CN103562488B - 井下管件切割工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于下潜到井眼内的套管中并通过从内部切割套管而使套管的上部与套管的下部分离的井下管件切割工具，该工具沿纵向延伸，并且包括：工具壳体，其具有第一和第二壳体部；切割臂，其与第一壳体部可枢转地连接并在第一端中具有切割边缘，所述臂可相对于工具壳体在缩回位置与突出位置之间移动；臂致动组件，其用于使切割臂在缩回位置与突出位置之间移动；以及可旋转轴，其布置在第二壳体部中并与第一壳体部连接以使切割臂旋转。

Description

井下管件切割工具

技术领域

本发明涉及一种用于下潜到井眼内的套管中并通过从内部切割套管而使套管的上部与套管的下部分离的井下管件切割工具，该工具沿纵向延伸，并且包括：工具壳体，其具有第一和第二壳体部；切割臂，其与所述第一壳体部可枢转地连接并在第一端中具有切割边缘，所述臂可相对于工具壳体在缩回位置与突出位置之间移动；臂致动组件，其用于使切割臂在缩回位置与突出位置之间移动；以及可旋转轴，其布置在所述第二壳体部中并与所述第一壳体部连接以使切割臂旋转。本发明还涉及包括根据本发明的井下管件切割工具的井下系统，以及用于使井下管件切割工具在套管中向前移动的驱动单元。

背景技术

在钻探之后，通过下潜组装好的套管管柱来将井眼、套管或衬套送入井内。在此过程中，有时套管由于套管周围的井眼的局部塌陷而被卡住，并且套管因此不能再进行任何下潜。为了定位塌陷区域，将测井工具下潜到套管中。当找到塌陷区域时，送入穿孔枪以在该区域内穿孔，从而使套管松动。如果这不可能实现，则恰在塌陷区域上方切割套管。

可通过炸药来切割套管，但炸药很危险，因此需要用于使上部套管与下部套管分离而不会卡住的机械方案。

发明内容

本发明的目的是完全或部分地克服现有技术的以上劣势和缺点。更具体地，目的是提供一种改进的井下工具，其中井下工具能够在不使用炸药的情况下切掉套管的上部。

将从下文的描述变得显而易见的上述目的以及许多其它目的、优点和特征由根据本发明的方案通过一种用于下潜到井眼内的套管或钻杆中并通过从内部切割套管来使套管的上部与套管的下部分离的井下管件切割工具来完成，所述工具沿纵向延伸，包括：

-工具壳体，其具有第一和第二壳体部，

-切割臂，其与所述第一壳体部可枢转地连接并在第一端中具有切割边缘，所述臂可相对于所述工具壳体在缩回位置与突出位置之间移动，

-臂致动组件，其用于使所述切割臂在所述缩回位置与所述突出位置之间移动，和

-可旋转轴，其布置在所述第二壳体部中并与所述第一壳体部连接以使所述切割臂旋转，

其中，所述臂致动组件包括：

-活塞壳体，其布置在所述第一壳体部中并且包括活塞腔室，和

-活塞部件，其布置在所述活塞腔室的内部并与所述切割臂接合以使所述切割臂在所述缩回位置与所述突出位置之间移动，所述活塞部件可沿所述井下工具的纵向移动并具有第一活塞面和第二活塞面，所述活塞部件能通过在所述第一活塞面上施加液压压力并使所述活塞沿第一方向移动来在所述切割臂上施加突出力（使切割臂突出的力）。

因此，可以实现的是，可以通过在不使用炸药的情况下从内部切割套管来使套管的上部与套管的下部分离。

在一实施例中，所述第一和第二壳体部可以可旋转地连接，并且所述可旋转轴可以可旋转地布置在所述第二壳体部中并与所述第一壳体部连接以使所述第一壳体和所述切割臂相对于所述第二壳体部旋转。

所述臂可在缩回位置与突出位置之间移动是指关于工具壳体的轴向延伸长度（extension）的缩回位置和突出位置。

在另一实施例中，所述井下管件切割工具可通过线缆/钢丝或借助管件如盘管或钻杆下潜到井内的套管中。

此外，所述井下管件切割工具可以是经由线缆下潜到井内的线缆工具。

在一个实施例中，所述活塞腔室可被分成第一腔室部段和第二腔室部段，并且可在所述第一腔室部段中施加作用在所述第一活塞面上的液压压力，以使所述活塞沿所述第一方向移动。

在另一实施例中，可在所述第二腔室部段中施加液压压力，以使所述活塞部件沿与所述第一方向相反的第二方向移动。

在又一实施例中，所述腔室可通过所述活塞分割。

此外，所述腔室可通过所述活塞壳体的分隔壁分割，并且所述活塞部件穿过所述分隔壁延伸。

此外，所述第二腔室可具有在所述活塞部件沿所述第一方向移动时允许井流体进入所述第二腔室的通道。

另外，在所述通道中可布置有阀。

此外，在所述第一壳体部中可布置有弹性部件，所述弹性部件施加弹力以使所述活塞部件沿与所述第一方向相反的第二方向移动。

此外，所述弹性部件可布置在所述第二腔室部段中。

另外，所述弹性部件可以是围绕活塞部段的一部分的螺旋弹簧。

在一个实施例中，所述活塞部件可具有与所述切割臂的第二端配合的凹槽。

而且，所述凹槽可以是周向凹槽。

在一个实施例中，所述活塞部件可共轴地布置在所述工具壳体中。

在另一实施例中，所述切割臂可从工具壳体径向地突出。

在又一实施例中，所述井下管件切割工具可包括多个切割臂，优选三个切割臂。

此外，根据本发明的井下管件切割工具可包括用于将所述第二壳体部锚定在所述套管中的锚定部段。

此外，所述锚定部段可被液压地致动。

在一个实施例中，所述切割臂在截面中可具有当所述臂位于其突出位置时形成所述臂的最外部位置的边缘，并且所述切割边缘可布置在所述切割臂的该边缘处，从而形成所述切割臂的该边缘。

在另一实施例中，所述工具可包括布置在所述第一和第二壳体部之间的回转连接。

而且，根据本发明的井下管件切割工具可包括传动装置部段。

此外，根据本发明的井下管件切割工具可包括旋转单元，例如电动马达或液压驱动的叶轮。

所述井下管件切割工具还可包括传动装置部段。

在一实施例中，所述传动装置部段可布置在所述旋转单元与所述切割臂之间。

此外，所述传动装置部段可布置在所述旋转单元与所述可旋转轴之间。

此外，所述传动装置部段可布置在所述可旋转轴与所述切割臂之间。

在一个实施例中，所述切割臂可呈L形，从而形成跟部，并可枢转地连接在布置于所述跟部中的枢接点周围。

此外，所述切割臂可具有中心轴线并围绕所述中心轴线旋转。

另外，所述切割臂可围绕纵向工具轴线及所述中心轴线旋转。

而且，所述切割臂可包括外套筒，臂轴穿过所述外套筒延伸，所述臂轴与所述可旋转轴联接并附接到可旋转的切割头上以将旋转力传递到所述切割头。

通过在沿套管或钻杆的内表面移动的切割臂上设置可旋转的切割头，所述切割头执行可称为顺铣的操作。这提高了井下管件切割工具切穿套管或钻杆的能力。此外，这降低了井下管件切割工具在切割臂在切穿套管或钻杆时卡住或堵塞的情况下停止/失速的风险。这是因为，切割运动不仅通过切割臂围绕井下管件切割工具的中心轴线旋转而且通过切割臂的切割头本身的旋转来提供。切割头因此能以与切割臂不同的速度旋转，这降低了切割头使切割臂围绕工具的中心轴线的转速降低的风险。

在一实施例中，所述切割边缘可设置在所述切割头上。

所述井下管件切割工具还可包括设置在所述第一壳体部中的传动组件，所述可旋转轴与所述传动组件的第一齿轮联接并且所述臂轴与所述传动组件的第二齿轮联接，藉此将旋转力从所述可旋转轴经由所述臂轴传递到所述切割头。

在一实施例中，所述传动组件的传动比可为1：1。

此外，所述传动组件可以是行星齿轮传动系，所述可旋转轴与所述传动组件的太阳齿轮联接并且所述臂轴与所述传动组件的行星齿轮联接，藉此将旋转力从所述可旋转轴经由所述臂轴传递到所述切割头。

此外，所述臂轴可包括第一轴部和第二轴部，所述第一轴部和第二轴部通过双联式万向节（double Cardan joint）互连，以将所述第一轴部的旋转力传递到所述第二轴部。

另外，所述第一轴部和所述第二轴部可通过万向接头连接。

所述井下管件切割工具还可包括围绕所述可旋转轴设置的可旋转套筒，其中所述第一壳体部通过可旋转套筒旋转。

此外，所述马达可使所述可旋转轴和所述可旋转套筒旋转。

在另一实施例中，所述切割边缘可包括多个切割插入件。

在又一实施例中，所述切割边缘由碳化钨制成。

另外，所述切割插入件可至少布置成层/布置在至少两层中。

此外，根据本发明的井下管件切割工具可包括用于供给液压压力的泵，所述泵可旋转地布置在所述工具壳体的内部，藉此所述液压泵随同所述第一壳体部和所述切割臂旋转。

在一实施例中，所述井下管件切割工具还可包括用于供给液压压力以使所述切割臂在所述缩回位置与所述突出位置之间移动的泵，该泵布置在所述工具壳体的内部。

此外，所述井下管件切割工具还可包括用于供给液压压力以使所述切割臂在所述缩回位置与所述突出位置之间移动的泵，该泵布置在所述第二工具壳体的内部。

此外，所述井下管件切割工具可包括布置在所述工具中的泵，该泵用于供给液压压力以使所述切割臂在所述缩回位置与所述突出位置之间移动，并且所述井下管件切割工具包括布置在工具中的马达，该马达用于驱动泵并使所述可旋转轴旋转，所述马达经由线缆被供给动力/电力。

此外，所述井下管件切割工具还可包括用于将所述第二壳体部锚定在所述套管中的锚定部段。

此外，所述锚定部段可包括两个可枢转地连接的锚臂，一个锚臂与所述第二壳体部可枢转地连接，并且另一个锚臂与可在所述第二壳体部内滑动的活塞套筒可枢转地连接。

最后，所述锚臂可具有当位于突出位置时面向所述套管的内表面的齿状端部。

此外，所述泵可由通过线缆供电的电动马达驱动。

此外，所述工具壳体可包括用于将所述泵和所述活塞腔室流体地连接的通道。

最后，本发明涉及一种井下系统，该井下系统包括：

-根据本发明的井下管件切割工具，以及

-驱动单元，其用于使所述井下管件切割工具在所述套管中向前移动。

在一实施例中，所述驱动单元可以是能在井内向前自行传送并传送所述井下管件切割工具的自推进单元。

此外，所述驱动单元可包括轮，所述轮布置在可从所述工具壳体突出从而使所述轮与所述井的内表面接触的轮臂上。

附图说明

下文将参考所附示意图更详细地描述本发明及其诸多优点，附图出于说明的目的而示出了一些非限制性的实施例，并且其中：

图1示出了包括井下管件切割工具的井下系统，

图2示出了井下管件切割工具的截面图，其中切割臂位于其突出位置，

图3示出了井下管件切割工具的另一实施例的截面图，其中切割臂位于其突出位置，

图4示出了井下管件切割工具的另一实施例的截面图，其中切割臂位于其突出位置，

图5示出了包括可旋转的切割头的井下管件切割工具的另一实施例的截面图，以及

图6示出了井下管件切割工具的锚定部段的截面图。

所有附图均为高度示意性的且不一定按比例绘制，并且它们仅示出阐明本发明所需的那些部分，其它部分被省略或仅被提及。

具体实施方式

图1示出了用于在井眼3中的套管2或钻杆2被卡住的情况下下潜到所述套管或钻杆中的井下管件切割工具1。这样做的目的是为了通过借助于布置在突出的切割臂9上的切割边缘10从内部切割套管来使套管或钻杆的上部4与其下部5分离。在图1中，井下管件切割工具1被收纳在具有电子部段19的井下系统中，所述电子部段用于控制被引导到驱动液压泵21的旋转单元如电动马达20之前的电力供应。所述井下系统还包括锚定部段22和传动装置部段23。井下管件切割工具1被下潜到套管中，并且井下系统的锚定部段22被液压地致动以相对于套管2锚定所述系统的工具壳体的第二部分8。马达通过线缆24和电子部段19供电并驱动泵和使可旋转轴12旋转，以使切割臂9旋转，从而使套管2的上部4与下部5分离。因此，井下管件切割工具1仅通过例如具有另一种能量供应线路如光纤的线缆而不经诸如盘管、钻杆或类似管道的管件下潜到井或套管内。

如图2所示，井下管件切割工具1包括具有第一壳体部7和第二壳体部8的工具壳体6以及切割臂9，该切割臂与第一壳体部可枢转地连接并在第一端中具有切割边缘10。所述臂可相对于工具壳体在缩回位置与突出位置之间移动。所述臂在图2中被示出处于其突出位置。所述工具还包括用于使切割臂9在缩回位置与突出位置之间移动的臂致动组件11。可旋转轴12穿过第二壳体部8并且与第一壳体部连接且形成其一部分，以使切割臂旋转。

臂致动组件11包括布置在第一壳体部7中并且包括活塞腔室14的活塞壳体13。活塞部件15布置在活塞腔室中并与切割臂9接合，由此使切割臂9在缩回位置与突出位置之间移动。活塞部件15可沿井下管件切割工具的纵向移动并具有第一活塞面16和第二活塞面17。来自泵的液压流体经第一流体通道18泵送到腔室14的第一腔室部段25中，从而在第一活塞面16上施加液压压力，并且活塞沿第一方向移动，从而在切割臂9上施加突出力。

当切割臂突出以压靠在套管或钻杆的内表面上并同时由马达通过可旋转轴旋转时，切割边缘10能够切穿套管或钻杆。因此，可以实现的是，通过在不使用炸药的情况下从内部切割套管，可以使套管的上部与套管的下部分离。

在图2中，可旋转轴12向腔室14的第一部段25供给流体。来自泵的流体经与第二壳体部8中的第二流体通道28流体连接的周向凹槽27供给到轴12。因此，来自第二流体通道28中的流体被分配到周向凹槽27中，使得可旋转轴12中的第一流体通道18在旋转的同时始终被供给来自泵的加压流体。周向凹槽27在周向凹槽27的两侧借助周向密封件29如O形圈密封。

活塞部件15在活塞腔室的内部沿工具1的纵向移动并将腔室14分成第一腔室部段25和第二腔室部段26。当活塞部件沿第一方向移动时，抵靠与第一活塞面16相对的第二活塞面17的弹性部件40被压缩。随着弹性部件被压缩，第二腔室部段被压缩，并且其中的流体经与第一通道18流体连接的第四通道44流出。弹性部件——该弹性部件是围绕活塞部件的布置在第二腔室部段26中的部分的螺旋弹簧——因此被压缩在第二活塞面17与活塞腔室14之间。活塞部件具有第一端30，该第一端从活塞壳体13伸出并通过具有周向凹槽31而接合切割臂，其中切割臂的第二端32延伸到该周向凹槽31中。切割臂的第二端被倒圆，从而能在凹槽中旋转。切割臂可围绕枢接点33枢转地与第一壳体连接。在活塞部件的另一第二端34中，活塞部件延伸到轴12内。当活塞部件沿第一方向移动时，在活塞部件的第二端34与轴之间形成有空间45。该空间45经通过虚线示出的第三通道35与井流体流体连通。这样，活塞不必克服井内工具周围的压力。活塞部件的第二端34设置有两个周向密封件36以便将活塞腔室与脏的井流体隔离。

当切割操作结束并且套管或钻杆已被分为上部和下部时，来自泵的液压压力不再被供给到所述第一通道，并且弹性部件沿工具的纵向37在与第一方向相反的第二方向上迫压活塞部件15，如图2所示。

当从截面看时，切割臂具有在该臂位于其突出位置时形成该臂的最外部位置的边缘38，并且切割边缘10布置在该边缘处并形成该边缘，使得切割边缘成为切割臂的用于抵靠套管或钻杆的内表面的第一部分。这样，套管或钻杆可以从套管或钻杆的内部被分离。当从图2的截面图看时，切割臂因此从该臂的第一部分39基本平行于工具的纵向的缩回位置移动至该臂的第一部分39与工具的纵向成角度x的突出位置。因此，该切割臂从圆形工具壳体径向地突出。如图2的截面图所示，切割臂呈L形，从而形成跟部50，并可枢转地连接在跟部中的枢接点33周围。因此，切割臂具有带切割边缘的第一端和与活塞部件配合的第二端。在第一和第二端之间，在枢接点中，销41穿过切割臂中的孔眼42。

图中，出于说明的目的，该井下切割工具被示出仅具有一个切割臂。然而，在另一实施例中，该工具具有彼此隔开120°布置的三个切割臂。

活塞部件基本上与工具壳体共轴地布置在该工具壳体中并具有两个周向密封件43，例如O形圈。

在图3中，活塞部件将活塞腔室分成第一和第二腔室部段，但该腔室还被活塞壳体的使活塞部件穿过其延伸的分隔壁46分割。该腔室被分成将弹性部件布置在其中的第三腔室部段47。因此，弹性部件被压缩在分隔壁46与布置在活塞的穿过分隔壁46延伸的部分的端部中的第二活塞部48之间。

在图3中，液压压力经第四通道44施加到第二腔室部段中，从而使活塞部件沿与第一方向相反的第二方向移动。因此，弹性部件在工具发生故障和当弹性部件将切割臂向内迫压到其缩回位置时不能产生液压压力的情况下起到故障安全预防的作用，并且可将工具从井内拔出。

在图3中，切割边缘设置有多个切割插入件，使得当一个切割插入件磨损时，接下来的切割插入件将准备好进一步切割到套管或钻杆的壁中。

在图4中，活塞腔室被活塞壳体的分隔壁46分成第一腔室部段25和第二腔室部段26，并且活塞部件穿过该壁延伸。活塞部件具有位于分隔壁46的一侧的第一活塞部50和位于分隔壁46的另一侧的第二活塞部48。活塞部件的第一部分和分隔壁46连同活塞壳体一起形成第一腔室部段25，并且活塞部件的第二部分和分隔壁46连同活塞壳体一起形成第二腔室部段26。弹性部件40布置在第二腔室部段中且因此被压缩在分隔壁46与第二活塞部48之间。

图5示出了井下管件切割工具1的另一实施例。与上述实施例相似，井下管件切割工具1包括具有第一壳体部7和第二壳体部8的工具壳体6以及切割臂9，该切割臂与第一壳体部可枢转地连接并在第一端中具有切割边缘10。臂9可相对于工具壳体在缩回位置与突出位置之间移动。此实施例与上述实施例的不同之处在于，切割臂9包括能围绕切割臂的中心轴线51旋转的可旋转切割头110。切割臂9因此围绕井下管件切割工具的中心轴线52旋转并在切割头110同步地旋转的同时沿井下管件切割工具1的纵向37延伸。因此，切割臂9围绕井下管件切割工具的中心轴线52以一转速旋转，并且切割头围绕切割臂的中心轴线51以另一转速旋转。切割头因此在围绕工具中心轴线52旋转的同时围绕其自身的中心轴线51旋转。

为了使可旋转切割头110旋转，井下管件切割工具1包括由马达20旋转的可旋转轴12。可旋转轴12穿过第二壳体部8和第一壳体部7延伸，并且在第一壳体部中，可旋转轴提供用于传动组件53的旋转输入，通过该旋转输入提供可旋转切割头的旋转。为了使切割臂9在缩回位置与突出位置之间移动，井下管件切割工具1包括臂致动组件111。

所述传动组件包括由可旋转轴12旋转的第一齿轮531和与可旋转切割头110联接的第二齿轮532。当第一齿轮531由可旋转轴旋转时，第二齿轮532围绕其自身的轴线旋转以使可旋转切割头100旋转。切割臂9围绕井下管件切割工具的中心轴线52的旋转通过第一壳体部7的旋转提供。因此，第二壳体部8在第一壳体部7旋转的同时保持静止。第一壳体部7由设置在可旋转轴12周围的可旋转套筒54旋转。可旋转套筒54也由马达20旋转。可旋转轴和可旋转套筒的互相旋转适合提供切割臂9围绕其自身轴线51以及围绕井下管件切割工具的中心轴线52的所需旋转。

在一个实施例中，传动组件的第一和第二齿轮上的齿数相同，由此提供1：1的传动比。或者，第二齿轮上的齿数可大于第一齿轮的齿数，由此构成减速齿轮。

在一替代实施例中，传动组件可以是包括由可旋转轴12旋转的太阳齿轮531和与可旋转切割头110联接的行星齿轮532的行星齿轮传动系。当太阳齿轮由可旋转轴旋转时，行星齿轮围绕其自身的轴线旋转以使可旋转切割头100旋转。旋转轴与切割臂之间的传动可采用多种其它方式设计而不脱离本发明的范围。

切割臂9包括外套筒56和与布置在外套筒内部的可旋转切割头连接以将第二齿轮532的旋转输出传递到可旋转切割头的臂轴57。可旋转切割头设置有切割边缘10。在与切割边缘相对的第二端中，切割臂通过球窝接头133与第一壳体部7枢转地连接。臂轴57可围绕中心轴线51旋转并且包括第一轴部571和第二轴部572。第一轴部571与传动组件的第二齿轮联接并因此相应地旋转。此外，第一轴部571经由双联式万向节573与第二轴部572联接，以在切割臂位于突出位置时将旋转力从一个轴部传递到另一轴部。在另一实施例中，第一轴部可以可替代地经由也称为万向接头、万向联接器、U形接头等的单万向节与第二轴部联接。因此，当切割臂移动到突出位置时，旋转力从第二齿轮经由臂轴传递到可旋转切割头。

臂致动组件111包括布置在第一壳体部7中并且包括活塞腔室114的活塞壳体113。活塞部件115布置在活塞腔室的内部并与适合使切割臂9在缩回位置与突出位置之间移动的致动元件55接合。活塞部件115可沿井下管件切割工具的纵向移动并具有第一活塞面116。来自液压泵21的液压流体经第一流体通道118被泵送到腔室114中，从而在第一活塞面116上施加液压压力。活塞沿第一方向移动，并且活塞部件在切割臂9上施加突出力。当活塞部件沿第一方向移动时，抵靠致动元件55的弹性部件140被压缩。为了使切割臂从突出位置（用虚线示出）缩回，停止向活塞腔室114供给液压流体并且弹性部件140沿工具的纵向37在与第一方向相反的第二方向上迫压活塞部件115。

弹性部件140也可布置在活塞壳体113的内部，由此提供切割臂的缩回力（使切割臂缩回的力）。当活塞部件沿第一方向移动时，弹性部件140被压缩在活塞壳体中。为了使切割臂从突出位置缩回，停止向活塞腔室114供给液压流体并且弹性部件140沿工具的纵向37在与第一方向相反的第二方向上迫压活塞部件115。

或者，液压泵21设置在第二壳体部8中并附接在可旋转套筒54上，藉此液压泵随同可旋转套筒和第一壳体部7旋转并且切割臂围绕井下管件切割工具的中心轴线52旋转。

在图5中，致动部件115具有其第一端551与切割臂9的外套筒中的凹部561接合的L形轮廓的形状。致动部件的第一端551被倒圆，以便凹部561能在切割臂移动到突出位置时围绕第一端551旋转。技术人员可设想的是，臂致动组件可利用各种其它原理构成而不脱离本发明。致动部件可适合仅使切割臂从缩回位置移动到伸出位置。弹性部件140由此可适合直接向切割臂提供缩回力，以使切割臂从突出位置移动到缩回位置。

因此，当切割臂位于突出位置并被压靠在套管或钻杆的内表面上时，切割臂围绕轴线52和可旋转切割头围绕轴线51的同步旋转实现了套管或钻杆的切割。这样，套管或钻杆的位于切割头上方的第一部分与套管或钻杆的位于切割头下方的第二部分分离。

在又一实施例中，井下管件切割工具1可包括多于一个可沿工具壳体的外周从工具壳体延伸出的切割臂，例如三个切割臂。在此实施例中，每个切割臂附接在行星齿轮传动系的行星齿轮上，并且切割臂因此由太阳齿轮旋转。因此，井下管件切割工具1包括三个致动部件115，从而使每个切割臂能在缩回位置与突出位置之间移动。

图6示出了与图1所示的用于将工具壳体的第二壳体部8相对于套管2锚定的锚定部段不同的锚定部段22的截面图。锚定系统22包括可如图6所示从第二壳体部8延伸出的多个锚定件221。每个锚定件221包括在第一枢接点230枢转地连接的两个锚臂222、223；围绕可旋转轴12，第一锚臂222在第二枢接点231处与第二壳体部8枢转地连接，并且第二锚臂223与设置在第二壳体部8中的孔眼226中的活塞套筒224枢转地连接。活塞套筒224因此是环形活塞。活塞套筒224受提供故障安全系统的弹性部件225的作用，从而确保使多个锚定件缩回以便能在停电或发生其它故障的情况下取回工具。在图6中，锚定件221伸出，并且通过活塞套筒朝离开切割臂的第一方向施加力而压缩弹性部件225，这通过在压力下供给到活塞腔室228并由此作用在活塞套筒224的活塞面227上的液压流体实现。当停止液压流体的供给时，活塞面227上的压力减小并且弹性部件使活塞套筒沿与第一方向相反的第二方向移位，藉此使锚定件221缩回。

用于使活塞套筒224移位的液压流体由与用于供给用于使切割臂在缩回位置与突出位置之间移动的液压压力的液压系统不同的液压系统供给。利用两个区分开的液压系统，可使切割臂和锚定件互相独立地操作。例如，如果在切割操作期间出问题，则可使切割臂缩回，而不影响井下管件切割工具在井内的定位。因此，井下管件切割工具在井内保持静止，并且切割臂可再一次突出以继续被中断的切割程序。

如果井下管件切割工具在切割臂缩回期间未保持静止，则难以确定所开始的切割的位置，并且切割程序将必须在新位置全部重新开始。当必须全部重新开始时，切割臂上的切割边缘或刀刃可能已过度磨损而使切割工具不能在新位置切穿套管，并且该工具可因此必须从井内收回以更换切割臂的切割边缘、切割插入件或刀刃以便能全部切穿套管。

为了保证井下管件切割工具不会由于一个液压系统的停电或故障而未保持锚定在井内，锚定部段的液压系统包括用于控制将液压流体供给到活塞腔室228的计时器。当切割臂缩回时，该计时器记录经过的时间。根据特定操作参数，计时器可被设定为使锚定件在切割臂缩回之后的任何时间缩回，优选在切割臂缩回之后15分钟到180分钟之间且更优选30分钟到60分钟之间缩回。当设定时间已到时，计时器致动控制活塞腔室228中的压力的阀。随着阀被致动，活塞腔室中的压力下降并且活塞部件225使活塞套筒移位以使锚定件缩回。阀控制装置包括电池，并且阀的致动可在切割工具的供电被切断的情况下由该电池供电。

锚臂222具有当位于突出位置时面向套管的内表面的端部表面，该端部表面呈齿状以提高锚臂222与套管的内表面接合的能力。

该管件切割工具包括用于驱动用以致动锚定系统的单独的液压系统的第二泵。因此，活塞套筒围绕其延伸的轴可具有用于供给流体以使切割臂突出的流体通道。

所述切割边缘或切割插入件由任何合适的材料如碳化钨制成。

该井下系统还可包括驱动单元，例如如图1所示的用于使井下管件切割工具在套管中向前移动的井下牵引器。该驱动单元包括轮60，该轮布置在可从工具壳体突出的轮臂61上以便轮60与套管2的内表面62接触。

弹性部件40可以是在第二活塞面17上施加弹力的任何类型的部件，诸如盘簧、螺旋弹簧、波纹管、涡旋弹簧、板簧、气弹簧或碟形弹簧。该弹簧类型可用于设计施加在活塞部件上的适合的弹力，诸如恒定弹力，或在臂的突出期间增加的弹力，使得在臂的最外部位置获得最高弹力。

套管是指关于油或天然气生产的在井下使用的任何种类的管、管道、管件、衬套、管柱等。

流体或井流体是指井下油或气井内可能存在的任何种类的流体，诸如天然气、油、油泥、原油、水等。气体是指井、完井或裸眼中存在的任何种类的气体成分，而油是指任何种类的油成分，诸如原油、含油流体等。因此，气体、油和水这些流体都可以分别包括不同于气体、油和/或水的其它元素或物质。

尽管上文已结合本发明的优选实施例描述了本发明，但对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离如通过以下权利要求限定的本发明的前提下可以设想若干改型。

Claims (21)

1.一种井下管件切割工具(1)，其用于下潜到井眼(3)内的套管(2)中并通过从内部切割所述套管而使所述套管的上部(4)与所述套管的下部(5)分离，所述工具沿纵向延伸，并且包括：

-具有第一壳体部(7)和第二壳体部(8)的工具壳体(6)，

-切割臂(9)，其与所述第一壳体部可枢转地连接并在第一端(131)中具有切割边缘(10)，所述臂能够相对于所述工具壳体在缩回位置与突出位置之间移动，

-臂致动组件(11)，其用于使所述切割臂在所述缩回位置与所述突出位置之间移动，以及

-可旋转轴(12)，其布置在所述第二壳体部中并与所述第一壳体部可旋转地连接以使所述切割臂旋转，

其中，所述臂致动组件包括：

-活塞壳体(13)，其布置在所述第一壳体部中并且包括活塞腔室(14)，以及

-活塞部件(15)，其布置在所述活塞腔室的内部以使所述切割臂在所述缩回位置与所述突出位置之间移动，所述活塞部件能够沿所述井下工具的纵向移动并具有第一活塞面(16)，所述活塞部件能通过在所述第一活塞面上施加液压压力并使所述活塞沿第一方向移动来在所述切割臂上施加突出力。

2.根据权利要求1所述的井下管件切割工具，其中，所述活塞腔室被分成第一腔室部段(25)和第二腔室部段(26)，并且在所述第一腔室部段中施加作用在所述第一活塞面上的液压压力，以使所述活塞沿所述第一方向移动。

3.根据权利要求2所述的井下管件切割工具，其中，在所述第二腔室部段中施加液压压力，以使所述活塞部件沿与所述第一方向相反的第二方向移动。

4.根据权利要求2或3所述的井下管件切割工具，其中，所述腔室被所述活塞壳体的分隔壁(46)分割并且所述活塞部件穿过所述分隔壁延伸。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的井下管件切割工具，其中，在所述第一壳体部中布置有弹性部件(40)，所述弹性部件施加弹力以使所述活塞部件沿与所述第一方向相反的第二方向移动。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的井下管件切割工具，其中，所述活塞部件具有与所述切割臂的第二端(32)配合的凹槽(31)。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的井下管件切割工具，其中，所述井下管件切割工具还包括旋转单元(20)。

8.根据权利要求7所述的井下管件切割工具，其中，所述井下管件切割工具还包括传动装置部段(23)。

9.根据权利要求8所述的井下管件切割工具，其中，所述传动装置部段布置在所述旋转单元与所述切割臂之间。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的井下管件切割工具，其中，所述切割臂包括臂轴(57)穿过其延伸的外套筒(56)，所述臂轴与所述可旋转轴(12)联接并附接到可旋转切割头(110)上，以将旋转力传递到所述切割头。

11.根据权利要求10中任一项所述的井下管件切割工具，其中，所述井下管件切割工具还包括设置在所述第一壳体部中的传动组件(53)，所述可旋转轴与所述传动组件的第一齿轮(531)联接并且所述臂轴与所述传动组件的第二齿轮(532)联接，藉此将旋转力从所述可旋转轴经由所述臂轴传递到所述切割头。

12.根据权利要求11所述的井下管件切割工具，其中，所述传动组件(53)是行星齿轮传动系，所述可旋转轴与所述传动组件的太阳齿轮联接并且所述臂轴与所述传动组件的行星齿轮联接，藉此将旋转力从所述可旋转轴经由所述臂轴传递到所述切割头。

13.根据权利要求1-3中任一项所述的井下管件切割工具，进一步包括围绕所述可旋转轴设置的可旋转套筒(54)，其中所述第一壳体部通过可旋转套筒旋转。

14.根据权利要求13所述的井下管件切割工具，其中，马达使所述旋转轴和所述可旋转套筒旋转。

15.根据权利要求1-3中任一项所述的井下管件切割工具，其中，所述井下管件切割工具还包括用于供给液压压力的泵(21)，所述泵可旋转地布置在所述工具壳体的内部，藉此所述液压泵随同所述第一壳体部和所述切割臂旋转。

16.根据权利要求1-3中任一项所述的井下管件切割工具，其中，所述井下管件切割工具还包括用于供给液压压力以使所述切割臂在所述缩回位置与所述突出位置之间移动的泵(21)，所述泵布置在所述工具壳体的内部。

17.根据权利要求1-3中任一项所述的井下管件切割工具，其中，所述井下管件切割工具还包括布置在所述工具中的泵(21)，所述泵用于供给液压压力以使所述切割臂在所述缩回位置与所述突出位置之间移动，并且所述井下管件切割工具包括布置在所述工具中的马达(20)，所述马达用于驱动泵并使所述可旋转轴旋转，所述马达经由线缆被供电。

18.根据权利要求1-3中任一项所述的井下管件切割工具，其中，所述井下管件切割工具还包括用于将所述第二壳体部锚定在所述套管中的锚定部段(22)。

19.根据权利要求7所述的井下管件切割工具，其中所述旋转单元(20)为电动马达或液压驱动的叶轮。

20.一种井下系统，包括：

-根据权利要求1至19中任一项所述的井下管件切割工具，以及

-驱动单元(59)，其用于使所述井下管件切割工具在所述套管中向前移动。

21.根据权利要求20所述的井下系统，其中，所述驱动单元是能在所述井内向前自行传送并传送所述井下管件切割工具的自推进单元。