CN116398076B - 一种油气生产管柱切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油气生产管柱切割方法，包括以下步骤：通过电缆作业将切割工具串自井口送入至设定井深，电缆送入过程中保持切割工具串在井内居中；使切割工具串在当前井深下、沿井眼轴向定位；使割刀在井内偏心；使切割工具串上的割刀转动，并驱动割刀径向向外移动，直至割刀能够割开待切割的管壁；连续或间断驱动切割工具串整体旋转。本发明提供一种油气生产管柱切割方法，以解决现有技术中用于石油天然气领域的井下管壁切割技术受送入工具尺寸与井斜的限制，且精度低、污染大的问题，实现能够在各种井斜下、对各类井下管道进行精确切割的目的。

Description

一种油气生产管柱切割方法

技术领域

本发明涉及油气开发领域，具体涉及一种油气生产管柱切割方法。

背景技术

在石油天然气的钻井、开发等环节中，井下管道的类型主要包括钻杆、套管、油管等。工程上有较多对井下管道进行切割处理的工况，如：在修复套损井时需要对套管的损坏段分段切割打捞、在海上油田永久弃井时需要拆除水下井口、对废弃油套管的回收、修井作业中对油管的切割、以及各类井下管串的卡钻事故处理等。

传统技术中，对于套管的切割处理一般采用水力切割、化学爆破或腐蚀等手段实现，而对于钻杆和油管的切割则以化学爆破的切割方式为主。其中，水力切割技术一般需要钻杆、油管或连续油管作为送入工具，受送入工具尺寸限制，难以应用于钻杆和油管自身的切割作业；而化学切割技术又存在无法精确控制切割位置、切割后容易有粘连区域、且容易对地层近井壁带造成不可逆的损伤与污染等问题。此外，电缆作业作为一种成熟的井下作业手段，具有不受送入工具尺寸限制的优点，但其难以适用于大斜度定向井、大位移井、以及水平井等井身结构下的施工，局限性较大。

综上，亟需设计一种能够兼顾钻杆、套管、油管等各类井下管柱的，且能够用于各种井斜下的管道切割方法。

发明内容

本发明提供一种油气生产管柱切割方法，以解决现有技术中用于石油天然气领域的井下管壁切割技术受送入工具尺寸与井斜的限制，且精度低、污染大的问题，实现能够在各种井斜下、对各类井下管道进行精确切割的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种油气生产管柱切割方法，包括以下步骤：

通过电缆作业将切割工具串自井口送入至设定井深，电缆送入过程中保持切割工具串在井内居中；

使切割工具串在当前井深下、沿井眼轴向定位；

使割刀在井内偏心；

使切割工具串上的割刀转动，并驱动割刀径向向外移动，直至割刀能够割开待切割的管壁；

连续或间断驱动切割工具串整体旋转。

在通过电缆作业将切割工具串自井口送入至设定井深的过程中：当切割工具串所在位置的井斜大于设定阈值时，则通过切割工具串上的行走短节，使切割工具串沿管道井眼方向主动行走。

本方法相较于现有技术而言：(1)可实现由电缆作业送入井下管道中，不受送入工具尺寸限制，除了常规的套管切割外，还可满足对油管、钻杆等井下小尺寸管道的特殊切割作业需求，显著拓宽了适用范围；(2)摒弃了传统的化学爆炸或化学腐蚀的切割技术，可通过入井电缆的长度来得到工具在井内的准确位置，保证了对切割位置的精确控制，并且杜绝了化学切割方式所存在的容易粘连、污染地层等问题；(3)能够适用于各种井斜、各种井身结构下的作业，如现有的电缆作业手段无法施工的大斜度定向井、大位移井、水平井、甚至是井眼轨迹反向弯曲的S型的非常规井身结构，真正实现了在各类井身结构下、对各类井下管道均可切割作业的技术效果。

本领域技术人员应当理解，本申请中的轴向，是指沿井眼轨迹的延伸方向；本申请中的径向，是指沿井筒的径向方向；本申请中的周向，是指沿井筒的圆周方向。

进一步的，通过行走短节使切割工具串沿管道井眼方向主动行走的过程中，调整行走短节上各行走轮的径向位置，使所有行走轮均与管道内壁接触。

本方法使所有行走轮均参与到工具串的主动行走中来，避免工具串在井内发生偏转。其中，各行走轮的径向位置可独立调节、也可同步调节以实现在径向上的收放。对行走轮径向位置的调节，可采用任意现有直线驱动方式实现，只需使各行走轮能够沿工具径向方向移动即可，其具体调节方式在此不做限定。

进一步的，保持切割工具串在井内居中的方法包括：启动切割工具串上的扶正短节，使扶正短节向外扩张，直至扶正短节上的若干支撑轮与管道内壁接触。

本方案通过扶正短节上的支撑轮，使得扶正短节在井内居中，进而带动切割工具串整体在井内居中。其中，扶正短节上的若干支撑轮优选为同步径向扩张和收缩。对支撑轮径向位置的调节，可采用任意现有直线驱动方式实现，只需使各支撑轮能够沿工具径向方向移动即可，其具体调节方式在此不做限定。

进一步的，所述沿井眼轴向定位的方法包括：启动切割工具串上的锚固旋转短节，使锚固旋转短节上的、滚动方向沿管道周向的各锚固轮径向向外扩张，直至各锚固轮压紧在管道内壁。

在石油钻采领域内，现有技术一般都采用卡瓦结构以实现对井下工具的临时锚定，由于传统的电缆作业无法带动井内工具转动、而卡瓦固定后也无法转动，所以采用现有的锚固结构完全无法实现切割工具串在井内的转动，这导致对管道的整周切割作业完全需要依靠切割机构自身完成绕管道内壁的整周旋转，导致切割结构的驱动结构非常复杂；而切割过程中的高频振动容易导致这些复杂的驱动结构发生异常事故，使用寿命较低、不适用于一次入井多次切割的分段作业需求。

而本申请中的轴向定位，是通过锚固轮与管壁之间的摩擦力实现，锚固轮向外扩张，使各锚固轮与管壁之间压力处于较大状态，从而使得锚固轮与管壁之间的摩擦力处于较大状态，以此实现使整个工具在指定井深下、沿轴向方向的临时锚固，而不是影响沿周向的转动。

进一步的，各锚固轮径向向外扩张的过程中，解除切割工具串在井内的居中状态，以避免用于居中的支撑轮与锚固轮之间相互干涉而影响各锚固轮与管道内壁的接触。

进一步的，各锚固轮压紧在管道内壁后，通过各锚固轮使切割工具串在井内整体偏心。

所述锚固轮包括大径轮和小径轮，所述大径轮的直径大于所述小径轮的直径；大径轮和小径轮径向扩张的线速度相等。

本方案中，大径轮和小径轮同步沿径向收放，利用其外径不等的特殊性，使得锚固旋转短节在待切割管道内处于偏心状态、进而带动整个工具串处于偏心状态，这有利于对管壁的切割，特别是对于具有双层管道系统的井下工况而言(如具有油套环空的双层管道、具有钻套环空的双层管道、相邻井段套管重叠部分的双层管道)，相较于常规的、仅仅使切割刀片移动偏心的切割方式而言，显著扩大了偏心切割范围、提高了对各种工况的适应能力。

进一步的，所有锚固轮的圆心绕一圆周分布，且所述圆周在所述锚固旋转短节内偏心分布。

本方案使得所有锚固轮的圆心，均处于同一圆周上，并且使得该圆周相对于锚固旋转短节的外壳适度偏心，进而更加提高本申请的偏心能力，更加扩大了偏心切割范围、提高了对各种工况的适应能力。

进一步的，所述割刀位于切割工具串上的切割短节内；使割刀在井内偏心的方法包括：通过切割短节内的直线调节机构使割刀沿径向移动。

更加有利于扩大偏心切割范围、提高对各种双层管工况甚至是多层管工况的适应能力。其中，直线调节机构对割刀的驱动可采用现有的任意直线驱动方式实现，在此不做限定。

进一步的，驱动切割工具串整体旋转的方法包括：主动驱动至少一个锚固轮转动，使各锚固轮在管道内壁沿周向行走，由锚固旋转短节带动切割工具串整体旋转。

由于在切割工具串沿井眼轴向定位状态下，各锚固轮的滚动方向沿着管道内壁的周向方向，因此本方案通过控制至少一个锚固轮转动，即可实现电缆作业下的切割工具串在井内的整体旋转。其中，被直接驱动转动的锚固轮作为主动轮，其余锚固轮作为从动轮。此外，对锚固轮的直接驱动方式在此不做限定，任意现有的滚轮驱动技术均可适用。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种油气生产管柱切割方法，可实现由电缆作业送入井下管道中，不受送入工具尺寸限制，除了常规的套管切割外，还可满足对油管、钻杆等井下小尺寸管道的特殊切割作业需求，显著拓宽了适用范围；同时摒弃了传统的化学爆炸或化学腐蚀的切割技术，可通过入井电缆的长度来得到工具在井内的准确位置，保证了对切割位置的精确控制，并且杜绝了化学切割方式所存在的容易粘连、污染地层等问题。

2、本发明一种油气生产管柱切割方法，能够适用于各种井斜、各种井身结构下的作业，如现有的电缆作业手段无法施工的大斜度定向井、大位移井、水平井、甚至是井眼轨迹反向弯曲的S型的非常规井身结构，真正实现了在各类井身结构下、对各类井下管道均可切割作业的技术效果。

3、本发明一种油气生产管柱切割方法，相较于传统的固定式的或被动式的扶正方式而言，不仅显著提高了通用性和适配能力，还能够在电缆下放遇阻时主动向内收缩、提高电缆作业通过阻卡段的能力。

4、本发明一种油气生产管柱切割方法，通过对切割工具串轴向定位的方式，实现了使整个工具串在指定井深下、可自由旋转同时又可沿轴向临时锚固的效果，在切割作业前的锚定方式与现有技术具有显著区别。

5、本发明一种油气生产管柱切割方法，采用多种技术手段使得割刀主动偏心，相较于常规的、仅仅使切割刀片移动偏心的切割方式而言，更加适用于双层甚至多层的井下管道工况，显著扩大了偏心切割范围、提高了对各种工况的适应能力。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例的正视图；

图2为本发明具体实施例中行走短节的结构示意图；

图3为本发明具体实施例中行走短节的内部示意图；

图4为本发明具体实施例中扶正短节的结构示意图；

图5为本发明具体实施例中扶正短节的内部示意图；

图6为本发明具体实施例中中心轴的结构示意图；

图7为本发明具体实施例中锚固旋转短节的结构示意图；

图8为本发明具体实施例中锚固旋转短节的内部示意图；

图9为本发明具体实施例中张紧机构的结构示意图；

图10为本发明具体实施例中切割短节的结构示意图；

图11为本发明具体实施例中切割短节的内部示意图；

图12为本发明具体实施例的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-行走短节，101-行走轮，102-第一驱动装置，103-第一液压推杆，104-推块，105-爬行连杆，2-扶正短节，201-中心轴，202-定位件，203-第一滑动件，204-第二滑动件，205-第一弹性件，206-第二驱动装置，207-第一连杆，208-第二连杆，209-支撑轮，210-摇杆，211-滑槽，3-锚固旋转短节，301-第三驱动装置，302-大径轮，303-小径轮，304-传动轮，305-主轴，306-第三滑动件，307-第四驱动装置，308-第二弹性件，309-插接部，310-第四滑动件，311-第三连杆，312-第四连杆，313-第五连杆，314-第一壳体，315-链轮，316-支撑条，317-第五滑动件，318-安装柱，319-限位块，320-第四弹性件，321-第三弹性件，4-切割短节，401-第二壳体，402-割刀，403-第五驱动装置，404-液压马达，405-转盘，406-电机座，407-滑块，408-第五弹性件，409-支撑杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

实施例1：

一种油气生产管柱切割方法，包括以下步骤：

通过电缆作业将切割工具串自井口送入至设定井深，电缆送入过程中保持切割工具串在井内居中；

使切割工具串在当前井深下、沿井眼轴向定位；

使割刀在井内偏心；

使切割工具串上的割刀转动，并驱动割刀径向向外移动，直至割刀能够割开待切割的管壁；

连续或间断驱动切割工具串整体旋转。

实施例2：

一种油气生产管柱切割方法，在实施例1的基础上：

通过电缆作业将切割工具串自井口送入至设定井深的过程中：当切割工具串所在位置的井斜大于设定阈值时，则通过切割工具串上的行走短节，使切割工具串沿管道井眼方向主动行走。

通过行走短节使切割工具串沿管道井眼方向主动行走的过程中，调整行走短节上各行走轮的径向位置，使所有行走轮均与管道内壁接触。

保持切割工具串在井内居中的方法包括：启动切割工具串上的扶正短节，使扶正短节向外扩张，直至扶正短节上的若干支撑轮与管道内壁接触。

所述沿井眼轴向定位的方法包括：启动切割工具串上的锚固旋转短节，使锚固旋转短节上的、滚动方向沿管道周向的各锚固轮径向向外扩张，直至各锚固轮压紧在管道内壁。

各锚固轮径向向外扩张的过程中，解除切割工具串在井内的居中状态；各锚固轮压紧在管道内壁后，通过各锚固轮使切割工具串在井内整体偏心。

所述锚固轮包括大径轮和小径轮，所述大径轮的直径大于所述小径轮的直径；大径轮和小径轮径向扩张的线速度相等。

所有锚固轮的圆心绕一圆周分布，且所述圆周在所述锚固旋转短节内偏心分布。

所述割刀位于切割工具串上的切割短节内；使割刀在井内偏心的方法包括：通过切割短节内的直线调节机构使割刀沿径向移动。

驱动切割工具串整体旋转的方法包括：主动驱动至少一个锚固轮转动，使各锚固轮在管道内壁沿周向行走，由锚固旋转短节带动切割工具串整体旋转。

实施例3：

一种井下管道切割工具串，用于执行如实施例1或2记载的切割方法，如图1所示，包括行走短节1、扶正短节2、锚固旋转短节3和切割短节4；

所述行走短节1启动时使切割工具串在管道内沿轴向行走；

所述扶正短节2启动时使切割工具串在管道内居中；

所述锚固旋转短节3启动时使切割工具串保持当前井深并绕管道轴线转动；

所述切割短节4启动时对管壁进行切割。

所述切割工具串在顶部连接电缆，所述行走短节1、扶正短节2、锚固旋转短节3和切割短节4均由所述电缆控制启动。

本实施例中，沿工具入井方向，所示行走短节1、扶正短节2、锚固旋转短节3和切割短节4依次自上而下分布，且相邻两短节之间通过丝扣连接。

本实施例的切割工具串在顶部连接电缆，所述行走短节、扶正短节、锚固旋转短节和切割短节均由所述电缆控制启动。其中的顶部，即是切割工具串在入井后朝向井口所在方向的一端。

本实施例中的行走短节如图2与图3所示，包括至少两个沿切割工具串轴向滚动的行走轮101、用于驱动至少一个行走轮101转动的第一驱动装置102、用于驱动所有行走轮101沿径向方向收放的第一变径机构。

本实施例以第一驱动装置驱动至少一个行走轮沿轴向滚动，被直接驱动的行走轮作为主动轮，如果有未被直接驱动的行走轮则作为从动轮，在至少两个行走轮的作用下，使本申请具有穿过常规电缆作业无法通过的遇阻点、以及在大井斜段、水平段内继续下放至所需井深的能力。

此外，本实施例以第一变径机构驱动所有的行走轮沿径向方向同步收放，使得行走短节能够适配各种内径尺寸的井下管道，以充分满足在钻杆、油管等小尺寸管柱内的电缆下放需求。

本实施例中，行走短节具有外壳，外壳上开具供行走轮伸出的孔洞；行走轮101共两个，相对分布在该外壳两侧。

本实施例中，第一驱动装置102为电机，其输出端通过齿轮组和链条机构，驱动两个行走轮101同步且同向转动。

在更为优选的实施方式中，第一变径机构包括第一液压推杆103、连接在第一液压推杆103输出端的推块104，每个行走轮101均与一爬行连杆105铰接，且所有爬行连杆105铰接在推块104上的相同位置。

实施例4：

一种井下管道切割工具串，在实施例3的基础上，所述扶正短节如图4与图5所示，包括中心轴201、固定连接在所述中心轴201上的定位件202、滑动连接在所述中心轴201上的第一滑动件203和第二滑动件204，所述第一滑动件203位于定位件202和第二滑动件204之间，且第一滑动件203与第二滑动件204之间连接第一弹性件205；还包括用于驱动所述第二滑动件204沿中心轴201滑动的第二驱动装置206、连接在定位件202与第一滑动件203之间的若干沿周向均匀分布的第二变径机构。

本实施例中的中心轴201如图6所示。

在启动扶正短节时，向第二驱动装置供电，第二驱动装置驱动第二滑动件在中心轴上滑动，进而使得第二变径机构受到挤压或拉伸，以此调整第二变径机构的最大外径，使得扶正短节能够满足任意内径尺寸的井下管道的扶正需求。并且，在第二滑动件滑动的过程中，第一弹性件发生弹性形变，使得在不需要扶正短节工作时，第二变径机构能够自动回收复位。可以看出，本实施例使得对扶正短节具有主动控制的能力，相较于传统的固定式的或被动式的扶正方式而言，不仅显著提高了通用性和适配能力，还能够在电缆下放遇阻时主动收缩第二变径机构、提高电缆作业下切割工具串通过阻卡段的能力。本领域技术人员应当理解，井下的管内阻卡段包括但不限于如套管管鞋位置、管串接箍位置、不等径钻具连接处等。

所述第二变径机构包括与所述定位件202铰接的第一连杆207、与所述第一滑动件203铰接的第二连杆208，所述第一连杆207与第二连杆208相互铰接；还包括若干支撑轮209，所述支撑轮209设置在第一连杆207与第二连杆208的铰接处；所述第一连杆207、第二连杆208上均铰接摇杆210，所述中心轴201上开设若干滑槽211，所述滑槽211的长轴平行于中心轴201轴线，所述摇杆210滑动配合在滑槽211内。

通过第一连杆、第二连杆的相互铰接，使得第一滑动件相对定位件靠近时，第一连杆与第二连杆之间的角度变小、第二变径机构向外扩张、外径增大；反之，当第一滑动件远离定位件时，第一连杆与第二连杆之间的角度变大、第二变径机构向内收缩、外径减小。此外，为了避免第一连杆与第二连杆向内弯折，本实施例特设置摇杆，通过滑槽限制摇杆只能够沿滑槽做直线滑动，进而防止第一连杆与第二连杆向内弯折，保证本申请的第二变径机构始终能够向外弯折扩张，使得位于两根连杆铰接处的支撑轮能够与管壁接触，以实现支撑和居中效果，并且使得本申请在入井过程中，也可以由支撑轮与管壁接触，降低对工具本体的磨损。

本实施例中，扶正短节具有外壳，外壳上开具供各支撑轮伸出的孔洞；第二驱动装置206为液压推杆，第一弹性件205为始终处于拉伸状态的弹簧。

支撑轮209除了设置在第一连杆207与第二连杆208的铰接处外，还在第一连杆207、第二连杆208上独立设置支撑轮209。

对于任意一组相互配合的第一连杆207与第二连杆208而言，其两者的夹角始终呈钝角，且钝角朝向向内。

本实施例中共四组相互配合的第一连杆207与第二连杆208，因此共四组支撑轮209，因此中心轴201上开设的滑槽211也为四组、沿周向均匀分布；对于任意两组相邻的第一连杆207与第二连杆208而言，其上的支撑轮的轴线相互垂直。

此外，相互铰接的第一连杆207和第二连杆208上的两根摇杆210、滑动配合在同一个滑槽内，当该两根摇杆210相互接触时，对应的第一连杆207与第二连杆208依然保持钝角向内的夹角状态。

实施例5：

一种井下管道切割工具串，在实施例3或4的基础上，所述锚固旋转短节如图7与图8所示，包括至少两个沿切割工具串周向滚动的锚固轮、用于驱动至少一个锚固轮转动的第三驱动装置301、用于驱动所有锚固轮沿径向方向收放的第三变径机构；所述锚固轮包括大径轮302和小径轮303，所述大径轮302的直径大于所述小径轮303的直径。

所述第三驱动装置301的输出端驱动传动轮304转动，所述大径轮302与所述传动轮304通过链条传动；还包括用于张紧所述链条的张紧机构。

本实施例中，第三驱动装置301为电机，其输出端通过齿轮组带动链条转动、进而由链条带动大径轮302转动。

本实施例的锚固旋转短节还特别适用于在大斜度井、大位移井以及水平井段的使用。常规的电缆作业根本无法将工具送入这些井段，并且即使成功送入，由于在这些井段内，工具重力已经几乎完全由管壁承担，电缆无法保证张紧(若强行张紧势必容易导致工具移位)，所以无法保证工具在井内的轴向稳定，而本实施例的锚固旋转短节可充分克服此缺陷。

本实施例中的第三变径机构包括主轴305、滑动配合在所述主轴305上的第三滑动件306、用于驱动所述第三滑动件306沿主轴305滑动的第四驱动装置307、套设在所述主轴305上的第二弹性件308、周向均布在所述主轴305上的至少两个插接部309、与所述插接部309沿径向滑动配合的第四滑动件310；所述第二弹性件308的一端与主轴305相对固定、另一端与第三滑动件306抵接；所述第四滑动件310与所述锚固轮一一对应相连；

还包括铰接在插接部309上的第三连杆311、铰接在第四滑动件310上的第四连杆312、铰接在第三滑动件306上的第五连杆313，所述第三连杆311与对应的第四连杆312相互铰接，所述第五连杆313与第四连杆312铰接。

所述锚固旋转短节3还包括第一壳体314；所有锚固轮的圆心绕一圆周分布，且所述圆周在所述第一壳体314内偏心分布。

本实施例使得锚固轮至少包括了大径轮和小径轮两种不同外径尺寸，由于所有锚固轮都是同步收放变径，因此大径轮和小径轮在第三变径机构的作用下也是同步沿径向收放，利用其外径不等的特殊性，使得锚固旋转短节在待切割管道内处于偏心状态、进而带动整个切割工具串处于偏心状态，这有利于切割短节对管壁的切割，特别是对于具有双层管道系统的井下工况而言(如具有油套环空的双层管道、具有钻套环空的双层管道、相邻井段套管重叠部分的双层管道)，相较于常规的、仅仅使切割刀片移动偏心的切割方式而言，显著扩大了偏心切割范围、提高了对各种工况的适应能力。

当需要使各锚固轮沿径向收放时，控制第四驱动装置启动，驱动第三滑动件在主轴上滑动，带动第五连杆运动，由第五连杆推动第四连杆运动、同时使第三连杆跟随运动，最终使得第四滑动件在插接部内沿径向滑动，进而带动锚固轮调整径向位置。

需要说明的是，由于锚固轮具有大径轮和小径轮两种不同尺寸，因此不同尺寸的锚固轮所对应的第五连杆的长度应当不同，即小径轮所对应的第五连杆的长度、应当大于大径轮所对应的第五连杆的长度，其具体长度在此不做限定，根据实际的各连杆尺寸进行适应性设置，以保证所有锚固轮能够同时与管道内壁接触即可。

本实施例中，第四驱动装置307为液压推杆，第二弹性件308为始终处于压缩状态的弹簧。

由于锚固轮具有大径轮和小径轮两种不同尺寸，因此不同尺寸的锚固轮所对应的第五连杆的长度应当不同，即小径轮所对应的第五连杆的长度、应当大于大径轮所对应的第五连杆的长度。本实施例中，使得当第四驱动装置307驱动第三滑动件306复位至行程上端时，所有的第四滑动件310均处于与各自对应的插接部309的插口处抵接状态。

在更为优选的实施方式中，所述第五连杆313为镂空结构，使第三连杆311从第五连杆313的镂空部位穿过。

在更为优选的实施方式中，所述张紧机构如图9所示，包括与所述链条啮合的两个链轮315、连接在主轴305端部的支撑条316、滑动配合在所述支撑条316两端的第五滑动件317，所述第五滑动件317的滑动方向平行于两个链轮315的圆心连线，且两个链轮315分别安装在两侧的第五滑动件317上；还包括固定在所述第五滑动件317上的安装柱318、位于支撑条316中部的限位块319，两侧的安装柱318之间连接若干第三弹性件321，两侧的第五滑动件317与限位块319之间均连接第四弹性件320。

优选的，所述第三弹性件321为始终处于拉伸状态的弹簧，所述第四弹性件320为始终处于压缩状态的弹簧。

通过此种张紧机构的设置，可以在调整各锚固轮径向位置时始终保持链条自动处于张紧状态。

实施例6：

一种井下管道切割工具串，实施例3至5中任一的工具串的基础上，所述切割短节如图10与图11所示，包括第二壳体401、位于第二壳体401底部的割刀402、用于驱动所述割刀402转动的第五驱动装置403、用于驱动所述割刀402沿径向移动的直线调节机构；通过直线调节机构使割刀402相对于第二壳体401偏心分布。

本实施例中，第五驱动装置403为电机，其输出端直接或间接带动割刀402旋转。

本实施例由第五驱动装置驱动割刀转动以实现对管壁的切割功能；通过直线调节机构调节割刀的径向位置，进而控制割刀相对于第二壳体的偏心程度，这更加有利于扩大偏心切割范围、提高对各种双层管工况甚至是多层管工况的适应能力。

本实施例中，割刀相对于第二壳体而言，只是绕自身轴向做旋转，在切割过程中，第二壳体与割刀共同随锚固旋转短节进行转动以调整方位，实现对管道整周的有效切割，相较于现有技术完全需要依靠对割刀设计复杂的循环运行轨迹的方式，还明显降低了控制难度、更有利于提高切割精度。

在更为优选的实施方式中，直线调节机构包括液压马达404、与输出端通过传动机构带动转盘405转动，转盘405上开设螺旋槽，所述第五驱动装置403安装在电机座406上，电机座406上固定连接滑块407，所述滑块407滑动配合在所述螺旋槽内。

液压马达404带动转盘转动，使得螺旋槽转动，螺旋槽与滑块407相对移动，使得电机座406、以及位于电机座406上的第五驱动装置403同步沿径向移动，进而改变割刀402的径向位置。

在更为优选的实施方式中，还包括第五弹性件408，所述第五弹性件408一端套设在电机座406上，另一端抵接在第二壳体401内壁。优选的，第五弹性件408为始终处于压缩状态的弹簧。

在更为优选的实施方式中，还包括支撑杆409，所述支撑杆409一端铰接在电机座406上、另一端抵接在第二壳体401内壁。在调整割刀402径向位置时，支撑杆409在重力作用下自动旋转，能够在尺寸满足的前提下始终保持与管壁的接触，进而起到支撑作用。

实施例7：

一种井下管道切割工具串，实施例3至6中任一的工具串的基础上，如图12所示，本实施例的管壁切割工具串包括从上至下依次连接的行走短节1、扶正短节2、锚固旋转短节3、行走短节1、扶正短节2、锚固旋转短节3、切割短节4。即是，本实施例包括两个行走短节1、两个扶正短节2和两个锚固旋转短节3，此种结构可显著提高切割工具串由电缆作业送入井内所需位置的稳定性和可靠性，同时具有一定的阻卡脱困能力，显著提高工程安全性、降低电缆作业的事故隐患。

在更为优选的实施方式中，两组行走短节1中的行走轮101在周向上交错布置，从而更加保证在大斜度定向井、大位移井、以及水平井段内的稳定行走。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体，意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以是经由其他部件间接相连。

Claims (9)

1.一种油气生产管柱切割方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过电缆作业将切割工具串自井口送入至设定井深，电缆送入过程中保持切割工具串在井内居中；

使切割工具串在当前井深下、沿井眼轴向定位；

使割刀在井内偏心；

使切割工具串上的割刀转动，并驱动割刀径向向外移动，直至割刀能够割开待切割的管壁；

连续或间断驱动切割工具串整体旋转；

通过电缆作业将切割工具串自井口送入至设定井深的过程中：当切割工具串所在位置的井斜大于设定阈值时，则通过切割工具串上的行走短节，使切割工具串沿管道井眼方向主动行走；

所述油气生产管柱切割方法基于井下管道切割工具串执行，所述井下管道切割工具串包括行走短节、扶正短节、锚固旋转短节和切割短节；

所述行走短节启动时使切割工具串在管道内沿轴向行走；

所述扶正短节启动时使切割工具串在管道内居中；

所述锚固旋转短节启动时使切割工具串保持当前井深并绕管道轴线转动；

所述切割短节启动时对管壁进行切割；

所述锚固旋转短节包括至少两个沿切割工具串周向滚动的锚固轮、用于驱动至少一个锚固轮转动的第三驱动装置、用于驱动所有锚固轮沿径向方向收放的第三变径机构；所述锚固轮包括大径轮和小径轮，所述大径轮的直径大于所述小径轮的直径；

所述第三驱动装置的输出端驱动传动轮转动，所述大径轮与所述传动轮通过链条传动；还包括用于张紧所述链条的张紧机构；

第三变径机构包括主轴、滑动配合在所述主轴上的第三滑动件、用于驱动所述第三滑动件沿主轴滑动的第四驱动装置、套设在所述主轴上的第二弹性件、周向均布在所述主轴上的至少两个插接部、与所述插接部沿径向滑动配合的第四滑动件；所述第二弹性件的一端与主轴相对固定、另一端与第三滑动件抵接；所述第四滑动件与所述锚固轮一一对应相连；

还包括铰接在插接部上的第三连杆、铰接在第四滑动件上的第四连杆、铰接在第三滑动件上的第五连杆，所述第三连杆与对应的第四连杆相互铰接，所述第五连杆与第四连杆铰接；

第二弹性件为始终处于压缩状态的弹簧；小径轮所对应的第五连杆的长度大于大径轮所对应的第五连杆的长度；当第四驱动装置驱动第三滑动件复位至行程上端时，所有的第四滑动件均处于与各自对应的插接部的插口处抵接状态。

2.根据权利要求1所述的一种油气生产管柱切割方法，其特征在于，通过行走短节使切割工具串沿管道井眼方向主动行走的过程中，调整行走短节上各行走轮的径向位置，使所有行走轮均与管道内壁接触。

3.根据权利要求1所述的一种油气生产管柱切割方法，其特征在于，保持切割工具串在井内居中的方法包括：启动切割工具串上的扶正短节，使扶正短节向外扩张，直至扶正短节上的若干支撑轮与管道内壁接触。

4.根据权利要求1所述的一种油气生产管柱切割方法，其特征在于，所述沿井眼轴向定位的方法包括：启动切割工具串上的锚固旋转短节，使锚固旋转短节上的、滚动方向沿管道周向的各锚固轮径向向外扩张，直至各锚固轮压紧在管道内壁。

5.根据权利要求4所述的一种油气生产管柱切割方法，其特征在于，各锚固轮径向向外扩张的过程中，解除切割工具串在井内的居中状态；各锚固轮压紧在管道内壁后，通过各锚固轮使切割工具串在井内整体偏心。

6.根据权利要求4所述的一种油气生产管柱切割方法，其特征在于，大径轮和小径轮径向扩张的线速度相等。

7.根据权利要求4所述的一种油气生产管柱切割方法，其特征在于，所有锚固轮的圆心绕一圆周分布，且所述圆周在所述锚固旋转短节内偏心分布。

8.根据权利要求1所述的一种油气生产管柱切割方法，其特征在于，所述割刀位于切割工具串上的切割短节内；使割刀在井内偏心的方法包括：通过切割短节内的直线调节机构使割刀沿径向移动。

9.根据权利要求4所述的一种油气生产管柱切割方法，其特征在于，驱动切割工具串整体旋转的方法包括：主动驱动至少一个锚固轮转动，使各锚固轮在管道内壁沿周向行走，由锚固旋转短节带动切割工具串整体旋转。