CN110462157B - 热设备和相关方法 - Google Patents

Abstract

实施方案包括移除井处的材料的方法，该方法涉及沿着螺旋路径逐渐喷射热量以加热目标材料进行移除。该方法的实施方案包括从井下井元件移除材料，其涉及在具有包括燃料的井下加热装置的井下组件中朝向目标位置运行。例如，这样的实施方案提供了用于移除井筒管材的可选择的方法，该方法使用快速氧化过程来显著改变管状井元件的物理状态并将其消减至氧化物脱离，从而有利于在井筒中可以安装更常规屏障的区域。

Description

热设备和相关方法

技术领域

本公开内容涉及材料移除方法和相关设备。例如，本公开涉及用于加热和/或氧化材料以例如进行移除的材料移除方法和相关设备。特别地，但不排他地，本公开内容的实例涉及移除井材料或井下材料的方法，例如用于井废弃。

背景

材料移除经常可以通过机械能、化学能、热能或电能来实现。通常，某种形式的结合被破坏以允许材料的转移(displacement)，有时材料经历化学变化、相变或其他材料性质的变化。材料移除方法的类型典型地取决于材料；并且经常取决于待移除的材料的位置或环境。例如，在封闭体积(例如通道，特别是不可及的孔或导管)中的材料移除可能会受到封闭体积的尺寸以及封闭体积的外部对于材料移除是否可及的几何学影响。井下钻孔(downhole bore)的井下材料移除或从井下钻孔移除井下材料通常涉及穿过钻孔本身进入。

地下钻孔(subterranean bore)，例如那些为进入地下油气层(undergroundhydrocarbon reservoir)而钻的钻孔，通常被加套管(cased)或加衬管(lined)，以保持钻孔的稳定性或完整性并且有助于沿着钻孔进行流体运输。尤其是生产钻孔通常衬有或套有管状构件，例如钢或复合材料的套管(casing)或衬管(liner)，其通常被胶结在适当的位置。

如果钻孔无收效(unproductive)或变成无收效的，或由于任何原因无效，则钻孔通常以堵塞和废弃操作结束。堵塞和废弃通常是意图防止流体意外泄漏出(或进入)钻孔，例如油或气体不希望地进入周围环境(例如井口(wellhead)或钻孔开口处的海洋环境)。如果钻孔将变成废弃的，则许多地区规定了管理堵塞和废弃的要求，以减轻这样的潜在的环境损害。

本公开内容的至少一些实例的主题可以针对克服现有技术的问题中的一个或更多个或至少减少现有技术的问题中的一个或更多个的影响，例如可以如上文所描述的。

概述

根据第一方面，提供了材料移除的方法。该方法可以包括加热待移除的目标材料。该方法可以包括燃料的氧化。燃料的氧化可以氧化和/或加热待移除的目标材料。该方法可以包括削弱目标材料以便移除。待移除的目标材料的氧化和/或加热可以移除目标材料。目标材料的加热可以至少部分地软化目标材料。目标材料的加热可以至少部分地熔化目标材料。目标材料的氧化和/或加热可以引起其直接移除。另外或可选择地，待移除的目标材料的氧化和/或加热可以准备好目标材料以进行移除。例如，目标材料的氧化和/或加热会削弱目标材料。目标材料可以被移除或被转移。材料移除可以包括将材料从一个位置移除到另一个位置，例如从井中或井处的第一位置移除到井中或井处的第二位置；或者

该方法可以包括材料的至少部分氧化。该方法可以包括材料的部分氧化。该方法可以包括原位对材料氧化。该方法可以包括对材料氧化以促进材料的移除。该方法可以包括氧化的或部分氧化的材料的移除。

该方法可以包括从封闭体积(例如通道)移除材料和/或移除封闭体积的材料。在至少一些实例中，封闭体积可以包括井体积，例如井筒(well bore)或相关联的井安装体积(例如沉箱(caisson)或其他地面设施(surface installation))。

该材料可以包括井下材料。因此，该方法可以包括井下材料移除的方法。该方法可以包括氧化井下材料。该方法可以包括氧化井下材料以促进井下材料的移除。该方法可以包括被氧化的井下材料的移除。

该方法可以包括堵塞方法(plugging method)，例如用于废弃。该方法可以包括管道移除。该方法可以包括管道移除，以允许在移除的管道的位置处放置塞子或密封件。管道可以包括以下中的一个或更多个：管材(tubular)；套管；衬管。

该方法可以包括目标井下材料在目标位置处的针对性氧化。该方法可以包括在诸如井下组件的设备中运行到目标位置或朝向目标位置运行。该设备可以包括热源；和/或燃料供应；和/或氧化剂供应。热源可以包括热装置(thermal device)或加热装置。加热装置可以包括加热构件。加热装置可以包括热喷枪(thermic lance)。加热装置可以包括燃料。加热装置可以包括用于容纳至少燃料的容器。外壳可以包括可消耗品，例如燃料材料。在至少一些实例中，加热装置包括护套(sheath)，该护套容纳多于一种金属部件，例如钢和/或镁和/或铝燃料棒。护套可以包括与容纳在其内的燃料相似的材料。护套可以被配置成以与容纳在其内的燃料相似的轴向速率被消耗。此外，或可选择地，燃料可以向井下供应，例如从井上经由通道(例如经由来自地面源(surface source)的导管或环状空间)。在至少一些实例中，可以控制燃料的供应。燃料可以以混合物供应，例如混合在载流流体中的金属粉末。在至少一些实例中，燃料包括目标井下材料。例如，目标井下材料在其氧化时可以放热地提供能量。燃料可以包括目标材料的至少一部分。在至少一些实例中，至少在启动之后，目标井下材料提供主要的燃料源。特别地，在存在大量目标井下材料的情况下，目标井下材料可以在启动之后提供唯一的燃料源。

该方法可以包括从井上位置(例如，从加热装置的地面源或井上容器)供应氧化剂，例如经由导管或环状空间。该方法可以包括在内部供应氧化剂，例如液态或气态的氧。例如，该方法可以包括经由内部导管提供氧化剂；例如通过连续管道(coiled tubing)或类似物提供到容器或护套，例如热喷枪的容器或护套。该方法可以包括在外部供应氧化剂，例如在外部供应到加热装置或加热构件。例如，该方法可以包括经由一个或更多个环状空间供应氧化剂。该方法可以包括在加热装置或加热构件和目标材料之间供应氧化剂。例如，该方法可以包括向加热装置和/或加热构件所位于的环状空间或导管供应氧化剂和/或通过所述环状空间或导管供应氧化剂。在至少一些实例中，一种氧化剂/多种氧化剂可以在内部和在外部两者来供应。该方法可以包括向目标材料和/或加热构件供应氧化剂。该方法可以包括主动地提供氧化剂，例如泵送和/或加压氧化剂。

该方法可以包括在井下应用加热装置。加热装置可以在目标位置处直接地和/或间接地加热待移除的目标材料。加热装置可以通过传导和/或辐射直接地加热目标材料。另外或可选择地，加热装置可以间接地加热目标材料，例如通过加热中间介质。中间介质可以包括以下中的一种或更多种：燃料；氧化剂；氧气；载体介质；外壳；和/或被氧化或移除的材料。另外或可选择地，中间介质可以包括中间部件，例如传热部件，其被配置成接合目标材料以便典型地至少使用传导将热量从加热装置传递到目标材料。

该方法可以包括启动加热装置。加热装置可以通过点燃可燃物来启动。点燃可以包括选择性可控的点燃。点燃可以由诸如电信号的信号来控制。加热装置的启动可以使加热装置的燃料高达足以使燃料氧化的温度。温度可以足以使加热装置分解氧化剂，以促进目标材料的氧化。可燃物和/或加热装置可以在合适的氧化剂的存在下将目标材料加热到足以开始氧化目标材料的温度。开始氧化目标材料的足够的温度可以低于目标材料的熔化温度。氧化着的目标材料可以被加热到足以分解氧化剂的温度，以促进继续氧化另外的目标材料。该方法可以包括向加热装置和/或目标材料供应氧气以传播(propagate)氧化。

该方法可以包括在放热反应中氧化井下材料。放热反应可以产生足以充分加热另外的目标材料的热量，以传播氧化过程。该方法可以包括继续氧化过程以通过氧化进一步移除目标材料。该方法可以包括继续氧化，直到足够量的目标材料已经被氧化和/或移除。在至少一些实例中，待氧化和/或移除的足够量的目标材料被预先确定。可选择地，在至少一些实例中，例如在过程期间，主动确定待氧化和/或移除的足够量的目标材料。

井下材料可以包括以下中的一种或更多种：井下井元件；套管；衬管；管材；工具管柱(toolstring)；生产管道(production tubing)；金属；复合材料；井下组件；井下设备；管头(shoe)；水泥；一种/多种水泥组分，例如骨料中的一种/多种硫化物矿物；地层材料(formation material)；控制线(control line)；化学注射管线(chemical injectionline)；脐带件(umbilical)。在至少一些实例中，待移除的井下材料包括钢，例如生产管道的一部分。

该方法可以包括连续氧化井下材料的连续层，每层在其移除之前被氧化，以露出下面的下一层井下材料用于氧化。氧化的层可以通过流动例如以下中的一项或更多项的流动来移除：氧气；氧化的材料；燃料；氧化剂；载流流体；冲洗液；注入流体；和/或混合物。氧化的层可以在氧化期间至少部分地被移除。例如，部分氧化的层可以变成分开的并且在分开之后被进一步或完全地氧化。氧化的层可以来自相同的基础目标材料，例如井下井元件。在至少一些实例中，氧化的材料可以通过另外的过程或步骤被移除，例如通过铣削(milling)、钻削或其他机械材料移除过程。氧化可以改进、加快或简化该另外的过程或步骤，例如通过实现目标材料的更快且更容易的机械移除(例如，与未被氧化的目标材料的机械移除相比)。

该方法可以包括顺序移除材料，例如顺序移除管材。管材可以同心和/或纵向布置。

该方法可以包括在多于一个位置处移除材料，例如在向井下纵向间隔开的多于一个位置处。在至少一些实例中，位置可以是在以下中的一种或更多种中：竖直钻孔；水平钻孔；偏斜钻孔(deviated borehole)；分支钻孔(branch borehole)。

该方法可以包括预先确定所需的燃料和/或氧化剂的量。该方法可以包括提供过量的燃料和/或氧化剂，该过量大于移除目标量的目标材料所需的燃料和/或氧化剂的量。该方法可以包括在燃料和/或氧化剂耗尽之前终止氧化过程。例如，该方法可以包括通过中止和/或中断燃料和/或氧化剂的可获取性来熄灭氧化过程，例如通过减少或停止燃料和/或氧化剂的供应。氧化可以包括快速氧化。

该方法可以包括控制该过程。该方法可以包括远程控制该过程。远程控制可以来自地面，例如经由连接(connection)、通讯；和/或经由供应燃料、氧气和/或氧化剂中的一种或更多种。该方法可以包括控制启动。该方法可以包括远程控制启动。该方法可以包括控制启动后的过程，例如控制启动后的过程的进一步发展或进展。控制过程可以包括主动调整过程，例如选择何时启动过程和/或何时或如何改变过程参数，尤其是中间过程。该方法可以被选择性地控制。该方法可以手动控制，例如由地面上的操作员控制。另外或可选择地，该方法可以被自动控制。在至少一些实例中，该方法可以被至少部分地自动控制。该方法可以包括获得反馈，例如经由一个或更多个参数的实时监测、现场监测(livemonitoring)或其他的过程中监测(in-process monitoring)。该方法可以包括根据反馈来调整过程。待改变的一个/多个过程参数可以选自以下中的一个或更多个：氧气的供应、氧化剂的供应；燃料的供应；温度；流体流动；位置，例如井下组件的位置。

在至少一些实例中，该方法可以包括移除材料以产生轴向间断(axialdiscontinuity)，例如通过圆周地移除材料以便在井下井元件中提供裂缝。轴向间断可以暴露或消除一个或更多个环状空间，例如在移除的材料和钻孔壁(bore wall)(例如加套管的或加衬管的钻孔壁)之间的环状空间。

该方法可以包括在用加热装置进行材料移除之后的一个或更多个过程。在至少一些实例中，该方法可以包括准备目标位置的后续操作，例如准备相邻的地层和/或衬管或套管。准备目标位置可以包括穿孔(perforating)。在至少一些实例中，该方法可以包括在穿孔之前拉动(pull)具有加热装置的井下组件。在其他实例中，该方法可以包括不拉动具有加热装置的井下组件，例如加热装置被永久留在井下(例如，如果加热装置被完全消耗)，或者如果穿孔装备与加热装置一起插入(例如，在包括具有加热装置的井下组件的管柱的穿孔部分上)。在至少一些实例中，在加热装置已经熄灭或完全消耗之后，一个或更多个射孔枪(perforating gun)或射孔组件可以被插入(例如从地面)或部分地插入(例如从井上位置)。穿孔装备可以对以下中的一种或更多种进行穿孔：管材；套管；衬管和/或地层。先前用加热装置的材料移除可能已经暴露了待穿孔的一个/多个部分。该方法可以包括在材料移除之后的隔离操作(isolation operation)。例如，该方法可以包括堵塞操作，例如用于废弃。该方法可以包括在目标位置处提供塞子，例如水泥塞子。材料移除可以允许水泥容易地进入空间，例如先前在移除的材料后面的环状空间；和/或(加衬管的)钻孔壁以及任选地地层(例如，如果没有加衬管，或者如果衬管或套管已经被穿孔或移除)。该方法可以包括注水泥操作(cementing operation)，泵入水泥以凝固进而提供屏障。材料移除可以允许塞子提供绝对轴向屏障(absolute axial barrier)。材料移除可以移除可能的一个/多个泄漏路径(leakpath)，例如沿着材料移除之前可能以其他方式已经存在的井下元件、环状空间或微环状空间(microannulus)。

该方法可以包括提供延伸穿过钻孔的整个横截面区域的永久性井屏障，包括竖直并且水平地密封的任何环状空间。该方法可以包括消除或至少减少机械移除，例如通过铣削或钻削，这可能原本需要堵塞。该方法可以减少或消除冲洗操作，例如通过消除或减少可能原本与其他形式的材料移除相关联的切屑冲洗(swarf flushing)。

在至少一些实例中，该方法可以包括在用加热装置进行材料移除之前的一个或更多个过程。在至少一些实例中，该方法可以包括准备目标位置的在先操作，例如在目标位置处、上方或下方准备钻孔。在至少一些实例中，该方法可以包括在材料移除之前的堵塞操作。例如，该方法可以包括在先的隔离操作，例如用于废弃，典型地在目标位置下方。该方法可以包括在目标位置下方提供塞子，例如水泥塞子。另外或可选择地，该方法可以包括提供封隔器(packer)或塞子，以在目标位置上方和/或下方提供临时或永久的密封，以防止或减少在氧化过程期间不希望的流动。例如，当待氧化的井下井元件是管材时，该管材可以在目标位置之下被堵塞。

在至少一些实例中，加热装置可以在氧化期间沿其长度被轴向消耗，典型地从其井下或下端部部分向上消耗。在其他实例中，加热装置燃料从上端部部分向下消耗。在氧化期间被消耗的或待消耗的加热装置的轴向长度可以，例如直接地，对应于待移除的目标材料的轴向长度。取决于操作，待移除的目标材料的轴向长度可以从一米、高达数百米或甚至几公里中选择。在一些方法中，目标材料可以为持续氧化提供至少主要的或占优势的燃料源。例如，井下设备可以仅提供足以启动氧化过程或初始地加热目标材料至足够氧化温度的燃料。一旦目标材料已经达到氧化温度，氧化过程可以通过供应氧气，例如通过在目标位置处持续供应氧化剂来继续或传播。在至少一些实例中，井下设备可能需要非消耗性热源，例如本身不需要燃料的热源。例如，热源可以包括电热源。热源可以包括可重复使用的热源。

井下组件在氧化过程期间可以保持基本上静止。在至少一些实例中，加热装置可以以类似于或略小于目标材料的速率被消耗。例如，目标材料的氧化或移除的预期轴向速率可以被预先确定(例如通过计算或模拟)，使得加热装置可以被配置成以相应的速率(通过氧化)减小，任选地结合误差余量或安全余量，以确保所有目标材料沿着待移除的目标材料的轴向长度被移除。在至少一些实例中，加热装置的消耗速率可以被主动控制。

在至少一些实例中，该方法可以包括在氧化过程期间重新定位井下组件。例如，该方法可以包括重新定位加热装置以适应材料移除的速率。特别地，在从目标材料移除材料的轴向速率与加热装置的轴向消耗速率之间存在差异的情况下，则井下组件可以在氧化过程期间被重新定位，以将加热装置的氧化部分相对于目标材料定位(例如，轴向邻近或在目标材料内)。

该方法可以包括无钻塔操作(rigless operation)。该方法可以在不需要修井或钻机的情况下进行。该方法可以包括来自无钻塔移动地面单元(rigless mobile surfaceunit)的介入或井下操作。对于海底钻孔(subsea bore)，该方法可以包括从浮动船(floating vessel)上操作。

移除可以包括局部的移除。例如，该方法可以包括从井下井元件例如井下零件、部件、组件和/或位置局部地移除材料。在至少一些实例中，局部移除的材料中的至少一部分可以留在井下，例如为另一目的提供材料，例如用于形成塞子、密封件或屏障。在至少一些实例中，局部移除的材料中的至少一部分可以被移动或转移到另一井下位置。在至少一些实例中，局部移除的材料中的至少一部分可以从钻孔中被移除或取出，例如通过向井上收回(retrieval uphole)。在至少一些实例中，局部移除的材料的至少一部分可以留在井下，而局部移除的材料的另一部分从钻孔中被移除或取出，例如通过向井上收回。

该方法可以包括削弱目标材料以进行移除，例如从钻孔中和/或在钻孔内移除。例如，该方法可以包括通过加热和/或氧化和/或熔化来机械削弱目标材料。该方法可以包括利用重力至少部分地移除目标材料。在至少一些实例中，该方法可以包括氧化和/或熔化目标材料，并且在重力下局部地移除氧化和/或熔化的目标材料。例如，特别是在非水平钻孔中，目标材料可以被氧化和/或熔化，使得目标材料降落到目标位置下方。移除的目标材料可以从目标位置移除，例如通过落到目标位置下方。因此，可以使目标位置没有目标材料，例如以产生间断或窗口或类似的。移除的目标材料可以被引导或导向离开目标位置。例如，可以使目标材料朝向钻孔中的特定沉积位置(例如贮槽)汇集和/或涌，以便提供正在产生的窗口或间断的进入。

该方法可以包括从钻孔中移除材料。例如，该方法可以包括从目标位置中和/或从其上方移除材料。该方法可以包括从钻孔拉出未氧化的材料。例如，该方法可以包括拉动未被加热装置移除或氧化的井下元件的一部分。在至少一些实例中，该方法可以包括拉动井下装备和/或管道和/或套管或衬管。例如，该方法可以包括取出目标位置上方的井上管道，井上管道通过用加热装置进行材料移除而被释放(freed)或获解(released)。

该方法可以包括部分地拉动。例如，该方法可以包括不完全从钻孔中拉出，例如仅仅拉动足够远以允许另外的操作。举例来说，如果规章或程序要求在钻孔内最小长度的密封件，则拉动可以基于该最小长度(例如，仅拉动该最小长度或至少该长度，例如具有另外的安全余量)。拉动该最小长度可以为没有被拉动的材料提供足够长度的钻孔长度。在其他实例中，该方法可以包括完全拉出，例如以最大化从钻孔中对材料的回收。

在至少一些实例中，该方法可以包括仅移除井下材料的一部分，例如仅移除井下井元件的一部分。该方法可以包括移除轴向部分和/或圆周部分。例如，该方法可以包括移除窗口部分，例如用于经过该窗口部分进入(例如，进入移除的材料之外的另外的套管、管材或地层)。

在至少一些实例中，该方法可以包括移除在多于一个目标位置处的目标材料。该方法可以包括在单次运行中移除多于一个目标位置处的目标材料。例如，该方法可以包括从第一井下目标位置处移除目标材料，然后在第二井下目标位置处重新定位井下组件(例如，通过部分地拉动井下组件)，并且然后在第二井下目标位置处移除目标材料。该方法可以包括重新定位井下组件而不需要重新启动加热装置。在至少一些实例中，当井下组件被重新定位时，氧化可以不中断地继续。可选择地，在需要加热装置重新点燃的至少一些实例中，在井下组件被重新定位时，氧化可以被中断。该方法可以包括在重新定位期间中断或减少燃料和/或氧化剂的供应。另外，或可选择地，井下组件可以以足够的速率重新定位，以便基本上不移除第一井下目标位置和第二井下目标位置之间的材料。

该方法可以包括用屏蔽件保护至少一个部分或区域。例如，该方法可以包括向井下提供热屏蔽件。热屏蔽件可以包括耐高温元件，例如包括诸如陶瓷和/或玻璃。该方法可以包括提供多于一个屏蔽件。该方法可以包括在启动之前向井下定位一个/多个屏蔽件。一个/多个屏蔽件可以保护井下的一个/多个区、一个/多个区域或一个/多个部分，以防止其中的加热和/或氧化和/或材料移除。在至少一个实例中，一个/多个屏蔽件保护目标材料的井上的区、区域或部分，例如井下组件和井上装备和/或与其相关或连接的材料(例如，与井下组件相关或连接的连续管道、井上套管或类似的)的非氧化性部分。另外，或可选择地，一个/多个屏蔽件保护目标材料的井下的区、区域或部分，例如位于井下组件下方，典型地在目标材料下方的密封件、塞子或封隔器。在至少一些实例中，一个/多个屏蔽件保护非窗口部分，即不预期被移除的井下零件或部件的部分，例如围绕待移除的窗口部分的套管、衬管或管材的部分。在至少一些实例中，该方法可以包括用于侧钻(sidetracking)或二次钻孔过程的准备。

根据另外的方面，提供了用于移除材料的设备，例如根据任何其他方面、实例、实施方案或权利要求的方法。

根据另外的方面，提供了用于移除井下材料的井下设备，例如根据任何其他方面、实例、实施方案或权利要求的方法。

井下设备可以包括用于氧化井下材料的氧化设备，例如以便于井下材料的移除。该设备可以包括热源；和/或燃料供应；和/或氧化剂供应。热源可以包括热装置或加热装置。加热装置可以包括燃料。该设备可以包括用于燃料和/或氧化剂中的至少一种的容器。燃料和/或氧化剂可以包括本公开内容的任何其他方面、实施方案、实例或权利要求的相应的燃料和/或氧化剂的任何特征。容器可以包括入口；例如用于连接到管、导管、连续管道、泵或喷射系统的入口，用于将燃料和/或氧化剂供应到容器中。容器可以包括护套。外壳可以包括可消耗品，例如燃料材料。在至少一些实例中，加热装置包括护套，该护套容纳多于一种金属部件，例如钢和/或镁和/或铝燃料棒。护套可以包括与容纳在其内的燃料相似的材料。护套可以被配置成以与容纳在其内的燃料相似的轴向速率被消耗。在至少一些实例中，该设备可以包括用于接收待向井下供应的燃料的入口，例如经由来自井上(例如地面源)的导管供应。该设备可以包括一个或更多个阀，用于控制向井下设备和/或从井下设备供应燃料和/或氧化剂。在至少一些实例中，该设备可以包括控制器，用于控制向井下设备和/或从井下设备供应燃料和/或氧化剂。控制器可以位于井下。

井下设备可以向井上连接(connected uphole)，例如连接到地面。例如，井下设备可以包括到连续管道、钢缆(wireline)、钢丝绳(slickline)、管材或类似物的连接部。

该设备可以包括用于启动加热装置的启动器。启动器可以包含装料(charge)。启动器可以被包含在点燃头(ignition head)中。

井下设备可以包括屏蔽件，例如热屏蔽件。井下设备可以包括多于一个井下屏蔽件。屏蔽件可以包括以下中的一种或更多种：固体、液体；粉末；凝胶；固定形式；柔性形式；适应性形式(adaptive form)。屏蔽件可以包括限定的形式(defined form)。另外或可选择地，热屏蔽件可以包括不确定的形式。例如，屏蔽件可以包括可流动材料，例如颗粒和/或流体材料的可流动材料。

井下设备可以被配置成从目标井下位置氧化和/或移除目标材料。该设备可以包括预定量的燃料和/或氧化剂。在至少一些实例中，加热装置可以被配置成以类似于或略小于目标材料的速率被消耗。例如，目标材料的氧化或移除的预期轴向速率可以被预先确定(例如通过计算或模拟)，使得加热装置可以被配置成以相应的速率(通过氧化)减小，任选地结合误差余量或安全余量，以确保所有目标材料沿着待移除的目标材料的轴向长度被移除。在至少一些实例中，该设备可以被配置成控制热喷枪或其他加热构件的消耗速率。

示例性方法包括以下步骤：

提供一定量的燃料和氧化剂，例如氧气，燃料和氧化剂两者的类型、几何形状(geometry)和量都适于执行期望的操作，

将燃料和氧化剂混合物定位在井中的期望位置，例如目标位置；以及引发化学反应，从而氧化井中的周围物质。

根据另外的方面，提供了用于移除材料的设备。该设备可以包括用于移除井处的材料的井设备。例如，井设备可以用于移除井下材料；和/或用于移除地面处的材料，例如用于移除来自地面设备或设施的材料。该设备可以包括热源；和/或燃料供应；和/或氧化剂供应。热源可以包括热装置或加热装置。加热装置可以包括燃料。该设备可以包括用于氧化和/或加热目标材料的加热装置。

该设备可以用于移除目标材料的至少一部分。目标材料可以是封闭体积例如通道或可以位于封闭体积中。在至少一些实例中，目标材料可以至少部分地限定封闭体积，例如包括封闭体积的壁的至少一部分。封闭体积可以是部分地封闭的，例如具有一个或更多个开口或未封闭的部分。可选择地，封闭体积可以是完全封闭的。

加热装置可以包括可燃燃料。加热装置可以包括热喷枪。加热装置可以包括加热构件。加热构件可以包括自耗加热构件。加热构件可以被配置成在加热期间被消耗。加热构件可以包括热喷枪。加热构件可以包括用于燃料和/或氧化剂中的至少一种的容器。燃料和/或氧化剂可以包括本公开内容的任何其他方面、实施方案、实例或权利要求的相应的燃料和/或氧化剂的任何特征。容器可以包括入口；例如用于连接到管、导管、连续管道、泵或喷射系统的入口，用于将燃料和/或氧化剂供应到容器中。容器可以包括护套。外壳可以包括消耗品，例如燃料材料。在至少一些实例中，加热装置可以包括护套，该护套容纳多于一种金属部件，例如钢和/或镁和/或铝燃料棒。护套可以包括与容纳在其内的燃料相似的材料。护套可以被配置成以与容纳在其内的燃料相似的轴向速率被消耗。

加热装置可以包括纵向延伸(longitudinal extent)。当该设备在使用时，纵向延伸可以沿着封闭体积在轴向方向上延伸。加热装置可以包括纵向延伸的加热构件。加热装置可以被配置成沿着轴向延伸加热。在至少一些实例中，加热装置被配置成沿着轴向延伸逐渐加热，例如通过沿着加热构件纵向逐渐加热。

加热装置可以被配置成横向氧化和/或加热，例如横向于设备和/或通道的纵向轴线。该设备可以被配置成侧向地氧化和/或加热。该设备可以被配置成横向引导热量和/或氧气和/或燃料。在至少一些实例中，加热装置可以被配置成基本上切向地引导热量，例如当轴向观察时(例如，具有切向分量或矢量)。

加热装置可以包括周向延伸或至少部分周向延伸，例如当轴向观察时(例如当沿纵向轴线观察时)。加热装置可以包括加热构件，该加热构件被配置成在一定角度方向上顺序地或暂时地(temporally)引导热量，例如相对于纵向轴线径向地或侧向地引导热量。例如，加热构件可以被配置成围绕纵向轴线逐渐引导热量，例如围绕纵向轴线至少360度。在至少一些实例中，加热构件可以被配置成围绕纵向轴线以多个圈逐渐引导热量。因此，在这样的实例中，加热构件可以围绕整个纵向轴线加热，例如围绕纵向轴线的整个圆周逐渐地或顺序地加热。

加热构件可以用于沿着螺旋路径逐渐地喷射热量，以加热目标材料进行移除。加热构件可以被配置成沿着螺旋路径喷射热量。在至少一些实例中，加热构件可以包括是螺旋的(helical)或盘旋的(spiral)的至少一部分。加热构件可以包括螺旋加热构件。螺旋部分或盘旋部分可以包括规则的螺旋状物(regular helix)或规则的盘旋状物(regularspiral)，例如圆锥形或圆柱形的螺旋状物或盘旋状物。螺旋状物可以包括左螺旋状物或右螺旋状物。螺旋状物可以包括一个或更多个圈。螺旋状物可以包括螺旋角，螺旋角被定义为在螺旋状物和在螺旋状物的直圆柱体或圆锥体上的轴线之间的角度。螺旋状物可以包括螺旋螺距(helix pitch)，该螺距是平行于螺旋状物的纵向轴线测量的一整圈(one completerevolution)的高度。

加热构件可以包括构件横截面，例如圆形构件横截面。特别地，在加热构件包括热喷枪的情况下，横截面的外形可以由热喷枪的容器或护套限定。在至少一些实例中，横截面可以沿着加热构件是连续的，例如沿着加热构件的螺旋长度。横截面可以包括非实心的或中空的轮廓，例如其中具有一个或更多个开口(例如，沿着加热构件的长度的至少一部分延伸)。加热构件横截面可以包括一种或更多种性质，例如总横截面面积；横截面轮廓面积；和/或横截面直径(例如，在横截面是圆形的情况下)。

加热构件可以包括纵向长度，例如在纵向方向上加热构件的相对端之间的间隔(separation)。加热构件可以包括总加热构件长度。特别地，在加热构件包括螺旋状物的情况下，加热构件长度可以比加热构件的纵向长度显著更长。例如，在螺旋加热构件长度可以被认为是展开的或未卷绕的情况下，这样的加热构件长度可以比在加热构件在其螺旋状物中的相对端之间的纵向间隔显著更长。

螺旋加热构件可以包括在螺旋状物的相邻的圈或匝(turn)之间的纵向间隔。例如，螺旋加热构件可以包括不超过螺旋状物的相邻的圈或匝之间的最大纵向间隔，使得没有被充分加热和/或氧化的目标材料的相应的圈或匝之间不存在纵向间隔。因此，该设备可以被配置成移除目标材料的管形或圆柱形体积。

可选择地，在一些实例中，在螺旋状物的相邻的圈或匝之间的纵向间隔可以超过最大纵向间隔，使得目标材料的相应部分(例如目标材料的相应的螺旋部分)可以不被充分加热和/或氧化-例如，以留下目标材料的相应部分，或者留下目标材料的相应部分不怎么被处理或未处理。在这样的实例中，该设备可以被配置成加热和/或移除目标材料的螺旋部分(例如，仅螺旋部分)。因此，该设备可以被配置成移除目标材料的螺旋形部分(helical-form portion)。该设备可以被配置成移除目标材料的螺旋形部分，例如以留下目标材料的相应螺旋形部分不被移除，相应部分被布置在移除的部分的螺旋匝之间。

在螺旋状物的相邻的圈或匝之间的纵向间隔可以由加热构件的螺距和/或横截面性质确定，或者至少与所述螺距和/或横截面性质相关。例如，螺旋状物的螺距可以是在相邻的圈或匝之间的纵向间隔和加热构件的横截面的外径的总和。

螺旋状物可以包括螺旋直径(helix diameter)。螺旋状物可以包括内径。螺旋状物可以包括外径。当轴向观察时，内径和/或外径可以例如通过在垂直于纵向轴线(螺旋状物沿该纵向轴线延伸)的平面中的圆或圆的一部分来定义。螺旋外径可以根据预期用途来选择，例如加热构件预期插入其中的目标材料的最小内径。螺旋内径可以根据预期用途来选择，例如由螺旋状物的内径内的内圆柱体积界定的预期中心通道。螺旋状物的内径和外径可以由加热构件横截面性质例如加热构件横截面直径确定或与其相关。例如，螺旋外径可以比螺旋内径大由加热构件横截面直径界定的量。

以下中的至少一种或更多种可以根据预期用途被预先确定：相邻的圈或匝之间的纵向间隔；加热构件横截面性质；螺旋螺距；螺旋直径；加热构件纵向长度；螺旋角。例如，螺旋螺距；螺旋直径；加热构件纵向长度；螺旋角和加热构件横截面性质中的每种可以根据待加热和/或待移除的目标材料的部分来选择。在至少一些实例中，螺旋直径被选择为小于待加热和/或待移除的目标材料的最小内径。例如，在螺旋加热构件用于加热通道的一部分，例如加热井下井筒的一部分的情况下，螺旋外径可以被选择为小于要到达目标材料而加热构件必须要穿过的节制件(restriction)的最小直径，例如流量控制装置或凸缘的内径。

加热构件可以包括可展开的加热构件。例如，加热构件可以包括径向地和/或纵向地可展开的螺旋构件。在至少一些实例中，加热构件以收缩构型可转移至目标位置，用于在该目标位置处展开。特别地，在加热构件是用于封闭体积内的或封闭体积的目标材料加热和/或移除的螺旋加热构件时，加热构件可以以收缩构型被运输到目标位置，以允许或简化加热构件到目标位置的通过，例如穿过一个或更多个节制件。例如，在待加热和/或移除的目标材料在通道中的情况下，例如在井筒中或是井设备，加热装置可以在加热构件径向收缩的情况下可运输到通道中的目标位置，以便易于运输通过窄直径通道。

在至少一些实例中，加热构件可以通过由展开器的主动展开或强制展开是径向和/或纵向可展开的。例如，该设备可以包括用于轴向穿过螺旋加热构件的展开锥体(expansion cone)，以便增加螺旋状物的内径，从而增加螺旋状物的外径。加热构件可以是选择性可展开的，例如在展开器的选定致动时。

另外或可选择地，加热构件可以根据加热构件的弹性性质是径向和/或纵向可展开的。例如，螺旋加热构件可以以收缩构型被运输，其中加热构件被径向地和/或纵向地限制。径向的和/或纵向的限制可以由设备构件例如设备护套和/或设备活塞来实现。可选择地，限制可以在设备的外部，例如由加热构件将要进入或穿过的封闭体积界定。例如，用于井下井材料加热和/或移除的螺旋加热构件可以在地面处收缩，以径向配合在套管或管材内，其中套管或管材限制螺旋状物的外径。然后，螺旋构件可以被向井下运输到目标位置，目标位置包括较大的直径，或在材料移除期间获得较大的直径，以便允许或触发加热构件展开到较大的螺旋外径。加热构件可以在加热之前和/或期间和/或之后可展开。例如，加热构件可以在第一加热之后可展开，展开到较大的直径以用于第二加热。

在至少一些实例中，加热构件可以通过向加热构件施加拉伸或压缩而是纵向地和/或径向地可展开的。例如，加热构件可以选择性地经受纵向拉伸力(例如，通过在一端或两端上拉动)，以便纵向地拉紧加热构件，任选地由此径向地收缩加热构件。特别地，在加热构件包括螺旋状物的情况下，螺旋状物的一种或更多种性质可以是可调节的，例如选择性地可调节的。例如，螺旋螺距可以在向加热构件施加纵向拉伸的情况下可调节。

另外或可选择地，加热构件可以包括可收缩的加热构件。例如，加热构件可以可径向地收缩到较小的直径，例如用于在加热之前通过或随后通过节制件。加热构件可以通过诸如护套的构件、沿着加热构件的外径的通道而可收缩。

在至少一些实例中，该设备可以包括用于接收待供应的燃料和/或氧化剂的入口，例如经由导管或通道(例如，从远处源)。该设备可以包括一个或更多个阀，用于控制向加热构件和/或从加热构件供应燃料和/或氧化剂。在至少一些实例中，该设备可以包括控制器，用于控制向加热构件和/或从加热构件供应燃料和/或氧化剂。在至少一些实例中，加热装置可以包括一个或更多个阀和/或控制器。

该设备可以包括点燃器(ignition)。点燃器可以包括电点燃器。点燃器可以是远程可控制的。

加热装置可以包括中心通道，该中心通道例如位于加热构件的径向向内的位置。例如，在加热构件包括螺旋状物的情况下，中心通道可以位于螺旋内径中或由螺旋内径界定。在至少一些实例中，中心通道可以包括加热装置的中心纵向轴线。中心通道可以平行于加热装置的中心纵向轴线；并且任选地可以与加热装置的中心纵向轴线共线。在至少一些实例中，中心通道可以包括中心构件。中心构件可以包括中空的中心构件。在至少一些实例中，中心构件可以包括封闭的中空的中心构件，该中心构件在其内界定钻孔或通孔(throughbore)。中心通道可以被配置用于通过其传输信号和/或材料。例如，中心通道可以被配置用于将信号和/或材料(例如燃料)传输到一个或更多个加热装置。信号可以包括以下中的一种或更多种：致动信号；控制信号；测量信号。例如，信号可以包括用于加热装置和另外的加热装置的输入的致动信号和消动信号(deactuation signal)；以及指示加热过程的输出的测量信号，例如以指示温度和/或材料移除状态。中心通道可以包括以下中的一种或更多种：电线；流体管线；光导纤维线；声音传输线；电磁传输线。中心通道可以被配置成防止受热。例如，在该设备被配置成侧向外引导热量的情况下，在内径处的位于中心的中心通道可以被配置成相对于加热构件径向向外内在地接收较少的热量。中心通道可以被热屏蔽，例如通过包括圆柱形热屏蔽件的中心构件。

该设备可以被配置成例如从井上位置(例如从加热装置的地面源或井上容器)提供氧化剂。中心通道可以为氧化剂提供供应通道。

该设备可以包括多于一个加热构件。加热装置可以包括多于一个加热构件。例如，根据选择，该设备可以包括两个、三个或四个加热构件。每个加热构件可以被布置在相似的纵向位置。

该多于一个加热构件可以被配置成加热和/或氧化目标材料的相同部分。目标材料的相同部分可以位于相同的目标位置。每个加热构件可以被配置成移除目标材料的螺旋形部分，每个螺旋形部分被旋转地间隔开(rotationally spaced)。每个加热构件可以被配置成移除目标材料的螺旋形部分，例如以移除目标材料的管形体积或圆柱形体积。该多于一个加热构件可以被配置成基本上同时致动。致动可以包括点燃。该多于一个加热构件可以被配置成同时加热(simultaneous heating)。该多于一个加热构件可以被配置成并行加热(concurrently heat)。该多于一个加热构件可以是单独可控的，例如经由用于控制该多于一个加热构件的单个控制器。该多于一个加热构件可以被配置成用于同时的氧气和/或燃料供应，例如从单个氧气源和/或单个燃料源。该多于一个加热构件可以被配置成基本上同时消动。消动可以包括熄火，例如通过中止氧气供应。

各个加热构件可以被配置成加热目标材料的不同部分。不同部分可以被同心地布置。例如，第一加热构件可以被配置成移除目标材料的内部部分，并且第二加热构件可以被配置成移除目标材料的外部部分。

加热构件中的两个或更多个可以包括一个或更多个相似的性质。例如，加热构件中的两个或更多个可以包括相似的螺旋加热构件，该相似的螺旋加热构件包括相似的：螺旋螺距；加热构件纵向长度；螺旋角和/或加热构件横截面性质。在至少一些实例中，该多于一个螺旋加热构件具有相似的性质，被纵向重叠地布置，其中螺旋加热构件旋转地偏置(rotationally offset)，使得该两个或更多个螺旋加热构件围绕垂直于纵向轴线的平面圆周地布置。螺旋加热构件可以均匀地旋转地偏置。例如，在存在两个纵向重叠的相似的螺旋加热构件的情况下，螺旋加热构件可以旋转地偏置180度布置。

该设备可以包括多于一个加热装置。例如，该设备可以包括纵向间隔开的多于一个加热装置，例如沿着井下工具管柱的纵向轴线。该多于一个加热装置中的每个可以是相似的。例如，该多于一个加热装置中的每个可以包括相似数量的加热构件。在至少一个实例中，该多于一个加热装置中的每个包括单个螺旋加热构件。可选择地，至少一个加热装置可以是不一样的。例如，至少一个加热装置可以包括不一样数量的加热构件。

该多于一个加热装置可以是选择性可控的。每个加热装置可以是独立可控的。例如，向第一加热装置供应燃料和/或氧化剂可以与向第二加热装置供应燃料和/或氧化剂分开控制。另外或可选择地，对该多于一个加热装置中的至少一些的控制可以是联合的(linked)和/或同步的。

该多于一个加热装置可以是选择性可致动的。每个加热装置可以独立可致动的。例如，第一加热装置可以在第二加热装置之前被致动。另外或可选择地，对该多于一个加热装置中的至少一些的致动可以是联合的和/或同步的。

根据另外的方面，提供了加热的方法。该方法可以包括移除材料。该方法可以包括加热和/或移除井处的材料。例如，该方法可以用于移除井下材料；和/或用于移除地面处的材料，例如用于移除来自地面井设备或设施的材料。该方法可以包括用包括螺旋热喷枪的加热装置加热目标材料。

根据另外的方面，提供了制造热喷枪的方法，该方法包括将热喷枪形成为螺旋状物或盘旋状物。该方法可以包括将热喷枪的加热构件缠绕成螺旋状物，例如围绕滚筒或心轴。该方法可以包括成圆柱形和/或圆锥形地缠绕加热构件，例如以形成圆柱形和/或圆锥形螺旋热喷枪。

根据另外的方面，提供了井下氧化的方法。该方法可以包括任何其他方面、实例、实施方案或权利要求的任何特征。

根据另外的方面，提供了用于氧化井下材料的井下设备，例如根据任何其他方面、实例、实施方案或权利要求的方法。

根据另外的方面，提供了制造任何其他方面、实例、实施方案或权利要求的设备或装置的方法。该方法可以包括增材或3D打印。该方法可以包括传输制造指令，例如传输到计算机或从计算机传输出(例如，经由互联网、电子邮件、文件传输、网络或类似的)。

根据另外的方面，提供了氧化的方法。该方法可以包括任何其他方面、实例、实施方案或权利要求的任何特征。

根据另外的方面，提供了加热的方法。该方法可以包括任何其他方面、实例、实施方案或权利要求的任何特征。

根据另外的方面，提供了材料移除的方法。该方法可以包括任何其他方面、实例、实施方案或权利要求的任何特征。在至少一些实例中，该设备可以包括任何其他方面、实例、实施方案或权利要求的井下设备的特征，其中这些特征不限于井下。例如，目标材料可以包括非井下目标材料，该非井下目标材料例如在不同环境中的通道中或在不同环境中形成通道。

根据另外的方面，提供了用于氧化的设备。该设备可以包括任何其他方面、实例、实施方案或权利要求的任何特征。

根据另外的方面，提供了用于加热的设备。该设备可以包括任何其他方面、实例、实施方案或权利要求的任何特征。

根据另外的方面，提供了用于材料移除的设备。该设备可以包括任何其他方面、实例、实施方案或权利要求的任何特征。

根据另外的方面，提供了一种方法，该方法包括基于计算机模型来确定燃料和/或氧化剂的至少一个特性和/或其应用。

本公开内容的另一方面提供了包括指令的计算机程序，所述指令被布置成在被执行时实现根据任何其他方面、实例或实施方案的方法。另外的方面提供了存储这样的程序的机器可读存储器。

本发明包括单独的或成各种组合的一个或更多个相应的方面、实施方案或特征，而不管是否在该组合中或单独地明确陈述(包括所要求保护的)。例如，将容易理解的是，关于第一方面被叙述为任选的特征可以另外关于其他方面可适用，而不需要在这里明确地和不必要地列出那些各种组合和置换(例如，一个方面的设备或装置可以包括任何其他方面的特征)。特别地，关于热喷枪叙述的特征可以适用于其他加热构件，例如本身不是螺旋的或热喷枪加热构件。例如，加热构件或其出口或喷嘴可以旋转并轴向移动，以沿着螺旋路径喷射热量。类似地，关于螺旋加热构件或螺旋热喷枪叙述的特征可以适用于螺旋路径。例如，螺旋性质，诸如螺距、匝数、螺旋角，可以适用于螺旋路径。如关于方法叙述的任选的特征可以另外适用于设备或装置；并且反之亦然。例如，设备可以被配置成或适于执行任何方法步骤或特征。

此外，用于执行一个或更多个所讨论的功能的相应的手段也在本公开内容内。

将理解的是，一个或更多个实施方案/方面可以用于移除井下材料，例如用于废弃钻孔。

以上概述意图仅仅是示例性的而非限制性的。

本公开内容的各个相应的方面和特征在所附权利要求中限定。

本公开内容的某些实施方案的目的可以是至少部分地解决、减轻或消除与现有技术相关的至少一个问题和/或缺点。某些实施方案可以旨在提供本文描述的至少一个优点。

附图简述

本发明的这些和其他方面现在将参照附图仅以示例的方式进行描述，在附图中：

图1是根据第一实例的方法的流程图；

图2是根据第一实例的井筒的一部分的示意性截面侧视图；

图3是图2的井筒的一部分的后续的视图(subsequent view)；

图4是图3的井筒的一部分的后续的视图；

图5是图4的井筒的一部分的后续的视图；

图6是图5的井筒的一部分的后续的视图；

图7是图6的井筒的一部分的后续的视图；

图8是螺旋热喷枪的示意图；

图9是在第一加热装置中使用时的图8的螺旋热喷枪的示意图；

图10是在第二加热装置中使用时的图8的螺旋热喷枪的示意图；

图11a是一对螺旋热喷枪的示意图；

图11b是三个螺旋热喷枪的示意图；

图11c是四个螺旋热喷枪的示意图；

图12是包括图9的一对第二加热装置的设备的示意图；

图13示出了用于井下设备的地面装备组(surface equipment package)的实例；

图14示意性地图示了用于材料加热和/或移除的多于一个目标位置；以及

图15是根据另一个实例的方法的流程图。

详述

首先参考图1，示出了描述根据本公开内容的方法5的实例的流程图。方法5包括启动氧化的第一步骤10；随后是氧化目标材料的下一步骤12和移除氧化的目标材料的另外的步骤14。

这里，方法5包括从井下井元件移除井下材料，该方法包括在具有井下加热装置的井下组件中的运行，该井下加热装置包括去往或朝向目标位置的燃料。方法5包括在目标位置处提供氧化剂；以及在目标井下位置处氧化目标井下材料，以便于移除目标井下材料。在该方法5中，氧化的目标井下材料被移除。

在特定的实例中，申请人已经开发了用于移除井筒管材的可选择的方法，该方法使用快速氧化过程来显著改变管状井元件的物理状态并将其消减至氧化物脱离(oxidedeviate)，从而有利于例如在井筒中安装更常规的屏障的区域。

管状元件的快速氧化过程随着燃料(典型地钢棒)和氧化剂(例如氧气)的加入而发生。该过程最初利用启动器来升高温度以开始该过程，在该过程期间，燃料在氧气的存在下被快速氧化，作为高度放热反应的一部分释放热量。在对目标材料例如井筒管状元件这样做时，温度升高并且达到目标材料也经历相同的快速氧化过程并也被氧化的程度。然后，可以容易地移除反应产生的副产物，金属氧化物，例如，必要时通过常规的钻井技术。

点燃后，引入的燃料和氧化剂将点燃，反应是放热性质，作为快速氧化过程的一部分而产生非常高的温度。热量提高了周围目标井元件管材温度，使得在引入的氧化剂的存在下，它将诱导井元件也经历快速氧化。

反应过程由氧化剂的控制和供应来控制。该过程可以通过中止氧化剂的供应来调节和停止，从而能够精确地指定待氧化并因此待移除的特定长度和几何形状的井筒管状元件。反应完成后，残余金属氧化物可以通过常规方法从井筒中移除。

该方法还可以包括关于燃料和氧化剂来布置点燃头(igniting head)的步骤。点燃头可以适用于点燃燃料和氧化剂。

在一些实施方案中，该方法包括将至少一个耐高温元件定位在井中目标位置附近的步骤。耐高温元件用来保护井或井元件的位于目标位置上方、下方和/或与目标位置邻接的部分。耐高温元件可以由耐高温材料(例如陶瓷元件或玻璃元件)制成。在井中可以布置一个或更多个耐高温元件。

在至少一些实施方案中，该方法包括以下步骤：将燃料材料元件定位在容器中，并且通过使用连续管道或连接管(jointed pipe)使容器下降到井中的目标位置。另外或可选择地，其他方法可以包括通过钢缆、钢丝绳、缆绳或类似物来定位。

所需量的燃料在地面处被准备并且被放置在容器中。燃料典型地将由钢棒组成。容器可以是任何适于下降到井中的容器。取决于所需的操作，容器或一组多个容器可以是短容器或长容器。在其中需要移除大部分目标管状元件的P&A操作中，该组容器可以是几米，范围从1米到1000米。

在一些实施方案中，该方法包括将氧化剂材料运送到容器中的燃料的步骤，所述容器已经定位在井中的目标管状元件位置。氧化剂可以通过经由连续管道或连接管的运送从地面被带到井中容器中的燃料位置。连续管道或连接管可以支撑加热装置和/或容器。可选择地，连续管道或连接管可以与加热装置和/或容器是分立的，例如在加热装置和/或容器位于连接管内的情况。

在一些实施方案中，本发明涉及燃料和氧化混合物的使用，用于通过目标井筒管状元件的快速氧化来移除井筒管状元件，这可能是井全部废弃的一个关键的工艺步骤。

现在参考图2、图3、图4、图5和图6，顺序地示出了堵塞井进行废弃的方法，该方法包括氧化和移除目标井下材料。

图2示出根据第一实例的井筒20的一部分的示意性截面侧视图。这里，井筒20包括一系列从平台井口甲板(wellhead deck)朝向海底井延伸的套管或衬管22、24、26、28、30的依次变窄的区段。相应的套管22、24、26、28、30终止于相应的管头32、34、36、38、40，其中每个套管22、24、26、28、30已经被胶结在适当的位置。图2中所示的井筒20是具有生产管道42的完整的生产井筒，所述生产管道42进入通过封隔器48与第一环状空间轴向密封的生产流体区44。这里，生产流体区44包括穿孔衬管50，该穿孔衬管50允许流体从周围地层流出(以及流到周围地层)。尽管这里在图2中相对于平台井示出，但是将理解的是，其他实例可以是针对其他钻孔，例如海底井和/或陆上井。

现在参考图3，示出了用加热装置移除材料之前进行处理的图2的井筒20。如这里可以看出的，该方法包括准备目标位置52的在先操作，其涉及在材料移除之前的堵塞操作。如图3中可以看出的，该方法包括通过在目标位置52下方提供水泥塞子54来密封生产流体区44中的穿孔衬管50的在先隔离操作。此外，该方法包括提供塞子56，以在目标位置52下方提供至少临时的密封，以防止或减少氧化过程期间不希望的流动。将理解的是，塞子56可以在顶部为水泥塞子54提供支持；并且可以在水泥塞子54下方提供临时屏障。如图3中所示，这里待氧化的井下井元件是生产管道42，其在该实例中形成目标材料。

如图3中所示，提供了用于移除井下材料的井下设备60。这里，井下设备60包括热装置或加热装置，所述热装置或加热装置包括用于燃料和氧化剂的容器。这里，容器包括用于连接到连续管道62的入口，其中井下设备60已经在所述连续管道62上被插入到目标位置52。在至少一些实例中，外壳包括可消耗的护套，所述护套具有与容纳在其中的钢和/或铝燃料棒相似的燃料材料。在至少一些实例中，设备60包括一个或更多个阀，该阀用于控制氧化剂经由连续管道62向井下设备的供应。在至少一些实例中，设备60包括控制器，用于控制向井下设备60和/或从井下设备60供应燃料和/或氧化剂。这里，井下设备60经由连续管道62向井上连接到地面。这里，设备60包括用于用包含装料的点燃头启动加热装置的启动器。尽管在图3中未示出，但是在一些实例中，井下设备60包括屏蔽件，例如热屏蔽件。

一旦井下设备60已经被插入到目标位置52，如图3中所示，该方法包括在目标位置处对目标井下材料42的针对性氧化。井下组件60的加热装置在目标位置52处直接和间接地加热待移除的目标材料42。这里，该方法包括通过以下来启动加热装置：点燃可燃装料，使加热装置的燃料达到足以使燃料氧化的温度。温度足以使加热装置分解氧化剂，以促进目标材料42的氧化。加热装置在合适的氧化剂的存在下将目标材料42加热到足以使目标材料42开始氧化的温度。氧化着的目标材料42被加热到足以分解氧化剂的温度，以促进继续氧化另外的目标材料42。该方法包括向加热装置和目标材料42供应氧气以传播氧化。

该方法可以包括将纯氧气流引导到目标材料42的红热区域(red-hot area)，以便立即形成氧化物(例如氧化铁)的膜。当目标材料42是钢管道时，氧化铁的熔点(约800-900摄氏度)远低于钢的熔点(1,400-1,500摄氏度)。高压氧气流的速度将氧化物膜吹走，并且另一层氧化物膜立即被形成并被吹走。在加热装置的末端产生的强热当被施加到材料上时将迅速烧穿该材料；并且还消耗加热装置。在至少一些实例中，加热装置是热喷枪。加热装置可以在大约4000摄氏度量级的温度下操作。加热装置可以包括合适的直径，用于定位在目标材料42内并与目标材料42热接合。例如，加热装置可以包括从小于一英寸上至几英寸的直径。加热装置的直径可以根据目标位置52处的内径来选择，例如以在加热装置的外径和目标材料42的内径之间提供特定的间隙。

该方法包括在放热反应中氧化井下材料42。氧化包括快速氧化。这里，该方法包括经由连续管道62从地面源供应氧化剂。放热反应产生足以充分加热另外的目标材料42的热量，以传播氧化过程。该方法包括继续氧化过程以通过氧化进一步移除目标材料42。该方法包括继续氧化，直到足够量的目标材料已经被氧化和移除(见图4)。这里，待氧化和移除的足够量的目标材料42被预先确定，以提供移除的生产管道42的适当的轴向长度。

井下设备60被配置成从目标井下位置52氧化和移除目标材料。这里，设备60包括预定量的燃料。加热装置被配置成以略小于目标材料42的速率被消耗。这里，目标材料42的氧化的预期轴向速率已经被预先确定(例如通过计算或模拟)，使得加热装置被配置成以相应的速率通过氧化减小，结合安全余量，以确保所有目标材料42沿着待移除的目标材料42的期望的轴向长度被移除。此外，该设备被配置成通过控制氧化剂经由连续管道62的供应来控制加热装置的消耗速率。如图3中所示，井下组件60在氧化过程期间保持基本上静止。这里，加热装置在氧化期间沿其长度被轴向消耗，典型地从其井下或下端部部分向上消耗。在其他实例中，加热装置燃料从上端部部分向下消耗。在氧化期间被消耗的或待消耗的热段(thermic length)的轴向长度直接地对应于待移除的目标材料的轴向长度。取决于操作，待移除的目标材料的轴向长度从一米、高达数百米或甚至几公里中选择。

在其他实例中，该方法包括在氧化过程期间重新定位井下组件60。例如，该方法包括重新定位加热装置以适应材料移除的速率。特别地，在从目标材料42移除材料的轴向速率与加热装置的轴向消耗速率之间存在差异的情况下，则井下组件60在氧化过程期间被重新定位，以使加热装置的氧化部分相对于目标材料42定位(例如，轴向邻近目标材料42或定位在目标材料42内)。

这里，该方法包括连续氧化井下材料42的连续层，每层在其移除之前被氧化，以露出下面的下一层井下材料42进行氧化。氧化后的层通过流动例如以下中的一种或更多种的流动来移除：氧气；氧化的材料；燃料；氧化剂；载流流体；冲洗液；注入流体；酸和/或混合物。在其他实例中，氧化的材料通过另外的过程或步骤被移除，例如通过机械移除过程(例如铣削、钻削或其他机械材料移除过程，或穿孔或类似的过程)；和/或化学或流体过程(例如用酸或类似物冲洗)。氧化改进、加快或简化了该另外的过程或步骤，例如通过实现目标材料的更快且更容易的机械移除和/或化学移除(例如，与未被氧化的目标材料的机械移除和/或化学移除相比)。

该方法包括预先确定所需的燃料量。这里，该方法包括提供过量的燃料，该过量大于移除目标量的目标材料42所需的燃料的量。该方法包括在燃料耗尽之前终止氧化过程。例如，该方法包括通过中止氧化剂的可获得性来熄灭氧化过程，例如通过减少或停止经由连续管道62的供应。

该方法包括通过经由连续管道62控制氧化剂的供应，从地面远程控制该过程。此外，该方法包括使用远程信号点燃铝热剂装料来控制启动。在一些实例中，远程信号通过钻孔(例如，沿着连续管道、其中的流体或管道42或套管28)、例如使用脉冲信号被传送。控制该过程包括主动调整该过程，选择何时启动该过程以及何时和如何改变过程参数中间过程。该方法被选择性地控制，获得反馈，并且根据反馈调整过程，例如以改变以下中的一项或更多项：氧气的供应、氧化剂的供应；燃料的供应；温度；流体流动；井下组件的位置。

这里，该方法包括无钻塔操作。该方法包括来自无钻塔移动地面单元的介入或井下操作。对于海底钻孔，如这里所示，该方法包括从浮动船上操作。

现在参考图4，示出了在图6的用井下设备60移除井下材料之后的井筒20的部分。如这里所示，该方法包括通过周向地移除材料来移除材料42以产生轴向间断，以便在这里由生产管道42表示的井下井元件中提供裂缝。轴向间断消除了先前在生产管道42和加衬管的钻孔壁28之间的第一环状空间46的一部分。将理解的是，连接到井下组件60的连续管道62已经从钻孔20中被拉出，以允许进一步的后续操作，例如图5中所示的穿孔。如将理解的，这里的方法包括为了废弃而进行的堵塞方法，该方法包括管道42移除以允许将塞子70放置在移除的管道42的位置52，如图6中所示。

如图4中所示，移除的管道42的长度对应于加热装置的轴向长度。这里，该方法包括仅移除井下井元件42的一部分。在其他实例中，可以移除管道42的较短的一部分，仅仅为了提供轴向间断，这允许管道42的在间断上方的部分从钻孔42中被拉出。

如从图5、图6和图7中将理解的是，这里的方法包括用加热装置移除材料42之后的过程。通过穿孔准备目标位置52的后续操作已经使用了一个或更多个射孔枪或射孔组件，所述射孔枪或射孔组件在加热装置已经被移除之后从地面被插入。如图6中所示，这里，该方法包括在目标位置52处提供水泥塞子70以提供绝对轴向屏障，其中移除的材料42已经移除了沿着生产或第一环状空间46或在生产或第一环状空间46内的可能泄漏路径，该泄漏路径否则可能在材料移除之前已经存在。将理解的是，在其他示例性方法中，作为对套管穿孔的替代方案，可以创建岩石对岩石窗口(rock to rock window)用于将水泥塞子放置在其中，所述岩石对岩石窗口由设备60创建，例如在设备60具有加热构件的情况下，所述加热构件可以在目标位置处展开一次。

如图6和图7中所示，该方法包括提供延伸穿过钻孔20的整个横截面区域的永久性井屏障，包括竖直并且水平地密封的任何环状空间。图7示出了在平台和海床(或海床下方)之间套管和管道(以及任何导管)的移除或回收。

还将理解的是，可以提供在钻孔20的口部处提供环境塞子(environmental plug)(如图7中所暴露的)的后续步骤，例如以防止在海床处进入或离开钻孔20。

这里，移除包括局部地移除，从管道42中局地部移除在另一井下位置保留在井下处(例如，在目标位置52下方)的材料。在其他实例中，局部地移除的材料中的至少一部分从钻孔中被移除或取出，例如通过向井上收回。

在其他实例(未示出)中，该方法包括在多于一个目标位置处移除目标材料。例如，该方法包括从第一井下目标位置处移除目标材料，然后在第二井下目标位置处重新定位井下组件(例如，通过部分地拉动井下组件)，并且然后在第二井下目标位置处移除目标材料，所有的都以一趟完成(all in a single run)。这样的方法包括重新定位井下组件而不需要重新启动加热装置。在至少一些实例中，当井下组件被重新定位时，氧化可以不中断地继续。在其他方法中，在井下组件被重新定位时，氧化被中断，在至少一些实例中，需要加热装置重新点燃。这样的方法包括在重新定位期间中断或减少燃料和/或氧化剂的供应。另外，或可选择地，井下组件以足够的速率重新定位，以便基本上不移除第一井下目标位置和第二井下目标位置之间的材料。将理解的是，第一井下目标位置可以在第二目标位置的下方或上方，并且井下组件被进一步插入或被适当地部分拉动。

在其他实例(未示出)中，该方法包括用屏蔽件保护至少一个部分或区域。例如，该方法包括向井下提供热屏蔽件。热屏蔽件包括耐高温元件，例如包括诸如陶瓷和/或玻璃。该方法包括提供多个屏蔽件。该方法包括在启动之前向井下定位一个屏蔽件/多个屏蔽件。一个屏蔽件/多个屏蔽件可以保护井下的一个或更多个区、一个或更多个区域或一个或更多个部分，以防止其中的加热和/或氧化和/或材料移除。在至少一个实例中，一个屏蔽件/多个屏蔽件保护目标材料的井上的区、区域或部分，例如井下组件和井上装备和/或与其相关或附接的材料(例如，与井下组件相关或附接到井下组件的连续管道、井上套管或类似的)的非氧化性部分。另外，或可选择地，一个屏蔽件/多个屏蔽件保护目标材料(例如位于井下组件下方，典型地在目标材料下方的密封件、塞子或封隔器)的井下的区、区域或部分。在至少一些实例中，一个屏蔽件/多个屏蔽件保护非窗口部分，即不预期被移除的井下零件或井下部件的一部分，例如围绕待移除的窗口部分的套管、衬管或管材的一部分。在至少一些实例中，该方法包括用于侧钻或二次钻孔过程的准备。

现在参考图8，示出了用于加热装置的螺旋热喷枪80的示意图。

螺旋热喷枪80包括周向延伸，例如当轴向观察时(例如当沿着纵向轴线82观察时)。螺旋热喷枪80包括加热构件，该加热构件被配置成在一定角度方向上顺序地或暂时地引导热量，例如相对于纵向轴线径向地或侧向地引导热量。这里，加热构件被配置成围绕纵向轴线82逐渐引导热量，例如围绕纵向轴线至少360度。这里，加热构件被配置成围绕纵向轴线82以多个圈(这里示出了5个圈)逐渐引导热量。因此，在使用中，热喷枪80围绕整个纵向轴线82加热，例如围绕纵向轴线82的整个圆周逐渐地或顺序地加热。

这里，螺旋热喷枪80的螺旋部分包括：规则的圆柱螺旋状物，这里示出为右螺旋状物。这里，螺旋状物包括五个圈；以及螺旋角，螺旋角被定义为螺旋状物与螺旋状线的直圆柱体或圆锥体上的轴线之间的角度。螺旋状物包括螺旋螺距84，该螺距是平行于螺旋状物的纵向轴线82测量的一整圈的高度。

螺旋热喷枪80包括构件横截面，这里示出为圆形构件横截面。如将理解的是，热喷枪的横截面的外形由热喷枪的容器或护套(未示出)界定。横截面沿着热喷枪的螺旋长度是连续的。该横截面包括非实心的或中空的轮廓，例如横截面中具有若干开口69，开口69沿着热喷枪80的整个长度延伸。开口允许氧气传输到热喷枪80的端部89b或末端。例如，在热喷枪80具有护套93(其内具有多个燃料棒91)的情况下，开口69对应于燃料棒之间的间隙(例如，在燃料棒具有诸如圆形的非镶嵌横截面(non-tessellating cross-section)的情况下)。这里，通过将氧气沿着热喷枪80所位于的环状空间泵送，可以向热喷枪80的燃烧端部89b以及还有目标材料供应另外的氧气。例如，在热喷枪80被安装在连续管道柱上的情况下，氧气可以沿着连续管道泵送，并且还任选地沿着连续管道所位于其中的内部中心环状空间泵送。将理解的是，热喷枪80在使用中逐渐变短，其中燃烧末端沿着由螺旋喷枪80界定的螺旋路径逐渐行进。这里，热喷枪80包括圆形横截面，其中金属丝燃料棒(wire fuelrod)容纳在管形护套内，圆形横截面包括横截面直径86。

螺旋热喷枪80包括纵向长度88，纵向长度88在这里示出为螺旋热喷枪80的相对的端部89a、89b之间在纵向方向上的总间隔。将理解的是，尽管这里示意性地示出为在两个端部89a、89b处是开放的，但是热喷枪80通常在至少一个端部例如上端部89a处是封闭或连接的，典型地用于通过该封闭的连接而连接到氧气供应。螺旋热喷枪80包括沿着螺旋路径的总加热构件长度，所述加热构件长度比加热构件的纵向长度显著更长。螺旋加热构件长度可以被认为是展开的或未卷绕的，这样的加热构件长度比加热构件处于其螺旋形式中时相对的端部89a、89b之间的纵向间隔88显著更长。因此，相对于具有相似纵向长度的直的轴向热喷枪(未示出)，对于相同的横截面轮廓，该螺旋热喷枪80可以具有更长的燃烧时间。

螺旋加热构件包括在螺旋状物的相邻的圈或匝之间的纵向间隔90。这里，螺旋热喷枪80包括不超过螺旋状线的相邻的圈或匝之间的最大纵向间隔90，使得在没有被充分加热和/或氧化的目标材料的相应的圈或匝之间不存在纵向间隔。因此，螺旋热喷枪80在这里被配置成移除目标材料的管形或圆柱形体积。

螺旋状物的相邻的圈或匝之间的纵向间隔90由螺旋热喷枪80的螺距84和横截面性质确定，或者至少与所述螺距84和/或横截面性质相关。这里，螺旋状线的螺距84是相邻的圈或匝之间的纵向间隔90与加热构件的横截面外径86的总和。

螺旋状物包括螺旋直径92，并且内螺旋直径是螺旋直径92减去加热构件的横截面的外径86，并且螺旋外径是螺旋直径92加上加热构件的横截面的外径86。当轴向观察时，内径和外径例如通过在垂直于纵向轴线82(螺旋状物沿该纵向轴线82延伸)的平面中的圆来定义。螺旋外径根据预期用途来选择，例如螺旋热喷枪预期插入的目标材料的最小内径。螺旋内径根据预期用途来选择，例如由螺旋状物的内径内的内圆柱体积界定的预期中心通道。螺旋状物的内径和外径由加热构件横截面性质例如加热构件横截面直径86确定或与其相关。外螺旋直径比螺旋内径大由加热构件横截面直径86界定的量(是加热构件横截面直径86的两倍)。

这里，螺旋螺距86；螺旋直径92；加热构件纵向长度88；螺旋角和加热构件横截面性质86中的每种根据待加热的目标材料的部分来选择。这里，螺旋外径被选择为小于待加热的目标材料的最小内径。例如，在螺旋热喷枪80用于加热通道的一部分例如井下井筒的一部分的情况下，螺旋外径被选择为小于要到达目标材料而螺旋热喷枪80必须穿过的节制件的最小直径，例如流量控制装置或凸缘的内径。

尽管在这里未示出，但是在其他实例中，螺旋热喷枪包括可展开的加热构件。例如，加热构件包括径向地和/或纵向地可展开的螺旋构件。在至少一些实例中，加热构件可以收缩构型转移至目标位置，以在该目标位置处展开。特别地，在加热构件是用于封闭体积内的或封闭体积的目标材料加热和/或移除的螺旋加热构件时，加热构件以收缩构型被运输到目标位置，以允许或简化加热构件到目标位置的通过，例如穿过一个或更多个节制件。例如，在待加热和/或待移除的目标材料在通道中的情况下，例如在井筒中或是井设备，加热装置在加热构件径向收缩的情况下可运输到通道中的目标位置，以便易于运输通过窄的直径通道的运输。

在至少一些实例中，加热构件通过由展开器的主动展开或强制展开是径向和/或纵向可展开的。例如，包括可展开加热构件的设备还包括用于轴向通过螺旋加热构件的展开锥体，以便增加螺旋状物的内径，从而增加螺旋状物的外径。加热构件是选择性地可展开的，例如在选定致动展开器时。

另外或可选择地，加热构件根据加热构件的弹性性质是径向地和/或纵向地可展开的。例如，螺旋加热构件以收缩构型被运输，并且加热构件被径向地和/或纵向地限制。径向的和/或纵向的限制由设备构件例如设备护套和/或设备活塞来实现。可选择地，限制是在设备的外部，例如由加热构件将要进入或穿过的封闭体积界定。例如，用于井下井材料加热和/或移除的螺旋加热构件在地面处被收缩，以径向配合在套管或管材内，其中套管或管材限制螺旋状物的外径。然后，螺旋构件可以被向井下运输到目标位置，目标位置包括较大的直径，或在材料移除期间获得较大的直径，以便允许或触发加热构件展开到较大的外螺旋直径。加热构件在加热之前和/或期间和/或之后可展开。例如，加热构件在第一加热之后可展开，展开到较大的直径用于第二加热。

在至少一些实例中，加热构件通过向加热构件施加拉伸或压缩可纵向地和/或径向地展开。例如，加热构件选择性地受到纵向拉伸力(例如，通过在一端或两端上拉动)，以便纵向地拉紧加热构件，任选地由此径向地收缩加热构件。特别地，在加热构件包括螺旋状物的情况下，螺旋状物的一种或更多种性质是可调节的，例如选择性地可调节的。例如，在向加热构件施加纵向拉伸的情况下螺旋螺距是可调节。

另外或可选择地，加热构件包括可收缩的加热构件。例如，加热构件可径向地收缩到较小的直径，例如以便在加热之前通过或随后通过节制件。加热构件通过诸如护套的构件沿着加热构件的外径通道而是可收缩的。

在使用中，螺旋热喷枪80引导热射流，其由图8中的箭头99所示。热喷枪80的螺旋形式使得射流99被切向引导，例如当沿着螺旋状物的中心纵向轴线82轴向观察时。将理解的是，当螺旋状物在使用期间被消耗时，随着螺旋热喷枪80的燃烧端部89b沿着喷枪80的螺旋路径行进，对于螺旋状物的每个圈，射流99绕360度逐渐向外引导。因此，在使用中，射流99被引导在目标材料的整个圆周部分处。在至少一些实例中，射流99包括出自热喷枪80的热的氧化的和/或熔融的和/或气态的材料，例如等离子体。射流99还可以任选地包括氧气，特别地，在需要氧化目标材料的情况下。

现在参考图9，示出了在使用中的、用于加热的设备160的一部分，其在这里在加套管的钻孔壁128内的管材142内示出。如将理解的，这里所示的设备160是井设备160，该井设备160用于移除在井(例如井下)处的材料；和/或用于移除在地面处的材料，例如用于从地面设备160或设施(例如沉箱或其他管形装备)移除材料。如同前面的设备60，这里所示的设备160包括热源；以及燃料供应和氧化剂供应。设备160包括用于移除至少一部分目标材料的加热装置。这里，目标材料是在加套管的钻孔壁128内的管材142的轴向部分，管材142界定了通道。这里，加热装置包括图8的热喷枪80。热喷枪80包括与图3的设备60相似的护套和燃料。

热喷枪80包括纵向延伸，该纵向延伸在设备160使用时沿管材142的封闭体积在轴向方向上延伸。加热装置包括纵向延伸的加热构件。加热装置被配置成沿着轴向延伸加热。设备160被配置成沿着轴向延伸逐渐加热，例如通过沿着热喷枪80纵向地逐渐加热。

热喷枪80被配置成横向氧化和加热，例如横向于设备160和通道的纵向轴线。该设备160被配置成侧向地氧化和加热。这里，设备160被配置成基本上切向地横向引导热量，例如当轴向观察时(例如，具有切向分量或矢量)。

将理解的是，在使用中，设备160可以通过熔化和/或氧化来移除目标材料。例如，从设备160直接或间接地散发的热量可以加热目标材料超过其熔点。目标材料相应地熔化并且可能脱落。

在至少一些实例中，设备160包括用于接收待供应的氧化剂的入口(未示出)，例如经由导管或通道(例如，从远处源)。设备160包括一个或更多个阀，该阀用于控制氧化剂向热喷枪80的供应。这里，设备160包括控制器(未示出)，用于控制氧化剂向加热构件的供应。设备160包括点燃装置，该点燃装置是远程可控制的电点燃装置(未示出)。

将理解的是，尽管这里示出从胶结在地层中的9-5/8”(47lbs/ft)套管内的5¹/₂”(17lbs/ft)生产管道移除周向窗口，但是可以使用该螺旋热喷枪80或其他螺旋热喷枪80来移除其他尺寸和类型的目标材料，例如具有为特定目标材料配置的螺旋状物性质(例如，适当地具有更小或更大的螺旋直径)。

现在参考图10，示出了在使用中的、用于加热的设备260，其大体上类似于图9中所示的设备。相应地，设备260包括具有图8的螺旋热喷枪80的加热装置。再次，这里示出设备260在加套管的钻井壁内的管材内。如这里所示，加热装置包括位于螺旋热喷枪80的径向向内的位置的中心通道294，该中心通道294位于螺旋内径中。这里，中心通道294包括螺旋热喷枪的中心纵向轴线82。中心通道294平行于螺旋热喷枪80的中心纵向轴线82并且与该中心纵向轴线82共线。这里，中心通道294包括中心构件295，中心构件295在这里是封闭的中空的中心构件295，在其内界定了钻孔或通孔。中心通道294被配置用于将信号和/或材料(例如氧气)通过其传输到一个或更多个加热装置。信号包括以下中的一种或更多种：致动信号；控制信号；测量信号。在至少一些实例中，信号包括用于热喷枪80和另外的热喷枪(未示出)的输入的致动信号和消动信号；以及指示加热过程的输出的测量信号，例如以指示温度和/或材料移除状态。中心通道294包括以下中的一种或更多种：电线；流体管线；光导纤维线；声音传输线；电磁传输线。中心通道294被配置成防止受热。例如，这里，在该设备260被配置成侧向外引导热量的情况下，在内径处位于中心的中心通道294被配置成相对于螺旋热喷枪80的径向向外内在地接收较少的热量。这里，中心通道294另外被包括圆柱形热屏蔽件的中心构件295热屏蔽。该设备包括控制器，例如用于控制螺旋热喷枪80的点燃和/或熄火。在至少一些实例中，控制器位于远离热喷枪80的位置，例如在其氧气源处或附近。

现在参考图11a、图11b和图11c，示出了多于一个热喷枪80的布置的实例。如通过比较附图可以理解的，每个螺旋热喷枪80的螺旋角、螺距和圈数适于解释该布置中螺旋热喷枪80的数量。

至少一些示例性设备包括多于一个螺旋热喷枪80，例如在图11a、图11b或图11c中所示的。该设备的加热装置包括多于一个螺旋热喷枪80，如在相应的布置中所示的。例如，加热装置分别包括两个、三个或四个螺旋热喷枪80。每个螺旋热喷枪80被布置在相似的纵向位置。

该多于一个螺旋热喷枪80被配置成加热和/或氧化目标材料的相同部分。目标材料的相同部分位于相同的目标位置。每个螺旋热喷枪80被配置成移除目标材料的螺旋形部分，每个螺旋形部分旋转地隔开。每个螺旋热喷枪80被配置成移除目标材料的螺旋形部分，例如以在该多于一个螺旋形部分被组合时移除目标材料的管形或圆柱形体积。该多于一个螺旋热喷枪80被配置成基本上同时致动。致动包括点燃。该多于一个螺旋热喷枪80被配置成同时加热。该多于一个螺旋热喷枪80被配置成一起加热。该多于一个螺旋热喷枪80是单独可控的，例如经由单个控制器来控制多于一个螺旋热喷枪80。该多于一个螺旋热喷枪80被配置成同时氧气供应，例如从单个氧气源。该多于一个螺旋热喷枪80被配置成基本上同时消动。消动包括熄火，例如停止氧气供应。

将理解的是，在至少一些实例中，该多于一个热喷枪可以非同时地被激活。例如，该多于一个热喷枪中的至少一些可以被顺序地激活，例如用第一热喷枪80a加热第一目标材料(例如图2中的生产管道42)以及用第二热喷枪80a加热第二目标材料(例如图2中的套管28)。在至少一些实例中，第一目标材料和第二目标材料位于相似的轴向位置(例如相似的钻孔深度)；而在其他实例中，第一目标材料和第二目标材料轴向间隔开(例如，加热装置在第一热喷枪80a和第二热喷枪80a的激活之间从第一目标位置移动到第二目标位置)。

螺旋热喷枪80中的两个或更多个包括一个或更多个相似的性质。例如，两个或更多个螺旋热喷枪80包括相似的螺旋热喷枪80，该相似的螺旋热喷枪80包括相似的：螺旋螺距；加热构件纵向长度；螺旋角和/或螺旋热喷枪80横截面性质。在至少一些实例中，该多于一个螺旋热喷枪80具有相似的性质，被纵向重叠地布置，其中螺旋热喷枪80旋转地偏置，使得该两个或更多个螺旋热喷枪80围绕垂直于纵向轴线的平面圆周地布置。螺旋热喷枪80均匀地旋转地偏置。例如，在存在两个纵向重叠的相似的螺旋热喷枪80的情况下，例如图11a中所示的，螺旋热喷枪80旋转地偏置180度布置。如图11a、图11b和图11c中所示，每个螺旋热喷枪的燃烧端部被布置成以相似的速率沿着它们各自的螺旋路径行进，其中燃烧端部在使用中被轴向对齐，如图11a、图11b和图11c中所示的(例如，其中第一喷枪80a的燃烧端部在第二喷枪80a的燃烧端部的正上方)。将理解的是，在其他实例中，使用中的燃烧端部可以不对齐，例如正好相对。螺旋热喷枪80的每个燃烧端部提供切向引导的射流99，还注意到射流将根据螺旋状物的螺距角成角度地引导。每个螺旋热喷枪80的单个螺旋状物的相邻的圈或匝之间的纵向间隔超过了最大纵向间隔，使得目标材料的相应的螺旋部分被单个热喷枪80不充分地加热，这将留下目标材料的相应部分未加热和未移除—在没有另一个热喷枪80a的情况下。因此，每个热喷枪80被配置成仅加热目标材料的螺旋部分。然而，每个热喷枪80的相应部分重叠，使得两个热喷枪80的组合的加热的目标材料是圆柱形的、被充分加热的体积。

在其他实例中(未示出)，将理解的是，螺旋热喷枪包括不一样的性质。例如，特别地，在该多于一个螺旋热喷枪非同时激活的情况下，那么螺旋热喷枪可以是不相同的。特别地，在热喷枪预期加热不同的目标材料的情况下，那么热喷枪可以具有不同的性质。例如，在第一热喷枪用于加热第一目标材料，例如内部目标材料(例如，图2中的生产管道42)；并且第二热喷枪用于加热第二目标材料，例如外部目标材料(例如图2中的套管28)的情况下，那么第二热喷枪可以被配置成提供与第一热喷枪不同的热射流。在至少一些实例中，第二热喷枪具有较大的外径86(未示出)，这允许第二热喷枪喷射较多的热量以桥接与外部目标材料的较大间隙。将理解的是，第一热喷枪和第二热喷枪可以具有相似的螺旋直径92，例如以允许两个热喷枪都位于内部目标材料内。

现在参考图12，示出了包括多于一个加热装置的设备260，每个加热装置包括热喷枪80。这里，该多于一个加热装置沿着井下工具管柱的纵向轴线被纵向间隔开。该多于一个加热装置中的每个都是相似的，每个都包括单个螺旋热喷枪80。该多于一个加热装置是选择性地可控的。每个加热装置是独立可控的。例如，向第一加热装置供应氧化剂与向第二加热装置供应氧化剂被分开控制。该多于一个加热装置是选择性独立可致动的。例如，第一加热装置在第二加热装置之前被致动。这里包括更靠近加热装置的控制器296。将理解的是，设备260可以任选地包括其他装置，例如选自以下中的一个或更多个的装置：射孔枪、测井工具(logging tool)、固井工具(cementing tool)、塞子、封隔器。

图13示出了用于井下设备的地面装备组400的实例。这里，组400包括连续管道组，具有液氧转换器和泵，该泵用于将氧气经过连续管道402泵送到井下设备460。将理解的是，连续管道402可以连接到井下设备的加热装置的中心构件，例如以允许氧气选择性地内部传递到与加热装置相关联的螺旋热喷枪。此外，氧气可以外部供应到目标位置，例如从连续管道进入井下设备460所位于的环状空间中。

现在参考图14，示出了示例性的井500，其具有选定的目标位置505a、505b、505c、506a、506b、506c。多个目标位置505a、505b、505c位于井下，例如用于移除管道和/或套管，为堵塞和废弃做准备。将理解的是，多个目标位置505a、505b、505c可以经受同时加热，例如通过位于每个目标位置505a、505b、505c的多个加热装置。可选择地，目标位置505a、505b、505c可以经受顺序加热，例如通过在首先加热最低目标位置505c之后，将具有多个热喷枪的加热装置从最低目标位置505c拉动到上部目标位置505b。多个目标位置506a、506b、606c位于地面处，例如用于从地面设备或设施(例如沉箱或其他管形设备)移除材料。

现在参考图15，示出了与图1中所示的大体相似的流程图。这里，方法505包括第一步骤510加热；随后是熔化和/或氧化目标材料的后续步骤512和移除氧化的目标材料的另外的步骤514。将理解的是，在至少一些实例中，这些步骤可以是联合的或甚至是一起的。例如，在目标材料被熔化的情况下，通过熔化的目标材料在其熔化时的离开，该目标材料可以被同时移除。

将理解的是，除了所提及的功能之外，任何上述装置或设备可以具有其他功能，并且这些功能可以由相同的装置或设备实现。

申请人据此单独地公开了本文描述的每个单独的特征以及两个或更多个这样的特征的任何组合，达到以下的程度：这样的特征或组合能够根据本领域技术人员的公知常识、基于本说明书整体来实现，而不管这样的特征或特征的组合是否解决了本文公开的任何问题，并且不限于权利要求的范围。

申请人指出，本公开内容的各方面可以由任何这样的单独特征或特征组合组成。应当理解的是，本文描述的实施方案仅仅是示例性的，并且在不脱离本公开内容的范围的情况下可以对其进行各种修改。例如，将理解的是，尽管这里示出为具有竖直取向的钻孔，但是其他钻孔可以具有其他取向。例如，其他示例性钻孔可以具有至少非竖直部分，例如偏斜的或水平的区段或钻孔。将理解的是，如本文所使用的，“井上(uphole)”可以指的是朝向地面或钻孔的入口点的方向，而不必完全竖直向上。同样，“井下(downhole)”可以不必是完全直接向下的，例如仅仅远离在偏斜的或水平的钻孔中的钻孔入口点。

此外，对于特定示例性用途或应用所公开的特征可以适用于其他用途或应用。例如，关于井下实例所公开的特征，例如用于井下目标材料的特征，可以适用于其他目标材料，不必是井下。

将理解的是，实例或实施方案可以以硬件、软件或硬件和软件的组合的形式实现。任何这样的软件可以以易失性或非易失性存储器的形式被存储，例如像ROM的存储设备，而不管是可擦除的还是可重写的，或者以存储器的形式被存储，例如RAM、存储芯片、装置或集成电路，或者存储在光学或磁性可读介质上，例如CD、DVD、磁盘或磁带或类似物。将理解的是，存储装置和存储介质是机器可读存储器的实施方案，所述机器可读存储器适合于存储包括指令的一个或更多个程序，所述指令在被执行时实现本公开内容的实施方案。

因此，实例或实施方案提供了包括用于实现如本说明书的任一权利要求中所要求保护的设备或方法的代码的程序，以及存储这样的程序的机器可读存储器。还另外，这样的程序可以经由任何介质被电子传送，例如由有线或无线连接携带的通信信号，并且实施方案适当地包括这样的程序。

尽管在整个说明书中已经使用了各种表示，但是管道、衬管、套管等应当被理解为钢或其他金属或材料例如用于井操作的材料的管或管材。在至少一些实例中，通过使用所描述的发明，所有操作可以从轻型井干预船(light well intervention vessel)、海上平台设施、陆基井场(land-based well site)或类似地方进行，并且消除了对钻探设备的需求。在点燃燃料-氧化混合物之前，可以对井进行压力测试，以检查密封是否紧密。这可以通过使用压力传感器或其他压力测试方法来进行，例如常规地进行。

还将理解的是，尽管这里特别参照井示出，但是也公开了其他应用和用途。例如，还公开了用于非井用途的螺旋热喷枪，特别是用于在封闭体积例如通道中使用。特别地，在通道的外部难以接近时，那么螺旋热喷枪可以具有特殊的用途。因此，管，例如在核加工、化学加工和其他加工中；或建筑或运输网络；可以通过螺旋热喷枪加热和/或移除。

同样，在这里已经示出了螺旋热喷枪的情况下，在其他实例中，加热装置可以包括另外的或可选择的加热元件或加热构件。例如，在至少一些实施方案中，加热装置可以包括以螺旋地布置的可燃材料形式的螺旋加热元件。可燃材料可以是高度放热的可燃物，例如粉末装料，并且螺旋布置由容器、基质(matrix)(例如圆柱形或螺旋形基质)或类似物来提供，用于支撑可燃材料。

Claims (48)

1.一种井材料移除设备，用于移除井处的材料，所述井材料移除设备包括用于加热目标材料的加热装置，所述加热装置包括加热构件，所述加热构件是具有螺旋形状的热喷枪，所述加热构件被配置成沿着所述螺旋形状界定的螺旋路径逐渐地喷射热量以加热所述目标材料以进行移除。

2.根据权利要求1所述的井材料移除设备，其中所述加热构件包括圆锥形螺旋状物或圆柱形螺旋状物。

3.根据权利要求2所述的井材料移除设备，其中所述加热构件包括在所述螺旋状物的相邻的圈或匝之间的纵向间隔，并且所述纵向间隔不超过所述螺旋状物的相邻的圈或匝之间的最大纵向间隔，使得在未被充分加热的所述目标材料的相应的圈或匝之间不存在纵向间隔。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的井材料移除设备，其中所述加热构件包括根据预期用途选择的螺旋外径。

5.根据权利要求4所述的井材料移除设备，其中所述螺旋外径根据所述加热构件预期插入其中的所述目标材料的最小内径来选择。

6.根据权利要求1-3和5中任一项所述的井材料移除设备，其中，根据预期用途，所述加热构件包括以下预定性质中的至少一种或更多种：相邻圈或匝之间的纵向间隔；加热构件横截面性质；螺旋螺距；螺旋直径；加热构件纵向长度；螺旋角。

7.根据权利要求6所述的井材料移除设备，其中所述加热构件包括全部根据待加热的目标材料的至少一部分选择的以下中的每一种：螺旋螺距；螺旋直径；加热构件纵向长度；螺旋角和加热构件横截面性质。

8.根据权利要求1-3、5和7中任一项所述的井材料移除设备，其中所述加热构件包括可展开的加热构件，所述加热构件是可径向地和/或纵向地展开的。

9.根据权利要求8所述的井材料移除设备，其中所述加热构件能够以收缩构型转移至目标位置，以在所述目标位置处展开。

10.根据权利要求8所述的井材料移除设备，其中所述加热构件通过由展开器的强制展开能够径向地和/或纵向地展开。

11.根据权利要求9所述的井材料移除设备，其中所述加热构件通过由展开器的强制展开能够径向地和/或纵向地展开。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的井材料移除设备，其中所述加热构件是选择性可展开的。

13.根据权利要求9-11中任一项所述的井材料移除设备，其中所述加热构件能够根据所述加热构件的弹性性质径向地和/或纵向地展开。

14.根据权利要求9-11中任一项所述的井材料移除设备，其中所述加热构件能够通过向所述加热构件施加拉伸或压缩而纵向地和/或径向地展开。

15.根据权利要求1-3、5、7和9-11中任一项所述的井材料移除设备，其中所述加热构件包括用于接收氧化剂的入口，并且所述井材料移除设备包括用于控制向所述加热构件供应氧化剂的一个或更多个阀。

16.根据权利要求1-3、5、7和9-11中任一项所述的井材料移除设备，其中所述加热装置包括位于所述加热构件的径向向内的位置的中心通道。

17.根据权利要求16所述的井材料移除设备，其中所述中心通道包括封闭的中空的中心构件，所述中空的中心构件界定钻孔，所述钻孔被配置成通过其传输信号和/或材料。

18.根据权利要求1-3、5、7、9-11和17中任一项所述的井材料移除设备，其中所述加热装置包括多于一个加热构件。

19.根据权利要求18所述的井材料移除设备，其中所述多于一个加热构件中的每个被布置在相似的纵向位置，所述多于一个加热构件被配置成加热目标材料的相同部分。

20.根据权利要求18所述的井材料移除设备，其中所述多于一个加热构件被纵向重叠地布置，其中所述多于一个加热构件旋转地偏置，使得所述多于一个加热构件围绕垂直于纵向轴线的平面圆周地布置。

21.根据权利要求19所述的井材料移除设备，其中所述多于一个加热构件被纵向重叠地布置，其中所述多于一个加热构件旋转地偏置，使得所述多于一个加热构件围绕垂直于纵向轴线的平面圆周地布置。

22.根据权利要求18所述的井材料移除设备，其中各个加热构件被配置成加热目标材料的不同部分。

23.根据权利要求22所述的井材料移除设备，其中所述目标材料的不同部分被同心地布置。

24.根据权利要求19-23中任一项所述的井材料移除设备，其中所述多于一个加热构件被配置成并行加热。

25.根据权利要求19-23中任一项所述的井材料移除设备，其中所述多于一个加热构件被配置成顺序加热。

26.根据权利要求1-3、5、7、9-11、17和19-23中任一项所述的井材料移除设备，其中所述井材料移除设备包括多于一个加热装置。

27.根据权利要求26所述的井材料移除设备，其中所述多于一个加热装置纵向间隔开。

28.根据权利要求26所述的井材料移除设备，其中所述多于一个加热装置是选择性地独立可控的。

29.根据权利要求27所述的井材料移除设备，其中所述多于一个加热装置是选择性地独立可控的。

30.根据权利要求1-3、5、7、9-11、17、19-23和27-29中任一项所述的井材料移除设备，其中所述井材料移除设备用于井下加热。

31.根据权利要求1-3、5、7、9-11、17、19-23和27-29中任一项所述的井材料移除设备，其中所述井材料移除设备用于在井口处或在地面处加热。

32.一种移除井处的材料的方法，所述方法包括使用具有螺旋形状的加热构件沿着所述螺旋形状界定的螺旋路径逐渐喷射热量以加热目标材料以进行移除，所述加热构件是热喷枪。

33.根据权利要求32所述的方法，其中所述方法包括将具有所述加热构件的加热装置运输到目标位置或朝向目标位置运输；

在所述目标位置处提供氧化剂；

在所述目标位置处加热所述目标材料，以促进目标井下材料的移除；以及

移除所述目标材料。

34.根据权利要求33所述的方法，其中所述目标位置是通道或在通道中，所述方法包括将所述加热装置在所述通道中或沿着所述通道运输到所述目标位置或朝向所述目标位置运输。

35.根据权利要求33-34中任一项所述的方法，其中所述方法包括用多于一个加热构件加热。

36.根据权利要求33-34中任一项所述的方法，其中所述方法包括用多于一个加热装置加热。

37.根据权利要求35所述的方法，其中所述方法包括用所述多于一个加热构件加热目标材料的相同部分。

38.根据权利要求36所述的方法，其中所述方法包括用所述多于一个加热装置加热目标材料的相同部分。

39.根据权利要求35所述的方法，其中所述方法包括用所述多于一个加热构件加热目标材料的不同部分。

40.根据权利要求36所述的方法，其中所述方法包括用所述多于一个加热装置加热目标材料的不同部分。

41.根据权利要求39或40所述的方法，其中所述目标材料的不同部分被同心布置，其中第一目标部分是首先被加热的目标材料的最内侧部分。

42.根据权利要求37或39所述的方法，其中所述方法包括选择性地独立控制所述多于一个加热构件。

43.根据权利要求38或40所述的方法，其中所述方法包括选择性地独立控制所述多于一个加热装置。

44.根据权利要求32-34和37-40中任一项所述的方法，其中所述方法包括展开所述热喷枪。

45.根据权利要求32-34和37-40中任一项所述的方法，其中所述方法包括井下加热。

46.根据权利要求32-34和37-40中任一项所述的方法，其中所述方法包括在井口处或在地面处加热。

47.根据权利要求32-34和37-40中任一项所述的方法，其中所述方法包括在放热反应中氧化所述目标材料，并且产生足够的热量来充分加热另外的目标材料以传播氧化过程。

48.根据权利要求32-34和37-40中任一项所述的方法，其中所述方法包括熔化所述目标材料。

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