格子密封封隔器組件以及其它井下工具的制作方法
本公開一般涉及在井中使用的封隔器組件和其它井下工具，且具體地，涉及格子密封封隔器組件。
背景技術：
在鉆井并且遇到目標儲層之后，進行完井和生產(chǎn)操作，其可包括防止地層砂、細粒和其它顆粒與地層流體一起進入生產(chǎn)管道的防砂處理。通常，一個或多個砂篩可沿生產(chǎn)管道和周圍儲存器之間的地層流體流動路徑安裝。此外，在礫石填充操作期間，在生產(chǎn)管道和套管(如果是套管井)或地層(如果是無套管井)之間形成的環(huán)空可用相對粗砂或礫石填充以過濾地層流體中的砂子。這種粗砂或礫石還支撐未堵塞孔中的鉆孔并防止地層塌陷進入環(huán)空。
通常，礫石填充操作包括將下完井組件放置在目標儲層內。下部完井組件可包括沿設置在封隔器組件之間的生產(chǎn)管道的一個或多個篩網(wǎng)。在下完井組件放置在井下所需位置之后，封隔器組件被設定(例如，使封隔器擴展或溶脹)為限定環(huán)空內的區(qū)域。
通常，封隔器組件中的封隔器包括可與某些井下流體不相容的橡膠元件。此外，橡膠元件的剛度通常取決于井下的局部溫度，這可限制完井操作。
本公開涉及一種封隔器組件，其包括一個或多個解決前述問題中的格子密封件。
附圖說明
通過下面給出的具體實施方式和本公開的各種實施方案的附圖，將更全面地理解本公開的各種實施方案。在附圖中，相同附圖標記可指示相同或功能相似的元件。
圖1是根據(jù)本公開的示例實施方案的可操作地聯(lián)接至格子密封元件的海上油氣平臺的示意圖；
圖2示出根據(jù)本公開的示例實施方案的圖1的格子密封元件的一部分的截面圖；
圖3示出根據(jù)本公開的示例實施方案的當施加軸向壓縮時的圖2的格子密封元件的一部分的側視圖，格子密封元件包括格子元件；
圖3a是根據(jù)本公開的示例實施方案的圖3的格子元件的示意圖；
圖4示出根據(jù)本公開的另一示例實施方案的圖1的格子密封元件的一部分的截面圖；
圖5示出根據(jù)本公開的另一示例實施方案的圖1的格子密封元件的一部分的截面圖；
圖6是根據(jù)本公開的示例實施方案的張緊塞的截面圖的示意圖；
圖7是根據(jù)示例實施方案的壓縮塞的截面圖的示意圖；
圖8是根據(jù)本公開的示例實施方案的錨固器的截面圖的示意圖；
圖9是根據(jù)本公開的另一示例實施方案的過濾器的示意圖；
圖10示出根據(jù)示例實施方案的增材制造系統(tǒng)；和
圖11是根據(jù)示例實施方案的用于實現(xiàn)本公開的一個或多個示例實施方案的節(jié)點的示意圖。
具體實施方式
下面描述本公開的說明性實施方案和相關方法，因為它們可用于格子密封封隔器組件及其操作方法。為了清楚起見，在本說明書中不描述實際實現(xiàn)方式或方法的所有特征。當然應理解，在任何這樣實際實施方案的開發(fā)中，必須做出許多實現(xiàn)方式特定的決定以實現(xiàn)開發(fā)者的具體目標，諸如遵守與系統(tǒng)相關和與業(yè)務相關的約束，這些約束在實現(xiàn)方式之間變化。此外，應理解，這樣的開發(fā)工作可能是復雜和耗時的，但是對于受益于本公開的本領域普通技術人員而言，這將是常規(guī)任務。通過考慮以下描述和附圖，本公開的各種實施方案和相關方法的其它方面和優(yōu)點將變得顯而易見。
上述公開可在各種實施例中重復附圖標記和/或字母。該重復是為了簡單和清楚的目的，本身并不表示所討論的各種實施方案和/或構造之間的關系。此外，諸如“下方”、“下面”、“下”、“上方”、“上”、“井口”、“井下”、“上游”、“下游”等的空間相對術語可在這里用于描述一個元件或特征與另一元件(多個)或特征(多個)的關系的方便描述，如圖所示?？臻g相對術語旨在涵蓋除了圖中所示的定向之外的在使用或操作中的裝置的不同定向。例如，如果圖中的裝置被翻轉，則描述為“其它元件或特征”的“下面”或“下方”的元件將被定向在其它元件或特征上方。因此，示例術語“下面”可涵蓋上方和下面的定向。裝置可以其它方式定向(旋轉90度或以其它定向旋轉)，并且同樣可相應地被解釋本文使用的空間相對描述符。
首先參考圖1，具有格子密封封隔器組件的井設置在被示意地示出并總體標示為10的海上油或氣平臺中。半潛式平臺15可定位在位于海面25下面的浸沒油氣層20上方。海底管道30可從平臺15的甲板35延伸至包括防噴器45的海底井口安裝裝置40。在一個或多個示例實施方案中，平臺15可具有起重裝置50、井架55、移動滑車60、鉤65，和旋轉件70，其用于升高和降低管柱(諸如基本上管狀的軸向延伸工作柱75)。在一個或多個示例實施方案中，井筒80延伸穿過各種地球地層，包括地層20并具有膠合在其中的套管柱85。在一個或多個示例實施方案中，設置在井筒80的基本水平部分中的是下完井組件90，其一般包括至少一個流動調節(jié)系統(tǒng)和封隔器95、100、105和110。設置在工作管柱75的下端處的井筒85中的是上完井組件115，其可包括各種部件，諸如作為格子密封封隔器組件的封隔器120、擴展接頭125、封隔器130、流體流動控制模塊135和錨固組件140。在一個或多個示例實施方案中，可提供穿過封隔器120、130的一個或多個通信線纜(諸如電纜145)，并且線纜從上完井組件115延伸至工作管柱75和套管85之間的環(huán)空150中的表面。在一個或多個示例實施方案中，封隔器120永久地密封環(huán)空150。
即使圖1描繪了水平井筒，本領域技術人員也應理解，根據(jù)本公開的裝置同樣適用于具有其它定向的井筒，包括垂直井筒、傾斜井筒、多邊井筒等。因此，本領域技術人員應理解，諸如“上方”、“下面”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“井口”、“井下”等的方向術語的使用在圖中描繪時與說明性實施方案一起使用，向上方向朝向相應圖的頂部，且向下方向朝向相應圖的底部，井口方向朝向井的表面，井下方向朝向井的底部。此外，即使圖1描繪了海上操作，本領域技術人員也應理解，根據(jù)本公開的裝置同樣適合用于陸上操作。此外，即使圖1描繪了套管孔完井，本領域技術人員也應理解，根據(jù)本公開的裝置同樣適用于無套管完井。此外，即使圖1描繪了完井，本領域技術人員也應理解，根據(jù)本公開的裝置同樣適用于鉆井應用、增產(chǎn)應用、監(jiān)視應用以及具有與地下地層相交的井筒的其它應用。
在一個或多個示例實施方案中，并且如圖2所示，封隔器120包括同心地設置在心軸165周圍并沿封隔器120軸向間隔開的阻擋構件155和160。在一個或多個示例實施方案中，諸如格子密封件170的可擴展元件同心地設置在心軸165周圍并且容納在阻擋構件155和160之間。在一個或多個示例實施方案中，阻擋構件155和160位于格子密封件170附近，使得在封隔器120設置在圖2中分別由數(shù)字171和172指示的方向上期間，阻擋構件155和160在格子密封件170上施加壓縮力。作為響應，格子密封件170在徑向方向或者在圖2中由數(shù)字173指示的方向上移動或擴展。在一個或多個示例實施方案中，格子密封件170包括形成多個單元的格子結構175，其中多個單元中的每個單元對應于多個空隙176中的一個空隙。
在一個或多個示例實施方案中，格子單元成形為使得其適于在軸向壓縮時徑向擴展，使得當阻擋構件155和160在由數(shù)字171和172指示的方向上壓縮密封件170(即軸向壓縮)時，密封件170在由數(shù)字173指示的徑向方向上擴展。在一個或多個示例實施方案中，阻擋構件155和160壓縮格子密封件170，直到格子結構175用作固體結構(即，在格子結構175內形成的多個空隙176內的空隙的至少一部分被消除)，并且格子結構175接觸套管80以形成密封地嚙合套管80的內表面以密封地隔離套管80的內表面的至少一部分的密封表面。在一個或多個示例實施方案中，格子密封件170包括圍繞格子結構175的至少一部分的表皮180。在一個或多個示例實施方案中，當格子密封件170在徑向方向上擴展以接觸套管80的內表面時，表皮180是用作密封表面的固體材料。然而，具有各種方式使格子密封件170可形成密封表面。例如，格子單元可滲入彈性體185，并且當格子密封件170在徑向方向上擴展以接觸套管80的內表面時，彈性體185用作密封表面。在一個或多個示例實施方案中，彈性體185可以是溶脹彈性體，并且格子結構175響應于可溶脹彈性體185的溶脹而在徑向方向上擴展。在一個或多個其他示例實施方案中，格子單元可滲入作為半壓縮材料的粉末(諸如作為增材制造的剩余物的金屬粉末)。在另一實施例中，格子單元填充有來自井筒流體的鹽/氧化物。通常，在密封件170在徑向方向上擴展時，密封件170的外周增加。在一個或多個示例實施方案中，表皮180擴展以允許外周增加。在一個或多個示例實施方案中，表皮180包括在軸向肋條180b之間延伸的連接構件180a，如圖3所示。在格子密封件170徑向擴展時，軸向肋條180b相對于彼此移動，同時保持連接至連接構件180a，從而允許密封件170的徑向擴展以及由此導致密封件170的外周增加。例如，由軸向肋條180ba、軸向肋條180bb、連接構件180aa和連接構件180ab至少部分地形成的格子單元擴展，使得包括軸向肋條180ba的多個連接構件相對于包括軸向肋條180bb的另一多個連接構件移動。
在一個或多個其它示例實施方案中，格子密封件170可通過朝向套管80向外“彎曲”而向外擴展以形成密封表面。在一個或多個示例實施方案中，且如圖4所示，封隔器120包括作為彎曲密封件190的格子密封件170。在一個或多個示例實施方案中，彎曲密封件190可包括不均勻的密封結構195。在一個或多個示例實施方案中，密封結構195具有中間部分195a，該中間部分具有軸向位于端部分195b和195c之間的第一格子結構，每個端部分都具有第二格子結構。在一個或多個示例實施方案中，第一格子結構比第二格子結構更剛性。在一個或多個示例實施方案中，第二格子結構由具有梯形的單元形成。在一個或多個示例實施方案中，第二格子結構由具有比形成第一格子結構的單元的單元壁厚更厚的單元形成。在一個或多個示例實施方案中并且由于第一格子結構和第二格子結構的差異，阻擋構件155和160軸向地壓縮彎曲密封件190以在徑向方向上并朝向套管80壓迫中間部分195a。因此，中間部分195形成密封地嚙合套管80的內表面的密封表面，以流體地隔離套管80的內表面的至少一部分。雖然圖4中僅示出第一格子結構和第二格子結構，但是在一個或多個示例實施方案中，格子結構175和/或密封結構195可包括每個方向上的任何數(shù)量的格子結構。例如，密封結構195可包括軸向方向上的兩個以上格子結構、軸向方向上的四個以上格子結構，或者在軸向方向上間隔開的八個以上格子結構?；蛘?，密封結構195可具有在徑向方向上間隔開的任何數(shù)量的格子結構。
在一個或多個示例實施方案中且如圖5所示，封隔器120包括密封件170，該密封件是混合密封件200，其可朝向套管80向外“彎曲”以形成密封表面，而不是依賴于格子密封件170的徑向擴展。在一個或多個示例實施方案中，密封件200包括殼體205，該殼體至少部分地圍繞具有填充有彈性體210的格子單元的至少一部分的格子結構175。在一個或多個示例實施方案中，彈性體210包括中(即，硬度在60和90之間)硬度橡膠，且殼體205包括低(即，硬度在30和70之間)硬度橡膠。在一個或多個示例實施方案中，殼體205的厚度小于0.040英寸。在一個或多個示例實施方案中，殼體205同心地設置在心軸165周圍。在一個或多個示例實施方案中，殼體205形成軸向間隔開并耦接至心軸165的突起205a和205b。在一個或多個示例實施方案中，突起205a和205b至少部分地限定軸向位于端部分200b和200c之間的密封件200的中間部分200a。在一個或多個示例實施方案中，突起205a和205b防止或阻止端部分200b和200c的半徑改變并將密封件200錨固至心軸165。在密封件200由阻擋構件155和160壓縮時，密封件200的中間部分200a朝向套管80向外彎曲以形成密封表面。在一個或多個示例實施方案中，殼體205關閉或減小彈性體210可能被擠壓通過的任何擠壓間隙。在一個或多個示例實施方案中，薄的低硬度橡膠殼體205用于密封環(huán)空150并且足夠薄以防止彈性體210在剪切負載下從殼體205脫粘。在一個或多個示例實施方案中，在不使用額外井下工具的情況下，密封件200減少了擦拭和過早坐封的發(fā)生。
在一個或多個示例實施方案中，操作封隔器120的方法可包括將封隔器120定位在井筒的相鄰第一和第二區(qū)之間，和使密封件170、190或200在徑向向外方向上擴展以密封地嚙合套管80的內表面并且使第一多個連接構件相對于第二多個連接構件移動。在一個或多個示例實施方案中，使密封件170擴展包括將彈性體185密封地嚙合在套管80的內表面上。在一個或多個示例實施方案中，使密封元件200擴展包括使彈性體210密封地嚙合在套管80的內表面上。在一個或多個示例實施方案中，使密封件170擴展包括從多個單元中的一個或多個單元內的井下流體中捕撈碎屑，使得密封件170徑向向外擴展。
在一個或多個示例實施方案中，格子密封件170、190和200中的任何一個消除了對備用系統(tǒng)的需要，并且顯著減少永久封隔器元件(諸如封隔器120)中的元件剝離和過早坐封的可能性。在一個或多個示例實施方案中，格子密封件170、190和200中的任何一個還使得能夠在寬范圍的流體中進行更高溫度的操作和使用。在一個或多個示例實施方案中，由金屬構成的格子密封件170、190和200中的任何一個可進行卡瓦的承載功能，從而允許移除傳統(tǒng)卡瓦，這減少了封隔器組件120的長度、復雜性和制造成本。在一個或多個示例實施方案中，省略卡瓦也將減少壓力反轉期間的移動，這可滿足操作者進行循環(huán)測試的更苛刻要求。
可以各種方式改變本公開的示例實施方案。在一些實施方案中，格子密封件170、190和200中的任何一個都不限于與封隔器120一起使用，而可包括在各種井下工具中的任何一個中。此外，格子結構175可包括在各種井下工具(諸如例如擴展接頭；活動接頭；密封孔；錨固器，諸如例如襯管懸掛器；和橋塞)中的任何一個中。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175可用于激勵形成井下工具的一部分的彈簧或夾頭。
在一個或多個示例實施方案中，格子結構175可包括格子元件，諸如例如多個桿、板、針狀元件、微粒元件、固體或任何其它部件。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175可以是均勻格子、共形格子或非均勻格子。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175的幾何形狀在均勻格子中不變化。在一個或多個示例實施方案中，均勻格子的格子元件在格子結構175的不同側面上彼此平行。在一個或多個示例實施方案中，格子元件變形以遵循格子結構175在共形格子中的幾何形狀。在一個或多個示例實施方案中，非均勻格子結構可包括隨著沿格子結構175的位置變化的連續(xù)級配的單元。在一個或多個示例實施方案中，變化可包括單元形狀、密度、尺寸、機械屬性或受幾何變化影響的任何其它屬性。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175包括第一多個格子元件或連接構件以及相對于第一多個連接構件移動的第二多個格子元件或連接構件。在一個或多個示例實施方案中，多個格子單元中的一個或多個由至少兩個連接構件形成，其中至少兩個連接構件中的每個都來自第一多個連接構件或由第二多個連接構件。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175由金屬構成。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175由塑料構成。在一個或多個示例實施方案中，格子密封件170和/或格子結構包括超材料。在一個或多個示例實施方案中，超材料通過使用精確設計實現(xiàn)獨特性質。在一個或多個示例實施方案中，由于在超材料的構造中獨特地使用重復圖案，所以超材料獲得獨特性質。例如，圖案的形狀、幾何形狀、尺寸、定向和布置用于產(chǎn)生不同于原材料的機械性質的超材料的本體結構的機械性質。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175包括具有以下中的任何的中心至中心間隔的格子元件：小于0.5英寸；小于0.25英寸；小于0.1250英寸；和小于0.625英寸。
在一個或多個示例實施方案中，格子結構175可以是增大性格子212，并形成插塞215的一部分，如圖6所示。在一個或多個示例實施方案中，增大性格子212形成具有負泊松比(negativepoisson’sratio)的材料，并且在張力下徑向擴展。因此，增大性材料在拉伸時將具有擴展頸部，或者處于張力下。因此，當張力施加至插塞215時，插塞215自動密封在管道或套管220上。在一個或多個示例實施方案中，在插塞215上施加額外張力會使插塞進一步擴大其直徑。因此，更使勁拉動插塞215會使插塞215甚至更牢固地密封在管道或套管220上。
在一個或多個示例實施方案中，格子結構175可產(chǎn)生具有高泊松比并且形成壓縮塞或橋塞225的一部分的第一材料222，如圖7所示。在一個或多個示例實施方案中，第一材料222在軸向壓縮下徑向擴展以密封在管道或套管220上。在一個或多個示例實施方案中，第一材料222的泊松比大于0.5。在一個或多個示例實施方案中，第一材料222的泊松比大于1.0。即，對第一材料222施加壓縮力將使徑向方向上的變形大于軸向變形。在一個或多個示例實施方案中，第一材料222不限于在橋塞內使用，相反各種井下工具可包括第一材料222，諸如例如錨固器、封隔器元件、密封件、封堵球等。在一個或多個示例實施方案中，且當產(chǎn)生第一材料222的格子結構175內的格子單元滲入填充材料(諸如例如彈性體185、粉末，或井筒流體中的鹽/垢等)時，如果第一材料222的泊松比大于填充材料的泊松比，則格子單元在徑向方向上的尺寸可增加(大于填充材料在徑向向上可增加的尺寸)。因此，格子單元可改變形狀，使得由格子單元限定的體積可從第一體積增加至更大的第二體積，同時填充材料的體積保持相同或增加小于由格子單元限定的體積。因此，并且在一個或多個示例實施方案中，在格子結構175接觸管道或套管220的內表面之后在第一材料222和填充材料上施加軸向壓縮力可壓縮格子單元體積以使填充材料接觸管道或套管220的內表面?；蛘撸以谝粋€或多個示例實施方案中，填充材料可以是可溶脹彈性體185，其從格子單元的初始體積擴展至第二體積，使得可溶脹彈性體接觸管道或套管220的內表面。在一個或多個示例實施方案中，填充材料是從原始體積擴展至格子單元的第二體積的腐蝕產(chǎn)物。
在一個或多個示例實施方案中，格子結構175是剪切擴展格子228并形成錨固器230的一部分，如圖8所示。在一個或多個示例實施方案中，當格子結構175受到軸向剪切力時，剪切擴展格子228在徑向方向上擴展。在一個或多個示例實施方案中，錨固器230耦接至管柱235并且耦接至套管220，其中管柱235的向下移動將軸向剪切力施加至錨固器230。在一個或多個示例實施方案中，在剪切擴展格子228上施加剪切負載將使剪切擴展格子228徑向擴展。在一個或多個示例實施方案中，剪切擴展格子228可包括卡瓦、封隔器元件、密封件、封堵球等的一部分。在一個或多個示例實施方案中，剪切擴展格子228也可用作卡瓦，因為包括在管柱235的工具串中的附加移動將導致管柱235的擴展格子228相對于套管220的附加“鎖定”或穩(wěn)定。
在一個或多個示例實施方案中，格子結構175可被構造為產(chǎn)生第二材料239，其中可在第二材料239內的不同方向上產(chǎn)生不同泊松比。例如，第二材料239可在一個方向上形成增大性格子，同時在橫向方向上具有非常高的擴展比。在一個或多個示例實施方案中且如圖9所示，第二材料239形成可徑向擴展但軸向非常剛性的套筒240。
在一個或多個示例實施方案中，格子結構175可承受高溫、侵蝕性井筒流體、高運轉速度和寬松的備用環(huán)。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175可產(chǎn)生具有通常在自然界中不存在的泊松比的材料。
在一個或多個示例實施方案中，軸向方向上的力或移動通常垂直于徑向方向上的力或移動。
優(yōu)化包括格子結構175的超材料的設計的方法包括使用機械超材料來創(chuàng)建部件的初步設計；基于負載曲線對設計進行數(shù)值分析；基于數(shù)值分析的結果改變初步設計，這會創(chuàng)建新設計；并且使用增材制造來創(chuàng)建用于形成格子結構175的新設計。可優(yōu)化的設計的部分包括格子結構175中的格子單元形狀、格子元件的重量、格子的共形分布、格子彎曲的剛度，或材料中的任何一種。
在一個或多個示例實施方案中，格子單元可用于將涂層保持或固定至格子結構175和/或表皮180。在一個或多個示例實施方案中，當格子結構175和/或表皮180形成格子密封件170的外表面的一部分時，將涂層固定至格子結構175和/或表皮180可能是適當?shù)?。例如，格子結構175和/或表皮180可與至少部分地由管道或心軸165的內表面限定的流動路徑相鄰。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175和/或表皮180也可以是用于保持第二材料的“骨架”，諸如例如合成樹脂。格子結構175和/或表皮180可用
在一個或多個示例實施方案中，格子結構175可包括在折疊區(qū)中，或者用作折疊區(qū)，并被壓碎以吸收能量，這將阻止或減少敏感部件將被沖擊負載損壞的可能性。在一個或多個示例實施方案中，并且使用格子結構175的各向異性，沖擊能量可在一個方向(與鉆頭的軸向)上被吸收，同時在另一所需靈敏度方向(諸如徑向加速度或塌陷壓力)上仍是剛性的。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175可為打撈探險做準備。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175可用于產(chǎn)生剪切銷或相當?shù)囊姿檠b置。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175內的格子單元可填充降解材料(其將向剪切銷提供不同剪切強度)。即，當格子單元填充降解材料時，剪切銷將比材料降解之后強得多，這可用作防止工具過早移動(諸如意外燒毀管道輸送的穿孔槍或套筒的意外移動)的表面安全裝置。在一個或多個示例實施方案中，并且在工具安裝之后并且在材料降解之后，剪切值減小以使得工具更容易移動。
在一個或多個示例實施方案中，格子結構175能夠實現(xiàn)更順應式結構，使得例如封隔器卡瓦更可能被保持就位。在一個或多個示例實施方案中，封隔器卡瓦或元件靴中的順應性允許在部件中的一些移動，但維持保持力。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175可用于維持任何其它移動零件(諸如彈性封隔器元件)上的負載。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175的順應性可用作彈簧元件，其具有可變剛度且具有可裁剪剛度(即，具有第一彈簧常數(shù)(每個位移的力)，直到達到特定位移，在該點剛度增加)。在一個或多個示例實施方案中，定制順應性還允許諸如在安全閥擋板的密封表面上的更有效負載分布。在一個或多個示例實施方案中，順應性可具有負剛度。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175由不同剛度和/或寬度的格子構成。在一個或多個示例實施方案中，在格子結構175a被初始拉動時，剛度為正(力/沖程>0)。在一個或多個示例實施方案中，且在拉力增加時，剛度變?yōu)樨?。在一個或多個示例實施方案中，通過可變剛度，可在不同方向上產(chǎn)生不同剛度。例如，可在密封表面和橫向方向上存在低剛度(高順應性)，并且在需要高力的情況下，格子結構175可在壓力保持方向上呈現(xiàn)高剛度。在一個或多個示例實施方案中，即使表面損壞或有缺陷，密封表面上的高順應性也允許在密封表面之間實現(xiàn)一致接觸。在一個或多個示例實施方案中，高剛度允許保持高負載和最小化擠壓。
在一個或多個示例實施方案中，格子結構175具有開口單元多孔結構，其可用于過濾流體中的固體。因此，靜液壓設定工具或液壓設定工具可包括用作工具的入口上的過濾器的格子結構175。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175提供高孔隙率并因此提供較低壓降。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175還可被設計為沿軸線具有變化的孔隙率或孔徑，類似于得克薩斯州休斯敦的halliburtonenergyservices公司的
在一個或多個示例實施方案中，格子結構175可被設計為產(chǎn)生曲折路徑(其提供流動限制)。在一個或多個示例實施方案中，并且對于液壓設定工具，曲折路徑限制工具設定的速度并防止發(fā)生動態(tài)損壞。在一個或多個示例實施方案中，為液壓設定工具提供格子結構175消除了對一些噴射部件的需要，這些部件可能是昂貴的并且難以安裝。在一個或多個示例實施方案中，來自流過由格子結構175形成的篩網(wǎng)的額外摩擦將允許液體流的更好分布，這對于使用流入控制裝置的氣井以及對于具有限制入口的注入井非常重要。
在一個或多個示例實施方案中，格子結構175可用作蜂窩結構的等同物以向承載壁提供支撐。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175提供用作液壓室、真空室或液體彈簧的開放容積。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175內的格子單元的一部分存儲流體。
在一個或多個示例實施方案中，格子結構175可形成壓力殼體的一個或多個壁的一部分或者在壓力殼體的邊緣處提供應變消除。
在一個或多個示例實施方案中，格子結構175可用于形成可擴展管狀物的至少一部分，諸如例如可擴展貼片、可擴展襯墊、可擴展套管、可擴展懸掛器和可擴展篩。在一個或多個示例實施方案中，并且當使用格子結構175形成可擴展篩的一部分時，可擴展篩被構造為擴展和過濾。在一個或多個示例實施方案中，在擴展改變時，格子結構175可提供一致過濾器尺寸。
在一個或多個示例實施方案中，格子結構175的一部分可被設計為具有像美國專利申請?zhí)?013/0220643中所描述的可擴展桁架構件那樣的格子元件，所述專利申請的全部內容通過引用并入本文。在一個或多個示例實施方案中，格子結構175中的格子單元可被構造為使得格子單元是切割為可擴展桁架支撐結構的較小版本的模式，其給予可擴展桁架支撐結構較大擴展比。這將是有益的，因為它將限制用于擴展支撐結構的用于液壓膨脹設定工具的損壞量。桁架元件也可制有圓形邊緣，這將進一步減少對膨脹工具的損壞。
在一個或多個示例實施方案中，包括格子結構175的井下工具可快速地進入井孔內，這會節(jié)省鉆機時間和相關聯(lián)的操作費用。在一個或多個示例實施方案中，當格子結構175形成井下工具的一部分時，將減少或消除與備用和過早部署相關聯(lián)的劣質成本(“copq”)。在一個或多個示例實施方案中，包括格子結構175的井下工具可需要更少材料，并且因此可與降低成本相關聯(lián)。在一個或多個示例實施方案中，包括格子結構175的井下工具可具有較小質量。在一個或多個示例實施方案中，包括格子結構175的井下工具具有比固體結構更低的密度，因此相同體積的質量較小。在一個或多個示例實施方案中，包括格子結構175的井下工具形成順應式機構。即，包括格子結構175的井下工具可被設計為在負載下移動。在一個或多個示例實施方案中，包括格子結構175的井下工具可增加減振。在一個或多個示例實施方案中，包括格子結構175的井下工具抑制振動，因為格子結構175的彎曲比固體結構更好地吸收和抑制振動。
在一個或多個示例實施方案中，格子密封件170和/或格子結構175不限于封隔器應用。格子密封件170和/或格子結構175可用于折疊區(qū)，使得格子結構175被設計為在負載時被壓碎或壓實和/或可用作填充格子，使得格子結構175可填充有提供剛度、順應性、密封或化學輸送的另一部件。此外，格子密封件170和/或格子結構175可用于產(chǎn)生非各向同性的非均質金屬。例如，格子結構175(特別是層狀格子)可用于產(chǎn)生非各向同性或不均勻的金屬部件(即，附加剛度可在一個點處被設計到該部分中，并在另一處設計附加順應性，或者該部件可針對軸向運動具有降低剛度，但在突發(fā)和塌縮中保持高剛度)。
在一個或多個示例實施方案中，如果井筒是無套管井筒，則格子密封件170、190和200的密封表面可接觸井筒的內表面。
在一個或多個示例實施方案中，且如圖10所示，井下工具打印系統(tǒng)350包括可操作地耦合在一起并經(jīng)由網(wǎng)絡365進行通信的一個或多個計算機355和打印機360。在一個或多個示例實施方案中，格子密封件170、190、200、表皮180或格子結構175中的任何一個的任何部分都可使用井下工具打印系統(tǒng)350來制造。然而，井下工具打印系統(tǒng)350可用于制造各種井下工具。在一個或多個示例實施方案中，井下工具打印系統(tǒng)350可在開發(fā)過程中實時地修改現(xiàn)有零件或實時交互地升級現(xiàn)有零件，以進一步加速原型設計過程。
在一個或多個示例實施方案中，一個或多個計算機355包括可操作地耦合至其上的計算機處理器370和計算機可讀介質375?？捎捎嬎銠C處理器370訪問并執(zhí)行的指令存儲在計算機可讀介質375上。數(shù)據(jù)庫380也存儲在計算機可讀介質375中。在一個或多個示例實施方案中，計算機355還包括輸入裝置385和輸出裝置390。在一個或多個示例實施方案中，網(wǎng)絡瀏覽器軟件存儲在計算機可讀介質375中。在一個或多個示例實施方案中，三維建模軟件存儲在計算機可讀介質中。在一個或多個示例實施方案中，包括用于拓撲優(yōu)化的高級數(shù)值方法的軟件(其幫助確定格子密封件170、190、200、表皮180或格子結構175中的任何一個的任何部分中的最佳空隙形狀、空隙尺寸分布和空隙密度分布或其它拓撲特征)存儲在計算機可讀介質中。在一個或多個示例實施方案中，涉及有限元分析和拓撲優(yōu)化的軟件存儲在計算機可讀介質中。在一個或多個示例實施方案中，輸入裝置385是耦合至計算機355的鍵盤、鼠標或其它裝置，其向計算機355發(fā)送指令。在一個或多個示例實施方案中，輸入裝置385和輸出裝置390包括圖形顯示器，其在幾個示例實施方案中是以下裝置的形式或包括以下裝置：一個或多個數(shù)字顯示器、一個或多個液晶顯示器、一個或多個陰極射線管監(jiān)視器和/或其任何組合。在一個或多個示例實施方案中，輸出裝置390包括圖形顯示器、打印機、繪圖器和/或其任何組合。在一個或多個示例實施方案中，輸入裝置385是輸出裝置390，并且輸出裝置390是輸入裝置385。在幾個示例實施方案中，計算機355是瘦客戶機。在幾個示例實施方案中，計算機355是厚客戶機。在幾個示例實施方案中，計算機355既作為瘦客戶機又是厚客戶機。在幾個示例實施方案中，計算機355是或包括電話、個人計算機、個人數(shù)字助理、蜂窩電話、其它類型的電信裝置、其它類型的計算裝置，和/或其任何組合。在一個或多個示例實施方案中，計算機355能夠運行或執(zhí)行應用。在一個或多個示例實施方案中，應用是應用服務器，其在幾個示例實施方案中包括和/或執(zhí)行一個或多個基于網(wǎng)絡的程序、基于內聯(lián)網(wǎng)的程序和/或其任何組合。在一個或多個示例實施方案中，應用包括計算機程序，該計算機程序包括多個指令、數(shù)據(jù)和/或其任何組合。在一個或多個示例實施方案中，以例如超文本標記語言(html)、級聯(lián)樣式表(css)、javascript、可擴展標記語言(xml)、異步javascript和xml(ajax)和/或任何其組合寫入應用。
在一個或多個示例實施方案中，打印機360是傳統(tǒng)的三維打印機。在一個或多個示例實施方案中，打印機360包括用于在連續(xù)相鄰層中沉積材料的層沉積機構；以及用于選擇地粘合沉積在每層中的一種或多種材料的粘合機構。在一個或多個示例實施方案中，打印機360被布置為通過沉積并選擇地將多層材粘合在另一個的頂部上而形成整體打印體。在一個或多個示例實施方案中，打印機360被布置為沉積并在選擇地粘合每層中的兩種或更多種不同材料，并且其中粘合機構包括用于粘合每層中的第一材料的第一裝置，和用于粘合每層中的第二材料的不同于第一裝置的第二裝置。在一個或多個示例實施方案中，第一裝置是用于選擇地將溶劑、活化劑或粘合劑施加至沉積的材料層上的噴墨打印機。在一個或多個示例實施方案中，第二裝置是用于在沉積的材料層中選擇地燒結材料的激光器。在一個或多個示例實施方案中，層沉積裝置包括用于在每層中選擇地沉積第一和第二材料的裝置。在一個或多個示例實施方案中，兩種或更多種不同材料中的任何一種可以是abs塑料、pla、聚酰胺、玻璃填充聚酰胺、固體光刻材料、銀、鈦、鋼、蠟、光聚合物、聚碳酸酯和各種其它材料。在一個或多個示例實施方案中，打印機360可涉及熔融沉積建模、選擇激光燒結或激光熔化、多噴射建模、立體光刻、熔融沉積建模和/或光聚合。
在一個或多個示例實施方案中，如圖11所述，繼續(xù)參考圖1-10，描繪了用于實現(xiàn)上述網(wǎng)絡、元件、方法和/或步驟中的一個或多個，和/或其任何組合的一個或多個實施方案的說明性計算裝置1000。計算裝置1000包括處理器1000a、輸入裝置1000b、存儲裝置1000c、視頻控制器1000d、系統(tǒng)存儲器1000e、顯示器1000f和通信裝置1000g，所有這些通過一個或多個總線1000h互連。在幾個示例實施方案中，存儲裝置1000c可包括軟盤驅動器、硬盤驅動器、cd-rom、光驅、任何其它形式的存儲裝置和/或其任何組合。在幾個示例實施方案中，存儲裝置1000c可包括和/或能夠接收軟盤、cd-rom、dvd-rom或可包含可執(zhí)行指令的任何其它形式的計算機可讀介質。在一個或多個示例實施方案中，計算機可讀介質是非暫時有形介質。在幾個示例實施方案中，通信裝置1000g可包括調制解調器、網(wǎng)卡或任何其它裝置，以使得計算裝置1000能夠與其它計算裝置通信。在幾個示例實施方案中，任何計算裝置表示多個互連(無論是通過內聯(lián)網(wǎng)還是因特網(wǎng))計算機系統(tǒng)，包括但不限于個人計算機、大型機、pda、智能電話和蜂窩電話。
在幾個示例實施方案中，一個或多個計算機355、打印機360和/或其一個或多個部件至少包括計算裝置1000和/或其部件，和/或基本上類似于計算裝置1000和/或其部件的一個或多個計算裝置。在幾個示例實施方案中，一個或多個計算裝置1000、一個或多個計算機355和打印機360和/或其一個或多個部件中的一個或多個上述部件包括相應的多個相同部件。
在幾個示例實施方案中，計算機系統(tǒng)通常至少包括能夠執(zhí)行機器可讀指令的硬件，以及用于執(zhí)行產(chǎn)生期望結果的動作(通常是機器可讀指令)的軟件。在幾個示例實施方案中，計算機系統(tǒng)可包括硬件和軟件的混合，以及計算機子系統(tǒng)。
在幾個示例實施方案中，硬件通常至少包括具有處理器能力的平臺，諸如客戶機(也稱為個人計算機或服務器)，和手持處理裝置(諸如智能電話、平板計算機、個人數(shù)字助理(pda)或個人計算裝置(pcd))。在幾個示例實施方案中，硬件可包括能夠存儲機器可讀指令的任何物理裝置，諸如存儲器或其它數(shù)據(jù)存儲裝置。在幾個示例實施方案中，其它形式的硬件包括硬件子系統(tǒng)，包括例如傳輸裝置，諸如調制解調器、調制解調器卡、端口和端口卡。
在幾個示例實施方案中，軟件包括存儲在諸如ram或rom的任何存儲介質中的任何機器代碼，和存儲在其它裝置(例如諸如軟盤、閃存或cdrom)上的機器代碼。在幾個示例實施方案中，軟件可包括源代碼或目標代碼。在幾個示例實施方案中，軟件涵蓋能夠在諸如例如客戶端機器或服務器上的計算裝置上執(zhí)行的任何指令集。
在幾個示例實施方案中，軟件和硬件的組合也可用于為本公開的某些實施方案提供增強的功能和性能。在一個或多個示例實施方案中，軟件功能可直接制造到硅芯片中。因此，應理解，硬件和軟件的組合也包括在計算機系統(tǒng)的定義內，并且由本公開設想為可能的等同結構和等同方法。
在幾個示例實施方案中，計算機可讀介質包括例如無源數(shù)據(jù)存儲，諸如隨機存取存儲器(ram)，以及半永久數(shù)據(jù)存儲，諸如光盤只讀存儲器(cd-rom)。本公開的一個或多個示例實施方案可體現(xiàn)在計算機的ram中，以將標準計算機轉換為新的特定計算機。在幾個示例實施方案中，數(shù)據(jù)結構是可實現(xiàn)本公開的實施方案的限定數(shù)據(jù)組織。在一個或多個示例實施方案中，數(shù)據(jù)結構可提供數(shù)據(jù)的組織或可執(zhí)行代碼的組織。
在幾個示例實施方案中，網(wǎng)絡365和/或其一部分或多部分可被設計為在任何特定架構上工作。在一個或多個示例實施方案中，網(wǎng)絡365的一部分或多部分可在單個計算機、局域網(wǎng)、客戶端-服務器網(wǎng)、廣域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、手持式和其它便攜式和無線裝置和網(wǎng)絡上執(zhí)行。
在幾個示例實施方案中，數(shù)據(jù)庫可以是例如任何標準或專有數(shù)據(jù)庫軟件，諸如oracle、microsoftaccess、sybase或dbaseii。在幾個示例實施方案中，數(shù)據(jù)庫可具有可通過數(shù)據(jù)庫特定軟件相關聯(lián)的字段、記錄、數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)庫元素。在幾個示例實施方案中，可映射數(shù)據(jù)。在幾個示例實施方案中，映射是將一個數(shù)據(jù)條目與另一個數(shù)據(jù)條目相關聯(lián)的過程。在一個或多個示例實施方案中，包含在字符文件的位置中的數(shù)據(jù)可映射至第二表中的字段。在幾個示例實施方案中，數(shù)據(jù)庫的物理位置不是限制的，并且數(shù)據(jù)庫可被分布。在一個或多個示例實施方案中，數(shù)據(jù)庫可遠離服務器存在，并且在單獨平臺上運行。在一個或多個示例實施方案中，可跨因特網(wǎng)訪問數(shù)據(jù)庫。在幾個示例實施方案中，可實現(xiàn)多于一個數(shù)據(jù)庫。
在幾個示例實施方案中，計算機程序，諸如存儲在計算機可讀介質(諸如計算機可讀介質375、系統(tǒng)存儲器1000e和/或其任何組合)上的多個指令可由處理器執(zhí)行，以使處理器完全或部分地實施或實現(xiàn)系統(tǒng)350的操作，和/或其任何組合。在幾個示例實施方案中，這樣的處理器可包括計算機處理器370、處理器1000a和/或其任何組合中的一個或多個。在幾個示例實施方案中，這樣的處理器可與虛擬計算機系統(tǒng)相關地執(zhí)行多個指令。
在幾個示例實施方案中，存儲在非暫時性計算機可讀介質上的多個指令可由一個或多個處理器執(zhí)行以使一個或多個處理器全部或部分地實施或實現(xiàn)系統(tǒng)、方法和/或其任何組合的每個上述示例實施方案的上述操作。在幾個示例實施方案中，這樣的處理器可包括微處理器1000a、作為系統(tǒng)的部件的一部分的任何處理器和/或其任何組合中的一個或多個，并且這樣的計算機可讀介質可分布在系統(tǒng)的一個或多個部件中。在幾個示例實施方案中，這樣的處理器可與虛擬計算機系統(tǒng)相關地執(zhí)行多個指令。在幾個示例實施方案中，這樣的多個指令可與一個或多個處理器直接通信，和/或可與一個或多個操作系統(tǒng)、中間件、固件、其它應用和/或其任何組合進行交互，以使該一個或多個處理器執(zhí)行指令。
在一個或多個示例實施方案中，可部分地使用用于拓撲優(yōu)化的高級數(shù)值方法生成指令，來確定形成于格子密封件170、190、200、表皮180或格子結構175中的任一個的任何部分內的空隙的最佳形狀、尺寸、密度和分布，或其它拓撲特征。
在系統(tǒng)350的操作期間，計算機處理器370執(zhí)行多個指令，這些指令使得使用增材制造來制造格子密封件170、190、200、表皮180或格子結構175中的任何一個的任何部分。因此，格子密封件170、190、200、表皮180或格子結構175中的任何一個的任何部分至少部分地使用增材制造工藝來制造。在一個或多個示例實施方案中，格子密封件170、190、200、表皮180或格子結構175中的任何一個的任何部分被設計為具有非常高的強度重量比、可定制的剛度和模量，和甚至更獨特的體積性質，諸如使用增材制造制造的拉脹性(其中材料呈現(xiàn)負泊松比，使得其在拉伸負載下的厚度增加)、薄表皮及其組合。因此，備用系統(tǒng)和擦拭/過早設定電阻可內置到元件本身中，而不是依賴于額外工具部件或操作限制。
在幾個示例實施方案中，雖然將不同的步驟、過程和程序描述為顯示為不同的動作，但是一個或多個步驟、一個或多個過程和/或一個或多個程序也可以不同順序、同時和/或按序進行。在幾個示例實施方案中，步驟、過程和/或程序可被合并到一個或多個步驟、過程和/或程序中。在幾個示例實施方案中，可省略每個實施方案中的一個或多個操作步驟。此外，在一些情況下，可使用本公開的一些特征而不相應地使用其它特征。此外，上述實施方案和/或變型中的一個或多個可全部或部分地與上述其它實施方案和/或變型中的任何一個或多個組合。
因此，已經(jīng)描述了井下工具。井下工具的實施方案通?？砂氶L基管；和可擴展元件，其設置在基管上并且可從第一構造徑向擴展至第二構造。對于前述實施方案中的任何，井下工具可包括單獨的或彼此組合的以下元件中的任何一個：
可擴展元件包括第一格子結構，所述格子結構包括：第一多個連接構件；第二多個連接構件，其可相對于第一多個連接構件移動，以允許可擴展元件從第一構造徑向擴展至第二構造；和多個單元，每個單元都限定在至少兩個連接構件之間。
至少兩個連接構件中的每個是第一多個連接構件或第二多個連接構件中的一部分。
使用增材制造工藝至少部分地制造第一格子結構。
井下工具是適于在預先存在結構內延伸的封隔器組件，預先存在結構限定周向延伸內表面。
可溶脹彈性體容納在多個單元中的一個或多個單元中。
多個單元中的一個或多個單元限定第一體積。
多個單元中的一個或多個單元限定大于第一體積的第二體積。
可溶脹彈性體可從對應于第一體積的第三體積擴展至對應于第二體積的第四體積。
當封隔器組件在預先存在結構內延伸并且可擴展元件處于第二構造時，可溶脹彈性體適于擴展至第四體積以密封地嚙合內表面。
可溶脹彈性體容納在多個單元中的一個或多個單元中；并且其中可溶脹彈性體適于從第三體積擴展至第四體積，以使可擴展元件從第一構造徑向擴展至第二構造。
第二格子結構形成可擴展元件的外表皮，外表皮具有圓周，第二格子結構包括第三多個連接構件；和第四多個連接構件，其可相對于第三多個連接構件移動，以當可擴展元件從第一構造徑向擴展至第二構造時允許外表面的圓周擴展。
井下工具是封隔器組件。
第一阻擋構件和第二阻擋構件，第一阻擋構件和第二阻擋構件中的每個都適于在可擴展元件上施加軸向壓縮力。
可擴展元件適于響應于由第一阻擋構件和第二阻擋構件施加的相應壓縮力而從第一構造徑向擴展至第二構造。
第一格子包括以下中的至少一個：均勻格子結構；非均勻格子結構；和共形格子。
述細長基管適于在預先存在結構內延伸，預先存在結構限定周向延伸內表面；其中可擴展元件的內表面適于與基管接觸，并且可擴展元件的外表面與內表面接觸；并且其中可擴展元件是錨固器，并且第一格狀結構響應于施加至可擴展元件的軸向剪切力而從第一構造擴展至第二構造。
第一格子結構由金屬構成。
井下工具是以下中的任何一個：擴展接頭；活動接頭；錨固器；網(wǎng)式過濾器；密封孔；和橋塞。
因此，已經(jīng)描述了一種方法。該方法的實施方案通?？砂▽⒎飧羝鹘M件定位在井筒的第一和第二區(qū)之間并且使可擴展元件在徑向向外方向上擴展以密封地嚙合井筒的內表面并使第一多個連接構件相對于第二多個連接構件移動。對于任何前述實施方案，所述方法可包括以下任何一種(單獨或彼此組合)：
設置在基管上的可擴展元件，可擴展元件包括第一格子結構，其包括：第一多個連接構件；第二多個連接構件，其可相對于第一多個連接構件移動，以允許可擴展元件從第一構造徑向擴展至第二構造；和第一多個單元，第一多個單元內的每個單元限定在至少兩個連接構件之間；其中至少兩個連接構件中的每個是第一多個連接構件或第二多個連接構件中的一部分。
使用增材制造工藝至少部分地制造第一格子結構。
當可擴展元件處于第一構造時，多個單元中的一個單元限定第一體積。
當可擴展元件處于第二第一構造時，多個單元中的一個單元限定大于第一體積的第二體積。
可擴展元件還包括多個單元中的一個或多個單元中的可溶脹彈性體，可溶脹彈性體可從對應于第一體積的第三體積擴展至對應于第二體積的第四體積。
使可溶脹彈性體從第三體積擴展至第四體積以密封地嚙合井筒的所述內表面。
可擴展元件還包括限定可擴展元件的外表皮的第二格子結構，外表皮具有圓周。
第二格子結構包括：第三多個連接構件；和第四多個連接構件，其可相對于第三多個連接構件移動，以當可擴展元件從第一構造徑向擴展至第二構造時允許外表面的圓周擴展。
當響應于可擴展元件在徑向向外方向上擴展時，外表皮的圓周擴展并且第三多個連接構件相對于第四多個連接構件移動。
封隔器組件還包括第一阻擋構件和第二阻擋構件，第一阻擋構件和第二阻擋構件中的每個都適于在可擴展元件上施加軸向壓縮力；并且其中方法還包括使用第一和第二阻擋構件軸向壓縮封隔器組件，使得所述可擴展元件徑向向外擴展。
可擴展元件還包括容納在多個單元中的一個或多個中的可溶脹彈性體；其中使可擴展元件在徑向向外方向上擴展包括使可溶脹彈性體溶脹。
第一格子結構是增大性格子。
第一格子結構由金屬構成。
使可擴展元件在徑向向外方向上擴展包括從多個單元中的一個或多個單元內的井下流體中捕撈碎屑。
第一格子包括以下中的至少一個：均勻格子結構；非均勻格子結構；和共形格子。
前面的描述和附圖沒有按比例繪制，而是被示出為以簡單形式描述本公開的各種實施方案。雖然已經(jīng)示出并描述了各種實施方案和方法，但是本公開不限于這樣的實施方案和方法，并且應被理解為包括對本領域技術人員顯而易見的所有修改和變化。因此，應理解，本公開不旨在限于所公開的特定形式。因此，意圖是覆蓋落入由所附權利要求限定的本公開的精神和范圍內的所有修改、等同物和替代物。
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊！