CN117377808A - 井下方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在现有井中的预定位置处准备和/或提供隔离的井下方法，井具有顶部和布置在井孔中的第一金属井管结构，第一金属井管结构具有纵向延伸方向，井下方法包括：将包括位于突伸部件上的钻头的井下工具插入第一金属井管结构中；使井下工具对着预定位置就位；通过沿第一金属井管结构的圆周机加工第一金属井管结构来使为第一金属井管结构的上部部分的第一区段与为第一金属井管结构的第二部分的第二区段分离；使井下工具沿纵向延伸方向在第一金属井管结构的第一区段中移动一预定距离至到达位于预定位置上方的第二位置；以及通过沿第一金属井管结构的圆周机加工第一金属井管结构来将第一金属井管结构的第一区段的第一部分与第一金属井管结构的第一区段的第二部分分离，从而在第一区段的第二部分与第二区段之间提供未加套管的开口。

Description

井下方法

技术领域

本发明涉及一种用于在现有井中的预定位置处准备和/或提供隔离的井下方法，该井具有顶部和布置在井孔中的第一金属井管结构，该第一金属井管结构具有纵向延伸方向。本发明还涉及一种用于执行井下方法的井下系统。

背景技术

在澳大利亚和巴西，现有的井不能如预期的那样工作，并且含烃流体的产量因此从特定的井中减少，或者井产生高含量的水，操作者有必要以安全的方式弃井，即在注水泥之前移除内部生产管柱以形成通道。然而，在这些井中的一些井中，内部生产管柱被外部生产管柱包围，即完井是加双层套管的，并且控制线或液压管可以在内部生产管柱的外部延伸。内部和外部生产管柱都需要至少部分移除，以便水泥能够进入，并且如果存在控制线，则该线也需要移除，因为流体可能沿着水泥中的线流动并导致泄漏。为了使水泥能够进入，内部生产管柱被拉出，并且控制线也因其被夹持到内部生产管柱而被拉出，随后外部生产管柱被拉出，并且水泥被向下浇注，从而填充至井的在井塞上方至少30米处。这是一项昂贵的作业，因为拉出这种生产管柱需要大型钻机。

发明内容

本发明的一个目的是完全或部分地克服现有技术中的上述缺点和不足。更特别地，一个目的是提供一种改进的井下方法，该井下方法能够以更简单、更便宜和符合规定的方式提供井的废弃。

从下面的描述中将变得显而易见的上述目的以及众多的其它目的、优点和特征由根据本发明的方案来实现，即通过一种用于在现有井中的预定位置处准备和/或提供隔离的井下方法来实现，该井具有顶部和布置在井孔中的第一金属井管结构，该第一金属井管结构具有纵向延伸方向，该井下方法包括：

-将包括位于突伸部件上的钻头的井下工具插入第一金属井管结构中；

-使井下工具对着所述预定位置就位；

-通过沿第一金属井管结构的圆周机加工第一金属井管结构来使第一金属井管结构的第一区段/上部部分与第一金属井管结构的第二区段/下部部分分离；

-使井下工具沿所述纵向延伸方向在所述第一金属井管结构的第一区段中移动一预定距离至到达位于所述预定位置上方的第二位置；以及

-通过沿第一金属井管结构的圆周机加工第一金属井管结构来将第一金属井管结构的第一区段的第一部分与第一金属井管结构的第一区段的第二部分分离，从而在所述第一区段的第二部分与所述第二区段之间提供未加套管的开口。

此外，井下方法还可包括将第一金属井管结构的第一区段的第一部分留在井中。

通过将第一金属井管结构的第一区段的切除的第一部分留在井中，可以在井中的任何地方形成未加套管的开口，而无需花费时间首先将金属井管结构的上部自井取出或将该第一部分自井取出。因此，该方法提供了一种更快的堵塞和废弃井的方式，并且该方法还提供了一种更便宜的堵塞和废弃井的方式。尤其是成本非常重要，因为当打井即钻井孔、对井进行完井等时，操作者必须存款，以防在多年后需要堵塞和废弃井时操作者没有资金进行堵塞和废弃井。因此，如果操作者能够提出比常规方法花费更少的堵塞和废弃方法，则操作者可相应地减少存款金额。传统的方法拉出完井系统/金属井管结构的位于要坐放屏障的位置上方的部分，因此这样做花费了大量的金钱。

此外，井下方法还可包括：

-在位于第一区段和第二区段之间的未加套管的开口中插入屏障，例如环状屏障或井塞，用于在井孔中提供隔离，从而将井孔的上部部分与井孔的下部部分隔离。

此外，井下方法还可包括：

-使屏障膨胀以在所述预定位置提供隔离。

此外，井下方法还可包括将水泥在上部部分中浇注到屏障上和未加套管的开口中/整个未加套管的开口中。

此外，将第一区段与第二区段分离可包括机加工第一金属井管结构的沿纵向延伸方向在预定距离上的部分。

此外，井下方法还可包括：

-将井下工具沿纵向延伸方向在第一金属井管结构的第一区段中移动一预定距离至到达位于第二位置上方的第三位置；以及

-通过沿第一金属井管结构的圆周机加工第一金属井管结构来将第一金属井管结构的第一区段的另一部分与第一金属井管结构的第一区段的剩余部分分离，从而增大所述未加套管的开口。

此外，将第一区段与第二区段分离可包括在机加工之后使第一区段从第二区段移开。

此外，将第一区段与第二区段分离可包括在机加工之后将第一区段从井孔拉出。

此外，将第一区段与第二区段分离还可包括将第一区段插入到井孔中距第二区段一定距离处。

此外，插入环状屏障可由所述井下工具或另一井下工具执行。

此外，插入未膨胀的环状屏障可通过将未膨胀的环状屏障安装在第一区段的端部来执行。

此外，环状屏障可包括管状金属部件和可膨胀金属套筒，该可膨胀金属套筒与管状金属部件连接并围绕管状金属部件，从而在管状金属结构和可膨胀金属套筒之间提供环形空间，管状金属部件具有膨胀开口。

此外，管状金属部件可具有离井的顶部最远的封闭端。

此外，管状金属部件可具有球座，用于在浇注水泥之前接收球。

此外，环状屏障可包括可膨胀的金属套筒。

此外，控制线或液压管可沿纵向延伸方向在第一金属井管结构的外部延伸，并且将第一金属井管结构的第一区段与第二区段分离的步骤还可包括将控制线或液压管的第一部分与控制线或液压管的第二部分分离。

此外，第二金属井管结构可围绕第一金属井管结构的周向布置，并且将第一金属井管结构的第一区段与第二区段分离的步骤还可包括通过沿第二金属井管结构的圆周机加工第二金属井管结构来将第二金属井管结构的第一区段与第二金属井管结构的第二区段分离。

此外，第二金属井管结构可围绕第一金属井管结构的周向布置，并且控制线或液压管可布置在第一金属井管结构和第二金属井管结构之间，将第一金属井管结构的第一区段与第二区段分离的步骤还包括通过沿第二金属井管结构的圆周机加工第二金属井管结构来将第二金属井管结构的第一区段与第二金属井管结构的第二区段分离。

此外，分离第一和/或第二部分的步骤可开始于沿第一金属井管结构的圆周机加工第一金属井管结构，随后当第一和/或第二部分分离后停止机加工。

此外，在使井下工具沿着纵向延伸方向在所述预定位置上方移动预定距离之前，可以停止或停用井下工具(机加工)。

此外，预定位置可以是第一确定位置，在第二预定位置执行“将第一金属井管结构的第一区段的第一部分与第一金属井管结构的第一区段的第二部分分离”，并且井下工具在从第一预定位置向第二预定位置移动时停用。

另外，当井管结构的一部分已经与井管结构的第二部分分离时，井下工具可以停止。

此外，可通过使突伸部件上的钻头在径向方向上进一步向外突伸来使控制线或液压管的第一部分与控制线或液压管的第二部分分离。

此外，可通过使可突伸元件上的钻头在径向方向上进一步向外突伸来使第二金属井管结构的第一区段可与第二金属井管结构的第二区段分离。

此外，套筒可围绕第一金属井管结构的周向布置，并且将第一金属井管结构的第一区段与第二区段分离的步骤还可包括将套筒的第一区段与套筒的第二区段分离。

此外，使环状屏障膨胀可通过使管状金属部件和/或可膨胀金属套筒膨胀来执行。

此外，可通过心轴和/或可膨胀囊状物来使环状屏障膨胀。

此外，可膨胀金属套筒可在第一区段和第二区段之间径向膨胀，以抵紧井孔的壁部。

此外，环状屏障可具有第一屏障端和第二屏障端，第一屏障端配置为与第一区段重叠，第二屏障端配置为与第二区段重叠。

此外，井下方法还可包括于第二预定位置处在位于井孔壁部和金属井管结构之间的环空中提供第二区域隔离。

此外，本发明涉及一种井下系统，其用于执行井下方法，以在预定位置处于井孔中和现有井中的具有纵向延伸方向的另一金属井管结构中提供区域隔离，该井下系统包括：

-布置在井孔中的第一金属井管结构；

-插入第一金属井管结构中并且对着所述预定位置就位的井下工具，用于通过沿第一金属井管结构的圆周机加工第一金属井管结构来将第一金属井管结构的第一区段的多个第一部分与第一金属井管结构的第二区段分离，从而提供未加套管的开口；以及

-布置在第一区段和第二区段之间的屏障，用于在所述预定位置处在未加套管的开口中提供区域隔离。

本发明还涉及一种井下系统，用于执行根据前述权利要求中任一项所述的井下方法，以在预定位置处于井孔中和现有井中的具有纵向延伸方向的另一金属井管结构中提供区域隔离，该井下系统包括：

-布置在井孔中的金属井管结构；

-为井下管道干预工具的井下工具，该井下工具包括：

-具有第一壳体部分和第二壳体部分的工具壳体，所述第一壳体部分包括位于突伸部件上的钻头；

-旋转单元如电动马达，用于使第一壳体部分相对于第二壳体部分旋转，并且

该工具被插入所述金属井管结构中，并且对着所述预定位置就位，用于通过使第一壳体部分旋转并由此使钻头旋转而沿着金属井管结构的圆周机加工所述金属井管结构，从而将金属井管结构的第一区段的多个第一部分与金属井管结构的第二区段分离，从而提供未加套管的开口；以及

-屏障，其布置在第一区段和第二区段之间，用于在所述预定位置处于所述未加套管的开口中提供区域隔离。

此外，所述钻头可包括由研磨材料构成的第一部段。

另外，钻头可相对于工具壳体的第一壳体部分在缩回位置和突伸位置之间移动。

所述井下工具可以是井下管道干预工具，其用于浸入井孔中的套管中并用于从该套管内选择性地去除材料，该工具在纵向方向上延伸，该井下管道干预工具包括：

-具有第一壳体部分和第二壳体部分的工具壳体；

-布置在第二壳体部分中的旋转单元，例如电动马达；以及

-在所述旋转单元的作用下旋转的旋转轴，该旋转轴用于使与所述第一壳体部分连接并形成有研磨边缘的、由研磨材料构成的至少第一部段旋转，

其中所述第一部段能相对于工具壳体的第一壳体部分在缩回位置和突伸位置之间移动。

当具有大直径的井并且工具的外径受到比操作发生的位置更靠套管上方的限制部的限制时，该部段需要比在小直径的套管中向外突伸得更远，并且于是在用于去除材料的机械加工操作过程中的振动将会撞掉该部段的碎片的风险很高，但是当该部段由研磨材料制成时，新的颗粒出现并且去除操作可以继续进行。

在其他情况下，井下管道干预工具被浸在被套筒或第二套管围绕的套管中，并且井下管道干预工具需要选择性地从套管内去除材料，以分离套管和套筒或第二套管两者。这在第一套管的分离破坏了所述部段并且于是该部段无法再分离第二套管或套筒的情况下是无法实现的。然而，当该部段由研磨材料构成时，该部段当被磨损时仅仅是减小了尺寸并且会暴露出部段中的新的颗粒，因此随着使该部段仅进一步突伸一点来补偿该部段的减小的尺寸，分离操作可以容易地成功继续进行。

因此，该部段可以是研磨部段。

此外，该部段可以是磨削部段。

此外，该部段可以是磨石。

此外，由研磨材料构成的第一部段可以是不产生碎屑的材料。

此外，第一部段可以由不产生碎屑的材料制成。

第一部段可以相对于工具壳体的第一壳体部分在缩回位置和突伸位置之间液压地移动。

通过具有液压操作的部件启动组件，随着部段的磨损，部段可以连续地向外突出，使得尺寸减小的部段仍然能够接触套管，从而继续去除操作。

此外，该工具还可包括布置在旋转单元和第一壳体部分之间的传动区段。

此外，所述由研磨材料构成的至少第一部段可以包括金刚石颗粒或立方氮化硼颗粒、氧化铝(刚玉)颗粒、碳化硅颗粒、碳化钨颗粒或陶瓷颗粒。

此外，井下管道干预工具可以包括第二部段，该第二部段沿着工具的周向布置在距第一部段一距离处。

此外，所述由研磨材料构成的至少第一部段可以包括粘合剂，例如铁、钴、镍、青铜、黄铜、碳化钨、陶瓷、树脂、环氧树脂或聚酯。

此外，第一部段可以具有基部和从所述基部突出的突起部分，从而形成径向尖端。

在操作中，径向尖端接触套管，用于选择性地从套管去除材料，例如用于分离套管，并且当由研磨材料构成的部段在去除操作中被磨损时，部段的突起部分仅减小尺寸并且部段中的新颗粒被暴露。因此随着该部段的突起部分的其余部分仅进一步突伸一点以补偿该部段的减小的尺寸，分离操作便可以容易地成功进行。当分离围绕第一套管的套筒或第二套管时，基部也变得起研磨作用，从而从第一套管进一步去除材料，使得已经分离了第一套管的突伸部件能够进一步突伸，从而也分离第二套管。

此外，第一部段可以从基部渐缩到末端，从而形成径向尖端。

此外，第一部段可从基部渐缩到末端，从而形成突伸部件的径向尖端。

因此，基部、径向尖端和突伸部件可由研磨材料构成。

此外，径向尖端可形成有所述研磨边缘。

此外，所述第一部段在所述缩回位置可具有沿纵向轴线的部段长度并且该第一部段可具有垂直于所述纵向轴线的部段高度，所述径向尖端具有沿所述纵向轴线的尖端长度，该尖端长度小于所述部段长度的75％，优选小于所述部段长度的60％，更优选小于所述部段长度的50％。

此外，该部段可以具有在所述基部处的第一部段高度和在所述径向尖端处的第二部段高度，第二部段高度高于第一部段高度；优选地，第二部段高度是第一部段高度的至少两倍，更优选地，第二部段高度是第一部段高度的至少三倍。

此外，第一部段可以具有沿着工具的周向延伸的部段宽度。

此外，部段宽度沿部段长度可以是恒定的。

此外，部段宽度沿部段高度可以是恒定的。

此外，在所述末端处的部段宽度可以小于在所述基部处的部段宽度。

此外，所述径向尖端可以具有背离第二工具壳体的正面和面向第二工具壳体的背面，并且所述正面可以从所述末端起向内倾斜，使得所述径向尖端的末端是该部段的最靠外的部分。

该部段可具有面向第一工具壳体并且背离所述末端的基部端面，并且该部段可具有在该基部端面和该正面之间的大于90°的角度。以这种方式，径向尖端比在正面没有朝向背面向内或向后倾斜的情况下更尖锐。

此外，该工具可进一步包括能相对于工具壳体的第一壳体部分在缩回位置和突伸位置之间移动的突伸部件，该突伸部件具有第一端和第二端，所述第二端与第一壳体部分可移动地连接，并且所述第一端与第一部段连接，并且该工具还可以包括用于使突伸部件在缩回位置和突伸位置之间移动的部件启动组件。

此外，突伸部件可以带有连接到第一端的多个部段。

此外，突伸部件可以具有部件延伸方向，第一部段的部段长度沿着该部件延伸方向延伸，并且部段高度垂直于该部件延伸方向地在工具的径向方向上延伸。

此外，突伸部件可以在缩回位置和突伸位置之间枢转。

此外，部件启动组件可以包括:

-布置在第一壳体部分中并包括活塞腔室的活塞壳体；以及

-布置在活塞腔室内的、用于在所述缩回位置和所述突伸位置之间移动所述突伸部件的活塞构件，所述活塞构件能在井下工具的纵向方向上移动并具有第一活塞端面，通过在所述第一活塞端面上施加液压压力并使活塞在第一方向上移动，能够使所述活塞构件在所述突伸部件上施加突伸力。

通过具有液压操作的部件启动组件，随着部段被磨损，部段可以连续地向外突出，使得尺寸减小的部段仍然能够以足够的钻压(WOB)接触套管，从而继续去除操作。

此外，部件启动组件可以包括：

-布置在第一壳体部分中并包括活塞腔室的活塞壳体；以及

-布置在所述活塞腔室内的、用于在所述缩回位置和所述突伸位置之间移动所述突伸部件的活塞构件，所述活塞构件能在垂直于井下工具的纵向方向的方向上移动并具有第一活塞端面，通过在所述第一活塞端面上施加液压压力并使活塞在第一方向上移动，能够使所述活塞构件在所述突伸部件上施加突伸力。

此外，井下管道干预工具可以是井下管道分离工具，其通过从内部研磨机加工套管来将所述套管的上部部分从所述套管的下部部分分离。

此外，井下管道干预工具还可包括锚固区段，该锚固区段包括能从工具壳体伸出的至少一个锚固件，用于将工具锚固在所述套管中。

此外，井下管道干预工具还可以包括驱动单元，该驱动单元包括在轮臂上的轮子，用于在井中推动所述工具前进。

此外，井下管道干预工具还可以包括冲程单元，例如冲程工具，其提供处于所述突伸位置的所述第一部段的、沿着金属井管结构的纵向延伸方向的移动。因此，当井下管道干预工具被浸在金属井管结构中，并且井下工具的锚固区段被液压启动以相对于金属井管结构锚固井下管道干预工具的非旋转部分时，第一部段例如通过碾磨或磨削沿着金属井管结构的周向和纵向延伸方向从金属井管结构去除材料。因此，通过将金属井管结构磨削成小颗粒来从金属井管结构中去除金属井管结构的一部分，从而形成或重新形成环空隔离。

从金属井管结构去除的部分可以具有沿着金属井管结构的纵向延伸方向的大于0.5米，优选大于1米，甚至更优选大于5米的长度。

最后，本发明还涉及一种井下系统，该井下系统包括第一金属井管结构和用于布置在井下系统中的上述井下管道干预工具。

附图说明

下面将参考后附的示意图更详细地描述本发明及其许多优点，所述示意图出于示例目的仅示出了一些非限制性的实施例，其中：

图1A示出了井孔中的套管/第一金属井管结构和第二金属井管结构中的井下管道干预工具的局部剖视图，该井下管道干预工具用于通过从内部机加工第一金属井管结构来将第一金属井管结构的上部部分与第一金属井管结构的下部部分分离，并且用于将第二金属井管结构的上部部分与第二金属井管结构的下部部分分离；

图1B示出了井中的井下工具的局部剖视图，该井下工具具有被第二金属井管结构围绕的第一金属井管结构和紧固到第一金属井管结构的外表面并因此布置在第一金属井管结构和第二金属井管结构之间的控制线/液压管；

图2示出了具有多个部段的突伸部件；

图3示出了井下管道干预工具的一个部段的侧视图；

图4示出了井下管道干预工具的另一部段的侧视图；

图5示出了井下管道干预工具的又一部段的侧视图；

图6示出了图2的突伸部件的部段之一的透视图；

图7示出了井下管道干预工具的又一部段的透视图；

图8示出了再一井下管道干预工具的一部分；

图9示出了部件启动组件的剖视图；

图10示出了又一部件启动组件的剖视图；

图11示出了工具的锚固区段的剖视图；

图12A示出了具有井下工具的井下系统的局部剖视图，该井下工具位于具有第一金属井管结构的井中，用于将第一区段与第二区段分离；

图12B示出了图12A的井下系统，其中井下工具已经从第一金属井管结构的第一区段分离了几个第一部分，从而在第一区段和第二区段之间提供了环空的未加套管的开口；

图12C示出了图12B的井下系统，其中井下工具已经分离了更多的第一部分，从而提供了更大的未加套管的开口；

图12D示出了图12C的井下系统，其中第二工具已经使与未加套管的开口相对的屏障如井塞膨胀；

图12E示出了图12D的井下系统，其中水泥已经被浇注到井塞上和未加套管的开口中；

图13示出了具有可膨胀金属套筒的井塞的剖视图；

图14示出了另一个井塞的剖视图，该井塞具有容纳水泥刮塞的座；

图15示出了又一个井塞的剖视图，该井塞具有被可膨胀金属套筒围绕的基础部件；

图16A示出了另一种井下系统的局部剖视图，该井下系统具有用于在未加套管的开口中坐放环状屏障的工具；以及

图16B示出了图16A的井下系统，其中井下工具已经被移除，将环状屏障留在井中。

所有的附图是高度示意性的，未必按比例绘制，并且它们仅示出了阐明本发明所必需的那些部件，省略或仅暗示了其它部件。

具体实施方式

图1A示出了井下管道干预工具/井下工具1，其用于浸入井孔3中的套管/第一金属井管结构2中，并且用于选择性地从套管内去除材料，例如用于通过从内部切割或研磨机加工套管来将套管/第一金属井管结构2的上部部分/第一区段4与套管/第一金属井管结构2的下部部分/第二区段5分离。该工具在纵向方向L上延伸，并且包括具有第一壳体部分7和第二壳体部分8的工具壳体6。当工具被浸没在井中时，第二壳体部分8布置成更靠近井的顶部51(如图12A所示)。该工具还包括布置在第二壳体部分8中的旋转单元20如电动马达，以及由旋转单元20旋转的旋转轴12，所述旋转轴用于旋转至少包括由研磨材料构成的第一部段25的钻头10，使得突伸部件9上的至少由研磨材料构成的第一部段25与第一壳体部分7连接并形成钻头10的研磨边缘。第一部段25和因此钻头10可相对于工具壳体6的第一壳体部分7在缩回位置和伸出位置之间移动，使得第一部段25沿垂直于工具纵向方向L的大致径向方向R移动，并接触套管2的内表面。如能看到的，该工具包括多个部段。

第一部段25可通过液压/液力动力在缩回位置和伸出位置之间移动。通过具有液压操作的部件启动组件11，第一部段25可随着部段被磨损而连续向外突出，使得尺寸减小的部段仍然能够以足够的钻压(WOB)接触套管2，以继续去除作业。

井下管道干预工具/井下工具1还包括布置在旋转单元20和第一壳体部分7之间的齿轮传动区段23，用于改变旋转轴12的转速，使得第一壳体部分7以更低或更高的速度旋转。井下管道干预工具/井下工具1是电缆工具，即该工具通过电缆24接收电力。电控单元69布置在至电缆24的连接部与工具的马达20之间。该工具还包括补偿器60B，用于确保工具内部的轻微过压。电动马达既驱动泵21，又旋转第一壳体部分7和第一部段25。尽管未示出，但除了旋转单元20之外，井下管道干预工具/井下工具1还可具有另一个马达，使得一个马达驱动泵21，而另一个马达旋转第一壳体部分7和第一部段25。井下管道干预工具/井下工具1还可包括驱动单元59，例如包括在轮臂61上的轮子60的井下牵引器，用于在井的除垂直部分之外的其他部分中在井中向前推进工具。井下管道干预工具/井下工具1仅通过电缆24(例如，通过另一种供电线，例如光纤)而不是通过管道(例如连续油管、钻杆或类似管道)浸入井或套管2中。

如图1A和1B所示，第一部段25抵靠套管2的内表面63，以便有选择地从套管2内去除材料，并通过沿第一金属井管结构的圆周机加工第一金属井管结构而将作为套管/金属井管结构的上部部分4的第一区段4与作为第一金属井管结构的下部部分5的第二区段5分离开。在图1A和1B所示的分离之后，井下工具沿纵向延伸方向在第一金属井管结构的第一区段中移动一预定距离d至到达在预定位置上方的第二位置，然后，该工具通过沿第一金属井管结构的圆周机加工第一金属井管结构来将第一金属井管结构的第一区段的第一部分4A与第一金属井管结构的第一区段的第二部分4B分离，从而在第一区段的第二部分和第二区段之间提供无套管的开口112。第一金属井管结构的第一区段的第一部分留在井中。

通过将第一金属井管结构的第一区段的切除的第一部分留在井中，可以在井中的任何地方形成未加套管的开口，而无需花费时间首先将金属井管结构的上部自井取出或将该第一部分自井取出。因此，该方法提供了一种更快的堵塞和废弃井的方式，并且该方法还提供了一种更便宜的堵塞和废弃井的方式。尤其是成本非常重要，因为当打井即钻井孔、对井进行完井等时，操作者必须存款，以防在多年后需要堵塞和废弃井时操作者没有资金进行堵塞和废弃井。因此，如果操作者能够提出比常规方法花费更少的堵塞和废弃方法，则操作者可相应地减少存款金额。传统的方法拉出完井系统/金属井管结构的位于要坐放屏障的位置上方的部分，因此这样做花费了大量的金钱。

这种分离是通过以下方式实现的：使用研磨切削(即磨削)机加工套管，即通过在旋转第一部段25的同时迫使第一部段抵紧所述内表面，从而通过不产生切屑的操作来提供被去除材料的圆周切割。因此，套管2的被去除的材料仅被转化成小颗粒，而不是像已知切削工具那样的长碎片。将留在油井中的如此长的碎片带到地面非常困难，但这些碎片可能足够大，从而会稍后与干预工具或完井产品相互作用。

当使用研磨材料的部段(例如刀片)代替已知的金属切削刀片时，无意的振动不会妨碍机加工操作的完成。当经历非预期的振动时，已知的金属切削刀片由于切削边缘撞击套管而被损坏，并且小碎片被敲掉，金属切削刀片不再具有能够切削的切削边缘，并且工具需要从井中缩回。当存在由研磨材料构成的部段时，小的敲掉的碎片将正好暴露研磨材料中的新研磨颗粒，并且研磨过程可以继续。因此，该部段碾磨或研磨要从井中去除的元件，例如套管壁的一部分、螺纹接头、滑动套筒、止回器、阀等。

在其他情况下，如图1A和1B所示，井下管道干预工具/井下工具被浸在由套筒或第二套管围绕的套管中，并且井下管道干预工具/井下工具需要从套管内有选择地去除材料，以分离套管/金属井管结构和套筒或第二套管/金属井管结构。以下情况是不可能的：如果第一套管的分离破坏了部段，导致该部段不能再分离第二套管或套筒。然而，当部段是由研磨材料构成时，其在磨损时仅减小尺寸，并且部段中的新颗粒被暴露，分离操作可以容易地成功进行，因为部段仅被进一步突伸一点，以补偿部段的尺寸减小。

在图1B中，控制线或液压管38布置在第一金属井管结构2和第二金属井管结构2B之间，并且控制线38夹在第一金属井管结构2的外表面上。还能将控制线/液压管38切割成第一区段38A和第二区段38B的最佳方式是靠近夹具46中的一个切割或研磨，而不是直接在夹具46中切割或研磨，因为否则钻头10比仅切割/研磨第一金属井管结构2和线/管38磨损更多。

区段/钻头可以是研磨区段或研磨区段，例如磨石。由研磨材料构成的部段是不产生碎屑的材料。因此，该部段由不产生碎片的材料制成。

由研磨材料构成的部段25包括金刚石或立方氮化硼的、氧化铝(刚玉)的、碳化硅的、碳化钨的、陶瓷的或类似材料的颗粒。由研磨材料构成的部段25包括结合剂，例如铁、钴、镍、青铜、黄铜、碳化钨、陶瓷、树脂、环氧树脂或聚酯。

如图3和6所示，部段25从基部25A到末端10A逐渐变细，形成径向尖端25B。第一部段25在缩回位置具有沿纵向轴线的部段长度LS，并且部段25具有垂直于纵向轴线的部段高度H、H1、H2。径向尖端25B沿纵向轴线的尖端长度LT小于部段长度的75％。基部25A处的部段高度是第一部段高度H1，径向尖端25B处的部段高度是第二部段高度H2。在图3中，第二部段高度H2是第一部段高度H1的大约三倍。在另一个实施例中，第二部段高度H2高于第一部段高度H1，并且优选地是第一部段高度H1至少两倍高。图3的径向尖端25B具有背离工具的正面76和面向刀具主要部分的背面78。正面76从末端10A朝向背面78向内或向后倾斜。区段25在基部端面77和正面76之间具有大于90°的角度V，使得径向尖端25B比正面76不向后倾斜时更尖锐。在图4中，径向尖端25B的正面76远离基部25A倾斜，从而形成与角度v大于90°时相比不那么尖锐的径向尖端25B。通过具有如图3所示的尖锐的径向尖端25B，当切割、研磨或铣入套管2从而将上部部分4与下部部分5分开(如图1A或1B所示)时，部段25以及工具不太可能被卡住。如果径向尖端25B具有同时接合套管2的大尖端，则它需要比有时可以提供给井下几公里处的工具更大的功率。此外，当将套管2的上部部分4与下部部分5分离时，当部段25已经切穿套管壁时，工具可能正在承载上部部分4，因此部段25可能被卡住。

如图1A、1B-9以及特别是图3所示，第一部段25具有如图3所示的基部25A，以及从基部25A突出的突伸部件9，从而形成径向尖端25B。因此，第一部段25从基部25A到末端10A逐渐变细，从而形成突伸部件9的径向尖端25B。在操作中，径向尖端25B接触套管2的内表面，用于从套管中选择性地去除材料，例如，以便分离/锯穿套管2，并且当由研磨材料构成的部段在去除操作期间磨损时，部段的突伸部件9仅减小尺寸，并且部段中的新颗粒/金刚石被暴露，并且分离/去除操作可以容易地成功进行，因为部段的突伸部件9的剩余部分仅进一步突伸一点，用于补偿部段的减小尺寸。当将围绕第一套管的套筒或第二套管分成两部分时，基部也变成研磨料，从而从第一套管进一步去除材料，使得已经分离第一套管的突伸部件能够进一步突出，从而也分离第二套管。因此，基部25A、径向尖端25B和突伸部件9由研磨材料制成。

如能在图6中看到的那样，径向尖端25B的末端10A形成研磨边缘10。图4中也是如此，在图4中，末端10A看起来像一个正方形的端面，而不是一条线或边，但是一旦突伸部件9从工具壳体6突伸，该部段便倾斜，然后末端10A形成研磨边缘10。研磨边缘10从套管2内切入井内的元件，并且随着边缘磨损，研磨边缘10变得更大，并且末端10A也机加工到切口的相邻部分中，以便从套管2进一步去除材料。

第一部段25也可以是从布置在基部端面77和径向尖端25B之间的基部25A渐缩的径向尖端25B，如图5所示。因此，该基部25A具有与基部和部段长度大致相同的长度。该第一部段25具有如图2、6和7所示的部段宽度W，并且在图7中，径向尖端25B还沿工具的周向方向渐缩成比图6的末端更小的末端10A。这样，与要机加工的井内的套管壁或其它元件接合的面更小，因此与末端10A更大的情况相比，需要更少的功率来旋转所述部段和第一壳体部分7。当在井下几公里处时，不超过600V或3-5W的功率可用于在井下为工具供电，因此这种渐缩可能是决定工具是否能够操作的差异。

在图1A和1B中，井下管道干预工具/井下工具1还包括突伸部件9，其可相对于工具壳体6的第一壳体部分7在缩回位置和突伸位置之间移动。如图2所示，突伸部件9具有第一端18和第二端19。第二端19与第一壳体部分7可移动地连接，第一端18与第一部段25、25’连接。如图8-10所示，该工具还包括部件启动组件11，用于例如通过液力学在缩回位置和突伸位置之间移动突伸部件9。在图1、图8和图9中，突伸部件9处于其突伸位置，但在图10中处于其缩回位置(虚线表示突伸位置)。突伸部件9在缩回位置和突伸位置之间移动所述部段，并且突伸位置决不会发生第一部段25的背面78垂直于套管2的纵向轴线的情况，而是总是向下倾斜，使得井下管道干预工具/井下工具1总是能够通过向上拉动工具而从井中取回。如果背面78是垂直的，则井下管道干预工具/井下工具1将有被卡住的风险。去除过程从套管2去除材料，并且形成三角形凹槽。

图2中所示的突伸部件9具有第二部段25”，该第二部段25”沿工具的周向布置在距第一部段25、25’一距离CD处。图2的突伸部件9具有五个部段，其中第三部段25”’也沿工具的周向布置在距第二部段一距离CD处，并且第四部段25””也沿工具的周向布置在距第五部段25””’一距离CD处。因此，突伸部件9具有连接到第一端18的几个多个部段。突伸部件9具有部段延伸长度LA，第一部段的部段长度LS沿着部段延伸长度延伸，并且部段高度H在工具的径向方向R(如图1所示)上垂直于部段延伸长度延伸。与覆盖面积和五个部段的覆盖面积相同的一个较大的部段相比，通过使部段之间具有一定距离，获得了与套管2内表面的较少接触。因此，需要较少的功率来旋转该突伸部件9，并且因材料去除过程产生的颗粒可以容易地通过部段之间的空间移动远离接触区域。

在图1A和1B中，突伸部件9在缩回位置和突伸位置之间枢转。因此，如图2和9所示，突伸部件9具有枢转点33。在图9中，部件启动组件11包括布置在第一壳体部分7中并包括活塞腔室14的活塞壳体17，以及布置在活塞腔室14内用于在缩回位置和突伸位置之间移动所述部件的活塞构件15。活塞构件15可在井下管道干预工具/井下工具1的纵向方向上移动，并且具有第一活塞端面16，并且活塞构件15能够通过如下方式来将突伸力施加到突伸部件9上：在第一活塞端面上施加液压压力并且从而在第一方向上移动活塞、施加通过在位置31，32和枢转点33处的滚动凸轮接触转化为动态切削力的轴向力。来自泵的液压流体通过第一流体通道18B被泵入活塞腔室14的第一腔室区段中，在第一活塞端面16上施加液压压力，并且活塞在第一方向上移动，在突伸部件9上施加轴向力。轴向力通过枢转点33和径向尖端25B的末端10A转化为动态切削力。

图8示出了井下管道干预工具/井下工具1的另一实施例的一部分，其中部件启动组件11还包括布置在第一壳体部分7中的活塞壳体17和布置在活塞腔室14内部的活塞构件15，用于在缩回位置和突伸位置之间移动突伸部件9。然而，活塞构件15可在垂直于井下管道干预工具/井下工具1的纵向方向的方向上移动。活塞构件15还能够通过如下方式在突伸部件9上施加突伸力：在第一活塞端面16上施加液压压力、使活塞构件15在第一方向上从工具壳体6径向向外移动。井下管道干预工具/井下工具1包括锚固区段22，该锚固区段22具有可从工具壳体6延伸出的四个锚固件62，用于将工具锚固在套管2中。

井下管道干预工具/井下工具1还可以包括冲程单元(未示出)，例如冲程工具，其提供第一壳体部分7的和处于突伸位置的第一部段25的沿着套管2的或第一金属井管结构2的纵向延伸方向的移动。冲程单元布置在锚固区段22和第一壳体部分7之间，以便使第一壳体部分7能够从锚固区段/锚固件区段22突伸。因此，当井下管道干预工具/井下工具1浸入套管/第一金属井管结构2中，并且井下管道干预工具/井下工具1的锚固区段22被液压启动以相对于第一金属井管结构2锚固井下管道干预工具/井下工具1的第一壳体部分7时，第一部段25沿着第一金属井管结构2的周向方向和纵向延伸方向从第一金属井管结构2去除材料。这样，第一金属井管结构2的一个区段被从第一金属井管结构2去除，从而将第一金属井管结构2的一部分研磨成不明显的小片/颗粒，从而形成或重新形成环空隔离。从第一金属井管结构2去除的区段一直第一金属井管结构2的周向延伸，并且沿着第一金属井管结构2的纵向延伸方向的长度可以大于0.5米，优选大于1米，甚至更优选大于5米。因此，去除套管/第一金属井管结构22的一个区段提供了通向围绕第一金属井管结构2的环空的通路，用于形成或重新形成环空隔离，即环空中的区域隔离，或者水泥可以被注入到环空中，例如用于堵塞和废弃(P&A)作业，或者环状屏障可以对着该区段布置和膨胀，以在环空中提供区域隔离。

如图1A和1B所示，井下管道干预工具/井下工具1是一种井下管道分离工具，其通过从套管内部研磨机加工套管来将套管/第一金属井管结构2的上部部分/第一区段4从套管/第一金属井管结构的下部部分/第二区段5分离，例如用于产生稍微倾斜的切口。

当突伸部件9突伸以压靠在套管2或钻杆的内表面上，并且同时经由旋转轴12而由马达驱动旋转时，研磨边缘10能够碾磨或磨削穿过套管，而不产生碎屑，而仅产生颗粒。因此，可在不使用爆炸物的情况下通过从内部切割套管来将套管的上部部分4从套管的下部部分5分离。在图9中，来自泵的流体通过与第二壳体部分8中的第二流体通道28流体连接的周向凹槽27供应。因此，来自第二流体通道28的流体分布在周向凹槽27中，使得第一流体通道18B在旋转时总是被供应来自泵的加压流体。周向凹槽27通过周向密封件29密封，周向密封件例如为单独的O形环或与O形环结合的滑动密封件，其用作激励器/增能器以在周向凹槽27的两侧建立密封表面。活塞构件15在活塞腔室14内沿井下管道干预工具/井下工具1的纵向方向移动，并将活塞腔室14分成第一腔室区段26A和第二腔室区段26B。当活塞构件15在第一方向上移动时，抵接与第一活塞端面16相对的第二活塞端面17B的弹簧构件40被压缩。当弹簧构件40被压缩时，第二腔室区段26B也被压缩，并且其中的流体通过与第二流体通道28流体连接的第四通道44流出。为围绕布置在第二腔室区段26B中的活塞构件15的一部分的螺旋弹簧的弹簧构件40因此在第二活塞端面17B和活塞腔室14之间被压缩。活塞构件15具有延伸出活塞壳体17的第一端30，并且通过具有周向凹槽31而接合突伸部件9，突伸部件9的第二端32延伸到周向凹槽31中。突伸部件9的第二端是经倒圆的，以便能够在周向凹槽31中旋转。突伸部件9围绕枢转点33与第一壳体部分7可枢转地连接。在活塞构件15的另一端即第二端34，活塞构件与旋转轴12连接。当活塞构件在第一方向上移动时，在活塞构件的第二端34处产生空间45。该空间45通过由虚线示出的第三通道35与井筒流体流体连通。这样，活塞构件15不必克服井内工具周围的压力。活塞构件15的第二端34设置有两个周向密封件36，以便将活塞腔室14与脏的井筒流体或井筒污染物密封隔离。当机加工操作结束时，来自泵的液压压力不再供给第一通道，并且弹簧构件40沿着工具的纵向方向L在与第一方向相反的第二方向上推动活塞构件15，如图9所示。

当在横截面中观察时，该突伸部件9具有研磨边缘10，当突伸部件9处于其突伸位置时，研磨边缘10形成突伸部件9的最外点，使得研磨边缘10是突伸部件9抵接套管2或钻杆的内表面的第一部分。这样，套管2或钻杆可以从套管2或钻杆被内机加工或分离。当在图9的剖视图中看到时，突伸部件9因此从缩回位置移动到突伸位置，在缩回位置，突伸部件9基本上平行于工具的纵向方向，如图所示，在突伸位置，突伸部件9与工具的纵向方向L成角度X。因此，第一部段25的研磨边缘10从圆形工具壳体6径向突伸出。如图9的剖视图所示，突伸部件9是L形的，形成跟部50，并且围绕跟部50中的枢转点33可枢转地连接。因此，突伸部件9具有带第一部段25的第一端18和与活塞构件配合的第二端19。在第一端和第二端18、19之间，在枢转点，销41穿过突伸部件9中的孔42。在图9中，为了说明的目的，工具被显示为仅具有一个突伸部件9。然而，在另一个实施例中，该工具具有三个彼此间隔120°布置的突伸部件9。活塞构件15基本上同轴地布置在工具壳体6中，并且具有两个周向密封件43，例如O形环。

图10示出了井下管道干预工具/井下工具1的另一个实施例。类似于关于图9描述的实施例，突伸部件9与第一壳体部分7可枢转地连接，并且在第一端18中具有研磨边缘10。突伸部件9可相对于工具壳体6在缩回位置和突伸位置之间移动。

为了旋转可旋转切割头110，井下管道干预工具/井下工具1包括由马达20旋转的旋转轴12。旋转轴12延伸穿过第二壳体部分8和第一壳体部分7，并且在第一壳体部分7中，旋转轴12为齿轮组件532提供旋转输入。为了在缩回位置和突伸位置之间移动突伸部件9，井下管道干预工具/井下工具1包括突伸部件启动组件111。突伸部件启动组件111包括布置在第一壳体部分7中的活塞壳体113，并且包括活塞腔室114。活塞构件115布置在活塞腔室114内，并与适于在缩回位置和突伸位置之间移动突伸部件9的启动元件55接合。活塞构件115可在工具的纵向方向上移动，并具有第一活塞端面116。来自液压泵21的液压流体通过第一流体通道118被泵入活塞腔室114，在第一活塞端面116上施加液压压力。活塞在第一方向上移动，并且活塞构件115在突伸部件9上施加突伸力。当活塞构件115在第一方向上移动时，抵接启动元件55的弹簧构件140被压缩。为了使突伸部件9从突伸位置(由虚线表示)缩回，终止向活塞腔室114供应液压流体，并且弹簧构件140沿着工具的纵向方向L在与第一方向相反的第二方向上推动活塞构件115。

弹簧构件140也可以布置在活塞壳体113内部，从而提供突伸部件9的缩回力。当活塞构件115在第一方向上移动时，弹簧构件140在活塞壳体113中被压缩。为了使突伸部件9从突伸位置缩回，终止向活塞腔室114供应液压流体，并且弹簧构件140沿着工具的纵向方向L在与第一方向相反的第二方向上推动活塞构件115。

在图10中，启动构件/元件55具有L形轮廓的形状，其第一端551与突伸部件9的外套筒中的凹部561接合。启动构件55的第一端551是经倒圆的，以便当突伸部件9向突伸位置移动时，凹部561能够围绕第一端551旋转。本领域技术人员可以设想，在不脱离本发明的情况下，可以使用各种其他原理来构造突伸部件启动组件111。启动构件55可以适于仅将突伸部件9从缩回位置移动到突伸位置。弹簧构件140因此可以适于直接向突伸部件9提供缩回力，以将突伸部件9从突伸位置移动到缩回位置。

图11示出了图1A和1B或图8中所示的锚固区段的替代锚固区段22的剖视图，锚固区段用于相对于套管2锚固工具壳体6的第二壳体部分8。锚固系统/区段22包括多个锚固件221，其可以从第二壳体部分8延伸，如图11所示。每个锚固件221包括在第一枢转点230可枢转地连接的两个锚固臂222、223；第一锚固臂222在第二枢转点231处可枢转地连接到第二壳体部分8，第二锚固臂223可枢转地连接到活塞套筒224，该活塞套筒围绕旋转轴12设置在第二壳体部分8的内孔226中。活塞套筒224因此是环形活塞。活塞套筒224处于弹簧构件225的影响下，从而提供了确保所述多个锚固件221缩回的故障安全系统，以便能够在断电或发生任何其他故障的情况下取回工具。在图11中，锚固件221被延伸出，并且弹簧构件225被这样的活塞套筒224压缩，即该活塞套筒正被在压力下供应到活塞腔室228中并从而作用在活塞套筒224的活塞端面227上的液压流体在远离突伸部件9的第一方向上被推压。当液压流体的供应终止时，活塞端面227上的压力降低，并且弹簧构件225在与第一方向相反的第二方向上移动活塞套筒224，由此锚固件221缩回。

用于移动活塞套筒224的液压流体由独立于用于提供用于使突伸部件9在缩回位置与突伸位置之间移动的液压压力的液压系统的液压系统提供。通过使用两个独立的液压系统，突伸部件9和锚固件221可彼此独立地操作。例如，如果在切割操作期间出现问题，突伸部件9可缩回，而不影响工具在井中的位置。因此，工具在井中保持静止，并且突伸部件9可再次突伸以继续中断的切割过程。如果在缩回突伸部件9的过程中工具没有保持静止，将很难确定开始切割的位置，并且切割过程将不得不在新的位置重新开始。当不得不重新开始时，突伸部件9上的研磨边缘或钻头10可能已经被磨损得太多，以至于工具不能在新的位置切穿套管2，因此工具可能不得不从井中取回以更换突伸部件9的部段，以便能够一直切穿套管2。

为了确保工具不会由于动力损失或液压系统之一的故障而保持锚固在井中，锚固区段22的液压系统包括计时器，用于控制向活塞腔室228的液压流体供应。当突伸部件9缩回时，计时器登记/记录经过的时间。根据特定的操作参数，计时器可以被设定为在突伸部件9缩回后的任何时间缩回锚固件221，优选在突伸部件9缩回后的15分钟至180分钟，更优选在突伸部件缩回后的30分钟至60分钟缩回锚固件。当设定的时间过去时，计时器启动控制活塞腔室228中压力的阀。当阀被启动时，活塞腔室228中的压力下降，活塞构件115使活塞套筒224移动以缩回锚固件221。阀控制器包括电池，并且如果工具的电源被切断，则阀的启动可以由电池供电。当处于突伸位置时，锚固臂222具有面向套管2的内表面的端面，该端面是锯齿状的，以提高锚固臂222与套管2的内表面接合的能力。该工具包括第二泵，该第二泵用于驱动单独的液压系统以启动锚固系统22。因此，活塞套筒224围绕其延伸的旋转轴12可以具有流体通道，该流体通道用于供应流体来使突伸部件9突伸。

如图1A和1B所示，井下系统100包括第一金属井管结构、第二金属井管结构和用于布置在井下系统中的上述井下管道干预工具/井下工具。在图1B中，控制线/液压管38布置在两个金属井管结构之间。

在图12A中，井下管道干预工具或井下工具1布置在具有第一金属井管结构和井下工具的加单个套管的井中。

本发明还涉及一种用于在现有井101中的预定位置处提供隔离的井下方法，该井101具有顶部51和布置在井孔3中的第一金属井管结构2，该第一金属井管结构具有纵向延伸方向L。该井下方法包括：将包括在突伸部件9上的钻头10的井下管道干预工具/井下工具1插入第一金属井管结构2中；使井下管道干预工具/井下工具1对着预定位置就位；以及通过沿第一金属井管结构2的圆周机加工第一金属井管结构2来将第一金属井管结构2的第一区段/上部部分4与第一金属井管结构2的第二区段/下部部分5分离。然后，如图12B所示，处于未启动位置的井下管道干预工具/井下工具1沿着纵向延伸方向在第一金属井管结构2的第一区段4中移动预定距离d，到达所述预定位置上方的第二位置，并且通过沿着第一金属井管结构2的圆周机加工第一金属井管结构2来将第一金属井管结构2的第一区段4的第一部分4A与第一金属井管结构2的第一区段4的第二部分4B分离，从而在第一区段的第二部分和第二区段之间提供未加套管的开口112，并且因此提供到井孔壁的入口，从而为提供用于安全堵塞和废弃的规则顺从水泥塞创造最佳条件。第一部分4A被留在井里。在将井下工具沿着纵向延伸方向在预定位置上方移动预定距离之前，停止或停用井下工具(机加工)。然后，井下管道干预工具/井下工具1在工具的非机加工状态下再次移动，并且将第一金属井管结构2的第一区段4的第二部分4B与第一金属井管结构2的第一区段4的第三部分4C分离，从而增大未加套管的开口112。重复该方法，直到多个部分4A-E已经沿着距离dx与剩余的第一区段分离(如图12C所示)，将多个部分4A-E留在井中。

如图12D所示，井下方法还包括在第一区段和第二区段之间插入屏障220、301，例如环状屏障220(如图16A和16B所示)或井塞301。图13-15示出了不同的井塞设计。然后，如图12D所示，屏障膨胀以在所述预定位置处提供隔离，将井孔的上部部分3A与下部部分3B隔离。随后，如图12E所示，将水泥401浇注到屏障301上，并且通过未加套管的开口112。

在图16A中，屏障是由另一个井下工具1B插入的环状屏障220。环状屏障220包括：管状金属部件52；可膨胀金属套筒53，其与管状金属部件52连接并围绕管状金属部件52，从而在金属井管结构2和可膨胀金属套筒53之间提供环形空间54，管状金属部件52具有膨胀开口56。井下管道干预工具/井下工具1具有泵，该泵用于将流体泵送到环形空间中，以便膨胀可膨胀金属套筒53。然后收回工具，将环状屏障220留在井中，如图16B所示。尽管未示出，但环状屏障的可膨胀金属套筒也可围绕留在井中的部件/部分膨胀。

图13示出了用于堵塞和废弃井的废弃用井塞301。废弃用井塞301包括第一端部部件303和第二端部部件304，第一端部部件303封闭并形成井塞的底部，第二端部部件304为管状并在其内表面306上具有凹槽305。第二端部部件304最靠近井的顶部。废弃用井塞301还包括布置在端部部件之间的可膨胀金属套筒307，使得可膨胀金属套筒307是连接第一端部部件303和第二端部部件304的唯一元件。端部部件303、304比可膨胀金属套筒307更具刚性，从而当施加加压流体时，可膨胀金属套筒307径向膨胀，以永久变形并顺应于井孔壁部或金属井管结构，从而在其中形成井塞。废弃用井塞301还包括可释放地连接在管状的第二端部部件内的单元(未示出)。该单元包括至少一个可径向突伸的紧固元件、单元套筒和可在单元套筒内移动的活塞。活塞在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置，活塞迫使径向可突伸的紧固元件径向向外与凹槽305接合，在第二位置，活塞相对于径向可突伸的紧固元件偏移，从而允许径向可突伸的紧固元件径向向内移动。

废弃用井塞301的长度小于5米，优选小于3米。废弃用井塞301通常布置在金属井管结构中，用于止挡正倒入井中的水泥，以提供30-100米长的水泥塞。

如能从图13看到的，可膨胀金属套筒307端对端地安装到第一和第二端部部件303、304，使得可膨胀金属套筒307是连接第一端部部件303和第二端部部件304的唯一元件。在这个阶段，单元已经被释放和拉出，并且井塞准备好填充水泥，并且水泥被置于废弃用井塞301上方。可膨胀金属套筒307具有周向突起314和布置在两个突起之间的密封元件315，以更好地抵靠井孔或在金属井管结构内密封。

废弃用井塞301通常连接到修井管、钻杆(钻杆柱)、连续油管或类似的可断开管道，以便从地面提供加压流体，从而使废弃用井塞301膨胀，并在井塞已经坐放时断开连接。在另一个实施例中，废弃用井塞301连接到电缆工具，如图12D所示，该电缆工具具有用于提供加压流体的泵39。

图14的废弃用井塞301在第一端部部件303中具有开口323，用于接收刮擦镖(wiper dart)324(或球)以封闭第一端部部件303。通过在第一端部部件303中具有开口323，可在井塞301下方注射水泥，然后可膨胀金属套筒307膨胀和坐放井塞301。如图14所示，在通过开口323施加水泥之后，刮擦镖324落下并坐落于第一端部部件303中，从而封闭第一端部部件303。随后，可以通过连接到井塞301的钻杆柱或钻杆施加水泥，并且可膨胀金属套筒307膨胀，如图12E所示。因此，井塞301可以坐放在注水泥区域的中间，以有助于预期位置的固化过程，因为该井塞301可以在井塞的下面、里面和上面施加水泥。密封机构337设置在不同的位置，用于确保废弃用井塞301的运动部件之间的充分密封。

如图15所示，第一端部部件303和第二端部部件也可以如图15所示连接，使得在可膨胀金属套筒307下面具有基础部件352。通过具有连接第一端部部件303和第二端部部件304的这种基础部件352，废弃用井塞301在井塞301的纵向延伸方向中明显更强/坚固。基础部件352具有开口356，用于允许流体进入基础部件352和可膨胀金属套筒307之间的环形空间中。

因此，当控制线或液压管38沿着纵向延伸方向在第一金属井管结构2外部延伸时，根据本发明的井下方法非常有用，并且于是将第一金属井管结构2的第一区段4与第二区段5分离的步骤还包括将控制线或液压管38的第一部分38A与控制线或液压管38的第二部分38B分离。这能执行是因为：在机加工过程中并且因此在需要时，突伸部件9能够进一步径向向外突伸。因此，控制线或液压管38的第一部分38A与控制线或液压管38的第二部分38B通过在径向方向R上进一步向外突伸突伸部件9上的钻头10而分离。

因此，如图1A所示，当第二金属井管结构2B围绕第一金属井管结构2的周向布置时，根据本发明的井下方法非常有用，并且于是，将第一金属井管结构2的第一区段4与第二区段5分离的步骤还包括通过沿着第二金属井管结构2B的圆周机加工第二金属井管结构2B来将第二金属井管结构2B的第一区段4与第二金属井管结构2B的第二区段5分离。通过使可突伸元件上的钻头10在径向方向R上进一步向外突伸，第二金属井管结构2B的第一区段4与第二金属井管结构2B的第二区段5分离。当从第一金属井管结构2的第一区段4分离新的部分时，在工具在未启用状态下移动到新的位置后，重复该过程。这是由于突伸部件9可通过液压装置突伸，因此在需要时，突伸部件9能够在机加工过程中进一步径向向外突伸。

如图1B所示，当第二金属井管结构2B围绕第一金属井管结构2周向布置并且控制线或液压管38布置在第一金属井管结构2和第二金属井管结构2B之间时，根据本发明的井下方法因此非常有用。于是，将第一金属井管结构的第一区段4与第二区段5分离的步骤还包括通过沿着第二金属井管结构2B的圆周机加工第二金属井管结构2B来将第二金属井管结构2B的第一区段4与第二金属井管结构2B的第二区段5分离。

尽管仅示出了第二金属井管结构2B，但是套筒可以类似的方式围绕第一金属井管结构2周向布置，并且将第一金属井管结构2的第一区段4与第二区段5分离的步骤还包括通过使突伸部件9进一步径向向外突伸来将套筒的第一区段4与套筒的第二区段5分离，使得钻头10/第一部段25切入或研磨到套筒中。

用于执行上述井下方法以在井孔3或现有井中的具有纵向延伸方向的另一金属井管结构2中的预定位置处提供区域隔离的井下系统100包括：布置在井孔3中的第一金属井管结构2；井下工具1，其插入第一金属井管结构中，并定位成与预定位置相对，用于通过沿着第一金属井管结构2的圆周机加工第一金属井管结构2来将第一金属井管结构2的第一区段4与第一金属井管结构2的第二区段5分离，从而提供未加套管的开口；和屏障220、301如井塞，其布置在第一区段4和第二区段5之间的未加套管的开口中，用于在水泥被浇注到第一金属井管结构2的第一区段25中之前在所述预定位置处提供区域隔离。

“流体”或“井筒流体”是指存在于油井或气井井下的任何类型的流体，如天然气、石油、油基泥浆、原油、水等。“气体”是指存在于井、完井、或裸井中的任何类型的气体组分，并且“油”是指任何类型的油组分，例如原油，含油流体等。气体、油和水流体可因此均分别包括除气体、油和/或水之外的其它元素或物质。

“套管”或“金属井管结构”是指井下使用的与石油或天然气生产有关的任何类型的管、管道、管结构、衬管、管柱等。

在该工具不是完全浸没入套管2中的情况下，井下牵引器可用来推动所述工具完全进入井中的位置。井下牵引器可具有带轮子的可突伸的臂部，其中，轮子接触套管的内表面，用于在套管内推进该牵引器和该工具前进。井下牵引器是能够在井下推动或拉动工具的任何类型的驱动工具，例如Well

尽管上面已经结合本发明的优选实施例对本发明进行了描述，但在不背离如下面的权利要求所限定的本发明的情况下可想到的若干变型对本领域技术人员来说将是显而易见的。

Claims (20)

1.一种用于在现有井(101)中的预定位置处准备和/或提供隔离的井下方法，该井具有顶部(51)和布置在井孔(3)中的第一金属井管结构(2)，该第一金属井管结构具有纵向延伸方向(L)，该井下方法包括：

-将包括位于突伸部件(9)上的钻头(10)的井下工具(1)插入所述第一金属井管结构中；

-使所述井下工具对着所述预定位置就位；

-通过沿所述第一金属井管结构的圆周机加工所述第一金属井管结构来使作为所述第一金属井管结构的上部部分(4)的第一区段(4)与作为所述第一金属井管结构的下部部分(5)的第二区段(5)分离；

-使所述井下工具沿所述纵向延伸方向在所述第一金属井管结构的第一区段中移动一预定距离(d)至到达位于所述预定位置上方的第二位置；以及

-通过沿所述第一金属井管结构的圆周机加工所述第一金属井管结构来将所述第一金属井管结构的第一区段的第一部分(4A)与所述第一金属井管结构的第一区段的第二部分(4B)分离，从而在所述第一区段的第二部分与所述第二区段之间提供未加套管的开口(112)。

2.根据权利要求1所述的井下方法，还包括将所述第一金属井管结构的第一区段的第一部分留在井中。

3.根据权利要求1或2所述的井下方法，还包括：

-在位于所述第一区段和所述第二区段之间的未加套管的开口中插入屏障(220，301)如环状屏障(220)或井塞(301)，用于在井孔中提供隔离，从而将井孔的上部部分(3A)与井孔的下部部分(3B)隔离。

4.根据前述权利要求中任一项所述的井下方法，还包括：

-使所述屏障膨胀以在所述预定位置处提供隔离。

5.根据权利要求3或4所述的井下方法，还包括将水泥(401)在所述上部部分中浇注到所述屏障上和整个所述未加套管的开口中。

6.根据权利要求1所述的井下方法，其中，将所述第一区段与所述第二区段分离包括机加工所述第一金属井管结构的沿所述纵向延伸方向在所述预定距离上的部分。

7.根据权利要求6所述的井下方法，还包括：

-将所述井下工具沿所述纵向延伸方向在所述第一金属井管结构的第一区段中移动一预定距离至到达位于所述第二位置上方的第三位置；以及

-通过沿所述第一金属井管结构的圆周机加工所述第一金属井管结构来将所述第一金属井管结构的第一区段的另一部分(4B，4C)与所述第一金属井管结构的第一区段的剩余部分分离，从而增大所述未加套管的开口。

8.根据权利要求2-7中任一项所述的井下方法，其中，所述环状屏障包括管状金属部件(52)和可膨胀金属套筒(53)，所述可膨胀金属套筒与所述管状金属部件连接并围绕所述管状金属部件，从而在所述管状金属结构和所述可膨胀金属套筒之间提供环形空间(54)，所述管状金属部件具有膨胀开口(56)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的井下方法，其中，控制线或液压管(38)沿所述纵向延伸方向在所述第一金属井管结构的外部延伸，并且将所述第一金属井管结构的第一区段与第二区段分离的步骤还包括将所述控制线或液压管的第一部分(38A)与所述控制线或液压管的第二部分(38B)分离。

10.根据前述权利要求中任一项所述的井下方法，其中，第二金属井管结构(2B)围绕所述第一金属井管结构的周向布置，并且将所述第一金属井管结构的第一区段与第二区段分离的步骤还包括通过沿所述第二金属井管结构的圆周机加工所述第二金属井管结构来将所述第二金属井管结构的第一区段(4)与所述第二金属井管结构的第二区段(5)分离。

11.根据权利要求9所述的井下方法，其中，第二金属井管结构(2B)围绕所述第一金属井管结构的周向布置，并且控制线或液压管布置在所述第一金属井管结构和所述第二金属井管结构之间，将所述第一金属井管结构的第一区段与第二区段分离的步骤还包括通过沿所述第二金属井管结构的圆周机加工所述第二金属井管结构来将所述第二金属井管结构的第一区段(4)与所述第二金属井管结构的第二区段(5)分离。

12.根据权利要求9所述的井下方法，其中，通过使所述突伸部件上的钻头在径向方向(R)上进一步向外突伸来使所述控制线或液压管的第一部分与所述控制线或液压管的第二部分分离。

13.根据权利要求10或11所述的井下方法，其中，通过使所述可突伸元件上的钻头在径向方向上进一步向外突伸来使所述第二金属井管结构的第一区段与所述第二金属井管结构的第二区段分离。

14.根据权利要求9所述的井下方法，其中，套筒围绕所述第一金属井管结构的周向布置，并且将所述第一金属井管结构的第一区段与第二区段分离的步骤还包括将所述套筒的第一区段(4)与所述套筒的第二区段(5)分离。

15.根据权利要求1所述的井下方法，其中，分离所述第一部分和/或第二部分的步骤开始于沿所述第一金属井管结构的圆周机加工所述第一金属井管结构，并且随后当所述第一部分和/或第二部分分离后停止所述机加工。

16.根据权利要求1所述的井下方法，其中，在使所述井下工具沿所述纵向延伸方向在所述预定位置上方移动一预定距离之前，停止或停用所述井下工具(机加工)。

17.根据权利要求1所述的井下方法，其中，所述预定位置是第一确定位置，其中在第二预定位置处执行“将所述第一金属井管结构的第一区段的第一部分(4A)与所述第一金属井管结构的第一区段的第二部分(4B)分离”，其中所述井下工具在从所述第一预定位置向所述第二预定位置移动时停用。

18.根据权利要求1所述的井下方法，其中，当所述井管结构的一部分已经与所述井管结构的第二部分分离时，所述井下工具停止作业。

19.一种井下系统(100)，其用于执行根据前述权利要求中任一项所述的井下方法，以在预定位置处于井孔(3)中和现有井中的具有纵向延伸方向的另一金属井管结构(2)中提供区域隔离，该井下系统包括：

-布置在井孔中的金属井管结构；

-为井下管道干预工具的井下工具(1)，该井下工具包括：

-具有第一壳体部分和第二壳体部分的工具壳体，所述第一壳体部分包括位于突伸部件(9)上的钻头(10)；

-旋转单元如电动马达，其用于使所述第一壳体部分相对于所述第二壳体部分旋转，并且

该工具被插入所述金属井管结构中，并且对着所述预定位置就位，用于通过使所述第一壳体部分旋转并由此使所述钻头旋转而沿着所述金属井管结构的圆周机加工所述金属井管结构，从而将所述金属井管结构的第一区段(4)的多个第一部分与所述金属井管结构的第二区段(5)分离，从而提供未加套管的开口；以及

-屏障(220，301)，其布置在所述第一区段和所述第二区段之间，用于在所述预定位置处于所述未加套管的开口中提供区域隔离。

20.根据权利要求19所述的井下系统(100)，其中，所述钻头包括由研磨材料构成的第一部段。