CN104428482B - 通过第二井眼交叉第一井眼的方法 - Google Patents
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Abstract
在一些通常的方案中，交叉第一套管井眼的方法包括：钻出第二井眼，其具有靠近待交叉的第一套管井眼的远端；在第二井眼中靠近第一套管井眼的套管的位置布置铣鞋引导装置，铣鞋引导装置被构造为引导磨铣组件的铣鞋偏离第二井眼的中心轴线，并朝向第一套管井眼；将磨铣组件插入第二井眼中；操作磨铣组件的铣鞋，沿着铣鞋引导件引导磨铣组件，并进入第一井眼的套管中；以及从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体连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过第二井眼交叉(intersecting，横切)第一井眼的方法，以及第一井眼的堵塞方法。
背景技术
井眼可以钻入地层，以挖掘油或气(gas，天燃气)的地下储集层。这样的井眼可以装配有套管(例如金属套管)，以加强井眼的结构稳定性。井眼通常在使用后会被遗弃。在一些情况下，当井产出的油或气的体积下降到适当的经济水平以下之后，井眼会被遗弃并关闭。替代地，在一些情况下，由于井眼中失去控制(破裂)，井眼也会被遗弃并关闭。不同的监管机构对于这样的遗弃作业有不同的要求。一些监管机构要求堵塞被遗弃的井眼(例如用水泥塞)。
发明内容
本发明涉及一种用于交叉井眼的方法和系统。在一个概括的方案中，一种交叉第一套管井眼(cased well bore)的方法包括：钻出第二井眼，其具有靠近待交叉的第一套管井眼的远端；在第二井眼中靠近第一套管井眼的套管的位置布置铣鞋(mill)引导装置，铣鞋引导装置被构造为引导磨铣组件的铣鞋偏离第二井眼的中心轴线，并朝向第一套管井眼；将磨铣组件插入第二井眼中；操作磨铣组件的铣鞋，沿着铣鞋引导件引导磨铣组件，并进入第一井眼的套管中；以及从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体连接。
在另一概括的方案中，一种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区域的第二井眼；在第二井眼中靠近第一套管井眼的套管的套管联接件的位置设置铣鞋引导装置；将磨铣组件插入第二井眼中；沿着铣鞋引导装置引导磨铣组件，并操作磨铣组件的铣鞋，从而使铣鞋首先从套管联接件的上表面移除材料；以及从套管联接件和相邻套管移除材料，直到第一套管井眼和第二井眼流体连接。
在另一概括的方案中，一种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区域的第二井眼；将磨铣组件插入第二井眼中，其中磨铣组件具有铣鞋引导件、铣鞋和用于在铣鞋沿着铣鞋引导件前进时对齐铣鞋和铣鞋引导件的铣鞋对齐装置；操作铣鞋并沿着铣鞋引导件将铣鞋引导至第一套管井眼的套管中；以及从套管移除材料，直到第一套管井眼和第二井眼流体连接。
在更详细的方案中，该方法还可以包括从第二井眼中移除磨铣组件。
该方法还可以包括将阻塞材料从第二井眼插入第一套管井眼中，以形成阻塞物。在一些情况下，阻塞材料可以包括水泥。在一些情况下，阻塞物限制了可以通过第一套管井眼的流体的量。在一些情况下，流体是气体。
该方法还可以包括在第二井眼中、铣鞋引导装置的下方运行并设置锚定式封隔器组件。
布置铣鞋引导装置可以包括使用钻柱运行并定位铣鞋。
铣鞋引导钻柱可以包括设置在第二井眼中的楔形构件，用于在铣鞋被插入第二井眼中时迫使铣鞋朝向第一井眼的套管。
磨铣组件可以包括铣鞋引导装置，铣鞋引导装置可以包括楔形的铣鞋引导装置，其被设置在第二井眼中，用于在铣鞋被插入第二井眼中时迫使铣鞋朝向第一井眼的套管。
铣鞋可以包括转动的钻头。在一些情况下，转动的钻头由液压驱动。
该方法还可以包括在第二井眼中、铣鞋引导件的下方运行并设置锚定式封隔器组件。
铣鞋对齐装置可以包括一个或多个沿着铣鞋引导装置纵向布置的凹槽引导轨道，其在铣鞋被插入第二井眼中时迫使铣鞋朝向套管。铣鞋可以包括一个或多个突出部，所述突出部的尺寸被设计为在凹槽轨道内滑动。在一些情况下，在铣鞋沿着铣鞋引导装置移动时，凹槽引导轨道限制了铣鞋横向于铣鞋引导件的纵向而移动的范围。
在另一概括的方案中，一种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区域的第二井眼；将激光工具组件插入第二井眼中，并使激光工具组件与待堵塞的第一套管井眼的区域对齐；操作激光工具组件，并在第一套管井眼的套管中形成开口；以及从套管移除材料，直到第一套管井眼和第二井眼流体连接。
在更详细的方案中，该方法还可以包括从第二井眼中移除激光工具组件。
激光工具组件可以包括具有产生激光束的激光束发生器的激光穿孔器，以及聚焦阵列，激光束穿过该聚焦阵列。
在另一概括的方案中，一种交叉第一套管井眼的系统包括：钻井组件，其被构造为钻出具有靠近第一套管井眼的远端的第二井眼；磨铣组件；以及铣鞋引导装置。钻井组件包括钻柱和布置于钻柱的端部的钻头。磨铣组件包括铣鞋钻柱和布置于铣鞋钻柱的端部的铣鞋，铣鞋具有被构造为从第一套管井眼的套管壁切割并移除材料的铣鞋钻头。铣鞋引导装置被构造为引导铣鞋钻头朝向第一套管井眼的套管壁。
在更具体的方案中，该系统还可以包括阻塞材料输送装置，其被构造为将阻塞材料输送至第一套管井眼中。在一些情况下，阻塞材料可以是水泥。
该系统还可以包括锚定式封隔器组件，其被构造为布置在第二井眼的远端。
铣鞋引导装置可以包括楔形构件。
在另一概括的方案中，一种用于交叉第一套管井眼的系统包括：钻井组件，其被构造为钻出具有靠近第一套管井眼的套管联接件的远端的第二井眼；磨铣组件；以及铣鞋引导装置。钻井组件包括钻柱和布置于钻柱端部的钻头。磨铣组件包括铣鞋钻柱和布置于铣鞋钻柱端部的铣鞋，铣鞋具有铣鞋钻头，所述铣鞋钻头被构造为沿着第一套管井眼的套管联接件的表面搁置，并从第一套管井眼的套管壁和第一套管井眼的套管联接件切割并移除材料。铣鞋引导装置被构造为引导铣鞋钻头朝向第一套管井眼的套管壁。
在更具体的方案中，套管联接件的表面是大体平坦的上表面，在开始切割进入套管壁时，铣鞋钻头可以沿着该表面搁置。
铣鞋引导装置可以包括楔形构件。
该系统还可以包括阻塞材料输送装置，其被构造为将阻塞材料输送至第一套管井眼中。在一些情况下，阻塞材料可以是水泥。
该系统还可以包括锚定式封隔器组件，其被构造为布置在第二井眼的远端。
在另一概括的方案中，一种交叉第一套管井眼的系统包括：钻井组件，其被构造为钻出具有靠近第一套管井眼的远端的第二井眼；磨铣组件；以及铣鞋引导装置。钻井组件包括钻柱和布置于钻柱端部的钻头。磨铣组件包括铣鞋钻柱和布置于铣鞋钻柱端部的铣鞋，铣鞋具有被构造为从第一套管井眼的套管壁切割并移除材料的铣鞋钻头。铣鞋引导装置被构造为引导铣鞋钻头朝向第一套管井眼的套管壁，铣鞋引导装置包括对齐特征，其被构造为在铣鞋钻头沿着铣鞋引导装置纵向移动时，限制铣鞋钻头相对于铣鞋引导装置的相对运动。
在更具体的方案中，对齐特征可以包括多个沿着铣鞋引导装置纵向布置的凹槽引导轨道中的一个。铣鞋钻头可以包括一个或多个突出部，所述突出部的尺寸被设计为在凹槽轨道内滑动。在一些情况下，当铣鞋钻头沿着铣鞋引导装置移动时，凹槽引导轨道限制了铣鞋钻头能够横向于铣鞋引导装置的纵向而移动的范围。
该系统还可以包括阻塞材料输送装置，其被构造为将阻塞材料输送至第一套管井眼中。在一些情况下，阻塞材料可以是水泥。
该系统还可以包括锚定式封隔器组件，其被构造为布置在第二井眼的远端。
铣鞋引导装置可以包括楔形构件。
在另一概括的方案中，一种交叉第一套管井眼的系统包括：钻井组件，其被构造为钻出具有靠近第一套管井眼的远端的第二井眼；以及激光工具组件。钻井组件包括钻柱和布置于钻柱端部的钻头。激光工具组件包括被构造为发射激光切割光束的激光穿孔器，激光切割光束可以穿透第一套管井眼的套管壁，并形成第一套管井眼和第二井眼之间的开口。
在更具体的方案中，该系统还可以包括阻塞材料输送装置，其被构造为将阻塞材料输送至第一套管井眼中。在一些情况下，阻塞材料可以是水泥。
激光工具组件还可以包括第一套管井眼检测器。第一套管井眼检测器可以包括超声工具，该超声工具被构造为检测来自第一套管井眼内流体流动的噪音。
激光穿孔器可以包括产生激光束的激光束发生器，激光工具组件可以包括聚焦阵列，激光切割光束穿过该聚焦阵列。
激光工具组件还可以包括激光对齐装置，其被构造为检测激光穿孔器相对于套管壁的方向。激光对齐装置可以包括金属检测器。金属检测器可以包括磁性传感器。
第二井眼的激光工具组件被定位成发射激光切割光束的部分基本上平行于第一套管井眼。
实施例可以包括一个或多个以下优点。
使用在此描述的方法和系统，通过降低切割进入套管井眼的套管的铣鞋在切割期间沿着套管横向移动的可能性，套管井眼可以比一些其它的交叉方法更容易被交叉，在一些情况下更容易进行堵塞。
在一些实施例中，通过沿着套管联接件的大体平坦的表面安置，切割进入套管井眼的套管的铣鞋可以更多控制的方式开始从套管移除材料。
在一些实施例中，通过使用可以更多控制的方式从套管切割材料的激光工具，套管井眼比一些其它交叉方法更容易被交叉。
一个或多个实施例的细节将在以下的附图以及说明书中陈述。从说明书、附图以及权利要求中，其它的方案、特征以及优点将显而易见。
附图说明
图1示出了第一套管井眼的示意性剖视图。
图2示出了图1的第一井眼的放大的示意性剖视图，其示出了由套管联接件连接的井眼套管。
图3A示出了示例性的磨铣组件布置在靠近图1的第一井眼钻入的第二交叉井眼中的示意图。
图3B示出了图3A的磨铣组件在第二井眼中锚固造斜器(whipstock)的示意图。
图3C示出了图3A中的磨铣组件的铣鞋从造斜器释放的示意图。
图3D示出了图3C的铣鞋布置在第二井眼中的示意图，其中铣鞋倚靠在井眼套管联接件上，并在第一井眼的套管接箍上方的套管壁中穿过套管接箍磨铣孔。
图3E示出了图3C的铣鞋穿透图3A的第一井眼的套管壁和联接件，并交叉图3A的第一井眼的示意图。
图3F示出了图3A的磨铣组件从第二井眼被移除。
图3G示出了水泥阻塞组件被插入第二井眼中，并泵送阻塞材料进入图3A的第一井眼。
图4A是包括铣鞋和造斜器的磨铣组件的侧视图。
图4B是图4A的磨铣组件的俯视图。
图4C是沿截面C-C截取的、图4A中的磨铣组件的剖视图。
图4D是开放孔的锚组件。
图4E是开放孔的封隔器组件。
图4F和图4G是示例性的磨铣组件的、以节段示出的剖面侧视图。
图4H是图4A的磨铣组件的磨铣引导件的剖面前视图。
图4I是图4A的磨铣组件的铣鞋的剖面前视图。
图5A示出了在邻近图1的第一套管井眼处形成第二邻接井眼的示例的示意图。
图5B示出了激光工具被下降至图5A的第二井眼中的示意图。
图5C示出了图5B的激光工具穿透图1的第一井眼的套管。
具体实施方式
例如，一旦已经从井中取出适当数量的油或气，或在井眼破裂的情况下，诸如那些用于从地壳内的井输出油或气的井眼偶尔会被遗弃。在一些情况下，井眼会被填充材料(例如用水泥堵塞)，以阻止或防止油或气无意地从井眼排出。
图1示出了设置在地层12中的套管井眼(例如第一井眼)10的示意性剖视图。例如，第一井眼10可以是待遗弃的井眼。井眼10包括套管14，该套管加强结构完整性，并充当从井中输出油或气的导管。如图2所示，套管14通常由多个套管段16组成，所述套管段由套管联接件18连接。在一些情况下，必须穿透待遗弃的井眼，以泵入填充材料(例如水泥)，从而形成阻塞物并堵塞井眼。形成在井眼中的阻塞物限制油或气从井眼中无意地排出。图2示出了井眼10的靠近其中一个套管联接件18的待交叉的示例性区域。
图3A示出了形成邻接图1中的第一井眼10的第二交叉井眼20的示例性钻井组件50(例如具有钻头52和钻柱54)的示意图。交叉井眼20通常被设置为相对于待交叉的套管井眼10呈约0度至约90度(例如约0度至约6度，例如约3度)的角度。
可以通过任何合适的、常规的井眼钻入技术构成交叉井眼20。在一些实施例中，钻机包括一系列具有附接于钻柱的远端的钻头的钻柱段。钻头钻透(例如切穿)地下的地质层。钻井液(例如钻探泥浆)被向下泵送至钻管内的孔，并通过钻头中的喷嘴离开。钻探泥浆可以是流体、固体和化学品的混合物，其被设计为具有合适的物理和化学特征，以安全地钻入地面材料并从被钻入的井眼中输送被移除的材料。例如，钻探泥浆可以用于从钻头中移除热量，用于将岩石屑从井眼提升至地面，以降低井眼壁中的岩石的不稳定性，并克服岩石内的流体压力，从而使这些流体在钻入期间不会进入井眼。
在钻入期间产生的岩石屑由钻探泥浆移除，因为钻探泥浆循环至钻柱外的地面。随后钻探泥浆被循环通过过滤器(例如振动器)，该过滤器将岩石屑从钻探泥浆中过滤掉。接着被过滤的钻探泥浆可以返回被钻入的井眼。
钻机在地面上转动钻杆，转动扭矩被向下传输至钻柱并至钻头。钻头转动并钻透地质层。在其它实施例中，钻柱不是通过钻机转动，而是将井下泥浆马达安装在钻柱的远端，钻探泥浆被向下泵入钻柱并穿过井下马达。泥浆以本领域已知的方式驱动马达。井下马达为钻头提供转动扭矩，使钻头能够钻透地层。钻头通常钻透地层并朝向第一套管井眼，直到其与第一井眼10相距的距离处于期望的距离内。可以使用任何合适的距离、深度、和/或位置测量技术和装置来检测和控制钻头相对于第一套管井眼的位置(即，交叉井眼的轮廓)。例如，在一些实施例中，设置在钻头上或钻头附近的传感器(例如磁性传感器)可以检测钻头相对于待穿透的第一套管井眼的位置的靠近程度。传感器被连接(例如，以无线方式或通过有线连接)至钻机的控制单元，从而能够适当地控制钻头的轨迹。
当传感器判定钻头处于相对于第一井眼10合适的位置时，钻机可以停止转动钻头，并从新形成的第二交叉井眼中取出钻头52和钻柱54。随后将磨铣组件连接至钻柱的下端，并插入第二井眼20中，以穿透第一套管井眼10。
图3B示出了磨铣组件100将磨铣引导件(例如造斜器)102和锚定式封隔器104锚固至交叉井眼20中的示意图。交叉井眼20被形成为使其端部22沿着第一井眼10的套管16靠近套管联接件18中的一个。
磨铣组件100包括连接至铣鞋108的钻柱106，该铣鞋具有在作业时被构造为切除在铣鞋108周围的材料的铣鞋。与钻井组件50类似，钻柱106可以包括被安装在钻柱106的远端的井下泥浆马达，钻井液(例如钻探泥浆)可以被向下泵入钻柱106，并穿过井下马达。钻探泥浆以本领域已知的方式驱动井下马达。井下马达为磨铣钻头提供转动扭矩，使钻头能够钻透地层12或套管16。
锚定式封隔器104和造斜器102被设置在交叉井眼20中。例如，锚定式封隔器104和造斜器102伸入钻柱106的远端上的交叉井眼20中，并可以连接和定位至磨铣组件100的下方。
造斜器102是楔形的结构，其具有成角度的楔形表面110，以在交叉井眼20内形成锥形。在一些实施例中，造斜器102具有沿着成角度的楔形表面110形成的凹面，其成形为适应铣鞋108的外径。造斜器102设置在交叉井眼20内，从而使成角度的楔形表面110引导磨铣组件100的铣鞋108朝向套管联接件18上方的套管井眼的部分。图4A至图4C示出了磨铣组件100，其包括在液压送入工具锚定件(hydraulic running tool log)上的铣鞋108和造斜器102。
锚定式封隔器104和造斜器102通常作为这样一种组件被定位至(例如进入)交叉井眼20中，即一旦锚定式封隔器104接触表面(例如，接触交叉井眼20的端部22时)，该组件从钻柱106释放。一旦被释放，锚定式封隔器104会扩张，并接触交叉井眼20周围的地面的壁，从而为锚定式封隔器104和造斜器102提供结构上的稳定性。在一些实施例中，锚定式封隔器104和造斜器102在与钻柱不同的轨迹上各自独立地进入交叉井眼20中。在一些实施例中，锚定式封隔器104是锚定组件101和封隔器组件103。图4D示出了由哈利伯顿公司(Halliburton)提供的型号为635.69的开孔锚101。图4E示出了由哈利伯顿公司提供的型号为635.345的开孔封隔器103。
图3C示出了图3B中的磨铣组件100的铣鞋108从造斜器102释放的示意图。一旦锚定式封隔器104被设置在交叉井眼20中，则磨铣组件100(例如磨铣组件100的铣鞋108)由造斜器102释放。
典型地，铣鞋108通过连接螺栓连接至造斜器102，该连接螺栓可以由于施加于钻柱106的轴向力或由于施加为转动铣鞋108并剪切连接螺栓的扭矩而被剪切。一旦与造斜器102分离，则铣鞋108可以被转动。例如，液压钻井液(例如，钻探泥浆)被向下泵入钻柱106，这驱动了为铣鞋108提供转动扭矩的井下马达，以开始切除交叉井眼20和套管井眼10之间的地层12，并且由于造斜器102的方向，铣鞋108被导向套管井眼10。当铣鞋108靠近套管井眼10的套管16时，铣鞋108可以钻透第一井眼10中的套管16周围的水泥护罩(即，如果套管16已经被灌注在套管井眼10中)。在磨铣通过水泥护罩之后，铣鞋108会接触套管井眼10的套管16。
图3D示出了图3C的铣鞋108磨铣套管联接件18上方的井眼套管16的示意图。由于交叉井眼20和设置的锚定式封隔器104和造斜器102的配置方式，铣鞋108倚靠在套管接箍18的上端，切除了接箍18上方的套管16，并开始切除接箍18。接箍18的相对平坦的上表面提供了铣鞋108能够开始切除的接合表面。铣鞋108会优先切入接箍18上方的套管壁16并切割接箍。造斜器102及其成弯曲角度的表面也有助于引导铣鞋108，并降低铣鞋108沿着套管16的外表面横向移动的可能性。
图3E示出了图3C的铣鞋108穿透井眼套管壁16并磨掉图3D的联接件18的上部以及交叉图3B的套管井眼10的示意图。铣鞋108继续作业并切透套管壁16和联接件18，直到穿透它们，以液压式地连接套管井眼10和交叉井眼20。
铣鞋108在交叉井眼20内的切割路径可以取决于各种因素，例如交叉井眼20的尺寸、以及造斜器102和铣鞋108的设计与形状。例如，在一些实施例中，根据被交叉的套管16中待形成的孔的期望尺寸(例如宽度)和倾斜的造斜器102的锥角，切口的长度可以根据公式Tan(x)＝(w)/(2*L)推算而得，其中x是造斜器的锥角(度)，w是铣鞋108的宽度，L是切口的长度。如示出的，w除以2是因为铣鞋108通常只需要向内行进其直径的一半的距离，以完全地穿透套管16。在一些实施方式中，造斜器具有3度的锥角(x＝3度)。当使用这样的造斜器形成孔时，如果使用外径为8.5英寸的铣鞋，则当铣鞋行进一半的路程至套管中时，在套管16中会形成宽度大致为最大8.5英寸的孔，此时切口的长度可以由Tan(3deg)＝8.5/(2*L)推算而得。长度L为大约81英寸。因此，为了完全地穿透套管16和套管联接件18，在被造斜器102驱动进入套管的同时，铣鞋108纵向行进大约81英寸。
待形成在套管16中的切口的宽度和长度通常基于交叉套管井眼10之后待执行的过程来决定。例如，在一些情况下，管或管柱可以被插入至套管井眼10，以将泥浆或水泥泵入套管井眼10中。在这些情况下，开口的宽度很可能足够大，以插入管或管柱，包括误差幅度。替代地，在一些情况下，足够长和宽的开口有利于将水泥或泥浆直接泵入交叉井眼20中，从而堵塞套管井眼10，而无需将管或管柱直接插入套管井眼10中。
通常，切割的开口具有比用于泵送泥浆或水泥的管或管柱的流动面积大的流动面积，从而使开口不会限制被泵送的泥浆或水泥的流动。但是，如果需要，可以切割更大的开口，例如，如果需要将某物直接插入被交叉的套管井眼10中，或者在大体积和/或高速度的流体准备被泵送通过开口的情况下，需要避免通过开口的明显的压力损耗。
在切割的同时，铣鞋108转动并切除套管壁16和套管联接件18，直到完全穿透套管井眼10，并根据期望的孔参数(如以上讨论的)形成孔24。可以使用任何合适的技术和装置来检测套管联接件18和井眼套管壁16的完全穿透。例如，铣鞋108处的抵抗扭矩可以被测量并监控，以预测(例如确定)铣鞋108切透的材料。当铣鞋108开始切割金属的套管壁16或套管联接件18时，抵抗扭矩通常增大。监控磨铣柱从该点前进的量(即磨铣柱的深度)会给出形成的开口有多宽的指示。
图3F示出了图3B的磨铣组件100从交叉井眼20中被移除。磨铣组件100从交叉井眼20中被移除，使得阻塞材料(例如水泥)能够从交叉井眼20通过穿透的孔24被输送到套管井眼10中。
通常，在输送水泥期间，锚定式封隔器104和造斜器102被留在交叉井眼20中。在一些实施例中，造斜器102和锚定式封隔器104在泵送水泥之前被移除。
图3G示出了水泥输送组件150被插入交叉井眼20中并泵送阻塞材料(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流体连接，则水泥输送组件150将水泥泵入套管井眼10中。例如，可以从交叉井眼20通过在套管壁16和联接件18中形成的穿透的孔24将水泥泵入套管井眼10中。
水泥被泵送，直到所输送的水泥的量足够在套管井眼10内形成结构上适当的阻挡层。例如，在一些情况下，水泥被泵入套管井眼10，直到形成可以防止气或油离开套管井眼10的阻挡层。被泵送的水泥的体积通常取决于井眼的条件，在一些情况下取决于监管的要求。在一些实施例中，水泥输送组件150包括止回阀，其允许水泥流入井眼中，同时降低任一个井眼中的流体(例如，气或油)可以向上流入位于交叉井眼20中的钻柱并流出交叉井眼20的可能性。例如，当交叉发生井喷的井眼并将水泥输送至该井眼时，可以使用止回阀。在一些实施例中，使用其它系统输送水泥。例如，水泥可以被泵送通过磨铣组件100的钻柱106。
在一些实施例中，使用其它类型的设备来输送和引导交叉井眼20内的铣鞋。例如，磨铣组件可以包括对齐特征，用以沿着铣鞋引导件约束铣鞋的路径。例如，参照图4F至图4I，磨铣组件200可以包括锥形的铣鞋引导件202，其与铣鞋208的相应部件接合，以辅助降低铣鞋208在磨铣期间移离铣鞋引导件202、例如沿着套管井眼10的井眼套管16横向移动的可能性。例如，如示出的，哈利伯顿公司的MillRite型磨铣组件200包括具有对齐凹槽212的铣鞋引导件202，该对齐凹槽沿着铣鞋引导件202纵向地跨越，并辅助将铣鞋208与铣鞋引导件202对齐，降低铣鞋208沿着套管16移动的可能性。铣鞋208具有突出部214，其尺寸被设计并构造为接纳在铣鞋引导件202的凹槽212内。
MillRite型磨铣组件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(例如使用锚定式封隔器104)(在图3B中示出)。一旦处于靠近套管井眼20的位置，液压流体(例如钻探泥浆)可以被向下泵入磨铣组件200的钻柱，如以上参考图3B至图3E所讨论的。所施加的液压可以用于从铣鞋引导件202中释放液压的铣鞋208的运行工具，且铣鞋208可以开始转动并沿着楔形的铣鞋引导件202前进。由于铣鞋引导件202的形状，铣鞋208抵靠套管井眼10的套管16缓慢地前进并进入套管，流体地连接套管井眼10和交叉井眼20的孔被切出。如以上讨论并在图3G中示出的，阻塞材料(例如水泥)随后可以被插入套管井眼10中，以堵塞套管井眼10。
激光穿孔
虽然以上已经描述了在套管井眼10中形成开口的机械加工装置，但其它技术也是可以的。
图5A示出了形成靠近图1的第一套管井眼10的第二相邻井眼20的示例性的钻井组件50的示意图。钻井组件50包括任何合适的常规的钻井装置，例如以上讨论的钻机。相邻井眼20被设置成使激光工具能够被大致竖向地下降至相邻井眼20中。例如，可以相对于套管井眼10设置相邻井眼20，使得能够以相对于竖直方向的套管井眼10呈约0度至约65度角地部署激光工具(例如电缆激光工具)。相邻井眼20延伸的深度为至少到达穿透套管井眼10的期望位置。一旦相邻井眼20形成到期望的深度，则钻井组件50(例如钻头52和钻柱54)可以从相邻井眼20中被升起并移除。
图5B示出了激光工具300被下降至图4A的相邻井眼中的示意图。激光工具300被下降至期望的深度，在该处对套管井眼10的套管形成穿孔。可以使用各种技术和装置来确定激光工具300已经下降至相邻井眼20中的深度。例如，当支撑激光工具300的缆绳302在地面停止输出时，可以监控电缆的测量。但是，在一些情况下，这些测量会存在与拉伸缆绳302相关的误差。在一些实施例中，使用磁性测距工具来检测激光工具300相对于套管井眼10的靠近程度。替代地或附加地，在一些实施例中，激光工具300包括设置在激光穿孔器304上方的超声工具，在此当激光工具300到达靠近套管井眼10的区域时，超声工具可以检测来自在套管井眼10中的气和/或液流的噪音。
一旦处于形成穿孔的期望深度，激光工具300的激光穿孔器304与套管井眼10的套管16对齐。例如激光工具300可以包括金属检测器(例如磁性传感器)，从而在激光工具300转动时，可以检测激光穿孔器304对准金属套管16的时间。替代地或附加地，在一些实施例中，超声工具可以用于检测激光穿孔器304相对于套管井眼10的方向，用于将激光穿孔器304对准金属套管16。
图4C示出了图4B的激光工具300的激光穿孔器304穿透套管井眼10的套管16。一旦与套管井眼10的期望部分对齐，激光穿孔器304的激光可以被操作为在套管井眼10的套管壁16中激光切出(例如穿透)开口。在激光穿孔器304发射激光切割光束的同时，激光穿孔器304可以相对于套管16移动，以产生开口。可以使用各种装置来移动激光穿孔器304以及发射的激光，从而形成开口。例如，液压的或机电的装置或系统可用于关节连接相邻井眼内的激光工具，以切出开口。可用于关节连接激光工具的现有技术的装置和系统在美国专利No.7938175中公开。
一旦在套管井眼10的套管壁16中形成开口，则激光工具300可以从相邻井眼20中移除。如以上讨论的，随后水泥泵送组件可以被下降至相邻井眼20中，沿着套管井眼10的套管壁16到达由激光工具300形成的开口区域。随后将来自水泥泵送组件的水泥泵送头的水泥泵送至开口中。水泥被泵送直到水泥的量足够在套管井眼10内形成结构上适当的阻挡层。例如，在一些情况下，水泥被泵入套管井眼10中，直到形成能够防止气或油离开套管井眼10的阻挡层。
已经描述了多个实施例。然而，应当理解，在不背离本发明的原理和范围的情况下，可以作出各种修改。因此，其它的实施例也处于随后的权利要求的范围之内。
Claims (33)
1.一种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区域的第二井眼；
在所述第二井眼中设置铣鞋引导装置；
将磨铣组件插入所述第二井眼中；
沿着所述铣鞋引导装置引导所述磨铣组件，并使所述磨铣组件的铣鞋与所述第一套管井眼中的套管的套管联接件的上外肩部接触；
操作所述磨铣组件的铣鞋，使得所述铣鞋优先从所述套管联接件的上外肩部的上方和邻近处的套管的凸面部分移除材料；以及
从所述套管联接件和相邻套管移除材料，直到所述第一套管井眼和所述第二井眼流体连接。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括从所述第二井眼移除所述磨铣组件。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括将阻塞材料从所述第二井眼插入所述第一套管井眼中，以形成阻塞物。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述阻塞材料是水泥。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述阻塞物限制了能通过所述第一套管井眼的流体的量。
6.根据权利要求3所述的方法，还包括在所述第二井眼中、所述铣鞋引导装置的下方运行并设置锚定式封隔器。
7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述磨铣组件包括所述铣鞋引导装置，所述铣鞋引导装置是设置在所述第二井眼中的楔式装置，用于在所述铣鞋被插入所述第二井眼中时强制所述铣鞋朝向所述第一套管井眼的套管。
8.根据权利要求3所述的方法，其中，所述铣鞋包括转动的钻头。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述转动的钻头由液压驱动。
10.一种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区域的第二井眼；
将磨铣组件插入所述第二井眼中，所述磨铣组件包括铣鞋引导装置、铣鞋和铣鞋对齐装置，所述铣鞋对齐装置用于在所述铣鞋沿着所述铣鞋引导装置前进时对齐所述铣鞋和所述铣鞋引导装置；
操作所述铣鞋，沿着所述铣鞋引导装置引导所述铣鞋，而且接触所述第一套管井眼的套管的套管联接件的上外肩部；以及
从所述套管联接件的上方和邻近处的套管的凸面部分向外移除材料，直到所述第一套管井眼和所述第二井眼流体连接。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括从所述第二井眼移除所述磨铣组件。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括在所述第二井眼中、所述铣鞋引导装置的下方运行并设置锚定式封隔器组件。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括将阻塞材料从所述第二井眼插入所述第一套管井眼中，以形成阻塞物。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述阻塞材料是水泥。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述阻塞物限制了能通过所述第一套管井眼的流体的量。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述铣鞋对齐装置包括多个沿着所述铣鞋引导装置纵向布置的多个凹槽引导轨道中的一个，在所述铣鞋被插入所述第二井眼中时，所述凹槽引导轨道朝向所述第一套管井眼的套管的外表面引导所述铣鞋。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述铣鞋包括一个或多个突出部，所述突出部的尺寸设计为在所述凹槽引导轨道内滑动。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，在所述铣鞋沿着所述铣鞋引导装置移动时，所述凹槽引导轨道限制所述铣鞋相对于所述铣鞋引导装置的纵向进行横向移动。
19.根据权利要求10所述的方法，其中，所述铣鞋包括转动的钻头。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述转动的钻头由液压驱动。
21.一种交叉第一套管井眼的系统，所述系统包括：
钻井组件，所述钻井组件被构造为钻出第二井眼，所述第二井眼的远端靠近所述第一套管井眼的套管联接件，所述钻井组件包括：
钻柱；以及
布置于所述钻柱的一端部的钻头；
磨铣组件，包括：
铣鞋钻柱；以及
布置于所述铣鞋钻柱的一端部的铣鞋，所述铣鞋具有铣鞋钻头，所述铣鞋钻头适于从所述第一套管井眼的外部首先接触所述第一套管井眼的套管联接件的上外肩部的平坦表面，随后进行切割并优先从所述第一套管井眼的套管联接件的上外肩部的平坦表面的上方并与之接触的套管的凸面部分的外部移除材料；以及
铣鞋引导装置，所述铣鞋引导装置适于朝向所述第一套管井眼的套管联接件的上外肩部的平坦表面引导所述铣鞋钻头。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述铣鞋引导装置是楔式构件。
23.根据权利要求21所述的系统，还包括阻塞材料输送装置，所述阻塞材料输送装置被构造为将阻塞材料输送至所述第一套管井眼中。
24.根据权利要求23所述的系统，其中，所述阻塞材料是水泥。
25.根据权利要求21所述的系统，还包括锚定式封隔器组件，所述锚定式封隔器组件被构造为布置在所述第二井眼的远端。
26.根据权利要求21所述的系统，其中，所述铣鞋引导装置包括对齐特征，所述对齐特征适于在所述铣鞋钻头沿着所述铣鞋引导装置纵向移动时，限制所述铣鞋钻头相对于所述铣鞋引导装置的运动。
27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述对齐特征包括多个沿着所述铣鞋引导装置纵向布置的凹槽引导轨道中的一个。
28.根据权利要求27所述的系统，其中，所述铣鞋钻头包括一个或多个突出部，所述突出部的尺寸被设计为在所述凹槽引导轨道内滑动。
29.根据权利要求28所述的系统，其中，当所述铣鞋钻头沿着所述铣鞋引导装置移动时，所述凹槽引导轨道限制所述铣鞋钻头相对于所述铣鞋引导装置的纵向进行横向移动。
30.根据权利要求26所述的系统，还包括阻塞材料输送装置，所述阻塞材料输送装置被构造为将阻塞材料输送至所述第一套管井眼中。
31.根据权利要求30所述的系统，其中，所述阻塞材料是水泥。
32.根据权利要求26所述的系统，还包括锚定式封隔器组件，所述锚定式封隔器组件被构造为布置在所述第二井眼的远端。
33.根据权利要求26所述的系统，其中，所述铣鞋引导装置是楔式构件。
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