[发明专利]电磁法管件整形技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁法管件整形技术及装置。

背景技术

管件在使用过程中常常会受到环境作用，而出现压扁等现象，影响其正常 工作。比较典型的情况如石油井下套管在地应力作用下就容易被压扁。

石油套管在实际服役过程中，因受地应力的挤压作用以及腐蚀介质的腐蚀 磨损作用等，常常会被挤毁、错断、严重变形和严重腐蚀，直接影响了油井的 正常生产，甚至导致油井停产、报废。我国每年套损井多达2000多口，套损造 成的经济损失高达上百亿元人民币。因此，套管修复已成为国内外各油田开发 过程中必须解决的一个关键问题。

目前套管修复技术主要有机械修复法和化学爆炸修复法。机械修复法是通 过液压装置把压力传至变形部位的膨胀器来实施膨胀修复，其结构比较繁杂， 适用于套管形变量较小的油井(形变量小于10mm)，机械胀套工具要从小到大自 成系列，每胀一处形变点，首先要用小直径工具，然后逐渐加大；化学爆炸修 复法则是通过在井下变形部位施放化学药品，爆炸而产生很大的冲击力来实现 的，需要解决好药量、爆速控制、布药方法和引爆点等关键问题。

石油套管服役于地下几百米到几千米的高温高压、多相介质环境，加之地 应力作用和人为作业等复杂工况的影响，势必对井下石油套管产生两大作用： 一是地应力尤其是地层非均匀挤压作用，使套管产生缩颈变形、撕裂或断裂、 扭曲变形或错断等；其二是开采过程中的地层腐蚀介质中的腐蚀磨损等作用导 致套管出现腐蚀穿孔，造成井漏、串层等现象，严重地影响着石油和天然气的 正常开采，有时还引起井喷等恶性事故，造成人员伤亡、停工停产、环境污染 等重大经济损失。 目前，我国每打成一口油井的成本在几百万到几千万人民币之间，据统计， 我国陆上油田每年发生套损的生产油井超过2000口，这样每年由于套损给国家 造成的经济损失达百亿元人民币以上。所以，开展有效的防治技术及修复技术 研究具有非常重要的实际意义和工程应用价值。

综上所述，套管形变已经成为限制石油开采的一大难题，现有的机械胀形 修复法难以适应形变较大的情形，爆炸整形修复法难于控制，发展新的形变套 管整形修复办法具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种变形管件整形修复方法和装置，该装置具有可重 复性和可控性，以克服现有技术的不足。

本发明的实现过程如下：

电磁法管件整形技术，实现方法如下：两根工作杆通过支撑体在其中部活 动连接，工作杆一端内侧设置有整形器线圈，将工作杆另一端置于管件的压扁 部位，在整形器线圈中通入持续电流或脉冲电流使其产生吸引力，即可将管件 胀开修复。

此方法的基本原理是电磁感应和电磁相互作用原理，即强大的脉冲电流通 过线圈时会形成脉冲磁场，这个突如其来的磁场会在其周围的导体中产生强大 的感应磁场，二者互相“吸引”，产生很大的“吸引力”，把这种吸引力作用在管 件的压扁部位，就可以使管件胀开，从而达到整形之目的。

电磁法管件整形装置，其特征在于：两根工作杆(1)通过支撑体(2)在 其中部活动连接，工作杆(1)一端内侧设置有整形器线圈(3)，工作杆(1) 外侧为单侧锥体，特别是，工作杆(1)未与整形器线圈(3)相连接的一端的 外侧为单侧锥体。

本发明电磁法管件整形装置的整形器线圈(3)通入持续电流或脉冲电流产 生吸引力，整形器线圈(3)之间的间隙的尺度可调。

本发明涉及电磁胀形方法管件整形器的设计，为管件整形修复提供了新的 途径和技术。本发明提出的采用电磁技术进行管件整形修复的新方法，与其他 修复方法相比，电磁胀形法具有可重复性、可控性及可设计性等优点。

(1)在电磁胀形过程中，大部分变形是在脉冲压力消失之后。在脉冲压力 作用下，金属获得很大的加速度，并获得很大的动能，金属成形主要是靠这种 动能来实现，因此变形速度很快，从变形时间短和速度高这一点上来说类似于 爆炸成形，故它也表现出了爆炸成形那样的超塑性。但与爆炸成形相比，可重 复性强则是电磁胀形的一大优势。

(2)电磁胀形具有纯电磁特性，变形过程不受运动部分机械惯性的影响， 所以，电磁整形可实现快速变形，可工作数百次每分钟，对于变形量较大，需 要多次修正的套管具有重要意义。而且磁脉冲强度可准确控制，易于实现机械 化、自动化。此外，磁场可以穿透非导体材料，所以可排除井下杂质的干扰。