CN105829638A - 具有大致压力平衡的环形密封装置的井分流器组件 - Google Patents

Abstract

一种分流器组件可包括：分流器，其具有偏转表面；以及环形密封装置，其从外部设置在所述组件上，并且响应于横跨所述装置施加的压力差而在所述组件上可纵向位移。一种井系统可包括：分流器组件，所述分流器组件定位在套管中，所述组件包括分流器和环形密封装置，所述环形密封装置密封所述组件与所述套管之间的环带，借此通过所述装置在所述组件上的移动来减小横跨所述装置的压力差。一种密封形成在分流器组件与套管之间的环带的方法，所述方法可包括：在芯轴上定位环形密封装置，所述装置滑动地并密封地与所述芯轴的外表面接合；将所述芯轴连接至分流器；以及安装所述组件，所述组件包括所述装置、所述芯轴以及所述套管中的所述分流器。

Description

具有大致压力平衡的环形密封装置的井分流器组件

技术领域

本公开大体上涉及结合地下井所利用的仪器和所进行的操作，并且在下文所述的一个实例中，更具体来说提供一种具有大致压力平衡的环形密封装置的井分流器组件。

背景技术

分流器通常用于井中，以使仪器相对于安装有分流器的井筒侧向偏转。分流器的实例包括铣削井下连接器(whipstock)和钻探井下连接器，以及完井分流器。铣削井下连接器可用来侧向偏转一个或多个磨机，以便铣削穿过内衬井筒的套管的窗口。钻探井下连接器可用来偏转钻柱，以用于从窗口向外钻探侧向井筒。完井偏转器可用来将完井组件(诸如，衬管、井滤网等)偏转到侧向井筒中。在一些实例中，单个分流器可进行这些功能中的一个以上(或所有)功能。因此，将容易了解，在构造和利用井分流器组件的技术中不断需要改进。

附图说明

图1是可体现本公开的原理的井系统和相关联方法的代表性部分横截面视图，所述井系统描绘为具有安装在母井筒中的井分流器组件和已从母井筒向外钻探的侧向井筒。

图2是井系统和方法的另一代表性部分横截面视图，所述井系统描绘为具有用水泥固定在侧向井筒中的衬管。

图3是分流器组件的环形密封装置和芯轴的放大比例代表性横截面视图。

图4是环形密封装置的另一放大比例代表性横截面视图

具体实施方式

图1中代表性地示出的是与井一起使用的系统10以及相关联的方法，所述系统和方法可体现本公开的原理。然而，应清楚地理解，系统10和方法仅仅是在实践中本公开的原理的应用的一个实例，并且多种其他实例是可能的。因此，本公开的范围完全不限于本文所描述和/或附图所描绘的系统10和方法的细节。

在图1实例中，井分流器组件12安装在套管14中，所述套管内衬主井筒或母井筒16。如本文所使用，术语“套管”用来指示管状保护井筒衬套。套管可呈为本领域技术人员所知为“套管”、“衬管”或“油管”的形式。套管可为分段或连续的、金属或非金属的，并且可伸展或现场形成。因此，应了解，本公开的范围不限于任何特定类型套管的使用。

分流器组件12由锚固装置18紧固在套管14中。锚固装置18可为封隔器、接合套管14中的闩锁联轴器的闩锁，或能够紧固分流器组件12而防止在套管中纵向位移的任何其他类型的锚固装置。

在一些实例中，锚固装置18可以是分流器组件12的部分。在其他实例中，锚固装置18可安装在套管14中，并且随后分流器组件12可与所述锚固装置接合。在其他实例中，锚固装置18可安装为分流器组件的部分，并且随后可在将组件的分流器更换为另一分流器时保持在套管14中。因此，应了解，本公开的范围不限于任何特定类型的锚固装置，或不限于安装锚固装置的任何特定程序，或不限于锚固装置与分流器组件的任何特定组合。

在图1实例中，定向装置20用来将分流器组件12的倾斜偏转表面22朝分支或侧向井筒24方位角地或旋转地定向。在定向装置20进行此这种定向功能时，侧向井筒24可能已被钻探或可能尚未被钻探。例如，定向装置20可用来在所需方位角方向上定向偏转表面22，以用于铣削穿过套管14的窗口26，并且随后从所述窗口向外钻探侧向井筒24。

注意，单独的定向装置20不必与本公开的范围保持一致。例如，锚固装置18可进行定向功能(例如，使用套管14中的定向闩锁联轴器等等)。在其他实例中，当使用诸如陀螺仪、低侧指示器等等的仪器安装分流器组件12时，可将所述分流器组件定向。因此，本公开的范围不限于使用任何特定类型的定向装置，或不限于使用具有分流器组件12的单独定向装置。

偏转表面22在分流器28上形成。在这个实例中，分流器28是为本领域技术人员所知为完井分流器的类型，但在其他实例中，分流器可进行不同于将完井仪器偏转到侧向井筒24中的功能，或还可进行除了将完井仪器偏转到侧向井筒24中以外的功能。因此，本公开的范围不限于使用任何特定类型的分流器。

如图1中所描绘，母井筒16是竖直的，并且侧向井筒24从窗口26被向下和向外钻探。然而，在其他实例中，母井筒16可以是水平的或相对于竖直而倾斜的，可从窗口26向上地、水平地或在任何其他方向上钻探侧向井筒24，所述母井筒可以是另一井筒的分支等等。因此，本公开的范围不限于如附图中所描绘或本文所描述的井筒16、24的细节中的任何细节。

在铣削窗口26、钻探侧向井筒24、完井操作等期间，岩屑可能会穿过径向形成在分流器组件12与套管14之间的环带30而位移。这种岩屑会防碍或防止某些仪器的正确操作或取回。例如，环带30中的岩屑会使得难以取回分流器组件12，或会引起定向装置20或锚固装置18的闩锁发生故障，等等。

在图1的分流器组件12中，通过使用分流器组件12上的环形密封装置32来减少这些不利和不希望的情况。环形密封装置32密封环带30，并且由此防止岩屑(诸如铣削和钻探岩屑、水泥等等)位移到环形密封装置之外。

在图1实例中，环形密封装置32从外部设置在芯轴34上，所述芯轴连接在分流器28与定向装置20之间。环形密封装置32密封地接合芯轴34和套管14，以便由此密封环带30。

环形密封装置32还滑动地接合套管14和芯轴34，以使得环形密封装置可在环带30中相对于套管和芯轴纵向位移。以这种方式，横跨环形密封装置32的压力可保持大致平衡，以使得环形密封装置不必对抗较大压力差来密封(在其他情况下所述较大压力差可缩短环形密封装置的使用寿命)。因此，如果横跨环形密封装置32施加压力差，那么环形密封装置可纵向位移并且由此消除(或至少显著减小)压力差。

现在另外参考图2，代表性地示出已在侧向井筒24中安装衬管36后的井系统10。水泥38已流入径向形成在衬管36与侧向井筒24之间的环带40中。

水泥38还通过窗口26延伸到母井筒套管14中。在随后的操作中，套铣工具(未示出)可用来切断衬管36的上端并且移除分流器组件12，以使得随后允许进出下方母井筒16，但这不必与本公开的范围一致。

如图2中所描绘，可看出水泥38中的一些已进入环带30中处于环形密封装置32上方。然而，环形密封装置32防止水泥38(或任何其他岩屑)进一步在环带30中位移。

例如，如果在注水泥操作期间，环带30中处于环形密封装置32上方中的压力相对于环带中处于环形密封装置下方的压力升高，那么环形密封装置可向下位移。环形密封装置32的这种向下位移将压缩环带30和井筒16中处于环形密封装置下方的流体，由此均衡横跨环形密封装置的压力。

现在另外参考图3，代表性地示出套管14中的分流器组件12的一部分的放大比例横截面视图。在这个视图中，可看出环形密封装置32密封地并滑动地设置在芯轴34的直径减小的外表面34a上。环形密封装置32还密封地并滑动地接合套管14的内表面14a。

现在另外参考图4，代表性地示出环形密封装置32的另一放大比例横截面视图。在这个视图中，可看出密封装置32包括大体上管状套筒42。密封件44从外部设置在套筒42上，以用于与套管内表面14a滑动并密封接合。另一密封件46设置在形成于套筒42内部的凹槽48中，以使得密封件可滑动地并密封地接合芯轴外表面34a。

在图4实例中，密封件44被模制或粘结到套筒42上，并且密封件46被保持在凹槽48中。然而，在其他实例中，密封件44、46可被保持在凹槽中，或被模制或粘结至套筒42，或以其他方式附接或紧固。在一些实例中，外密封件44和内密封件46可在使用或不使用套筒42的情况下整体地形成为单个部件。因此，本公开的范围不限于使用任何特定类型的密封件，或不限于环形密封装置32的任何特定构造。

现在可完全了解，以上公开对构造和利用井分流器组件的技术提供重大改进。在上文所描述的实例中，环形密封装置32能够在所述环形密封装置无须经受实质压力差的情况下防止岩屑(诸如水泥38等等)穿过环带30位移。

在一个方面中，通过以上公开为本领域提供了井分流器组件12。在上文所描述的实例中，分流器组件12可包括具有偏转表面22的分流器28，和从外部设置在井分流器组件12上的环形密封装置32，环形密封装置32能够响应于横跨环形密封装置32施加的压力差而在井分流器组件12上纵向位移。

环形密封装置32在井分流器组件12上的位移可减小压力差，和/或大致均衡横跨环形密封装置32的压力。

环形密封装置32纵向地定位在分流器28与锚固装置18之间，所述锚固装置将井分流器组件12紧固在井套管14中。环形密封装置32密封地并滑动地接合井套管14，并且密封地并滑动地接合连接至分流器28的芯轴34。

环形密封装置32可包括刚性套筒42，所述刚性套筒具有在套筒42的外部上的弹性第一密封件44，并且具有在套筒42的内部上的弹性第二密封件46。

环形密封装置32可防止环形密封装置32的第一侧面上的水泥38位移到环形密封装置32的与第一侧面相对的第二侧面。

上文还描述井系统10。在一个实例中，井系统10可包括定位在井套管14中的井分流器组件12，井分流器组件12包括分流器28和环形密封装置32，所述环形密封装置密封井分流器组件12与井套管14之间的环带30。通过环形密封装置32在井分流器组件12上的移动减小横跨环形密封装置32的压力差。环形密封装置32可响应于横跨环形密封装置32所施加的压力差而在井分流器组件12上移动。

上文的公开内容还为本提供一种密封形成在井分流器组件12与井套管14之间的环带30的方法。在一个实例中，所述方法包括：在芯轴34上定位环形密封装置32，环形密封装置32滑动地并密封地与芯轴34的外表面34a接合；将芯轴34连接至分流器28；以及安装井分流器组件12，所述井分流器组件包括环形密封装置32、芯轴34以及井套管14中的分流器28。

环形密封装置32在安装步骤后密封地并滑动地接合井套管14。

所述方法可包括在安装步骤后横跨环形密封装置32施加压力差，由此引起环形密封装置32在环带30中位移。环形密封装置32在环带30中的位移可减小压力差。

尽管已在上文描述各种实例，其中每一实例具有某些特征，但应理解，一个实例的特定特征不必专门为所述实例所使用。相反，上文所描述和/或附图中所描绘的任何特征都可与任何实例组合以作为那些实例的任何其他特征的补充或替代。一个实例的特征不与另一实例的特征互相排斥。相反，本公开的范围涵盖任何特征的任何组合。

尽管上文所描述的每一实例包括特征的某一组合，但应理解，无需使用实例的所有特征。相反，可在不另外使用任何其他特定特征的情况下使用上文所描述的任何特征。

应理解，本文所描述的各种实施方案可在不脱离本公开的原理的情况下在各种定向上利用，诸如倾斜、反转、水平、垂直等，并且在各种配置中利用。实施方案仅仅描述为本公开的原理的有益应用的实例，本公开不限于这些实施方案的任何特定细节。

在代表性实例的上文描述中，出于方便参考附图的目的而使用方向术语(诸如“上方”、“下方”、“上”、“下”等等)。然而，应清楚地理解，本公开的范围不限于本文所描述的任何特定方向。

在本说明书中以非限制性意义来使用术语“包括(including/includes/comprising/comprises)”和类似术语。例如，如果将系统、方法、设备、装置等描述为“包括(including)”某一特征或元件，那么所述系统、方法、设备、装置等可包括所述特征或元件，并且也可包括其他特征或元件。类似地，术语“包括(comprises)”被认为意指“包括但不限于”。

毫无疑问，本领域技术人员将在仔细考虑本公开的代表性实施方案的上文描述后容易地理解，可对特定实施方案进行许多修改、添加、取代、删除以及其他变化，并且这类变化通过本公开的原理而涵盖。例如，公开为单独形成的结构可在其他实例中整体地形成，并且反之亦然。因此，前述详细描述将清楚地被理解为仅借助于说明和举例来给出，本发明的精神和范围仅仅通过所附权利要求书和其等效物来限制。

Claims (20)

1.一种井分流器组件，其包括：

分流器，其具有偏转表面；以及

环形密封装置，其从外部设置在所述井分流器组件上，所述环形密封装置能够响应于横跨所述环形密封装置施加的压力差而在所述井分流器组件上纵向位移。

2.如权利要求1所述的井分流器组件，其中所述环形密封装置在所述井分流器组件上的位移减小所述压力差。

3.如权利要求1所述的井分流器组件，其中所述环形密封装置在所述井分流器组件上的位移大致均衡横跨所述环形密封装置的压力。

4.如权利要求1所述的井分流器组件，其中所述环形密封装置纵向定位在所述分流器与锚固装置之间，所述锚固装置将所述井分流器组件紧固在井套管中。

5.如权利要求4所述的井分流器组件，其中所述环形密封装置密封地并滑动地接合所述井套管，并且其中所述环形密封装置密封地并滑动地接合芯轴，所述芯轴连接至所述分流器。

6.如权利要求1所述的井分流器组件，其中所述环形密封装置包括刚性套筒，所述刚性套筒具有在所述套筒的外部上的弹性第一密封件，并且具有在所述套筒的内部上的弹性第二密封件。

7.如权利要求1所述的井分流器组件，其中所述环形密封装置防止在所述环形密封装置的第一侧面上的水泥位移到所述环形密封装置的与所述第一侧面相对的第二侧面。

8.一种井系统，其包括：

井分流器组件，其定位在井套管中，所述井分流器组件包括分流器和环形密封装置，所述环形密封装置密封所述井分流器组件与所述井套管之间的环带，其中通过所述环形密封装置在所述井分流器组件上的移动来减小横跨所述环形密封装置的压力差。

9.如权利要求8所述的井系统，其中所述环形密封装置响应于横跨所述环形密封装置施加的所述压力差而在所述井分流器组件上移动。

10.如权利要求8所述的井系统，其中所述环形密封装置在所述井分流器组件上的位移大致均衡横跨所述环形密封装置的压力。

11.如权利要求8所述的井系统，其中所述环形密封装置纵向定位在所述分流器与锚固装置之间，所述锚固装置将所述井分流器组件紧固在所述井套管中。

12.如权利要求8所述的井系统，其中所述环形密封装置密封地并滑动地接合所述井套管，并且其中所述环形密封装置密封地并滑动地接合芯轴，所述芯轴连接至所述分流器。

13.如权利要求8所述的井系统，其中所述环形密封装置包括刚性套筒，所述刚性套筒具有在所述套筒的外部上的弹性第一密封件，并且具有在所述套筒的内部上的弹性第二密封件。

14.如权利要求8所述的井系统，其中所述环形密封装置防止在所述环形密封装置的第一侧面上的水泥位移到所述环形密封装置的与所述第一侧面相对的第二侧面。

15.一种密封形成在井分流器组件与井套管之间的环带的方法，所述方法包括：

在芯轴上定位环形密封装置，所述环形密封装置滑动地并密封地与所述芯轴的外表面接合；

将所述芯轴连接至分流器；以及

将所述井分流器组件安装在所述井套管中，所述井分流器组件包括所述环形密封装置、所述芯轴以及所述分流器。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述环形密封装置在所述安装后密封地并滑动地接合所述井套管。

17.如权利要求15所述的方法，其进一步包括在所述安装后横跨所述环形密封装置施加压力差，由此引起所述环形密封装置在所述环带中位移。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述环形密封装置在所述环带中的位移减小所述压力差。

19.如权利要求15所述的方法，其中所述环形密封装置防止在所述环形密封装置的第一侧面上的水泥位移到所述环形密封装置的与所述第一侧面相对的第二侧面。

20.如权利要求15所述的方法，其中所述环形密封装置纵向定位在所述分流器与锚固装置之间，所述锚固装置将所述井分流器组件紧固在所述井套管中。