本发明提供一种分支井再进入导向定位装置，包括：跟随井筒套管一起送入井下的套管接箍，在套管接箍内设置有至少一个定位槽；定位组件，定位组件包括至少一个定位键，定位键构造成能够沿径向运动，从而与定位槽配合；定位组件还包括定向键，定向键能够沿径向运动，在套管接箍上设置有用于定向键定向的定向槽。本发明在主井筒下井筒套管时把井筒套管的附件套管接箍连接在套管上一起下入，在套管接箍上设置用于定位以及定向的定位键和定向槽，通过设计工具的整体结构，保证了锚定结构的可靠性，可连续完成坐封、丢手工序，高效、易于使用。
一种分支井再进入导向定位装置
技术领域
[0001] 本发明属于钻井技术领域，具体地，涉及一种分支井再进入导向定位装置。
背景技术
[0002] 分支井技术可降低钻井成本，提高油田综合开发效益。分支井还能提高生产速度、提高最终采收率、改善油气藏泄油方式并增加储量，使油藏在油田的整个开采期内更容易管理。
[0003] 分支井井下定位定向技术是分支井完井的重要技术之一，目前在施工时，都会先在井下设置一个根基，以此来作为其它工具及后续施工定位定向的基准。但是，目前的分支井定位装置的定位结构不稳定，导向定位的效果较差，会对后续工序的进行产生不良影响。
发明内容
[0004] 针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种分支井再进入导向定位装置，其能够解决分支井施工中的定向定位问题。
[0005] 根据本发明，提供了一种分支井再进入导向定位装置，包括：
[0006] 跟随井筒套管一起送入井下的套管接箍，在所述套管接箍的内壁上设置有至少一个定位槽；
[0007] 定位组件，所述定位组件包括连接组件和至少一个定位键，所述定位键设置在所述连接组件的外壁上，所述定位键构造成能够沿径向扩张，从而与所述定位槽配合；
[0008] 所述定位组件还包括定向键，所述定向键设置在所述连接组件的外壁上并处于所述定位键的下游，所述定向键能够沿径向扩张，在所述套管接箍的内壁上设置有用于与所述定向键配合的定向槽。
[0009] 在一个实施例中，所述定向槽包括导向部和定向部，
[0010] 所述导向部呈螺旋状，包括一个最高位和一个最低位，其中所述定向部设置在所述导向部的最低位。
[0011] 在一个实施例中，所述导向部围绕所述套管接箍一圈形成封闭形状。
[0012] 在一个实施例中，所述定位组件还包括心轴，所述连接组件通过第一剪切销钉固定套设在所述心轴上，所述定位键沿径向滑动式穿透设置在所述连接组件的外壁上，在所述定位键与所述心轴之间设置有第一弹簧，所述定向键沿径向滑动式穿透设置在所述连接组件的外壁上，在所述定向键与所述心轴之间设置有第二弹簧。
[0013] 在一个实施例中，在所述定位键的朝向所述心轴的一侧设置有止挡块，在所述心轴的外壁上设置有用于为所述止挡块提供径向移动空间的伸缩槽，在初始状态下，所述止挡块能够容纳在所述伸缩槽内，
[0014] 所述第一剪切销钉能够响应所述心轴的下移而被剪断，使得所述止挡块脱离所述伸缩槽而与所述心轴的外壁抵接，从而使定位键无法径向收缩。
[0015] 在一个实施例中，所述第一弹簧的一端与所述定位键固定连接，所述第一弹簧的另一端固定设置有抵接板，所述抵接板的尺寸大于所述伸缩槽的尺寸，从而防止所述第一弹簧在所述心轴移动时伸入到所述伸缩槽中。
[0016] 在一个实施例中，在所述连接组件上固定设置有径向抵接所述心轴的止退块，在所述止退块与所述心轴的接触面上设置有单向倒刺，只允许所述心轴相对于所述止退块向下移动，以防止所述心轴复位，从而保持所述止挡块与所述心轴的外壁的抵接状态。
[0017] 在一个实施例中，所述止退块通过第二剪切销钉与所述连接组件固定连接，所述第二剪切销钉能够响应所述心轴的上移而被剪断，从而所述心轴能够复位，导致所述止挡块能够伸入所述伸缩槽内，使得所述定位键能够径向收缩而解除与所述定位槽的配合。
[0018] 在一个实施例中，所述连接组件包括套设在所述心轴上的主体，在所述主体与所述心轴之间设置有用于传递扭矩的扭矩销。
[0019] 在一个实施例中，在所述心轴的上部设置有用于连接其他井下工具的上接头，所述上接头套设在所述心轴的外部，在所述上接头的外部套设有接头接箍，所述接头接箍的下端与所述心轴接触，所述接头接箍、所述上接头和所述心轴之间容置有锁定块，在所述心轴上沿径向设置有多个用于与所述锁定块配合的锁定槽，锁定块能够设置在不同的锁定槽内，从而调节上接头相对于心轴的高度。
[0020] 与现有技术相比，本申请的优点如下。
[0021] 根据本发明，本发明在主井筒下井筒套管时，把井筒套管的套管接箍连接在套管上一起下入，在套管接箍上设置用于定位以及定向的定位键和定向槽，通过设计工具的整体结构，保证了锚定结构的可靠性，可连续完成坐封、丢手工序，高效、易于使用。
[0022] 此外，本发明的定向槽为螺旋导向结构，定位定向准确性高。
[0023] 本发明的心轴上部设置有上接头，能接磨铣导斜器或再进入偏转工具，保证了后续工序的顺利进行。
附图说明
[0024] 下面将参照附图对本发明进行说明。
[0025] 图1显示了根据本发明的分支井再进入导向定位装置的上部的结构示意图；
[0026] 图2显示了根据本发明的分支井再进入导向定位装置的下部的结构示意图；
[0027] 图3显示了根据本发明的套管接箍的结构示意图；
[0028] 图4显示了图3旋转90°后的结构示意图；
[0029] 图5显示了根据本发明的分支井再进入导向定位装置的坐封之后的上部的结构示意图；
[0030] 图6显示了根据本发明的分支井再进入导向定位装置的坐封之后的下部的结构示意图；
[0031] 图7显示了根据本发明的分支井再进入导向定位装置的心轴上提后的上部的结构示意图；
[0032] 图8显示了根据本发明的分支井再进入导向定位装置的心轴上提后的下部的结构示意图；
[0033] 图9显示了图1中A‑A部分的剖面示意图；
[0034] 图10显示了图1中B‑B部分的剖面示意图；
[0035] 图11显示了图2中C‑C部分的剖面示意图；
[0036] 图12显示了图2中D‑D部分的剖面示意图；
[0037] 图13显示了根据本发明的主体的结构示意图；
[0038] 图14显示了根据本发明的定位键的结构示意图；
[0039] 图15显示了根据本发明的连接组件的部分立体结构示意图。
[0040] 图中：1、套管接箍；11、定位槽；2、定位组件；21、定位键；211、止挡块；212、上压块；213、定位安装孔；214、上压安装槽；215、定向安装孔；216、下压安装槽；22、心轴；221、伸缩槽；222、第一心轴；223、第二心轴；23、连接组件；231、主体；232、衬套；233、止动套；234、顶部堵头；235、承压套；24、第一剪切销钉；25、第一弹簧；251、抵接板；3、止退块；31、第二剪切销钉；4、扭矩销；41、固定销；5、定向键；51、定向槽；511、导向部；512、定向部；52、第二弹簧；
53、下压块；6、底部堵头；61、测底堵头；7、上接头；71、接头接箍；72、锁定块；73、锁定槽；74、紧固螺钉；8、环状凸起；9、第三弹簧；10、剪切销；100、分支井再进入导向定位装置。
[0041] 在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
[0042] 下面通过附图来对本发明进行介绍。
[0043] 需要说明的是，本申请中使用的方向性用语或限定词“上”、“上游”、“下”、“下游”等均是针对所参照的图1而言。它们并不用于限定所涉及零部件的绝对位置，而是可以根据具体情况而变化。将本申请中的分支井再进入导向定位装置的中心轴线平行的方向描述为“轴向”或类似用语，与分支井再进入导向定位装置的中心轴线垂直的方向描述为“径向”或类似用语。
[0044] 为了清晰起见，将本发明的分支井再进入导向定位装置100分为上、下两个部分来显示，其中，图1显示了根据本发明的分支井再进入导向定位装置100的上部的结构示意图，图2显示了根据本发明的分支井再进入导向定位装置100的下部的结构示意图。如图1和图2所示，分支井再进入导向定位装置100包括定位组件2和用于与井筒套管一起下入井筒内的套管接箍1。容易理解，井筒套管由多段拼接而成，相邻两根井筒套管之间使用套管接箍1连接，为现有技术。定位组件2包括定向键5和至少一个定位键21，定向键5设置在定位键21的下游，即，在本发明进入井筒套管时，定向键5先于定位键21进入井筒套管。定向键5和定位键21均能够沿着定位组件2径向移动。在套管接箍1的内壁上设置有用于与所述定向键5配合的定向槽51和用于与定位键21配合的定位槽11。在这种设置下，将套管接箍1根据设计深度安装在井筒套管上，并跟随井筒套管一起下入井内，即，在井内预定位。需要进行定位时，将定位组件2从上往下伸入井筒套管，此时，定位键21和定向键5在井筒套管的挤压下收缩在定位组件2之内；当定位组件2到达套管接箍1所在的位置时，定位组件2上的定位键21和定向键5分别与套管接箍1上的定位槽11和定向槽51配合，即，定位键21和定向键5分别与定位槽11和定向槽51卡接配合，从而完成定向定位。
[0045] 如图3和图4所示，在一个具体的实施例中，定向槽51包括导向部511和定向部512。导向部511为螺旋状，在本实施例中，导向部511为一个设置在套管接箍1内的封闭的环状，导向部511包括一个最高位和一个最低位，最高位和最低位之间采用平滑的方式连接。定向部512连接在导向部511的最低位。在这种设置下，无论定位组件2上的定向键5从哪个方向进入定向槽51内，定向键5都可以沿着导向部511滑至定向部512，从而完成定向。
[0046] 如图3所示，根据本发明，在一个优选的实施例中，在套管接箍1内设置有多个定位槽11。多个定位槽11均呈环状，沿套管接箍1的轴向依次排列。在多个定位槽11中，至少有一个定位槽11的下端为平面。在这种设置下，当定位键21与定位槽11配合之后，下端为平面的定位槽11会对定位键21产生一个较大的阻止定位键21向下移动的阻力，从而使定位效果更好。
[0047] 如图1和图2所示，定位组件2还包括心轴22和连接组件23。连接组件23套设在心轴22的外部，并且两者使用第一剪切销钉24固定连接。定位键21和定向键5均径向滑动式穿透设置在连接组件23上，因此定位键21和定向键5均能够与连接组件23内部套设的心轴22接触，在本实施例中，如图10所示，在定位键21与心轴22之间设置有第一弹簧25。如图12所示，在定向键5与心轴22之间设置有第二弹簧52。通过这种设置，使定位键21和定向键5能够沿着连接组件23径向移动，第一弹簧25和第二弹簧52分别对定位键21和定向键5有径向向外的推力，从而使定位键21和定向键5分别与定位槽11和定向槽51配合。
[0048] 在一个优选的实施例中，如图1所示，在定位键21的朝向心轴22的一侧设置有止挡块211，同时，在心轴22上设置有用于给止挡块211径向收缩提供容纳空间的伸缩槽221。在这种设置下，当第一剪切销钉24在心轴22向下移动的作用力下被剪断时，心轴22会相对于连接组件23和定位键21向下移动。如图5和图6所示，当心轴22相对于定位键21向下移动之后，心轴22上的伸缩槽221就会与定位键21上的止挡块211错开位置，止挡块211会被心轴22的外壁抵住，从而使定位键21无法径向收缩。在这种设置下，只要心轴22不向上移动复位，那么定位键21将无法径向收缩，整个定位组件2就会与套管接箍1锁定，从而实现快速坐封。如图1和图2所示，在本实施例中，在定位键21的上下两端均设置有止挡块211，从而使定位键21在工作时更加稳定。如图2所示，在本实施例中，在定向键5上以及定向键5对应的心轴
22的区域也设置有与止挡块211和伸缩槽221类似的结构，且作用相同，在此不再赘述。
[0049] 在一个具体的实施例中，如图1所示，第一弹簧25的一端与定位键21固定连接，在第一弹簧25的另一端固定设置有抵接板251。其中，抵接板251的尺寸大于伸缩槽221的尺寸。在这种设置下，当心轴22相对于定位键21和第一弹簧25向下移动时，如果伸缩槽221移动至第一弹簧25对应的区域，那么抵接板251则会覆盖在伸缩槽221上，从而防止第一弹簧25失效，即，防止第一弹簧25伸入伸缩槽221而无法对定位键21起到弹性支撑的作用。如图1和图2所示，在本实施例中，在定位键21的上下两部分均设置有第一弹簧25，从而加强结构的稳定性。如图2所示，在本实施例中，在第二弹簧52上也设置有与抵接板251类似的结构，且作用相同，在此不再赘述。
[0050] 在一个优选的实施例中，如图1所示，在连接组件23内设置有至少一个与心轴22径向抵接的止退块3。止退块3位于定位键21的上方，在止退块3和心轴22的接触面上设置有单向倒刺（图中未示出）。在这种设置下，心轴22只能够相对于止退块3向下移动，而无法向上移动。当心轴22向下移动，使伸缩槽221与止挡块211错位，止挡块211与心轴22的外壁抵接之后，止退块3能够锁住心轴22，使其无法上移，从而防止心轴22因意外情况上移复位。
[0051] 在一个优选的实施例中，如图1和图9所示，止退块3的数量为多个，并且沿着心轴22的周向均匀分布。在这种设置下，结构紧凑，止退块3能够有效地防止心轴22上移复位。
[0052] 在一个优选的实施例中，在坐封工序完成之后，为了能够解除止退块3与心轴22的锁定状态，从而进行丢手工序，本实施例使用第二剪切销钉31将止退块3与连接组件23固定。在这种设置下，需要进行丢手工序时，上提心轴22直至第二剪切销钉31被剪断，止退块3脱离连接组件23，之后心轴22便会带动止退块3一起上移，如图7和图8所示，当心轴22移动至伸缩槽221与止挡块211对应时，定位键21便能够径向收缩，跟随心轴22一起上移，接触与定位槽11的锁定状态。进而整个定位组件2就能够上移，从而进行丢手工序。容易理解，定向键5与定向槽51的解除锁定的过程与定位键21相似，在此不再赘述。
[0053] 如图10所示，在一个具体的实施例中，本发明设置有六个定位键21，沿着主体231的圆周方向均匀分布。在这种设置下，多个定位键21同时配合，定位的稳定性高，并且结构紧凑。
[0054] 如图1和图15所示，在一个具体的实施例中，连接组件23包括主体231、衬套232、止动套233、顶部堵头234以及承压套235。如图1、图2、图13和图14所示，定位键21和定向键5均设置在主体231上。在定位键21的下端与主体231的连接处设置有上压块212，在定向键5的下端与主体231的连接处设置有下压块53。上压块212和下压块53的作用类似，分别对定位键21和定向键5起到限位的作用，防止定位键21和定向键5径向向外脱出主体231。具体的，可以在定位键21的靠近上压块212的一端内侧设置凸起，通过凸起与上压块212形成径向的抵接关系，从而防止定位键21径向向外脱离主体231，定向键5为类似的结构，属于常规设置，在此不再赘述。在本实施例中，在主体231上沿周向均匀设置有六个定位安装孔213，在每个定位安装孔213的下端均设置有上压安装槽214，在主体231上还设置有定向安装孔215和下压安装槽216。六个定位键21分别安装在六个定位安装孔213内，六个上压块212安装在六个上压安装槽214内，定向键5安装在定向安装孔215内，下压块53安装在下压安装槽216内。
[0055] 止动套233通过螺纹设置在主体231的顶部，顶部堵头234通过螺纹设置在止动套233的顶部，第一剪切销钉24径向穿设在顶部堵头234上，并与心轴22连接。承压套235卡设在在止动套233和主体231的接缝处。止退块3设置在承压套235的上方，两者之间相互抵接，在这种设置下，承压套235能够防止止退块3下移。如图9所示，多个止退块3在衬套232的包围下周向均匀分布在心轴22的圆周方向，止退块3的上端面与衬套232抵接。衬套232则通过第二剪切销钉31与止动套233固定连接，从而限制止退块3上移。通过这种方式将止退块3通过第二剪切销钉31与连接组件23固定，存在多种优点，一方面，在心轴22下移的过程中，第二剪切销钉31不会承受力的作用，避免第二剪切销钉31在心轴22下移的过程中因意外而被剪断；另一方面，避免了第二剪切销钉31直接与止退块3连接，第二剪切销钉31能够响应心轴22的上移而被剪断，解除止退块3对心轴22的锁定状态，使心轴22能够上移复位。
[0056] 如图1和图2所示，在一个具体的实施例中，在心轴22上设置有环状凸起8。在图7所示的情况下，即心轴22上提复位之后，环状凸起8能够与顶部堵头234抵接。在环状凸起8与顶部堵头234的抵接作用下，心轴22能够带动包括顶部堵头234在内的整个连接组件23一起上移。由于定位键21和定向键5设置在连接组件23上，因此定位键21和定向键5会一起上移。定位键21和定向键5的上下两端均设置为斜面，在这种设置下，当定位键21和定向键5上移的过程中，会因为这个斜面而产生一个径向收缩的分力，又因为此时定位键21的止挡块211已经与伸缩槽221的位置相对应，能够缩进去，所以定位键21就会径向收缩，进而在心轴22的带动下一起上移；定向键5的运动过程与定位键21类似，在此不再赘述。
[0057] 如图11所示，在一个具体的实施例中，在连接组件23与心轴22之间径向穿设有四个扭矩销4。具体的，扭矩销4穿设在连接组件23的主体231上。通过这种方式，使心轴22和连接组件23之间能够传递扭矩。
[0058] 如图12所示，在一个具体的实施例中，本发明设置有一个定向键5。
[0059] 在一个优选的实施例中，在主体231上还穿设有四个固定销41，每个固定销41对应一个扭矩销4，并且，固定销41能够垂直穿过扭矩销4。在这种设置下，固定销41能够固定扭矩销4，防止扭矩销4移动。
[0060] 如图1所示，根据本发明，在心轴22的顶部设置有上接头7。上接头7的顶部能够连接其他井下工具。在上接头7的上部径向贯穿设置有剪切销10，用于连接上方的其他井下工具。连接上方的其他井下工具为常规设置，在此不再赘述。
[0061] 在一个具体的实施例中，所述上接头7套设在心轴22的外部，在上接头7的外侧下部通过螺纹连接的方式套设有接头接箍71。接头接箍71的下端长度超出上接头7的区域，并与心轴22接触。通过这样设置，在接头接箍71、上接头7以及心轴22之间形成一个空腔。在心轴22的外壁沿长度方向设置有多个锁定槽73。通过移动上接头7和接头接箍71，能够使空腔处于任意一个锁定槽73所在的位置，在空腔内能够放置锁定块72。通过这种设置，可以通过使用不同位置的锁定槽73配合锁定块72，调节上接头7相对于心轴22的高度。
[0062] 在一个优选的实施例中，在上接头7和接头接箍71之间径向设置有紧固螺钉74，从而防止上接头7与接头接箍71之间的螺纹连接发生松动。
[0063] 如图2所示，根据本发明，连接组件23的底端通过螺纹设置有底部堵头6，在底部堵头6的下端还设置有测底堵头61。
[0064] 在一个优选的实施例中，心轴22的下端部的外径小于主体231的内径，即，在心轴22的下端部与主体231之间形成环形空腔。在该环形空腔内套设有第三弹簧9，第三弹簧9的上端抵接心轴22，下端抵接底部堵头6。因为底部堵头6与连接组件23是固定连接的关系，所以在这种设置下，第三弹簧9可以在第二剪切销钉31被剪断时，为连接组件23提供相对于心轴22的向下的力，防止连接组件23因为摩擦力在伸缩槽221还未与止挡块211对应时就跟随心轴22上移，出现卡死的情况。
[0065] 在本实施例中，为了方便安装，将心轴22分成两段。即，心轴22包括通过螺纹相互连接的第一心轴222和第二心轴223。
[0066] 本发明结构稳定、可靠性高，能够准确地定位定向，可以连续完成定位定向、坐封、丢手工序，操作简单，工作效率高。
[0067] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0068] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0069] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0070] 最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
