用於切割和牽引套管的裝置和方法

2023-06-06 06:38:56

用於切割和牽引套管的裝置和方法
【專利摘要】一種用於在井中切割和牽引套管（7,7'）的裝置（1）和方法，其中所述裝置（1）包括：-連接在線纜接頭（3）上的外殼（2）；-設置成與所述外殼連接（2）的切割工具（4），其中所述切割工具（4）可圍繞所述外殼（2）的縱軸（L）旋轉，並設置為能夠在所述套管（7』）的壁上提供至少一個切口（8），並能夠切割套管（7,7'）；以及，固定設備（5），用於將所述外殼（2）可控制地固定在所述外殼（7』）中；所述裝置（1）設有至少一個可徑向移動的抓取機構（6），用於與所述套管（7』）的壁上的所述至少一個切口（8）接合；以及，其中，所述方法包括以下步驟：-將所述裝置（1）帶入井下；-對所述裝置（1）進行定位，以執行第一切割；-執行第一切割；-對所述裝置（1）進行定位，以執行第二切割；-執行第二切割；所述第一切割和第二切割之一，包括對所述套管（7）的切割；-令至少一個抓取機構（6）與所述第一和第二切口中的至少之一進行接合；以及–用所述裝置（1）將切下的套管（7』）牽引出井外。
【專利說明】用於切割和牽引套管的裝置和方法
[0001]本發明涉及用於在井中切割和牽引套管的裝置和方法。更為具體來說，本發明涉及一種允許在一次操作中切割和牽引套管的裝置和方法。
[0002]關閉地下井，例如石油井時，或鑽鑿回收槽時，必須切割和牽引套管。為了執行所述切割和牽引，已知技術中採用一種工具進行切割，採用另一種工具進行牽引。這樣的操作是耗時且又昂貴的。
[0003]挪威專利313156公開了一種徑向或沿直徑切割金屬管道的工具，尤其是水下海底管道和構成石油平臺支承結構的部件的管道，該切割通過高壓噴射懸浮在載體流體中的磨料顆粒來進行。採用加壓磨料噴射來徑向切割管道的工具可以安置在管道內部。該工具包括:外殼，所述外殼可以固定在所述管道的內部；以及旋轉頭，所述旋轉頭設有用於噴射水和磨料的噴嘴，所述主體包括第一和第二可膨脹定位圈，每個所述可膨脹定位圈為環形圈，由形成密封腔的彈性膜構成，所述密封腔在放氣後具有非常扁平的橫截面，且在壓力下的厚度至少為放氣後厚度的兩倍。所述公布文本中的工具用於在拆除石油平臺時，切割構成所述平臺支承結構的管道。當切割操作完成後，所述切割工具和切割後的管道被升舉至表面，然後提環膨脹以使得墊層緊靠管道的內壁。由此，依靠所述工具和切下的管道之間的摩擦力，以及所述可膨脹提環的完整性，來維持所屬工具和管道之間的接合。
[0004]本發明的目的之一在於補救或緩解現有技術中的至少一個缺陷，或至少提供現有技術的有益替代方式。
[0005]下文描述和其後專利權利要求中所說明的特徵，能夠達成本發明的目的。
[0006]本發明的第一方面，更為具體地，涉及一種用於在井中切割和牽引套管的裝置和方法，其中所述裝置包括:
-連接在線纜接頭上的外殼；
-切割工具，所述切割工具設為與所述外殼連接，其中所述切割工具可圍繞所述外殼的縱軸旋轉，並設置為能夠在所述套管上提供至少一個切口，並能夠切割套管；以及，
-固定設備，用於將所述外殼可控制地固定在所述外殼中；所述裝置設有至少一個可徑向移動的抓取機構，所述抓取機構用於與所述套管的壁上的至少一個切口接合。
[0007]該連接中所述的切割工具，意指一種能夠用於切穿管道壁的工具。所述切割工具本身可以是已知類型，例如，但不限於，液壓切割工具。
[0008]所述線纜連接可以含有用於傳遞流體和信號的管道和線纜。所述線纜連接可以是，例如，所謂的臍帶纜。
[0009]所述切割工具和固定設備組合的有益效果在於，可以使用本發明的裝置來通過一種工具在一次操作中切割和牽引管道，例如套管。由此，消除了需要取出一種工具隨後又運行另一種工具的時間和成本。此外，所述固定設備在管道和工具之間提供牢固的接合，而不依賴於所述固定設備和套管內壁部分之間的摩擦。由此，由於導入抓取機構與所述套管壁上的切口相接合，所述裝置和套管之間相對移動的風險幾乎得到消除。
[0010]在一個實施例中，所述裝置的切割工具可以沿所述外殼的縱軸方向而相對於所述外殼移動，其效果在於，可以在保持所述外殼不移動的同時，在所述套管的縱軸方向上切開更多的切口，從而再次簡化所述裝置的定位過程。
[0011 ] 在一個實施例中，所述裝置進一步設有位於井中的增壓器。其有益效果在於，無需在例如水面船舶中對流體進行加壓。由此，減少了將流體下移至極深處時發生的壓力損失。此外，還使得船舶上存在高壓的安全風險降到最小。
[0012]所述增壓器可以位於所述外殼內部。其有益效果在於，所述增壓器得到所述外殼的保護，且所述帶有增壓器的工具可以作為一個單元來施用。通過將增壓器設置在所述外殼內部，將遠距離傳遞導致的壓力損失降到最小。
[0013]在一個實施例中，所述固定設備包括至少2個徑向可動的固定銷，所述固定銷從所述外殼的局部伸出。優選但非必須地，所述銷相互等距地設置在所述外殼的周邊。其有益效果在於，所述裝置會保持穩定，且在執行切割時處於正確位置。
[0014]在又一個實施例中，所述固定設備包括至少I組徑向可動固定銷，所述固定銷能夠用於從所述外殼的局部伸出，每組所述銷包括至少2個徑向可動的固定銷。其有益效果在於，保持所述裝置穩定，且令其在執行切割時處於正確位置。
[0015]在一個實施例中，所述至少I個抓取機構包括I個或多個徑向可動抓取銷，所述抓取銷能夠用於從所述外殼的局部伸出並被引入所述至少I個切口中，從而在切下的套管和所述裝置之間提供牢固接合，以便能夠穩當地牽引切下的套管。
[0016]在一個實施例中，所述至少I個抓取機構包括I個或多個徑向可動的抓取銷，所述抓取銷能夠用於從所述外殼的伸長部的局部伸出。其有益效果在於，所述套管的切下部分可以由所述抓取機構朝內牽拉，而不會與所述外殼相牴觸。
[0017]在一些實施例中，所述抓取機構包括數個徑向可動的抓取銷，優選地，所述抓取銷沿所述外殼的周邊或沿所述外殼伸長部的周邊分布。所述徑向可動的抓取銷可以設置為基本均勻地沿所述外殼的周邊或沿所述外殼伸長部的周邊分布。其有益效果在於，該夾緊穩定，且其負載均勻分布。在一些實施例中，所述抓取機構設於所述外殼的伸長部中，所述抓取銷的分布將有助於所述管道節段的收縮。所述收縮對於將切下的套管從完整的套管中牽引出井外是必要的。
[0018]在一個實施例中，所述至少I個抓取機構從所述外殼的伸長部凸出，包括至少I組抓取銷。在此實施例中，I組抓取銷包括4個抓取銷，其中數對抓取銷沿同一條軸反向設置。所述4個抓取銷由此構成2對抓取銷，所述2對抓取銷的縱軸間設置有中間角，其中所述角度可以是，例如但不限於，90度。所述抓取銷的設置效果如上所述，在於令切下的套管可以沿縱向切成4個管道節段，以便使直徑相對端的抓取銷夾住直徑相對端的管道節段，便可同時向內拉入2個管道節段，由此能夠牽引出位於完整套管下方的套管部分。
[0019]在一個實施例中，所述外殼進一步設有軸向可動部分，由此可改變所述工具的軸向伸長部。其有益效果在於，所述裝置可以保持在一個位置上的同時，所述可動部分能夠在所述管道的縱軸方向和所述管道的周邊執行更多切割，例如所述套管的切口和切割。其前提在於，所述固定銷設在所述裝置的「靜止」部分，同時所述切割工具設置在所述裝置的軸向可動部分。
[0020]在一個實施例中，本發明的所述裝置包括至少2組固定銷，所述I組包括2個或更多的徑向可動固定銷，其中所述徑向可動部分的任一側上有至少I組所述固定銷沿縱向排列，且每組銷設置為能夠接觸或脫離管壁，所述接觸的方式為:總是有I組銷與所述壁相接合，同時所述可動部分移動，由此所述裝置進行「毛毛蟲式運動」。其有益效果在於，所述裝置可以沿所述套管的縱軸方向逐步移動。
[0021]在一個實施例中，所述裝置包括設置在所述外殼伸長部的抓取銷下方的收集容器。其效果在於，切下和收縮的管道節段可以下落入所述收集裝置併集於此處，直到所述容器與所述裝置一同被拉出。由此一來，可以在必須將所述裝置拉出井外之前，切下更多管道節段。
[0022]在進一步的實施例中，所述裝置包括2個或更多切割工具，在井中沿縱軸方向次序排列。其效果在於，所述裝置可以量身定製為最為適宜的組合，在不同情況下，所述組合為I個或多個接連排列的切割工具，或所述切割工具與所述工具的I個或多個抓取機構交替排列，由此增加所述裝置的範圍和能力。
[0023]本發明的第二方面，在於提供一種使用本發明的第一方面中所述裝置來切割和牽引套管的方法，所述方法包括以下步驟:
-將所述裝置帶入井下；
-對所述裝置進行定位，以執行第一切割；
-執行第一切割；
-對所述裝置進行定位，以執行第二切割；
-執行第二切割；所述第一切割和第二切割的其中之一包括對所述套管的切割；
-引入至少I個抓取機構(6)與所述第一和第二切口其中的至少一個進行接合；以及 -用所述裝置將切下的套管牽引出井外。
[0024]「定位」在此理解為將所述裝置安置在所需位置，並使用固定設備將其夾緊在該位置上。
[0025]通過引入至少I個抓取機構與所述第一或第二切口中的至少I個進行接合，在所述裝置和切下的套管之間提供了牢固的連接，由此能夠將所述切下的套管安全而迅速地牽引出井外。
[0026]所述裝置，及切下的套管，由已知類型的工具例如升降裝置向上牽引。
[0027]所述方法的有益效果在於，可以用僅單次操作執行對套管的切割和牽引。此外，所述抓取機構和套管壁上的切口提供了牢固的連接，且該連接可在管道和裝置取出井外後容易鬆開。因此，所述裝置可迅速準備就緒以進行新操作。
[0028]根據所述方法，所述第一切割可以包括，在所述套管的壁部分中提供至少I個切口，且所述第二切割包括對所述套管進行切割。其效果在於，可以甚至在切割套管之前，導入所述至少I個抓取機構與所述至少I個切口進行接合。在一種替代方法中，所述第一切割可以包括，提供對套管的所述切割，且所述第二切割可以包括在套管的壁部分上提供至少I個切口。
[0029]本發明的第三方面，在於提供一種使用本發明第一方面中所述裝置來切割和牽引套管的方法，所述方法包括以下步驟:
-將所述裝置帶入井下；
-對所述裝置進行定位，以執行至少I次第一切割；
-執行至少I次第一切割；
-對所述裝置進行定位，以執行至少I次第二切割； -執行至少I次第二切割；所述至少I次第一切割和至少I次第二切割中的其中之一包括對所述套管的環周切割，且所述至少I次第一切割和至少I次第二切割中的第二切割包括對所述套管的縱向切割；
-對所述裝置進行定位，以執行至少2次第三切割；
-執行所述至少2次第三切割；所述至少2次第三切割包括切割至少2個指狀物；
-推出所述至少2個指狀物並令所述抓取機構與所述切下的套管的邊緣接合，從而令所述至少2個抓取機構與所述至少2個第三切口之間牢固接合；
-在維持與所述套管壁之間的鎖定接合的同時，縮回所述至少2個抓取機構，以令所述套管的壁也收縮；
-用所述裝置將切下的套管牽引出井外。
[0030]為了分離需要從剩餘管道中移除的管道部分，必須進行I次或2次環周切割。在需要拉出的套管部分是套管上部，或是靠近已移除的套管留下的空隙的套管的一部分時，僅需要進行I次環周切割。在其他情況下，當所需移除的套管部分並非已經具有一個末端部分時，需要進行2次環周切割。
[0031]在從所述至少I次環周切割分別到管道部分的末端或到第二環周切割之間，執行至少I次，優選為2或4次的縱向切割，其效果在於，管道節段相互分離。所述縱向切口或切口組的有益之處在於，與管道內表面之間具有不同於90度的角度，從而令被切下的表面在收縮後能夠相對於彼此進行移動。
[0032]切割至少2個指狀物的效果在於，可以令所述裝置的抓取機構抵住所述指狀物，將其朝井壁方向外推，以在所述抓取機構和切下套管的壁之間建立穩固接合。應當理解，可以依照任意順序執行所述第一、第二和第三切割。
[0033]所述至少2個抓取機構在與切下的套管牢固接合後縮回，其效果在於，切下套管的壁收縮並依照縱向切口或切口組分離開。切下套管的壁收縮，允許切下的套管被牽拉出井外，哪怕在切口位置上方仍有完整套管的情況下。
[0034]為了對所述裝置進行定位以執行至少I次第二切割，可以令切割工具相對於所述裝置包含的外殼而移動，同時保持所述外殼在所述套管中不動。其效果在於，可以在第一切口的一定距離外執行至少I次第二切割，所述距離受限於切割工具範圍。
[0035]可選地，可以在套管中移動所述裝置，以對所述裝置進行定位從而執行至少I次第二切割。可以通過線纜連接，例如，臍帶纜，來升高或降低所述裝置，以達成所述移動。用所述方法定位所述裝置的有益效果之一在於，可以獲得更大的範圍，由此降低所述第一和第二切割的間距受到的限制。
[0036]還可以提供又一種定位本裝置以執行第二切割的方法，即通過「毛毛蟲式運動」移動所述裝置。為了進行所述毛毛蟲式運動，進一步在所述裝置上設置軸向可動部分、固定設備和控制裝置；所述軸向可動部分能夠通過驅動裝置令所述裝置伸長或縮短；所述固定設備包括至少2組徑向可動固定銷，其中所述徑向可動部分的任一側上有至少I組所述固定銷的銷沿縱向排列；所述控制裝置能夠控制每對銷，令其在所述可動部分伸長和縮短的同時，交替緊靠所述管道的壁。所述方法的有益效果在於，可以對所述裝置的定位和移動進行完全準確的提前計算。通過以所述毛毛蟲式運動在管道中移動所述裝置，可以提供對所述裝置的準確定位。[0037]本發明中的所述裝置可以進一步在所述抓取機構前方設置收集容器。在抓取機構如上所述地將切下的套管拉到一起後，抓取機構可以鬆開切下的套管，令其落入所述收集容器中。其效果在於，在必須拉出所述裝置前，可以切下並收集更多的管道節段。必須理解，也可以在沒有任何收集裝置的情況下，通過令所述抓取機構對切下套管保持夾緊並將其拉出井外，牽引出切下的套管。
[0038]下面將描述優選實施方式的一個實施例，並結合以下附圖進行演示:
圖1展示了一種用於切割和牽引套管的裝置的橫截面。
[0039]圖2展示了圖1中所示的裝置，但其中切割工具處於伸長位置。
[0040]圖3展示了圖2中所示的裝置，但其中所示抓取機構處於激活狀態。
[0041]圖4展示了一種用於切割和牽引的裝置的橫截面，其中該裝置進一步設有軸向可動部分。
[0042]圖5展示了圖4中所示的裝置，但其中所示所述軸向可動部分處於伸長位置。
[0043]圖6展示了一種裝置進入井中套管的小尺度橫截面。
[0044]圖7展示了所述裝置在套管中的橫截面，其中執行了對I個節段和4個切口的切割。
[0045]圖8展示了圖7中的裝置，其中該裝置已就位，以使所述抓取機構導入套管壁中的切口。
[0046]圖9展示了圖8中的裝置，其中該裝置已經導入所述抓取機構與套管壁中的切口相互接合。
[0047]圖10展示了圖9中的裝置，其中該裝置正在將切下的套管拉出井外。
[0048]圖11展示了一種用於切割和牽引的裝置的橫截面，其中所述裝置正在將切下的套管拉出井外，且第三組抓取機構與切下的套管的末端相互接合。
[0049]圖12展示了一種用於切割和牽引的裝置的平面圖，其中該裝置的抓取機構設置為與外殼的伸長部相連接，且該裝置進一步與收集容器相連接。
[0050]圖13a展示了圖12中的裝置，所述裝置正在井筒中進行定位，且套管壁上有4個指狀物正被切割。
[0051]圖13b展示了切下的套管節段的平面圖，其中有2個指狀物被切掉。
[0052]圖14展示的內容與圖13a相同，但其中抓取機構已將切下的指狀物推出。
[0053]圖15展示了圖14中的裝置，但其中抓取機構已抓握住切下的套管的邊緣。
[0054]圖16展示了圖15中的裝置，但其中抓取機構正在回縮且拉動切下的套管與其一同回縮。
[0055]圖17展示了圖16中的裝置，但其中下部抓取機構從切下的套管上釋放，同時上部抓取機構仍夾持在切下的套管上。
[0056]圖18展示了圖17中的裝置，但其中下部抓取機構進一步回縮。
[0057]圖19展示了圖18中的裝置，但其中上部抓取機構也鬆開所夾持的切下的套管，且所述切下的套管向下落入收集容器中；以及
圖20展示了所述裝置的抓取機構在套管中的4個橫截面，其中橫截面a展示了劃分為4個管道節段的管道周邊，橫截面b展示了所述4個管道節段中的每段均與一個抓取銷相接合，橫截面c展示了 2個直徑相對端的管道節段回縮，橫截面d展示了剩餘的2個管道節段回縮。
[0058]圖中，相同或等同的元素用相同的標號進行了標記。
[0059]對位置和方向的指示，例如上部、下部、上方、下方、垂直、水平，指的是如圖中所示的位置。
[0060]圖中，標號I指的是一種用於切割和牽引套管的裝置。
[0061 ] 所述裝置I包括連接在線纜接頭3上的外殼2，所述線纜接頭在此顯示為所謂的臍帶式3已知類型，且從所述外殼2的上部伸出。所述臍帶式接頭3可以列入伸長到未顯示的水面船舶，且可以用於向裝置I傳輸流體、電力和控制信號。
[0062]切割工具4可動地設置在所述外殼2的下部。所述切割工具4設置為能夠沿著所述外殼2的縱軸L移動，且能夠圍繞所述切割工具4的縱軸轉動。在所展示的實施例中，所述切割工具4的縱軸與所述外殼2的縱軸2同軸。所述縱軸L進現實於圖1中。
[0063]所述切割工具4包括切割工具外殼41和轉動部分42。
[0064]所述切割工具外殼41處於設有固定螺母43的上端部分。所述螺母43設置為與所述切割工具外殼41的縱軸同軸，所述軸在所展示的實施例中與所述外殼2的縱軸L相一致，且所述切割工具外殼41的上端部分具有開孔。
[0065]螺紋軸43』與所述螺母43適應互補，以使得所述軸43』的轉動可以令所述切割工具4沿所述縱軸L相對於所述外殼2移動。
[0066]已知類型的主軸馬達44連接在所述軸43』上。所述主軸馬達44可以是例如電動馬達或液壓馬達。但是，這並未具體顯示在附圖中，因為兩種所述馬達類型都為本領域的技術人員所知。
[0067]所述切割工具外殼41由一種引導裝置45保持不轉動，所述引導裝置的形式為從所述外殼2伸出的棒體，並通過一個適合的開孔進入所述切割工具外殼41。在一個替代實施例(未顯示)中，所述引導裝置設置於所述外殼的一部分中，由所述外殼2的內表面和所述切割工具外殼41的外表面之間的環體構成。
[0068]所述轉動部分42通過已知類型的轉動固緊點21與所述切割工具外殼31的下部轉動連接。所述轉動部分42設置為由已知類型的轉動馬達來轉動。所述轉動馬達46可以是例如電動馬達，或其可以是液壓馬達。但出於與所述主軸馬達44相同的理由，其未顯示在附圖中。
[0069]用於增壓流體的噴嘴47的出口在所述轉動部分42的側面部分。所述噴嘴47通過已知類型的滑動聯軸器472連接在流體供應管道470上。所述流體中可以加入，例如，研磨劑。下文中，所述流體亦成為研磨料。
[0070]所述研磨料通過臍帶式接頭3來進行輸送。在所述實施例中，所述裝置I設有增壓器48，所述增壓器設置為能夠提高從噴嘴47噴出的所述流體的壓力，且能夠在所述套管中形成切口。當在海洋極深處使用所述裝置I時，所述臍帶式接頭3中的運輸損失造成了顯著的壓力減小，而所述增壓器48在此時尤為有用。通過在所述裝置I中設置所述增壓器48，即將其設置在離使用位置非常接近的地方，就不再需要在例如船舶上提供一個比井下切割所需壓力大得多的壓力了。船舶上的高壓可能帶來安全風險。
[0071]為了令切割流體具有所需壓力，一般為3000-4000巴，所述裝置I僅需在水面處添加傳動所述增壓器48的傳動機油，中等壓力，一般為200巴。因此，可以消除或至少顯著降低與水面高壓相關的問題。
[0072]所述切割工具4相對於所述外殼2的移動，從例如所述水面船舶，以已知方式控制。
[0073]所述裝置I進一步包括固定設備5，用於將所述外殼2固定在套管7中，例如，如圖6中所示。
[0074]在所示實施例中，所述固定設備5包括2對銷，下文中稱為固定銷51、51』。但是，應當理解，所述固定設備5可以有另一種可選的設計。所述固定銷51、51』設置為徑向移動離開所述外殼2並抵住所述套管7，由此固定所述裝置1，例如，當由所述切割工具4執行切割的時候。
[0075]應當理解，固定銷51、51』的數目可以與在此所示的4個不同。還應當理解，所述固定銷51、51』的排列方式可以與所示的直徑相對端位置不同。
[0076]所述裝置I進一步設有抓取機構6，其形式為至少I個但一般為更多的銷61，設置為從所述外殼2伸出，且與切割裝置4在套管7上形成的切口相接合，下文中將對此進行進一步討論。所述銷61在下文中將表示為抓取銷61。
[0077]在圖1-5的示例中，所示裝置I帶有包含4個抓取銷61的抓取機構6。
[0078]應當理解，抓取銷61的數目可以與所示的4個不同。還應當理解，所述抓取銷61的設置可以與所示的直徑相對端位置不同。
[0079]所示實施例中的所述抓取機構6可以由流體控制。所述流體可以是例如液壓用油，所述液壓用油由例如水面船舶控制。
[0080]圖1中，所示抓取銷61處於收縮或非激活位置，保持此位置，直至套管7上形成了能夠接納所述抓取銷61的切口。
[0081]圖2展示了所述切割工具4處於伸長位置時的儀器1，即在所述主軸馬達44轉動軸43』，由此將所述切割工具4移動至接近最大伸長為止時，如圖2所示。在所述裝置I的縱軸方向上移動切割工具4的機構，能夠允許沿所述裝置I的縱軸L形成更多切口，同時所述裝置I由固定設備5持續保持固定。
[0082]但是，應當理解，所述裝置I可以包括更多沿井縱向串聯的切割工具，由此增加所述裝置I的範圍。
[0083]應當理解，所述裝置I還可以從套管7的固定位置釋放，並沿所述裝置I的縱軸L移動，直至所述裝置I再次固定在套管7內且形成I個或多個新切口。
[0084]圖3展示了所述裝置1，其中切割工具4仍處於伸長位置，且抓取機構6處於激活位置；所述抓取銷61與套管7的壁中切口 8如圖9所示般相互接合時，要求抓取機構6處於所述激活位置。
[0085]圖4展示了所述裝置I的一個可選實施例，其中所述外殼2設有一個軸向可動部分22。
[0086]所述軸向可動部分22包括伸縮主體220，所述伸縮主體220構成所述外殼2的伸縮部分。所述軸向運動由已知的直線致動器提供，所述直線致動器在此展示為液壓汽缸排列222，所述液壓汽缸排列經由固定連接在所述外殼2上的支承主體224而連接在所述外殼2上。所述汽缸排列222由臍帶式接頭3所輸送的液壓流體所控制。
[0087]軸向可動部分22，連同固定設備5，能夠令所述裝置I以「毛毛蟲式運動」移動，所述固定設備5由2組固定銷51、51』組成，軸向可動部分22縱向上的任一側上設置I組固定銷51、51』，由此能夠以「毛毛蟲式運動」方式移動所述裝置I。所述毛毛蟲式運動是令兩組固定銷51、51』交替激活和去激活，同時所述軸向可動部分22伸長和縮短來進行的。更為具體來說，所述毛毛蟲式運動，是先激活上部固定銷組51且下部固定銷組51』去激活，同時軸向可動部分22伸長。隨後，下部固定銷組51』激活，而上部固定銷組51去激活，軸向可動部分22收縮。此時所述裝置I下移了一步。這一過程可以重複，以便令裝置I進一步下移，或可以反向，即在激活下部固定銷組51』時伸長軸向可動部分22，而在激活上部固定銷組51之後收縮軸向可動部分22，以便將所述裝置I在管道中逐步上移。
[0088]圖5展示了圖4所示裝置I的相同可選實施例，但其差別在於，圖中所示的所述軸向可動部分22處於伸長位置。
[0089]圖6-11展示了較小尺度上的裝置1，其中所述裝置I已經進入井中的套管7中。
[0090]圖6展示了所述裝置1，其中所述裝置正在沿套管7下降，所述套管7即將被切割並以所述裝置I上拉。所述裝置I運動過程中，固定銷51、51』處於部分回縮位置，以便使得固定銷51、51』充當所述裝置I的導引或對中裝置，而非固定所述裝置I的固定設備。固定銷51、51』還可以設置為，在所述裝置I入井時，完全收縮在外殼2中，但這可能會導致外殼2的外表面在套管7的內表面上刮擦，由此導致外殼2的磨損。
[0091]圖7展示了所述裝置1，其中切割工具4已經造成了更多切口，即套管7的壁中的切口 8，和套管7上的切口 9，所述切口 8在圖中顯示為4個。在所示實施例中，所述切口 9是在切割工具4處於伸長位置(如圖2所示)時造成的。隨後，切割工具4部分回縮至外殼2中，然後形成4個切口中較低的2個切口。最後，切割工具4回縮入外殼2中，但不超過仍可令切割工具足夠移動以沿套管7的縱軸方向提供2個上部切口的位置。
[0092]圖8展示了所述裝置1，其中所述裝置下降至一個位置，在此位置上，抓取銷61對應於切口 8而定位，但抓取銷處於收縮位置，如圖1所示。
[0093]圖9展示了所述裝置1，其中所述裝置處於與圖8中相同的位置，但是在抓取銷61進入其伸長位置(如圖3所示)和切口 8、以在所述裝置I和套管7需要拉出的部分之間建立牢固的連接之後。套管7的該部分在圖中以標號V進行標記。
[0094]圖10展示了所述裝置1，其中所述裝置I正在藉由抓取銷61和未顯示的已知類型提升機構，將切下的套管7』拉起。
[0095]圖11展示了圖10的相同內容，但其中裝置I設有又一抓取機構6，其形式為，例如但不限於，又一組抓取銷61，在所述裝置I升起時，與切下的套管V下端表面的下方接合。所述又一抓取機構6能更為保險地升起切下的套管V。
[0096]所述裝置I和切下的套管V被帶到水面之後，要令所述裝置I從套管V釋放，僅需接觸抓取銷61與套管7』之間的接合，且還可能需要令固定銷51，51』收縮不再與套管7』的內環表面接觸。因此，所述裝置I可以容易而迅速地為再次使用做好準備。
[0097]由於切割和牽引操作都是以一個裝置I來完成，所述操作是迅速且因而經濟適用的。此外，抓取銷61與套管7、7』的切口 8之間的接合，提供了所述裝置I與套管7、7』之間的牢固固緊；在一個實施例中，所述固緊能夠承受的牽引力，僅在發自抓取銷61的力對切口 8邊緣造成的壓力超過套管材料的屈服應力時，達到極限。
[0098]圖12展示了所述裝置I的一個實施例，其中抓取機構6設為與外殼2的伸長部23相連接，且其中所述裝置I進一步設有收集容器10。外殼2的伸長部23進一步設有伸縮筒23』，所述伸縮筒23』設置為能夠固緊和釋放抓取銷61』與套管7』邊緣的接合。
[0099]將抓取機構6設置在外殼2自身下方，能夠利用抓取機構6來收縮套管7』的切下部分，而不會與外殼2相牴觸。這亦能夠通過切割和牽引套管7』的部分通過完整套管7並進一步將其拉出井外。對所述切下的套管V的牽引，可以是通過抓取銷61與套管V相接合，同時將所述裝置I以及所接合的套管7』拉出，或更優選地，通過令切下的套管7』向下落入收集容器10來完成。前一解決方案的有益效果在於，在井的水平區段中也允許牽拉套管。後一解決方案允許在必須將所述裝置I和所收集的切下的套管7』部分拉出井外之前，切割和收集數段套管7。
[0100]圖13a展示了圖12中的裝置I在井中的情景。抓取銷61在套管V壁上抵住切下的指狀物8』。圖中所示的所述指狀物8』與圖13b中的套管7』內壁垂直。
[0101]圖14-19展示了圖12和圖13a中的所述裝置I處於井中，並切割和牽引套管7』的不同階段的情景。
[0102]圖14中，指狀物8，由抓取銷61推出，所述抓取銷61設在已知類型伸縮臂61』的末端部分。所述臂61』的伸長和回縮一般由液壓驅動。所述抓取銷61開啟或夾緊的寬度可以用相同方式控制。在上部指狀物8，上方和下部指狀物8，下方，對套管7進行環周切割。應當理解，可選地，套管7可以在連接上部指狀物8，和下部指狀物8，時進行環周切割。
[0103]圖15中，抓取銷61在指狀物8』被推出處，與切下的套管7』的邊緣之間建立了牢固的接合。
[0104]圖16展示了所述裝置1，其中由於抓取銷61和切下的套管7』的邊緣之間保持了接合，因此所述臂61』及抓取銷61同時沿徑向回縮。切下的套管7』由此回縮至小於其初始直徑的直徑。
[0105]可以用兩種大部分不同的方法將切下的套管V拉出井外。
[0106]第一種方法是，保持抓取銷6與套管V之間的接合，並將其與所述裝置I 一起拉出井外。
[0107]又一種可選方式，如圖17所示，是將下部抓取銷61從其與套管7』的接合中釋放。所述下部抓取銷通過伸長伸縮筒23』來釋放。所述上部抓取銷61仍處於與套管V邊緣的牢固接合中。此後，下部抓取銷61進一步向內回縮，如圖18所示，然後，上部抓取銷61被釋放，且切下的套管7』被允許向下落入收集容器10中，如圖19所示。由此一來，在所述裝置I被拉出之前，可以切下多段套管7。切下的套管7』的段數取決於收集容器10的長度和管道節段在收集容器10中相對於彼此的定位，等等。在容器10中裝入更多管道節段的方法之一，是每當切下新節段時，就將切下的套管V稍微拉攏一些，由此令容器10中切下的套管節段裝在彼此之中。另一種可能是在切下的套管7』上形成更多縱向的切口，以令管道節段可以在容器10中擠得更緊密。上述兩種方法還可以合併使用。
[0108]圖20a_20d從上方展示了處於套管7』的橫截面中的抓取機構6，且是在對套管V執行了 4次縱向切割，由此將套管V劃分為4個管道節段71之後的情景。所述抓取機構6在此展示的形式為設置在徑向可動臂61』中的4個抓取銷61，其中成對的所述臂61』具有相同的縱軸，但每個所述軸61』從所述抓取機構6的中心部分沿相反方向伸出。
[0109]圖20a展示了激活前的抓取銷61。[0110]圖20b展示了處於活躍、伸長位置的抓取銷61，其中每個抓取銷61與4個管道節段71之一構成牢固接合。
[0111]圖20c展示的內容與圖20b相同，但是在2個相對端抓取銷61已經收縮以後，而其中抓取銷61仍與其各自的管道節段71牢固地接合。
[0112]圖20d展示的內容與圖20c相同，但是在2個剩餘的抓取銷61也收縮之後。切下的套管V此時收縮程度足夠大，可以通過上部環周切上方的完整套管7，以便從井中拉出。可選地，所述切下的管道節段71可以向下落入收集容器10，如圖12-19中所示。
【權利要求】
1.一種用於在井中切割和牽引套管(7，7』)的裝置(1)，其中所述裝置(1)包括: -連接至線纜接頭(3)的外殼(2); -切割工具(4)，所述切割工具(4)設置為與所述外殼相連接(2)，其中所述切割工具(4)可圍繞所述外殼(2)的縱軸(L)旋轉，並設置為能夠在所述套管(7』)的壁上提供至少一個切口(8)，並能夠切割套管(7，7』)；以及 -固定設備(5)，用於將所述外殼(2)可控地固定在所述外殼(7』)中； 其特徵在於，所述裝置(I)設有至少一個可徑向移動的抓取機構(6)，所述抓取機構(6)用於與套管(7』 )壁上的至少一個切口(8)接合。
2.根據權利要求1所述的裝置(1)，其特徵在於，所述切割工具(4)能夠在所述外殼(2)的縱軸方向上相對於所述外殼(2)移動。
3.根據權利要求1或2所述的裝置(1)，其特徵在於，所述切割工具(4)進一步設有位於井中的增壓器(48)。
4.根據權利要求3所述的裝置(1)，其特徵在於，所述增壓器(48)位於所述外殼(2)內。
5.根據前述任一項權利要求中所述的裝置(1)，其特徵在於，所述固定設備(5)包括至少2個可徑向移動的固定銷(51，51』)，所述固定銷(51，51』)設置為能夠從所述外殼(2)的局部伸出。
6.根據前述任一項權利要求中所述的裝置(1)，其特徵在於，所述固定設備(5)由至少I組可徑向移動的固定銷(51，51』)構成，所述固定銷(51，51』)能夠從所述外殼(2)的局部伸出，所述I組包括2個可徑向移動的固定銷(51，51』)。
7.根據前述任一項權利要求中所述的裝置(1)，其特徵在於，所述至少I個抓取機構(6)由一個或多個徑向可移動的抓取銷(61)構成，所述抓取銷(61)能夠從所述外殼(2)的局部伸出。
8.根據權利要求1-6中任一項所述的裝置(1)，其特徵在於，所述至少I個抓取機構(6)由一個或多個徑向可移動的抓取銷(61)構成，所述抓取銷(61)設置在從所述外殼(2)的伸長部(23)伸出的徑向可動臂(61』 )的末端部分中。
9.根據權利要求7或8中所述的裝置(1)，其特徵在於，所述一個或多個徑向可移動的抓取銷(61)沿所述外殼(2)的周邊和所述外殼(2)的伸長部(23)的周邊分布。
10.根據權利要求9中所述的裝置(1)，其特徵在於，所述至少一個從所述外殼(2)的伸長部(23)伸出的抓取機構(6)包括至少I組抓取銷(61)，其中所述I組包括4個抓取銷(61)。
11.根據前述任一項權利要求中所述的裝置(1)，其特徵在於，所述外殼(2)進一步設有軸向可動部分(22)。
12.根據權利要求11中所述的裝置(1)，其特徵在於，所述固定設備(5)包括至少2組徑向可動的固定銷(51，51』)，所述軸向可動部分(22)的任一邊上沿縱軸方向設有至少I組固定銷(51，51』)。
13.根據權利要求8-12中任一項所述的裝置(1)，其特徵在於，所述外殼(2)的伸長部(23)的抓取銷(61)下方設有收集容器(10)。
14.根據前述任一項權利要求中所述的裝置(1)，其特徵在於，所述裝置(1)設有2個或以上切割工具(4)，所述切割工具(4)串聯排列在所述井的縱軸方向上。
15.一種使用權利要求1中所述裝置(1)來切割和牽引套管(7，7』)的方法，所述方法包括以下步驟: -將所述裝置(1)帶入井下； -對所述裝置(1)進行定位，以執行第一切割； -執行所述第一切割； 對所述裝置(1)進行定位，以執行第二切割； -執行所述第二切割；所述第一切割和第二切割的其中之一包括對所述套管(7)的切割; -令至少一個抓取機構(6)與所述第一切口和第二切口的至少其中之一進行接合；以及 -用所述裝置(1)將切下的套管(7 』)牽引出井外。
16.根據權利要求15中所述的方法，其特徵在於，所述第一切割包括在所述套管(7』)的壁部分中提供至少一個切口(8)，且第二切割包括在所述套管(7，7』 )上提供一個切口(9)。
17.一種使用權利要求1中所述裝置(1)來切割和牽引套管(7，7』)的方法，所述方法包括以下步驟: -將所述裝置(1)帶入井下； -對所述裝置(1)進行定位，以執行至少1次第一切割； -執行所述至少1次第一切割； -對所述裝置(1)進行定位，以執行至少1次第二切割； -執行所述至少1次第二切割；所述第一切割和第二切割中的其中之一包括對所述套管(7)的環周切割，且所述至少1次第一切割和至少1次第二切割中的第二切割包括對所述套管(7』)的縱向切割； -對所述裝置(1)進行定位，以進行至少2次第三切割； -執行所述至少2次第三切割；所述至少2次第三切割包括切割至少2個指狀物(8』 )；-通過推出所述至少2個指狀物(8』)並令所述抓取機構(6)與所述切下的套管(7』)的邊緣接合，使得所述至少2個抓取機構(6)與所述至少2個第三切口之間牢固接合； -在維持所述抓取機構(6)與所述套管壁之間的鎖定接合的同時，縮回所述至少2個抓取機構(6)，以令所述套管(7』)的壁也收縮； -用所述裝置(1)將切下的套管(7』)牽引出井外。
18.根據權利要求15或17中所述的方法，其特徵在於，為了進行所述至少1次第二切割而對所述裝置(1)進行的定位，是通過令切割工具(4)相對於包含所述裝置(1)的外殼(2 )移動，同時保持所述外殼(2 )在所述套管(7，7』)中不發生移動而獲得的。
19.根據權利要求15或17中所述的方法，其特徵在於，為了進行所述至少1次第二切割而對所述裝置(1)進行的定位，是通過令所述裝置(1)在所述套管(7，7』)中移動而獲得的。
20.根據權利要求15或17中所述的方法，其特徵在於，進一步包括提供一種裝置(1)，所述裝置(1)帶有軸向可動部分(22)、固定設備(5)和控制裝置；所述軸向可動部分藉由驅動裝置(222)來提供所述裝置(I)的伸長和縮短；所述固定設備(5)包括至少2組徑向可動固定銷(51，51』)，其中所述徑向可動部分(22)的任一側上有至少I組所述固定銷(51，51』 )的銷沿縱向排列；所述控制裝置用於在所述可動部分(22)伸長或縮短時，控制每組固定銷(51，51』)交替抵靠所述套管(7，7』)的內壁。
21.根據權利要求17中所述的方法，其特徵在於，所述裝置(I)進一步在所述抓取機構(6)下方設有收集容器(10)，且其中所述抓取機構(6)在拉入切下的套管(7』)後即從所述套管(7』)釋放，由此令所 述切下的套管(7』)落入所述收集容器(10)中。
【文檔編號】E21B31/16GK103930643SQ201280056300
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年11月8日 優先權日:2011年11月15日
【發明者】列夫·奧斯塔德 申請人:列夫投資公司