通過第二井眼交叉第一井眼的方法

2023-10-04 08:45:44 1

通過第二井眼交叉第一井眼的方法
【專利摘要】在一些通常的方案中，交叉第一套管井眼的方法包括：鑽出第二井眼，其具有靠近待交叉的第一套管井眼的遠端；在第二井眼中靠近第一套管井眼的套管的位置布置銑鞋引導裝置，銑鞋引導裝置被構造為引導磨銑組件的銑鞋偏離第二井眼的中心軸線，並朝向第一套管井眼；將磨銑組件插入第二井眼中；操作磨銑組件的銑鞋，沿著銑鞋引導件引導磨銑組件，並進入第一井眼的套管中；以及從第一井眼的套管移除材料，直到第一套管井眼和第二井眼流體連接。
【專利說明】通過第二井眼交叉第一井眼的方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種通過第二井眼交叉橫切)第一井眼的方法，以及第一井眼的堵塞方法。

【背景技術】
[0002]井眼可以鑽入地層，以挖掘油或氣(職8，天燃氣)的地下儲集層。這樣的井眼可以裝配有套管(例如金屬套管)，以加強井眼的結構穩定性。井眼通常在使用後會被遺棄。在一些情況下，當井產出的油或氣的體積下降到適當的經濟水平以下之後，井眼會被遺棄並關閉。替代地，在一些情況下，由於井眼中失去控制(破裂)，井眼也會被遺棄並關閉。不同的監管機構對於這樣的遺棄作業有不同的要求。一些監管機構要求堵塞被遺棄的井眼(例如用水泥塞


【發明內容】

[0003]本發明涉及一種用於交叉井眼的方法和系統。在一個概括的方案中，一種交叉第一套管井眼冊11 1301-6)的方法包括:鑽出第二井眼，其具有靠近待交叉的第一套管井眼的遠端；在第二井眼中靠近第一套管井眼的套管的位置布置銑鞋(111111)引導裝置，銑鞋引導裝置被構造為引導磨銑組件的銑鞋偏離第二井眼的中心軸線，並朝向第一套管井眼；將磨銑組件插入第二井眼中；操作磨銑組件的銑鞋，沿著銑鞋引導件引導磨銑組件，並進入第一井眼的套管中；以及從第一井眼的套管移除材料，直到第一套管井眼和第二井眼流體連接。
[0004]在另一概括的方案中，一種交叉第一套管井眼的方法包括:形成延伸至待交叉的第一套管井眼的區域的第二井眼；在第二井眼中靠近第一套管井眼的套管的套管聯接件的位置設置銑鞋引導裝置；將磨銑組件插入第二井眼中；沿著銑鞋引導裝置引導磨銑組件，並操作磨銑組件的銑鞋，從而使銑鞋首先從套管聯接件的上表面移除材料；以及從套管聯接件和相鄰套管移除材料，直到第一套管井眼和第二井眼流體連接。
[0005]在另一概括的方案中，一種交叉第一套管井眼的方法包括:形成延伸至待交叉的第一套管井眼的區域的第二井眼；將磨銑組件插入第二井眼中，其中磨銑組件具有銑鞋引導件、銑鞋和用於在銑鞋沿著銑鞋引導件前進時對齊銑鞋和銑鞋引導件的銑鞋對齊裝置；操作銑鞋並沿著銑鞋引導件將銑鞋引導至第一套管井眼的套管中；以及從套管移除材料，直到第一套管井眼和第二井眼流體連接。
[0006]在更詳細的方案中，該方法還可以包括從第二井眼中移除磨銑組件。
[0007]該方法還可以包括將阻塞材料從第二井眼插入第一套管井眼中，以形成阻塞物。在一些情況下，阻塞材料可以包括水泥。在一些情況下，阻塞物限制了可以通過第一套管井眼的流體的量。在一些情況下，流體是氣體。
[0008]該方法還可以包括在第二井眼中、銑鞋引導裝置的下方運行並設置錨定式封隔器組件。
[0009]布置銑鞋引導裝置可以包括使用鑽柱運行並定位銑鞋。
[0010]銑鞋引導鑽柱可以包括設置在第二井眼中的楔形構件，用於在銑鞋被插入第二井眼中時迫使銑鞋朝向第一井眼的套管。
[0011]磨銑組件可以包括銑鞋引導裝置，銑鞋引導裝置可以包括楔形的銑鞋引導裝置，其被設置在第二井眼中，用於在銑鞋被插入第二井眼中時迫使銑鞋朝向第一井眼的套管。
[0012]銑鞋可以包括轉動的鑽頭。在一些情況下，轉動的鑽頭由液壓驅動。
[0013]該方法還可以包括在第二井眼中、銑鞋引導件的下方運行並設置錨定式封隔器組件。
[0014]銑鞋對齊裝置可以包括一個或多個沿著銑鞋引導裝置縱向布置的凹槽引導軌道，其在銑鞋被插入第二井眼中時迫使銑鞋朝向套管。銑鞋可以包括一個或多個突出部，所述突出部的尺寸被設計為在凹槽軌道內滑動。在一些情況下，在銑鞋沿著銑鞋引導裝置移動時，凹槽引導軌道限制了銑鞋橫向於銑鞋引導件的縱向而移動的範圍。
[0015]在另一概括的方案中，一種交叉第一套管井眼的方法包括:形成延伸至待交叉的第一套管井眼的區域的第二井眼；將雷射工具組件插入第二井眼中，並使雷射工具組件與待堵塞的第一套管井眼的區域對齊；操作雷射工具組件，並在第一套管井眼的套管中形成開口 ；以及從套管移除材料，直到第一套管井眼和第二井眼流體連接。
[0016]在更詳細的方案中，該方法還可以包括從第二井眼中移除雷射工具組件。
[0017]雷射工具組件可以包括具有產生雷射束的雷射束髮生器的雷射穿孔器，以及聚焦陣列，雷射束穿過該聚焦陣列。
[0018]在另一概括的方案中，一種交叉弟一套管井眼的系統包括:鑽井組件，其被構造為鑽出具有靠近第一套管井眼的遠端的第二井眼；磨銑組件；以及銑鞋引導裝置。鑽井組件包括鑽柱和布置於鑽柱的端部的鑽頭。磨銑組件包括銑鞋鑽柱和布置於銑鞋鑽柱的端部的銑鞋，銑鞋具有被構造為從第一套管井眼的套管壁切割並移除材料的銑鞋鑽頭。銑鞋引導裝置被構造為弓I導銑鞋鑽頭朝向第一套管井眼的套管壁。
[0019]在更具體的方案中，該系統還可以包括阻塞材料輸送裝置，其被構造為將阻塞材料輸送至第一套管井眼中。在一些情況下，阻塞材料可以是水泥。
[0020]該系統還可以包括錨定式封隔器組件，其被構造為布置在第二井眼的遠端。
[0021〕 銑鞋引導裝置可以包括楔形構件。
[0022]在另一概括的方案中，一種用於交叉第一套管井眼的系統包括:鑽井組件，其被構造為鑽出具有靠近第一套管井眼的套管聯接件的遠端的第二井眼；磨銑組件；以及銑鞋引導裝置。鑽井組件包括鑽柱和布置於鑽柱端部的鑽頭。磨銑組件包括銑鞋鑽柱和布置於銑鞋鑽柱端部的銑鞋，銑鞋具有銑鞋鑽頭，所述銑鞋鑽頭被構造為沿著第一套管井眼的套管聯接件的表面擱置，並從第一套管井眼的套管壁和第一套管井眼的套管聯接件切割並移除材料。銑鞋引導裝置被構造為弓I導銑鞋鑽頭朝向第一套管井眼的套管壁。
[0023]在更具體的方案中，套管聯接件的表面是大體平坦的上表面，在開始切割進入套管壁時，銑鞋鑽頭可以沿著該表面擱置。
[0024]銑鞋引導裝置可以包括楔形構件。
[0025]該系統還可以包括阻塞材料輸送裝置，其被構造為將阻塞材料輸送至第一套管井眼中。在一些情況下，阻塞材料可以是水泥。
[0026]該系統還可以包括錨定式封隔器組件，其被構造為布置在第二井眼的遠端。
[0027]在另一概括的方案中，一種交叉第一套管井眼的系統包括:鑽井組件，其被構造為鑽出具有靠近第一套管井眼的遠端的第二井眼；磨銑組件；以及銑鞋引導裝置。鑽井組件包括鑽柱和布置於鑽柱端部的鑽頭。磨銑組件包括銑鞋鑽柱和布置於銑鞋鑽柱端部的銑鞋，銑鞋具有被構造為從第一套管井眼的套管壁切割並移除材料的銑鞋鑽頭。銑鞋引導裝置被構造為引導銑鞋鑽頭朝向第一套管井眼的套管壁，銑鞋引導裝置包括對齊特徵，其被構造為在銑鞋鑽頭沿著銑鞋引導裝置縱向移動時，限制銑鞋鑽頭相對於銑鞋引導裝置的相對運動。
[0028]在更具體的方案中，對齊特徵可以包括多個沿著銑鞋引導裝置縱向布置的凹槽引導軌道中的一個。銑鞋鑽頭可以包括一個或多個突出部，所述突出部的尺寸被設計為在凹槽軌道內滑動。在一些情況下，當銑鞋鑽頭沿著銑鞋引導裝置移動時，凹槽引導軌道限制了銑鞋鑽頭能夠橫向於銑鞋引導裝置的縱向而移動的範圍。
[0029]該系統還可以包括阻塞材料輸送裝置，其被構造為將阻塞材料輸送至第一套管井眼中。在一些情況下，阻塞材料可以是水泥。
[0030]該系統還可以包括錨定式封隔器組件，其被構造為布置在第二井眼的遠端。
[0031〕 銑鞋引導裝置可以包括楔形構件。
[0032]在另一概括的方案中，一種交叉弟一套管井眼的系統包括:鑽井組件，其被構造為鑽出具有靠近第一套管井眼的遠端的第二井眼；以及雷射工具組件。鑽井組件包括鑽柱和布置於鑽柱端部的鑽頭。雷射工具組件包括被構造為發射雷射切割光束的雷射穿孔器，雷射切割光束可以穿透第一套管井眼的套管壁，並形成第一套管井眼和第二井眼之間的開0。
[0033]在更具體的方案中，該系統還可以包括阻塞材料輸送裝置，其被構造為將阻塞材料輸送至第一套管井眼中。在一些情況下，阻塞材料可以是水泥。
[0034]雷射工具組件還可以包括第一套管井眼檢測器。第一套管井眼檢測器可以包括超聲工具，該超聲工具被構造為檢測來自第一套管井眼內流體流動的噪音。
[0035]雷射穿孔器可以包括產生雷射束的雷射束髮生器，雷射工具組件可以包括聚焦陣列，雷射切割光束穿過該聚焦陣列。
[0036]雷射工具組件還可以包括雷射對齊裝置，其被構造為檢測雷射穿孔器相對於套管壁的方向。雷射對齊裝置可以包括金屬檢測器。金屬檢測器可以包括磁性傳感器。
[0037]第二井眼的雷射工具組件被定位成發射雷射切割光束的部分基本上平行於第一套管井眼。
[0038]實施例可以包括一個或多個以下優點。
[0039]使用在此描述的方法和系統，通過降低切割進入套管井眼的套管的銑鞋在切割期間沿著套管橫向移動的可能性，套管井眼可以比一些其它的交叉方法更容易被交叉，在一些情況下更容易進行堵塞。
[0040]在一些實施例中，通過沿著套管聯接件的大體平坦的表面安置，切割進入套管井眼的套管的銑鞋可以更多控制的方式開始從套管移除材料。
[0041]在一些實施例中，通過使用可以更多控制的方式從套管切割材料的雷射工具，套管井眼比一些其它交叉方法更容易被交叉。
[0042]一個或多個實施例的細節將在以下的附圖以及說明書中陳述。從說明書、附圖以及權利要求中，其它的方案、特徵以及優點將顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1示出了第一套管井眼的示意性剖視圖。
[0044]圖2示出了圖1的第一井眼的放大的示意性剖視圖，其示出了由套管聯接件連接的井眼套管。
[0045]圖3八示出了示例性的磨銑組件布置在靠近圖1的第一井眼鑽入的第二交叉井眼中的示意圖。
[0046]圖38示出了圖3八的磨銑組件在第二井眼中錨固造斜器的示意圖。
[0047]圖3(:示出了圖3八中的磨銑組件的銑鞋從造斜器釋放的示意圖。
[0048]圖30示出了圖3(:的銑鞋布置在第二井眼中的示意圖，其中銑鞋倚靠在井眼套管聯接件上，並在第一井眼的套管接箍上方的套管壁中穿過套管接箍磨銑孔。
[0049]圖32示出了圖3(:的銑鞋穿透圖3八的第一井眼的套管壁和聯接件，並交叉圖3八的第一井眼的示意圖。
[0050]圖3？示出了圖3八的磨銑組件從第二井眼被移除。
[0051]圖3(}示出了水泥阻塞組件被插入第二井眼中，並泵送阻塞材料進入圖3八的第一井眼。
[0052]圖4八是包括銑鞋和造斜器的磨銑組件的側視圖。
[0053]圖48是圖4八的磨銑組件的俯視圖。
[0054]圖扣是沿截面0(:截取的、圖4八中的磨銑組件的剖視圖。
[0055]圖40是開放孔的錨組件。
[0056]圖42是開放孔的封隔器組件。
[0057]圖4？和圖％是示例性的磨銑組件的、以節段示出的剖面側視圖。
[0058]圖4?是圖4八的磨銑組件的磨銑引導件的剖面前視圖。
[0059]圖41是圖4八的磨銑組件的銑鞋的剖面前視圖。
[0060]圖5八示出了在鄰近圖1的第一套管井眼處形成第二鄰接井眼的示例的示意圖。
[0061]圖58示出了雷射工具被下降至圖5八的第二井眼中的示意圖。
[0062]圖5(:示出了圖58的雷射工具穿透圖1的第一井眼的套管。

【具體實施方式】
[0063]例如，一旦已經從井中取出適當數量的油或氣，或在井眼破裂的情況下，諸如那些用於從地殼內的井輸出油或氣的井眼偶爾會被遺棄。在一些情況下，井眼會被填充材料(例如用水泥堵塞)，以阻止或防止油或氣無意地從井眼排出。
[0064]圖1示出了設置在地層12中的套管井眼(例如第一井眼)10的示意性剖視圖。例如，第一井眼10可以是待遺棄的井眼。井眼10包括套管14，該套管加強結構完整性，並充當從井中輸出油或氣的導管。如圖2所示，套管14通常由多個套管段16組成，所述套管段由套管聯接件18連接。在一些情況下，必須穿透待遺棄的井眼，以泵入填充材料(例如水泥)，從而形成阻塞物並堵塞井眼。形成在井眼中的阻塞物限制油或氣從井眼中無意地排出。圖2示出了井眼10的靠近其中一個套管聯接件18的待交叉的示例性區域。
[0065]圖3八示出了形成鄰接圖1中的第一井眼10的第二交叉井眼20的示例性鑽井組件50(例如具有鑽頭52和鑽柱54)的示意圖。交叉井眼20通常被設置為相對於待交叉的套管井眼10呈約0度至約90度(例如約0度至約6度，例如約3度)的角度。
[0066]可以通過任何合適的、常規的井眼鑽入技術構成交叉井眼20。在一些實施例中，鑽機包括一系列具有附接於鑽柱的遠端的鑽頭的鑽柱段。鑽頭鑽透(例如切穿)地下的地質層。鑽井液(例如鑽探泥漿)被向下泵送至鑽管內的孔，並通過鑽頭中的噴嘴離開。鑽探泥漿可以是流體、固體和化學品的混合物，其被設計為具有合適的物理和化學特徵，以安全地鑽入地面材料並從被鑽入的井眼中輸送被移除的材料。例如，鑽探泥漿可以用於從鑽頭中移除熱量，用於將巖石屑從井眼提升至地面，以降低井眼壁中的巖石的不穩定性，並克服巖石內的流體壓力，從而使這些流體在鑽入期間不會進入井眼。
[0067]在鑽入期間產生的巖石屑由鑽探泥漿移除，因為鑽探泥漿循環至鑽柱外的地面。隨後鑽探泥漿被循環通過過濾器(例如振動器)，該過濾器將巖石屑從鑽探泥漿中過濾掉。接著被過濾的鑽探泥漿可以返回被鑽入的井眼。
[0068]鑽機在地面上轉動鑽杆，轉動扭矩被向下傳輸至鑽柱並至鑽頭。鑽頭轉動並鑽透地質層。在其它實施例中，鑽柱不是通過鑽機轉動，而是將井下泥漿馬達安裝在鑽柱的遠端，鑽探泥漿被向下泵入鑽柱並穿過井下馬達。泥漿以本領域已知的方式驅動馬達。井下馬達為鑽頭提供轉動扭矩，使鑽頭能夠鑽透地層。鑽頭通常鑽透地層並朝向第一套管井眼，直到其與第一井眼10相距的距離處於期望的距離內。可以使用任何合適的距離、深度、和/或位置測量技術和裝置來檢測和控制鑽頭相對於第一套管井眼的位置(即，交叉井眼的輪廓例如，在一些實施例中，設置在鑽頭上或鑽頭附近的傳感器(例如磁性傳感器)可以檢測鑽頭相對於待穿透的第一套管井眼的位置的靠近程度。傳感器被連接(例如，以無線方式或通過有線連接)至鑽機的控制單元，從而能夠適當地控制鑽頭的軌跡。
[0069]當傳感器判定鑽頭處於相對於第一井眼10合適的位置時，鑽機可以停止轉動鑽頭，並從新形成的第二交叉井眼中取出鑽頭52和鑽柱54。隨後將磨銑組件連接至鑽柱的下端，並插入第二井眼20中，以穿透第一套管井眼10。
[0070]圖38示出了磨銑組件100將磨銑引導件(例如造斜器)102和錨定式封隔器104錨固至交叉井眼20中的示意圖。交叉井眼20被形成為使其端部22沿著第一井眼10的套管16靠近套管聯接件18中的一個。
[0071]磨銑組件100包括連接至銑鞋108的鑽柱106，該銑鞋具有在作業時被構造為切除在銑鞋108周圍的材料的銑鞋。與鑽井組件50類似，鑽柱106可以包括被安裝在鑽柱106的遠端的井下泥漿馬達，鑽井液(例如鑽探泥漿)可以被向下泵入鑽柱106，並穿過井下馬達。鑽探泥漿以本領域已知的方式驅動井下馬達。井下馬達為磨銑鑽頭提供轉動扭矩，使鑽頭能夠鑽透地層12或套管16。
[0072]錨定式封隔器104和造斜器102被設置在交叉井眼20中。例如，錨定式封隔器104和造斜器102伸入鑽柱106的遠端上的交叉井眼20中，並可以連接和定位至磨銑組件100的下方。
[0073]造斜器102是楔形的結構，其具有成角度的楔形表面110，以在交叉井眼20內形成錐形。在一些實施例中，造斜器102具有沿著成角度的楔形表面110形成的凹面，其成形為適應銑鞋108的外徑。造斜器102設置在交叉井眼20內，從而使成角度的楔形表面110引導磨銑組件100的銑鞋108朝向套管聯接件18上方的套管井眼的部分。圖4八至圖40示出了磨糹先組件100，其包括在液壓送入工具錨定件017辦1*1皿11118丨001 10^)上的統鞋108和造斜器102。
[0074]錨定式封隔器104和造斜器102通常作為這樣一種組件被定位至(例如進入)交叉井眼20中，即一旦錨定式封隔器104接觸表面(例如，接觸交叉井眼20的端部22時)，該組件從鑽柱106釋放。一旦被釋放，錨定式封隔器104會擴張，並接觸交叉井眼20周圍的地面的壁，從而為錨定式封隔器104和造斜器102提供結構上的穩定性。在一些實施例中，錨定式封隔器104和造斜器102在與鑽柱不同的軌跡上各自獨立地進入交叉井眼20中。在一些實施例中，錨定式封隔器104是錨定組件101和封隔器組件103。圖40示出了由哈利伯頓公司提供的型號為635.69的開孔錨101。圖42示出了由哈利伯頓公司提供的型號為635.345的開孔封隔器103。
[0075]圖3(:示出了圖38中的磨銑組件100的銑鞋108從造斜器102釋放的示意圖。一旦錨定式封隔器104被設置在交叉井眼20中，則磨銑組件100(例如磨銑組件100的銑鞋108)由造斜器102釋放。
[0076]典型地，銑鞋108通過連接螺栓連接至造斜器102，該連接螺栓可以由於施加於鑽柱106的軸向力或由於施加為轉動銑鞋108並剪切連接螺栓的扭矩而被剪切。一旦與造斜器102分離，則銑鞋108可以被轉動。例如，液壓鑽井液(例如，鑽探泥漿)被向下泵入鑽柱106，這驅動了為銑鞋108提供轉動扭矩的井下馬達，以開始切除交叉井眼20和套管井眼10之間的地層12，並且由於造斜器102的方向，銑鞋108被導向套管井眼10。當銑鞋108靠近套管井眼10的套管16時，銑鞋108可以鑽透第一井眼10中的套管16周圍的水泥護罩(即，如果套管16已經被灌注在套管井眼10中)。在磨銑通過水泥護罩之後，銑鞋108會接觸套管井眼10的套管16。
[0077]圖30示出了圖3(:的銑鞋108磨銑套管聯接件18上方的井眼套管16的示意圖。由於交叉井眼20和設置的錨定式封隔器104和造斜器102的配置方式，銑鞋108倚靠在套管接箍18的上端，切除了接箍18上方的套管16，並開始切除接箍18。接箍18的相對平坦的上表面提供了銑鞋108能夠開始切除的接合表面。銑鞋108會優先切入接箍18上方的套管壁16並切割接箍。造斜器102及其成彎曲角度的表面也有助於引導銑鞋108，並降低銑鞋108沿著套管16的外表面橫向移動的可能性。
[0078]圖32示出了圖3(:的銑鞋108穿透井眼套管壁16並磨掉圖30的聯接件18的上部以及交叉圖38的套管井眼10的示意圖。銑鞋108繼續作業並切透套管壁16和聯接件18，直到穿透它們，以液壓式地連接套管井眼10和交叉井眼20。
[0079]銑鞋108在交叉井眼20內的切割路徑可以取決於各種因素，例如交叉井眼20的尺寸、以及造斜器102和銑鞋108的設計與形狀。例如，在一些實施例中，根據被交叉的套管16中待形成的孔的期望尺寸(例如寬度)和傾斜的造斜器102的錐角，切口的長度可以根據公式1冊00 = (^)/(2^1)推算而得，其中X是造斜器的錐角(度是銑鞋108的寬度，I是切口的長度。如示出的，I除以2是因為銑鞋108通常只需要向內行進其直徑的一半的距離，以完全地穿透套管16。在一些實施方式中，造斜器具有3度的錐角6 = 3^)0當使用這樣的造斜器形成孔時，如果使用外徑為8.5英寸的銑鞋，則當銑鞋行進一半的路程至套管中時，在套管16中會形成寬度大致為最大8.5英寸的孔，此時切口的長度可以由1^(3(16^) =8.5/(2札)推算而得。長度[為大約81英寸。因此，為了完全地穿透套管16和套管聯接件18，在被造斜器102驅動進入套管的同時，銑鞋108縱向行進大約81英寸。
[0080]待形成在套管16中的切口的寬度和長度通常基於交叉套管井眼10之後待執行的過程來決定。例如，在一些情況下，管或管柱可以被插入至套管井眼10，以將泥漿或水泥泵入套管井眼10中。在這些情況下，開口的寬度很可能足夠大，以插入管或管柱，包括誤差幅度。替代地，在一些情況下，足夠長和寬的開口有利於將水泥或泥漿直接泵入交叉井眼20中，從而堵塞套管井眼10，而無需將管或管柱直接插入套管井眼10中。
[0081]通常，切割的開口具有比用於泵送泥漿或水泥的管或管柱的流動面積大的流動面積，從而使開口不會限制被泵送的泥漿或水泥的流動。但是，如果需要，可以切割更大的開口，例如，如果需要將某物直接插入被交叉的套管井眼10中，或者在大體積和/或高速度的流體準備被泵送通過開口的情況下，需要避免通過開口的明顯的壓力損耗。
[0082]在切割的同時，銑鞋108轉動並切除套管壁16和套管聯接件18，直到完全穿透套管井眼10，並根據期望的孔參數(如以上討論的)形成孔24。可以使用任何合適的技術和裝置來檢測套管聯接件18和井眼套管壁16的完全穿透。例如，銑鞋108處的抵抗扭矩可以被測量並監控，以預測(例如確定)銑鞋108切透的材料。當銑鞋108開始切割金屬的套管壁16或套管聯接件18時，抵抗扭矩通常增大。監控磨銑柱從該點前進的量(即磨銑柱的深度)會給出形成的開口有多寬的指示。
[0083]圖3？示出了圖38的磨銑組件100從交叉井眼20中被移除。磨銑組件100從交叉井眼20中被移除，使得阻塞材料(例如水泥)能夠從交叉井眼20通過穿透的孔24被輸送到套管井眼10中。
[0084]通常，在輸送水泥期間，錨定式封隔器104和造斜器102被留在交叉井眼20中。在一些實施例中，造斜器102和錨定式封隔器104在泵送水泥之前被移除。
[0085]圖3(}示出了水泥輸送組件150被插入交叉井眼20中並泵送阻塞材料(例如水泥)到套管井眼10中。一旦穿透的孔24形成，套管井眼10和交叉井眼20流體連接，則水泥輸送組件150將水泥泵入套管井眼10中。例如，可以從交叉井眼20通過在套管壁16和聯接件18中形成的穿透的孔24將水泥泵入套管井眼10中。
[0086]水泥被泵送，直到所輸送的水泥的量足夠在套管井眼10內形成結構上適當的阻擋層。例如，在一些情況下，水泥被泵入套管井眼10，直到形成可以防止氣或油離開套管井眼10的阻擋層。被泵送的水泥的體積通常取決於井眼的條件，在一些情況下取決於監管的要求。在一些實施例中，水泥輸送組件150包括止回閥，其允許水泥流入井眼中，同時降低任一個井眼中的流體(例如，氣或油)可以向上流入位於交叉井眼20中的鑽柱並流出交叉井眼20的可能性。例如，當交叉發生井噴的井眼並將水泥輸送至該井眼時，可以使用止回閥。在一些實施例中，使用其它系統輸送水泥。例如，水泥可以被泵送通過磨銑組件100的鑽柱106。
[0087]在一些實施例中，使用其它類型的設備來輸送和引導交叉井眼20內的銑鞋。例如，磨銑組件可以包括對齊特徵，用以沿著銑鞋引導件約束銑鞋的路徑。例如，參照圖4？至圖41，磨銑組件200可以包括錐形的銑鞋引導件202，其與銑鞋208的相應部件接合，以輔助降低銑鞋208在磨銑期間移離銑鞋引導件202、例如沿著套管井眼10的井眼套管16橫向移動的可能性。例如，如示出的，哈利伯頓公司的組11虹仏型磨銑組件200包括具有對齊凹槽212的銑鞋引導件202，該對齊凹槽沿著銑鞋引導件202縱向地跨越，並輔助將銑鞋208與銑鞋引導件202對齊，降低銑鞋208沿著套管16移動的可能性。銑鞋208具有突出部214，其尺寸被設計並構造為接納在銑鞋引導件202的凹槽212內。
[0088]組11虹仏型磨銑組件200可以被插入交叉井眼20中，直到抵靠交叉井眼20的端部22安置(例如使用錨定式封隔器104)(在圖38中示出)。一旦處於靠近套管井眼20的位置，液壓流體(例如鑽探泥漿)可以被向下泵入磨銑組件200的鑽柱，如以上參考圖38至圖32所討論的。所施加的液壓可以用於從銑鞋引導件202中釋放液壓的銑鞋208的運行工具，且銑鞋208可以開始轉動並沿著楔形的銑鞋引導件202前進。由於銑鞋引導件202的形狀，銑鞋208抵靠套管井眼10的套管16緩慢地前進並進入套管，流體地連接套管井眼10和交叉井眼20的孔被切出。如以上討論並在圖3(}中示出的，阻塞材料(例如水泥)隨後可以被插入套管井眼10中，以堵塞套管井眼10。
[0089]雷射穿孔
[0090]雖然以上已經描述了在套管井眼10中形成開口的機械加工裝置，但其它技術也是可以的。
[0091]圖5八示出了形成靠近圖1的第一套管井眼10的第二相鄰井眼20的示例性的鑽井組件50的示意圖。鑽井組件50包括任何合適的常規的鑽井裝置，例如以上討論的鑽機。相鄰井眼20被設置成使雷射工具能夠被大致豎向地下降至相鄰井眼20中。例如，可以相對於套管井眼10設置相鄰井眼20，使得能夠以相對於豎直方向的套管井眼10呈約0度至約65度角地部署雷射工具(例如電纜雷射工具)。相鄰井眼20延伸的深度為至少到達穿透套管井眼10的期望位置。一旦相鄰井眼20形成到期望的深度，則鑽井組件50(例如鑽頭52和鑽柱54)可以從相鄰井眼20中被升起並移除。
[0092]圖58示出了雷射工具300被下降至圖4八的相鄰井眼中的示意圖。雷射工具300被下降至期望的深度，在該處對套管井眼10的套管形成穿孔。可以使用各種技術和裝置來確定雷射工具300已經下降至相鄰井眼20中的深度。例如，當支撐雷射工具300的纜繩302在地面停止輸出時，可以監控電纜的測量。但是，在一些情況下，這些測量會存在與拉伸纜繩302相關的誤差。在一些實施例中，使用磁性測距工具來檢測雷射工具300相對於套管井眼10的靠近程度。替代地或附加地，在一些實施例中，雷射工具300包括設置在雷射穿孔器304上方的超聲工具，在此當雷射工具300到達靠近套管井眼10的區域時，超聲工具可以檢測來自在套管井眼10中的氣和/或液流的噪音。
[0093]一旦處於形成穿孔的期望深度，雷射工具300的雷射穿孔器304與套管井眼10的套管16對齊。例如雷射工具300可以包括金屬檢測器(例如磁性傳感器)，從而在雷射工具300轉動時，可以檢測雷射穿孔器304對準金屬套管16的時間。替代地或附加地，在一些實施例中，超聲工具可以用於檢測雷射穿孔器304相對於套管井眼10的方向，用於將雷射穿孔器304對準金屬套管16。
[0094]圖扣示出了圖48的雷射工具300的雷射穿孔器304穿透套管井眼10的套管16。一旦與套管井眼10的期望部分對齊，雷射穿孔器304的雷射可以被操作為在套管井眼10的套管壁16中雷射切出(例如穿透)開口。在雷射穿孔器304發射雷射切割光束的同時，雷射穿孔器304可以相對於套管16移動，以產生開口。可以使用各種裝置來移動雷射穿孔器304以及發射的雷射，從而形成開口。例如，液壓的或機電的裝置或系統可用於關節連接相鄰井眼內的雷射工具，以切出開口。可用於關節連接雷射工具的現有技術的裝置和系統在美國專利如.7938175中公開。
[0095]一旦在套管井眼10的套管壁16中形成開口，則雷射工具300可以從相鄰井眼20中移除。如以上討論的，隨後水泥泵送組件可以被下降至相鄰井眼20中，沿著套管井眼10的套管壁16到達由雷射工具300形成的開口區域。隨後將來自水泥泵送組件的水泥泵送頭的水泥泵送至開口中。水泥被泵送直到水泥的量足夠在套管井眼10內形成結構上適當的阻擋層。例如，在一些情況下，水泥被泵入套管井眼10中，直到形成能夠防止氣或油離開套管井眼10的阻擋層。
[0096]已經描述了多個實施例。然而，應當理解，在不背離本發明的原理和範圍的情況下，可以作出各種修改。因此，其它的實施例也處於隨後的權利要求的範圍之內。
【權利要求】
1.一種交叉第一套管井眼的方法，所述方法包括: 鑽出第二井眼，所述第二井眼的遠端靠近待交叉的所述第一套管井眼； 在所述第二井眼中靠近所述第一套管井眼的套管的位置布置銑鞋引導裝置，所述銑鞋引導裝置被構造為引導磨銑組件的銑鞋偏離所述第二井眼的中心軸線，並朝向所述第一套管井眼； 將所述磨銑組件插入所述第二井眼中； 操作所述磨銑組件的銑鞋，沿著銑鞋引導件引導所述磨銑組件，並進入所述第一井眼的套管中；以及 從所述第一井眼的套管移除材料，直到所述第一套管井眼和所述第二井眼流體連接。
2.根據權利要求1所述的方法，還包括從所述第二井眼移除所述磨銑組件。
3.根據權利要求1所述的方法，還包括將阻塞材料從所述第二井眼插入所述第一套管井眼中，以形成阻塞物。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述阻塞材料是水泥。
5.根據權利要求3所述的方法，其中，所述阻塞物限制了能通過所述第一套管井眼的流體的量。
6.根據權利要求1所述的方法，還包括在所述第二井眼中、所述銑鞋引導裝置的下方運行並設置錨定式封隔器組件。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，布置所述銑鞋引導裝置包括使用鑽柱運行並定位所述銑鞋。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，所述銑鞋引導裝置是設置在所述第二井眼中的楔形構件，用於在所述銑鞋被插入所述第二井眼中時強制所述銑鞋朝向所述第一井眼的套管。
9.根據權利要求1所述的方法，其中，所述銑鞋包括轉動的鑽頭。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述轉動的鑽頭由液壓驅動。
11.一種交叉第一套管井眼的方法，所述方法包括: 形成延伸至待交叉的所述第一套管井眼的區域的第二井眼； 在所述第二井眼中，在靠近所述第一套管井眼的套管的套管聯接件的位置設置銑鞋引導裝置； 將磨銑組件插入所述第二井眼中； 沿著所述銑鞋引導裝置引導所述磨銑組件，並操作所述磨銑組件的銑鞋，使得所述銑鞋首先從所述套管聯接件的上表面移除材料；以及 從所述套管聯接件和相鄰套管移除材料，直到所述第一套管井眼和所述第二井眼流體連接。
12.根據權利要求11所述的方法，還包括從所述第二井眼移除所述磨銑組件。
13.根據權利要求11所述的方法，還包括將阻塞材料從所述第二井眼插入所述第一套管井眼中，以形成阻塞物。
14.根據權利要求13所述的方法，其中，所述阻塞材料是水泥。
15.根據權利要求13所述的方法，其中，所述阻塞物限制了能通過所述第一套管井眼的流體的量。
16.根據權利要求13所述的方法，還包括在所述第二井眼中、所述銑鞋引導裝置的下方運行並設置錨定式封隔器。
17.根據權利要求13所述的方法，其中，所述磨銑組件包括所述銑鞋引導裝置，所述銑鞋引導裝置是設置在所述第二井眼中的楔形銑鞋引導裝置，用於在所述銑鞋被插入所述第二井眼中時強制所述銑鞋朝向所述第一井眼的套管。
18.根據權利要求13所述的方法，其中，所述銑鞋包括轉動的鑽頭。
19.根據權利要求18所述的方法，其中，所述轉動的鑽頭由液壓驅動。
20.一種交叉第一套管井眼的方法，所述方法包括: 形成延伸至待交叉的所述第一套管井眼的區域的第二井眼； 將磨銑組件插入所述第二井眼中，所述磨銑組件包括銑鞋引導件、銑鞋和銑鞋對齊裝置，所述銑鞋對齊裝置用於在所述銑鞋沿著所述銑鞋引導件前進時對齊所述銑鞋和所述銑鞋引導件； 操作所述銑鞋，沿著所述銑鞋引導件引導所述銑鞋並使所述銑鞋進入所述第一套管井眼的套管中；以及 從所述套管移除材料，直到所述第一套管井眼和所述第二井眼流體連接。
21.根據權利要求20所述的方法，還包括從所述第二井眼移除所述磨銑組件。
22.根據權利要求20所述的方法，還包括在所述第二井眼中、所述銑鞋引導件的下方運行並設置錨定式封隔器組件。
23.根據權利要求20所述的方法，還包括將阻塞材料從所述第二井眼插入所述第一套管井眼中，以形成阻塞物。
24.根據權利要求23所述的方法，其中，所述阻塞材料是水泥。
25.根據權利要求23所述的方法，其中，所述阻塞物限制了能通過所述第一套管井眼的流體的量。
26.根據權利要求20所述的方法，其中，所述銑鞋對齊裝置包括多個沿著所述銑鞋引導裝置縱向布置的多個凹槽引導軌道中的一個，在所述銑鞋被插入所述第二井眼中時，所述凹槽引導軌道朝向所述套管迫壓所述銑鞋。
27.根據權利要求26所述的方法，其中，所述銑鞋包括一個或多個突出部，所述突出部的尺寸設計為在所述凹槽軌道內滑動。
28.根據權利要求27所述的方法，其中，在所述銑鞋沿著所述銑鞋引導裝置移動時，所述凹槽引導軌道限制了所述銑鞋能夠橫向於所述銑鞋引導件的縱向的移動的範圍。
29.根據權利要求20所述的方法，其中，所述銑鞋包括轉動的鑽頭。
30.根據權利要求29所述的方法，其中，所述轉動的鑽頭由液壓驅動。
31.一種交叉第一套管井眼的方法，所述方法包括: 形成延伸至待交叉的所述第一套管井眼的區域的第二井眼； 將雷射工具組件插入所述第二井眼中，並使所述雷射工具組件與待堵塞的所述第一套管井眼的區域對齊； 操作所述雷射工具組件，並在所述第一套管井眼的套管中形成開口 ；以及 從所述套管移除材料，直到所述第一套管井眼和所述第二井眼流體連接。
32.根據權利要求31所述的方法，還包括從所述第二井眼移除所述雷射工具組件。
33.根據權利要求31所述的方法，還包括將阻塞材料從所述第二井眼插入所述第一套管井眼中，以形成阻塞物。
34.根據權利要求33所述的方法，其中，所述阻塞材料是水泥。
35.根據權利要求33所述的方法，其中，所述阻塞物限制了能通過所述第一套管井眼的流體的量。
36.根據權利要求35所述的方法，其中，所述流體是氣體。
37.根據權利要求31所述的方法，其中，所述雷射工具組件包括具有產生雷射束的雷射束髮生器的雷射穿孔器，以及聚焦陣列，雷射束穿過所述聚焦陣列。
38.一種交叉第一套管井眼的系統，所述系統包括: 鑽井組件，被構造為鑽出第二井眼，所述第二井眼的遠端靠近所述第一套管井眼，所述鑽井組件包括: 鑽柱；以及 布置於所述鑽柱的一端部的鑽頭； 磨統組件，包括: 銑鞋鑽柱；以及 布置於所述銑鞋鑽柱的一端部的銑鞋，所述銑鞋具有銑鞋鑽頭，所述銑鞋鑽頭被構造為從所述第一套管井眼的套管壁切除並移除材料；以及 銑鞋引導裝置，被構造為弓I導所述銑鞋鑽頭朝向所述第一套管井眼的套管壁。
39.根據權利要求38所述的系統，還包括阻塞材料輸送裝置，所述阻塞材料輸送裝置被構造為將阻塞材料輸送至所述第一套管井眼中。
40.根據權利要求39所述的系統，其中，所述阻塞材料是水泥。
41.根據權利要求38所述的系統，還包括錨定式封隔器組件，所述錨定式封隔器組件被構造為布置在所述第二井眼的遠端。
42.根據權利要求38所述的系統，其中，所述銑鞋引導裝置是楔形構件。
43.一種交叉第一套管井眼的系統，所述系統包括: 鑽井組件，所述鑽井組件被構造為鑽出第二井眼，所述第二井眼的遠端靠近所述第一套管井眼的套管聯接件，所述鑽井組件包括: 鑽柱；以及 布置於所述鑽柱的一端部的鑽頭； 磨統組件，包括: 銑鞋鑽柱；以及 布置於所述銑鞋鑽柱的一端部的銑鞋，所述銑鞋具有銑鞋鑽頭，所述銑鞋鑽頭被構造為沿著所述第一套管井眼的套管聯接件的一表面擱置，切割所述第一套管井眼的套管壁和所述第一套管井眼的套管聯接件並從其移除材料；以及 銑鞋引導裝置，所述銑鞋引導裝置被構造為朝向所述第一套管井眼的套管壁引導所述銑鞋鑽頭。
44.根據權利要求43所述的系統，其中，所述套管聯接件的該表面是大致平坦的上表面，在開始切入所述套管壁的同時，所述銑鞋鑽頭能夠沿著所述上表面擱置。
45.根據權利要求43所述的系統，其中，所述銑鞋引導裝置是楔形構件。
46.根據權利要求43所述的系統，還包括阻塞材料輸送裝置，所述阻塞材料輸送裝置被構造為將阻塞材料輸送至所述第一套管井眼中。
47.根據權利要求46所述的系統，其中，所述阻塞材料是水泥。
48.根據權利要求43所述的系統，還包括錨定式封隔器組件，所述錨定式封隔器組件被構造為布置在所述第二井眼的遠端。
49.一種交叉第一套管井眼的系統，所述系統包括: 鑽井組件，所述鑽井組件被構造為鑽出第二井眼，所述第二井眼的遠端靠近所述第一套管井眼，所述鑽井組件包括: 鑽柱；以及 布置於所述鑽柱的一端部的鑽頭； 磨統組件，所述磨統組件包括: 銑鞋鑽柱；以及 布置於所述銑鞋鑽柱的一端部的銑鞋，所述銑鞋具有銑鞋鑽頭，所述銑鞋鑽頭被構造為切割所述第一套管井眼的套管壁並從其移除材料；以及 銑鞋引導裝置，所述銑鞋引導裝置被構造為朝向所述第一套管井眼的套管壁引導所述銑鞋鑽頭，所述銑鞋引導裝置包括對齊特徵，所述對齊特徵被構造為在所述銑鞋鑽頭沿著所述銑鞋引導裝置縱向移動時，限制所述銑鞋鑽頭相對於所述銑鞋引導裝置的相對運動。
50.根據權利要求49所述的系統，其中，所述對齊特徵包括多個沿著所述銑鞋引導裝置縱向布置的凹槽引導軌道中的一個。
51.根據權利要求50所述的系統，其中，所述銑鞋鑽頭包括一個或多個突出部，所述突出部的尺寸被設計為在所述凹槽軌道內滑動。
52.根據權利要求51所述的系統，其中，當所述銑鞋鑽頭沿著所述銑鞋引導裝置移動時，所述凹槽引導軌道限制了所述銑鞋鑽頭能夠橫向於所述銑鞋引導裝置的縱向的移動的範圍。
53.根據權利要求49所述的系統，還包括阻塞材料輸送裝置，所述阻塞材料輸送裝置被構造為將阻塞材料輸送至所述第一套管井眼中。
54.根據權利要求53所述的系統，其中，所述阻塞材料是水泥。
55.根據權利要求49所述的系統，還包括錨定式封隔器組件，所述錨定式封隔器組件被構造為布置在所述第二井眼的遠端。
56.根據權利要求49所述的系統，其中，所述銑鞋引導裝置是楔形構件。
57.一種交叉第一套管井眼的系統，所述系統包括: 鑽井組件，所述鑽井組件被構造為鑽出第二井眼，所述第二井眼的遠端靠近所述第一套管井眼，所述鑽井組件包括: 鑽柱；以及 布置於所述鑽柱的一端部的鑽頭； 雷射工具組件，所述雷射工具組件包括: 被構造為發射雷射切割光束的雷射穿孔器，雷射切割光束能夠穿透所述第一套管井眼的套管壁並形成所述第一套管井眼和所述第二井眼之間的開口。
58.根據權利要求57所述的系統，還包括阻塞材料輸送裝置，所述阻塞材料輸送裝置被構造為將阻塞材料輸送至所述第一套管井眼中。
59.根據權利要求58所述的系統，其中，所述阻塞材料是水泥。
60.根據權利要求57所述的系統，其中，所述雷射工具組件還包括第一套管井眼檢測器。
61.根據權利要求60所述的系統，其中，所述第一套管井眼檢測器包括超聲工具，所述超聲工具被構造為檢測來自所述第一套管井眼內的流體流的噪音。
62.根據權利要求57所述的系統，其中，所述雷射穿孔器包括產生雷射束的雷射束髮生器，所述雷射工具組件包括聚焦陣列，雷射切割光束穿過所述聚焦陣列。
63.根據權利要求57所述的系統，其中，所述雷射工具組件還包括雷射對齊裝置，所述雷射對齊裝置被構造為檢測所述雷射穿孔器相對於所述套管壁的方向。
64.根據權利要求63所述的系統，其中，所述雷射對齊裝置包括金屬檢測器。
65.根據權利要求64所述的系統，其中，所述金屬檢測器包括磁性傳感器。
66.根據權利要求57所述的系統，其中，所述第二井眼的其中所述雷射工具組件被定位用於發射雷射切割光束的部分基本上平行於所述第一套管井眼。
【文檔編號】E21B43/17GK104428482SQ201280074457
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2012年7月3日 優先權日:2012年7月3日
【發明者】J·D·帕林 申請人:哈利伯頓能源服務公司