>[0031 ]图4是根据本发明的一个实施方式的感应剪切操作的示意图。感应包括通过将交流电(AC)电流传送穿过感应线圈404所导致的加热，所述感应线圈例如为水冷铜螺旋线圈，其产生了在线圈404中和/或周围循环的的磁场。当导电材料402 (例如钻杆)布置在线圈404内时，磁场406可进入到材料402并且产生了感应涡流。由于材料402的阻力，涡流在钻杆中产生焦耳加热。当材料402包括磁性材料的时候，材料402可给予感应器40中快速变化的磁场406提供阻力。例如，钢钻杆可对磁场406提供阻力，以增强磁场406的感应。
[0032]图4中所描述的感应剪切可应用于剪切钻杆。感应加热可提供一种用于切割钻杆的方法，例如在紧急情况下，而且能够重新形成该钻杆。例如，感应环可加热钻杆，例如在切割区域下方加热到钢的高温奥氏体阶段(大约850°C )，在这种阶段中钢的屈服强度下降，例如到几个ksi，此时可替换的装置，例如较大磁脉冲或者简单机械装置，可使该钻杆卷边并且密封。根据一个实施方式，卷边和密封可通过电磁脉冲形成。
[0033]图5是说明根据本发明的一个实施方式的钻杆的电磁剪切的横截面。在存在支撑线圈套管的情况下，钻杆514可布置在电磁感应线圈510内部。钻杆514的压缩和之后的剪切可发生在控制电源502的开关504 (例如电容器组)被打开并且快速变化的磁场通过线圈512放电时。然后，电流可在钻杆514中被感应出。由钻杆14所感应的相反磁场可使钻杆514从线圈512中退出，使得钻杆514向内变形。在持续一段时间后，钻杆514的变形可剪切该钻杆514。以高达900英尺/秒(fps)的速度产生高达且超过50每平方英寸的千镑数(ksi)的压力可。在一个实施方式中，第二感应线圈(未示出)可将钻杆514的局部区域加热到高温钢相位，使其具有仅仅2到3ksi的强度，从而使得钻杆514在其自身上向内折叠以密封钻杆514。
[0034]图6是说明根据本发明的一个实施方式的具有感应加热线圈的防喷器的实施的框图。钻井系统600可包括感应加热线圈608。线圈608可通过导体电连接到感应电源602，该电源可位于钻井船上。线圈608包括海底系统中的存储系统，用于保护的目的直到使用线圈602为止。尽管描述为位于钻井船上，但是电源602也可位于BOP处的海底。线圈608可从存储位置被致动到加热位置以加热钻杆，例如图2-3中所示。
[0035]系统600也可包括从钻井船到海底系统的电导体604。导体604可从电源602将电力供给到加热线圈608。电力例如可提供作为来自感应电源602的高频大电流电，或者作为来自加热线圈608附近的海底感应电源的三相480VAC电。导体604可以被水冷以及分离，并且被屏蔽以避免意外的RF加热。该系统600可还包括钻杆夹紧保持装置610，其在剪切和分离之后确保了钻杆管呈线型。该系统600还可包括剪切装置606，在这种情况下加热线圈608可用来加热钻杆，以通过降解钻杆的钢性质来促进弱化。
[0036]图7是说明根据本发明的一个实施方式的感应线圈致动的俯视图。感应线圈可开始于第一位置702，例如当被存储或者未被使用时。当指令接合钻杆706时，感应线圈可移动到第二位置704。在该位置704，电流可施加到感应线圈，以开始钻杆706的剪切。
[0037]图8是示出根据本发明的一个实施方式的感应地切割钻杆的方法的流程图。当钻杆的感应剪切是需要的时候，将电力从电源施加到线圈的一个过程是使来自电源的功率斜坡上升。增强电力供应，而不是全功率激活，可减小以高功率水平激活管剪切产生的问题。在块802，连接到感应加热线圈的电源可以第一速度升高到钻杆的第一温度。例如，一个过程可以包括使电力供应以第一线速度从零升高到钻杆的温度达到700摄氏度。然后，在块804，电力供应可以第二更快的速度升高到目标温度，例如剪切钻杆的温度。从零电力升高到达到剪切钻杆的功率水平的过程可花费少于30秒，或者在某些实施方式中少于5秒。用于电磁感应的电源可以是水下并且附连到模块的蓄电池。电源的操作以及电磁感应的应用可通过控制器得到实现。在块806，可对钻杆的剪切进行检测，并且在块808，可密封该钻杆。图8的方法可编程在连接到BOP的控制器中，用于控制感应线圈和钻杆的剪切。
[0038]图9是说明根据本发明的一个实施方式的不同管径的加热速度的图表。图9的图表包括线902、904、906、908、910、912、和914，示出了分别对于具有直径5 "和壁厚0.362"，直径5.5"和壁厚0.75"，直径6.63 "和壁厚0.813"，直径10.75 "和厚壁0.558"，直径8.5"和壁厚0.75"，直径6.25"和壁厚1.063"，以及直径14.0"和壁厚
0.75"的管，在不同电力水平下的加热速度。
[0039]虽然本发明及其优点已经被详细描述，但是应知晓的是各种变化，替换以及改变可以在没有脱离所附的权利要求所限定的公开内容的精神和范围的情况下进行。此外，本发明的范围并不是限制于说明书中所描述的过程、机器、制造、事物的组分、装置、方法以及步骤的特定实施方式。本领域技术人员将轻易地从本发明的公开中理解，根据本发明可以利用现有的或者之后研发出来的公开、机器、制造、事物的组成、装置、方法或步骤执，执行了与本文描述的对应实施例基本上相同的功能或者获得了基本相同的结果。因此，后附权利要求旨在将这些过程、机器、制造、事物的组成、装置、方法或步骤包括在其范围内。
【主权项】
1.一种设备，其包括: 感应加热线圈，其构造为在钻杆上闭合；以及 感应电源，其连接到所述感应加热线圈。2.如权利要求1所述的设备，还包括剪切装置，其构造为剪切所述钻杆。3.如权利要求1所述的设备，还包括夹紧保持装置，其连接到所述钻杆。4.如权利要求1所述的设备，其中所述感应加热线圈构造为在第一位置存储并且在第二位置闭合在所述钻杆上。5.如权利要求1所述的设备，其中所述感应加热线圈以一圈叠置的刀片构造。6.如权利要求5所述的设备，还包括第二感应加热线圈，其构造为第二圈叠置的刀片，该第二感应加热线圈与所述感应加热线圈同心。7.如权利要求1所述的设备，还包括控制器，其连接到所述感应电源，该电源构造为将来自所述感应电源的电力施加到所述感应加热线圈。8.如权利要求7所述的设备，其中所述控制器构造为: 使所述感应电源以第一线速度升高到第一电力水平；以及 使所述感应电源以第二线速度升高到第二电力水平。9.如权利要求1所述的设备，还包括张紧机构，其连接到所述钻杆，其中所述张紧机构构造为当所述感应加热垫圈加热所述钻杆时将张力施加到所述钻杆。10.如权利要求1所述的设备，还包括密封机构，其连接到所述钻杆，其中所述密封机构构造为在通过所述感应加热线圈切割所述钻杆之后密封所述钻杆。11.如权利要求1所述的设备，还包括水冷导体，其将所述感应电源连接到所述感应加热线圈。12.—种设备，其包括: 夹钳，其可调整以围绕管道打开和闭合； 金属线，其嵌入在所述夹钳中以形成线圈；以及 电源，其连接到所述金属线， 其中所述电源构造为将电力施加到所述金属线，以通过感应加热该管，从而剪切该管。13.如权利要求12所述的设备，其中所述夹钳包括两个或者更多叠置的刀片。14.如权利要求12所述的设备，还包括控制器，其连接到所述电源，其中控制器构造为: 使所述电源以第一线速度升高到第一电力水平；以及 使所述电源以第二线速度升高到第二电力水平。15.如权利要求12所述的设备，其中所述电源位于所述夹钳附近。16.如权利要求12所述的设备，其中所述电源位于钻井船处。17.—种设备，其包括: 用于感应地剪切钻杆的装置；以及 电源，其连接到所述感应剪切装置。18.如权利要求17所述的设备，还包括用于控制从所述电源将电力施加到所述感应剪切装置的装置。19.如权利要求17所述的设备，还包括用于在利用所述感应剪切装置剪切所述钻杆之后密封所述钻杆的装置。20.如权利要求17所述的设备，其中所述设备是防喷器(BOP)。
【专利摘要】感应剪切可用来在海下井处切割钻杆。电磁环用来构建到海底处的防喷器(BOP)中。电磁环产生穿过钻杆的磁场，并且可传送充分的能量以改变金属钻杆的状态以剪切该钻杆。在剪切钻杆之后，钻杆可被密封以防止井内物的进一步泄露。
【IPC分类】E21B29/00
【公开号】CN105051317
【申请号】CN201380055676
【发明人】G·M·卢特卡, J·维尔金, R·基斯纳, T·麦金泰尔
【申请人】越洋创新实验室有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2013年10月22日
【公告号】CA2889152A1, EP2912254A2, US20140110116, WO2014066387A2, WO2014066387A3