專利名稱：用于對(duì)套管進(jìn)行機(jī)加工的井下設(shè)備的裝置以及堆積加工切屑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
描述了一種用于井下設(shè)備(該井下設(shè)備用于對(duì)套管進(jìn)行機(jī)加工)的裝置，更具體地描述了如下裝置該裝置設(shè)置為借助流動(dòng)的井液(well liquid)，沿從機(jī)加工區(qū)域朝向井眼端部的方向引導(dǎo)機(jī)加工切屑(machined shaving)，并且此后將井液引導(dǎo)到地表設(shè)備。還描述了一種用于在井眼中堆積機(jī)加工切屑的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)即將對(duì)例如產(chǎn)烴井之類的井進(jìn)行關(guān)井(shut in)時(shí)，根據(jù)公共安全條例和通常實(shí)踐，不得不在井眼上(即生產(chǎn)區(qū)的下游)形成例如水泥塞(cement plug)之類的塞子，同時(shí)不得不將塞子錨固在生產(chǎn)區(qū)之上的結(jié)構(gòu)中。這意味著，除其他操作以外，要在待形成塞子的地方移除部分的延伸通過井的金屬套管。這種移除是借助從管的內(nèi)部對(duì)套管進(jìn)行機(jī)加工來完成的。在現(xiàn)有技術(shù)中，借助流動(dòng)的井液，將機(jī)械加工的金屬切屑從地下向上傳送到地表，在地表利用機(jī)械設(shè)備來分離金屬切屑與井液。金屬切屑被收集并帶到處理廠；在處理廠金屬切屑被清除液體殘余，并例如被用于新的金屬產(chǎn)品的生產(chǎn)。清除工序的剩余產(chǎn)品，即殘余井液和使用的任何清洗液必須作為危險(xiǎn)廢品處理。從套管移除的金屬切屑是通過管道式通路，例如位于井液的供給管道之外的環(huán)空，利用井液來引導(dǎo)的。由于金屬切屑容易堵塞在流路中或者返回通道中井液的流速與金屬切屑的下降速率相比太小，而存在返回通道堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。為此，通常使用的是高流速，這要求有非常大的功率及相應(yīng)的大質(zhì)量和高功耗的液壓泵。在這種主要針對(duì)堵塞和放棄地下井而設(shè)置的操作中，存在泵吸設(shè)備和功率需求與所用的其余設(shè)備相比相對(duì)較重和較大的缺陷。設(shè)備變得不易移動(dòng)，并且例如對(duì)于在船只與海底井下工作的平臺(tái)之間的轉(zhuǎn)移設(shè)定出了多種限制條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是彌補(bǔ)或減少現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)缺點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明并依靠以下說明書及所附權(quán)利要求公開的特征實(shí)現(xiàn)了上述目的。本發(fā)明提供一種用于堆積在井眼的鄰近部分中、特別是在比機(jī)加工的套管部更深的那一部分井眼中通過機(jī)加工從套管部切削下來的金屬切屑的裝置和方法。用詞“深”暗含的意思是，位置比套管部離井眼口更遠(yuǎn)、即更接近井眼底部的區(qū)域。位于在本發(fā)明的第一方案中，更具體地涉及一種針對(duì)來自設(shè)置在井眼中的套管的一部分的機(jī)加工切屑的機(jī)加工設(shè)備的裝置，其特征在于，返回流體管道從機(jī)加工設(shè)備沿朝向設(shè)置在井眼中的堆積區(qū)域的方向延伸。返回流體管道可按流體連通方式設(shè)置成，能夠使堆積區(qū)域?qū)Ψ祷赝ǖ琅欧?，該返回通道設(shè)置成引導(dǎo)液體回流離開井眼。返回通道可以是在管柱(pipe string)與套管之間形成的環(huán)空。
返回流體管道可設(shè)有流入過濾器(inflow filter)，該流入過濾器設(shè)置成擋住來自攜帶顆粒的液流的金屬切屑。返回流體管道可設(shè)有穩(wěn)定器(stabiliser)，該穩(wěn)定器設(shè)置成能夠可拆卸地緊固在堆積區(qū)域之上的井眼中。穩(wěn)定器可設(shè)有一個(gè)或多個(gè)穿流端口。在機(jī)加工設(shè)備與穩(wěn)定器之間延伸的返回流體管道的一部分可為伸縮式的。在機(jī)加工設(shè)備與堆積區(qū)域之間可設(shè)置有切屑輸送器；該切屑輸送器設(shè)置成，至少能夠供金屬切屑沿井眼的軸向進(jìn)行重新定位。切屑輸送器可包括設(shè)置成沿朝向堆積區(qū)域的方向推動(dòng)攜帶顆粒的液流的裝置。切屑輸送器可以是螺旋式輸送器。在本發(fā)明的第二方案中，更具體地涉及一種對(duì)設(shè)置于井眼中的套管的一部分進(jìn)行機(jī)加工的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟在機(jī)加工設(shè)備與堆積區(qū)域或與堆積區(qū)域連接的區(qū)域之間設(shè)置返回流體管道；沿從機(jī)加工設(shè)備朝向堆積區(qū)域的方向形成攜帶顆粒的液流；在套管的機(jī)加工期間，引導(dǎo)來自套管的金屬切屑進(jìn)入液流；引導(dǎo)液流進(jìn)入返回流體管道，同時(shí)將金屬切屑擋住并堆積在井眼中。借助設(shè)置在返回流體管道的流入過濾器，可從攜帶顆粒的液流擋住金屬切屑。返回流體管道的一部分可借助穩(wěn)定器而相對(duì)于堆積區(qū)域被固定地保持。在機(jī)加工過程期間，機(jī)加工設(shè)備可沿井眼的軸向移位，同時(shí)在機(jī)加工設(shè)備與穩(wěn)定器之間延伸的返回流體管道的一部分維持機(jī)加工設(shè)備與堆積區(qū)域之間的流體連通的連接。


以下描述附圖中示出的優(yōu)選實(shí)施例的示例，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的機(jī)加工設(shè)備的第一示意實(shí)施例的原理草圖的局部剖視圖，其中套管部加工完成，且金屬切屑堆積在井眼中位于機(jī)加工區(qū)域之下的部分，并且伸縮式的流體管道構(gòu)成從堆積區(qū)域到位于機(jī)加工區(qū)域之上的環(huán)空的返回通道；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的機(jī)加工設(shè)備的第二示意實(shí)施例的原理草圖的局部剖視圖，其中具有固定長度的流體管道構(gòu)成從堆積區(qū)域到位于機(jī)加工區(qū)域之上的環(huán)空的返回通道；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的機(jī)加工設(shè)備的第三示意實(shí)施例的原理草圖的局部剖視圖，其中與返回流體管道關(guān)聯(lián)地設(shè)置有從機(jī)加工區(qū)域向堆積區(qū)域延伸的切屑輸送器；而圖4示意性示出根據(jù)本發(fā)明的機(jī)加工設(shè)備中的液流形態(tài)。
具體實(shí)施例方式在圖中，附圖標(biāo)記1表示穿過部分的地下結(jié)構(gòu)(subsurface structure) 11延伸的井眼，其中具有不同屬性的層IlaUlb由不同的剖面線表示，下層lib例如是含烴層，而上層Ila是封閉結(jié)構(gòu)。井眼1按公知的方式設(shè)有金屬套管12，金屬套管12貼靠地下結(jié)構(gòu)11界定井眼1。待機(jī)加工的那一部分套管12由附圖標(biāo)記121表示，并且從套管12的那一部分釋放出機(jī)加工金屬切屑122。
在井眼1的底部表示的是金屬切屑122的堆積區(qū)域13。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然這種堆積區(qū)域可由井眼1的任何部分構(gòu)成，只要這部分相對(duì)于套管12的待通過機(jī)加工移除的區(qū)段具有合適的位置。當(dāng)井眼1穿過多個(gè)生產(chǎn)層(producing layer) Ila延伸時(shí)，這將典型地是如下情形其中堆積區(qū)域13可設(shè)置在待機(jī)加工的區(qū)段之下，并且例如借助本身合適的公知類型的塞子(未示出)而與待機(jī)加工的區(qū)段相關(guān)地界定為貼靠下面的井眼部。機(jī)加工設(shè)備2以本身公知的方式連接到管柱3，管柱3設(shè)有中心縱向通道，中心縱向通道設(shè)置為用于輸送加壓液流P，加壓液流P設(shè)置為傳送機(jī)加工金屬切屑122、機(jī)加工設(shè)備2的潤滑油、及在使用液壓操作來代替旋轉(zhuǎn)管柱3的操作時(shí)傳送機(jī)加工設(shè)備2的可能的操作液。機(jī)加工設(shè)備2設(shè)有一連串的切削工具21，切削工具21以本身公知的方式設(shè)置在可操作的位置，從而能夠抵靠套管徑向向外地移動(dòng)以進(jìn)行這種機(jī)加工。阻擋件22與機(jī)加工設(shè)備2、待機(jī)加工的區(qū)域以及堆積區(qū)域13密封地限定環(huán)空31。環(huán)空31是在套管12與管柱3之間形成的，并向上延伸到地表(未示出)；在地表，環(huán)空31以流體連通的和公知的方式連接到井產(chǎn)流體廠(未示出)，井產(chǎn)流體廠設(shè)置為維持加壓液流P，并接收來自機(jī)加工設(shè)備2的液體回流R和對(duì)液體回流R進(jìn)行可能的處理。參見關(guān)于經(jīng)過機(jī)加工設(shè)備2的流動(dòng)形態(tài)的圖4。機(jī)加工設(shè)備2包括設(shè)置成引導(dǎo)加壓液流P向外進(jìn)入位于機(jī)加工設(shè)備2之下的機(jī)加工區(qū)段的裝置(未示出)。返回流體管道23從機(jī)加工設(shè)備2向下延伸。返回流體管道23包括端段232，端段232設(shè)有流入過濾器233，流入過濾器233設(shè)置成能夠擋住由攜帶顆粒的液流M朝向堆積區(qū)域13運(yùn)載的金屬切屑122。參見圖1，在第一實(shí)施例中，由于伸縮端231可在端段232中軸向移位，所以返回流體管道23是伸縮式的。端段232借助穩(wěn)定器M被可釋放地緊固到伸縮端231。穩(wěn)定器M設(shè)有供攜帶顆粒的液流M通過的多個(gè)穿流端口 Ml。參見圖2，在第二實(shí)施例中，返回流體管道23具有固定長度。參見圖3，在第三實(shí)施例中，返回流體管道23配設(shè)有輸送器25 (這里表示為螺旋式地圍繞流體返回線路23)，輸送器25設(shè)置成特別是在井眼的水平部發(fā)生機(jī)加工時(shí)能夠增強(qiáng)金屬切屑122的傳送能力。輸送器25可以以許多方式形成，例如形成為影響攜帶顆粒流M的流速的快速旋轉(zhuǎn)泵轉(zhuǎn)子，或者獨(dú)立于液流M的傳送能力工作的裝置。當(dāng)要機(jī)加工套管12時(shí)，借助管柱3將機(jī)加工設(shè)備2向下引入井眼1中，到達(dá)待機(jī)加工的部分121的最遠(yuǎn)端。管柱3連接到位于地表上的井產(chǎn)流體廠(未示出)。阻擋件22及可能地還有穩(wěn)定器M設(shè)定成貼靠套管12的壁，并形成加壓液流P。切削工具21通過設(shè)定至旋轉(zhuǎn)來啟動(dòng)，并朝向套管12的壁移位以進(jìn)行與套管12干涉(interference)的切削。使用攜帶顆粒的液流M朝向堆積區(qū)域13引導(dǎo)金屬切屑122 ；在堆積區(qū)域13，井產(chǎn)流體(wellfluid)被排放至返回流體管道23內(nèi)，而金屬切屑122則堆積或被流入過濾器233擋住。在液體回流R中，井產(chǎn)流體被引導(dǎo)通過返回流體管道23，經(jīng)由機(jī)加工設(shè)備2，并經(jīng)由環(huán)空31返回地表。阻擋件22隨著機(jī)加工設(shè)備2沿井眼1的軸向重新定位而連續(xù)地或逐步地移位。在圖1所示的示意性實(shí)施例中，端段232的長度可使其足以當(dāng)堆積的金屬切屑圍繞端段232增高時(shí)保持在原位?？蛇x地，可設(shè)有如下裝置(未示出)該裝置設(shè)置成，隨著機(jī)加工設(shè)備2沿井眼1的軸向重新定位，而將端段232重新定位。當(dāng)完成機(jī)加工且將機(jī)加工設(shè)備2從井眼1升高或重新定位到待機(jī)加工的另一部分121時(shí)，也將端段232 —同帶走。可選地，在機(jī)加工設(shè)備2設(shè)有已在地表上制成的用于另一機(jī)加工操作的新端段232的情況下，可將端段232留在堆積區(qū)域13中。 在示意性實(shí)施例中示出了機(jī)加工設(shè)備2，該機(jī)加工設(shè)備在機(jī)加工期間朝向地表重新定位。具有相反的工作方向的機(jī)加工設(shè)備2也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于機(jī)加工設(shè)備O)的裝置，所述機(jī)加工設(shè)備( 設(shè)置為對(duì)設(shè)置在井眼(1)中的套管(1 的一部分進(jìn)行機(jī)加工，其特征在于，返回流體管道從所述機(jī)加工設(shè)備(2)沿朝向設(shè)置在所述井眼(1)中的堆積區(qū)域的方向延伸；所述返回流體管道設(shè)置成，能夠以流體連通方式從所述堆積區(qū)域(1 向返回線路(31)排放流體，所述返回線路設(shè)置成引導(dǎo)液體回流(R)離開所述井眼(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述返回線路(31)是在管柱(3)與套管(12)之間形成的環(huán)空。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述返回流體管道設(shè)有流入過濾器033)，所述流入過濾器設(shè)置成擋住來自攜帶顆粒的液流(M)的金屬切屑(122)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述返回流體管道設(shè)有穩(wěn)定器(M)，所述穩(wěn)定器設(shè)置成能夠被可釋放地緊固在所述井眼(1)中并位于所述堆積區(qū)域(13)上方。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述穩(wěn)定器04)設(shè)有一個(gè)或多個(gè)穿流端口 041)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，在所述機(jī)加工設(shè)備( 與所述穩(wěn)定器(24)之間延伸的所述返回流體管道的一部分是伸縮式的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述機(jī)加工設(shè)備( 與所述堆積區(qū)域(13)之間設(shè)置有切屑輸送器05)；所述切屑輸送器設(shè)置成，至少能夠供金屬切屑(122)沿所述井眼(1)的軸向進(jìn)行重新定位。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述切屑輸送器0 包括設(shè)置成沿朝向所述堆積區(qū)域(1 的方向增強(qiáng)攜帶顆粒的液流(M)的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述切屑輸送器0 是螺旋式輸送器。
10.一種對(duì)設(shè)置于井眼(1)中的套管(12)的一部分進(jìn)行機(jī)加工的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟在機(jī)加工設(shè)備(2)與堆積區(qū)域(1 或連接到所述堆積區(qū)域(1 的區(qū)域之間設(shè)置返回流體管道03)；沿從所述機(jī)加工設(shè)備( 朝向所述堆積區(qū)域(1 的方向形成攜帶顆粒的液流(M)；在所述套管(12)的機(jī)加工期間，引導(dǎo)金屬切屑(122)進(jìn)入所述液流(M)；引導(dǎo)所述液流(M)進(jìn)入所述返回流體管道(23)，同時(shí)將所述金屬切屑(12 擋住并堆積在所述井眼(1)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，借助設(shè)置在所述返回流體管道03)上的流入過濾器033)，從所述攜帶顆粒的液流(M)擋住所述金屬切屑(122)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述返回流體管道03)的一部分借助穩(wěn)定器04)相對(duì)于所述堆積區(qū)域(1 被固定地保持。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在所述機(jī)加工的過程期間，所述機(jī)加工設(shè)備(2)沿所述井眼⑴的軸向移位，同時(shí)在所述機(jī)加工設(shè)備⑵與所述穩(wěn)定器04)之間延伸的所述返回流體管道的一部分維持所述機(jī)加工設(shè)備( 與所述堆積區(qū)域(13)之間的流體連通的連接。
全文摘要
描述了用于設(shè)置為對(duì)部分的位于井眼(1)中的套管(12)進(jìn)行機(jī)加工的機(jī)加工設(shè)備(2)的裝置，其中返回流體管道(23)從機(jī)加工設(shè)備(2)沿朝向設(shè)置在井眼(1)中的堆積區(qū)域(13)的方向延伸。還描述了對(duì)部分的位于井眼(1)中的套管(12)進(jìn)行機(jī)加工的方法，其中該方法包括以下步驟在機(jī)加工設(shè)備(2)與堆積區(qū)域(13)或連接到堆積區(qū)域(13)的區(qū)域之間設(shè)置返回流體管道(23)；沿從機(jī)加工設(shè)備(2)朝向堆積區(qū)域(13)的方向形成攜帶顆粒的液流(M)；在套管(12)的機(jī)加工期間，引導(dǎo)金屬切屑(122)進(jìn)入液流(M)；引導(dǎo)液流(M)進(jìn)入返回流體管道(23)，同時(shí)將金屬切屑(122)擋住并堆積在井眼(1)中。
文檔編號(hào)E21B29/00GK102395749SQ201080016975
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者馬斯·格蘭若德, 黑爾格·克龍 申請(qǐng)人:西部產(chǎn)品科技有限公司