电化学井管切割工具制造技术

一种井管切割工具(1)，特别适用于切割其中具有传导性流体的任意类型的接入地下工程(4)的管道(2)，包括至少一个用于确保电连续性的装置和至少一个电极(8)。该工具(1)还包括用于确保工具(1)在管道(2)中的机械固定的至少一个装置例如锚(6)。所述用于确保电连续性的装置、锚(6)以及电极(8)在长度上能够调整以适合于大范围内的不同管道(2)直径。可选地，电极(8)位于旋转设备(7)上。工具(1)连接到包括电子模块(11)、至少一个扶正器(12)以及具有倾角仪的套管接箍定位器模块(13)的主工具体(10)。主工具体(10)连接到电缆头(15)，该电缆头确保与地表单元(16)的通信。

Electrochemical well pipe cutting tool

A well pipe cutting tool (1), especially for access to any type of underground engineering in cutting with the conductive fluid (4) pipeline (2), including at least one device used to ensure electrical continuity and at least one electrode (8). The tool (1) also includes at least one device such as an anchor (6) for ensuring the mechanical fixation of a tool (1) in a conduit (2). The device for ensuring electrical continuity, the anchor (6) and the electrode (8) can be adjusted in length to fit a wide range of different pipe (2) diameters. Alternatively, the electrode (8) is located on the rotating device (7). The tool (1) is connected to the main work specific (10) including an electronic module (11), at least one centralizer (12), and a sleeve coupling holder module (13) with an inclinometer. The main work (10) is connected to the cable head (15), and the cable head ensures communication with the surface unit (16).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学井管切割工具专利技术目的如说明书标题中所述，本专利技术涉及一种表现出诸多优势及创新特征的井管切割工具，所述优势及创新特征将在下文中更加详细地描述并一起给出针对目前在现有技术中已知的其他系统的改进的替代系统。具体地，本专利技术的目的在于一种用在地下工程中的用于井管切割的工具，其创新地基于一种电化学系统，至少包括：锚或扶正器以及特别设计成用于开始及产生在其所插入的管道中的切割的电极。该电化学井管切割工具被设计成用于连接到主工具体，主工具体除了其他设备之外还包括：电子模块以及连接到通信及自承式电缆的连接装置，通信及自承式电缆连接到地表单元。电缆由绞盘操作以便移动该工具通过管道。应用领域本专利技术的应用领域是地下作业行业，特别是用于切割井管的系统、装置和设备的领域，例如接入溶解开采腔的井，可扩展至任何类型的地下工程。
技术介绍
已知，溶解开采腔的开发要求套管靴的位置能够优化形状和尺寸。由于震动、落石或不合乎需要的井下条件，管道可能弯曲、断裂或崩塌。在这样的情况下，不再能够保障矿藏的优化开发，因此需要切割管道。已经开发并验证了用于实现所述切割的多种方法。操作的选择通常基于价格、可行性、安全性和环境考虑，包括管道的尺寸、深度、表面状况和切割的清洁度。主要现存方法有：-炸药、化学或等离子产物，其储存、运输和作业是危险的，-机械式刀片由电缆或盘管(连续挠性管，coiledtubing)单元实现切割，但对于管道尺寸具有限制，-由修井机(work-overrigs)所使用的磨料方法，其在待切割的壳体内的管柱的一端使用机械切割工具来实现切割。所有这些方法都有各自的限制、优势和劣势，包括成功率、地下系统处于等候状态的操作时间以及之后运行测井工具的可能性。下面是对已知的切割方式的操作、优势和劣势的简要描述：-爆炸方法——分段切割器基于起爆具有特定形状的炸药并产生穿透目标的金属流。是电力线路上最广泛的切割器。适用于大直径管道。需要被放在中间以实现完善的切割。优势：可靠、轻便、移动和使用快速劣势：切割并不干净，不能在切割后安全地执行测井操作，对外管道的损坏-爆炸方法——“Splitshot”基于用电线起爆垂直配置的炸药。在钻铤(collar，接箍)层级上使用。产生垂直切割。优势：可靠，轻便，移动方便且操作快速。能够穿过小尺寸管道，如果穿过约束部位能够切割更大尺寸的套管(casing)。劣势：切割并不干净，不能在切割后安全地执行测井操作，对外管道的损坏-磨料——磨料切割器-基于在盘管(连续挠性管)上具有喷嘴的旋转工具，以通过水、盐水、油和沙子的混合物来切割管道。优势：切割干净，测井操作(wirelineoperation)安全运行。劣势：价格高，移动和部署时间，切割难以控制，成功率，对外管道的损坏。-旋转刀片基于由电动机驱动的旋转刀片。最大直径英寸(更大尺寸在开发中)。优势：切割干净、可靠，无需操作危险产物，可以在切割后安全地执行测井操作。劣势：测井工具昂贵，对于英寸以上的直径不可用。-化学切割器基于使用强制通过油/钢混合物的三氟化溴(BrF3)。BrF3与油反应并点燃钢丝棉。需要清洁的管道、扶正、锚固、压差。优势：切割干净，可以在切割后安全地执行测井操作。劣势：BrF3具有危险性，经常出现不完全的切割，对外管道造成损坏。-径向割炬基于放热反应。产生导致熔化等离子体流的冲击。优势：非爆炸性，移动便捷，快速，不具有化学危险性，切割干净，可以在切割后安全地执行测井操作，通过不锈的铬(chrome)作业，在所有液体和干管道中均可进行切割。劣势：对于英寸以上的直径不可用，昂贵，对外管道造成损坏。文件US4144936描述了井下(downhole)铣削或磨削系统，其包括悬在井中的、由海水驱动的液压马达，以旋转发电机并旋转切割工具。切割工具包括径向可移动的、导电的部件，其形成用于去除金属的电化学切削操作的阴极；切割工具还包括形成阳极的接触部件。切割工具的旋转导致导电部件和接触部件从休息位置向外移动至接触位置。考虑到以上所述，本专利技术的目的在于提供对这些已知方法的替代方法，该方法基于电化学切割工具，其具有以下优势：能够提供十分干净的切割，不具有危险产物，并能够切割大范围的直径的任何类型的管道或套管。然而，参照现有的现有技术状态，应当注意到，尽管存在用于切割所讨论的类型的管道的多种已知类型的设备、机构和装置，但是没有一种具有本文中的工具所表现出的特定技术、结构或组成特征，该工具的区别特征在伴随本说明书的最终的权利要求中进行描述。
技术实现思路
具体地，本专利技术提供了一种特别应用于井管切割的工具，其创新性地基于机械电化学系统，包括：至少一个用于确保电连续性的装置以及至少一个电极，以以下方式布置：其能够在工具所插入的管道中产生切割。通常井管是由金属，特别是钢制成的。可选地，该工具还包括至少一个用于确保工具在管道中的机械固定的装置，其确保工具在要切割的管道内部的恰当定位并将该工具保持在正确的深度。优选地，用于确保工具在管道中的机械固定的装置也是用于确保电连续性的装置。可选地，电化学井管切割工具包含若干特性以优化其操作，诸如用于确保至地表的通信以及用于向一个或多个电极传输合适的电源的电子模块，或者像CCL(套管接箍定位器)或倾角仪这样的附加传感器。该工具优选地连接到确保通信和供电的自承式电缆或盘管。该电缆或盘管(盘缆，coiledcable)由绞盘运行以便向上或向下移动至切割所需要的深度。另外，该新的井管切割工具遵从满足市场预期所要求的严格的规范：-外径小以进入标准的压力控制设备，-从地表至井下工具的供电容易，-在很大范围的直径的任何类型的套管中锚固的能力，-保持电极的系统能够适应任何管道尺寸，-通过优化的电化学回路而改进凹槽形状，-集成附加传感器，以关联深度(CCL等)和井下切割条件(倾角仪等)，-在工具卡住的情况下的井下薄弱点。已知，电化学切削系统包括工件至电流发生器的正电极(阳极)的连接，以及切割工具至负电极(阴极)的连接，二者均浸入导电溶液或电解质中。对于本专利技术所提供的工具，工件是待切割的套管或管道，切割工具是由电极制成的，电解质主要为盐水，虽然在一些情况下这并不是必须的。电化学反应在阳极处开始并在切割过程中始终保持。在反应中，金属从固态变为溶液并形成能够降低导电性的氢氧化物，但由于该反应是放热反应，可以确保电解质的自然更新。应注意的是，能够被消除的材料的量与进入该系统的能量成正比，即输送至电极的能量乘以时间。该工具的操作因此基于以下反应：在施加到电极的高电流上，发生两个主要反应：-在阳极，Fe——>Fe+++2e--在阴极，2H2O+2e-——>H2+2OH-Fe+++2OH-——>Fe(OH)2的总体结果表明，如果不进行搅拌，会很快沉降黑色氧化亚铁颗粒。因此，如果反应通过调节阳极-阴极距离来适当地控制，如果电极形状优化，如果确保电解质流动，则金属完全沿着具有有限宽度的环状槽被挖出，以使得所有的操作都是加深该槽直到贯通，管道落下。在工业设施中，持续泵送清洁、新鲜的电解质以保持阳极和阴极之间的优化的导电率。在本文的情况下，这是不可能的，但是借助于调适的流体更新系统和热对流造成的自然的上升/下降流动的组合，大部分氧化亚铁被排走。法拉第电解定律本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学井管切割工具，特别适用于切割其中具有传导性流体的任意类型的接入地下工程(4)的金属管道(2)，包括：‑至少一个用于确保电连续性的装置‑至少一个电极(8)‑至少一个用于确保所述工具(1)在管道(2)中的机械固定的装置其特征在于，所述用于确保电连续性的装置也是所述用于确保机械固定的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.09 EP 14382335.91.一种电化学井管切割工具，特别适用于切割其中具有传导性流体的任意类型的接入地下工程(4)的金属管道(2)，包括：-至少一个用于确保电连续性的装置-至少一个电极(8)-至少一个用于确保所述工具(1)在管道(2)中的机械固定的装置其特征在于，所述用于确保电连续性的装置也是所述用于确保机械固定的装置。2.根据权利要求1所述的电化学井管切割工具，其特征在于，所述用于机械固定的装置是锚(6)。3.根据权利要求2所述的电化学井管切割工具，其特征在于，所述用于确保电连续性的装置、锚(6)以及电极(8)在长度上能够调整以适合于大范围内的不同管道(2)直径。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：让保罗·克拉贝伊，蒂埃里·瓦尔拉夫，杰里米·弗里蒙特，米歇尔·比特内，莫妮卡·鲍卢什，
申请(专利权)人：弗洛迪姆有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR