳144設(shè)置在H形槽146中，并且當(dāng)處于拉伸下時(shí)在位置152中，并且當(dāng)處于壓縮下時(shí)向下移動(dòng)到位置154中。吊耳144是吊耳主體148的部分，如圖16A所示，吊耳主體148連接到鉆桿管柱。H形槽146是H形槽心軸150的部分。吊耳144可以在位置152與位置154之間移動(dòng)而不剪斷銷126。為了剪斷銷126，將鉆桿管柱置于拉伸下以使吊耳144處于位置152中，隨后將鉆桿管柱逆時(shí)針向左旋轉(zhuǎn)，并且之后將其設(shè)定成處于壓縮下，這使吊耳144移動(dòng)到位置156中。吊耳主體148向下行進(jìn)并且接觸剪切套筒158，隨后剪切銷126被剪斷。另外的向下移動(dòng)將閂鎖136向下推動(dòng)出最低的閂鎖聯(lián)接件134，如圖16A-圖16B所示。這解放了定向襯管鉆井工作管柱，并且允許將其從井眼中起出或移出。

鉆桿工作管柱隨后可從井眼104起出，而將襯管110留在原位，如圖5所示。襯管110附接到可膨脹襯管懸掛器和封隔器128，所述可膨脹襯管懸掛器和封隔器128包括彼此間隔預(yù)定距離的多個(gè)閂鎖聯(lián)接件130、132和134?？筛鼡Q鉆頭，或者可在地面上對(duì)鉆桿工作管柱執(zhí)行其他操作。

將認(rèn)識(shí)到，將鉆桿工作管柱從井眼中移出的一個(gè)缺點(diǎn)在于：井眼位于襯管下方的部分可能塌陷或者巖層切屑可能沉降到井眼104的底部中。圖5示出井眼的橫截面，其中襯管110設(shè)定在井眼104的底部上。雖然未明確示出，但是新鉆探而未鉸削的井眼104的一部分可被切屑填充。

現(xiàn)在參考圖6，當(dāng)鉆桿工作管柱被送回到井眼中時(shí)，可膨脹襯管懸掛器送入工具114首先與可膨脹襯管懸掛器和封隔器128的第一或上部閂鎖聯(lián)接件130嚙合。

一旦嚙合，襯管110隨后就可從井眼104的底部被提起并旋轉(zhuǎn)。隨后鉆井液被泵入到鉆桿工作管柱中以激活推進(jìn)器112。推進(jìn)器通過(guò)穿過(guò)流體端口的液壓來(lái)激活和去激活。在各種實(shí)施方案中，流體端口是一直打開(kāi)的或者通過(guò)泥漿脈沖信號(hào)、細(xì)鋼絲繩(slick line)干預(yù)、鋼絲繩(wire line)干預(yù)等來(lái)選擇性地打開(kāi)和閉合。推進(jìn)器112向鉆頭108施加力，同時(shí)井下電動(dòng)機(jī)自旋以鉆出井眼位于襯管110下方的可能塌陷或可能不塌陷的部分。鉆井可繼續(xù)，直到推進(jìn)器112達(dá)到全沖程，如圖7所示。

圖17示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的閂鎖聯(lián)接件。閂鎖1701包括閂鎖心軸1702上所承載的一系列嚙合表面。閂鎖1701和閂鎖心軸1702配合在閂鎖聯(lián)接件1703內(nèi)。閂鎖聯(lián)接件1703設(shè)置有與閂鎖1701上的嚙合表面對(duì)應(yīng)的一系列嚙合凹槽。當(dāng)閂鎖1701被嚙合時(shí)，閂鎖嚙合表面徑向向外移動(dòng)以與閂鎖聯(lián)接件1703上的對(duì)應(yīng)閂鎖凹槽嚙合。圖18示出根據(jù)本公開(kāi)的另一實(shí)現(xiàn)方式的閂鎖聯(lián)接件。盡管嚙合表面的布置不同，但閂鎖1801類似地承載在閂鎖心軸1802上并且與設(shè)置在閂鎖聯(lián)接件1803上的凹槽嚙合。當(dāng)然，在不脫離所公開(kāi)實(shí)施方案的范圍的情況下，除了此處所示的閂鎖聯(lián)接件之外，可使用其他聯(lián)接機(jī)構(gòu)。

如圖6和圖7所示，當(dāng)推進(jìn)器112在嚙合第一閂鎖聯(lián)接件130的情況下達(dá)到全沖程之后，鉆桿工作管柱隨后在井眼中下降，直到可膨脹襯管懸掛器送入工具114的第二閂鎖與第二閂鎖聯(lián)接件132嚙合為止。一旦嚙合第二閂鎖聯(lián)接件，隨后就使用推進(jìn)器112繼續(xù)進(jìn)行定向襯管鉆井，直到推進(jìn)器112再次處于全沖程(如圖8所示)為止。這個(gè)過(guò)程可重復(fù)，直到可膨脹襯管懸掛器送入工具114嚙合最低的閂鎖聯(lián)接件134并且膨脹錐止動(dòng)件抵靠可膨脹襯管懸掛器和封隔器128為止。

圖16C-圖16D更詳細(xì)地示出膨脹錐的操作。膨脹錐140可向下朝向鉆頭移動(dòng)穿過(guò)可膨脹襯管懸掛器和封隔器128，直到接觸可膨脹襯管懸掛器和封隔器128內(nèi)部的止動(dòng)肩142為止。可膨脹襯管懸掛器和封隔器128在止動(dòng)肩142上方的部分因膨脹錐140的力而徑向向外擴(kuò)張。由于享有相同的徑向和成角度剖面，膨脹錐140和止動(dòng)肩142成圓錐形地鎖定。

圖9是在最低的閂鎖聯(lián)接件與可膨脹襯管懸掛器送入工具114嚙合并且膨脹錐止動(dòng)件抵靠襯管懸掛器之后定位在井孔104中的鉆桿工作管柱的剖視圖。盡管在所示實(shí)施方案中描述三個(gè)閂鎖聯(lián)接件，但是可基于推進(jìn)器沖程的長(zhǎng)度和井底鉆井組件伸出到襯管的底部之外的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整閂鎖聯(lián)接件的數(shù)量和間隔。

現(xiàn)在，襯管懸掛器送入工具在閂鎖和閂鎖聯(lián)接件界面處扭轉(zhuǎn)地鎖定到襯管，并且將通過(guò)這同一個(gè)閂鎖和閂鎖聯(lián)接件界面將拉伸力從襯管傳遞到鉆桿管柱，并且將通過(guò)膨脹錐和止動(dòng)肩界面將壓縮力從鉆桿管柱傳遞到襯管。此時(shí)，可膨脹襯管懸掛器送入工具114將完全嚙合到可膨脹襯管懸掛器和封隔器中，并且定向鉆井可繼續(xù)到全深度。

一旦達(dá)到全深度，襯管就將處于用于最終安裝在井眼中的正確位置。最終安裝的實(shí)施方案可適用于注入井以及生產(chǎn)井(包括烴井)。在各種實(shí)施方案中，襯管可包括滑動(dòng)套筒接頭和/或封隔器。封隔器可機(jī)械地、電子地或在泵送激活流體并允許封隔器膨脹之后設(shè)定。在各種實(shí)施方案中，可包括或可不包括滑動(dòng)套筒接頭的對(duì)襯管注水泥可在達(dá)到全深度時(shí)在相同的定向鉆井井底組件仍在孔中的情況下執(zhí)行。在其他實(shí)施方案中，可使用不同的固井工具管柱來(lái)執(zhí)行對(duì)襯管注水泥。可膨脹襯管懸掛器送入工具114隨后可向下設(shè)定在井眼的底部上，并且可膨脹襯管送入工具中的釋放銷126被剪斷。

現(xiàn)在參考圖10-圖12，在工作管柱離開(kāi)井眼104之后，固井工作管柱隨后被提起并下入到井眼中。圖11-圖14示出井眼的剖視圖，其中固井工作管柱116定位在井眼104中。在本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方案中，固井工作管柱116包括可膨脹襯管懸掛器和封隔器送入工具、頂部襯管刮塞118和可泵送浮閥120。在本公開(kāi)的另一實(shí)施方案中，固井工作管柱116包括可膨脹襯管懸掛器和封隔器送入工具、頂部襯管刮塞118、底部刮塞(未示出)和可泵送浮閥120?？膳蛎浺r管懸掛器送入工具114閂鎖隨后嚙合可膨脹襯管懸掛器和封隔器中的閂鎖聯(lián)接件，并且將襯管從孔的底部提起，如圖11所示?，F(xiàn)在，襯管可在固井操作期間旋轉(zhuǎn)并往復(fù)運(yùn)動(dòng)。隨后在地面處釋放落球或鏢并且將其沿鉆桿向下泵送，直到嚙合可泵送浮閥120為止。這將可泵送浮閥120從襯管刮塞118的底部釋放。隨后浮閥可被泵送到襯管的底部，在襯管的底部處，浮閥嚙合止動(dòng)閂鎖肩122。這在如圖12所示的井眼104的剖視圖中最佳地看到。隨后套管柱中的流體壓力增加以使浮閥牢固地坐落在適當(dāng)位置中。

參考圖13，開(kāi)始并繼續(xù)泵送水泥，直到水泥124充分地填充井眼104中在套管周圍的環(huán)形空間為止。此時(shí)，襯管可旋轉(zhuǎn)和/或往復(fù)運(yùn)動(dòng)。隨后可在地面處釋放鉆桿鏢、諸如圖16B所示的鏢125并且將其沿鉆桿向下泵送，直到鉆桿鏢嚙合頂部刮塞118并且將其從可膨脹襯管懸掛器送入工具114的底部釋放為止。參考圖14，繼續(xù)泵送，直到頂部襯管刮塞118嚙合可泵送浮閥120的頂部為止。此時(shí)，水泥被完全頂替到襯管外部。接下來(lái)，襯管管柱中的流體壓力增加以設(shè)定可膨脹襯管懸掛器和封隔器并使其膨脹。通常有利的是在此時(shí)執(zhí)行拉力測(cè)試，以確保已經(jīng)正確地完成所有步驟。接下來(lái)，可將鉆桿重量向下設(shè)定以將可膨脹襯管懸掛器送入工具114從可膨脹襯管懸掛器釋放。隨后將固井工作管柱從孔中起出，而將襯管留在原位，如圖15所示，并且井準(zhǔn)備好用于下一個(gè)操作步驟。本公開(kāi)的實(shí)施方案允許在不將襯管完全拉回到地面的情況下進(jìn)行定向襯管鉆井和更換鉆頭或其他程序。

在本公開(kāi)的另一實(shí)施方案中，提供用于在井筒中進(jìn)行襯管鉆井的方法，所述方法包括：使用鉆桿工作管柱在套管靴的基部處鉆探新井眼，所述鉆桿工作管柱具有聯(lián)接到可膨脹襯管懸掛器和封隔器的襯管，所述可膨脹襯管懸掛器和封隔器附接到可膨脹襯管懸掛器和封隔器送入工具。所述方法還可包括：鉸削新井眼的至少一部分以擴(kuò)大井眼的直徑，并且將襯管設(shè)定在井眼的鉸削部分的底部上。釋放銷可在可膨脹襯管懸掛器送入工具114中被剪斷，以使可膨脹襯管懸掛器和封隔器與可膨脹襯管懸掛器送入工具114分離。隨后可將鉆桿工作管柱從井眼移出，而將襯管留在原位。可在地面上更換鉆頭，隨后將鉆桿工作管柱下回到井眼中。當(dāng)鉆桿工作管柱被下回到中時(shí)，可膨脹襯管懸掛器送入工具114嚙合第一或上部閂鎖聯(lián)接件，以使可膨脹襯管懸掛器送入工具與可膨脹襯管懸掛器和封隔器和襯管聯(lián)接。

在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供用于在井筒中進(jìn)行襯管鉆井的方法。所述方法包括：使用附接到鉆桿工作管柱的底部的鉆頭在套管靴的基部處鉆探新井眼，所述鉆桿工作管柱具有附接到可膨脹襯管懸掛器和封隔器并且聯(lián)接到送入工具的襯管；鉸削新井眼的至少一部分以擴(kuò)大井眼的直徑；以及將襯管設(shè)定在井眼的鉸削部分的底部上。所述方法還可包括：剪斷可膨脹襯管懸掛器送入工具中的釋放銷，以使可膨脹襯管懸掛器和封隔器與可膨脹襯管懸掛器送入工具分離，隨后將鉆桿工作管柱從井眼中移出，而將襯管留在原位。接下來(lái)，所述方法可包括：使鉆桿工作管柱返回到井眼中，嚙合閂鎖聯(lián)接件以使可膨脹襯管懸掛器送入工具與襯管聯(lián)接，將襯管從井眼的鉸削部分的底部提升，并且使用推進(jìn)器鉆探到井眼中，直到推進(jìn)器處于全沖程為止。一旦推進(jìn)器達(dá)到全沖程，所述方法就可包括：將鉆桿管柱向下設(shè)定，直到下一個(gè)閂鎖聯(lián)接件嚙合在可膨脹襯管懸掛器送入工具與可膨脹襯管懸掛器和封隔器之間為止，并且進(jìn)行鉆井，直到推進(jìn)器處于全沖程為止。

前述步驟可以重復(fù)，直到最低的閂鎖聯(lián)接件嚙合在可膨脹襯管懸掛器送入工具與可膨脹襯管懸掛器和封隔器之間并且膨脹錐止動(dòng)件抵靠襯管懸掛器為止。襯管鉆井可繼續(xù)，直到達(dá)到目標(biāo)深度為止。

圖20A-圖20E是示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的用于定向襯管鉆井和固井的方法的流程圖。參考圖20A，所述方法從定向襯管鉆探新井眼開(kāi)始。在步驟201中，所述方法通過(guò)在前一套管靴之外起始定向襯管鉆井開(kāi)始。接下來(lái)，在步驟擴(kuò)孔器202中，打開(kāi)以便擴(kuò)大孔，并且繼續(xù)定向襯管鉆井。一段時(shí)間后，鉆頭可能變鈍并且需要更換。因此，在步驟203中，操作員執(zhí)行換鉆頭下鉆(bit trip)，以將鉆頭從孔中移出以便進(jìn)行更換?，F(xiàn)在參考圖20B，在步驟204中，操作員將襯管設(shè)定在孔的底部上，剪斷送入工具(諸如可從Halliburton Energy Services有限公司獲得的可膨脹襯管懸掛器(“ELH”)送入工具)中的釋放銷，并且將管柱從孔中起出。接下來(lái)，在步驟205中，孔可能已經(jīng)封閉，或者切屑可能已經(jīng)沉降到孔的底部中。這些需要在繼續(xù)下一步驟之前移除。因此，在步驟206中，操作員使第一閂鎖聯(lián)接件與ELH送入工具嚙合，將管柱從孔的底部提起，并且使用推進(jìn)器鉆出孔。操作員可繼續(xù)使用推進(jìn)器鉆出孔，直到推進(jìn)器達(dá)到全沖程為止?，F(xiàn)在參考圖20C，在步驟207中，操作員可將鉆桿管柱向下設(shè)定，直到下一個(gè)閂鎖聯(lián)接件與ELH送入工具嚙合為止。在步驟208中，操作員可鉆井直到推進(jìn)器再次處于全沖程為止。在步驟209中，操作員可將鉆桿管柱向下設(shè)定，直到最低的閂鎖聯(lián)接件與ELH送入工具嚙合并且膨脹錐“止動(dòng)件”抵靠襯管懸掛器為止。在這個(gè)配置中，操作員可繼續(xù)進(jìn)行定向襯管鉆井，直到達(dá)到全深度為止。

圖20D是示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的用于定向襯管鉆井和固井的方法的流程圖。在步驟210中，定向襯管鉆井(“DLD”)組件已經(jīng)達(dá)到全深度。隨后將組件向下設(shè)定在ELH送入工具中的底部剪切釋放銷上，并且將DLD工作管柱從孔中起出。在步驟211中，操作員可將ELH送入工具、頂塞和可泵送浮件下入孔中(“TIH”)。操作員隨后可嚙合襯管并且將襯管從底部提起。在步驟212中，操作員可落下落球或鏢，以釋放可泵送浮件。浮件隨后可嚙合止動(dòng)閂鎖。操作員隨后可增壓以打開(kāi)落球球座或鏢捕獲器，并且允許流體流過(guò)浮件?，F(xiàn)在參考圖20E，在步驟213中，操作員可起始泵送水泥、發(fā)射鏢、釋放頂部刮塞并且起始頂替水泥。接下來(lái)，在步驟214中，操作員可撞擊刮塞，設(shè)定ELH襯管懸掛器并使其膨脹，并且執(zhí)行拉力測(cè)試并釋放。如果測(cè)試是成功的，那么操作員可起鉆(“TOOH”)。隨后，在步驟215中，井準(zhǔn)備好用于下一個(gè)操作步驟。

在又另一實(shí)施方案中，根據(jù)本公開(kāi)的設(shè)備被輸送到孔中的鉆桿上。從鉆桿的底部接頭的懸掛開(kāi)始于內(nèi)部管柱和外部管柱。內(nèi)部管柱是服務(wù)管柱，并且另一管柱是在本文中稱作襯管的裸眼完井管柱。內(nèi)部服務(wù)管柱可從可膨脹襯管懸掛器送入和設(shè)定工具起始，所述工具下方懸掛的是鉆桿，所述鉆桿連接到推進(jìn)器裝置、浮動(dòng)密封件和/或下部閂鎖，隨后是鉆桿鏢和爆裂盤接頭以及定向鉆井組件。外部襯管管柱可從可膨脹襯管懸掛器和封隔器起始?？膳蛎浺r管懸掛器和封隔器下方可懸掛閂鎖聯(lián)接件(其具有數(shù)個(gè)滑動(dòng)套筒裝置(在一些實(shí)施方案中，每個(gè)滑動(dòng)套筒裝置的上方和下方可有數(shù)個(gè)裸眼封隔器))，隨后是止動(dòng)件和/或閂鎖套環(huán)，以及在襯管底部處的快速起鉆閥。對(duì)于短襯管，設(shè)備可僅需要內(nèi)部管柱上的浮動(dòng)密封件和外部管柱底部處的止動(dòng)套環(huán)來(lái)防止外部管柱的內(nèi)徑與內(nèi)部管柱的OD之間的環(huán)形空間中的流體流動(dòng)路徑。對(duì)于長(zhǎng)襯管，由于內(nèi)部管柱與外部管柱的不同扭轉(zhuǎn)性質(zhì)，可能需要帶有密封件的下部閂鎖聯(lián)接件來(lái)防止任何截留扭矩使內(nèi)部或外部管柱螺紋連接回退(backing off)。

在一種實(shí)現(xiàn)方式中，定向襯管鉆井組件可被送入孔中，這通過(guò)在前一套管靴之外進(jìn)行鉆探開(kāi)始。一旦鉆井井底組件已經(jīng)鉆了足夠的孔，就可激活管下擴(kuò)孔器，并且鉆探定向井并達(dá)到全深度。隨后可使管下擴(kuò)孔器縮回?？稍谄鹗脊叹僮髦霸诘撞刻幮纬裳h(huán)。

可在地面處混合水泥。隨后可在地面處從落塞容器釋放底部鉆桿刮鏢(wiper dart)，并且隨后可將底部鉆桿刮鏢沿井下泵送，其后跟著水泥。在已經(jīng)泵送所有水泥之后，在地面處從落塞容器中釋放第二頂部鉆桿刮鏢，并且水泥沿井下被泵送并頂替。底部鉆桿刮鏢著落在鏢捕獲器接頭中，并且爆破盤破裂，從而允許水泥被泵送并頂替到裸眼ID與外部襯管管柱之間的環(huán)形空間中。水泥頂替繼續(xù)進(jìn)行，直到頂部鉆桿刮鏢著落在第二鏢捕獲器接頭中為止。這樣就完成了注水泥頂替。隨后可沿鉆桿管柱向下施加壓力，以將可膨脹襯管懸掛器和封隔器設(shè)定在襯桿管柱的頂部處并使其膨脹。

提起鉆桿管柱以對(duì)所設(shè)定的可膨脹襯管懸掛器封隔器執(zhí)行拉力測(cè)試，并且隨后將下放的重量施加到鉆桿，以將可膨脹襯管懸掛器送入和設(shè)定工具設(shè)定成處于壓縮下，從而使內(nèi)部管柱與外部管柱在閂鎖聯(lián)接件處分離。

隨后提起鉆桿管柱，這將整個(gè)內(nèi)部管柱向上拉動(dòng)。在鉆頭被拉到襯管靴內(nèi)和快速起鉆閥上方之后，快速起鉆閥閉合以保持水泥處于原位并且防止其回流到襯管內(nèi)。在快速起鉆閥閉合的情況下，壓力可被施加到內(nèi)部管柱的底部處的第二爆破盤。此時(shí)可形成正或反循環(huán)，并且任何過(guò)量的水泥可從孔中被泵送出，或者井可被掉換成完井液。機(jī)械開(kāi)關(guān)工具可運(yùn)行以打開(kāi)滑動(dòng)套筒并且允許液壓壓裂操作，或者如果實(shí)施可從Halliburton Energy Services有限公司獲得的遠(yuǎn)程打開(kāi)閉合技術(shù)那么可無(wú)干預(yù)地打開(kāi)套筒。

因此，如以上所陳述，本文公開(kāi)的實(shí)施方案可以數(shù)種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。大體上，一個(gè)方面，所公開(kāi)實(shí)施方案涉及用于在井筒中進(jìn)行襯管鉆井的方法。除其他事項(xiàng)之外，所述方法包括：使用具有襯管的鉆桿工作管柱鉆探井眼，所述襯管附接到所述工作管柱上的襯管懸掛器，所述襯管懸掛器聯(lián)接到所述工作管柱上的襯管懸掛器送入工具；鉸削所述井眼的至少一部分以擴(kuò)大所述井眼的直徑；以及將所述襯管設(shè)定在所述井眼的所述鉸削部分中。在一些實(shí)施方案中，襯管懸掛器可以是還可包括封隔器的可膨脹襯管懸掛器，并且襯管懸掛器送入工具可以是可膨脹襯管懸掛器送入工具。所述方法還包括：使所述襯管懸掛器與所述襯管懸掛器送入工具分離，從而在使所述襯管在所述井眼的所述鉸削部分中留在原位的同時(shí)將所述鉆桿工作管柱從所述井眼中移出。隨后使所述鉆桿工作管柱返回到所述井眼中，并且使所述襯管懸掛器送入工具與所述襯管聯(lián)接。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述用于襯管鉆井的方法還可單獨(dú)地包括以下特征中的任何一個(gè)或組合地包括這些特征中的任何兩個(gè)或更多個(gè)：(a)在所述井眼的所述鉸削部分中提升所述襯管，向所述井眼中鉆探預(yù)定距離，將所述鉆桿管柱向下設(shè)定預(yù)設(shè)距離，以及重復(fù)所述前述步驟，直到在所述井筒中達(dá)到鉆井目標(biāo)為止；(b)在所述井眼中在原位對(duì)所述襯管注水泥，其中在原位對(duì)所述襯管注水泥包括(i)將所述襯管設(shè)定在所述井眼的底部上，(ii)使所述襯管懸掛器送入工具與所述襯管懸掛器分離，(iii)將所述鉆桿工作管柱從所述井眼中移出，(iv)將包括襯管懸掛器送入工具、頂塞和/或底塞以及可泵送浮閥的工作管柱下入所述井眼中，(v)將所述襯管懸掛器送入工具聯(lián)接到所述襯管懸掛器并且將所述襯管從所述井眼的所述底部提離，(vi)釋放所述可泵送浮閥，泵送水泥通過(guò)所述可泵送浮閥，以及(vii)使所述襯管懸掛器膨脹并且將所述襯管懸掛器送入工具從所述井眼中起出；以及(c)所述襯管懸掛器通過(guò)嚙合閂鎖聯(lián)接件來(lái)與所述襯管聯(lián)接，所述井眼使用推進(jìn)器來(lái)鉆探、直到所述推進(jìn)器處于全沖程為止，所述鉆桿管柱通過(guò)以下方式來(lái)向下設(shè)定預(yù)設(shè)距離：將所述鉆桿向下設(shè)定直到下一個(gè)閂鎖聯(lián)接件嚙合在所述襯管懸掛器送入工具與所述襯管懸掛器之間為止、并且進(jìn)行鉆井直到所述推進(jìn)器處于全沖程為止，并且所述提升步驟、所述鉆井步驟和所述設(shè)定步驟重復(fù)，直到最低的閂鎖聯(lián)接件嚙合在所述襯管懸掛器送入工具與所述襯管懸掛器之間并且膨脹錐止動(dòng)件抵靠所述襯管懸掛器為止。

大體上，另一方面，所公開(kāi)實(shí)施方案涉及用于在井筒中進(jìn)行襯管鉆井的系統(tǒng)。除其他事項(xiàng)之外，所述系統(tǒng)包括鉆桿工作管柱，所述鉆桿工作管柱包括襯管、聯(lián)接到襯管懸掛器送入工具的襯管懸掛器、擴(kuò)孔器和推進(jìn)器。如以上所提及，在一些實(shí)施方案中，襯管懸掛器可以是還可包括封隔器的可膨脹襯管懸掛器，并且襯管懸掛器送入工具可以是可膨脹襯管懸掛器送入工具。所述系統(tǒng)另外包括所述襯管懸掛器送入工具中的釋放銷，所述釋放銷可被剪斷以使所述襯管懸掛器和所述襯管與所述襯管懸掛器送入工具分離，其中所述鉆桿工作管柱在所述襯管保持在原位的同時(shí)從所述井眼中被移出。閂鎖聯(lián)接件在所述鉆桿工作管柱被下回到所述井眼中時(shí)將所述襯管懸掛器送入工具聯(lián)接到所述可膨脹襯管懸掛器，這樣可使用所述推進(jìn)器來(lái)執(zhí)行所述襯管鉆井，直到所述推進(jìn)器處于全沖程為止。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述用于在井筒中進(jìn)行襯管鉆井的系統(tǒng)還可單獨(dú)地包括以下特征中的任何一個(gè)或組合地包括這些特征中的任何兩個(gè)或更多個(gè)：(a)至少一個(gè)另外閂鎖聯(lián)接件，所述至少一個(gè)另外閂鎖聯(lián)接件用于在所述鉆桿管柱被向下設(shè)定之后將所述襯管懸掛器送入工具聯(lián)接到所述襯管懸掛器，使得可使用所述推進(jìn)器來(lái)執(zhí)行所述襯管鉆井，直到所述推進(jìn)器再次處于全沖程為止；(c)下部閂鎖聯(lián)接件，所述下部閂鎖聯(lián)接件將所述襯管懸掛器送入工具聯(lián)接到所述襯管懸掛器，并且膨脹錐止動(dòng)件抵靠所述襯管懸掛器，從而允許進(jìn)行定向襯管鉆井；(c)鉆頭；(d)泥漿電動(dòng)機(jī)；(e)定向鉆井組件；以及(f)井底組件。

大體上，又另一方面，所公開(kāi)實(shí)施方案涉及具有可取回井底組件的設(shè)備。除其他事項(xiàng)之外，所述設(shè)備包括聯(lián)接到襯管懸掛器送入工具的襯管懸掛器、擴(kuò)孔器和推進(jìn)器。如以上所陳述，在一些實(shí)施方案中，襯管懸掛器可以是還可包括封隔器的可膨脹襯管懸掛器，并且襯管懸掛器送入工具可以是可膨脹襯管懸掛器送入工具。所述設(shè)備另外包括所述襯管懸掛器送入工具中的可剪切釋放銷，所述可剪切釋放銷將所述襯管懸掛器和所述襯管連接到所述襯管懸掛器送入工具，從而允許所述鉆桿工作管柱在所述襯管保持在原位的同時(shí)從所述井眼中被移出。閂鎖聯(lián)接件在所述鉆桿工作管柱被下回到所述井眼中時(shí)將所述襯管懸掛器送入工具連接到所述襯管懸掛器。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述具有可取回井底組件的設(shè)備還可單獨(dú)地包括以下特征中的任何一個(gè)或組合地包括這些特征中的任何兩個(gè)或更多個(gè)：(a)至少一個(gè)另外閂鎖聯(lián)接件，所述至少一個(gè)另外閂鎖聯(lián)接件用于在所述鉆桿管柱被向下設(shè)定之后將所述襯管懸掛器送入工具聯(lián)接到所述襯管懸掛器，使得可使用所述推進(jìn)器來(lái)執(zhí)行所述襯管鉆井，直到所述推進(jìn)器再次處于全沖程為止；(b)下部閂鎖聯(lián)接件，所述下部閂鎖聯(lián)接件用于將所述襯管懸掛器送入工具聯(lián)接到所述襯管懸掛器，并且膨脹錐止動(dòng)件抵靠所述襯管懸掛器，從而允許進(jìn)行定向襯管鉆井；(c)當(dāng)所述可剪切釋放銷與所述襯管斷開(kāi)連接時(shí)，所述鉆桿工作管柱可獨(dú)立地從所述井眼中被移出；(d)所述推進(jìn)器執(zhí)行襯管鉆井，直到所述推進(jìn)器處于全沖程為止；(e)定向鉆井組件；(f)具有H形槽的H形槽心軸；以及(g)吊耳設(shè)置在所述H形槽中。

大體上，再另一方面，所公開(kāi)實(shí)施方案涉及用于在井眼中對(duì)襯管注水泥的方法。除其他事項(xiàng)之外，所述方法包括：將包括襯管懸掛器送入工具、頂塞和/或底塞以及浮閥的鉆桿工作管柱下入所述井眼中。所述方法另外包括：將所述襯管懸掛器送入工具聯(lián)接到與所述襯管聯(lián)接的襯管懸掛器，在所述井眼中將所述襯管提升預(yù)義定距離，釋放所述浮閥，并且泵送水泥通過(guò)所述浮閥。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述用于在井眼中對(duì)襯管注水泥的方法還可單獨(dú)地包括以下特征中的任何一個(gè)或組合地包括這些特征中的任何兩個(gè)或更多個(gè)：(a)在所述井眼中使所述襯管懸掛器膨脹并且將包括所述襯管懸掛器送入工具的鉆桿工作管柱從所述井眼中起出；(b)所述襯管懸掛器通過(guò)嚙合閂鎖聯(lián)接件來(lái)與所述襯管聯(lián)接；(c)所述襯管懸掛器是可膨脹襯管懸掛器；以及(d)所述襯管懸掛器送入工具是可膨脹襯管懸掛器送入工具。

雖然已參考一種或多種特定實(shí)現(xiàn)方式描述所公開(kāi)實(shí)施方案，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不脫離本說(shuō)明書(shū)的精神和范圍的情況下，可對(duì)所述實(shí)施方案做出許多改變。因此，這些實(shí)施方案中的每一個(gè)及其明顯的變體預(yù)期落在所附權(quán)利要求書(shū)中所闡述的所要求保護(hù)的發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。