經(jīng)改進(jìn)的工具的制作方法
【專利摘要】描述了一種用于割斷目標(biāo)的割斷工具。所述割斷工具包括：外殼；多個(gè)聚焦能量體，每個(gè)聚焦能量體適于沿優(yōu)選方向釋放能量；以及觸發(fā)機(jī)構(gòu)，其適于引爆所述聚焦能量體。所述聚焦能量體被對(duì)準(zhǔn)使得當(dāng)沖擊包括材料的目標(biāo)時(shí)，所述聚焦能量體中的一個(gè)所釋放的能量與所述聚焦能量體中的另一個(gè)所釋放的能量協(xié)作，以在所述目標(biāo)材料內(nèi)建立分離力。
【專利說(shuō)明】
經(jīng)改進(jìn)的工具
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于割斷目標(biāo)的工具。具體但非排他性地，本發(fā)明涉及用于割斷管狀元件的工具。
【背景技術(shù)】
[0002]在烴類抽提操作期間，安裝設(shè)備被安裝用于在發(fā)生災(zāi)難性故障時(shí)防止危害人命和環(huán)境。對(duì)于海底烴類抽提尤其是這樣，在海底烴類抽提中，水的存在可將污染物運(yùn)載遠(yuǎn)離油井?dāng)?shù)千英里，可能嚴(yán)重危害環(huán)境。
[0003]用于關(guān)閉油井的主要屏障是位于井口上的防噴器。對(duì)于海底井，立管將石油鉆塔聯(lián)接到防噴器，立管容許鉆孔和完井工具通過(guò)防噴器從石油鉆塔到達(dá)油井。在發(fā)生災(zāi)難時(shí)，有益的是能夠割斷立管內(nèi)的鉆管或類似裝置，以便，首先，允許成功地從井口拆卸鉆塔，其次，容許被割斷的管狀結(jié)構(gòu)下落到防噴器的封閉機(jī)構(gòu)下方，從而容許防噴器更容易地閉合。
[0004]先前已經(jīng)描述過(guò)利用裝藥(charge)切割管狀結(jié)構(gòu)。這些裝藥通常呈線性聚能裝藥(linear shaped charge)的形式，其產(chǎn)生用于待割斷目標(biāo)的塑化金屬片。
[0005]但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，線性聚能裝藥，尤其是當(dāng)封閉在管狀目標(biāo)上時(shí)，在它們穿過(guò)裝藥和管狀元件之間的介質(zhì)時(shí)損失能量，并且當(dāng)裝藥材料會(huì)聚在目標(biāo)上時(shí)，相鄰裝藥材料的合并會(huì)導(dǎo)致對(duì)目標(biāo)的沖擊不均勻，結(jié)果產(chǎn)生不均勻和不一致的切割。為了克服這些問(wèn)題，需要大量炸藥，這使得過(guò)程比本來(lái)更加危險(xiǎn)和昂貴。
[0006]此外，當(dāng)使用多個(gè)聚能裝藥時(shí)，在很靠近裝藥處存在爆炸問(wèn)題。多個(gè)裝藥的常規(guī)爆炸依次有效地發(fā)生，并且這可對(duì)目標(biāo)的切割具有不利影響，該影響達(dá)到了可能不能實(shí)現(xiàn)割斷的程度。所述不利影響可由一起作用或分不同次沖擊目標(biāo)的材料噴射流引起。此外，通過(guò)觸發(fā)機(jī)構(gòu)進(jìn)行的非同步爆炸可導(dǎo)致一個(gè)裝藥產(chǎn)生沖擊波在爆炸信號(hào)到達(dá)相鄰裝藥之前到達(dá)并觸發(fā)相鄰裝藥。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于割斷目標(biāo)的割斷工具，所述割斷工具包括:
[0008]外殼；
[0009]多個(gè)聚焦能量體(focusedenergetics)，每個(gè)聚焦能量體適于沿優(yōu)選方向釋放能量；以及
[0010]觸發(fā)機(jī)構(gòu)，其適于引爆所述聚焦能量體；
[0011]其中，所述聚焦能量體被對(duì)準(zhǔn)使得當(dāng)沖擊包括材料的目標(biāo)時(shí)，所述聚焦能量體中的一個(gè)所釋放的能量與所述聚焦能量體中的另一個(gè)所釋放的能量協(xié)作，以在所述目標(biāo)材料內(nèi)建立分離力。
[0012]在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)準(zhǔn)所述聚焦能量體，使得當(dāng)沖擊目標(biāo)時(shí)，多個(gè)聚焦能量體中每個(gè)所釋放的能量協(xié)作，以在所述目標(biāo)內(nèi)建立分離力，增加了能量體能量的利用率。
[0013]每個(gè)能量體可適于在沖擊目標(biāo)時(shí)移置目標(biāo)材料。通過(guò)移置而非破壞目標(biāo)材料，可在目標(biāo)材料內(nèi)建立可用于輔助目標(biāo)材料的分離的應(yīng)力。
[0014]在爆炸時(shí)，每個(gè)能量體所釋放的能量可呈沖擊波的形式。
[0015]額外地或替代性地，每個(gè)能量體所釋放的能量可呈被推進(jìn)物體的形式。
[0016]具體地，所述能量體中的至少一些可以是聚能裝藥。
[0017]所述聚能裝藥可以是線性聚能裝藥。
[0018]替代性地，所述聚能裝藥是穿孔裝藥。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，向目標(biāo)發(fā)射穿孔裝藥比發(fā)射線性裝藥更有效。穿孔裝藥，如它們的名字所暗示的，適于打穿目標(biāo)，并且當(dāng)爆炸時(shí)形成矛狀材料噴射流(由裝藥內(nèi)襯形成的)，而非片。矛更容易地穿過(guò)裝藥支承件和目標(biāo)之間的介質(zhì)，容許材料噴射流保留更多用于切割用途的能量。
[0019]每個(gè)聚能裝藥可包括爆炸性材料和裝藥內(nèi)襯。在本實(shí)施例中，在爆炸時(shí)，爆炸性材料產(chǎn)生朝向目標(biāo)推進(jìn)經(jīng)塑化形式的裝藥內(nèi)襯的沖擊波，裝藥內(nèi)襯形成材料噴射流。
[0020]在一些實(shí)施例中，所述裝藥內(nèi)襯是金屬，材料噴射流是塑化金屬噴射流。
[0021 ]每個(gè)聚焦能量體所釋放的能量適于在目標(biāo)位置處攻擊所述目標(biāo)。
[0022]在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)聚焦能量體所釋放的能量可適于在與至少一個(gè)其他能量體不同的目標(biāo)位置處攻擊所述目標(biāo)。
[0023]在至少一些實(shí)施例中，第一聚焦能量體在使用中被對(duì)準(zhǔn)使得所述第一聚焦能量體所釋放的能量在第一目標(biāo)位置處攻擊所述目標(biāo)，第二聚焦能量體在使用中被對(duì)準(zhǔn)使得所述第二聚焦能量體所釋放的能量在第二目標(biāo)位置處攻擊所述目標(biāo)。
[0024]在一些實(shí)施例中，所述第一目標(biāo)位置可與所述第二位置分隔開(kāi)。
[0025]所述第一聚焦能量體所釋放的能量可適于產(chǎn)生通過(guò)目標(biāo)外表面的第一孔眼，并且所述第二聚焦能量體所釋放的能量可適于產(chǎn)生通過(guò)目標(biāo)外表面的第二孔眼。
[0026]所述第一孔眼通過(guò)材料橋與所述第二孔眼分開(kāi)。驚人的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)分離管狀元件，聚焦能量體所釋放的能量不需要沖擊材料表面，使得所產(chǎn)生的孔眼重合以產(chǎn)生狹槽效應(yīng)(slot effect)。反而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，第一聚能裝藥爆炸所產(chǎn)生的能量和第二聚能裝藥所產(chǎn)生的能量被傳遞到材料并擴(kuò)展穿過(guò)材料橋，在材料橋中產(chǎn)生剪切力、壓縮力和扭轉(zhuǎn)力，這些力撕開(kāi)材料橋的分子結(jié)構(gòu)，在材料中產(chǎn)生從第一聚焦能量體所產(chǎn)生的孔眼至第二聚焦能量體所產(chǎn)生的孔眼的連續(xù)間隙。
[0027]在本實(shí)施例中，至少一個(gè)聚能裝藥可被對(duì)準(zhǔn)使得所述裝藥爆炸時(shí)產(chǎn)生的材料噴射流沿不垂直于所述目標(biāo)表面的方向行進(jìn)。
[0028]多個(gè)聚能裝藥可被對(duì)準(zhǔn)使得所述裝藥爆炸時(shí)產(chǎn)生的材料噴射流沿不垂直于所述目標(biāo)表面的方向行進(jìn)。
[0029]至少一個(gè)聚能裝藥可被對(duì)準(zhǔn)使得爆炸時(shí)釋放的能量在使用中指向所述目標(biāo)的軸線。
[0030]額外地或替代性地，所述目標(biāo)是管狀元件，至少一個(gè)聚焦能量體可被對(duì)準(zhǔn)使得爆炸時(shí)釋放的能量指向與目標(biāo)內(nèi)表面相切的方向。
[0031]在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)聚焦能量體被對(duì)準(zhǔn)使得爆炸時(shí)釋放的能量指向一軌跡，該軌跡使得當(dāng)所述沖擊波處于制成所述目標(biāo)的材料內(nèi)時(shí)例如所述沖擊波的能量耗盡。
[0032]在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)聚焦能量體被對(duì)準(zhǔn)使得爆炸時(shí)釋放的能量指向一軌跡，該軌跡使得所述材料噴射流的能量在所述目標(biāo)內(nèi)表面處或附近耗盡。
[0033]在一些實(shí)施例中，當(dāng)所述目標(biāo)是管狀結(jié)構(gòu)時(shí)，所述聚焦能量體中的至少一些可被對(duì)準(zhǔn)使得所述/每個(gè)聚焦能量體爆炸時(shí)釋放的能量指向與所述目標(biāo)內(nèi)表面相切的方向。通過(guò)與目標(biāo)內(nèi)表面相切地引導(dǎo)爆炸時(shí)釋放的能量，最大化了材料噴射流行進(jìn)穿過(guò)目標(biāo)的距離，由此最大化材料噴射流的能量所造成是破壞。
[0034]所述聚焦能量體可被對(duì)準(zhǔn)使得一個(gè)聚焦能量體爆炸時(shí)所釋放的能量與另一個(gè)聚焦能量體爆炸時(shí)所釋放的能量協(xié)作，以在沖擊時(shí)在所述目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生分離力。
[0035]在一個(gè)實(shí)施例中，所述聚焦能量體被對(duì)準(zhǔn)使得所述能量體爆炸時(shí)所釋放的能量沖擊所述目標(biāo)，以在所述目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生軸向拉力。
[0036]在其他實(shí)施例中，所述聚焦能量體被對(duì)準(zhǔn)使得所述能量體爆炸時(shí)所釋放的能量沖擊所述目標(biāo)，以在所述目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)拉力。
[0037]所述聚焦能量體可被組合和對(duì)準(zhǔn)使得一組聚焦能量體爆炸時(shí)所釋放的能量與另一組聚焦能量體爆炸時(shí)所釋放的能量協(xié)作，以在沖擊時(shí)在所述目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生分離力。
[0038]在優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)能量體是多個(gè)聚能裝藥，具體是穿孔裝藥。在本實(shí)施例中，爆炸時(shí)產(chǎn)生的能量是朝向目標(biāo)推進(jìn)作為塑化材料噴射流的裝藥內(nèi)襯的沖擊波。
[0039]所述割斷工具還可包括能量體支承件，其在使用中適于被放置在帶割斷的所述目標(biāo)附近，所述能量體支承件適于接納所述能量體。
[0040]在本實(shí)施例中，所述能量體支承件可以是裝藥支承件。
[0041 ]所述聚能裝藥可被布置在所述裝藥支承件中的分層陣列中。
[0042]所述分層陣列可適于容納兩層聚能裝藥。
[0043]在一個(gè)實(shí)施例中，具有至少一個(gè)第一層聚能裝藥和至少一個(gè)第二層聚能裝藥。
[0044]可具有在所述層的至少一個(gè)中具有多個(gè)聚能裝藥。
[0045]所述裝藥支承件可適于至少部分地包圍所述目標(biāo)。
[0046]在使用中，所述裝藥支承件可適于完全包圍所述目標(biāo)。
[0047]在至少一些實(shí)施例中，目標(biāo)是管狀元件。
[0048]在特定實(shí)施例中，管狀元件是鉆管。
[0049]在其他實(shí)施例中，管狀元件是立管。應(yīng)該理解，管狀元件可以是穿入油井中的任何管狀部件，諸如鉆環(huán)或工具等。
[0050]替代性地，目標(biāo)可以是非管狀結(jié)構(gòu)。
[0051]割斷工具可限定通孔。
[0052]所述通孔可適于接納所述目標(biāo)。
[0053]在切割工具限定適于接納目標(biāo)的通孔的情況下，所述裝藥支承件可適于環(huán)繞所述目標(biāo)。
[0054]在所述裝藥支承件是環(huán)的情況下，每個(gè)聚能裝藥可適于徑向向內(nèi)地引導(dǎo)材料噴射流。
[0055]每個(gè)聚能裝藥可適于在使用中朝向目標(biāo)縱向軸線引導(dǎo)材料噴射流。
[0056]在一層上的所述聚能裝藥可被對(duì)準(zhǔn)成，與不同層的所述聚能裝藥不同地，朝向目標(biāo)縱向軸線上的不同點(diǎn)引導(dǎo)材料噴射流。
[0057]在裝藥支承件適于環(huán)繞目標(biāo)的情況下，所述裝藥支承件可限定縱向軸線。
[0058]在優(yōu)選實(shí)施例中，所述裝藥支承件縱向軸線在使用中與所述目標(biāo)縱向軸線相同。
[0059]所述割斷工具可包括適于相對(duì)于所述聚能裝藥使所述目標(biāo)位于中心的中心化裝置。中心化結(jié)構(gòu)可用于移動(dòng)目標(biāo)，使得目標(biāo)的縱向軸線與環(huán)的縱向軸線基本重合。
[0060]所述割斷工具可包括適于將所述目標(biāo)位置與井眼環(huán)境隔離開(kāi)的隔離裝置。
[0061]所述割斷工具可適于相對(duì)于所述井眼環(huán)境密封所述目標(biāo)位置。
[0062]所述割斷工具可包括適于從所述目標(biāo)位置周圍移除井眼介質(zhì)的移除裝置。井眼內(nèi)的流體和固體可提供極其致密的介質(zhì)，聚能裝藥爆炸所釋放的材料噴射流必須穿過(guò)所述介質(zhì)。這可顯著減少材料噴射流的能量并對(duì)其割斷目標(biāo)的能力有不利影響。
[0063]所述割斷工具移除裝置可適于用替代性的固體或流體移置所述井眼介質(zhì)。通過(guò)用替代性固體或流體替代井眼介質(zhì)，所選擇的替代性固體或流體可具有較低密度，由此減少材料噴射流傳送到目標(biāo)期間的能量損失。
[0064]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于割斷目標(biāo)的割斷工具，所述割斷工具包括:
[0065]外殼；
[0066]多個(gè)聚能裝藥；
[0067]適于在使用中環(huán)繞待割斷的所述目標(biāo)的裝藥支承件，所述裝藥支承件適于接納所述聚能裝藥；
[0068]觸發(fā)機(jī)構(gòu)，其適于激活所述聚能裝藥；以及
[0069]中心化裝置，其適于在使用中產(chǎn)生所述目標(biāo)和所述裝藥支承件之間的相對(duì)移動(dòng)，以使所述目標(biāo)相對(duì)于所述裝藥支承件位于中心。
[0070]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種用于支承聚能裝藥的裝藥支承件，所述裝藥支承件具有通孔，所述通孔具有縱向軸線，外殼進(jìn)一步限定多個(gè)穴，每個(gè)穴適于接納聚能裝藥，所述穴中的至少一個(gè)被對(duì)準(zhǔn)使得在使用中當(dāng)容納在所述穴或多個(gè)穴內(nèi)的聚能裝藥爆炸時(shí)，所形成的材料噴射流沿行進(jìn)方向進(jìn)行到所述通孔中，所述/每個(gè)行進(jìn)方向被選擇成避開(kāi)所述通孔的縱向軸線。
[0071]在一個(gè)實(shí)施例中，其中，多個(gè)穴被對(duì)準(zhǔn)使得在使用中當(dāng)所述穴中容納的聚能裝藥爆炸時(shí)，至少一些行進(jìn)方向被選擇層避開(kāi)通孔縱向軸線并且在目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生扭力。
[0072]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種割斷管狀結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括步驟:
[0073]提供割斷工具，所述工具限定通孔，所述通孔接納待割斷的所述管狀結(jié)構(gòu)；
[0074]引爆容納在割斷工具外殼內(nèi)的多個(gè)聚焦能量體，所述聚焦能量體在爆炸時(shí)釋放能量，一個(gè)聚焦能量體的能量與另一個(gè)聚焦能量體所釋放的能量協(xié)作，以在沖擊時(shí)在目標(biāo)材料內(nèi)建立分離力。
[0075]根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種用于割斷目標(biāo)的割斷工具，包括:
[0076]至少一個(gè)聚能裝藥，所述/每個(gè)聚能裝藥適于在接收到激活信號(hào)時(shí)爆炸，所述/每個(gè)聚能裝藥適于在爆炸時(shí)釋放能量，釋放能量的第一部分沿第一方向釋放，所述第一方向至少部分地由發(fā)送到所述/每個(gè)聚能裝藥的所述激活信號(hào)決定；以及
[0077]至少一個(gè)觸發(fā)器，其適于向所述/每個(gè)聚能裝藥發(fā)送所述激活信號(hào)。
[0078]在本發(fā)明的至少一個(gè)方面，提供一種用以割斷例如井管狀結(jié)構(gòu)的聚能裝藥，其提供了對(duì)割斷過(guò)程更大的控制，因?yàn)檠b藥的形狀基本上決定了爆炸時(shí)裝藥釋放的能量的方向。
[0079]所釋放的能量可呈沖擊波的形式。
[0080]具體地，所釋放的能量可呈材料噴射流的形式。
[0081 ]所述材料噴射流可包括高速材料噴射流。
[0082]所述材料噴射流可包括但不限于金屬材料、玻璃材料、陶瓷材料或者能夠是任何合適的材料。
[0083]在一些實(shí)施例中，所述材料噴射流可以是多種材料的結(jié)合。
[0084]所釋放的能量的所述第一部分可大于爆炸所釋放的能量的50%。
[0085]所釋放的能量的所述第一部分可大于爆炸所釋放的能量的75%。
[0086]所述第一方向在使用中可朝向第一目標(biāo)位置。
[0087]在爆炸時(shí)，所述/每個(gè)聚能裝藥可釋放所釋放的能量的第二部分，所述第二部分沿第二方向釋放。
[0088]所述第二方向在使用中可朝向第二目標(biāo)位置，所述第二目標(biāo)位置不同于所述第一目標(biāo)位置。
[0089]所述/每個(gè)聚能裝藥可限定至少一個(gè)幾何形狀。
[0090]所述/每個(gè)聚能裝藥可限定多個(gè)幾何形狀。
[0091]所述/每個(gè)聚能裝藥的幾何形狀可以是圓錐形、橢圓形、直線或任何合適的形狀。
[0092]在優(yōu)選實(shí)施例中，具有多個(gè)聚能裝藥。
[0093]在具有多個(gè)聚能裝藥的實(shí)施例中，每個(gè)聚能裝藥可限定一個(gè)幾何形狀或多個(gè)幾何形狀。
[0094]在這些實(shí)施例中，一個(gè)聚能裝藥可限定與另一個(gè)聚能裝藥不同的一個(gè)幾何形狀或多個(gè)幾何形狀。
[0095]在存在多個(gè)聚能裝藥的情況下，所述聚能裝藥被放置成，使得至少一個(gè)聚能裝藥能夠與另外至少一個(gè)聚能裝藥相隔離地爆炸。
[0096]優(yōu)選的是，確保一個(gè)聚能裝藥的爆炸不會(huì)觸發(fā)相鄰聚能裝藥的爆炸。
[0097]替代性地或額外地，所述聚能裝藥的幾何形狀可被選擇成用以遠(yuǎn)離所述/每個(gè)其他聚能裝藥引導(dǎo)爆炸時(shí)釋放的能量。
[0098]在至少一個(gè)實(shí)施例中，所述聚能裝藥中的至少一個(gè)適于在使用中位于所述目標(biāo)附近。
[0099]在一些實(shí)施例中，所述聚能裝藥中的至少一個(gè)適于連接到所述目標(biāo)。
[0100]所述/每個(gè)裝藥可通過(guò)任何合適的裝置連接到目標(biāo)。例如，所述/每個(gè)裝藥可例如粘附到目標(biāo)上，或者被壓入設(shè)置在目標(biāo)上的凹口中。
[0101]在優(yōu)選實(shí)施例中，所述聚能裝藥中的至少一個(gè)適于與所述目標(biāo)分隔開(kāi)。
[0102]所述割斷工具還可包括適于支承所述/每個(gè)聚能裝藥的至少一部分的至少一個(gè)裝藥支承件。
[0103]所述/每個(gè)裝藥支承件被設(shè)置成在使用中用以例如放置所述/每個(gè)聚能裝藥，從而使得所述/每個(gè)聚能裝藥的所述第一方向與所述目標(biāo)上的所述第一目標(biāo)位置對(duì)齊，從而使得在爆炸時(shí)所釋放的能量在沖擊所述目標(biāo)時(shí)具有最大效果。
[0104]所述裝藥支承件可適于支承單個(gè)裝藥。
[0105]替代性地，所述裝藥支承件可適于支承多個(gè)裝藥。
[0106]在一些實(shí)施例中，具有多個(gè)裝藥支承件。
[0107]在這些實(shí)施例中，每個(gè)裝藥支承件可適于接納所述/每個(gè)裝藥的至少一部分。
[0108]在一些實(shí)施例中，可具有與每個(gè)聚能裝藥相關(guān)聯(lián)的裝藥支承件。替代性地，可具有適于支承多個(gè)裝藥的單個(gè)裝藥支承件。
[0109]在這些實(shí)施例中的一些中以及在其他實(shí)施例中，所述/每個(gè)裝藥支承件可限定裝藥支承件幾何形狀，所述裝藥支承件幾何形狀被選擇成用以引導(dǎo)所述聚能裝藥所釋放的能量。
[0110]所述裝藥支承件幾何形狀在使用中可朝向所述目標(biāo)引導(dǎo)所述聚能裝藥所釋放的會(huì)bi。
[0111]替代性地或額外地，所述裝藥支承件幾何形狀在使用中可遠(yuǎn)離未爆炸的聚能裝藥引導(dǎo)所述聚能裝藥所釋放的能量。
[0112]控制所釋放的能量是重要的，因?yàn)樗尫诺哪芰坎⒎侨伎梢灾赶蚰繕?biāo)。不能指向目標(biāo)的能量可觸發(fā)同一支承件或另一支承件中的另一裝藥的爆炸。
[0113]所述裝藥支承件幾何形狀可例如限定用于所釋放的能量的盤(pán)繞路徑。
[0114]在一些實(shí)施例中，所述/每個(gè)裝藥支承件幾何形狀可至少部分地反射所釋放的能量。
[0115]所述/每個(gè)裝藥支承件幾何形狀可適于吸收被其反射的能量中的至少一些。
[0116]所述/每個(gè)裝藥支承件可包括聚合物。
[0117]替代性地，所述/每個(gè)裝藥支承件可包括金屬。
[0118]所述金屬可以是鋼。
[0119]替代性地或額外地，所述/每個(gè)裝藥支承件可包括適于減緩所釋放的能量的速度的材料。
[0120]減緩所釋放能量的速度會(huì)減小意外地引爆相鄰裝藥的可能性。
[0121 ]所述/每個(gè)裝藥支承件可限定至少一個(gè)裝藥存儲(chǔ)位置。
[0122]所述/每個(gè)裝藥存儲(chǔ)位置可以是穴。
[0123]所述/每個(gè)裝藥支承件可限定多個(gè)穴。
[0124]割斷工具還可包括能量衰減裝置。
[0125]能量衰減裝置可被提供用于抑制所釋放的能量流。能量衰減裝置可適于減慢所釋放的能量流。
[0126]所述能量衰減裝置可包括固體、復(fù)合材料和/或充氣固體。充氣固體，諸如泡沫，包括可減慢所釋放的能量流的行進(jìn)的空氣穴。復(fù)合材料也可提供有益的沖擊衰減。
[0127]所述割斷工具還可包括能量阻尼裝置。
[0128]能量阻尼裝置可被提供用以在目標(biāo)已被割斷時(shí)吸收爆炸之后的剩余能量。
[0129]所述能量阻尼裝置可適于產(chǎn)生氣體。
[0130]可在爆炸之前產(chǎn)生所述氣體。
[0131]所述能量阻尼裝置可適于產(chǎn)生所述氣體，從而使得當(dāng)所述/每個(gè)聚能裝藥爆炸時(shí)所述氣體處于所釋放的能量的行進(jìn)方向周圍。
[0132]可通過(guò)燃燒、注入、振動(dòng)、化學(xué)反應(yīng)或電流產(chǎn)生所述氣體。
[0133]可采用任何合適的產(chǎn)生氣體的方法。
[0134]所述氣體可呈氣泡形式。氣泡可吸收爆炸之后的剩余能量。
[0135]爆炸所釋放的能量可在使用中穿過(guò)環(huán)境介質(zhì)，環(huán)境介質(zhì)位于所述/每個(gè)聚能裝藥和待割斷目標(biāo)之間。
[0136]所述割斷工具還可包括優(yōu)選介質(zhì)的產(chǎn)生或存儲(chǔ)裝置。
[0137]所述優(yōu)選介質(zhì)是在能夠放置優(yōu)選介質(zhì)的情況下適于至少部分地移置環(huán)境介質(zhì)的材料，所述優(yōu)選介質(zhì)具有比所述環(huán)境介質(zhì)低的密度。優(yōu)選的是在流徑上具有密度盡可能低的介質(zhì)，因?yàn)榻橘|(zhì)的密度影響沖擊波的能量，被較高密度的材料吸收的能量減少了可用的割斷能量。
[0138]所述優(yōu)選介質(zhì)可以是氣體。
[0139]所述氣體可用是空氣、氮?dú)?、二氧化碳或任何合適的氣體。
[0140]替代性地或額外地，所述流徑物質(zhì)可用是低密度流體。例如，可以使用輕油。
[0141]替代性地或額外地，流徑物質(zhì)可以是固體。比環(huán)境介質(zhì)密度低的任何流體或固體都將增加可用于割斷目標(biāo)的能量，因?yàn)槊芏容^低的優(yōu)選介質(zhì)相比環(huán)境介質(zhì)將吸收更少的能量。
[0142]在優(yōu)選介質(zhì)是氣體的情況下，氣體可以呈氣泡形式。氣泡是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈兛商峁_擊波可行進(jìn)通過(guò)的較低密度的介質(zhì)并且氣泡還可提供沖擊阻尼裝置。
[0143]所述優(yōu)選介質(zhì)的產(chǎn)生或存儲(chǔ)裝置可包括適于存儲(chǔ)優(yōu)選介質(zhì)的容器。
[0144]所述容器可位于所述目標(biāo)附近。
[0145]所述容器可適于移置所述環(huán)境介質(zhì)。
[0146]所述容器可以是氣囊。
[0147]所述氣囊是可充氣的。
[0148]所述割斷工具可包括目標(biāo)放置裝置。放置裝置可被提供用以將目標(biāo)放置在最佳位置，以最大化工具的切割效果。
[0149]所述目標(biāo)放置裝置在使用中可適于接觸所述目標(biāo)的至少一部分，以相對(duì)于所述/每個(gè)聚能裝藥移動(dòng)所述目標(biāo)。
[0150]所述放置裝置可包括接合構(gòu)件。
[0151 ]所述接合構(gòu)件可適于接觸所述目標(biāo)。
[0152]所述接合構(gòu)件可被機(jī)械地致動(dòng)。
[0153]所述接合構(gòu)件可以是固體。
[0154]替代性地，所述接合構(gòu)件可以是有彈性的。
[0155]所述接合構(gòu)件可從第一位置移動(dòng)到第二位置，移動(dòng)到所述第二位置會(huì)將所述目標(biāo)移動(dòng)到期望位置。
[0156]替代性地，所述接合構(gòu)件可相對(duì)于所述/每個(gè)聚能裝藥被固定，所述接合構(gòu)件將所述目標(biāo)導(dǎo)引至所述期望位置和/或限制所述目標(biāo)遠(yuǎn)離所述期望位置移動(dòng)。
[0157]在替代性實(shí)施例中，所述接合構(gòu)件可在從所述第一位置向所述第二位置移動(dòng)時(shí)變形。
[0158]所述接合構(gòu)件可通過(guò)充氣而變形。
[0159]在一些實(shí)施例中，所述接合構(gòu)件可以是能夠充氣的圓環(huán)，所述圓環(huán)的充氣使所述目標(biāo)相對(duì)于所述/每個(gè)聚能裝藥位于中心。
[0160]在實(shí)施例中，在所述聚能裝藥在使用中相對(duì)于所述目標(biāo)沿徑向放置的情況下，所述放置裝置可適于使所述目標(biāo)相對(duì)于所述聚能裝藥位于中心。
[0161]具有多于一個(gè)定位裝置。
[0162]在具有多個(gè)定位裝置的情況下，所述定位裝置中的至少一個(gè)可位于所述目標(biāo)的任一側(cè)上。
[0163]額外地或替代性地，定位裝置可通過(guò)爆炸所釋放的能量處于朝向所述目標(biāo)的行進(jìn)方向上。
[0164]在實(shí)施例中，在定位裝置通過(guò)爆炸所釋放的能量處于朝向所述目標(biāo)的行進(jìn)方向上的情況下，能量行進(jìn)穿過(guò)定位裝置。在定位裝置是例如充氣囊并且空氣比流徑介質(zhì)密度低的情況下，這是有益的。
[0165]在具有多個(gè)聚能裝藥的情況下，所述觸發(fā)器可適于同時(shí)引爆多個(gè)所述聚能裝藥。據(jù)信，同時(shí)引爆聚焦于目標(biāo)的多于一個(gè)裝藥會(huì)因能量在目標(biāo)處復(fù)合而增加割斷能量。
[0166]在具有多個(gè)聚能裝藥的情況下，所述觸發(fā)器可適于相對(duì)于另一聚能裝藥或多個(gè)聚能裝藥的結(jié)合按順序引爆聚能裝藥或多個(gè)聚能裝藥的結(jié)合。
[0167]所述聚能裝藥可按順序被觸發(fā)，諸如按預(yù)定時(shí)間間隔被觸發(fā)，以最大化割斷效果。
[0168]所述/每個(gè)聚能裝藥所釋放的能量中的至少一些可在使用中用于向所述目標(biāo)施加軸向力和/或扭轉(zhuǎn)力。
[0169]根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種用于分離管狀元件的井緊急分離工具，包括:
[0170]至少一個(gè)聚能裝藥，所述/每個(gè)聚能裝藥適于在接收到激活信號(hào)時(shí)爆炸，所述/每個(gè)聚能裝藥適于在爆炸時(shí)釋放能量，所釋放的能量的第一部分沿第一方向釋放，所述第一方向至少部分地由所述/每個(gè)聚能裝藥的幾何形狀決定；以及
[0171 ]至少一個(gè)觸發(fā)器，其適于向所述/每個(gè)聚能裝藥發(fā)送所述激活信號(hào)。
[0172]根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供一種割斷目標(biāo)的方法，所述方法包括步驟:
[0173]提供至少一個(gè)聚能裝藥，所述/每個(gè)聚能裝藥適于在接收到激活信號(hào)時(shí)爆炸；
[0174]向所述至少一個(gè)聚能裝藥傳送激活信號(hào)，從而使得所述至少一個(gè)聚能裝藥爆炸，所述至少一個(gè)聚能裝藥在爆炸時(shí)釋放能量，所釋放的能量的第一部分沿第一方向釋放，所述第一方向至少部分地由所述/每個(gè)聚能裝藥的幾何形狀決定。
[0175]應(yīng)該理解，聯(lián)系本發(fā)明的一個(gè)方面列出的優(yōu)選和替代性特征同樣可應(yīng)用于另一方面，但為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)未應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0176]現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中:
[0177]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的包括緊急割斷工具的井管柱(wellstring)的示意圖；
[0178]圖2是圖1的緊急割斷工具的剖面；
[0179]圖3是圖1的緊急割斷工具的裝藥支承件的立體圖；
[0180]圖4是爆炸期間圖1的緊急割斷工具的剖面；
[0181]圖5是在聚能裝藥的爆炸期間圖1的裝藥支承件和目標(biāo)的平面圖；
[0182]圖6是在剛被聚能裝藥爆炸所產(chǎn)生的材料噴射流沖擊之后待割斷目標(biāo)的表面的一部分的近景圖；
[0183]圖7是沿圖5的線A-A截取的穿過(guò)裝藥支承件和目標(biāo)的剖面；
[0184]圖8是沿圖5的線B-B截取的穿過(guò)裝藥支承件和目標(biāo)的剖面；
[0185]圖9是待被圖1的緊急割斷工具割斷的目標(biāo)的表面的一部分的近景示意圖，示出爆炸之前的分子排列；
[0186]圖10是待被圖1的緊急割斷工具割斷的目標(biāo)的表面的一部分的近景示意圖，示出被聚能裝藥爆炸所產(chǎn)生的材料噴射流沖擊之后的分子排列；
[0187]圖11是被聚能裝藥爆炸所產(chǎn)生的材料噴射流沖擊之后作用在分子排列上的力的近景圖；
[0188]圖12是被兩個(gè)爆炸聚能裝藥的爆炸所產(chǎn)生的材料噴射流沖擊之后作用在分子排列上的力的近景圖；
[0189]圖13是在兩個(gè)爆炸聚能裝藥的沖擊之后圖1的待割斷目標(biāo)的表面的一部分的近景圖；
[0190]圖14是剛被聚能裝藥爆炸所產(chǎn)生的材料噴射流沖擊之后沿圖5的線A-A截取的穿過(guò)裝藥支承件和目標(biāo)的剖面；
[0191]圖15是剛被爆炸所產(chǎn)生的材料噴射流沖擊之后沿圖5的線B-B截取的穿過(guò)裝藥支承件和目標(biāo)的剖面；
[0192]圖16是剛被聚能裝藥爆炸所產(chǎn)生的材料噴射流沖擊之后穿過(guò)圖1的靶的一部分的剖面；
[0193]圖17是沿圖5的線A-A截取的穿過(guò)裝藥支承件和目標(biāo)的剖面，半穿地割斷圖1的目標(biāo)；
[0194]圖18是沿圖5的線B-B截取的穿過(guò)裝藥支承件和目標(biāo)的剖面，半穿地割斷圖1的目標(biāo)；
[0195]圖19是穿過(guò)圖1的目標(biāo)的一部分的剖面，半穿地割斷目標(biāo)；
[0196]圖20是沿圖5的線A-A截取的穿過(guò)裝藥支承件和目標(biāo)的剖面，完全割斷圖1的目標(biāo)；
[0197]圖21是沿圖5的線B-B截取的穿過(guò)裝藥支承件和目標(biāo)的剖面，完全割斷圖1的目標(biāo)；
[0198]圖22是穿過(guò)圖1的目標(biāo)的一部分的剖面，完全割斷目標(biāo)；
[0199]圖23是圖1的緊急割斷工具的一些聚能裝藥的發(fā)射方向的平面圖；
[0200]圖24是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的緊急割斷工具的一些聚能裝藥的發(fā)射方向的平面圖；
[0201]圖25是處于爆炸物移置配置的根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的緊急割斷工具的一部分的平面；
[0202]圖26是處于爆炸物放置配置的圖25的緊急割斷工具的一部分的平面；
[0203]圖27是處于預(yù)先井流體移置配置的根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的緊急割斷工具的一部分的平面；
[0204]圖28是處于井流體移置配置的圖27的緊急割斷工具的一部分的平面；
[0205]圖29是處于預(yù)先井流體移置配置的根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的緊急割斷工具的一部分的平面；
[0206]圖30是處于井流體移置配置的圖29的緊急割斷工具的一部分的平面；
[0207]圖31是處于井流體移置配置的根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的緊急割斷工具的一部分的平面；
[0208]圖32是根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的位于海底儲(chǔ)存器上方的井緊急分離工具的示意圖；
[0209]圖33是圖32的井緊急分離工具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0210]圖34是在圖32的井緊急分離工具中使用的裝藥承載件的示意圖；
[0211]圖35是聚能裝藥爆炸之后圖32的井緊急分離工具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0212]圖36是根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例的在多個(gè)聚能裝藥爆炸之后井分離工具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0213]圖37是根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施例的井分離工具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖；以及
[0214]圖38是氣囊充氣之后圖37的井分離工具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0215]圖1描繪根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的緊急割斷工具，整體由附圖標(biāo)記100表示。緊急割斷工具100是提供儲(chǔ)存器116和鉆塔104之間的流體連通的一連串井管柱101中的元件。井管柱101的主要部件是立管102、緊急割斷工具100、防噴器(BOP)組112以及以套管114作為內(nèi)襯的井眼115。
[0216]鉆塔104漂浮在海106上。鉆塔104通過(guò)立管102流體連接到緊急割斷工具100。
[0217]與立管102相反地，緊急割斷工具100通過(guò)連接器元件108流體連接到撓性接頭110。撓性接頭110從連接器元件108延伸至BOP 112。撓性接頭110使得表面結(jié)構(gòu)104相對(duì)于BOP組112進(jìn)行一定程度的移動(dòng)，以容許表面結(jié)構(gòu)在例如波浪大的海中移動(dòng)。套管114是與BOP組112流體連接的管狀元件。
[0218]在正常使用時(shí)，流體可通過(guò)套筒114沿箭頭120所標(biāo)記的方向從儲(chǔ)存器116朝向表面流動(dòng)。
[0219]在鉆孔或修井操作期間，工作管柱122可從表面結(jié)構(gòu)104延伸至套管114。工作管柱122容納在立管102內(nèi)，并且穿過(guò)緊急割斷工具100、連接器元件108、撓性接頭110和BOP組112。
[0220]現(xiàn)在參考圖2，圖1的割斷工具100的剖面。割斷工具100包括外殼130、裝藥支承件132，裝藥支承件132容納多個(gè)聚能穿孔裝藥(shaped perforating charge) 134。裝藥支承件132適于將聚能裝藥134容納在兩個(gè)層136A、136B。裝藥支承件132位于由外殼130限定的凹口 138內(nèi)。割斷工具100還包括裝藥屏障，裝藥屏障140用作裝藥支承件132和割斷工具通孔142之間的屏障，所述通孔142由外殼內(nèi)表面144和裝藥內(nèi)襯內(nèi)表面146限定。
[0221]當(dāng)割斷工具100暴露于井壓時(shí)，通孔142中的井壓可能極高，并且裝藥屏障140抵抗壓力并將壓力容納在通孔142中并且保護(hù)裝藥支承件132。
[0222]容納在立管102(圖2中未示出)內(nèi)的工作管柱122穿過(guò)通孔142。
[0223]最后，割斷工具100包括適合接收爆炸信號(hào)并且響應(yīng)于所述信號(hào)引爆裝藥134的觸發(fā)器148。
[0224]現(xiàn)在參考圖3，其示出了限定多個(gè)穴135的裝藥支承件132，用于支承第一層136a和第二層136b中的聚能裝藥134。
[0225]裝藥支承件132包括聚氨酯。選擇聚氨酯是因?yàn)橐粋€(gè)裝藥發(fā)出的沖擊波可在爆炸信號(hào)到達(dá)相鄰裝藥之前觸發(fā)相鄰裝藥。與諸如金屬的其他材料相比，聚氨酯是相對(duì)差的沖擊波導(dǎo)體，因?yàn)闆_擊波被延遲。利用聚氨酯會(huì)更好地控制爆炸，所述爆炸通過(guò)經(jīng)由裝藥信號(hào)而非經(jīng)由外部影響引爆的每個(gè)裝藥實(shí)現(xiàn)。
[0226]參照?qǐng)D4，觸發(fā)器148引爆的聚能裝藥134的爆炸致使每個(gè)聚能裝藥134爆炸，產(chǎn)生將朝向目標(biāo)(在本例子中是井管柱122)推進(jìn)的塑化材料噴射流150 ο塑化材料噴射流150由作為聚能裝藥134的一部分的內(nèi)襯產(chǎn)生。來(lái)自聚能裝藥134的塑化材料噴射流150被對(duì)準(zhǔn)成會(huì)聚在通孔縱向軸線152(在本例子中其與井管柱縱向軸線154重合)上。如從圖4可見(jiàn)的，塑化材料噴射流150將管狀結(jié)構(gòu)122割斷成上部122a和下部122b。在此情況下，下部122b之后可下落到防噴器組112下方，容許防噴器112密封井眼套管114(都在圖1中示出)。
[0227]現(xiàn)在將參照?qǐng)D5-23描述目標(biāo)122的割斷機(jī)制。
[0228]首先參照?qǐng)D5，在裝藥支承件132和目標(biāo)122的此平面圖中，剛剛實(shí)現(xiàn)了聚能裝藥134的爆炸，并且塑化材料噴射流150剛剛撞擊在目標(biāo)表面156上。
[0229]參照?qǐng)D6，每個(gè)聚能裝藥在目標(biāo)表面156上具有目標(biāo)位置158。目標(biāo)位置被布置成環(huán)158A、158B，目標(biāo)位置的上部環(huán)是用于聚能裝藥134的第一層136a的目標(biāo)位置，并且聚能裝藥134的第二層136b具有第二目標(biāo)位置環(huán)158B的目標(biāo)位置。圖7和8示出了塑化材料噴射流150朝向圖7和8中的字母)(指示的點(diǎn)的成角度行進(jìn)，其中，材料噴射流150會(huì)聚。所述點(diǎn)半穿過(guò)目標(biāo)壁176。
[0230]當(dāng)材料噴射流沖擊在井管柱122上時(shí)，井管柱122的割斷動(dòng)作不僅僅是切割動(dòng)作，而是材料移位動(dòng)作。參照?qǐng)D9和10，圖9示出了材料噴射流150沖擊在目標(biāo)122上之前分子160的排列。如從圖9可見(jiàn)的，如預(yù)期的那樣，分子排列很規(guī)則。當(dāng)材料噴射流150沖擊在目標(biāo)位置158上時(shí)，分子168從圖9所示位置到圖10所示位置的移位產(chǎn)生孔眼172。
[0231 ]參照?qǐng)D11，可見(jiàn)分子160沿徑向方向被壓縮力Fe壓縮在一起，但是沿周向方向，具體地，外部分子160a、160b、160c被拉力Ft拉開(kāi)。
[0232]圖12和13具體示出了拉力Ft的作用。目標(biāo)位置158和相關(guān)孔眼170被材料橋174分開(kāi)，材料橋在沖擊之后斷開(kāi)。據(jù)信，當(dāng)兩個(gè)相鄰沖擊的分子移位一致時(shí)，作用在相鄰分子160M、160N上的拉力Tf之和使得它們之間的結(jié)合力撕裂，在目標(biāo)位置158A、158B之間的橋材料17 4中產(chǎn)生開(kāi)口 17 O。當(dāng)材料移位繼續(xù)時(shí)，開(kāi)口 17 O沿材料橋17 4擴(kuò)展，直到它到達(dá)孔眼172a、172b，產(chǎn)生將一個(gè)孔眼172a與下一個(gè)孔眼172b分開(kāi)的連續(xù)間隔。
[0233]圖14、15和16示出了材料噴射流對(duì)目標(biāo)表面156的最初沖擊所產(chǎn)生的孔眼172。
[0234]圖17、18和19示出了割斷過(guò)程中的下一階段。由于來(lái)自第一層136a和第二層136b的聚能裝藥134的爆炸所引起的材料噴射流150的會(huì)聚，當(dāng)噴射流150穿過(guò)目標(biāo)壁176時(shí)，存在于由材料噴射流150沖擊在目標(biāo)位置處而產(chǎn)生的孔眼172之間的材料橋174在材料噴射流150到達(dá)目標(biāo)壁176的中心178時(shí)減少至不存在。這在目標(biāo)壁的中心172周圍產(chǎn)生連續(xù)空隙180。在此期間，由材料噴射流穿過(guò)目標(biāo)壁外表面156時(shí)留在材料橋174中的剪切力產(chǎn)生的開(kāi)口 170增大，撕穿材料橋174 ο此時(shí)，管狀目標(biāo)122從目標(biāo)外表面156至目標(biāo)壁176的中心178被割斷。
[0235]參照?qǐng)D20至22，當(dāng)材料噴射流150朝向目標(biāo)壁176的中心178—起作用，以形成連續(xù)空隙180時(shí)，材料噴射流150合并以有效地形成材料片182，之后，材料片行進(jìn)穿過(guò)目標(biāo)壁176的剩余部分，通過(guò)移開(kāi)限定目標(biāo)內(nèi)表面190的一部分的材料塊184以突破到目標(biāo)122的通孔186中，完成目標(biāo)122的割斷。這有效地完成了目標(biāo)122的割斷。
[0236]參照?qǐng)D23，雖然有效地割斷了目標(biāo)122，但由于材料噴射流150穿過(guò)目標(biāo)壁176進(jìn)入目標(biāo)通孔186中，聚能裝藥134的爆炸能量未被完全利用。材料噴射流150穿過(guò)目標(biāo)內(nèi)表面190時(shí)材料噴射流中剩余的能量實(shí)際上被浪費(fèi)了。
[0237]現(xiàn)在參照?qǐng)D24，裝藥環(huán)232的平面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的一些聚能裝藥234的發(fā)射方向。在本實(shí)施例中，聚能裝藥234被對(duì)準(zhǔn)成最大化目標(biāo)222內(nèi)的聚能裝藥234的爆炸所產(chǎn)生的材料噴射流250的能量消耗。如從圖24可見(jiàn)的，材料噴射流250不突破內(nèi)目標(biāo)壁表面290，而是在盡可能靠近目標(biāo)壁內(nèi)表面290處耗盡它們的能量。
[0238]這具有兩個(gè)有用的作用，如已經(jīng)描述的，第一個(gè)作用是通過(guò)在目標(biāo)壁284內(nèi)耗盡材料噴射流的能量最大化材料噴射流250可實(shí)現(xiàn)的割斷效果，第二個(gè)作用是材料噴射流250攻擊目標(biāo)222的角度在目標(biāo)壁276內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力。如果第二層裝藥236b或?qū)嶋H上第二裝藥支承件(未示出)以類似方式但沿相反方向向目標(biāo)222發(fā)射，則在目標(biāo)壁276中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力將沿相反方向。這將在垂直于目標(biāo)縱向軸線的平面中產(chǎn)生剪切力，該剪切力可輔助目標(biāo)222的割斷。
[0239]現(xiàn)在將參照?qǐng)D25-31描述四個(gè)實(shí)施例，其處理最大化材料噴射流到達(dá)待割斷目標(biāo)時(shí)的能量的問(wèn)題。材料噴射流在從裝藥支承件行進(jìn)到目標(biāo)時(shí)通常會(huì)損失一些能量，因?yàn)槠渲蟹胖糜写顢嗄繕?biāo)的外殼通孔通常裝滿了密度很大的材料，諸如鉆井泥漿。在下述實(shí)施例中，論述處理此問(wèn)題的不同方法。
[0240]首先參照?qǐng)D25和26，公開(kāi)了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的緊急割斷工具310。在本實(shí)施例中，割斷工具310包括夾在兩個(gè)裝藥支承板314、315之間的彈性體裝藥支承件312。裝藥支承件312限定位于裝藥支承件凹口 320正前方的爆炸物腔318。上板314和下板315分別通過(guò)螺紋連接結(jié)構(gòu)324、326經(jīng)螺紋附接到一系列支撐桿320(用虛線示出了其中一個(gè))上。在目標(biāo)322就位的情況下，位于裝藥支承件312和目標(biāo)322之間的環(huán)330填充有鉆機(jī)泥漿(未示出)。環(huán)330的最大直徑與立管(未示出)的直徑相關(guān)，并且在正常操作期間需要保持不變，以容許井流體和井工具通過(guò)。
[0241]但是，如果需要緊急分離的話，可旋轉(zhuǎn)支撐桿320，以沿螺紋支撐桿320移動(dòng)上板314和下板315，壓縮彈性體裝藥支承件312并致使裝藥支承件312圍繞凹口 318屈曲，引起爆炸物腔316和容納在其中的爆炸物朝向目標(biāo)322徑向向內(nèi)移動(dòng)。
[0242]當(dāng)裝藥支承件312朝向目標(biāo)322壓縮和移動(dòng)時(shí)，環(huán)330開(kāi)始關(guān)閉并且容納在環(huán)330內(nèi)的泥漿被移置到切割工具310外，最小化了腔316內(nèi)的爆炸性材料在爆炸時(shí)所釋放的材料噴射流所遭受的能量損失。
[0243]這種布置容許容納可變直徑的立管，增加了裝置的實(shí)用性。
[0244]圖27和28示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的緊急割斷工具410。本實(shí)施例類似于圖25和26所示的實(shí)施例，但本實(shí)施例還包括位于爆炸物裝藥腔412之前的囊430。在壓縮裝藥支承件434時(shí)，囊430徑向向內(nèi)呈弓形，與目標(biāo)440接合。在接合時(shí)，存在于囊430后面的空隙442可填充有密度低于井眼中流體的流體，有助于最小化爆炸物裝藥所形成的材料噴射流行進(jìn)到目標(biāo)422時(shí)的能量損失的影響。
[0245]圖29和30示出割斷工具510的第五實(shí)施例。此割斷工具510包括填充有較低密度的流體550的囊530，以減少能量損失，提高穿透能和準(zhǔn)確性。工具510還包括流體旁路550，以促進(jìn)穿過(guò)井的流體的移置和流動(dòng)，減小栗入或栗出井的井流體作用在割斷工具510上的壓力。
[0246]圖31示出了本發(fā)明的第六實(shí)施例，其中，工具610還包括位于囊630上方的第一密封件660和位于囊630下方的第二密封件662，以通過(guò)相對(duì)于待割斷目標(biāo)622密封來(lái)保護(hù)囊630。
[0247]圖32描繪根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的呈井緊急分離工具形式的割斷工具，整體由附圖標(biāo)記1000表示。井緊急分離工具1000是提供儲(chǔ)存器1160和表面結(jié)構(gòu)1040之間的流體連通的一連串井管柱1010中的元件。井管柱1010的主要部件是立管1020、井緊急分離工具
100、防噴器(BOP)組1120以及以套管1140作為內(nèi)襯的井眼1150。
[0248]表面結(jié)構(gòu)1040漂浮在海1060上。表面結(jié)構(gòu)1040可以是例如平臺(tái)(spar)、半潛式平臺(tái)、TLP、FPSO、臨時(shí)的或永久的存儲(chǔ)系統(tǒng)、容器、另一種容納設(shè)備、或分離流體成分(諸如氣體和液體)的分離器等。
[0249]表面結(jié)構(gòu)1040通過(guò)立管1020流體連接到井緊急分離工具1000。
[0250]與立管1020相反地，井緊急分離工具1000通過(guò)連接器元件1080流體連接到撓性接頭1100。撓性接頭1100從連接器元件1080延伸至BOP 1120。撓性接頭1100使得表面結(jié)構(gòu)1040相對(duì)于BOP組1120進(jìn)行一定程度的移動(dòng)，以容許表面結(jié)構(gòu)在例如波浪大的海中移動(dòng)。套管1140是與BOP組1120流體連接的管狀元件。
[0251]在正常使用時(shí)，流體可通過(guò)套筒1140沿箭頭1200所標(biāo)記的方向從儲(chǔ)存器1160朝向表面流動(dòng)。
[0252]在鉆孔或修井操作期間，工作管柱1220可從表面結(jié)構(gòu)1040延伸至套管1140。工作管柱1220容納在立管1020內(nèi)，并且穿過(guò)井緊急分離工具1000、連接器元件1080、撓性接頭I100和BOP組II20。
[0253]現(xiàn)在參照?qǐng)D33，示出了圖32的井緊急分離工具1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。井緊急分離工具1000包括多個(gè)聚能裝藥1300，每個(gè)聚能裝藥1300適于在接收到來(lái)自觸發(fā)器1340的激活信號(hào)時(shí)爆炸。
[0254]裝藥1300以特定幾何學(xué)配置被支承在裝藥承載件1320內(nèi)。聚能裝藥1300被放置成，使得裝藥1300釋放的大部分能量朝向管狀元件1220的外表面1520穿過(guò)裝藥蓋套1500，所釋放的能量割斷管狀元件1220，這將在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候示出。
[0255]參照?qǐng)D34，其是用于圖32的井緊急分離工具中的裝藥承載件1320的示意圖，裝藥承載件1320具有用于放置聚能裝藥1300的多個(gè)開(kāi)口 1360。如從此圖中最清楚可見(jiàn)的，用于聚能裝藥1300的開(kāi)口 1360處于兩排平行的行1380、1400中。裝藥承載件1320被設(shè)計(jì)成使得最初未沿管狀元件1220的方向行進(jìn)的在裝藥1300的爆炸期間釋放的能量被裝藥承載件1320反射，從而使得釋放的能量確實(shí)沿管狀元件1220的方向行進(jìn)，由此最大化釋放的能量割斷管狀元件1220的效力。
[0256]再次參照?qǐng)D33，裝藥承載件1320和聚能裝藥1300被安裝在容納外殼1260中，該外殼被設(shè)計(jì)和構(gòu)造成能夠承受住聚能裝藥1300在井緊急分離工具1000中的爆炸。此構(gòu)造會(huì)保持系統(tǒng)的完整性并防止流離開(kāi)立管1020。容納外殼1260限定從立管1020延伸至撓性接頭1100(如圖1所示)的基本豎直的孔眼1420。容納外殼1260的外表面通過(guò)工具主體1270與海水1060流體隔離。
[0257]參照?qǐng)D35，其是聚能裝藥1300爆炸之后圖32的井緊急分離工具1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖，可見(jiàn)在爆炸時(shí)，每個(gè)聚能裝藥1300釋放呈高速金屬材料噴射流1440形式的能量。金屬材料噴射流1440向管狀元件1220的表面垂直地發(fā)射，每個(gè)材料噴射流1440與每個(gè)相應(yīng)的行1380、1400中的其他材料噴射流1440結(jié)合，以相對(duì)于管狀結(jié)構(gòu)1220形成兩個(gè)爆炸沖擊。
[0258]參照?qǐng)D36，其是根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例在多個(gè)聚能裝藥2300爆炸之后井分離工具2000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖，從此圖中可見(jiàn)，聚能裝藥2300以不同方式放置在本實(shí)施例的裝藥承載件2320中，從而使得聚能裝藥2300爆炸時(shí)釋放的金屬材料噴射流2440指向井分離工具通孔2420中心的中心點(diǎn)2460。這種布置容許爆炸釋放的能量集中在管狀元件2220的較小區(qū)域上，具有可能改進(jìn)的切割效果。
[0259]現(xiàn)在參照?qǐng)D37，其是根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施例的井分離工具3000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。本實(shí)施例的井分離工具3000類似于第七和第八實(shí)施例的井分離工具1000、2000，顯著的區(qū)別是，井分離工具3000包括容納在裝藥蓋套3800中的氣囊3500。在本實(shí)施例中，管狀元件3220的外表面3520和井分離工具3000的內(nèi)表面3540之間的環(huán)3580填充有致密液體3560。在裝藥3300爆炸時(shí)，致密液體3560將吸收裝藥3300爆炸所釋放的能量的一部分，減弱高速材料噴射流的切割效果。如圖38所示，其是氣囊3500充氣之后圖37的井分離工具3000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖，在裝藥3300即將爆炸之前使氣囊3500充氣，以從緊密圍繞聚能裝藥3300的環(huán)中移開(kāi)致密液體3560，以提供聚能裝藥3300爆炸所產(chǎn)生的能量可行進(jìn)穿過(guò)的能量吸收較少的介質(zhì)(空氣)。
[0260]在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種修改和改進(jìn)。例如，可能期望在立管1020和BOP組1120之間安裝多個(gè)井緊急分離工具1000?？砂ǖ诙o急分離工具1000，以備不時(shí)之需。替代性地，可包括額外的井緊急分離工具1000，如果采用各種尺寸或類型的工作管狀1220的話。可能期望安裝若干組井緊急分離工具1000，以增加設(shè)計(jì)的靈活度。井緊急分離工具1000可在鉆井操作開(kāi)始時(shí)被安裝，并且被留在BOP組上，直到完成所有完井和修井活動(dòng)。替代性地，井緊急分離工具1000可無(wú)限期地留在井上，并且可以僅當(dāng)井被廢棄時(shí)或當(dāng)井緊急分離工具1000的某些部分需要被維修或更換時(shí)才被拆下。井緊急分離工具1000與傳統(tǒng)的BOP組1120相獨(dú)立。
[0261]裝藥承載件1320被示作具有兩行聚能裝藥。在其他實(shí)施例中，裝藥可根據(jù)需要被布置在三行或更多行開(kāi)口中，以在爆炸時(shí)充分釋放足以分離管狀元件的能量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于割斷目標(biāo)的割斷工具，所述割斷工具包括: 夕卜殼； 多個(gè)聚焦能量體，每個(gè)聚焦能量體適于沿優(yōu)選方向釋放能量；以及 觸發(fā)機(jī)構(gòu)，其適于引爆所述聚焦能量體； 其中，所述聚焦能量體被對(duì)準(zhǔn)使得當(dāng)沖擊包括材料的目標(biāo)時(shí)，由所述聚焦能量體中的一個(gè)所釋放的能量與由所述聚焦能量體中的另一個(gè)所釋放的能量協(xié)作，以在目標(biāo)材料內(nèi)建立分離力。2.如權(quán)利要求1所述的割斷工具，其中，在使用中，每個(gè)能量體適于在沖擊目標(biāo)時(shí)移置目標(biāo)材料。3.如權(quán)利要求1或2所述的割斷工具，其中，在爆炸時(shí)，由每個(gè)能量體所釋放的能量呈沖擊波的形式。4.如前述權(quán)利要求之一所述的割斷工具，其中，由每個(gè)能量體所釋放的能量呈被推進(jìn)物體的形式。5.如前述權(quán)利要求之一所述的割斷工具，其中，所述能量體中的至少一些是聚能裝藥。6.如權(quán)利要求5所述的割斷工具，其中，所述聚能裝藥是線性聚能裝藥。7.如權(quán)利要求5所述的割斷工具，其中，所述聚能裝藥是穿孔裝藥。8.如權(quán)利要求5-7之一所述的割斷工具，其中，每個(gè)聚能裝藥包括爆炸性材料和裝藥內(nèi)襯。9.如權(quán)利要求8所述的割斷工具，其中，所述裝藥內(nèi)襯是金屬。10.如前述權(quán)利要求之一所述的割斷工具，其中，由每個(gè)聚焦能量體所釋放的能量適于在目標(biāo)位置處攻擊所述目標(biāo)。11.如前述權(quán)利要求之一所述的割斷工具，其中，由至少一個(gè)聚焦能量體所釋放的能量適于在與至少一個(gè)其他能量體不同的目標(biāo)位置處攻擊所述目標(biāo)。12.如前述權(quán)利要求之一所述的割斷工具，其中，第一聚焦能量體在使用中被對(duì)準(zhǔn)使得由所述第一聚焦能量體所釋放的能量在第一目標(biāo)位置處攻擊所述目標(biāo)，第二聚焦能量體在使用中被對(duì)準(zhǔn)使得由所述第二聚焦能量體所釋放的能量在第二目標(biāo)位置處攻擊所述目標(biāo)。13.如權(quán)利要求12所述的割斷工具，其中，所述第一目標(biāo)位置與所述第二位置分隔開(kāi)。14.如權(quán)利要求12或13所述的割斷工具，其中，所述第一聚焦能量體所釋放的能量適于產(chǎn)生通過(guò)目標(biāo)外表面的第一孔眼，并且所述第二聚焦能量體所釋放的能量適于產(chǎn)生通過(guò)目標(biāo)外表面的第二孔眼。15.如權(quán)利要求14所述的割斷工具，其中，所述第一孔眼通過(guò)材料橋與所述第二孔眼分開(kāi)。16.如權(quán)利要求15所述的割斷工具，其中，至少一個(gè)聚能裝藥被對(duì)準(zhǔn)使得所述裝藥爆炸時(shí)產(chǎn)生的材料噴射流沿不垂直于所述目標(biāo)表面的方向行進(jìn)。17.如權(quán)利要求15所述的割斷工具，其中，多個(gè)聚能裝藥被對(duì)準(zhǔn)使得所述裝藥爆炸時(shí)產(chǎn)生的材料噴射流沿不垂直于所述目標(biāo)表面的方向行進(jìn)。18.如前述權(quán)利要求之一所述的割斷工具，其中，至少一個(gè)聚能裝藥被對(duì)準(zhǔn)使得爆炸時(shí)釋放的能量在使用中指向所述目標(biāo)的軸線。19.如前述權(quán)利要求之一所述的割斷工具，其中，所述目標(biāo)是管狀元件，至少一個(gè)聚焦能量體被對(duì)準(zhǔn)使得爆炸時(shí)釋放的能量指向與目標(biāo)內(nèi)表面相切的方向。20.如權(quán)利要求3所述的割斷工具，其中，至少一個(gè)聚焦能量體被對(duì)準(zhǔn)使得爆炸時(shí)釋放的能量指向一軌跡，該軌跡使得當(dāng)所述沖擊波處于制成所述目標(biāo)的材料內(nèi)時(shí)所述沖擊波的能量耗盡。21.如權(quán)利要求4所述的割斷工具，其中，至少一個(gè)聚焦能量體被對(duì)準(zhǔn)使得爆炸時(shí)釋放的能量指向一軌跡，該軌跡使得所述被推進(jìn)物體的能量在所述目標(biāo)內(nèi)表面處或附近耗盡。22.如前述權(quán)利要求之一所述的割斷工具，其中，當(dāng)所述目標(biāo)是管狀結(jié)構(gòu)時(shí)，所述聚焦能量體中的至少一些被對(duì)準(zhǔn)使得所述/每個(gè)聚焦能量體爆炸時(shí)釋放的能量指向與所述目標(biāo)內(nèi)表面相切的方向。23.如前述權(quán)利要求之一所述的割斷工具，其中，所述聚焦能量體被對(duì)準(zhǔn)使得一個(gè)聚焦能量體爆炸時(shí)所釋放的能量與另一個(gè)聚焦能量體爆炸時(shí)所釋放的能量協(xié)作，以在沖擊時(shí)在所述目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生分離力。24.如前述權(quán)利要求之一所述的割斷工具，其中，所述聚焦能量體被對(duì)準(zhǔn)使得所述能量體爆炸時(shí)所釋放的能量沖擊所述目標(biāo)，以在所述目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生軸向拉力。25.如前述權(quán)利要求之一所述的割斷工具，其中，所述聚焦能量體被對(duì)準(zhǔn)使得所述能量體爆炸時(shí)所釋放的能量沖擊所述目標(biāo)，以在所述目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)拉力。26.如前述權(quán)利要求之一所述的割斷工具，其中，所述聚焦能量體被組合和對(duì)準(zhǔn)使得一組聚焦能量體爆炸時(shí)所釋放的能量與另一組聚焦能量體爆炸時(shí)所釋放的能量協(xié)作，以在沖擊時(shí)在所述目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生分離力。27.如前述權(quán)利要求之一所述的割斷工具，還包括能量體支承件，其在使用中適于被放置在帶割斷的所述目標(biāo)附近，所述能量體支承件適于接納所述能量體。28.如權(quán)利要求27所述的割斷工具，其中，所述能量體支承件是裝藥支承件。29.如當(dāng)引用權(quán)利要求5時(shí)的權(quán)利要求28所述的割斷工具，其中，所述聚能裝藥被布置在所述裝藥支承件中的分層陣列中。30.如權(quán)利要求29所述的割斷工具，其中，所述分層陣列適于容納兩層聚能裝藥。31.如權(quán)利要求30所述的割斷工具，包括至少一個(gè)第一層聚能裝藥和至少一個(gè)第二層聚能裝藥。32.如權(quán)利要求31所述的割斷工具，其中，在所述層的至少一個(gè)中具有多個(gè)聚能裝藥。33.如權(quán)利要求28至32之一所述的割斷工具，其中，所述裝藥支承件適于至少部分地包圍所述目標(biāo)。34.如權(quán)利要求28至32之一所述的割斷工具，其中，在使用中，所述裝藥支承件適于完全包圍所述目標(biāo)。35.如前述權(quán)利要求之一所述的割斷工具，其中，所述割斷工具限定通孔。36.如權(quán)利要求35所述的割斷工具，其中，所述通孔適于接納所述目標(biāo)。37.如引用權(quán)利要求28至34之一的權(quán)利要求36所述的割斷工具，其中，所述裝藥支承件適于環(huán)繞所述目標(biāo)。38.如權(quán)利要求37所述的割斷工具，其中，所述裝藥支承件是環(huán)，并且每個(gè)聚能裝藥適于徑向向內(nèi)地引導(dǎo)材料噴射流。39.如權(quán)利要求38所述的割斷工具，其中，每個(gè)聚能裝藥能夠適于在使用中朝向目標(biāo)縱向軸線引導(dǎo)材料噴射流。40.如引用權(quán)利要求30的權(quán)利要求38所述的割斷工具，其中，在一層上的所述聚能裝藥被對(duì)準(zhǔn)成，與不同層的所述聚能裝藥不同地，朝向目標(biāo)縱向軸線上的不同點(diǎn)引導(dǎo)材料噴射流。41.如權(quán)利要求37所述的割斷工具，其中，所述裝藥支承件限定縱向軸線。42.如權(quán)利要求41所述的割斷工具，其中，所述裝藥支承件縱向軸線在使用中與所述目標(biāo)縱向軸線相同。43.如權(quán)利要求5至42之一所述的割斷工具，包括適于相對(duì)于所述聚能裝藥使所述目標(biāo)位于中心的中心化裝置。44.如前述權(quán)利要求之一所述的割斷工具，包括適于將所述目標(biāo)位置與井眼環(huán)境隔離開(kāi)的隔離裝置。45.如權(quán)利要求44所述的割斷工具，其中，所述割斷工具適于相對(duì)于所述井眼環(huán)境密封所述目標(biāo)位置。46.如前述權(quán)利要求之一所述的割斷工具，包括適于從所述目標(biāo)位置周圍移除井眼介質(zhì)的移除裝置。47.如權(quán)利要求46所述的割斷工具，其中，所述移除裝置適于用替代性的固體或流體移置所述井眼介質(zhì)。48.一種用于割斷目標(biāo)的割斷工具，所述割斷工具包括: 夕卜殼； 多個(gè)聚能裝藥； 適于在使用中環(huán)繞待割斷的所述目標(biāo)的裝藥支承件，所述裝藥支承件適于接納所述聚能裝藥； 觸發(fā)機(jī)構(gòu)，其適于激活所述聚能裝藥；以及 中心化裝置，其適于在使用中產(chǎn)生所述目標(biāo)和所述裝藥支承件之間的相對(duì)移動(dòng)，以使所述目標(biāo)相對(duì)于所述裝藥支承件位于中心。49.一種用于支承聚能裝藥的裝藥支承件，所述裝藥支承件具有通孔，所述通孔具有縱向軸線，外殼進(jìn)一步限定多個(gè)穴，每個(gè)穴適于接納聚能裝藥，所述穴中的至少一個(gè)被對(duì)準(zhǔn)使得在使用中當(dāng)容納在所述穴或多個(gè)穴內(nèi)的聚能裝藥爆炸時(shí)，所形成的材料噴射流沿行進(jìn)方向進(jìn)行到所述通孔中，所述/每個(gè)行進(jìn)方向被選擇成避開(kāi)所述通孔的縱向軸線。50.—種割斷管狀結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括步驟: 提供割斷工具，所述工具限定通孔，所述通孔接納待割斷的所述管狀結(jié)構(gòu)； 引爆容納在割斷工具外殼內(nèi)的多個(gè)聚焦能量體，所述聚焦能量體在爆炸時(shí)釋放能量，一個(gè)聚焦能量體的能量與另一個(gè)聚焦能量體所釋放的能量協(xié)作，以在沖擊時(shí)在目標(biāo)材料內(nèi)建立分離力。51.—種用于割斷目標(biāo)的割斷工具，包括: 至少一個(gè)聚能裝藥，所述/每個(gè)聚能裝藥適于在接收到激活信號(hào)時(shí)爆炸，所述/每個(gè)聚能裝藥適于在爆炸時(shí)釋放能量，釋放能量的第一部分沿第一方向釋放，所述第一方向至少部分地由發(fā)送到所述/每個(gè)聚能裝藥的所述激活信號(hào)決定；以及 至少一個(gè)觸發(fā)器，其適于向所述/每個(gè)聚能裝藥發(fā)送所述激活信號(hào)。52.如權(quán)利要求51所述的割斷工具，其中，所釋放的能量呈沖擊波的形式。53.如權(quán)利要求51或52所述的割斷工具，其中，所釋放的能量呈材料噴射流的形式。54.如權(quán)利要求53所述的割斷工具，其中，所述材料噴射流包括高速材料噴射流。55.如權(quán)利要求53或54所述的割斷工具，其中，所述材料噴射流包括但不限于金屬材料、玻璃材料、陶瓷材料或者能夠是任何合適的材料。56.如權(quán)利要求53至55之一所述的割斷工具，其中，所述材料噴射流包括多種材料的結(jié)入口 ο57.如權(quán)利要求51至56之一所述的割斷工具，其中，所釋放的能量的所述第一部分包括爆炸所釋放的能量的多于50%。58.如權(quán)利要求57所述的割斷工具，其中，所釋放的能量的所述第一部分包括爆炸所釋放的能量的多于75%。59.如權(quán)利要求51至58之一所述的割斷工具，其中，所述第一方向在使用中朝向第一目標(biāo)位置。60.如權(quán)利要求51至59之一所述的割斷工具，其中，在爆炸時(shí)，所述/每個(gè)聚能裝藥釋放能量的第二部分，所述第二部分沿第二方向釋放。61.如權(quán)利要求60所述的割斷工具，其中，所述第二方向在使用中朝向第二目標(biāo)位置，所述第二目標(biāo)位置不同于所述第一目標(biāo)位置。62.如權(quán)利要求51至61之一所述的割斷工具，其中，所述/每個(gè)聚能裝藥限定至少一個(gè)幾何形狀。63.如權(quán)利要求62所述的割斷工具，其中，所述/每個(gè)聚能裝藥限定多個(gè)幾何形狀。64.如權(quán)利要求62或63所述的割斷工具，其中，所述/每個(gè)聚能裝藥的幾何形狀是圓錐形、橢圓形、直線或任何合適的形狀。65.如前述權(quán)利要求之一所述的割斷工具，包括多個(gè)聚能裝藥。66.如權(quán)利要求65所述的割斷工具，其中，每個(gè)聚能裝藥限定一個(gè)幾何形狀。67.如權(quán)利要求65所述的割斷工具，其中，每個(gè)聚能裝藥限定多個(gè)幾何形狀。68.如權(quán)利要求65所述的割斷工具，其中，所述聚能裝藥被放置成，使得至少一個(gè)聚能裝藥能夠與另外至少一個(gè)聚能裝藥相隔離地爆炸。69.如權(quán)利要求66或67所述的割斷工具，其中，所述聚能裝藥的幾何形狀被選擇成用以遠(yuǎn)離所述/每個(gè)其他聚能裝藥引導(dǎo)爆炸時(shí)釋放的能量。70.如權(quán)利要求51至69之一所述的割斷工具，其中，所述聚能裝藥中的至少一個(gè)適于在使用中位于所述目標(biāo)附近。71.如權(quán)利要求51至70之一所述的割斷工具，其中，所述聚能裝藥中的至少一個(gè)適于連接到所述目標(biāo)。72.如權(quán)利要求51至71之一所述的割斷工具，其中，所述聚能裝藥中的至少一個(gè)適于與所述目標(biāo)分隔開(kāi)。73.如權(quán)利要求51至72之一所述的割斷工具，還包括適于支承所述/每個(gè)聚能裝藥的至少一部分的至少一個(gè)裝藥支承件。74.如權(quán)利要求73所述的割斷工具，其中，所述/每個(gè)裝藥支承件被設(shè)置成在使用中放置所述/每個(gè)聚能裝藥，從而使得所述/每個(gè)聚能裝藥的所述第一方向與所述目標(biāo)上的所述第一目標(biāo)位置對(duì)齊，從而使得在爆炸時(shí)所釋放的能量在沖擊所述目標(biāo)時(shí)具有最大效果。75.如權(quán)利要求73或74所述的割斷工具，其中，所述/每個(gè)裝藥支承件適于支承單個(gè)裝藥。76.如權(quán)利要求73或74所述的割斷工具，其中，所述/每個(gè)裝藥支承件適于支承多個(gè)裝藥。77.如權(quán)利要求73至76之一所述的割斷工具，包括多個(gè)裝藥支承件。78.如權(quán)利要求77所述的割斷工具，其中，每個(gè)裝藥支承件適于接納所述/每個(gè)裝藥的至少一部分。79.如權(quán)利要求73至78之一所述的割斷工具，其中，所述/每個(gè)裝藥支承件限定裝藥支承件幾何形狀，所述裝藥支承件幾何形狀被選擇成用以引導(dǎo)所述聚能裝藥所釋放的能量。80.如權(quán)利要求79所述的割斷工具，其中，所述裝藥支承件幾何形狀在使用中朝向所述目標(biāo)引導(dǎo)所述聚能裝藥所釋放的能量。81.如權(quán)利要求79或80所述的割斷工具，其中，所述裝藥支承件幾何形狀在使用中遠(yuǎn)離未爆炸的聚能裝藥引導(dǎo)所述聚能裝藥所釋放的能量。82.如權(quán)利要求79至81之一所述的割斷工具，其中，所述裝藥支承件幾何形狀限定用于所釋放的能量的盤(pán)繞路徑。83.如權(quán)利要求79至82之一所述的割斷工具，其中，所述/每個(gè)裝藥支承件幾何形狀至少部分地反射所釋放的能量。84.如權(quán)利要求83所述的割斷工具，其中，所述/每個(gè)裝藥支承件幾何形狀適于吸收被其反射的能量中的至少一些。85.如權(quán)利要求73至84之一所述的割斷工具，其中，所述/每個(gè)裝藥支承件包括聚合物。86.如權(quán)利要求73至84之一所述的割斷工具，其中，所述/每個(gè)裝藥支承件包括金屬。87.如權(quán)利要求86所述的割斷工具，其中，所述金屬包括鋼。88.如權(quán)利要求73至87之一所述的割斷工具，其中，所述/每個(gè)裝藥支承件包括適于減緩所釋放的能量的速度的材料。89.如權(quán)利要求73至88之一所述的割斷工具，其中，所述/每個(gè)裝藥支承件限定至少一個(gè)裝藥存儲(chǔ)位置。90.如權(quán)利要求89所述的割斷工具，其中，所述/每個(gè)裝藥存儲(chǔ)位置包括穴。91.如權(quán)利要求73至90之一所述的割斷工具，其中，所述/每個(gè)裝藥支承件限定多個(gè)穴。92.如前述權(quán)利要求之一所述的割斷工具，還包括能量衰減裝置。93.如權(quán)利要求92所述的割斷工具，其中，所述能量衰減裝置包括固體、復(fù)合材料和/或充氣固體。94.如權(quán)利要求51至93之一所述的割斷工具，還包括能量阻尼裝置。95.如權(quán)利要求94所述的割斷工具，其中，所述能量阻尼裝置適于產(chǎn)生氣體。96.如權(quán)利要求95所述的割斷工具，其中，在爆炸之前產(chǎn)生所述氣體。97.如權(quán)利要求95或96所述的割斷工具，其中，所述能量阻尼裝置適于產(chǎn)生所述氣體，從而使得當(dāng)所述/每個(gè)聚能裝藥爆炸時(shí)所述氣體處于所釋放的能量的行進(jìn)方向周圍。98.如權(quán)利要求95至97之一所述的割斷工具，其中，通過(guò)燃燒、注入、振動(dòng)、化學(xué)反應(yīng)或電流產(chǎn)生所述氣體。99.如權(quán)利要求95至98之一所述的割斷工具，其中，所述氣體呈氣泡形式。100.如權(quán)利要求51至99之一所述的割斷工具，還包括優(yōu)選介質(zhì)的產(chǎn)生或存儲(chǔ)裝置。101.如權(quán)利要求100所述的割斷工具，其中，所述優(yōu)選介質(zhì)是在能夠放置優(yōu)選介質(zhì)的情況下適于至少部分地移置環(huán)境介質(zhì)的材料，所述優(yōu)選介質(zhì)具有比所述環(huán)境介質(zhì)低的密度。102.如權(quán)利要求100或101所述的割斷工具，其中，所述優(yōu)選介質(zhì)包括氣體。103.如權(quán)利要求102所述的割斷工具，其中，所述氣體能夠包括空氣、氮?dú)?、二氧化碳或任何合適的氣體。104.如權(quán)利要求100或101所述的割斷工具，其中，所述優(yōu)選介質(zhì)包括低密度流體。105.如權(quán)利要求100或101所述的割斷工具，其中，所述優(yōu)選介質(zhì)包括固體。106.如權(quán)利要求102或103所述的割斷工具，其中，所述氣體呈氣泡形式。107.如權(quán)利要求100所述的割斷工具，其中，所述優(yōu)選介質(zhì)的產(chǎn)生或存儲(chǔ)裝置包括適于存儲(chǔ)優(yōu)選介質(zhì)的容器。108.如權(quán)利要求107所述的割斷工具，其中，所述容器能夠放置在所述目標(biāo)附近。109.如權(quán)利要求107或108所述的割斷工具，其中，所述容器適于移置所述環(huán)境介質(zhì)。110.如權(quán)利要求107至109之一所述的割斷工具，其中，所述容器包括氣囊。111.如權(quán)利要求110所述的割斷工具，其中，所述氣囊是能夠充氣的。112.如權(quán)利要求51至110之一所述的割斷工具，包括目標(biāo)放置裝置。113.如權(quán)利要求112所述的割斷工具，其中，所述目標(biāo)放置裝置在使用中適于接觸所述目標(biāo)的至少一部分，以相對(duì)于所述/每個(gè)聚能裝藥移動(dòng)所述目標(biāo)。114.如權(quán)利要求112或113所述的割斷工具，其中，所述放置裝置包括接合構(gòu)件。115.如權(quán)利要求114所述的割斷工具，其中，所述接合構(gòu)件適于接觸所述目標(biāo)。116.如權(quán)利要求114或115所述的割斷工具，其中，所述接合構(gòu)件被機(jī)械地致動(dòng)。117.如權(quán)利要求114至116之一所述的割斷工具，其中，所述接合構(gòu)件是固體。118.如權(quán)利要求114至117之一所述的割斷工具，其中，所述接合構(gòu)件是有彈性的。119.如權(quán)利要求114至118之一所述的割斷工具，其中，所述接合構(gòu)件能夠從第一位置移動(dòng)到第二位置，移動(dòng)到所述第二位置會(huì)將所述目標(biāo)移動(dòng)到期望位置。120.如權(quán)利要求114至118之一所述的割斷工具，其中，所述接合構(gòu)件相對(duì)于所述/每個(gè)聚能裝藥被固定，所述接合構(gòu)件將所述目標(biāo)導(dǎo)引至所述期望位置和/或限制所述目標(biāo)遠(yuǎn)離所述期望位置移動(dòng)。121.如權(quán)利要求119所述的割斷工具，其中，所述接合構(gòu)件在從所述第一位置向所述第二位置移動(dòng)時(shí)變形。122.如權(quán)利要求121所述的割斷工具，其中，所述接合構(gòu)件通過(guò)充氣而變形。123.如權(quán)利要求122所述的割斷工具，其中，所述接合構(gòu)件是能夠充氣的圓環(huán)，所述圓環(huán)的充氣使所述目標(biāo)相對(duì)于所述/每個(gè)聚能裝藥位于中心。124.如權(quán)利要求112至123之一所述的割斷工具，其中，在所述聚能裝藥在使用中相對(duì)于所述目標(biāo)沿徑向放置的情況下，所述放置裝置適于使所述目標(biāo)相對(duì)于所述聚能裝藥位于中心。125.如權(quán)利要求112至124所述的割斷工具，包括多于一個(gè)定位裝置。126.如權(quán)利要求125所述的割斷工具，其中，所述定位裝置中的至少一個(gè)位于所述目標(biāo)的任一側(cè)上。127.如權(quán)利要求112至126之一所述的割斷工具，其中，定位裝置在通過(guò)爆炸所釋放的能量朝向所述目標(biāo)行進(jìn)的方向上。128.如權(quán)利要求115至127之一所述的割斷工具，其中，所述觸發(fā)器適于同時(shí)引爆多個(gè)所述聚能裝藥。129.如權(quán)利要求115至128之一所述的割斷工具，其中，所述觸發(fā)器適于相對(duì)于另一聚能裝藥或多個(gè)聚能裝藥的結(jié)合按順序引爆聚能裝藥或多個(gè)聚能裝藥的結(jié)合。130.如權(quán)利要求129所述的割斷工具，其中，所述聚能裝藥按順序被觸發(fā)，諸如按預(yù)定時(shí)間間隔被觸發(fā)，以最大化割斷效果。131.如權(quán)利要求51至130之一所述的割斷工具，其中，所述/每個(gè)聚能裝藥所釋放的能量中的至少一些在使用中用于向所述目標(biāo)施加軸向力和/或扭轉(zhuǎn)力。132.—種用于分離管狀元件的井緊急分離工具，包括: 至少一個(gè)聚能裝藥，所述/每個(gè)聚能裝藥適于在接收到激活信號(hào)時(shí)爆炸，所述/每個(gè)聚能裝藥適于在爆炸時(shí)釋放能量，所釋放的能量的第一部分沿第一方向釋放，所述第一方向至少部分地由所述/每個(gè)聚能裝藥的幾何形狀決定；以及 至少一個(gè)觸發(fā)器，其適于向所述/每個(gè)聚能裝藥發(fā)送所述激活信號(hào)。133.一種割斷目標(biāo)的方法，所述方法包括以下步驟: 提供至少一個(gè)聚能裝藥，所述/每個(gè)聚能裝藥適于在接收到激活信號(hào)時(shí)爆炸； 向所述至少一個(gè)聚能裝藥傳送激活信號(hào)，從而使得所述至少一個(gè)聚能裝藥爆炸，所述至少一個(gè)聚能裝藥在爆炸時(shí)釋放能量，所釋放的能量的第一部分沿第一方向釋放，所述第一方向至少部分地由所述/每個(gè)聚能裝藥的幾何形狀決定。
【文檔編號(hào)】E21B29/02GK105917069SQ201480071388
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2014年11月18日
【發(fā)明人】R·A·揚(yáng)格, S·麥凱, J·G·奧格
【申請(qǐng)人】斯派克斯服務(wù)有限公司, 國(guó)際殼牌研究有限公司