CN110678624B - 研磨悬浮液腐蚀系统 - Google Patents

Abstract

在此公开的研磨悬浮液腐蚀系统具有可引入现有的地基钻孔(1)中的腐蚀单元(11)以产生高压腐蚀射束对在现有的地基钻孔(1)中的材料(6、20)进行研磨悬浮液腐蚀。腐蚀单元(11)可与钻孔注水管路(9)连接并且构造成，由钻孔注水研磨剂悬浮液产生高压腐蚀射束。

Description

研磨悬浮液腐蚀系统

技术领域

本发明涉及一种用于在现有的地基钻孔中对材料、例如岩石或管元件进行研磨悬浮液腐蚀的研磨悬浮液腐蚀系统、一种具有这样的研磨悬浮液腐蚀系统的地基钻孔设备和一种用于在现有的地基钻孔中对材料进行研磨悬浮液腐蚀的方法。

背景技术

此处公开的研磨悬浮液腐蚀系统优选应用在基于碳氢化合物的化石燃料、如石油或天然气的现有的钻孔中、尤其是在深海钻孔以及在陆地钻孔中。在开采能源载体储层之后，必须可靠地且在尽可能深的部位封闭现有的钻孔以保护环境。在此通常在钻孔中留有输送管(英语：wells)。在封闭钻孔时常见的问题是，输送管由于地质构造移动和/或由输送器引起的海底下降(尤其是在钻孔区段倾斜以及水平的情况下)而横向相互移动或挤压，因此形成阻塞。为了防止由于输送管壁的这种损坏而泄漏油或天然气，必须在这种损坏部的远端安置混凝土塞子。但是这种损坏部也意味着输送管直径的阻塞或狭窄，从而使得这种损坏部的远端的区段不能借助传统的用于安装混凝土塞子(英语：plug)的工具到达。

在弯曲的或相对错开的输送管中，用于在损坏部位处铣出输送管直径的常规钻头从其推进方向横向偏转并且卡住。这种卡住的钻头或由于其他原因而无意地位于输送管中、同样形成阻塞并且使得输送管狭窄或堵住的工具、例如卡住的包装机(Packer)，它们在本领域中被称为“鱼”。去除鱼称为“捕鱼”。

此外，对于借助钻头进行钻孔和铣削需要所谓的钻机。钻机是在钻井或钻探驳船上的非常大且成本昂贵的结构，其设置用于进行实际的地基钻孔和安置输送管。因此，原则上使用这种大型且成本昂贵的结构自由钻探(freibohren)现有的输送管以对其进行封闭是不经济的。

使用此处公开的根据本发明的研磨悬浮液腐蚀系统借助研磨悬浮液腐蚀来去除阻塞或进行捕鱼相对于传统的钻头一方面具有以下优点，即，在推进方向上没有受到通过弯曲的或相对错开的输送管的影响或没有卡住。此外，此处公开的研磨悬浮液腐蚀系统也用于径向腐蚀输送管，以便例如确保塞子的径向锚固。在此公开的研磨悬浮液腐蚀系统中例如可以使用如在WO2015/124182中描述的喷嘴头。另一方面在此公开的研磨悬浮液腐蚀系统特别有利的是，无需昂贵的钻机，而是可使用所谓的挠性管系统。挠性管系统比钻机具有明显更小的结构以及明显更小的运行成本。在挠性管中，卷起的钢管例如作为钻孔注水管路和/或为了排走岩石样品被置入现有的钻孔中。挠性管系统也可安装到较小的驳船或浮式起重机上并且由此可比钻机更灵活地安装。如在钻机中的转矩传递虽然在挠性管中不能通过卷起的钢管实现，但是这对于此公开的研磨悬浮液腐蚀系统恰巧也不需要。

发明内容

根据本公开的第一方面提供一种研磨悬浮液腐蚀系统，其具有可进入现有的地基钻孔中的腐蚀单元，腐蚀单元用于产生高压腐蚀射束，高压腐蚀射束用于使现有的地基钻孔中的材料研磨悬浮液腐蚀，其中，腐蚀单元可与钻孔注水管路连接并且构造成，由钻孔注水研磨剂悬浮液产生高压腐蚀射束。由此无需敷设用于水-研磨剂-悬浮液的单独管路，而是此处公开的研磨悬浮液腐蚀系统使得能够利用挠性管系统的现有的钻孔注水管路并且使钻孔注水用作研磨悬浮液腐蚀的研磨剂载体。

也称为钻泥(英语：drilling fluid oder mud(钻井液或钻井泥浆))的钻孔注水(Bohrspülung)是在钻孔时根据化石能源载体满足多种功能的具有特殊性能的水基或油基粘性液体，以便有效地将钻出的岩石输送至井下。例如钻孔注水为此可为结构粘度的(strukturviskos)或剪切稀化和/或触变的。钻孔注水通常也比水具有更高的、例如1.5倍或更高的密度。此处公开的系统此时使用这种钻孔注水或为其提供另一功能，即用于借助由钻孔注水研磨剂悬浮液构成的高压腐蚀射束对例如呈阻塞、狭窄部或输送管壁形式的材料进行研磨悬浮液腐蚀的研磨剂载体。

尤其腐蚀单元的一个或多个输出喷嘴可匹配特殊的流动性能和/或钻孔注水的密度。例如在给定输入压力的情况下腐蚀单元的输出喷嘴的直径可构造成比这种适用于水-研磨剂-悬浮液运行的输出喷嘴更大，例如大50％或更大，以便实现所需的最小输出速度。替选地或额外地，可为钻孔注水加入添加物，添加物使得钻孔注水暂时不受研磨悬浮液腐蚀的影响。

腐蚀单元的喷嘴头可尤其具有一件式的端侧区域，端侧区域借助开口形成输出喷嘴，因此输出喷嘴被“集成”在其中。由于通常在侵蚀性钻孔注水中的盐含量高，喷嘴头受到更大的腐蚀风险。通过使输出喷嘴集成构造在硬质金属件中不仅保护输出喷嘴而且更好地保护整个喷嘴头免受腐蚀，硬质金属件例如可在表面上具有碳化钨。

腐蚀单元的一个或多个高压腐蚀射束可以钻孔注水研磨剂悬浮液的从100巴至2000巴或更大、但是优选在500巴至700巴的压力范围中的高压从腐蚀单元中射出并且对压入的或相对错开的输送管、岩石、鱼或堵塞的其他任意材料进行腐蚀，使得用于安放塞子的工具可到达位于阻塞的远端的区域。在此，高压腐蚀射束例如可沿径向倾斜向外指向并且围绕转动轴线旋转，从而腐蚀射束形成锥形侧面形状的腐蚀面。在向远端推进的过程中，腐蚀面可掠过阻塞或狭窄部并且根据锥形侧面形状的腐蚀面的直径从前面对其进行腐蚀。在腐蚀时，腐蚀单元借助高压腐蚀射束几乎不经受阻力或角度相关的反冲或横向偏转。为了横向地腐蚀输送管，可使一个或多个腐蚀射束径向向外指向并且使喷嘴头围绕居中的或偏心的转动轴线旋转。

可选地，该系统具有可经由钻孔注水管路与腐蚀单元流体连接的研磨剂供给单元，其在钻孔注水高压泵的上游可与钻孔注水管路流体连接。替代地，研磨剂供给单元或额外的研磨剂供给单元也可在钻孔注水高压泵的下游与钻孔注水管路流体连接，其中，该研磨剂供给单元此时优选具有可填充有研磨剂的压力容器。在钻孔注水高压泵之后仅在下游的研磨剂供给单元中，钻孔注水高压泵没有经受研磨剂的磨损。但是因为对高压容器补充研磨剂原则上比在低压区域中补充更为复杂，在钻孔注水高压泵之前在上游布置研磨剂供给单元原则上是优选的。

可选地，研磨剂供给单元布置在钻孔注水高压泵的上游以及供给泵的下游，其中，供给泵使钻孔注水加速并且研磨剂通过加速的钻孔注水在利用文丘里效应的情况下被吸入钻孔注水中。替选地或额外地，研磨剂可由于摆动力或在摆动力的辅助下从填充漏斗进入混合腔中，在此将研磨剂混入钻孔注水中。替选地或额外地，研磨剂可借助输送装置、例如输送螺杆主动地输入钻孔注水中和/或进行混合。

可选地，腐蚀单元可具有远端的喷嘴头区段和近端的锚固区段，其中，喷嘴头区段可相对于锚固区段朝远端运动。在这方面，“远端”应是指关于钻孔方向“较深的”位置，并且“近端”相应地是指关于钻孔方向“较高的”位置。因此，“朝向远端”是指沿推进方向并且“朝向近端”是指反向于推进方向。通过朝向远端的可运动性，可在研磨悬浮液腐蚀期间在限定的路段上确保喷嘴头区段的限定推进。腐蚀单元对此例如可具有螺杆或活塞驱动装置，其优选液压地经由钻孔注水驱动。除了或替选借助钻孔注水作为液压液体进行的液压驱动以外，必要时可使用另一液压液体，其中，腐蚀单元经由平行于钻孔注水管路引导的液压管路被提供液压功率，或设置借助电动马达的驱动装置，其中电动马达经由平行于钻孔注水管路引导的线缆被提供电流。

可选地，锚固区段可通过第一横向锚固元件锚固在现有的地基钻孔中的岩石中和/或管元件中。由此腐蚀单元例如可固紧以防轴向摆动、倾斜或扭转。锚固元件例如可在圆周侧上分布地具有三个或更多个径向突出的曲杆或螺杆，其沿径向支撑在输送管或岩石上。在腐蚀步骤之后，喷嘴头区段必要时可再次朝近端驶入或可通过喷嘴头区段的驶入使近端的锚固区段在其未被锚固住时朝远端“拉”至喷嘴头区段。

可选地，该系统可具有可与腐蚀单元信号连接的控制单元，借助控制单元可控制锚固区段的锚固和/或喷嘴区段相对于锚固区段朝远端的运动。替选地或额外地，必要时可使腐蚀单元的喷嘴头或腐蚀单元本身关于纵轴线摆动，以便在输送管中形成曲线或使腐蚀加强地偏向一侧。这样的摆动可通过控制单元控制。替选地或额外地，由输出喷嘴的取向限定的锥形的锥角可借助控制单元通过输出喷嘴的可设定的取向来控制。替选地或额外地，控制单元可借助一个或多个孔板等影响并控制腐蚀射束。替选地或额外地，控制单元可控制喷嘴头关于腐蚀单元的推进和/或腐蚀单元本身的推进。

可选地，喷嘴头区段可在相对于锚固区段朝远端驶出的位置中通过第二横向锚固元件锚固在现有的地基钻孔中的岩石中和/或管元件中。由此，在第一锚固元件未锚固住时，腐蚀单元可借助第二横向锚固元件锚固在现有的地基钻孔中的岩石中和/或管元件中，反之亦然。在通过第二横向锚固元件锚固住远端的喷嘴头区段时，喷嘴头区段驶入锚固区段中导致，在第一锚固元件恰好未锚固住时，锚固区段被拉向远端。由此腐蚀单元可爬行式地运动通过钻孔。替选地或额外地，腐蚀单元可具有类似轮子、链条、履带腿、蜗轮等的推进元件，以便确保腐蚀单元的可控制的推进。在钻孔竖直或倾斜时，腐蚀单元以及钻孔注水管路和其他配件的自重也可用于推进。优选地，腐蚀单元在近端可借助存在于钻孔注水管路的远端处的工具导向部与推进元件耦合，推进元件通常引导钻头，从而腐蚀单元借助工具导向部被推进。

可选地，喷嘴头区段可具有远端的喷嘴头和近端的喷嘴头基座，其中，喷嘴头可相对于喷嘴头基座围绕转动轴线转动。该转动轴线可相对于喷嘴头居中或偏心布置。偏心旋转具有的优点是，喷嘴头可构造得较小并且有更多位置用于排走钻孔注水、研磨剂和腐蚀的材料。因此，如前面描述的那样，借助一个或多个倾斜的腐蚀射束可以产生锥形侧面形状的腐蚀面，以便对任意的在通过锥形侧面形状的腐蚀面的基面限定的横截面之内的材料从前面腐蚀。

可选地，腐蚀单元可具有至少一个向外指向的第一喷嘴和至少一个向内指向的第二喷嘴，其中，至少一个向内指向的第二喷嘴与喷嘴头的转动轴线具有一间距。“向内/外指向”在此可为，来自喷嘴的腐蚀射束与转动轴线相交或与其相错地伸展。

可选地，腐蚀单元可具有至少两个以不同的角度相对于转动轴线取向的第一喷嘴和/或至少两个第二喷嘴，其中至少一个如此取向，使得腐蚀射束与转动轴线相交；和/或至少一个如此取向，使得腐蚀射束与转动轴线相错地伸展。为了实现最大的腐蚀效率有利的是，每个腐蚀射束关于转动轴线以不同的角伸延并且如此补充相应的锥形侧面形状的腐蚀面，使得实现最大的体积剥除率。

根据该公开的第二方面提供一种具有钻孔注水管路和上述描述的研磨悬浮液腐蚀系统的地基钻孔设备，其中，腐蚀单元与钻孔注水管路流体连接。在此，优选地，研磨悬浮液腐蚀系统具有经由钻孔注水管路与腐蚀单元流体连接的研磨剂供给单元，其在钻孔注水高压泵的上游与钻孔注水管路流体连接。因此，除了研磨悬浮液腐蚀系统以外地基钻孔设备也包括钻孔注水管路以及优选钻孔注水高压泵。

根据本公开的第三方面提供用于在现有的地基钻孔之内进行研磨悬浮液腐蚀的方法，该方法具有以下步骤：

-将腐蚀单元引入现有的地基钻孔中，其中，腐蚀单元经由钻孔注水管路与研磨剂供给单元流体连接，

-借助研磨剂供给单元将研磨剂输入钻孔注水管路中，

-通过钻孔注水管路将钻孔注水研磨剂悬浮液泵送至腐蚀单元，

-借助腐蚀单元由钻孔注水研磨剂悬浮液产生高压腐蚀射束，以及

-借助由钻孔注水研磨剂悬浮液构成的高压腐蚀射束对现有的地基钻孔中的材料进行腐蚀。

优选在根据氢基化石能源载体，如油或天然气的深海钻孔中，地基钻孔的输送管在由于阻塞或狭窄部借助必须的封闭工具不再可达到的一部位需要封闭时使用该方法。在上述方法以及对阻塞或狭窄部成功腐蚀之后可朝阻塞或狭窄部的远端安置混凝土塞子，以便封闭输送管以可靠保护环境。

可选地，该方法还具有使腐蚀单元的远端喷嘴头区段相对于腐蚀单元的近端锚固区段朝远端运动。由此可以限定的方式在腐蚀期间使喷嘴头区段朝远端运动，以便从前面腐蚀特定的体积。在此，借助钻孔注水类似于在借助钻头钻孔时一样将腐蚀的材料以及用于腐蚀的研磨剂冲至井下。

可选地，该方法可以具有通过第一横向锚固元件锚固近端的锚固区段。由此可在腐蚀期间保持腐蚀单元的限定位置。

可选地，该方法可包括通过第二横向锚固元件使远端的喷嘴头区段锚固在相对于锚固区段朝远端驶出的位置中。由此锚固区段可朝远端拉至喷嘴头区段并且实现爬行状的推进。

可选地，该方法可具有借助与腐蚀单元信号连接的控制单元控制锚固和/或朝远端的运动。控制单元可布置在井下上方并且经由电的、光的或液压的信号管路控制腐蚀单元的所有功能。

可选地，该方法可具有使喷嘴头区段的远端的喷嘴头相对于喷嘴头区段的近端的喷嘴头基座围绕转动轴线转动，其中，转动轴线相对于喷嘴头的纵轴线偏心或居中地伸延。因此，如前面已经描述的那样，借助一个或多个倾斜的腐蚀射束可产生锥形侧面形状的腐蚀面，以便从前面腐蚀位于通过锥形侧面形状的腐蚀面限定的横截面之内的任意材料。喷嘴头的偏心转动一方面具有的优点是，喷嘴头在掠过半径相同的情况下可构造得更小并且另一方面向上有更多的空间用于从腐蚀的材料中排走钻孔注水、研磨剂。

可选地，借助研磨剂供给单元将研磨剂输送至钻孔注水管路中可在钻孔注水高压泵上游进行。由此无需压力容器将研磨剂输入高压区域中，该高压区域位于钻孔注水高压泵下游，由此实现简单地、连续地填充研磨剂。

附图说明

下面根据在附图中示出的实施例详细阐述本发明。附图中示出：

图1示出了此处公开的研磨悬浮液腐蚀系统的腐蚀在深海钻孔中的狭窄部的第一示意性应用示例；

图2示出了此处公开的研磨悬浮液腐蚀系统的用于径向切开深海钻孔的输送管的第二示意性应用示例；

图3示出了此处公开的研磨悬浮液腐蚀系统的用于在深海钻孔中捕鱼的第三示意性应用示例；

图4示出了此处公开的研磨悬浮液腐蚀系统的用于在深海钻孔的支路中进行侧向推进的第四示意性应用示例；

图5示出了具有此处公开的研磨悬浮液腐蚀系统的地基钻孔设备的第一示例性实施方式；

图6示出了具有此处公开的研磨悬浮液腐蚀系统的地基钻孔设备的第二示例性实施方式；

图7示出了此处公开的研磨悬浮液腐蚀系统的示例性实施方式的腐蚀单元在分别不同的推进阶段中的六个瞬时图a)至f)；以及

图8示出了此处公开的研磨悬浮液腐蚀系统的示例性实施方式的喷嘴头的透视图；

图9示出了此处公开的研磨悬浮液腐蚀系统的示例性实施方式的喷嘴头的侧视图；

图10示出了此处公开的研磨悬浮液腐蚀系统的示例性实施方式的喷嘴头的端侧的视图；以及

图11示出了此处公开的用于在现有的地基钻孔内对材料进行研磨悬浮液腐蚀的方法的示例性实施方式的流程图。

具体实施方式

在图1中示出了在海底3中的深海钻孔1。深海钻孔1用于输送油或天然气并且具有彼此依次组成输送管路的输送管5，油或天然气通过输送管被输送至井下。当深海钻孔1不再能用于输送油或天然气时，必须将该深海钻孔封闭以保护环境，由此使油或天然气不能通过深海钻孔1流入海洋。但是在如此处所示的输送管5例如由于地质构造移动或由输送器引起的海底下降而受到损坏或被压入时，必须将塞子置于损坏部之下或损坏部的远侧，以确保没有油或天然气通过损坏部排出。在此损坏部以狭窄部6的形式示出。在此假设，深海钻孔1不一定是竖直的钻孔，而是深海钻孔1也可为倾斜的、水平的和/或分叉的。

此时为了可在狭窄部6之下或狭窄部的远侧安置塞子，必须使狭窄部6的横截面打开如此程度，使得相应的用于安装塞子的工具可通过。但是采用钻铣头的传统方案在这种狭窄部6中通常会侧向偏转并且卡住。因此在此将研磨悬浮液腐蚀系统与地基钻孔设备10的钻孔注水管路(Bohrspülleitung)9结合使用，在此，通常钻孔注水管路9用于有效地将借助钻铣头钻孔时钻出的岩石输送至井下。钻孔注水管路9经由地基钻孔设备10的此处呈船舶形式的平台7进入深海钻孔1中。在钻孔注水管路9的远端，腐蚀单元11与钻孔注水管路9流体连接。腐蚀单元11在深海钻孔1中在输送管5内直接定位在狭窄部6之上。腐蚀单元11以机械方式与钻孔注水管路9耦合，使得腐蚀单元11能够从平台7开始经由钻孔注水管路9的滚入和滚出而定位。在此，朝远端的方向可利用钻孔注水管路9和腐蚀单元11的自重或设置推进装置，尤其是用于在水平或相对平的延伸区段中推进。

腐蚀单元11具有远端的喷嘴头区段13和近端的锚固区段15。通过此处呈曲杆形式的横向锚固元件16可使锚固区段15锚固住。喷嘴头区段13可相对于锚固区段15朝远端方向驶出。喷嘴头17位于喷嘴头区段13的远端，喷嘴头可相对于喷嘴头区段13的喷嘴头基座19旋转。在喷嘴头17的端侧上布置有多个输出喷嘴。输出喷嘴布置成，使得喷出的腐蚀射束形成射束扇面。在喷嘴头17旋转时，每个腐蚀射束掠过锥形侧面形状的腐蚀面，腐蚀射束与转动轴线R包围出一个角。在具有沿径向向内指向的分量并且与转动轴线R相交或与其相错伸展的腐蚀射束中产生呈旋转体的侧面形状的腐蚀面，该旋转体由两个以顶端依次布置的锥形或截锥形构成。

此外，地基钻孔设备10具有钻孔注水回流部(Bohrspülungsrücklauf)14，钻孔注水(Bohrspülung)与腐蚀的材料和研磨剂一起通过该钻孔注水回流部朝平台7被冲至井下。因此，钻孔注水经历一个循环，其中，输送至井下的钻孔注水在平台7上与腐蚀的材料和研磨剂分离并被处理以重新使用。

在图2中使用喷嘴头17的另一实施方式，以侧向地腐蚀输送管5，以确保之后铸入的混凝土塞子可径向地锚固在岩石中并且不会压高输送管。对于侧向腐蚀，一个或多个输出喷嘴沿径向指向外，从而在喷嘴头17转动时形成盘片状的腐蚀面，腐蚀面在周边侧完全分开输送管5。

在图3中呈包装形式的鱼20位于输送管5中并且堵住输送管。代替使用传统的捕鱼方法，可借助腐蚀单元11从前面腐蚀鱼。在输出压力为500巴至700巴的情况下与研磨剂交联的腐蚀射束也可腐蚀非常硬的工具材料。与图1和图2不同，在此作为平台7示出了井架或钻井平台。

在图4的应用形式中借助腐蚀单元11驱动所谓的侧钻。在此，腐蚀单元11可偏转到侧向分支中并且在那里用于腐蚀阻塞物或狭窄部。在这种情况下，腐蚀单元朝分支中的偏转可经由侧钻导向部21实现。应理解，在这种情况下，在切断腐蚀射束时发生偏转，由此不会腐蚀侧钻导向部21。

在图5中示意性地更详细地示出了地基钻孔设备10的回路。以虚线框示出了位于平台7上的组件。置入现有的地基钻孔装置1中的腐蚀单元11经由钻孔注水管路9和信号管路23与平台7连接。布置在平台7上的钻孔注水高压泵25在高压下将钻孔注水通过钻孔注水管路9泵送至腐蚀单元11。控制单元27经由信号管路23与腐蚀单元11信号连接，以切换、控制、调节、锚固和/或推进腐蚀单元。在此，信号管路23可为双向的，从而腐蚀单元11不仅可接收控制命令，而且也可将传感器信号、运行状态变量、错误消息、照相图片等发送给控制单元27。例如定位或速度测量器可测量锚固元件16、53的致动器的位置、喷嘴头17的转动速度或推进速度；温度传感器可控制温度；加速度传感器可测量空间方向；固体声传感器或红外线传感器可探测环境或者深度测量器或倾斜度测量器辅助获取位置。获得的信息可借助控制单元27显示给用户或直接用于调节或控制腐蚀单元11的运行。

为了可使在500巴至700巴的高压下经由钻孔注水管路9提供给腐蚀单元11的钻孔注水用于研磨腐蚀，给钻孔注水加入研磨剂。在图5示出的实施方式中，这发生在钻孔注水高压泵25的上游或抽吸侧。在此研磨剂供给单元29在钻孔注水高压泵25的上游布置在供给泵31和升压泵33之间。研磨剂供给单元29具有混合腔35和填充漏斗37，其中，将研磨剂手动地或自动地填充到填充漏斗37中并且可进入布置其下的混合腔35中。这仅可在引起摆动力或仅有摆动力辅助的情况下完成。替选地或额外地，输送螺杆等可用于使研磨剂以限定的研磨剂流受控地导入混合腔35中。替选地或额外地，通过供给泵31和升压泵33产生的钻孔注水流也可经由文丘里效应(Venturi-Effekt)在用作喷射泵的混合腔35中用于吸取研磨剂。在混合腔35之内，研磨剂与钻孔注水混合并且在混合腔35的下游形成钻孔注水研磨剂悬浮液，钻孔注水研磨剂悬浮液适用于研磨腐蚀。可能的研磨剂在此例如为石榴石砂。在适用于研磨腐蚀的钻孔注水研磨剂悬浮液中的研磨剂和钻孔注水之间的混合比例可约为1：9并且可根据切割功率需求来设定或针对特定的应用目的来确定。在抽吸侧，供给泵31与钻孔注水箱39连接，供给泵31从钻孔注水箱中获取钻孔注水。钻孔注水箱39又通过已经使用过的并且重复处理的钻孔注水填充。

为此，借助抽吸泵41经由进入地基钻孔装置1中的钻孔注水回流部14将钻孔注水研磨剂悬浮液与腐蚀的材料、如腐蚀的岩石或鱼或输送管壁的材料吸至井下。抽吸泵41必要时也可仅辅助现有的和/或通过钻孔注水高压泵25产生的压差，该压差将钻孔流泥向上压。输送至井下的钻孔流泥被引入处理模块43中。处理模块43具有混合器或振动筛(英语：shale shaker)，其使钻孔注水与岩石分离，从而再次利用钻孔注水并且可从处理模块43导入钻孔注水箱39中。在此，处理模块43也具有研磨剂分离器44，由此也可再次利用研磨剂并且必要时可直接以湿的或潮湿的形式或在干燥之后经由填充漏斗37再次输送给回路。除研磨剂外，也可经由混合腔35混入添加物，例如长链聚合物。这种长链聚合物可为水溶的并且用于改进腐蚀射束或包含在其中的研磨剂的聚焦，提高输出速度并且降低高压部件的磨损。

在根据图6的实施方式中，研磨剂供给单元29的混合腔35在回路中布置在钻孔注水高压泵25的下游。研磨剂供给单元29在这种情况下具有压力容器45和高压泵47。压力容器45包含研磨剂-水-悬浮液或钻孔注水-研磨剂-悬浮液，其借助高压泵47处于钻孔注水高压泵25在压力侧产生的相似压力下。然后，研磨剂如前所述被导入和/或输送至混合腔35中，但是此时处于高压下。压力容器45可如此设计，使得充分加载以进行腐蚀，从而对于另一腐蚀步骤首先必须对压力容器45卸载压力，以便其再次满足新的腐蚀步骤。替选地或额外地，压力容器45也可为循环的并且可自动地经由闸系统填充，从而可在没有卸载压力的情况下连续运行。但是该实施方式比图5所示的实施方式更复杂，在此有利的是，钻孔注水高压泵25没有通过研磨剂提高磨损。

图7中的a)至f)更详细地示出了腐蚀单元11在腐蚀鱼20时的不同阶段。首先在a)中，腐蚀单元11定位在鱼20之前，从而腐蚀射束可从前面腐蚀鱼20。对此锚固区段15在合适的轴向位置中横向地借助呈曲杆形式的第一锚固元件16被锚固住。喷嘴头17旋转并且在高压下从输出喷嘴中喷出的由钻孔注水研磨剂悬浮液构成的腐蚀射束形成锥形侧面形状的腐蚀面，腐蚀面从前面腐蚀鱼20的材料。喷嘴头17在其远端的端侧上具有至少两个喷嘴，其具有不同的取向。第一喷嘴49在此如此取向，使得产生沿径向倾斜向外指向的腐蚀射束，并且第二喷嘴51在此如此取向，使得产生沿径向倾斜向内指向的辐射射束。第一喷嘴49和第二喷嘴51与喷嘴头17的转动轴线R具有间距。通过第一喷嘴49产生的锥形侧面形状的腐蚀面具有近端的锥尖，而通过第二喷嘴51产生的锥形侧面形状的腐蚀面具有远端的锥尖。由此，腐蚀射束在远端推进第一喷嘴49和第二喷嘴51时互补地从径向内部向外或径向外部向内地腐蚀并因此有效地从前面腐蚀一定体积。

在腐蚀时，喷嘴头区段13相对于锚固的锚固区段15在远端驶出，由此锥形侧面形状的腐蚀面掠过鱼20的体积，以便从前面腐蚀鱼。在b)中达到了喷嘴头区段13相对于锚固区段15的最大远端位置，从而在腐蚀单元11未推进时，鱼20的剩余部分不可从前面腐蚀。这可经由推进装置进行，或如在c)和d)中所示，经由第二锚固元件53，其以曲杆形式横向地从喷嘴头区段13中驶出并且将喷嘴头区段13锚固在输送管5中。锚固区段15的第一锚固元件16再次驶入。从c)向d)，通过使锚固的喷嘴头区段13驶入锚固区段15中实现了，不再被锚固的锚固区段15在远端拉向喷嘴头区段13。控制所有的控制单元27用于对钻孔注水管路9和信号管路23的相应所需的追踪(Nachführung)。在d)中此时喷嘴头区段13在锚固区段15中最大地驶入，从而第二锚固元件53可驶入，而第一锚固元件16可再次驶出(参见e))。在e)中如在a)中一样针对鱼20的在较深或较远的位置中的剩余部分开始另一腐蚀步骤。在f)中此时从前面腐蚀整个鱼20并且可达到用于安置塞子的输送管区段，该输送管区段位于(不再存在的)鱼20之下。

图8、图9和图10更详细地示出了喷嘴头17。喷嘴头17在近端可经由连接管口55与喷嘴头基座19连接。连接管口55相对于转动轴线R居中布置并且形成钻孔注水研磨剂悬浮液从钻孔注水管路9进入喷嘴头17中的输入部。喷嘴头17本身可相对于连接管口55转动，在此，喷嘴头17的纵轴线L相对于转动轴线R偏心错开。沿径向以一错位相对于喷嘴头17的半径增大的圆柱形包络线用虚线示出，喷嘴头17在围绕转动轴线R转动时掠过包络线。喷嘴头17具有三个区段。近端的进入区段57、远端的头部区段59和使进入区段57与头部区段59连接的中间区段61。连接管口55通入进入区段57的近端侧。具有螺旋形流动通道的流动导向元件安置在中间区段61之内，流动通道使钻孔注水研磨剂悬浮液旋转。喷嘴49、51布置在头部区段59的远端的、在此优选设有至少一个凹形凹陷部63的端侧上。在该实施方式中有两个内部的(第一)喷嘴49a、49b，所述喷嘴49a、49b指向内，其中，来自内部喷嘴49b的腐蚀射束与转动轴线R相交并且来自另一内部喷嘴49a的腐蚀射束与转动轴线R相错地伸展。可选地或额外地，腐蚀射束在此关于转动轴线R以不同的角伸延。可选地或额外地，有两个外部的(第二)喷嘴51a、51b，所述外部喷嘴51a、51b指向外并且其腐蚀射束同样关于转动轴线R以不同的角伸延。可选地或额外地，在第一内部喷嘴49a、49b之间的虚拟连接线在此没有垂直于在第二外部喷嘴51a、51b之间的虚拟连接线(参见图10)。可选地或额外地，在第一内部喷嘴49a、49b之间的虚拟连接线在此没有伸延通过喷嘴头17的纵轴线L和/或没有通过转动轴线R。可选地或额外地，第一内部喷嘴49a、49b与纵轴线L和/或与转动轴线R的间距分别不同。在图10中通过具有不同半径的虚线圆示出了，由于第二外部喷嘴51a、51b的特殊取向而使不同的锥形侧面形状的腐蚀面被相应的腐蚀射束掠过。来自第一内部喷嘴49a、49b的腐蚀射束也分别掠过不同的锥形侧面形状的腐蚀面。

图11作为流程图示意性地示出了方法步骤。在腐蚀单元放入1101现有的地基钻孔中之前、之后或期间，借助研磨剂供给单元、优选在钻孔注水高压泵25的上游将研磨剂输入1103钻孔注水管路中。由此产生的钻孔注水研磨剂悬浮液通过钻孔注水管路被泵送1105到腐蚀单元并且由钻孔注水研磨剂悬浮液产生1107高压腐蚀射束。借助由此产生的高压腐蚀射束，此时腐蚀1109在现有地基钻孔中的材料。优选所有方法步骤并行进行。喷嘴头区段13相对于锚固区段15的远端运动1111、锚固区段15和/或喷嘴头区段13的锚固1113和喷嘴头17的偏心转动1115优选与其他方法步骤并行地实施。

构件或运动方向的作为“第一”、“第二”、“第三”等编号的附图标记在此纯粹为了彼此区分构件或运动方向而随意选择并且可任意选择为不同的。因此是没有特定意义的。

在此所描述的参数、构件或功能的等效实施方式对于本领域技术人员来说是显而易见的如其所明确描述的那样也处于本发明的范围中。可选的、有利的、优选的、期望的或类似表示“可以”的特征应理解为可选的并且不应限制保护范围。

所描述的实施方式应理解为示意性的示例并且不是可能实施方式的闭合列举。在一个实施方式中公开的每个特征，不管在哪个实施方式中相应描述了该特征都可单独地或与一个或多个另外的特征结合使用。此处描述和示出的至少一个实施例可为本领域技术人员看该说明书时显而易见的变型和替代实施方式而包括在本公开的保护范围中。此外，此处术语“具有”应排除其他的特征或方法步骤，“一个”还应排除一个特征。

附图标记列表

1 地基钻孔(Erdbohrung)或深海钻孔

3 海底

5 输送管

6 狭窄部

7 平台

9 钻孔注水管路

10 地基钻孔设备

11 腐蚀单元

13 喷嘴头区段

14 钻孔注水回流部

15 锚固区段

16 第一锚固元件

17 喷嘴头

19 喷嘴头基座

20 鱼

21 侧钻导向部(Side-Tracking-Führung)

23 信号管路

25 钻孔注水高压泵

27 控制单元

29 研磨剂供给单元

31 供给泵

33 升压泵

35 混合腔

37 填充漏斗

39 钻孔注水箱

41 抽吸泵

43 处理模块

44 研磨剂分离器

45 压力容器

47 高压泵

49 第一喷嘴

51 第二喷嘴

53 第二锚固元件

55 连接管口

57 进入区段

59 头部区段

61 中间区段

63 凹形的凹陷部

1101 使腐蚀单元进入现有的地基钻孔中

1103 输入研磨剂

1105 泵送钻孔注水研磨剂悬浮液

1107 产生高压腐蚀射束

1109 腐蚀现有地基钻孔中的材料

1111 远端的喷嘴头区段朝远端运动

1113 锚固近端的锚固区段

1115 锚固远端的喷嘴头区段。

Claims (15)

1.一种研磨悬浮液腐蚀系统，具有能引入现有的地基钻孔(1)中的腐蚀单元(11)以产生高压腐蚀射束(1107)对在现有的地基钻孔(1)中的材料(6、20)进行研磨悬浮液腐蚀，其特征在于，

所述腐蚀单元(11)能与钻孔注水管路(9)连接并且构造成，由钻孔注水研磨剂悬浮液产生高压腐蚀射束，其中，所述腐蚀单元(11)具有远端的喷嘴头区段(13)和近端的锚固区段(15)，其中，所述喷嘴头区段(13)能相对于所述锚固区段(15)朝远端运动，所述喷嘴头区段(13)具有远端的喷嘴头(17)和近端的喷嘴头基座(19)，其中，所述喷嘴头(17)能相对于所述喷嘴头基座(19)围绕转动轴线(R)转动，以及其中，所述腐蚀单元(11)具有至少一个第一喷嘴(49)和至少一个第二喷嘴(51)，其中，所述至少一个第一喷嘴(49)用于产生沿径向倾斜向外指向的腐蚀射束并且所述至少一个第二喷嘴(51)用于产生沿径向倾斜向内指向的腐蚀射束，其中，所述至少一个第二喷嘴(51)与所述喷嘴头(17)的转动轴线具有一间距。

2.根据权利要求1所述的研磨悬浮液腐蚀系统，具有能经由所述钻孔注水管路(9)与所述腐蚀单元(11)流体连接的研磨剂供给单元(29)，所述研磨剂供给单元(29)在钻孔注水高压泵(25)的上游与所述钻孔注水管路(9)流体连接。

3.根据权利要求1所述的研磨悬浮液腐蚀系统，其中，所述锚固区段(15)能通过第一横向锚固元件(16)锚固在现有的地基钻孔(1)中的岩石中和/或管元件中。

4.根据权利要求1所述的研磨悬浮液腐蚀系统，具有能与所述腐蚀单元(11)信号连接的控制单元(27)，经由所述控制单元能控制所述锚固区段(15)的锚固和/或所述喷嘴头区段(13)相对于所述锚固区段(15)朝远端的运动(811)。

5.根据权利要求1所述的研磨悬浮液腐蚀系统，其中，所述喷嘴头区段(13)能在相对于所述锚固区段(15)朝远端驶出的位置中通过第二横向锚固元件(53)锚固在现有的地基钻孔(1)中的岩石中和/或管元件中。

6.根据权利要求1所述的研磨悬浮液腐蚀系统，其中，所述喷嘴头(17)能偏心地转动。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的研磨悬浮液腐蚀系统，其中，具有至少两个以不同的角度关于所述转动轴线(R)取向的第一喷嘴(49)和/或至少两个第二喷嘴(51)，它们其中至少一个如此取向，使得所述腐蚀射束与所述转动轴线(R)相交；和/或至少一个如此取向，使得所述腐蚀射束与所述转动轴线(R)相错地伸展。

8.一种具有钻孔注水管路(9)和根据权利要求1至7中任一项所述的研磨悬浮液腐蚀系统的地基钻孔设备(10)，其中，所述腐蚀单元(11)与所述钻孔注水管路(9)流体连接。

9.根据权利要求8所述的地基钻孔设备(10)，其中，所述研磨悬浮液腐蚀系统具有经由所述钻孔注水管路(9)与所述腐蚀单元(11)流体连接的研磨剂供给单元(29)，所述研磨剂供给单元在钻孔注水高压泵(25)的上游与所述钻孔注水管路(9)流体连接。

10.一种用于在现有的地基钻孔(1)之内对材料(6、20)进行研磨悬浮液腐蚀的方法，所述方法具有以下步骤：

-将腐蚀单元引入现有的地基钻孔(1)中，其中，所述腐蚀单元(11)经由钻孔注水管路(9)与研磨剂供给单元(29)流体连接，

-借助所述研磨剂供给单元(29)将研磨剂输入所述钻孔注水管路(9)中，

-借助钻孔注水高压泵(25)将钻孔注水研磨剂悬浮液通过所述钻孔注水管路(9)泵送至所述腐蚀单元(11)，

-借助所述腐蚀单元(11)由所述钻孔注水研磨剂悬浮液产生高压腐蚀射束，以及

-借助由所述钻孔注水研磨剂悬浮液构成的高压腐蚀射束对现有的地基钻孔(1)中的材料(6、20)进行腐蚀，其中，所述腐蚀单元(11)具有远端的喷嘴头区段(13)和近端的锚固区段(15)，其中，所述喷嘴头区段(13)能相对于所述锚固区段(15)朝远端运动，所述喷嘴头区段(13)具有远端的喷嘴头(17)和近端的喷嘴头基座(19)，其中，所述喷嘴头(17)能相对于所述喷嘴头基座(19)围绕转动轴线(R)转动，以及其中，所述腐蚀单元(11)具有至少一个第一喷嘴(49)和至少一个第二喷嘴(51)，其中，所述至少一个第一喷嘴(49)用于产生沿径向倾斜向外指向的腐蚀射束并且所述至少一个第二喷嘴(51)用于产生沿径向倾斜向内指向的腐蚀射束，其中，所述至少一个第二喷嘴(51)与所述喷嘴头(17)的转动轴线具有一间距。

11.根据权利要求10所述的方法，还具有通过第一横向锚固元件(16)锚固近端的锚固区段(15)。

12.根据权利要求11所述的方法，还具有通过第二横向锚固元件(53)使远端的喷嘴头区段(13)锚固在相对于所述锚固区段(15)朝远端驶出的位置中。

13.根据权利要求10所述的方法，还具有借助与所述腐蚀单元(11)信号连接的控制单元(27)控制锚固和/或所述朝远端运动。

14.根据权利要求10所述的方法，还具有使所述喷嘴头区段(13)的远端的喷嘴头(17)相对于所述喷嘴头区段(13)的近端的喷嘴头基座(19)围绕转动轴线(R)转动，所述转动轴线(R)相对于所述喷嘴头(17)的纵轴线(L)偏心地延伸。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，其中，借助所述研磨剂供给单元(29)将研磨剂输送至所述钻孔注水管路(9)中在钻孔注水高压泵(25)的上游发生。

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