专利名称：用于对套管进行机加工的井下设备的装置以及堆积加工切屑的方法
技术领域：
描述了一种用于井下设备(该井下设备用于对套管进行机加工)的装置，更具体地描述了如下装置该装置设置为借助流动的井液(well liquid)，沿从机加工区域朝向井眼端部的方向引导机加工切屑(machined shaving)，并且此后将井液引导到地表设备。还描述了一种用于在井眼中堆积机加工切屑的方法。
背景技术：
当即将对例如产烃井之类的井进行关井(shut in)时，根据公共安全条例和通常实践，不得不在井眼上(即生产区的下游)形成例如水泥塞(cement plug)之类的塞子，同时不得不将塞子锚固在生产区之上的结构中。这意味着，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过井的金属套管。这种移除是借助从管的内部对套管进行机加工来完成的。在现有技术中，借助流动的井液，将机械加工的金属切屑从地下向上传送到地表，在地表利用机械设备来分离金属切屑与井液。金属切屑被收集并带到处理厂；在处理厂金属切屑被清除液体残余，并例如被用于新的金属产品的生产。清除工序的剩余产品，即残余井液和使用的任何清洗液必须作为危险废品处理。从套管移除的金属切屑是通过管道式通路，例如位于井液的供给管道之外的环空，利用井液来引导的。由于金属切屑容易堵塞在流路中或者返回通道中井液的流速与金属切屑的下降速率相比太小，而存在返回通道堵塞的风险。为此，通常使用的是高流速，这要求有非常大的功率及相应的大质量和高功耗的液压泵。在这种主要针对堵塞和放弃地下井而设置的操作中，存在泵吸设备和功率需求与所用的其余设备相比相对较重和较大的缺陷。设备变得不易移动，并且例如对于在船只与海底井下工作的平台之间的转移设定出了多种限制条件。
发明内容
本发明的目的是弥补或减少现有技术的至少一个缺点。根据本发明并依靠以下说明书及所附权利要求公开的特征实现了上述目的。本发明提供一种用于堆积在井眼的邻近部分中、特别是在比机加工的套管部更深的那一部分井眼中通过机加工从套管部切削下来的金属切屑的装置和方法。用词“深”暗含的意思是，位置比套管部离井眼口更远、即更接近井眼底部的区域。位于在本发明的第一方案中，更具体地涉及一种针对来自设置在井眼中的套管的一部分的机加工切屑的机加工设备的装置，其特征在于，返回流体管道从机加工设备沿朝向设置在井眼中的堆积区域的方向延伸。返回流体管道可按流体连通方式设置成，能够使堆积区域对返回通道排放，该返回通道设置成引导液体回流离开井眼。返回通道可以是在管柱(pipe string)与套管之间形成的环空。
返回流体管道可设有流入过滤器(inflow filter)，该流入过滤器设置成挡住来自携带颗粒的液流的金属切屑。返回流体管道可设有稳定器(stabiliser)，该稳定器设置成能够可拆卸地紧固在堆积区域之上的井眼中。稳定器可设有一个或多个穿流端口。在机加工设备与稳定器之间延伸的返回流体管道的一部分可为伸缩式的。在机加工设备与堆积区域之间可设置有切屑输送器；该切屑输送器设置成，至少能够供金属切屑沿井眼的轴向进行重新定位。切屑输送器可包括设置成沿朝向堆积区域的方向推动携带颗粒的液流的装置。切屑输送器可以是螺旋式输送器。在本发明的第二方案中，更具体地涉及一种对设置于井眼中的套管的一部分进行机加工的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤在机加工设备与堆积区域或与堆积区域连接的区域之间设置返回流体管道；沿从机加工设备朝向堆积区域的方向形成携带颗粒的液流；在套管的机加工期间，引导来自套管的金属切屑进入液流；引导液流进入返回流体管道，同时将金属切屑挡住并堆积在井眼中。借助设置在返回流体管道的流入过滤器，可从携带颗粒的液流挡住金属切屑。返回流体管道的一部分可借助稳定器而相对于堆积区域被固定地保持。在机加工过程期间，机加工设备可沿井眼的轴向移位，同时在机加工设备与稳定器之间延伸的返回流体管道的一部分维持机加工设备与堆积区域之间的流体连通的连接。
以下描述附图中示出的优选实施例的示例，其中图1示出根据本发明的机加工设备的第一示意实施例的原理草图的局部剖视图，其中套管部加工完成，且金属切屑堆积在井眼中位于机加工区域之下的部分，并且伸缩式的流体管道构成从堆积区域到位于机加工区域之上的环空的返回通道；图2示出根据本发明的机加工设备的第二示意实施例的原理草图的局部剖视图，其中具有固定长度的流体管道构成从堆积区域到位于机加工区域之上的环空的返回通道；图3示出根据本发明的机加工设备的第三示意实施例的原理草图的局部剖视图，其中与返回流体管道关联地设置有从机加工区域向堆积区域延伸的切屑输送器；而图4示意性示出根据本发明的机加工设备中的液流形态。
具体实施例方式在图中，附图标记1表示穿过部分的地下结构(subsurface structure) 11延伸的井眼，其中具有不同属性的层IlaUlb由不同的剖面线表示，下层lib例如是含烃层，而上层Ila是封闭结构。井眼1按公知的方式设有金属套管12，金属套管12贴靠地下结构11界定井眼1。待机加工的那一部分套管12由附图标记121表示，并且从套管12的那一部分释放出机加工金属切屑122。
在井眼1的底部表示的是金属切屑122的堆积区域13。对本领域技术人员而言，显然这种堆积区域可由井眼1的任何部分构成，只要这部分相对于套管12的待通过机加工移除的区段具有合适的位置。当井眼1穿过多个生产层(producing layer) Ila延伸时，这将典型地是如下情形其中堆积区域13可设置在待机加工的区段之下，并且例如借助本身合适的公知类型的塞子(未示出)而与待机加工的区段相关地界定为贴靠下面的井眼部。机加工设备2以本身公知的方式连接到管柱3，管柱3设有中心纵向通道，中心纵向通道设置为用于输送加压液流P，加压液流P设置为传送机加工金属切屑122、机加工设备2的润滑油、及在使用液压操作来代替旋转管柱3的操作时传送机加工设备2的可能的操作液。机加工设备2设有一连串的切削工具21，切削工具21以本身公知的方式设置在可操作的位置，从而能够抵靠套管径向向外地移动以进行这种机加工。阻挡件22与机加工设备2、待机加工的区域以及堆积区域13密封地限定环空31。环空31是在套管12与管柱3之间形成的，并向上延伸到地表(未示出)；在地表，环空31以流体连通的和公知的方式连接到井产流体厂(未示出)，井产流体厂设置为维持加压液流P，并接收来自机加工设备2的液体回流R和对液体回流R进行可能的处理。参见关于经过机加工设备2的流动形态的图4。机加工设备2包括设置成引导加压液流P向外进入位于机加工设备2之下的机加工区段的装置(未示出)。返回流体管道23从机加工设备2向下延伸。返回流体管道23包括端段232，端段232设有流入过滤器233，流入过滤器233设置成能够挡住由携带颗粒的液流M朝向堆积区域13运载的金属切屑122。参见图1，在第一实施例中，由于伸缩端231可在端段232中轴向移位，所以返回流体管道23是伸缩式的。端段232借助稳定器M被可释放地紧固到伸缩端231。稳定器M设有供携带颗粒的液流M通过的多个穿流端口 Ml。参见图2，在第二实施例中，返回流体管道23具有固定长度。参见图3，在第三实施例中，返回流体管道23配设有输送器25 (这里表示为螺旋式地围绕流体返回线路23)，输送器25设置成特别是在井眼的水平部发生机加工时能够增强金属切屑122的传送能力。输送器25可以以许多方式形成，例如形成为影响携带颗粒流M的流速的快速旋转泵转子，或者独立于液流M的传送能力工作的装置。当要机加工套管12时，借助管柱3将机加工设备2向下引入井眼1中，到达待机加工的部分121的最远端。管柱3连接到位于地表上的井产流体厂(未示出)。阻挡件22及可能地还有稳定器M设定成贴靠套管12的壁，并形成加压液流P。切削工具21通过设定至旋转来启动，并朝向套管12的壁移位以进行与套管12干涉(interference)的切削。使用携带颗粒的液流M朝向堆积区域13引导金属切屑122 ；在堆积区域13，井产流体(wellfluid)被排放至返回流体管道23内，而金属切屑122则堆积或被流入过滤器233挡住。在液体回流R中，井产流体被引导通过返回流体管道23，经由机加工设备2，并经由环空31返回地表。阻挡件22随着机加工设备2沿井眼1的轴向重新定位而连续地或逐步地移位。在图1所示的示意性实施例中，端段232的长度可使其足以当堆积的金属切屑围绕端段232增高时保持在原位。可选地，可设有如下装置(未示出)该装置设置成，随着机加工设备2沿井眼1的轴向重新定位，而将端段232重新定位。当完成机加工且将机加工设备2从井眼1升高或重新定位到待机加工的另一部分121时，也将端段232 —同带走。可选地，在机加工设备2设有已在地表上制成的用于另一机加工操作的新端段232的情况下，可将端段232留在堆积区域13中。 在示意性实施例中示出了机加工设备2，该机加工设备在机加工期间朝向地表重新定位。具有相反的工作方向的机加工设备2也在本发明的范围内。
权利要求
1.一种用于机加工设备O)的装置，所述机加工设备( 设置为对设置在井眼(1)中的套管(1 的一部分进行机加工，其特征在于，返回流体管道从所述机加工设备(2)沿朝向设置在所述井眼(1)中的堆积区域的方向延伸；所述返回流体管道设置成，能够以流体连通方式从所述堆积区域(1 向返回线路(31)排放流体，所述返回线路设置成引导液体回流(R)离开所述井眼(1)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述返回线路(31)是在管柱(3)与套管(12)之间形成的环空。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述返回流体管道设有流入过滤器033)，所述流入过滤器设置成挡住来自携带颗粒的液流(M)的金属切屑(122)。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述返回流体管道设有稳定器(M)，所述稳定器设置成能够被可释放地紧固在所述井眼(1)中并位于所述堆积区域(13)上方。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述稳定器04)设有一个或多个穿流端口 041)。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述机加工设备( 与所述稳定器(24)之间延伸的所述返回流体管道的一部分是伸缩式的。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述机加工设备( 与所述堆积区域(13)之间设置有切屑输送器05)；所述切屑输送器设置成，至少能够供金属切屑(122)沿所述井眼(1)的轴向进行重新定位。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述切屑输送器0 包括设置成沿朝向所述堆积区域(1 的方向增强携带颗粒的液流(M)的装置。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述切屑输送器0 是螺旋式输送器。
10.一种对设置于井眼(1)中的套管(12)的一部分进行机加工的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤在机加工设备(2)与堆积区域(1 或连接到所述堆积区域(1 的区域之间设置返回流体管道03)；沿从所述机加工设备( 朝向所述堆积区域(1 的方向形成携带颗粒的液流(M)；在所述套管(12)的机加工期间，引导金属切屑(122)进入所述液流(M)；引导所述液流(M)进入所述返回流体管道(23)，同时将所述金属切屑(12 挡住并堆积在所述井眼(1)中。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，借助设置在所述返回流体管道03)上的流入过滤器033)，从所述携带颗粒的液流(M)挡住所述金属切屑(122)。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述返回流体管道03)的一部分借助稳定器04)相对于所述堆积区域(1 被固定地保持。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述机加工的过程期间，所述机加工设备(2)沿所述井眼⑴的轴向移位，同时在所述机加工设备⑵与所述稳定器04)之间延伸的所述返回流体管道的一部分维持所述机加工设备( 与所述堆积区域(13)之间的流体连通的连接。
全文摘要
描述了用于设置为对部分的位于井眼(1)中的套管(12)进行机加工的机加工设备(2)的装置，其中返回流体管道(23)从机加工设备(2)沿朝向设置在井眼(1)中的堆积区域(13)的方向延伸。还描述了对部分的位于井眼(1)中的套管(12)进行机加工的方法，其中该方法包括以下步骤在机加工设备(2)与堆积区域(13)或连接到堆积区域(13)的区域之间设置返回流体管道(23)；沿从机加工设备(2)朝向堆积区域(13)的方向形成携带颗粒的液流(M)；在套管(12)的机加工期间，引导金属切屑(122)进入液流(M)；引导液流(M)进入返回流体管道(23)，同时将金属切屑(122)挡住并堆积在井眼(1)中。
文档编号E21B29/00GK102395749SQ201080016975
公开日2012年3月28日 申请日期2010年4月12日 优先权日2009年4月14日
发明者马斯·格兰若德, 黑尔格·克龙 申请人:西部产品科技有限公司