本申請是于2014年11月3日提交的名稱為“METHOD FOR定向鉆井WHILE CONVEYING A LINER,WITH LATCHING PARKING CAPABILITIES FOR MULTIPLE TRIPS”的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?2/074,460的國際申請并且要求其優(yōu)先權(quán)，所述專利申請的公開內(nèi)容以引用的方式整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體涉及油田設(shè)備，并且具體地說涉及用于在地下定向鉆井和完井的井下工具、鉆井及相關(guān)系統(tǒng)和技術(shù)。

發(fā)明背景

從井構(gòu)造的視角來看，由于地層壓力衰竭，石油開采面臨日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。小型儲(chǔ)藏因伴隨許多挑戰(zhàn)而可能要求復(fù)雜的井軌跡。事件諸如井孔不穩(wěn)定、損失循環(huán)區(qū)、鹽層蠕動(dòng)、卡鉆等在鉆井過程中可能會(huì)導(dǎo)致非生產(chǎn)時(shí)間，而且更糟糕的是，可能會(huì)完全無法進(jìn)入預(yù)期烴儲(chǔ)層。此外，油田開發(fā)計(jì)劃因不穩(wěn)定的地層中存在窄泥漿窗口而可能涉及更復(fù)雜的井軌跡，這可以受益于用于減少計(jì)劃外的事件的不同鉆井方法。

附圖簡述

下文參考附圖詳細(xì)描述了實(shí)施方案，在附圖中：

圖1是根據(jù)實(shí)施方案的用于隨同傳送襯套構(gòu)件進(jìn)行定向鉆井的系統(tǒng)的部分截面的正視圖；

圖2是根據(jù)實(shí)施方案的用于隨同傳送襯套構(gòu)件進(jìn)行定向鉆井的方法的流程圖；

圖3和圖4是與圖2的隨同傳送襯套構(gòu)件定向鉆井方法一起使用的井的上方部分的軸向截面，其示出井孔準(zhǔn)備操作和與內(nèi)部套管閉鎖耦接件一起安裝的套管；

圖5是根據(jù)實(shí)施方案的具有隨同定向鉆井襯套構(gòu)件系統(tǒng)的圖4的井的軸向截面，其示出根據(jù)圖2的方法的初始襯管送入操作；

圖6和圖7是圖5的井和隨同定向鉆井襯管系統(tǒng)的軸向截面，其示出根據(jù)圖2的方法的隨同傳送襯套構(gòu)件進(jìn)行的定向鉆井操作；

圖8-12是圖7的井和隨同定向鉆井襯套構(gòu)件系統(tǒng)的軸向截面，其示出根據(jù)圖2的方法在使傳送的襯套構(gòu)件停駐時(shí)對井底鉆具組件進(jìn)行中間更換；

圖13是圖12的井和隨同定向鉆井襯管系統(tǒng)的軸向截面，其示出根據(jù)圖2的方法在對井底鉆具組件進(jìn)行調(diào)換之后，在傳送襯套構(gòu)件時(shí)恢復(fù)定向鉆井操作；

圖14-17是圖13的井和隨同定向鉆井襯管系統(tǒng)的軸向截面，其示出根據(jù)實(shí)施方案的用于總深擴(kuò)孔并使傳送的襯套構(gòu)件停駐的方法；

圖18-22是圖13的井和隨同定向鉆井襯管系統(tǒng)的軸向截面，其示出根據(jù)實(shí)施方案的用于總深擴(kuò)孔并使傳送的襯套構(gòu)件停駐的方法；

圖23是圖13的井的軸向截面，所述井根據(jù)圖2的方法已經(jīng)擴(kuò)孔至總深；并且

圖24-28是根據(jù)實(shí)施方案的具有膨脹/注水泥送入工具組件的圖23的井的軸向截面，所述膨脹/注水泥送入工具組件用于根據(jù)圖2的方法來進(jìn)行注水泥和膨脹操作。

具體實(shí)施方式

本公開可以在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考號(hào)和/或字母。此重復(fù)是出于簡單明了的目的，并且本身并不指示所討論的各種實(shí)施方案和/或配置之間的關(guān)系。另外，空間相對術(shù)語諸如“在…之下”、“在…下方”、“下方”、“在…上方”、“上方”、“井上”、“井下”、“上游”、“下游”等等在本文中為了方便描述可以用于描述如圖所示的一個(gè)元件或特征相對于另一個(gè)元件或特征的關(guān)系?？臻g相對術(shù)語意在涵蓋使用中或操作中的設(shè)備除了附圖中所展示的取向之外的不同取向。

圖1是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的隨鉆襯管系統(tǒng)200的部分截面的正視圖。隨同加襯定向鉆井系統(tǒng)200如本文所公開可以允許在傳送襯套構(gòu)件30的同時(shí)對井筒進(jìn)行定向鉆井。定向鉆井系統(tǒng)的能力可以包括但不限于以下各項(xiàng)：完成多次井底鉆具組件行程的能力(用于例如鉆頭或井底鉆具組件更換)；擴(kuò)大先導(dǎo)孔的能力；臨時(shí)襯管懸掛能力；對完成的裸眼井加套管的能力；鉆井和旋轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)向的能力；井底鉆具組件的可收回性；以及執(zhí)行常規(guī)注水泥操作的能力。

如下文更詳細(xì)所描述，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，隨同定向鉆井襯管系統(tǒng)200可能能夠?qū)崿F(xiàn)海上和陸上使用兩者以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的井筒放置，其中不良的井孔條件可能要求套管或襯管處于適當(dāng)?shù)奈恢?。系統(tǒng)200可能能夠進(jìn)行以下多項(xiàng)操作：在處理襯管和井底鉆具組件以及鉆柱的重量時(shí)將襯套構(gòu)件30與套管20選擇性地鎖合和解鎖；滿足鉆井轉(zhuǎn)矩要求；允許用在長的側(cè)向部段中；在襯管的頂部為環(huán)空提供密封；保留襯管內(nèi)徑；容忍碎屑；長時(shí)間處理旋轉(zhuǎn)；提供用于打撈操作；以及維持當(dāng)前可用的工具和系統(tǒng)的相容性。隨同定向鉆井襯管系統(tǒng)200還可能能夠傳送和采用用于注水泥的浮動(dòng)設(shè)備，包括通過落球激活的塞子、結(jié)合背壓閥的底塞和在底塞頂部鎖合的替塞。另外，隨同定向鉆井襯管系統(tǒng)200可能是可鉆井的。

此外，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，隨同定向鉆井襯管系統(tǒng)200可以包括井底鉆具組件(BHA)210，所述井底鉆具組件210可以包括允許對先導(dǎo)孔進(jìn)行總深擴(kuò)孔的兩個(gè)擴(kuò)孔器。這類擴(kuò)孔器可以有線連接至控制器，所述控制器經(jīng)由下行鏈路遙測系統(tǒng)而與操作者通信，例如通過使用地面泥漿脈沖發(fā)生器，泥漿泵操作的變化，管狀傳送件的旋轉(zhuǎn)，將球或鏢投入泥漿流中，或者使用放置在泥漿流中的信令裝置，諸如射頻識(shí)別(RFID)裝置激活來通信。這類擴(kuò)孔器還可以通過使用泥漿泵來液壓地激活/停用。BHA210可以包括有線井下馬達(dá)224。每個(gè)擴(kuò)孔器可以獨(dú)立地致動(dòng)，或者選擇性地成組來整體致動(dòng)或彼此以相反的動(dòng)作致動(dòng)；例如，一個(gè)擴(kuò)孔器可以延伸其擴(kuò)孔器刀片，而另一個(gè)擴(kuò)孔器可以縮回其擴(kuò)孔器刀片。

系統(tǒng)200可以如圖所示位于陸地上或位于以下各項(xiàng)頂部：海上平臺(tái)、半潛式平臺(tái)、鉆井船或能夠穿過一個(gè)或多個(gè)井下地層15形成井筒12的任何其他平臺(tái)。系統(tǒng)200可以用在垂直井、非垂直井或偏斜井、多分支井、海上井等中。井筒12可以包括套管20并且可以包括一個(gè)或多個(gè)裸眼井部分。

系統(tǒng)200可以包括鉆機(jī)144。鉆機(jī)144可以大體位于井口167上方，所述井口167在海上位置的情況下位于海床并且可以經(jīng)由立管(未示出)而連接至鉆機(jī)144。鉆機(jī)144可以包括頂部驅(qū)動(dòng)裝置142、轉(zhuǎn)臺(tái)138、提升機(jī)組件140以及與鉆柱152在井筒12內(nèi)的升高、下降和旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)的其他設(shè)備。防噴器(未明確示出)和與鉆探井筒12相關(guān)聯(lián)的其他設(shè)備也可以提供在井口167處。

鉆柱152可以由各個(gè)長度的套管、鉆桿、連續(xù)油管或其他管材組裝而成。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，鉆柱152具有中空內(nèi)部153。在鉆柱152的外部與井筒12的內(nèi)徑之間形成了環(huán)空166。鉆柱152的井下方可以運(yùn)載BHA 210。遠(yuǎn)端鉆頭214可以是常規(guī)鉆頭、擴(kuò)孔器、取芯鉆頭或其他合適的工具。BHA 210可以包括馬達(dá)224，所述馬達(dá)224可操作來使遠(yuǎn)端鉆頭214旋轉(zhuǎn)。馬達(dá)224可以是泥漿馬達(dá)。然而，例如由液壓驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)供電或電連接至地面的電馬達(dá)可以用來取代泥漿馬達(dá)。取代泥漿馬達(dá)，渦輪鉆具葉片式馬達(dá)或任何其他類型的電動(dòng)回轉(zhuǎn)裝置也可以用于將鉆井轉(zhuǎn)矩施加至遠(yuǎn)端鉆頭214。牽引機(jī)組件或錨固裝置157可以提供在BHA 210內(nèi)以用于抵抗遠(yuǎn)端鉆頭214的旋轉(zhuǎn)期間BHA 210在井筒12內(nèi)旋轉(zhuǎn)的任何趨勢。BHA 210還可以包括各種接頭、扶正器、鉆環(huán)、測井工具或類似設(shè)備。鉆柱152可以運(yùn)載如下文詳細(xì)所描述的襯套構(gòu)件30。

各種類型的鉆井液146可以從池子155泵運(yùn)穿過泵148和導(dǎo)管150而到達(dá)從井口167延伸的鉆柱152的上方。鉆井液146之后可以流過鉆柱152的縱向鉆孔153并且通過形成在遠(yuǎn)端鉆頭214中的噴嘴(未示出)離開，或者至少一部分流體會(huì)流到BHA 210或鉆柱152中的其他地方。鉆井液146可以與地層鉆屑以及接近鉆頭214的其他井下流體和碎屑混合。鉆井液146之后將向上流過環(huán)空166以將地層鉆屑和其他井下碎屑返回到井口167。導(dǎo)管151可以將鉆井液返回到池子155。各種類型的篩子、過濾器和/或離心機(jī)(未明確示出)可以被提供用來在將鉆井液返回到池子155之前去除地層鉆屑和其他井下碎屑。鉆井液146還可以經(jīng)由例如泥漿脈沖遙測技術(shù)而在BHA 210與井筒12的地面之間提供通信通道。

圖2是根據(jù)實(shí)施方案的用于隨同傳送襯管進(jìn)行定向鉆井的方法100的流程圖。方法100可以提供進(jìn)行以下操作的能力：使用隨同定向鉆井襯管系統(tǒng)200來在傳送襯管以為新近鉆探的裸眼井段加套管時(shí)將井筒導(dǎo)向至預(yù)定義方向。定向鉆井系統(tǒng)200可以包括可導(dǎo)向BHA 210和大批鉆井部件。

圖3是根據(jù)圖2的井孔準(zhǔn)備步驟102的具有隨同定向鉆井襯管系統(tǒng)200的井10的軸向截面。參考圖2和圖3，可以鉆探井筒12的上方部分14。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，定向加襯套/鉆井過程要求事先計(jì)劃，因?yàn)橄惹盎蚰阁w套管或襯管構(gòu)件20(以下簡稱母體套管)結(jié)合了內(nèi)部套管閉鎖耦接件22，所述內(nèi)部套管閉鎖耦接件22允許在井底鉆具組件更換期間或一旦到達(dá)總深就為下一個(gè)井下部段懸掛傳送定向鉆井系統(tǒng)的襯套構(gòu)件30(圖5)。閉鎖耦接件22可以允許在井底鉆具組件更換時(shí)或在轉(zhuǎn)到注水泥操作時(shí)使襯套構(gòu)件30暫時(shí)地停駐。

因此，在各個(gè)井深處，內(nèi)部套管閉鎖耦接件22可以安裝在先前或母體套管20中，這取決于計(jì)劃層段的長度和地層可鉆性。兩個(gè)或更多個(gè)內(nèi)部套管閉鎖耦接件22a，22b可以安裝在母體套管20上，一個(gè)靠近母體套管20的底端，而另一個(gè)在井上方向與先導(dǎo)井底鉆具組件間隔開至少一定長度?？梢葬槍χ虚g鉆頭或井底鉆具組件更換提供第三套管閉鎖耦接件22c。還可以沿著母體套管20提供附加的套管閉鎖耦接件22并且使其沿著所述母體套管20間隔開來。一旦母體套管20進(jìn)入到井筒12中，就可以按照慣例對母體套管20進(jìn)行注水泥。

圖4是根據(jù)圖2的井孔準(zhǔn)備步驟104的具有隨同定向鉆井襯管系統(tǒng)200的井10的軸向截面。參考圖2和圖4，在對母體套管20進(jìn)行注水泥之后，可以運(yùn)行清洗井底鉆具組件202以便于為套管設(shè)備諸如浮閥和刮擦塞清理井身，執(zhí)行泄漏測試(如果需要的話)，并且任選地刷洗或以其他方式清洗內(nèi)部閉鎖耦接件22以為襯管懸掛作準(zhǔn)備(如果認(rèn)為必要的話)。在清洗操作之后，可以從井孔拉出清洗井底鉆具組件202。

圖5是根據(jù)圖2的襯管送入步驟106、108、110的具有隨同定向鉆井襯管系統(tǒng)200的井10的軸向截面。參考圖2和圖5，在井孔準(zhǔn)備好之后，可以如下送入傳送定向鉆井系統(tǒng)的襯套構(gòu)件30：

在步驟106處，可以提供襯套構(gòu)件30。襯套構(gòu)件30可以包括外部襯管閉鎖組件34以允許襯套構(gòu)件30從母體套管20中的閉鎖耦接件22懸掛下來。外部襯管閉鎖組件34可以對母體套管20的內(nèi)部套管閉鎖耦接件22進(jìn)行補(bǔ)充并且允許選擇性嚙合和脫離所述內(nèi)部套管閉鎖耦接件22。外部襯管閉鎖組件34可以包括具有多個(gè)閉鎖區(qū)段的殼體，所述多個(gè)閉鎖區(qū)段適當(dāng)?shù)嘏c內(nèi)部套管閉鎖耦接件22中具有預(yù)定尺寸和取向的槽縫對準(zhǔn)并且嚙合所述槽縫。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，閉鎖耦接件對22、34可以采用Halliburton Multilateral Latch System部件，其可以與標(biāo)準(zhǔn)套管耦接器相同的方式安裝；還提供錨固機(jī)構(gòu)，所述錨固機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的準(zhǔn)確的且可重復(fù)的放置和定向。閉鎖耦接部件22、34可以分別永久地安裝在套管20和襯套構(gòu)件30中，從而在任選地不限制相應(yīng)的鉆柱的內(nèi)徑的同時(shí)滿足破裂和塌陷壓力要求。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，匹配的閉鎖輪廓布置諸如槽縫、內(nèi)部突出部分或內(nèi)部加厚層可以通過直接修改襯管或套管對襯套的內(nèi)部構(gòu)件的所需的錨固能力來整合到套管或襯管管道自身的內(nèi)部部分中，所述內(nèi)部構(gòu)件被定位成鎖合到套管或襯套構(gòu)件20的內(nèi)側(cè)上的匹配的閉鎖輪廓布置中。另外，應(yīng)注意到，閉鎖或匹配的槽縫布置例如可以變成位于襯套構(gòu)件或位于內(nèi)部鉆柱。

襯套構(gòu)件30的下方可以包括實(shí)現(xiàn)對襯套構(gòu)件30的傳送的襯管鞋36。具體而言，如同母體套管20一樣，可以提供襯管內(nèi)部襯管閉鎖耦接件32，所述耦接件32具有兩個(gè)襯管閉鎖耦接件32a、32b，所述襯管閉鎖耦接件32a、32b靠近襯套構(gòu)件30的底端定位；以及一個(gè)襯管閉鎖耦接件32c，所述襯管閉鎖耦接件32c進(jìn)一步向井上方向定位，被定位成低于如下文更詳細(xì)討論的襯管懸掛器310。下方的兩個(gè)襯管閉鎖耦接件32a、32b可以接受用于后續(xù)操作的襯管浮動(dòng)設(shè)備和塞子。如同內(nèi)部套管閉鎖耦接件22一樣，內(nèi)部襯管閉鎖耦接件32可以采用Halliburton Multilateral Latch System部件。

在步驟108處，定向鉆井BHA 210可以穿過襯套構(gòu)件30。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，定向鉆井BHA 210可以包括鉆頭214、總深或下方擴(kuò)孔器216、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)(RSS)218、隨鉆測量接頭220、上方擴(kuò)孔器222以及馬達(dá)224。導(dǎo)向系統(tǒng)218可以結(jié)合遵從所需軌跡的可導(dǎo)向能力。隨鉆測量接頭220可以包括隨鉆陀螺和遙測模塊。定向鉆井BHA 210中延伸越過襯套構(gòu)件30的下方的部分可以通過以下方式來最小化以便于為擴(kuò)孔器和鉆頭提供鉆井轉(zhuǎn)矩：使用有線上方擴(kuò)孔器222和有線馬達(dá)224，并且將馬達(dá)224和隨鉆測量(MWD)接頭220的至少遙測部分定位在襯套構(gòu)件30內(nèi)，但是將泥漿馬達(dá)的輸出軸定位在下方閉鎖32a下方。擴(kuò)孔器和泥漿馬達(dá)的布線有助于MWD中可能保持處于襯套構(gòu)件30內(nèi)部的部分與BHA 210中出于功能目的必須保持低于上方擴(kuò)孔器222的部分之間的通信。這類BHA接頭系統(tǒng)可以包括鉆孔勘測系統(tǒng)、隨鉆測井(LWD)系統(tǒng)和導(dǎo)向組件中要求控制命令的部分，諸如旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)中的致動(dòng)器。

MWD系統(tǒng)220內(nèi)的鉆孔勘測系統(tǒng)的定位可以基于以下各項(xiàng)來確定：所述鉆孔勘測系統(tǒng)具有的檢測傳感器的種類；以及勘測系統(tǒng)附近的材料是否可磁化，諸如在對于套管材料而言比較普遍的類似鐵的黑色金屬材料和鉻合金的情況下。黑色金屬材料例如可能會(huì)干擾用于測量地磁場的磁力勘測儀器。因此，可能要求將這種系統(tǒng)放置在黑色金屬襯套構(gòu)件，或者至少襯套構(gòu)件部分下方。此外，傳感器放置在襯套構(gòu)件中時(shí)所處位置附近的其他構(gòu)件將必須由非磁性材料，諸如奧氏體不銹鋼、蒙乃爾合金或復(fù)合材料制成。由于這是一種昂貴的布置，所以在MWD 220中可以替代地采用陀螺儀，所述陀螺儀不受其附近的可磁化材料的效應(yīng)的影響并且由此允許系統(tǒng)的勘測部分定位在襯套構(gòu)件30內(nèi)。

還可以由鉆機(jī)從地面提供有關(guān)旋轉(zhuǎn)的鉆井轉(zhuǎn)矩以通過從地面使鉆柱旋轉(zhuǎn)來輔助或取代BHA 210中的井下鉆井馬達(dá)。

總深擴(kuò)孔器216可以正好定位在鉆頭214上方，以在到達(dá)總深時(shí)擴(kuò)大先導(dǎo)孔。常規(guī)擴(kuò)孔技術(shù)可以涉及用于擴(kuò)大井筒的多次往返。與井下可導(dǎo)向性的傳統(tǒng)挑戰(zhàn)相結(jié)合，在總深處產(chǎn)生擴(kuò)大的鉆孔可能會(huì)為操作者留下過長的鼠洞。然而，總深擴(kuò)孔器216可以消除長的鼠洞，而對可導(dǎo)向性產(chǎn)生最小的影響?？偵顢U(kuò)孔器216可以是放置在鉆頭214與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)218之間的短的一體式擴(kuò)孔工具，從而使得鼠洞能夠減小至只有三英尺并且優(yōu)化總深處的鉆孔大小。使用總深擴(kuò)孔器216來消除長的鼠洞可以提供重大益處，因?yàn)橐恍┚桨缚赡芤笤谔囟▔毫ψ兓c(diǎn)下設(shè)定襯套構(gòu)件30。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，總深擴(kuò)孔器216可以是Halliburton TDReam^TM Tool。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，上方擴(kuò)孔器222可以是被工程化來最小化同時(shí)操作中的橫向振動(dòng)的井孔擴(kuò)大工具。在同時(shí)鉆井和擴(kuò)孔時(shí)出現(xiàn)過度橫向振動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)218壽命縮短。上方擴(kuò)孔器222可以包括自穩(wěn)定主體和鉸接部署以最小化旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和過渡鉆井操作期間BHA 210中傳遞的側(cè)向負(fù)荷。上方擴(kuò)孔器222還可以提供擴(kuò)孔器停用。在結(jié)束擴(kuò)大井孔時(shí)，上方擴(kuò)孔器222的臂/鉆削結(jié)構(gòu)可以閉合并且恢復(fù)鉆井，或者在以全流速循環(huán)和旋轉(zhuǎn)的同時(shí)可以拉動(dòng)上方擴(kuò)孔器222。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，上方擴(kuò)孔器222可以是Halliburton XR^TM擴(kuò)孔器工具。

定向鉆井BHA 210還可以包括伸縮接頭230，以及用于耦接至襯套構(gòu)件30的上方和下方外部內(nèi)鉆柱閉鎖組件232、234。上方外部閉鎖組件232可以位于定向鉆井BHA 210頂部處或其頂部附近，以實(shí)現(xiàn)將鉆柱懸掛在襯套構(gòu)件30內(nèi)。上方外部閉鎖組件232還可以沿著襯套構(gòu)件30內(nèi)的鉆柱提供穩(wěn)定。下方外部閉鎖組件234可以起錨固作用并且將轉(zhuǎn)矩傳遞到襯套構(gòu)件30。襯套構(gòu)件30的外表面還可以包括一系列扶正器240。最終，定向鉆井BHA 210可以包括鉆桿242，所述鉆桿242可以包括厚壁鉆桿；以及其他部件，諸如震擊器(未示出)。

在步驟110處，鉆井送入工具300可以使用襯管懸掛器310來連接至定向鉆井BHA 210。伸縮接頭230可以縱向展開來適應(yīng)定向鉆井BHA 210與鉆井送入工具300的連接。此外，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，伸縮接頭230可以通過用流體對內(nèi)部鉆柱加壓來延伸，以便于將下方外部閉鎖組件234與襯管閉鎖耦接件32鎖合/錨固。

襯管懸掛器310可以是柔性襯管懸掛器系統(tǒng)，所述柔性襯管懸掛器系統(tǒng)可以包括一體式回接連接座和結(jié)合到多個(gè)彈性體元件的可擴(kuò)展固體懸掛器主體311，并且可以提供雙向環(huán)形密封以及拉伸和壓縮負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力兩者。夾頭組件312可以連接在定向鉆井BHA 210與懸掛器主體311之間以在襯管懸掛器310與定向鉆井BHA 210之間傳遞線性作用力和轉(zhuǎn)矩。在一個(gè)實(shí)施方案中，襯管懸掛器310可以是Halliburton襯管懸掛器系統(tǒng)。

圖6和圖7是根據(jù)圖2的鉆井步驟112-116的具有隨同定向鉆井襯管系統(tǒng)200的井10的軸向截面，其中可以鉆探井筒12的下方部分16。參考圖2和圖6，在步驟112處，可以對先導(dǎo)孔或鼠洞18執(zhí)行鉆井直到上方擴(kuò)孔器222定位在母體套管20的底端下方為止。夾頭組件312可以承載定向鉆井BHA 210與襯套構(gòu)件30的重量，而且將轉(zhuǎn)矩傳遞到襯套構(gòu)件30。

參考圖2和圖7，在步驟114處，可以激活上方擴(kuò)孔器222，并且可以根據(jù)步驟116繼續(xù)定向鉆井到總深，或任何中間井深，其中鉆頭214鉆探先導(dǎo)孔18并且上方擴(kuò)孔器222同時(shí)將先導(dǎo)孔擴(kuò)大至所需大小。

根據(jù)判定步驟118，如果定向鉆井BHA 210要求在到達(dá)總深之前能在任何點(diǎn)收回，那么如圖2的步驟120所批注和圖8所示可以停用上方擴(kuò)孔器222。

繼續(xù)圖2的步驟120且參考圖9，可以通過鉆井送入工具300來將襯套構(gòu)件30與定向鉆井BHA 210移動(dòng)至最近的內(nèi)部套管閉鎖耦接件22，所述內(nèi)部套管閉鎖耦接件22可以是如圖所示的上方或最頂端內(nèi)部套管閉鎖耦接件22c。在該處，可以使用匹配的外部襯管閉鎖組件34和母體套管20的內(nèi)部閉鎖耦接件22來使襯套構(gòu)件30暫時(shí)地停駐。

隨后，如圖2的步驟120所提及和圖10所示，可以通過以下方式從襯套構(gòu)件30釋放定向鉆井BHA 210：使夾頭組件312脫離襯管懸掛器310的主體311，并且將下方內(nèi)鉆柱閉鎖組件234從襯管閉鎖耦接件32a解鎖。之后，根據(jù)圖2的步驟120和圖11所示，可以使用送入工具300來將定向鉆井BHA 210取出到地面。

在圖2的步驟122處，可以根據(jù)要求在地面處對定向鉆井BHA 210作出改變。之后可以經(jīng)由送入工具300而將定向鉆井BHA 210送入到井筒12中，并且襯管懸掛器310的夾頭組件312可以如圖12所示與襯管懸掛器主體311嚙合。之后，可以開始通過內(nèi)部鉆柱進(jìn)行泵運(yùn)，以使伸縮接頭230展開來將下方閉鎖組件234與下方襯管閉鎖耦接件32a嚙合/錨固。最終，可以將外部襯管閉鎖組件34從套管閉鎖耦接件22c解鎖以解除襯套構(gòu)件30在套管20處的停駐。

圖13是根據(jù)圖2的定向鉆井步驟124的具有隨鉆襯管系統(tǒng)200的井10的軸向截面。參考圖2和圖13，可以將定向鉆井BHA 210送入到井筒12的底部，可以激活上方擴(kuò)孔器222，并且可以恢復(fù)鉆井。在到達(dá)總深之前，可以根據(jù)需要重復(fù)步驟118至124。

在到達(dá)總深時(shí)，可以執(zhí)行圖2的步驟126、128和130以擴(kuò)大先導(dǎo)孔18并且將襯套構(gòu)件30懸掛在最底端內(nèi)部套管閉鎖耦接件22處。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，可以如下使用送入工具300來使定向鉆井BHA 210在先導(dǎo)孔18中升高。參考圖2和圖14，可以停用上方擴(kuò)孔器222。之后，可以通過送入工具300來拉動(dòng)運(yùn)載襯套構(gòu)件30的定向鉆井BHA 210，直到總深擴(kuò)孔器216和鉆頭214定位在先導(dǎo)孔18上方為止。之后可以激活總深擴(kuò)孔器216。參考圖15，可以經(jīng)由送入工具300來使定向鉆井BHA 210與襯套構(gòu)件30下降以將先導(dǎo)孔18擴(kuò)大至鉆頭接觸先導(dǎo)孔12的底部時(shí)所處的點(diǎn)。之后可以停用總深擴(kuò)孔器216。

圖16是具有隨鉆襯管系統(tǒng)200的井10的軸向截面，其示出圖2的重定位步驟128。參考圖2和圖16，總深擴(kuò)孔器216處于停用狀態(tài)。可以通過鉆井送入工具300來將襯套構(gòu)件30與定向鉆井BHA 210移動(dòng)至最近的內(nèi)部套管閉鎖耦接件22，所述內(nèi)部套管閉鎖耦接件22可以是套管20中的上方或最頂端內(nèi)部套管閉鎖耦接件22b、22c。在該處，可以使用匹配的外部襯管閉鎖組件34和母體套管20的內(nèi)部閉鎖耦接件22來使襯套構(gòu)件30暫時(shí)地停駐。隨后，可以通過以下方式從襯套構(gòu)件30釋放定向鉆井BHA 210：使夾頭組件312脫離襯管懸掛器310的主體311，并且將下方內(nèi)鉆柱閉鎖組件234從襯管閉鎖耦接件32解鎖。之后，可以升高定向鉆井BHA 210以將上方內(nèi)鉆柱外部閉鎖組件232定位和鎖合在最頂端內(nèi)部襯管閉鎖耦接件32c處，以使得大部分定向鉆井BHA 210定位在襯套構(gòu)件30內(nèi)。

如圖17所示，在圖2的步驟130處，之后可以使送入工具300下降以將襯套構(gòu)件30下降到井筒12的下方部分16中?？梢圆倏v襯套構(gòu)件30，以使得外部襯管閉鎖組件34被定位成嚙合最底端套管閉鎖耦接件22a。

然而，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，步驟126和128可以相反次序執(zhí)行：參考圖2和圖18，首先可以如下將定向鉆井BHA 210重定位在襯套構(gòu)件30內(nèi)。可以停用上方擴(kuò)孔器222?？梢酝ㄟ^鉆井送入工具300來移動(dòng)定向鉆井BHA 210以使外部襯管閉鎖組件34與最近的內(nèi)部套管閉鎖耦接件22對準(zhǔn)，所述內(nèi)部套管閉鎖耦接件22可以是套管20中的上方或最頂端內(nèi)部套管閉鎖耦接件22b、22c。在該處，可以使用匹配的外部襯管閉鎖組件34和母體套管20的內(nèi)部閉鎖耦接件22來使襯套構(gòu)件30暫時(shí)地停駐。隨后，如圖19所示，可以通過以下方式從襯套構(gòu)件30釋放定向鉆井BHA 210：使夾頭組件312脫離襯管懸掛器310的主體311，并且將下方內(nèi)鉆柱閉鎖組件234從襯管閉鎖耦接件32a解鎖。之后，可以升高定向鉆井BHA 210以將上方內(nèi)鉆柱外部閉鎖組件232定位和鎖合在最頂端內(nèi)部襯管閉鎖耦接件32c處，以使得除了總深擴(kuò)孔器216和鉆頭218之外的大部分定向鉆井BHA 210定位在襯套構(gòu)件30內(nèi)。

參考圖20，接著可以使外部襯管閉鎖組件34脫離內(nèi)部套管閉鎖22，并且可以使用送入工具300來使總深擴(kuò)孔器216在先導(dǎo)孔18中升高(如果必要的話)。之后可以激活總深擴(kuò)孔器216。之后，如圖21所示，可以通過送入工具300來使運(yùn)載襯套構(gòu)件30的定向鉆井BHA 210下降以將先導(dǎo)孔18擴(kuò)大至鉆頭接觸先導(dǎo)孔12的底部時(shí)所處的點(diǎn)。內(nèi)鉆柱上方閉鎖組件232和襯管閉鎖耦接件32c將承受重量并且將轉(zhuǎn)矩傳遞到襯套構(gòu)件30。

圖20還示出包括位于襯套構(gòu)件30的底端的襯管鞋擴(kuò)孔器217的選項(xiàng)。在鉆頭214位于先導(dǎo)孔18中且充當(dāng)向?qū)У那闆r下，可以通過送入工具300來使襯套構(gòu)件30旋轉(zhuǎn)以使襯管鞋擴(kuò)孔器217旋轉(zhuǎn)，從而擴(kuò)大先導(dǎo)孔18?？梢允褂靡r管鞋擴(kuò)孔器217來補(bǔ)充或取代總深擴(kuò)孔器216。

如圖22所示，在井孔放大完成時(shí)，可以停用總深擴(kuò)孔器216?？梢陨吆?或以其他方式操縱送入工具300以使外部襯管閉鎖組件34與最底端套管閉鎖耦接件22a對準(zhǔn)和連接以便使襯套構(gòu)件30停駐。

無論圖2的步驟126和128的執(zhí)行次序如何，在步驟130處，都可以通過將上方閉鎖組件232從內(nèi)部閉鎖組件32c解鎖來將定向鉆井BHA 210從襯套構(gòu)件30解鎖，并且如圖23所示，可以將送入工具和BHA 210拉出井孔。

參考圖2和圖24，在解鎖步驟132處，可以將具有浮動(dòng)設(shè)備的膨脹/注水泥送入工具組件212送入井孔中。膨脹/注水泥送入工具組件212可以包括膨脹工具400、水泥移位刮擦塞402以及上方和下方浮塞410、412。在一個(gè)實(shí)施方案中，上方和下方浮塞410、412的輪廓可以使得能夠被襯管閉鎖耦接件32a、32b接受。因此，將閉鎖耦接件32a、32b結(jié)合在襯套構(gòu)件30的下方可以增強(qiáng)執(zhí)行如下文進(jìn)一步描述的常規(guī)襯管注水泥的能力。

夾頭組件312可以與襯管懸掛器主體311嚙合，并且如圖25所示，可以通過將外部襯管閉鎖組件34從內(nèi)部套管閉鎖耦接件22a解鎖來將襯套構(gòu)件30從套管20解鎖?？梢蕴峁┭h(huán)來去除鉆孔鉆屑并且清洗井筒12。

參考圖2和圖26，在步驟134處，可以如下執(zhí)行注水泥操作?？梢允沟谝宦淝?落鏢(未示出)流過膨脹/注水泥送入工具組件212以釋放下方浮塞412，所述下方浮塞412可以停落在下方襯管閉鎖耦接件32a處。類似地，可以使第二落球/落鏢(未示出)流過膨脹/注水泥送入工具組件212以釋放上方浮塞410，所述上方浮塞410可以停落在鄰近的襯管閉鎖耦接件32b處。雙重塞子可以用作常規(guī)水泥工藝中的冗余的背壓閥和浮鞋。鞋軌可以避免環(huán)空中的水泥污染。在浮塞410、412分別停落在閉鎖耦接件32b、32a處之后，可以經(jīng)由膨脹/注水泥送入工具組件212來泵運(yùn)水泥430。

接著，如圖27所示，步驟134(圖2)可以繼續(xù)落球/鏢(未示出)以釋放水泥移位刮擦塞402?？梢岳^續(xù)水泥泵運(yùn)，使水泥移位刮擦塞402向井下移位，直到水泥移位刮擦塞402碰到上方浮閥410并且停落在所述上方浮閥410上為止。

參考圖2和圖28，在膨脹步驟136處，在實(shí)施方案中可以為Halliburton襯管懸掛器的襯管懸掛器310可以使用膨脹工具400通過落球來液壓地膨脹。之后可以脫離和升高夾頭組件312。可以執(zhí)行用于清洗井筒12的循環(huán)，并且可以使用送入工具300來將膨脹工具400拉出井孔。

總而言之，描述了形成井筒的方法和襯管送入系統(tǒng)。形成井筒的方法的實(shí)施方案可以大體包括：將套管安裝在井筒的上方部分中，所述套管具有上方和下方內(nèi)部套管閉鎖耦接件；提供井底鉆具組件，所述井底鉆具組件具有上方和下方外部內(nèi)鉆柱閉鎖組件；通過襯套構(gòu)件來安置井底鉆具組件，所述襯套構(gòu)件具有上方和下方內(nèi)部襯管閉鎖耦接件，所述上方和下方內(nèi)部襯管閉鎖耦接件各自被設(shè)定尺寸來連接至上方和下方外部內(nèi)鉆柱閉鎖組件；以及外部襯管閉鎖組件，所述外部襯管閉鎖組件被設(shè)定尺寸來連接至上方和下方內(nèi)部套管閉鎖耦接件；將井底鉆具組件連接至送入工具；將外側(cè)內(nèi)鉆柱閉鎖組件連接至下方內(nèi)部襯管閉鎖耦接件，其中井底鉆具組件的至少下方部分延伸越過襯套構(gòu)件的下方邊緣；以及通過送入工具來將井底鉆具組件與襯套構(gòu)件下降到套管中。襯管送入系統(tǒng)的實(shí)施方案可以大體具有：井底鉆具組件，所述井底鉆具組件具有上方和下方外部內(nèi)鉆柱閉鎖組件；以及襯套構(gòu)件，所述襯套構(gòu)件具有上方和下方內(nèi)部襯管閉鎖耦接件，所述上方和下方內(nèi)部襯管閉鎖耦接件各自被設(shè)定尺寸來連接至上方和下方外部內(nèi)鉆柱閉鎖組件；以及外部襯管閉鎖組件，所述外部襯管閉鎖組件被設(shè)定尺寸來連接至上方和下方內(nèi)部套管閉鎖耦接件；由此井底鉆具組件適于經(jīng)由外側(cè)內(nèi)鉆柱閉鎖組件和下方內(nèi)部襯管閉鎖耦接件來選擇性地運(yùn)載襯套構(gòu)件。

任何前述實(shí)施方案可以包括以下元件或特征中的單獨(dú)任一個(gè)或彼此的組合：井底鉆具組件是定向鉆井井底鉆具組件；使用定向鉆井井底鉆具組件的鉆頭和導(dǎo)向系統(tǒng)來沿著井軌跡定向鉆探井筒的下方部分；井底鉆具組件中延伸越過襯套構(gòu)件的下方邊緣的下方部分包括擴(kuò)孔器；使用鉆頭來鉆探井筒的下方部分的先導(dǎo)孔；使用擴(kuò)孔器在套管下方對先導(dǎo)孔進(jìn)行擴(kuò)孔；通過外部襯管閉鎖組件將襯套構(gòu)件從上方和下方內(nèi)部套管閉鎖耦接件中的一個(gè)懸掛下來；使下方外部內(nèi)鉆柱閉鎖組件從下方內(nèi)部襯管閉鎖耦接件脫開；將井底鉆具組件從井筒移去；將井底鉆具組件重新插入到井筒中；將下方外部內(nèi)鉆柱閉鎖組件連接至下方內(nèi)部襯管閉鎖耦接件；使外部襯管閉鎖組件從上方和下方內(nèi)部套管閉鎖耦接件中的一個(gè)脫開；通過井底鉆具組件的總深擴(kuò)孔器來將先導(dǎo)孔擴(kuò)孔至近總深；升高井底鉆具組件和襯套構(gòu)件；通過外部襯管閉鎖組件將襯套構(gòu)件從上方內(nèi)部套管閉鎖耦接件懸掛下來；使下方外部內(nèi)鉆柱閉鎖組件從下方內(nèi)部襯管閉鎖耦接件脫開；在襯套構(gòu)件內(nèi)升高井底鉆具組件；將上方和下方外部內(nèi)鉆柱閉鎖組件中的一個(gè)連接至上方內(nèi)部襯管閉鎖耦接件，以使得大部分井底鉆具組件安置在襯套構(gòu)件內(nèi)；使井底鉆具組件和襯套構(gòu)件下降；通過外部襯管閉鎖組件將襯套構(gòu)件從下方內(nèi)部套管閉鎖耦接件懸掛下來；使下方外部內(nèi)鉆柱閉鎖組件從上方內(nèi)部襯管閉鎖耦接件脫開；將井底鉆具組件從井筒移去；提供襯管懸掛器，所述襯管懸掛器具有懸掛器主體和夾頭組件，所述懸掛器主體連接至襯套構(gòu)件，所述夾頭組件連接在井底鉆具組件與送入工具之間；通過夾頭組件在送入工具與井底鉆具組件之間傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力；將伸縮接頭提供在井底鉆具組件內(nèi)；選擇性地使夾頭組件與懸掛器主體嚙合；選擇性地使伸縮接頭延伸來將外部內(nèi)鉆柱閉鎖組件連接至下方內(nèi)部襯管閉鎖耦接件；井底鉆具組件是膨脹/注水泥送入工具組件，所述膨脹/注水泥送入工具組件具有膨脹工具和移位刮擦塞以及浮塞；使夾頭組件與懸掛器主體嚙合，使第一落球/落鏢流過膨脹/注水泥送入工具組件以釋放浮塞；使浮塞停落在下方內(nèi)部襯管閉鎖耦接件處；經(jīng)由膨脹/注水泥送入工具將水泥泵入到井筒中；使第二落球/落鏢流過膨脹/注水泥送入工具組件以釋放刮擦塞；使刮擦塞向井下移位直到刮擦塞停落在浮塞上；使膨脹工具膨脹；使夾頭組件脫離懸掛器主體；通過送入工具來將夾頭組件從井筒移去；井底鉆具組件是清洗井底鉆具組件；用清洗井底鉆具組件來清洗井筒；井底鉆具組件是導(dǎo)向定向鉆井井底鉆具組件，所述導(dǎo)向定向鉆井井底鉆具組件包括鉆頭、擴(kuò)孔器、馬達(dá)以及隨鉆測量接頭；井底鉆具組件包括鄰近于鉆頭安置的總深擴(kuò)孔器；馬達(dá)和隨鉆測量接頭選擇性地安置在襯套構(gòu)件內(nèi)；襯管懸掛器具有懸掛器主體和夾頭組件，所述懸掛器主體連接至襯套構(gòu)件，所述夾頭組件連接在井底鉆具組件與送入工具之間；伸縮接頭在井底鉆具組件內(nèi)安置在夾頭組件與下方外部內(nèi)鉆柱閉鎖組件之間；井底鉆具組件是膨脹/注水泥送入工具組件，所述膨脹/注水泥送入工具組件具有膨脹工具和移位刮擦塞以及浮塞，所述浮塞被設(shè)定尺寸來連接至下方外部內(nèi)鉆柱閉鎖組件；第一和第二下方內(nèi)部襯管閉鎖耦接件位于襯套構(gòu)件的內(nèi)部內(nèi)；第一和第二浮塞被設(shè)定尺寸來分別連接至第一和第二下方外部內(nèi)鉆柱閉鎖組件；并且井底鉆具組件是清洗井底鉆具組件。

本公開的摘要僅用于提供在粗略閱讀之后可快速確定技術(shù)公開的性質(zhì)和要點(diǎn)的方法，并且所述摘要僅代表一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案。

雖然詳細(xì)示出了各種實(shí)施方案，但是本公開并不限于所示的實(shí)施方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到對以上實(shí)施方案的修改和調(diào)整。這類修改和調(diào)整處于本公開的精神和范圍內(nèi)。