用于井下套管磨銑系統的控制系統技術方案

本發明專利技術涉及一種用于磨銑井筒中的套管的系統和方法，其中磨銑系統的上磨銑部分接合磨銑系統的下導向系統的軌道以便定向所述上磨銑部分。所述上磨銑部分沿軌道從第一位置移動到第二位置，其中所述上磨銑部分牢固地附貼到下導向部分。活動導向臂被用來沿活動路徑移動磨銑部分。活動導向臂上的活塞安置在第一和第二流體腔室之間，其中所述活塞中的通眼在所述兩個腔室之間形成流體路徑。通過接近傳感器來控制通眼中的可調閥，以變更所述腔室之間的流體流動。所述傳感器監控磨銑系統的固定點和移動點之間的距離。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本公開廣泛地涉及一種用于井下磨銑井筒套管中的套管開孔的系統，且更特定而言涉及一種控制銑鞋上的重量(特別是在升沉條件下)的井下磨銑系統。專利技術背景在本領域中已眾所周知，鉆地下井以形成進入到泥土中的主井筒且接著形成由此橫向地延伸的一或多個井筒。一般地，首先對主井筒加套管和注水泥，且接著將導向工具在主井筒中定位于被鎖定在主井筒套管中的適當位置的錨結構的頂上。導向工具包括被安置來導引降入到井筒里去的切割用銑鞋的傾斜表面。更特定而言，工具(常稱為造斜器)使切割用銑鞋偏轉，使得切割用銑鞋的刀片接合套管，由此準許在套管和水泥中磨出開孔。磨銑主井筒套管中的側壁開孔便于隨后加進分支井筒。可接著采用定向鉆井技術，依照要求指導將分支井筒進一步鉆透所述磨出開孔。接著，通過將管狀襯管由主井筒插入穿過先前在主井筒套管和水泥中切開的開孔且接著進入到分支井筒中，對分支井筒加套管。在典型的分支井筒加套管操作中，襯管稍微向上延伸進入主井筒套管中且當完成加套管操作時延伸穿過開孔。這樣，達成了重疊，其中分支井筒襯管在開孔上面被接收在主井筒套管中。在某個磨銑系統中，可采用具有導向表面的芯軸而非造斜器來推動銑鞋刀片而接觸到套管。因此，磨銑系統可一般包括承載切割用銑鞋的芯軸，其中托架底座安置在切割用銑鞋的任一側上。管狀銑鞋外
殼具有在其上形成細長軌道的銑鞋外殼開口。每個軌道具有傾斜段和沿銑鞋外殼長度的實質部分延伸的細長平坦段。在切割期間，使芯軸相對于銑鞋外殼移動。具體而言，托架底座沿細長軌道滑動。軌道的傾斜部分允許切割用銑鞋逐步接合套管以開始切割。一旦套管被接合且磨出初始孔，便沿斜坡的細長平坦段移動切割用銑鞋，由此在套管中磨出細長開孔。切割用銑鞋內徑(ID)進入尺寸受到銑鞋外殼尺寸的限制。這樣，由于位于銑鞋外殼頂部的喉部限制了最大銑鞋驅動軸直徑且固定的套銑引鞋限制了銑鞋刀片和驅動軸的最大直徑，使得當前系統受到限制。但是，這些結構中的每一個都具有一或多個缺點，從而使得其使用起來不方便或不經濟。這些缺點中的一些包括對要切割的套管開孔定位和定向不準確、固定和釋放銑鞋較復雜、銑鞋發生由扭矩造成的不良旋轉移位，以及不能夠控制銑鞋上的重量影響(特別是在近海環境中，其中升沉會快速變更銑鞋上的重量從而導致銑鞋損壞)。附圖說明本公開的各種實施方案將從下文給出的詳細描述和本公開的各種實施方案的附圖來更充分地理解。在圖式中，相似的參考數字可指示相同或功能上類似的元件。元件首次出現的圖式一般由對應參考數字中的最左邊的數位來指示。圖1是根據本公開的實施方案的油氣平臺的示意性說明，所述油氣平臺具有安置在井筒中的磨銑組件；圖2是根據本公開的實施方案的圖1的磨銑組件的上磨銑部分的示意性說明；圖3是根據本公開的實施方案的圖1的磨銑組件的下導向系統的示意性說明；圖4a和圖4b是根據本公開的實施方案的圖1的磨銑組件的上磨
銑部分的示意性說明，所述上磨銑部分接合下導向系統；圖5是根據本公開的實施方案的圖1的磨銑組件的上磨銑部分的示意性說明，所述上磨銑部分被下導向系統充分接合；圖6是根據本公開的實施方案的磨銑組件的示意性說明；圖7是根據本公開的實施方案的下導向系統的閉鎖組件的剖面圖的示意性說明；圖8是根據本公開的實施方案的下導向系統的活塞和傳感器的剖面詳細視圖的示意性說明；圖9是根據本公開的實施方案的用于磨銑井筒套管的方法的流程圖。具體實施方式前述公開可在各個示例中重復參考數字和/或字母。這種重復是出于簡單性和清晰性的目的，且本質上并不指示所論述的各個實施方案和/或配置之間的關系。此外，本文中為便于描述可使用空間相對術語(例如，“下方”、“下面”、“下”、“上面”、“上”、“井口(uphole)”、“井下”、“上游”、“下游”等)來描述如圖中所說明的一個元件或特征與另一個(另一些)元件或特征的關系。空間相對術語旨在涵蓋除圖中所描繪的定向之外設備在使用或操作中的不同定向。舉例來說，如果將圖中的設備翻轉，那么被描述為在其它元件或特征“下面”或“下方”的元件于是將被定向為在所述其它元件或特征的“上面”。因此，示例性術語“下面”既可以涵蓋上面的定向又可以涵蓋下面的定向。可以其它方式來定向設備(例如，旋轉90度或處于其它定向)，且同樣可相應地解釋本文所使用的空間相對描述詞。最初參考圖1，套管磨銑組件安置在從示意性地說明且一般指定為10的近海油氣平臺鉆井的井筒內。半潛式平臺12定位在海床16
下面的油氣層14上方。海底管道18從平臺12的甲板20延伸到海底井口裝置22，所述海底井口裝置22可包括防噴器24。平臺12一般可包括起重設備26、井架28、活動塊30、用于管柱(例如，呈實質上管狀并軸向延伸的油管柱36)升降的吊鉤32和轉環34。井筒38延伸穿過包括地層14的各種地層結構，并具有用水泥黏合在其中的套管柱40。安置在井筒38的一部分中的是磨銑系統50，所述磨銑系統50一般具有上磨銑部分52和下導向系統54。從下導向系統54向井下延伸的是一或多條通信電纜，例如與一或多個電裝置可操作地相關聯的電纜56，所述電裝置與用于操作井下工具的井下控制器或致動器相關聯或直接與井下工具(例如，流體流控制裝置)相關聯。電纜56可操作為通信媒體，以在下導向系統54和與另一井下裝置(未示出)相關聯的電裝置之間傳輸電力、數據等。從上磨銑部分52向井口延伸的是一或多個通信電纜，例如延伸到油管柱36和套管40之間的環部中的表面的電纜58。電纜58可操作為通信媒體，以在表面控制器(未畫出)和上磨銑部分52之間傳輸電力、數據等。盡管圖1描繪了水平井筒，但本領域的技術人員應理解，根據本公開的設備同樣適合用于具有其它定向的井筒中，包括垂直井筒、斜井筒、多分支井筒等。并且，盡管圖1描繪了近海操作，但本領域的技術人員應理解，根據本公開的設備同樣適合用于陸上操作。此外，盡管圖1描繪了加套管鉆孔，但本領域的技術人員應理解，根據本公開的設備同樣適合用于無套管鉆孔型磨銑系統。接下來參考圖2，更詳細地描繪了上磨銑部分52。上磨銑部分52包括具有一或多個切割元件或刀片62的銑鞋60。本公開并不限于切割元件的類型，而是可包括多種切割元件。切割元件62承載于可旋轉軸或管64上。管64將旋轉力提供給切割元件62。同樣地，切
割元件62將軸向平移力提供給切割元件62。當旋轉時，切割元件62被安置來在井筒套管(例如，圖1中所示)中磨出開口(未示出)。此外，如本領域中所眾所周知，當旋轉時，在切割元件62相對于井筒套管的一部分軸向平移后，即刻可形成細長開孔(未示出)。從銑鞋60向井下延伸的是接合臂65。接合臂65在近端66處固定到銑鞋60且被安置來從銑鞋60旋轉地脫開。因此，在一些實施方案中，軸承68可聯接臂65和銑鞋60，由此準許其間發生相對旋轉。位于接合臂65的遠端70處的是定向和鎖定機構72。在一些實施方案中，定向和鎖定機構72可包括鎖定夾頭73和導向機構74(例如，徑向延伸的導銷)。雖然將定向和鎖定機構74描繪為夾頭和銷，但定向和鎖定機構74可為維持銑鞋60的定向并將上磨銑部分52鎖定到下導向系統54的任何裝置，如下文所描述。在一些實施方案中，其中導向機構74是徑向延伸銷，所述銷可加載有彈本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于井筒的套管磨銑系統，所述磨銑系統包括：磨銑部分，其包括至少一個切割元件、軸向延伸的接合臂以及位于接合臂的遠端上的定向和鎖定機構；以及導向系統，其包括：管狀銑鞋外殼，其具有形成在管狀銑鞋外殼的一部分中的開口，其中管道沿著所述開口的長度的一部分形成；細長型活動導向臂，其從所述管狀銑鞋外殼延伸并沿著軸線限定；導向組件，其被安置來滑動地接收所述活動導向臂，其中所述導向組件包括管狀主體和閉鎖組件，所述管狀主體的一部分限定氣缸段。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種用于井筒的套管磨銑系統，所述磨銑系統包括：磨銑部分，其包括至少一個切割元件、軸向延伸的接合臂以及位于接合臂的遠端上的定向和鎖定機構；以及導向系統，其包括：管狀銑鞋外殼，其具有形成在管狀銑鞋外殼的一部分中的開口，其中管道沿著所述開口的長度的一部分形成；細長型活動導向臂，其從所述管狀銑鞋外殼延伸并沿著軸線限定；導向組件，其被安置來滑動地接收所述活動導向臂，其中所述導向組件包括管狀主體和閉鎖組件，所述管狀主體的一部分限定氣缸段。2.根據權利要求1所述的磨銑系統，其中所述定向和鎖定機構包括鎖定夾頭，并且所述管狀銑鞋外殼包括肩部，所述肩部具有安置在其中用于接收所述鎖定夾頭的開口。3.根據權利要求1所述的磨銑系統，其中所述定向和鎖定機構包括導向機構。4.根據權利要求3所述的磨銑系統，其中所述導向機構包括從所述臂徑向延伸的銷。5.根據權利要求1所述的磨銑系統，其中所述軌道具有：第一段，其相對于所述細長型活動導向臂的所述軸線傾斜；以及第二段，其實質上與所述導向臂的所述軸線平行。6.根據權利要求5所述的磨銑系統，其中所述軌道包括形成在所述外殼的側壁中的導軌。7.根據權利要求6所述的磨銑系統，其中所述導軌在所述管狀外殼的端部處是開放的。8.根據權利要求1所述的磨銑系統，其還包括被定位成接近所述管狀銑鞋外殼的攔砂壩。9.根據權利要求1所述的磨銑系統，其中所述活動導向臂包括內部儲器和活塞，所述活塞附接到所述導向臂的端部且被安置來在所述導向組件的所述管狀主體的所述氣缸段內滑動，其中所述活塞包括準許所述儲器和所述氣缸之間形成流體連通的通眼。10.根據權利要求9所述的磨銑系統，其還包括釋放閥，所述釋放閥安置在所述通眼中以控制所述儲器和所述氣缸之間的所述流體流動。11.根據權利要求1或8或9或10所述的磨銑系統，其還包括傳感器，所述傳感器被安置來測量所述井筒中的第一點和所述井筒中的第二點之間的移動。12.根據權利要求1或8或9或10所述的磨銑系統，其還包括接近傳感器，所述接近傳感器被安置來測量所述套管磨銑系統的固定部分和所述第二點之間的相對距離，所述第二點被限定在可相對于所述固定部分移動的所述套管磨銑系統的一部分上。13.一種用于井筒的套管磨銑系統，所述磨銑系統包括：磨銑部分，其包括至少一個切割元件、軸向延伸的接合臂以及位于接合臂的遠端上的定向和鎖定機構；導向系統，其包括：管狀銑鞋外殼，其具有形成在管狀銑鞋外殼的一部分中的開口，其中管道沿著所述開口的長度的一部分形成；...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A·S·簡德雷，S·A·特爾福，
申請(專利權)人：哈里伯頓能源服務公司，
類型：發明
國別省市：美國;US