[發明專利]一種用于井下分支系統的膨脹設備

有效

• 申請號: 201310067960.5
• 申請日: 2013-03-04
• 公開（公告）號: CN104033121A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 王敏生;黃輝;思娜;光新軍
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B29/10
• 分類號: E21B29/10
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

技術領域

本發明屬于油氣鉆采技術領域，涉及一種用于井下分支系統的膨脹設備。

背景技術

多分支井技術由一個主井眼側鉆出兩個或更多進入儲層的井眼，能夠實現多儲層泄油。在油藏工程方面，分支井技術可以增大油藏的裸露面積、提高泄油效率、改善油流動態剖面、降低錐進效應、提高重力泄油效果、縱向調整油藏的開采。在鉆井工程方面，不但減少無效井段及其鉆井設備的搬遷，而且節約套管和泥漿費用，并且充分利用海上平臺井口槽，降低了平臺建造費用。在地面工程方面，可以大大降低土地使用面積、地面管匯建設、油井管理等費用，進而增加了經濟效益。

1997年，由英國殼牌等公司在蘇格蘭阿伯丁舉行了第一屆分支井的技術進展論壇，并按照復雜性和功能性建立了分支井的TAML（Technology?Advancement?Multilaterals）分級體系，將分支井按照完井方式定義為6個等級：

TAML1級：完井的主井眼和分支井眼都為裸眼，完井作業不能對不同產層進行分隔，分支井眼連接處具有較弱的力學完整性，基本不具備水力完整性和再進入能力。

TAML2級：完井的主井眼下套管并注入水泥，分支井眼裸眼或只下篩管不注水泥，連接處的機械支撐較第一等級強，但也不具備力學完整性、水力完整性和再進入能力。

TAML3級：完井的主井眼下套管注入水泥固井，分支井眼下尾管并回接到主井眼套管中，連接部位不進行密封或注入水泥，具有力學完整性和再進入能力，連接處所能承受的最大壓裂壓力，也就是連接處的巖石所能承受的最大壓力。

TAML4級：完井從下套管的主井眼中側鉆分支井眼，該分支井眼下尾管，連接處具有力學完整性和再進入能力，但窗口部分靠固井水泥環密封，且在封隔器和套管的共同作用下，提供了層間分隔。

TAML5級：完井主井眼和分支井眼都下套管固井，連接處具有力學完整性、水力完整性和再進入能力，能實現完全的層間分隔。

TAML6級：完井靠有耐壓密封或整體地面預制成型的連接窗口來實現結合部的壓力整體性，預成型系統下井膨脹后，窗口可以恢復到原來的幾何尺寸，為分支提供API全尺寸通道，分支井眼的鉆井、下套管和完井可以彼此獨立進行。六級分支井技術具有完整的壓力完整性、液力封隔性和可選擇性再進入等特性，是分支井技術中難度最高、應用前景最廣闊的一項當今正在蓬勃發展的高新鉆井技術。

對于六級分支井，分支井井下分支系統是其研究和實施的關鍵，決定了分支井的施工工序和完井水平。如果對每個多分支引出件同時進行膨脹，那么每個引出件中的膨脹單元在膨脹時的最大徑向尺寸必須等于對應引出件的膨脹之后的設定尺寸。在現有的膨脹設備中，膨脹單元（如膨脹錐）在膨脹前后的最大徑向尺寸不改變，這造成了在進入井下分支系統時，所有膨脹單元的最大徑向尺寸之和大于或等于每個引出件膨脹之后的設定尺寸之和，這就使得引出件入口以上的管柱的尺寸必須大于或等于所有膨脹單元的最大徑向尺寸之和。由此，管柱不得不制作成具有較大的尺寸，井下分支系統所在井段往往需要擴眼。

例如，US6349769B1中公開了了一種膨脹引出件的膨脹工具。其中，在液壓作用下，激勵器中的活塞通過與其相連的推桿推動移動成型頭實行機械膨脹，使得引出件達到設定尺寸，即是移動成型頭的成型輥和支承輥形成的最大徑向尺寸。如果同時膨脹多個引出件，必須使多個移動成型頭同時進入引出件中進行膨脹，造成了引出件入口以上管柱的尺寸必須大于或等于所有移動成型頭的最大徑向尺寸之和，下分支系統所在井段需要擴眼，并且該發明中的成型輥用來頂靠引出件臂是平面的，導致最終引出件橫截面不圓。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于井下分支系統的膨脹設備，該設備特別適用于小尺寸上部管柱的完井。

根據本發明提供的一種用于井下分支系統的膨脹設備，包括位于井上的動力和控制單元以及位于井下的與所述動力和控制單元相連的作業單元，在所述作業單元的下端設有包括活塞缸和活塞桿的活塞組件以及所述活塞組件下端設有的膨脹組件，設置有至少兩個所述活塞桿，各所述活塞桿的下端均連接有一個膨脹單元件，所有的所述膨脹單元件能夠組合在一起而形成膨脹組件，所述膨脹組件的最大徑向尺寸小于各個膨脹單元件各自的最大徑向尺寸之和。

在一個實施例中，所述膨脹組件包括第一膨脹單元件和第二膨脹單元件，所述第一膨脹單元件和第二膨脹單元件通過形狀互補式配合而組合在一起。

在一個實施例中，所述第一膨脹單元件的徑向接合面設有凸臺，所述第二膨脹單元件的徑向接合面設有用于容納所述凸臺的凹槽。