CN111344126B - 具有底部复合滑件的井下工具 - Google Patents

Abstract

一种井下工具具有心轴，和安置在所述心轴周围的底部滑件。所述底部滑件包含圆形主体，所述圆形主体具有表征为围绕其的至少部分材料连接性的多个滑件片段的单件式配置。所述底部滑件由细丝缠绕复合材料制成，这意味着所述底部滑件具有通过相应接合部层结合的多个层。当所述底部滑件处于未安放位置时，所述多个滑件片段中的至少一个的外滑件表面的横截面通过与所述井下工具的纵向轴线以10度到20度范围内的角度a1相交的平面P来限定。

Description

具有底部复合滑件的井下工具

技术领域

本公开大体上涉及用于油气钻井孔中的工具。更确切地说，本公开涉及可运行到钻井孔中且可用于钻井孔隔离的井下工具，及涉及所述工具的***和方法。在特定实施例中，所述工具可以是由可钻孔材料制成的栓塞，且可包含具有单件式配置的至少一个滑件。其它实施例涉及一种用于井下工具的复合滑件。

背景技术

油井或气井包含延伸到地下地层中在地面(例如，地球表面)下方某一深度处的钻井孔，且通常用例如套管等管件加衬以增加井的强度。许多商业上可用的烃类源存在于“紧密”的储层中，这意味着不可能很容易地提取目标烃类产品。这些储层周围的地层(例如，页岩)通常渗透率低，并且不使用钻孔和二次采油作业而从该地层中以商业规模生产烃类(即，天然气、石油等)是不经济的。

现在，压裂在行业中很普遍，并且已经重塑了整个全球能源领域。压裂包含使用安放在钻井孔中在相应目标区域下方或之外的栓塞，然后将高压压裂流体抽吸或注入到该区域中。压裂塞及伴随的操作可例如第8,955,605号美国专利中所描述或另外公开，所述美国专利出于所有目的以全文引用的方式并入本文中。

图1示出用于堵塞钻凿到地层110中的钻井孔106的区段的包含井下工具102的使用的常规堵塞***100。在适当时，工具或栓塞102可以借助于工作管柱105(例如，易缆(e-line)、测井电缆、挠性油管等)和/或通过安放工具112降入到钻井孔106内。工具102通常包含主体103，其具有可压缩密封部件122以抵着周围管件(例如，套管108)的内表面107密封工具102。工具102可包含安置于一个或多个滑件109、111之间用于帮助工具102保持在适当位置的密封部件122。

在操作中，将力(通常相对于钻井孔106呈轴向)施加到109、111和主体103。随着安放序列的进行，滑件109相对于主体103和滑件111移动，致动密封部件122，且抵着相应锥形表面104驱动滑件109、111。此移动轴向地压缩和/或径向地扩展可压缩部件122和滑件109、111，这导致从工具102向外推动这些组件以接触内壁107。以此方式，工具102提供了密封，所述密封预期防止流体从钻井孔的一个区段113跨越或穿过工具102向另一区段115(或反之亦然，等等)或向地面转移。工具102还可包含在用户希望时允许区段113和区段115之间的流体连通的内部通路(未示出)。时常借助于一个或多个额外的栓塞(例如，102A)隔离多个区段。

例如细丝缠绕材料等复合材料由于易于钻孔的趋势而在压裂行业中获得了成功。制造细丝缠绕材料的工艺在此项技术中是已知的，并且尽管存在差异，但是通常需要类似于图1A的过程。如所展示，心轴114围绕主轴116在第一轴线A1上旋转，同时托架(在这里从视图中隐藏)上的递送孔119横穿与旋转心轴的轴线成直线的第二条通常是水平的轴线A2，以所需型式或成角度地来回放下纤维125的层从而形成圆柱形叠层。纤维125从一个或多个纱架133连续地供应。

最常见的细丝是在将它们拉制并缠绕到心轴上时浸渍在树脂槽127中的玻璃或碳。

一旦心轴114被完全覆盖到期望的厚度，就固化树脂。固化后，将心轴移除，然后进行机械加工(例如通过CNC机械加工)以生产所需的复合组件。缠绕(且固化)的纤维形成纤维层，在它们之间具有相应的接合部。

因为栓塞需要承受极端的井下条件，所以它们建造为耐用且有韧性，这通常使得钻通过程较困难。即使是可钻孔的栓塞也通常由某种金属(例如铸铁)制成，其可以使用钻头在钻柱的端部钻出。钢也可以用于栓塞的结构主体中以提供结构强度来安放工具。工具中使用的金属零件越多，钻孔作业所花的时间就越长。因为金属组件较难钻穿，所以此过程可能需要进出钻井孔的额外行程来替换损坏的钻头。

在钻井孔中使用栓塞还存在其它问题，因为这些工具受制于已知的故障模式。当栓塞运行到适当位置时，滑件在栓塞到达其目的地之前有预先安放的趋势，这引起套管的损坏和操作延迟。举例来说，由于来自先前压裂的残渣或碎屑(例如，砂石)残留，可能导致预先安放。此外，已知常规的栓塞不仅仅是与套管，而且在栓塞的组件之间提供较差的密封。举例来说，当密封元件放置于压缩中时，其表面并不始终恰当地与周围的组件(例如，锥体等)密封。

申请人已经通过其商业上成功的“Boss Hog”压裂塞(和相关实施例)解决了重大的工业需求。申请人对常规井下工具的重新设计和创新已经在整个美国和加拿大的主要盆地中运行了超过250,000个栓塞，而没有损坏套管或预先安放，并且在压裂阶段处理期间保持的压力超过10,000psi。典型的Boss Hog栓塞实施例的属性之一是单件式复合滑件和单件式金属滑件两者的混合使用。申请人围绕其栓塞的创新已在全球获得至少20项已颁发专利，而其它专利申请仍在申请中。

图1B-1E一起示出了复合滑件的常规安放和故障。在行业中，针对“底部”滑件位置选择金属滑件通常是因为，已知金属型滑件与复合物的滑件相比更适合于在较高压力下保持。

由圆柱形细丝缠绕产品切割或机械加工而成的组件将继承其特性-这些层表面上平行于套管壁(至少在近距离上)。如此，当外表面190与管件108啮合时，外表面190同心地啮合到层129(且分别处于与所得净力F平行的平面中)。类似地，外表面与层129的接合部135同心(在横截面中)(且分别处于与所得净力平行的平面中)。在固化期间，层129之间的树脂-玻璃交叉接合部135具有比层本身低的拉伸强度，因此容易在净力F的方向上剪切。

另一方面，特别是在具有细丝缠绕性质时，复合滑件134倾向于具有在任何相应的层接合部135处分开的层(例如，129a-d)也就是说，在与层接合部135相同的平面P中常常引发安放(或注入)过程中的井下力F，这超过了层之间的树脂基质将其完整性(或强度)维持在小于1000到2000psi范围内的能力。

如图1B中所展示，在安放期间，滑件134(或滑件主体、滑件片段等)借助于其与锥形部件或表面136的底侧交互而被径向朝外推动。外表面190(或其相应平面)趋向于与周围管件108的长轴158(和/或井下工具102的长轴)并行。类似地，接合部135的平面(或与其平行的轴线)P也趋向于与长轴158并行。“平行”包含约1度的容差。外表面190(包含任何相应抓握元件)最终被推动成与周围管件呈咬合式啮合，如图1C中所展示。

然而，随着向下(或有时向上)或安放力超出～6000psi(通常是至少一个滑件必需承载的负载)，滑件134变得容易发生故障。如图1D-1E中所展示，在相应层129b-c之间的接合部135处，滑件的部分134a断裂(或剪切)离开滑件134的主体，从而导致工具102故障且不能保持压力。

复合滑件在材料经由减材制造被移除或机械加工去除的区域中也趋向于发生故障。也就是说，一方面，滑件需要是耐用的，因此需要更多的材料，但另一方面，材料越多，压裂(安放)滑件的难度就越大，这可能会影响性能和可预测性。举例来说，当凹槽机械加工到复合滑件的主体中时，机械加工过程受到限制，因为凹槽仅可机械加工到不小于约1/8"的特定大小。也就是说，机械加工切口的下限端仍可移除过多或非所要量的材料。

另外，在某些领域中越来越需要使用不利用金属滑件并且仍然能够保持超过10,000psi的井下工具。

在一些情况下，可能有利的是具有由表征为以下性质的材料(物质组成)制成的装置(球体、工具、工具组件等)：在一些条件下(例如，在地面处或在环境条件下)装置具有很强的机械性(硬质)，但是在特定条件下会发生反应(例如，降解、溶解、断裂等)，所述特定条件例如是存在如淡水、海水、地层流体、添加剂、卤水、酸和碱等含水流体时，或压力和/或温度改变时。基本上通过其周围环境的改变而自行致动的此材料可潜在地取代昂贵和复杂的设计，并且在可及性受到限制乃至被认为是不可能的情形中(正如井下(地下)环境中的情况)可能是最有利的。

需要形成一种单件式复合滑件，其具有自其机械加工的尽可能少的材料量。

节省操作时间的能力(和节省操作成本的能力)在市场上引起了相当大的竞争。获得任何节省时间或最终节省成本的能力都会带来直接的竞争优势。因此，在此项技术中需要一种在钻出金属滑件时不需要大量时间(或招致困难)的井下工具。

在此项技术中需要用于以切实可行且经济的方式隔离钻井孔的新颖的***和方法。在此项技术中非常需要抵着周围管件形成可靠且弹性密封的井下堵塞工具。还需要一种大体上由更容易且更快地钻孔的可钻孔材料制成的井下工具。非常需要的是，这些井下工具轻易地且容易地承受极端钻井孔条件，并且同时是比较便宜的、较小、较轻，并且可在与钻孔和完井作业相关联的高压的存在下使用。

发明内容

本公开的实施例涉及一种使用井下工具的方法，其可包含一个或多个步骤：在接近钻井孔的地面设施处，使井下工具与工作管柱连接；操作工作管柱以将井下工具运行到钻井孔中的理想位置；安放井下工具；以及使井下工具与工作管柱断开连接。

本文的其它实施例涉及一种井下工具，其可包含：心轴；以及安置在所述心轴周围的底部滑件。

底部滑件可包含或是圆形主体，其具有经由单件式配置连接在一起的多个滑件片段。单件式配置可以是可表征为围绕其的至少部分材料连接性(可通过材料连接线识别)的配置。

底部滑件可由细丝缠绕复合材料制成。如此，可存在通过相应接合部层结合的多个层。所述多个层可由于缠绕制造工艺而彼此同心。

底部滑件可具有所述多个滑件片段中的至少一个的外滑件表面，其横截面通过与井下工具的纵向轴线成角度a1相交的平面P限定。当底部滑件处于未安放位置(或处于已组装配置)时，角度a1可在10度到20度的范围内。所述多个滑件片段中的一个或多个的端部可包含刻面。

底部锥体可具有与底部滑件的刻面接近地啮合的端面。其间的连接点的横截面可通过与纵向轴线以20度到60度范围内的折角(break angle)b1相交的折平面(breakplane)P'来限定。

在各方面中，当底部滑件处于已组装配置/未安放位置时，所述多个滑件片段中的每一个可具有相应的倾斜外表面，其横截面通过与井下工具的纵向轴线以10度到20度范围内的相应角度a1相交的相应平面P来限定。所述多个滑件片段的每一端可进一步包含与相应锥形表面啮合的刻面。

一个或多个滑件片段可通过相应横向凹槽与邻近的滑件片段分离。横向凹槽可具有从外表面延伸到内滑件表面的深度。所述凹槽可进一步延伸片段的长度。

底部锥体可包含多个***翅片，相应的翅片被配置成移动穿过相应的横向凹槽。内滑件表面可包含在内滑件表面中产生的过渡区，其具有小于第二内滑件直径的第一内滑件直径。

底部锥体可具有倾斜外表面，其横截面通过可与井下工具的纵向轴线以等于(在0.5度内)角度a1的绝对角度a1'相交的平面P'限定。角度a1和角度a1'可以在10度到15度的范围内，且其中角度b1在45度到55度的范围内。

所述多个滑件片段中的每一个可包含一组三个彼此呈三角形的***件。在安放后，角度a1可收缩以大约近似等于零度。在各方面中，所述多个层的两个邻近层之间的接合部的横截面可通过平行于平面P'的接合部平面来限定。

井下工具可包含安置在心轴周围的轴承板。可存在安置在心轴周围且接近轴承板的顶部滑件。可存在安置在心轴周围且与顶部滑件啮合的顶部锥体。可存在安置于顶部锥体和底部锥体之间的密封元件。可存在与心轴螺纹式啮合的下部套筒。可存在下部套筒的渐细表面和横向滑件端面之间存在的间隙。

在安放底部滑件后，间隙可借助于渐细表面很大程度上接触横向滑件端面而闭合。

本文的其它实施例涉及一种井下工具，其可包含心轴；以及安置在所述心轴周围的底部滑件。

底部滑件可包含具有单件式配置的圆形主体，所述单件式配置表征为在其某一部分中围绕其的至少部分材料连接性。滑件可包含自其延伸的多个分离的滑件片段。

底部滑件可由细丝缠绕复合材料制成，所述细丝缠绕复合材料可包含通过相应的接合部层结合的多个缠绕层。所述多个滑件片段中的至少一个的外滑件表面的横截面可通过与井下工具的纵向轴线成角度a1相交的平面P限定。当底部滑件处于未安放位置时，角度a1可在10度到20度的范围内。所述多个滑件片段中的每一个的端部可包含刻面。可存在具有与底部滑件的相应刻面接近地啮合的多个端面的底部锥体。接触点的横截面可通过与纵向轴线以45度到55度的范围内的折角b1相交的折平面P'来限定。

每一滑件片段可通过相应的横向凹槽与邻近滑件片段分离，所述相应的横向凹槽具有可从外表面延伸到内滑件表面的深度。任何凹槽可完全延伸穿过第一滑件端部。

底部锥体可包含多个***翅片，相应的翅片被配置成啮合且移动穿过相应的横向凹槽。内滑件表面可包含在内滑件表面中产生的过渡区，其具有小于第二内滑件直径的第一内滑件直径。

底部锥体可具有倾斜外表面，其横截面通过与井下工具的纵向轴线以等于角度a1(在0.5度内)的绝对角度a1'相交的平面P'来限定。角度a1和角度a1'可以在10度到15度的范围内。

井下工具可包含以下中的一个或多个：轴承板，其安置在心轴周围；顶部滑件，其安置在心轴周围且接近轴承板；顶部锥体，其安置在心轴周围且与顶部滑件啮合；密封元件，其安置于顶部锥体和底部锥体之间；下部套筒，其与心轴螺纹式啮合。

在下部套筒的渐细表面和横向滑件端面之间可存在间隙。在安放底部滑件后，角度a1可近似等于零度，且所述多个层的两个邻近层之间的接合部的横截面可通过平行于平面P'的接合部平面来限定。所述间隙可借助于渐细表面很大程度上接触横向滑件端面而减小或闭合。

本公开的另外其它实施例涉及一种井下工具，所述井下工具具有：心轴；轴承板，其安置在心轴周围；顶部滑件，其安置在心轴周围且接近轴承板；顶部锥体，其安置在心轴周围且与顶部滑件啮合；以及底部滑件，其安置在心轴周围。

底部滑件可包含具有单件式配置的圆形主体，所述单件式配置表征为(其至少某一部分)围绕其的至少部分材料连接性。圆形滑件主体可具有自其延伸的多个分离的滑件片段。

底部滑件可由细丝缠绕复合材料制成。底部滑件可因此具有通过相应接合部层结合的多个同心缠绕层。

可存在所述多个滑件片段中的至少一个的外滑件表面，其横截面可通过与井下工具的纵向轴线以10度到20度的范围内的角度a1相交的平面P来限定。

底部滑件可处于未安放(或已组装)位置。所述多个滑件片段中的一个的至少一端可包含刻面。

井下工具可包含底部锥体，其具有以折角b1与底部滑件的相应刻面接近地啮合的多个端面。可存在安置于顶部锥体和底部锥体之间的密封元件；以及与心轴螺纹式啮合的下部套筒。

从以下详细描述和图式中这些和其它实施例、特征及优点将是显而易见的。

附图说明

为了本公开的更详细描述，现在将参看附图，附图中：

图1是常规的堵塞***的过程图的侧视图；

图1A是常规的细丝缠绕工艺的概观；

图1B是井下工具的常规滑件和锥体布置的侧视横截面图；

图1C是图1B的经安放滑件的侧视横截面图；

图1D是图1B的发生故障的滑件的侧视横截面图；

图1E是图1B的替代的发生故障的滑件的侧视横截面图；

图2A展示根据本公开的实施例具有井下工具的***的等距视图；

图2B展示根据本公开的实施例的具有井下工具的***的等距视图；

图2C展示根据本公开的实施例的井下工具的侧面纵向图；

图2D展示根据本公开的实施例的井下工具的纵向横截面图；

图2E展示根据本公开的实施例的井下工具的等距组件断面图；

图3A展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的心轴的等距视图；

图3B展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的心轴的纵向横截面图；

图3C展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的心轴的端部的纵向横截面图；

图3D展示根据本公开的实施例与套筒啮合的心轴的端部的纵向横截面图；

图4A展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的密封元件的纵向横截面图；

图4B展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的密封元件的等距视图；

图5A展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的一个或多个滑件的等距视图；

图5B展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的一个或多个滑件的侧视图；

图5C展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的一个或多个滑件的纵向横截面图；

图5D展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的金属滑件的等距视图；

图5E展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的金属滑件的侧视图；

图5F展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的金属滑件的纵向横截面图；

图5G展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的在无漂浮材料孔的情况下的金属滑件的等距视图；

图6A展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的可变形部件的等距视图；

图6B展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的可变形部件的纵向横截面图；

图7A展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的轴承板的等距视图；

图7B展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的轴承板的纵向横截面图；

图8A展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的锥体的底侧等距视图；

图8B展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的锥体的纵向横截面图；

图9A展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的下部套筒的等距视图；

图9B展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的下部套筒的纵向横截面图；

图10A展示根据本公开的实施例具有底部单件式复合滑件的井下工具的纵向外侧视图；

图10B展示根据本公开的实施例的10A的井下工具的纵向横截面侧视图；

图10C展示根据本公开的实施例运行到钻井孔中的已组装井下工具的纵向横截面图；

图10D展示根据本公开的实施例图10C的井下工具移动到钻井孔中的安放位置的纵向横截面图；

图11A展示根据本公开的实施例的单件式复合滑件的前侧穿孔视图；

图11B展示根据本公开的实施例的图11A的单件式复合滑件的后侧等距视图；

图11C展示根据本公开的实施例的图11A的单件式复合滑件的前侧等距视图；

图11D展示根据本公开的实施例的图11A的单件式复合滑件的纵向侧视横截面图；

图11E展示根据本公开的实施例的蹼状单件式复合滑件的前侧等距视图；

图12A展示根据本公开的实施例单件式复合滑件安置在心轴周围处于行入(run-in)位置的特写纵向侧视横截面图；

图12B展示根据本公开的实施例图12A的滑件移动到安放位置的特写纵向侧视横截面图；

图13A展示根据本公开的实施例配置有弯曲片段间隙的单件式复合滑件的纵向侧视图；

图13B展示根据本公开的实施例的图13A的滑件的后侧等距视图；

图13C展示根据本公开的实施例的图13A的滑件的前侧等距视图；

图13D展示根据本公开的实施例的图13A的滑件的纵向侧视横截面图；

图14A展示根据本公开的实施例的翅片式锥体部件的后侧等距视图；

图14B展示根据本公开的实施例的图14A的锥体的纵向侧视横截面图；

图14C展示根据本公开的实施例的图14A的锥体的前穿孔视图；

图14D展示可以与根据本公开的实施例的井下工具一起使用的锥体与滑件啮合的特写等距视图；以及

图14E展示根据本公开的实施例的图14A的锥体的后侧等距视图。

具体实施方式

本文公开涉及可用于钻井孔作业的井下工具以及与其相关的方面(包含组件)的新颖的设备、***和方法，其细节在本文中描述。

根据本文中所公开的实施例的井下工具可以包含一个或多个锚定滑件、可与滑件啮合的一个或多个压缩锥体，以及安置于其间的可压缩密封元件，所有这些组件可以围绕心轴配置或安置。心轴可以包含流孔，所述流孔打开到工具的端部并且延伸到工具的相对端。在实施例中，井下工具可以是压裂塞或桥塞。因此，井下工具可以适用于压裂操作。在示例性实施例中，井下工具可包含由复合材料制成的单件式滑件，所述工具适合在竖直或水平钻井孔中使用。

参考附图详细描述本公开的实施例。在以下论述以及在权利要求书中，术语“包含”和“包括”以开放式的方式使用以意指例如“包含但不限于......”。虽然可以参考相关设备、***和方法描述本公开，但应理解，本公开不限于所展示或描述的特定实施例。实际上，所属领域的技术人员应了解，可以根据本文中的实施例实施各种配置。

虽然没有必要，但为了一致性和易于理解，各图中的相同元件可以用相同的参考标号来标示。阐述许多特定细节以便提供对本公开的更透彻理解；然而，所属领域的普通技术人员将显而易见，可以在没有这些特定细节的情况下实践本文所公开的实施例。在其它情况下，未详细描述众所周知的特征，以免不必要地使描述变复杂。例如“上方”、“下方”、“上部”、“下部”、“前”、“后”、“右”、“左”、“向下”等方向术语可为了方便而使用且用于表示大体方向和/或定向，且仅希望用于说明性目的，而不限制本公开。

零件、组件等等之间的连接、联接或其它形式的接触可包含例如润滑剂等常规物料、例如凸缘之间的垫圈、螺纹之间的PTFE等额外密封材料等等。如所属领域的技术人员将了解，任何特定组件、子组件等的制作和制造可以是例如模制、成形、挤压、机械加工或增材制造。本公开的实施例提供新的、用过的和/或经改造的一个或多个组件。

除非另外指明，否则本公开中的数值范围可以是近似值，并且因此可以包含在所述范围之外的值。数值范围包含以较小单位递增的从所表达的下限值和上限值开始并包含所表达的下限值和上限值的所有值。举例来说，如果例如分子量、黏度、熔融指数等组成特性、物理特性或其它特性为100到1,000，则希望明确地枚举例如100、101、102等所有个别值以及例如100到144、155到170、197到200等子范围。希望包含其小数或分数。对于含有小于一的值或含有大于一的分数(例如，1.1、1.5等)的范围，较小单位按需要可被认为是0.0001、0.001、0.01、0.1等。这些仅是特别期望的实例，并且所枚举的最低值和最高值之间的数值的所有可能组合将被视为明确陈述在本公开中。

可在宏观水平下，尤其从装饰性或视觉外观来描述本文中的实施例。因此，例如长度等尺寸可被描述为具有特定数值单位，即使含或不含特定有效数字的属性。所属领域的技术人员将理解，尺寸“2厘米”可能不是恰好2厘米，且可存在显微级的偏差。类似地，例如厚度等“均匀”尺寸的提及不必完全指代恰好均匀。因此，“1毫米”的均匀或相等厚度可具有在与测量和制造不精确性相关的特定容差(例如，0.001毫米)内的显微级的可辨别变化。

术语

如本文所使用的术语“连接”可指代相应组件(或子组件)和另一组件(或另一子组件)之间的连接，其可以是固定的、可移动的、直接的、间接的，且类似于啮合、联接、安置等，并且可借助于螺钉、螺帽/螺栓、焊接等等。术语“连接”、“啮合”、“联接”、“附接”、“安装”等或描述元件之间的交互的任何其它术语的任何形式的任何使用都不意图将交互限于元件之间的直接交互，且也可包含所描述的元件之间的间接交互。

如本文所使用的术语“流体”可指代液体、气体、浆料、多相等，且不限于例如烃类等任何特定类型的流体。

如本文所使用的术语“平面”或“平坦”可指代至少横截面为平坦的任何表面或形状。举例来说，弯曲或圆形表面可在2D横截面中呈现为平坦的。应理解，平面或平坦不必指准确的数学精度，而是预期为针对裸眼的视觉外观。平面或平坦可在2D中借助于线示出。

如本文所使用的术语“平行”可指代可具有处于与另一表面的方向相同的方向上的参考平面的任何表面或形状。应理解，平行不必指准确的数学精度，而是预期为针对裸眼的视觉外观。

如本文所使用的术语“组成”或“物质组成”可指代组成材料(或构造材料)的一个或多个成分、组分、组份等。举例来说，材料可以具有物质组成。类似地，装置可由具有某种物质组成的材料制成。所述物质组成可源自初始组成。组成可指代一个或多个化学组分的流体流。

如本文所使用的术语“化学物”可类似地表示材料、化学材料、成分、组分、化学组分、元素、物质、化合物、化学化合物、分子、组份等等或可与它们互换，且反之亦然。在本公开中论述的任何“化学物”不必指代100％纯化学物。举例来说，尽管“水”可认为是H2O，但所属领域的技术人员将理解，各种离子、盐、矿物质、杂质和其它物质(包含处于ppb级)可存在于“水”中。化学物可包含所有异构形式且反之亦然(例如“己烷”个别地或共同地包含己烷的所有异构体)。

如本文中所使用的术语“反应性材料”可以指具有性质和/或特性随时间推移和/或在某些条件下会导致材料对变化作出响应的物质组成的材料。术语反应性材料可涵盖可降解、可溶解、可分离、可离解等等。

如本文所使用的术语“可降解材料”可指代性质和/或特性随时间推移和/或在某些条件下经历改变的同时导致材料的完整性改变的物质组成。作为一个实例，材料在环境或表面条件下最初可以是硬质、刚性且坚固的，但是随时间推移(例如在约12-36小时内)且在某些条件(例如钻井孔条件)下，材料软化。

术语“可溶解材料”可类似于可降解材料。如本文所使用的可指代性质和/或特性随时间推移和/或在某些条件下经历改变的同时导致材料的完整性改变(包含达到降解或者部分或完全溶解的程度)的物质组成。作为一个实例，材料在环境或表面条件下最初可以是硬质、刚性且坚固的，但是随时间推移(例如在约12-36小时内)且在某些条件(例如钻井孔条件)下，材料软化。作为另一实例，材料在环境或表面条件下最初可以是硬质、刚性且坚固的，但是随时间推移(例如在约12-36小时内)且在某些条件(例如钻井孔条件)下，材料至少部分地溶解，并且可以完全溶解。材料可以经由例如氧化、还原、退化等一种或多种机制溶解，变成溶液，或以其它方式失去充分的质量和结构完整性。

如本文所使用的术语“可断裂材料”可指代性质和/或特性随时间推移和/或在某些条件下经历改变的同时导致脆性的物质组成。作为一个实例，材料在环境或表面条件下可以是硬质、刚性且坚固的，但是随时间推移且在某些条件下变为脆性的。可断裂材料可能会经历断裂成多件，但不一定会溶解。

可分离材料(即，可离解)：如本文中所使用可指代性质和/或特性随时间推移和/或在某些条件下经历改变的同时导致材料的完整性改变(包含达到从固体结构变为粉末材料的程度)的物质组成。作为一个实例，材料在环境或表面条件下最初可以是硬质、刚性且坚固的，但是随时间推移(例如在约12-36小时内)且在某些条件(例如钻井孔条件)下，材料变成(分离成)粉末。

对于一些实施例，构造材料可包含被设计成或以其它方式具有固有特性的物质组成，所述固有特性是当暴露于例如时间、温度、水、热、压力、溶液、其组合等的改变等特定钻井孔条件时发生反应或改变完整性或其它物理属性。可能归因于归于地球的自然温度梯度的温度增加而存在热，且水可已经存在于现有钻井孔流体中。完整性的改变可以在预定时间周期内发生，所述预定时间周期可以在几分钟到几周的范围内。在各方面中，时间周期可以是约12到约36小时。

如本文所使用的术语“压裂”或“压裂操作”可指代已经钻凿的井下井的压裂。其也可用术语压裂操作、压裂、水力压裂等指称且可与之互换。压裂操作可基于陆地或水。

现在一起参考图2A和2B，展示了具有说明本文中所公开的实施例的井下工具202的***200的等距视图。图2B描绘形成于地下地层210中的具有安置于其中的管件208的钻井孔206。在一实施例中，管件208可以是套管(例如，套管、悬挂套管、套管柱等)(其可以是骨水泥型)。工作管柱212(其可以包含与适配器252联接的安放工具的零件217)可用于将井下工具202放置或运行到钻井孔206中且穿过钻井孔206到达所需位置。

根据本公开的实施例，工具202可以被配置为堵塞工具，其可以安放在管件208内，其方式为使得工具202抵着管件208的内表面207形成液密密封。在一实施例中，井下工具202可被配置成桥塞，借此从钻井孔213的一个区段到另一区段(例如，工具202上方及下方)的流得以控制。在其它实施例中，井下工具202可以被配置为压裂塞，其中到钻井孔206的一个区段213中的流可以被阻断且以另外的方式分流到周围地层或储层210中。

在另外其它实施例中，井下工具202还可被配置成球体下落工具。在此方面中，球体可以下落到钻井孔206中且流动到工具202中并且后来放置在心轴214的端部处的对应的球座中。球体的搁置可以提供引起堵塞条件的工具202内的密封，由此可以引起跨越工具202的压力差。球座可以包含半径或曲率。

在其它实施例中，井下工具202可以是球体止回塞，由此当工具202运行到钻井孔中时工具202配置有已经在适当的位置中的球体。工具202可随后用作止回阀，并且提供单向流动能力。通过这些配置中的任一个，流体可以被从钻井孔206引导到地层。

一旦工具202到达管件内的安放位置，则安放机构或工作管柱212就可以通过各种方法从工具202拆离，这使得工具202留在周围管件中且钻井孔的一个或多个区段被隔离。在一实施例中，一旦安放工具202，则可以将张力施加到适配器252直至适配器252和心轴214之间的螺纹连接失效。举例来说，适配器252和心轴214上的配合螺纹(分别是如图2D中所示的256和216)可以设计成剪切，并且因此可以相应地以此项技术中已知的方式拉动和剪切。施加到适配器252的负载的量可以在约(例如)20,000到40,000磅力的范围内。在其它应用中，负载可以在小于约10,000磅力的范围内。

相应地，适配器252可以与心轴214分离或从心轴214拆离，从而使得工作管柱212能够与工具202分离，这可在预定时刻进行。本文所提供的负载是非限制性的，且仅仅是示例性的。安放力可以通过特定地设计工具的交互表面和相应的工具表面角度来确定。工具202还可配置有被配置成发生故障或断裂的预定故障点(未示出)。举例来说，故障点可以在大于安放工具所需要的力但是小于分离工具的主体所需要的力的预定轴向力下断裂。

井下工具202的操作可允许工具202快速运行进入以隔离钻井孔206的一个或多个区段，以及快速且简单地钻穿来毁坏或移除工具202。工具202的钻穿可以通过由可钻孔材料制成的工具202的组件和子组件来辅助，所述可钻孔材料与在常规的栓塞中存在的那些材料相比对钻头损坏较轻。

井下工具202可以具有由如本文所描述且根据本公开的实施例的材料制成的一个或多个组件。在一实施例中，井下工具202和/或其组件可以是由可钻孔复合材料(例如，玻璃纤维/环氧树脂、碳纤维/环氧树脂、玻璃纤维/PEEK、碳纤维/PEEK等)制成的可钻孔工具。其它树脂可以包含酚类、聚酰胺等。井下工具202的所有配合表面可以配置有一定角度，使得对应的组件可以放置在压缩而非剪切之下。

井下工具202可以具有由例如金属或金属合金等非复合材料制成的一个或多个组件。井下工具202可以具有由反应性材料(例如，可溶解、可降解等)制成的一个或多个组件。

在实施例中，一个或多个组件可以由例如铝基或镁基材料等金属材料制成。金属材料可以是反应性的，例如可溶解的，也就是说在一定条件下，相应的组件可能开始溶解，从而减轻了钻穿的需要。在实施例中，工具202的组件可由可溶解的铝基、镁基或铝镁基(或合金、络合物等)材料制成。

工具202的一个或多个组件可由非可溶解材料(例如，视需要在长时间周期(预定的或以其它方式)内适于且已知承受井下环境[包含极端压力、温度、流体性质等]的材料)制成。

同样，本文中所公开的实施例的工具的一个或多个组件可由反应性材料(例如，视需要在短或有限的时间周期(预定的或以其它方式)之后适于且已知会在井下环境[包含极端压力、温度、流体性质等]中溶解、降解等的材料)制成。在一实施例中，由反应性材料制成的组件可在安放井下工具202之后约3到约48小时内开始反应。井下工具202(和本文中所公开的其它工具实施例)和/或其组件中的一个或多个可进行3D打印，如所属领域的技术人员将了解。

现在一起参考图2C-2E，分别展示了可与***(200，图2A)一起使用的且说明本文中所公开的实施例的井下工具202的纵向图、纵纵向横截面图和等距组件断面图。井下工具202可以包含延伸穿过工具202(或工具主体)的心轴214。心轴214可以是实心主体。在其它方面，心轴214可包含形成于其中的流动路径或钻孔250(例如，轴向孔)。如图2E中所示，钻孔250可以部分地延伸穿过心轴214或部分地延伸较短距离。或者，如图2D所示出，钻孔250可以延伸穿过整个心轴214，在其近端248处以及相对地在其远端246(靠近工具202的井下端)处具有开口。

钻孔250或穿过心轴214的其它流动路径的存在可以间接地由操作条件指示。也就是说，在大多数情况下，工具202可以具有足够大的直径(例如，4-³/₄英寸)，相应地钻孔250可足够大(例如，1-¹/₄英寸)，使得在没有堵塞担忧的情况下碎屑和垃圾可以通过或流过钻孔250。然而，通过使用较小直径的工具202，钻孔250的大小可能需要相应地较小，这可能使得工具202容易堵塞。相应地，心轴可以被制成实心的以缓解工具202内堵塞的可能。

通过钻孔250的存在，心轴214可以具有内部钻孔表面247，其可以包含一个或多个形成于其上的螺纹表面。因而，可能存在被配置成用于联接心轴214与安放适配器252的相应螺纹256的第一组螺纹216。

螺纹(其可为剪切螺纹)的联接可有助于工具202和安放适配器252和/或工作管柱(212，图2B)在螺纹处的可拆卸连接。在本公开的范围内，工具202也可以具有被配置成发生故障或从任何螺纹连接单独地断裂的一个或多个预定故障点(未示出)。故障点可以在大于安放工具202所需要的力的预定轴向力下发生故障或剪切。

适配器252可以包含其上配置有螺纹256的立柱253。在一实施例中，立柱253具有外部(公)螺纹256并且心轴214具有内部(母)螺纹；然而，螺纹的类型或配置并非意图为限制性的，并且反之亦然可以是(例如)相应的母-公连接。

井下工具202可以借助于工作管柱(212，图2A)运行到钻井孔(206，图2A)中达所要深度或位置，所述工作管柱可以配置有安放装置或机构。工作管柱212和安放套筒254可以是用于将井下工具202运行到钻井孔中且激活工具202以从未安放位置移动到安放位置的堵塞工具***200的部分。安放位置可以包含密封元件222和/或与管件(208，图2B)啮合的滑件234、242。在一实施例中，安放套筒254(其可配置为安放机构或工作管柱的部分)可以用于促使或推动密封元件222的压缩以及使密封元件222膨胀成与周围管件密封啮合。

井下工具202的安放装置和组件可以与心轴214联接，以及轴向地和/或纵向地沿着心轴214移动。当安放序列开始时，心轴214可以被拉动到张紧状态，同时安放套筒254保持固定。下部套筒260也可以被拉动，这是因为它借助于螺纹218和螺纹262的联接而附接到心轴214。如图2C和2D的实施例中所展示，下部套筒260和心轴214可以分别具有匹配或对准的孔281A和281B，由此一个或多个锚定销211或类似物可以安置于其中或牢固地定位于其中。在实施例中，可以使用黄铜固定螺杆。销(或螺杆等)211可防止在钻孔或行入期间发生剪切或剥离。

随着在箭头A的方向上拉动下部套筒260，在下部套筒260与安放套筒254之间围绕心轴214安置的组件可以开始抵着彼此压缩。此力和所得的移动使得密封元件222压缩和扩展。下部套筒260还可以具有与滑件234啮合的成角度套筒端部263，并且随着下部套筒260进一步在箭头A的方向上拉动，端部263抵着滑件234压缩。因此，滑件234可沿着复合部件220的渐细或成角表面228移动，且最终径向朝外与周围管件(208，图2B)啮合。

滑件234的锯齿状外表面或齿298可以配置成使得表面298防止滑件234(或工具)在周围管件内移动(例如，轴向地或纵向地)，否则工具202可能无意地从其位置释放或移动。虽然示出滑件234具有齿298，但是在本公开的范围内滑件234可以配置有其它抓握特征，例如纽扣或***件。

初始地，密封元件222可以膨胀成接触管件，随后在工具202中进一步张紧(这可以使得密封元件222和复合部件220压缩在一起)，使得表面289作用于内表面288上。“开花”、展开和/或扩展的能力可允许复合部件220完全地延伸为与周围管件的内表面啮合。

额外张力或负载可以施加到工具202(引起锥体236移动)，其可以至少一个表面237与第二滑件242向内成角度(或倾斜、渐细等)的方式围绕心轴214安置。第二滑件242可以邻近或接近环管或锥体236驻留。因而，密封元件222迫使锥体236抵着滑件242，从而径向向外移动滑件242使其与管件呈接触或抓握啮合。相应地，可以径向朝外推动所述一个或多个滑件234、242使其与管件(208，图2B)啮合。在一实施例中，锥体236可以滑动地啮合且安置在心轴214周围。如图所示，第一滑件234可以在远端246处或附近，并且第二滑件242可以在近端248处或附近围绕心轴214安置。在本公开的范围内，滑件234和242的位置可以互换。此外，滑件234可以与同滑件242相当的滑件互换，且反之亦然。

因为套筒254稳固地保持在适当位置，所以套筒254可以抵着轴承板283啮合，这可以使得穿过工具202的其余部分转移负载。安放套筒254可以具有抵着轴承板端部284对接的套筒端部255。随着穿过工具202的张力增加，锥体236的端部(例如，第二端240)抵着滑件242压缩，其可以通过轴承板283保持在适当位置。由于锥体236具有移动的自由及其圆锥形表面237，所以锥体236可以移动到滑件242下方的底侧，迫使滑件242向外且与周围管件(208，图2B)啮合。

第二滑件242可以包含一个或多个抓握元件(例如，纽扣或***件278)，所述抓握元件可被配置成提供管件的额外抓握。***件278可以具有适合于提供到管件表面中的额外咬合的边缘或隅角279。在一实施例中，***件278可以是软钢，例如1018热处理钢。软钢的使用可以使由于滑件啮合造成的套管损坏减小或消除，且由于磨损造成的钻柱和设备损坏减小。

在一实施例中，滑件242可以是单件式滑件，由此滑件242具有跨越其整个圆周的至少部分连接性。这意味着，滑件242自身可具有配置于其中的一个或多个凹槽(或起伏、缺口等)244，但滑件242自身不具有初始周向分离点。在一实施例中，凹槽244可以等距离间隔开或安置于第二滑件242中。在其它实施例中，凹槽244可以具有交替地布置的配置。也就是说，一个凹槽244A可以接近滑件端部241，下一凹槽244B可以接近相对的滑件端部243，等等。

工具202可以配置有包含球座286的球塞止回阀组合件。组合件可以是可移除的或整体地形成于其中。在一实施例中，心轴214的钻孔250可以配置有形成或可拆卸地安置于其中的球座286。在一些实施例中，球座286可以整体地形成于心轴214的钻孔250内。在其它实施例中，球座286可以视需要单独地或任选地安装在心轴214内。

球座286可以一定方式配置，使得球体285搁置或放置于其中，由此穿过心轴214的流动路径可以封闭(例如，穿过钻孔250的流受到球体285的存在的限制或控制)。举例来说，来自一个方向的流体流可以抵着底座286推动和保持球体285，而来自相反方向的流体流可以推动球体285离开或远离底座286。因而，球体285与止回阀组合件可用于防止或以其它方式控制穿过工具202的流体流。球体285可以常规地由复合材料、酚醛树脂等制成，由此球体285可能够保持在井下作业(例如，压裂)期间经历的最大压力。通过利用保持器销287，球体285和球座286可以被配置为保持的球塞。因而，球体285可以适用于用作止回阀，方式是密封来自一个方向的压力，但是允许流体在相反的方向上通过。

工具202可以被配置为落球塞，使得落球可以流动到落球座259。落球可以与球体止回阀的球体相比具有大得多的直径。在一实施例中，端部248可以配置有落球座表面259，使得落球可以放置且搁置在底座近端248中。在适当时，落球(此处未示出)可以降入到钻井孔(206，图2A)内并且朝向形成于工具202内的落球座259流动。球座可以形成有半径259A(即，周向圆化边缘或表面)。

在其它方面，工具202可被配置成桥塞，其一旦安放在钻井孔中就可防止或允许在任一方向(例如，向上/向下等)中流过工具202。相应地，对于所属领域的技术人员而言应当显而易见的是，本公开的工具202可以配置为压裂塞、落球塞、桥塞等，方式是简单地利用多个适配器或其它任选的组件中的一个。在任何配置中，一旦工具202适当地安放，则钻井孔中的流体压力可增加，使得进一步的井下作业(例如，目标区域中的压裂)可以开始。

工具202可以包含防旋转组合件，所述防旋转组合件包含防旋转装置或机构282，其可以是弹簧、机械弹簧激励复合管状部件等等。装置282可以被配置成且可用于防止工具202组件的不希望的或无意中的移动或解绕。如图所示，装置282可以驻留在套筒(或外壳)254的腔室294中。在组装期间，装置282可以通过锁环296的使用保持在适当位置。在其它方面中，销可用于将装置282保持在适当位置。

图2D展示了锁环296可以围绕与工作管柱212联接的安放工具的零件217安置。锁环296可以通过穿过套筒254***的螺杆牢固地保持在适当位置。锁环296可以包含导引孔或凹槽295，由此装置282的端部282A可以滑动地与其啮合。突起或卡爪295A可以被配置成使得在组装期间，心轴214和相应的工具组件可以抵着装置282在一个方向上转动和旋转；然而，突起295A与装置端部282B的啮合可以防止在相反方向上的倒退或松弛。

在防旋转机构可以帮助防止在工具无意中用于错误的应用的情形中工具的不可操作性的意义上而言，防旋转机构可以为工具和操作者提供额外安全性。举例来说，如果工具用于错误的温度应用中，那么工具的组件可能容易熔融，由此装置282和锁环296可以辅助保持工具的其余部分在一起。因而，装置282可以防止工具组件松弛和/或旋开，并且防止工具202旋开或下降脱离工作管柱212。

工具202的钻穿可以通过以下事实来促进：心轴214、滑件234、242、锥体236、复合部件220等可以由与在常规栓塞中存在的那些材料相比对钻头损坏较轻的可钻孔材料制成。钻头将继续移动穿过工具202直至井下滑件234和/或242钻凿得足够深使得此类滑件失去其与钻井孔的啮合。当发生这种情况时，工具的剩余部分(其大体上将包含下部套筒260和下部套筒260内的心轴214的任何部分)落入到井中。如果额外的工具202存在于工具202下方的被钻穿的钻井孔中，那么下降掉落的部分将搁置在位于钻井孔中更深处的工具202的顶上并且将结合与位于钻井孔中更深处的工具202相关的钻穿操作被钻穿。相应地，工具202可以被充分地移除，这可以使得打开管件208。

现在一起参考图3A、3B、3C和3D，展示了根据本文所公开的实施例可与井下工具一起使用的心轴的等距视图和纵向横截面图、心轴的端部的纵向横截面图，以及与套筒啮合的心轴的端部的纵向横截面图。井下工具的组件(例如，202、1002等)可布置和安置在心轴314周围，如所描述以及所属领域的技术人员所理解。可以由细丝缠绕可钻孔材料制成的心轴314可以具有远端346和近端348。细丝缠绕材料可以按需要由各种角度制成以增加在轴向和径向方向上心轴314的强度。心轴314的存在可以为工具提供在安放或堵塞操作期间保持压力和线性力的能力。

心轴314可以在长度上足够长，使得心轴可以延伸穿过工具(或工具主体)(202，图2B)的长度。心轴314可以是实心主体。在其它方面中，心轴314可以包含穿过其中形成的流动路径或钻孔350(例如，轴向钻孔)。可能存在流动路径或钻孔350，例如轴向钻孔，其延伸穿过整个心轴314，在近端348处和相对地在其远端346处都具有开口。相应地，心轴314可以具有内部钻孔表面347，其可以包含形成于其上的一个或多个螺纹表面。

心轴314的端部346、348可以包含内部或外部(或这两者)螺纹部分。如图3C中所示，心轴314可以具有在钻孔350内的内部螺纹316，所述钻孔被配置成接收机械或测井电缆安放工具、适配器等(此处未示出)。举例来说，可存在被配置成用于联接心轴314与另一组件(例如，适配器252，图2B)的相应螺纹的第一组螺纹316。在一实施例中，第一组螺纹316为剪切螺纹。在一实施例中，负载到心轴314的施加可足以剪切第一组螺纹316。虽然不是必须的，但是剪切螺纹的使用可以不需要单独的剪切环或销，并且可以实现从工作管柱剪切心轴314。

近端348可以包含外部渐细物348A。外部渐细物348A可以帮助防止工具被卡住或粘合。举例来说，在安放期间，较小工具的使用可以引起工具粘合在安放套筒上，由此外部渐细物348的使用将允许工具更容易从安放套筒中滑动离开。在一实施例中，外部渐细物348A可以形成为相对于轴线358成约5度的角度

渐细物348A的长度可以是约0.5英寸到约0.75英寸。

可能存在颈部或过渡部分349，使得心轴可以具有变化的外径。在一实施例中，心轴314可以具有大于第二外径D2的第一外径D1。常规的心轴组件配置有肩部(即，约90度的表面角度)，所述肩部使得组件容易发生直接剪切和故障。相比之下，本公开的实施例可以包含配置有成角度的过渡表面349A的过渡部分349。过渡表面角b可以是相对于工具(或工具组件轴线)358为约25度。

过渡部分349可以在工具组件的压缩之后承受径向力，因此共享负载。也就是说，在轴承板383和心轴314的压缩之后，力并不仅仅在剪切方向上定向。在组件之中共享负载的能力意味着组件不必较大，从而实现总体较小的工具大小。

可存在安置于近端348的横向端上的一个或多个突起或卡爪395A。突起395A可包含过渡到下部部分370B的升高部分370A。不意图为限制性的，图3A展示近端348的横向端上可存在大约三个突起395A。

除第一组螺纹316之外，心轴314还可以具有第二组螺纹318。在一个实施例中，第二组螺纹318可以是在远端346处沿着外部心轴表面345安置的圆化螺纹。圆化螺纹的使用可以增加螺纹连接的剪切强度。

图3D示出在心轴314的远端346处的组件连接性的实施例。如图所示，心轴314可以与套筒360联接，所述套筒具有被配置成与第二组螺纹318配合的相应螺纹362。以此方式，工具的安放可以引起沿着第二组螺纹318成远离轴线358的角度a的负载力的分布。可能存在安置于套筒360和滑件334之间的一个或多个球体364。球体364可以帮助促进滑件334的均匀断裂。

相应地，圆形螺纹的使用可允许表面之间的非轴向交互，使得可能存在除剪切/轴向方向之外的向量力。圆形螺纹构型可以跨越螺纹根部形成径向负载(而不是剪切)。因而，圆化螺纹构型也可以允许沿着更多螺纹表面的力的分布。因为复合材料通常最适合于压缩，所以这允许较小的组件和增加的螺纹强度。与常规的复合工具连接相比，这有利地提供螺纹构型中的5倍以上的强度。

特定参考图3C，心轴314可以具有安置于其中的球座386。在一些实施例中，球座386可以是单独的组件，然而在其它实施例中球座386可以与心轴314整体形成。还可以存在形成于近端348处的钻孔350内的落球座表面359。球座359可以具有提供圆化边缘或表面以供落球与之配合的半径359A。在一实施例中，底座359的半径359A可以小于搁置在底座中的球体。在搁置之后，压力可以“推动”或以其它方式将落球挤进半径中，由此在无额外量的压力的情况下落球将不会离位。抵着半径表面推动和挤动落球所需的压力的量以及去除落球的挤动所需的压力的量可以是预先确定的。因此，可以按需要设计落球、球座和半径的大小。

与球座表面的常规陡峭点或边缘相比，较小曲率或半径359A的使用可以是有利的。举例来说，与特定直径相比，半径359A可以为工具提供容纳具有变化的直径的落球的能力。此外，与仅仅在其它球座的接触边缘/点处相比，表面359和半径359A可以更好地适合于围绕球座的更大表面区域分布负载。

现在一起参考图4A和4B，展示了分别可与根据本文所公开的实施例的井下工具一起使用的密封元件(及其子组件)的纵向横截面图和等距视图。密封元件322可以由弹性体和/或多晶硅材料(例如，橡胶、丁腈橡胶、氟化橡胶或聚氨酯)制成，并且可以被配置成用于围绕心轴(例如，214，图2C)定位或以其它方式安置。在一实施例中，密封元件322可以由75Duro A弹性体材料制成。密封元件322可安置于第一滑件和第二滑件之间(参看图2C，密封元件222和滑件234、236)。

密封元件322可配置成在井下工具(例如，202、1002等)的安放序列期间例如以轴向方式屈曲(变形、压缩等)。然而，尽管密封元件322可屈曲，但密封元件322还可适于在工具组件的压缩之后例如以径向方式扩展或膨胀成与周围管件(例如，208，图2B)密封啮合。在优选实施例中，密封元件322提供密封表面321抵着管件的液密密封。

密封元件322可以具有被配置成用于与接近于其的其它组件表面接触的一个或多个成角表面。举例来说，密封元件可以具有成角表面327和389。密封元件322可以配置有内圆周凹槽376。凹槽376的存在有助于密封元件322在开始安放序列之后初始地屈曲。凹槽376可具有约0.25英寸的大小(例如，宽度、深度等)。

滑件。现在一起参考图5A、5B、5C、5D、5E、5F和5G，展示了分别可与根据本文所公开的实施例的井下工具一起使用的一个或多个滑件的等距视图、侧视图和纵向横截面图，以及金属滑件的等距视图、金属滑件的侧视图、金属滑件的纵向横截面图，和无漂浮材料孔的金属滑件(及相关子组件)的等距视图。所描述的滑件334、342可以由金属(例如，铸铁)制成或由复合材料(例如，细丝缠绕复合物)制成。在操作期间，复合材料的缠绕在压缩下可以与***件结合工作以便增加工具的径向负载。

滑件334、342中的任一个或两个可以由例如金属或金属合金等非复合材料制成。滑件334、342中的任一个或两个可以由反应性材料(例如，可溶解、可降解等)制成。在实施例中，材料可以是金属材料，例如铝基或镁基材料。金属材料可以是反应性的，例如可溶解的，也就是说在一定条件下，相应的组件可能开始溶解，从而减轻了钻穿的需要。在实施例中，本文中的井下工具实施例的任何滑件可由可溶解的铝基、镁基或铝镁基(或合金、络合物等)材料制成。

滑件334、342可在(但不限于)上部或下部滑件位置的任一个或这两者中使用。显而易见，可存在第一滑件334，其可安置在心轴(例如，214、1014)周围，且还可存在第二滑件342，其也可安置在心轴周围。滑件334、342中的任一个可包含用于抓握管件、套管和/或钻井孔的内壁的构件，例如多个抓握元件，包含锯齿或齿398、***件378等。如图5D-5F中所展示。第一滑件334可包含数行和/或数列399的锯齿398。可以布置或配置抓握元件，由此滑件334、342啮合管件(未示出)，其方式为使得安放一旦被阻止滑件或工具就移动(例如，纵向、轴向)。

在实施例中，滑件334可以是多晶硅可模制材料。在其它实施例中，如所属领域的普通技术人员显而易见，滑件334可以被硬化、表面硬化、热处理、渗碳等。然而，在一些例子中，滑件334可能太硬并且最终难以钻穿或花费过长时间钻穿。

通常，齿398上的硬度可以是约40-60洛氏硬度。如所属领域的普通技术人员所理解，洛氏硬度标度是基于材料的凹痕硬度的硬度标度。非常坚硬的钢的典型值为约55-66洛氏硬度数值(HRC)。在一些方面中，即使仅对外表面热处理，内部滑件核心材料也可能变得过硬，这可能使得钻穿滑件334不可能或不切实际。

因此，滑件334可被配置成包含形成于其中的一个或多个孔393。孔393可以穿过滑件334纵向定向。一个或多个孔393的存在可以使得金属滑件的外表面307作为受到热处理的滑件材料的主要部分和/或大部分，而滑件334的核心或内部主体(或表面)309受到保护。换句话说，孔393可通过减小从外表面307到内部核心或表面309的滑件334的热导率(即，k值)来提供热传递的屏障。认为孔393的存在影响滑件334的热导率曲线，使得热传递从外部到内部减小，这是因为否则的话，当加热/淬火发生时整个滑件334会被加热和硬化。

因此，在热处理期间，滑件334上的齿398可能被加热和硬化，从而产生经过热处理的外区域/齿，而不是滑件的其余部分。以此方式，通过处理(例如，火焰(表面)硬化)，使火焰的接触点被最小化(限制)到齿398的附近。

通过一个或多个孔393的存在，从齿到内径/核心(例如，横向)的硬度曲线可显著降低，使得内部滑件材料或表面309具有约～15的HRC(或约常规钢/铸铁的正常硬度)。在此方面中，齿398保持较硬且提供最大咬合，但是滑件334的其余部分可容易地钻孔。

空隙空间/孔393中的一个或多个可以填充有有用的“漂浮”(或低密度)材料400以帮助碎屑等在钻穿之后上升到表面。安置于孔393中的材料400可为(例如)聚氨基甲酸酯、轻质珠粒或玻璃气泡/珠粒(例如，由3M制造且购自3M的K系列玻璃气泡)。可以使用其它低密度材料。

材料400的有利的使用有助于促进在滑件334被钻穿之后碎屑的提升。如所属领域的技术人员显而易见，材料400可以用环氧树脂胶合或注入到孔393中。

金属滑件334可以用感应硬化工艺进行处理。在此工艺中，滑件334可移动穿过有电流流过的线圈。由于金属的物理性质和磁特性，可在齿398的特定位置中控制电流密度(通过来自线圈中的e场的感应所形成)。这可在滑件334的硬度曲线的修改中提供速度、准确性和可重复性。因此，举例来说，齿398可具有超过60的RC，且滑件334的其余部分(基本上原始的未更改的金属)可具有小于约15的RC。

滑件334中的空隙392可以促进断裂。空隙392的均匀间隔开的配置促进滑件334的均匀断裂。金属滑件334可具有拥有单件式配置的主体，所述单件式配置由整个主体周围的滑件材料的至少部分连接性限定，如图5D中经由连接性参考线374所展示。滑件334可具有至少一个横向凹槽371。横向凹槽可由深度373限定。深度373可从外表面307延伸到内表面309。

如所属领域的技术人员已知，第一滑件334可以围绕心轴(214、1014等)安置或联接到所述心轴，例如束带或剪切螺杆(未示出)被配置成维持滑件334的位置直至施加足够的压力(例如，剪切)。束带可以由钢线、塑料材料或复合材料制成，所述材料具有足够的强度方面的必需的特性以在运行井下工具到钻井孔中时并且在起始安放之前保持滑件334在适当位置。束带可以是可钻孔的。图5G示出在不存在形成于其中的任何凹槽或孔393的情况下滑件334可以是硬化的铸铁滑件。

再次参考图5A-5C，滑件342可以是单件式滑件，由此滑件342具有跨越其整个圆周的至少部分连接性。这意味着，滑件342本身可以具有配置于其中的一个或多个凹槽344，但滑件342不具有预先安放配置中的分离点。在一实施例中，凹槽344可在第二滑件342中等距离间隔或切割。在其它实施例中，凹槽344可以具有交替地布置的配置。也就是说，一个凹槽344A可以接近于滑件端部341，并且邻近的凹槽344B可以接近于相对的滑件端部343。如所示，凹槽344A可以一直延伸穿过滑件端部341，使得滑件端部341在点372处不含材料。滑件342可以具有外滑件表面390和内滑件表面391。

在滑件342在其端部处不含材料的地方，滑件的该部分或附近区域在安放过程期间可能具有首先向外展开的趋势。滑件342的凹槽344的布置或位置可以按需要设计。在一实施例中，滑件342可以被设计成具有凹槽344，从而导致沿着滑件342的径向负载的均等分布。或者，一个或多个凹槽，例如凹槽344B，可以在滑件端部343附近延伸或基本上接近滑件端部343延伸，但是留下少量材料335在其中。少量材料的存在为阻止向外展开的趋势提供了略微的刚性。因而，滑件342的部分可以在滑件342的其它部分之前首先扩展或向外展开。可能存在穿过整个滑件主体形成横向开口394a的一个或多个凹槽344。也就是说，凹槽344可从外滑件表面390向内滑件表面391延伸深度394。深度394可参考滑件表面390(或还有滑件表面391)限定从滑件主体移除材料多远的横向距离或长度。图5A示出凹槽344中的所述至少一个可以进一步由滑件材料的第一部分335a在第一端341上或处以及滑件材料的第二部分335b在第二端343上或处的存在限定。

滑件342可具有带有不同角度的一个或多个内表面。举例来说，可存在第一成角度滑件表面329和第二成角度滑件表面333。在一实施例中，第一成角度滑件表面329可具有20度的角度，并且第二成角度滑件表面333可具有40度的角度；然而，滑件表面的任何角度的度数不限于任何特定角度。成角表面的使用允许滑件342显著啮合力，同时利用可能的最小滑件342。

刚性的单个或单件式滑件配置的使用可降低与常规滑环相关联的预先安放的概率，因为已知常规滑件会在行入期间枢转和/或扩展。因为预先安放的概率降低，所以可能实现较快的行入时间。

滑件342可用于在安放过程期间将工具锁定在适当位置，方式是保持压缩组件的势能在适当位置。滑件342还可防止工具由于抵着工具的流体压力而发生移动。第二滑件(342，图5A)可以包含安置于其上的***件378。在一实施例中，***件378可以用环氧树脂胶合或压配合到形成于滑件342中的相应***孔或凹槽375中。

现一起参看图6A和6B，分别展示可与根据本文所公开的实施例的井下工具一起使用的复合可变形部件320(及其子组件)的等距视图和纵向横截面图。复合部件320可被配置成使得在压缩力之后，复合部件的至少一部分可以在远离工具轴线(例如，258，图2C)的径向方向上开始变形(或扩展、偏转、扭转，失去弹力、断裂、展开等)。虽然例示为“复合物”，但是在本公开的范围内部件320可以由金属制成，包含合金等等。

在安放序列期间，密封元件322和复合部件320可压缩在一起(密封元件322还可压缩到锥体336)。由于密封元件322的成角度外表面389与复合部件320的内表面388发生接触，所以复合部件320的可变形(或第一或上部)部分326可以径向朝外推动且在密封元件322至少部分密封地啮合周围管件的位置处或附近啮合周围管件(未示出)。还可存在弹性(或第二或下部)部分328。在一实施例中，与可变形部分326相比，弹性部分328可以配置有针对变形的较大或增大的弹性。

复合部件320可以是具有至少第一材料331和第二材料332的复合组件，但是复合部件320也可以由单个材料制成。第一材料331和第二材料332无需是化学组合的。在一实施例中，第一材料331可以与第二材料332物理地或化学地结合、固化、模制等。此外，第二材料332同样可以与可变形部分326物理地或化学地结合。在其它实施例中，第一材料331可以是复合材料，并且第二材料332可以是第二复合材料。

复合部件320可以具有形成于其中的切口或凹槽330。凹槽330和/或螺旋形(或螺旋状)切口型式的使用可减小可变形部分326的结构能力，使得复合部件320可向外“开花”。凹槽330或凹槽型式并不意图受限于任何特定定向，使得任何凹槽330可以具有可变间距且径向地变化。

利用形成于可变形部分326中的凹槽330，第二材料332可以模制或结合到可变形部分326，使得凹槽330被填充且用第二材料332包封。在实施例中，第二材料332可以是弹性材料。在其它实施例中，第二材料332可以是60-95Duro A聚氨基甲酸酯或硅酮。其它材料可包含(例如)TFE或PTFE套筒选项-热收缩。复合部件320的第二材料332可以具有内部材料表面。

第二材料332结合凹槽330的使用可以为凹槽型式提供支撑并且减少预先安放问题。利用第二材料332与可变形部分326结合或模制的所述增加的益处，复合部件320抵着密封元件322的压缩可产生组件之间以及与管状部件(例如，图2B中的208)的内表面的稳健、加强且弹性的屏障和密封。由于增大的强度，密封且因此本公开的工具可以承受更高的井下压力。较高的井下压力可以为用户提供更好的压裂结果。密封元件322可以配置有内圆周凹槽376。

现在一起参考图7A和7B，分别展示了可与根据本文所公开的实施例的井下工具一起使用的轴承板383(及其子组件)的等距视图和纵向横截面图。轴承板383可以由具有宽角度的细丝缠绕材料制成。因而，轴承板383可以经受增大的轴向负载，同时还具有增大的压缩强度。

因为套筒(254、1054等)可以刚性地保持在适当位置，所以轴承板383可以同样维持在适当位置。安放套筒可以具有抵着轴承板端部284、384的套筒端部255。简言之，图2C示出套筒端部255与板端部284的压缩可如何在安放序列的开始处发生。随着穿过工具的张力增大，轴承板283的另一端部239可以通过滑件242压缩，从而迫使滑件242向外且与周围管件(208、1008等)啮合。

内部板表面319可以被配置成用于与心轴成角度地啮合。在一实施例中，板表面319可以啮合心轴314的过渡部分349。唇缘323可用于保持轴承板383与工具202和滑件242同心。小唇缘323A还可以辅助轴承板383的居中和对准。

现在一起参考图8A和8B，分别展示了可与根据本文所公开的实施例的井下工具一起使用的一个或多个锥体336(及其子组件)的底侧等距视图和纵向横截面图。在一实施例中，锥体336可以滑动地啮合并且围绕心轴(例如，图2C中的锥体236和心轴214)安置。锥体336可以围绕心轴安置，其方式为使得至少一个表面337相对于其它附近组件(例如，第二滑件(242、1042等))向内成角度(或倾斜、渐细等)。因而，具有表面337的锥体336可被配置成与滑件协作以径向向外迫使滑件与管件接触或抓握啮合，如所属领域的技术人员将显而易见和理解。

在安放期间，并且随着穿过工具的张力增大，锥体336的端部(例如，第二端340)可以抵着滑件压缩(参见图2C)。由于锥形表面337的缘故，锥体336可以移动到滑件下方的底侧，从而迫使滑件向外且与周围管件啮合(参见图2A)。锥体336的第一端338可以配置有锥体构型351。锥体构型351可被配置成与密封元件(222、1022等)配合。在一实施例中，锥体构型351可被配置成与密封元件的相应构型327A配合(参见图4A)。锥体构型351可以帮助限制密封元件在锥体336上方或下方滚动。

现在参考图9A和9B，分别展示了可与根据本文所公开的实施例的井下工具一起使用的下部套筒360(及其子组件)的等距视图和纵向横截面图。在安放期间，下部套筒360将由于其附接到心轴(214、1014等)而被拉动。如图9A和9B中一起展示，下部套筒360可具有与心轴孔(参看281B，图2C)对准的一个或多个孔381A。一个或多个锚定销311可以安置或牢固地定位于其中。在一实施例中，可以使用黄铜固定螺杆。销(或螺杆等)311可防止钻孔期间发生剪切或剥离。

随着下部套筒360被拉动，围绕之间的心轴安置的组件可以进一步抵着彼此压缩。下部套筒360可具有一个或多个渐细表面361、361A，所述表面可以降低悬挂在其它工具上的概率。下部套筒360还可以具有与例如第一滑件(234、1034等)啮合的成角度的套筒端部363。随着下部套筒360被进一步拉动，端部363抵着滑件按压。下部套筒360可以配置有内部螺纹构型362。在一实施例中，构型362可以包含圆化螺纹。在另一实施例中，构型362可配置成用于与心轴啮合和/或配合。可使用球体364。球体364可以用于与例如滑件334定向或间隔。球体364还可以帮助维持滑件334的断裂对称性。球体364可为例如黄铜或陶瓷的。

现一起参看图10A和10B，分别展示了根据本文所公开的实施例具有底部单件式复合滑件的井下工具的纵向外侧视图和纵向横截面侧视图。

井下工具1002可以如本文以及在其它实施例中(例如在***200中等等)所描述并且如所属领域的技术人员另外所理解来运行、安放和操作。井下工具1002的组件可以围绕心轴1014布置和安置，如在本文中和在其它实施例中所描述，并且如所属领域的技术人员另外所理解。因此，井下工具1002的各方面、功能、操作、组件可与本文所公开的其它工具实施例相当或相同。为了简洁起见可不论述类似性。

井下工具1002的操作可以允许工具1002快速运行进入以隔离如本文提供的钻井孔的一个或多个区段。可通过由可与常规栓塞中发现的材料相比可测量地更快速钻透的可钻孔材料制成和/或由可使钻孔更容易乃至完全缓解任何需要的反应性材料制成的工具1002的一个或多个组件和子组件来促进工具1002的钻穿。

井下工具1002可具有一个或多个组件，例如滑件1034和1042，其可由如本文所描述且根据本公开的实施例的材料制成。此类材料可包含例如细丝缠绕材料等复合材料、反应性材料(金属或复合物)等等。细丝缠绕材料可提供相对于其它复合型材料的优点，且因此相对于注射模制材料等是合乎需要的。

滑件1034、1042可与相应的锥体或锥形部件1020、1036(分别第一锥体和第二锥体)相关联。在实施例中，可使用可变形部件(例如，320)代替锥体1020。

心轴1014可在组件可围绕其安置的意义上延伸穿过工具(或工具主体)1002。心轴1014可以是实心主体。在其它方面，心轴1014可包含形成于其中的流动路径或钻孔1050(例如，轴向钻孔)。钻孔1050可穿过心轴1014部分延伸或延伸短距离。或者，钻孔1050可延伸穿过整个心轴1014，在其近端1048处且相对地在其远端1046处具有开口。

通过钻孔1050的存在，心轴1014可以具有内部钻孔表面1047，其可以包含一个或多个形成于其上的螺纹表面。如此，可存在被配置成用于联接心轴1014与安放适配器(此处未图示)的相应螺纹的第一组螺纹。为了促进本文中的实施例，可能有利地需要“底部”或“第一”滑件1034为非金属的，且具体来说为细丝缠绕复合材料。滑件1034可包含成角度外表面1090。外表面1090可对应于与其相关联的一个或多个相应滑件片段和/或更一般地说整个有效外表面。图10B以横截面示出被限定为具有平行于其的平面P(2D中展示为线)的外表面1090。技术人员可理解，平面P与外表面1090上的点相切。

滑件的任何滑件片段可具有相应外表面1090，其具有横截面中的相关平面P。平面P可以角度a1平分井下工具1002的纵向轴线1058。角度a1可大于一度。在实施例中，角度a1可以在10度到20度的范围内。

在本公开的范围内，尽管展示或预期为单件式滑件，但其它实施例仍是可能的，例如多段式滑件(其可通过束带或环保持在一起)，且因此不是单件式的。

现一起参看图10C和10D，分别展示根据本公开的实施例的运行到钻井孔中的已组装井下工具的纵向横截面图和移动到钻井孔中的安放位置的图10C的井下工具的纵向横截面图。

井下工具1002可借助于工作管柱1012运行到钻井孔1006中(例如管件1008内)到达所要深度或位置，所述工作管柱可配置有安放装置或机构且因此是总体***1000的一部分。***可包含工作管柱1012和安放套筒1054、安放工具(具有立柱和适配器等)，其用于将井下工具1002运行到钻井孔中，且激活工具1002以从未安放位置移动到安放位置。***1002可与本文中所描述的其它***(例如***200)相当或类似。安放位置可包含与管件1008啮合的密封元件1022和/或滑件1034、1042。在一实施例中，安放套筒(其可配置为安放机构或工作管柱的部分)可以用于促使或推动密封元件1022的压缩以及使密封元件1022膨胀成与周围管件密封啮合。

井下工具1002的安放装置和组件可以与心轴1014联接，以及轴向地和/或纵向地沿着心轴1014移动。当安放序列开始时，心轴1014可以被拉动到张紧状态，同时安放套筒保持固定。下部套筒1060由于其借助于螺纹1018和螺纹1062的联接而附接到心轴1014也可被拉动。

随着下部套筒1060被拉动，围绕心轴1014安置在下部套筒1060和安放套筒1054之间的组件可开始抵着彼此压缩。此力和所产生的移动可致使密封元件1022压缩和扩展。随着在张紧状态下朝向安放套筒1054进一步拉动下部套筒1060，套筒1060可抵着滑件1034压缩。因此，滑件1034可沿着锥体部件1020(或在实施例中，可变形部件220)的渐细或成角表面移动，且最终径向朝外与周围管件1008啮合(且类似地与其它或第二锥体1036和相应滑件1042啮合)。

滑件1034、1042可配置有各种抓握元件(例如，纽扣或***件)，其可辅助或防止滑件(或工具)在周围管件内移动(例如，轴向或纵向)，而否则的话工具1002可能无意中从其位置释放或移动。相比于其它滑件的区别在于，滑件1034和1042可由细丝缠绕复合材料制成。例如模制滑件等非缠绕复合滑件将不具有内层/层接合部，因此技术人员将理解，并非所有复合材料都是相同的-每一种复合材料提供其自身的一组优点、缺点、特点、物理性质等。

***件1078可以具有适合于提供到管件表面中的额外咬合的边缘或隅角。在一实施例中，***件1078可以是软钢，例如1018热处理钢。软钢的使用可以使由于滑件啮合造成的套管损坏减小或消除，且由于磨损造成的钻柱和设备损坏减小。***件可以是非金属的，例如陶瓷或相当的材料。

通常，上部滑件1042可在底部滑件1034之前首先压裂。因此，张力或负载可施加到工具1002，其导致可安置在心轴1014周围的锥体1036移动，使得至少一个表面1037从上部或第二滑件1042朝内成角度(或倾斜、渐细等)。第二滑件1042可驻留在环管或锥体1036附近或者接近环管或锥体1036。如此，密封元件1022可迫使或推动锥体1036(和锥体表面1037)抵着滑件1042，从而将滑件1042径向朝外移动成与管件1008接触或抓握啮合。类似地，其它锥体1020(和锥体表面1028a)可抵着滑件1034(和滑件底侧1028b)移动。

已发现，锥体表面1028a和滑件底侧1028b之间可存在大摩擦系数。在显微级，数百万的纤维可能不合需要地彼此交互，类似于Velcro钩环粘住，从而导致表面之间非所要的粘着，这可能进一步导致工具1002的安放故障。尽管此处未图示，但一个或多个表面1028a和/或1028b可经表面涂覆以减小其间的摩擦系数。表面涂层可喷射、烘烤、固化(等)到表面1028a、1028b上。

表面涂层可以是陶瓷、硫化物、铁氟龙、碳(例如，石墨)等。表面1028a、1028b可进一步例如用油脂基或油基材料润滑。

相应地，所述一个或多个滑件1034、1042可径向朝外推动并与管件1008啮合。如所展示，底部或第一滑件1034可位于远端1046处或附近，且第二滑件1042可安置在心轴1014周围在近端1048处或附近。在本公开的范围内，滑件1034和1042的位置可以互换。也就是说，在实施例中，滑件1034和1042可取代彼此的位置。举例来说，滑件1042可以是第一或底部滑件，且滑件1134可以是第二或顶部滑件。此外，滑件1034可以与同滑件1042相当的滑件互换，且反之亦然。

图10C以纵向横截面示出(在安放之前)外滑件表面1090可如何为大体平坦的。因此，外表面1090可具有平面P。平面(和外表面1090)可从工具1002的长轴1058(或附近的周围管件1008的相应纵向轴线或参考平面1058a)偏移角度a1。也就是说，平面P可以角度a1平分长轴1058。作为替代或另外，平面P可以相同角度a1平分管件侧壁的参考平面1058a。

技术人员可理解，管件1008不必具有在其整个长度上为精确地轴向线性的内壁。然而，在安放井下工具的地方附近，且仅出于参考系的目的，管件1008可通常具有管件侧壁，所述管件侧壁可有效地在工具1002(或滑件1034)附近具有平坦参考平面1058a，等效于平行于轴线1058。就此而言，参考(轴线1058或1058a的)任一平分点的角度a1将借助于叠合而相等。

在实施例中，角度a1可在约1度到约20度的角度范围内。在实施例中，a1的角度范围可介于约10度到约20度之间。角度a1可为约10度到约15度。图10D示出(在安放后)外部滑件平面表面1090(如横截面中所展示)的平面P现可大体平行于长轴1058。就此而言，滑件1034的主体可具有与其相关联的枢转移动，超出大体径向朝外的移动。“平行”意图包含小于1度的容差。平行进一步意图包含平分线B_L垂直(具有合理的容差)于参考平面1058、平面P(当安放滑件时)和轴线1058。在安放位置中，“平行”可表示表面1090的大部分移动成与管件1008接近啮合。

偏移角度(例如，在安放之后参考平面P相对于轴线1058)可能受各种参数限制，包含滑件的横向厚度、心轴OD以及工具OD。举例来说，可能需要大偏移角，但这可能要求滑件的OD大于工具的OD，这致使工具易受预先安放和其它故障模式影响。

以类似的方式，图以纵向横截面示出外部锥体表面1028a还可如何为大体平坦的。因此，外表面1028a可具有相关联平面P'。平面P'(和外表面1028a)可从工具1002的长轴1058(或附近的周围管件1008的相应纵向轴线或参考平面1058a)偏移角度a1'。也就是说，平面P'可以角度a1'平分长轴1058。作为替代或另外，平面P'可以相同角度a1'平分管件侧壁的参考平面1058a。

在实施例中，角度a1'可在约1度到约20度的角度范围内。在实施例中，a1'的角度范围可介于约5度到约15度之间。在其它实施例中，范围a1'可介于约10度到约20度之间。

在工具1002已组装时本文中所描述的角度可相对于其它角度为负，技术人员应理解，正或负角并不重要，而是仅基于参考点。“绝对”角度意图指代度数且不必为方向或定向的相同量值的角度。

在实施例中，角度a1和a1'在已组装或行入配置中大体上彼此相等。因此，角度a1和a1'中的每一个可以相对于参考轴线在约10度到约20度的范围内。同时，a1和a1'可彼此相等(在小于0.5度的容差内)。

技术人员将理解，在安放后，偏移角度(a2，图12B)还可等于a1'，而角度a1移动到零。

滑件1034可具有带有不同角度的一个或多个内表面。滑件1034可具有滑件过渡区1099，其可包含具有第一ID1的第一内滑件表面和具有第二ID2的第二内滑件表面。可存在过渡表面，其可成角度，包含直角(因此类似于肩部)。

简要参看图12A和12B，分别展示了根据本文所公开的实施例的安置在心轴周围处于行入位置的单件式复合滑件的特写纵向侧视横截面图和移动到安放位置的图12A的滑件的特写纵向侧视横截面图。

滑件1234可类似于滑件1034，且因此可用于井下工具1002，以及本文的其它实施例。如图所示，滑件1234可具有由例如细丝缠绕材料等复合材料制成且因此通过导致分层的缠绕工艺形成的主体。滑件(或滑件主体)1234可因此具有可例如物理地、化学地(等等)结合在一起以形成制品的多个材料层1229，滑件1234可由所述制品机械加工而成。例如层1229a、1229b等邻近层可具有大体平坦(树脂)接合部1235，其可进一步通过接合部平面1257来参考。技术人员将理解，显微级的接合部1235可包含来自邻近层的纤维的交互。

图12A确切地说展示接触锥体1220的滑件1234的行入或预先安放配置。此处，滑件1234(或相应片段)可具有与锥体端面1297啮合的刻面1298。刻面1298可为滑件片段(例如，1133，图11A)的渐细或圆化端部部分。刻面1298和锥体端面1297之间的啮合可呈角度(如此处以横截面展示)。

刻面1298可以是圆化或弯曲表面。刻面1298可提供在已组装或行入配置中在滑件1234和锥体1220之间引导或***接触点1296的能力。一方面，期望刻面1298具有某一角度，所述角度可产生较高的压裂引发点，且因此针对无意预先安放提供一层保护。另一方面，太大的角度(例如90度)使滑件1234的端部类似于具有防止或阻碍安放的(右)肩部。相反，在太低的角度下，滑件1234可能变得易受预先安放或其它故障影响，即使在较低力的情况下也如此。

在实施例中，处于平行于接触点表面1296(安放之前)的折平面中的折角b1可相对于纵向轴线(例如，1058)为约20度到约60度。在实施例中，折角b1可为约45度到约55度。

相应片段1233的外表面1290可具有预定曲率半径，以便一旦片段1233延伸成与其接触就与周围管件内径匹配。滑件1234的内表面可具有经设定大小以与心轴滑动啮合的内径。

并且，在已组装或行入配置中可包含下部套筒1260和横向)滑件端面1243之间的间隙或余隙1295。还可存在滑件过渡区1299。滑件过渡区1299可等效于其中滑件ID改变的区域或区。因此，滑件1234可具有第一ID₁和第二ID₂。

滑件ID的差异的存在可提供滑件余隙1293，其可以是滑件1234和心轴1214之间的环形余隙。滑件余隙1293为滑件1234提供具有反曲(或铰接、枢转等)(用于压裂)点1299a而不妨碍安放力的能力。在无余隙1293的情况下，滑件1234不能恰当地压裂或安放。

滑件1234的断裂强度(即，“撞击”刻面1298使其脱离与锥体端面1297的接触所需的负载量)可预先确定。可通过调整接触点1296的角度或反曲点1299a的大小或这两者来控制断裂强度。

在“底部”位置中使用复合滑件的困难是尤其相比于金属材料滑件提供可预测断裂点的能力。然而，虽然金属滑件可提供可预测性，但它们具有本文中所描述的固有不足。

本文中的实施例使得滑件1234具有约2000磅到约5000磅轴向安放力范围内的断裂点。也就是说，一旦到达断裂点，滑件1234就可开始安放。应了解，滑件1234可有利地具备承受短暂的无意中的力的能力，即使所述力高于2000。因此，一些情况下的刻面1298可被推动成脱离与端面1297的接触(至少部分)，但滑件(或滑件主体)1234的弹性可使刻面1298回到其原始位置。

一旦向工具中引发足够量的力，刻面1298就可被径向朝外推动，且脱离与锥体1220的接触，借此滑件(或相应滑件片段)1228b的底侧现可移动成啮合锥体外表面(或相应锥体面)1228a(参看图12B)。在安放序列期间，用以移动刻面1298使其脱离与锥体端面1297的接触的力的量可以在约2000磅到约5000磅轴向安放力的范围内。在实施例中，所述范围可为约3500到约4500。

当在井中运行时，可能存在可能施加足够高以预先安放滑件1234(或1034等)的力的不计其数的事件。复合材料的弹性允许滑件1234在短持续时间冲击/负载下稍微变形，接着返回到其原始形状/位置。可能导致最大预先安放风险的过程为抽气。在抽气期间，钻井孔中流体的速度和工具管柱/测井电缆的速度必须维持成使得流体流过工具所导致的差压不会引起足够的力来部署下部滑件1234。如果工具上的下部滑件在工具正移动时部署，则可能其将在非所要深度处锁定在适当位置(预先安放)。移除栓塞的成本可能是$1M+。预先安放通常在测井电缆停止且泵未停止时发生。滑件1234的起始折断力可预先确定为稍微高于测井电缆和工具管柱之间的连接处的弱点，使得测井电缆将在滑件1234安放之前释放。

在到达安放位置后，滑件面1243可移动成与下部套筒的渐细表面或面1263接近啮合，因此闭合间隙1295。

如图12A中所展示，随着上面带有滑件1234的井下工具引入而搁置在将安放工具的位置处，接合部1235的参考平面1257可近似平行于工具轴线(例如，1058)或平行于管件平面1258a(例如，a2等效于0或180度)。同样在安放之前，可通过驻留在从管件参考平面1258a(以及1157、1058)偏移的参考表面平面P中来限定滑件1234的外表面1290。偏移角度a1可至少为一度。角度a1可以在约1到约20度的范围内。角度a1可为约10度到约15度。

如图12B中所展示，在安放后，外表面1290可大体上与周围管件1208啮合，且因此参考平面P和1258a现可预期为彼此平行(例如，a1现等效于0度)。应注意，向量F可在任一方向中(例如，井上或井下)。同时，角度a2现已从0度移动到图12A中a1的度数。就此而言，图12B中的a2(安放后)可具有可至少为一度的偏移。安放后角度a2可以在约1到约20度的范围内。角度a2可为约10度到约15度。

力(包含净值或累积值)可表示为类似地处于平行于参考平面P和1258a的平面P_F中的向量F。通过叠合，这些力F现也可从树脂接合部层1235偏移角度a2。借助于滑件1234的运动，安放前角度a1可等于安放后角度a2。

再次返回图10C-10D，在安放期间，因为套筒1054可刚性地保持在适当位置(例如经由工作管柱1012)，所以套筒1054可抵着轴承板1083啮合，这可导致负载转移穿过工具1002的其余部分(如本文所描述)以及工具1002的组件的力交互。

工具1002可配置有包含球座的球塞止回阀组合件，如技术人员将显而易见。组合件可以是可移除的或整体地形成于其中。在一实施例中，心轴1014可配置有形成或可移除地安置于其中的球座。

工具1002可包含抗旋转组合件，其包含类似于本文中所描述的抗旋转装置或机构。

可通过以下事实来促进工具1002的钻穿：心轴1014、滑件1034、1042、锥体等可由可钻孔材料制成，所述可钻孔材料与常规栓塞中发现的材料相比对钻头的损坏较轻。下部或最底部滑件1034可由复合材料制成，且可配置成为井下工具1002提供能够承受或保持在10,000psi或更大的特性。

现一起参看图11A、11B、11C和11D，分别展示了可与根据本文所公开的实施例的井下工具一起使用的单件式复合滑件(和相关子组件)的前侧穿孔视图、后侧等距视图、前侧等距视图和纵向侧视横截面图。

滑件1134可类似于滑件1034，且因此可用于根据本文中的实施例的井下工具。如所示，滑件1134可具有由复合材料制成的主体。虽然其它材料也许是可能的(例如金属、金属合金、反应性材料等)，但在实施例中，滑件1134可由例如细丝缠绕复合物等复合材料制成。

滑件1134可包含多个滑件片段1133。滑件片段1133的数目可为(不限于)约3个到约9个片段。与常规分段滑件相比，滑件1134可为或具有单件式配置。单件式配置可为在滑件1134的主体周围具有至少部分材料连接性。举例来说，材料连接线1174说明此配置。滑件主体周围的材料连接性仅意味着存在围绕其的材料。在无此配置的情况下，将需要某一其它机构将滑件的各部分/片段保持在一起。

一个片段1133可借助于纵向凹槽1144与另一片段分离(纵向是指从滑件的一端1141向另一端进行参考)。凹槽1144可确实从端部1141延伸到另一端1143，但不必如此。因此，可存在足以刚性地将滑件1134保持在一起并且足够耐久(与其它区组合)的滑件材料或区1171的量。

凹槽1144还可表现为穿过滑件主体1134的横向开口。也就是说，凹槽1144可具有从外表面1190延伸到内表面1191的深度1173。深度1173可参考滑件表面1190(或还有滑件表面1191)限定从滑件主体移除材料多远的横向距离或长度。技术人员将理解，给定点处凹槽1144的尺寸可沿着滑件主体变化。

图11B和11C示出凹槽1144可如何一直延伸穿过滑件端部1141，以及从外表面1190延伸到内表面1191，且因此可在点1172处不含材料。然而，凹槽1144不能在另一端1143处一直横向延伸穿过主体。

在滑件1134在其端部1141(或片段端部1145)处不含材料的情况下，滑件的所述部分或附近区域可具有在安放过程期间首先向外展开的趋势。滑件1134的凹槽1144的布置或位置可以按需要设计。在一实施例中，滑件1134可设计有促进径向负载沿着滑件1134的均等分布的凹槽1144。

简要参看图11E，展示滑件1134的变型。图11E示出滑件1134可具有单件式配置，例如材料连接线1174所说明。然而，除一直纵向延伸穿过滑件端部1141的一个或多个凹槽外，还可存在一个或多个凹槽，例如凹槽1144b，其可在滑件端部1141附近或大体上接近滑件端部1141延伸，但在材料点1172处在其中留下少量材料或带状物1187。少量材料带状物1187的存在为阻止向外展开的趋势提供了略微的刚性。因而，滑件1134的部分可以在滑件1134的其它部分之前首先扩展或向外展开。带状物1187还可辅助抵抗预先安放。

其它片段1133之间带状物1187的使用可提供滑件的另一单件式连接区，如第二连接线1174a所说明。

再次返回图11A-11D，滑件1134可具有具有不同角度的一个或多个内表面。滑件1134可具有滑件过渡区1199，其可包含具有第一ID1的第一内滑件表面1191a和具有第二ID2的第二内滑件表面1191b。可存在过渡表面1159，其可成角度，包含直角(因此类似于肩部)。

滑件1134可用于上部或下部滑件位置的任一个或这两者中，适于使用滑件的井下工具不存在限制。滑件1134可配置有本文中所描述的各种结构和功能以成功地与井下工具一起使用，包含成为下部滑件，且即使在超过10,000(甚至15,000)psi的压力下也将井下工具保持在适当位置。

滑件1134可包含或配置有抓握管件、套管和/或钻井孔的内壁的能力，例如纽扣或***件1178。如所示，可存在与***件1178a-c的使用相关联的型式。可存在***件1178a-c的三角形型式。在实施例中，***件1178可等距离隔开。

可以布置或配置***件1178，由此滑件1134可啮合管件(未示出)，其方式为使得安放一旦被阻止滑件或工具就移动(例如，纵向、轴向)。在一实施例中，***件1178可用环氧树脂胶合或压配合到形成于滑件1134中的相应***件孔(或凹槽、凹陷等)1175中。

纽扣1178越多，则滑件1134的咬合和保持能力越强。用于任何相应片段1133的***件的数目可提供具有带有围绕其的较多径向材料1129的较多纽扣的能力。

径向材料1129意图不仅包含径向方向上的周围材料，而且包含深度方向中的材料(因此，较类似于一定量的材料接近地围绕相应纽扣)。

围绕和支撑相应纽扣1178的材料1129的量越大，则滑件1134保持较高压力的能力越强。也就是说，在周围材料较少的情况下，纽扣1178可能容易滑移或断裂离开***件孔1175，或就其自身而言完全失效。因此，可恰当地维持片段1133的拉伸和/或压缩强度，且滑件1134提供抵抗故障的能力，

钻孔1175可进一步与钻孔插口(此处未图示)相关联，这可提供如下益处：如果使用胶合剂或其它粘合剂材料，则随着***件纽扣1178被按压到相应钻孔/插口中，其可从钻孔1175挤出。插口可退出内部钻孔表面1191。

在一些实施例中，滑件***件深度和/或相应钻孔深度可变化。因为滑件片段1133的厚度1164(从外表面1190到内表面1191)可沿着滑件1134的纵向长度L变化，所以可能有益的是具有其中较大厚度可用的较大钻孔深度。

在其它方面，纽扣1178可以是可堆叠的(此处不可检视)，且因此是堆叠或连接纽扣的组合。纽扣1178可机械加工和制造成具有相应的整体尾翼部分(此处也不可检视)。尾翼的长度可渐进地不同以适应沿着长度L的滑件1134的横向厚度1164的变化。

技术人员将理解，尽管线性切割也许是可能的，且可能在一些情况下是合乎需要的，但一个或多个纽扣周围可存在较少径向材料和/或可能必须使用较少纽扣，这些情况中的任一个都可能会影响滑件1134的压力等级(保持能力)。

最终，表面1190的角度(例如，图12A的a1)的较高度数可为优选的以促进抵抗滑件层之间的故障的益处；然而，高角度a1可能受其它性能因素限制。举例来说，具有尽可能多的滑件主体材料可能是明智的，而修剪掉较多材料以提供较大a1可能会导致滑件没有足够的材料来保持压力。此外，确保滑件(参看图10C)的最宽部分不超过最宽工具外径(或工具OD)可能是明智的，因为滑件的可能伸出的任何部分可能容易卡住可存在于管件中的碎屑(或其它东西)。

滑件1134的材料厚度的下端可由以下事实预测：其必须具有适于配合在心轴(1114)周围的内部滑件ID。因此，已发现，外表面1190适应参考角度(a1)的能力在约1度到20度的范围内。角度a1可以在约10度到约20度的范围内，这在考虑其它参数时可能是最佳的。

滑件1134可安置在心轴(例如，214、1114)周围或联接到所述心轴，如所属领域的技术人员已知，包含维持滑件1134的位置直至施加足够的压力(例如，安放)。尽管滑件1134可由保持在一起(例如通过束带或滑环)的个别主体片段1133组成，但单件式配置提供若干益处和优点。举例来说，缓解对于外部束带/环的需要缓解了可归于无意中预先安放的主故障点。

单件式配置意味着，滑件1134可具有至少一部分，该部分具有跨越或围绕其整个圆周的至少部分连接性(参看连接线1174)。意味着，虽然滑件1134自身可具有配置于其中的一个或多个凹槽1144，但滑件1134的至少一部分在预先安放配置中不具有分离点。在一实施例中，凹槽1144可在滑件1134中等距离间隔或切割。凹槽1144可通过任何合适类型的机械加工或铣削(包含CNC)以及可能促成较窄凹槽的其它工艺形成。

现一起参看图13A、13B、13C和13D，分别展示了可与根据本文所公开的实施例的井下工具一起使用的配置有弯曲片段间隙的单件式复合滑件(和相关子组件)的纵向侧视图、后侧等距视图、前侧等距视图和纵向侧视横截面图。

滑件1334可类似于滑件1034，且因此可用于井下工具1002，以及本文的其它实施例。虽然其它材料也许是可能的(例如金属、金属合金、反应性材料等)，但在实施例中，滑件1334可由例如细丝缠绕复合物等复合材料制成。因为滑件1334可具有由细丝缠绕材料制成的主体，滑件1334可通过导致分层的缠绕工艺形成。滑件(或滑件主体)1334可因此具有可例如物理地、化学地(等等)结合在一起以形成制品的多个材料层(此处未图示)，滑件1334可由所述制品机械加工而成。

滑件1334可包含多个滑件片段1333，且可为或具有根据本文中的实施例的单件式配置(参看材料连接线1374)。一个片段1333可借助于纵向凹槽1344与另一片段分离(纵向是指从滑件的一端1341向另一端进行参考)。凹槽1344可确实从端部1341延伸到另一端1343，但不必如此。可存在足以刚性地将滑件1334保持在一起并且足够耐久(与其它区组合)的滑件材料或区1339a和/或1339b的量。

凹槽1344还可表现为穿过如本文所描述的滑件主体1334的横向开口。也就是说，凹槽1344可具有从外表面1390延伸到内表面1391的深度。技术人员将理解，给定点处凹槽1344的尺寸可沿着滑件主体变化。凹槽1344可一直延伸穿过滑件端部1341，以及从外表面1390延伸到内表面1391，且因此可在点1132处不含材料。

滑件1334可包含或配置有抓握管件、套管和/或钻井孔的内壁的能力，例如纽扣或***件1334。如所示，可存在与***件1334a-d的使用相关联的型式。可存在***件的三角形型式。所述型式可为沿着相应片段1333来回交替。在实施例中，***件1378可等距离隔开。

可以布置或配置***件1378，由此滑件1334可啮合管件(未示出)，其方式为使得安放一旦被阻止滑件或工具就移动(例如，纵向、轴向)。在一实施例中，***件1378可用环氧树脂胶合或压配合到形成于滑件1334中的相应***件孔(或凹槽、凹陷等)1375中。

纽扣1378越多，则滑件1334的咬合和保持能力越强。用于任何相应片段1333的***件的数目可提供具有带有围绕其的较多径向材料1329的较多纽扣的能力。尽管不意图受限，但曲线切割型式可提供具有带有围绕其的较多径向材料1129的较多纽扣的能力。曲线切割可包含一个或多个弓形或圆化片段结合一个或多个线性(或大体上线性)片段。

径向材料1329意图不仅包含径向方向上的周围材料，而且包含深度方向中的材料(因此，较类似于一定量的材料接近地围绕相应纽扣)。

围绕和支撑相应纽扣1378的材料1329的量越大，则滑件1334保持较高压力的能力越强。也就是说，在周围材料较少的情况下，纽扣1378可能容易滑移或断裂离开***件孔1375，或就其自身而言完全失效。

钻孔1375可进一步与钻孔插口1375b相关联，这提供如下益处：如果使用胶合剂或其它粘合剂材料，则随着***件纽扣1378被按压到相应钻孔/插口中，其可从钻孔1375挤出。插口可退出内部钻孔表面1391。

钻孔1375可进一步与钻孔插口(例如，1375b等)相关联。插口1375b的宽度可比钻孔窄，但长度或深度较大。尽管不意图受限，但任何相应插口可从钻孔1375的中心底部延伸且一直穿过滑件1334的主体，且因此在内表面1391中产生内部开口。这可提供如下益处：如果使用胶合剂或其它粘合剂材料，则随着***件纽扣1378被按压到相应钻孔/插口中，其可从开口挤出。

尽管在大小或形状方面不意图受限，但钻孔插口可为大体圆柱形。因此，相应纽扣尾翼1378b可紧密地配合在其中。纽扣尾翼(例如，1378b等)的使用可提供额外材料，所述额外材料可辅助或帮助相应纽扣保持在钻孔1375内。

纽扣1378可被机械加工和制造成具有相应的整体尾翼部分。尾翼的长度可渐进地不同以适应滑件1334的横向厚度的变化。

技术人员将理解，尽管线性切割也许是可能的，且可能在一些情况下是合乎需要的，但一个或多个纽扣周围可存在较少径向材料和/或可能必须使用较少纽扣，这些情况中的任一个都可能会影响滑件1334的压力等级(保持能力)。

如所示，一个或多个凹槽1344可一直延伸穿过滑件端部1341，使得滑件端部1341在点(或区)1372处不含材料。此处，通过标准机械加工或铣削以类似于“u”形切口的形状移除材料；然而，点1372处移除的材料的形状或量并不意图受限。

点1372处材料的移除可缓解关于喷射或切割穿过第一内部剪切环1339a的问题。也就是说，在滑件1342具有通过前述水喷射形成的一个或多个凹槽1344的情况中，可需要开始点。在此情况下，可精确地控制水喷射以在点1373处开始，此处展示为相对而言恰好在环1339a下方及恰好在端部1341上方。凹槽1341的切割可继续穿过滑件主体直至到达第二剪切环1339b。

剪切环1339a可与滑件1334成一体式，且在滑件的处理期间通过标准机械加工形成。通常，剪切环1339a可本质上为环形，且被配置成用于心轴周围的容差配合。剪切环1339a可配置成用于与相应锥体端(此处未图示)的端部(或端部部分)接近啮合。在已组装工具配置中，可阻止滑件1334安放，除非且直至剪切环1339a从滑件1334剪切。

如所提到，可存在第二剪切环1339b，其可位于滑件1334的另一端1343上。第二剪切环1339b可类似地与滑件1334成一体，且在滑件的处理期间通过标准机械加工形成。通常，剪切环1339b可本质上为环形，且被配置成用于心轴周围的容差配合。剪切环1339b可配置成用于与下部套筒的端部(或端部部分)的接近啮合。可阻止滑件1334安放，除非且直至剪切环1339b从滑件1334剪切。在实施例中，可阻止滑件1334完全安放，除非且直至剪切环1339a和第二剪切环1339b两者从滑件1334的主体剪切。

滑件1334的凹槽1344的布置或位置可以按需要设计。在一实施例中，滑件1334可设计有凹槽1344，使得径向负载沿着滑件1334均等地分布，且产生大体相等大小的片段1345。

技术人员将理解，尽管线性切割也许是可能的，且可能在一些情况下是合乎需要的，但一个或多个纽扣周围可存在较少径向材料和/或可能必须使用较少纽扣，这些情况中的任一个都可能会影响滑件1334的压力等级(保持能力)。为了进行补偿，可使用较长滑件-但这可能会导致的缺点是使工具的总长度较长和/或使得需要钻穿更多材料。

尽管凹槽1344可通过任何合适类型的机械加工或铣削(包含CNC)形成，但可能有利的是使用减小凹槽1344的大小且因此使滑件的主体留下较多累积材料的工艺。在此处所示出的实施例中，滑件1344的主体中存在12个凹槽。如果每一凹槽1344具备额外1/12"的材料，则这导致滑件主体中累积增加1"的材料。

已发现，以高压力水喷射切割凹槽可提供一英寸的约(0.1到5)/10,000范围内的凹槽宽度w。宽度w可以在0.001英寸到约0.1英寸的范围内。在实施例中，宽度可以在约0.005英寸到约0.06英寸的范围内。实际上针对复合材料在此压力下使用水喷射意味着凹槽1344深度1394将穿过整个滑件主体(从外表面1390到内表面1391)。水喷射可以是可编程的，且进一步与用于可移动且可控制切割动作的旋转头相关联。

如所示，一个或多个凹槽1344可一直延伸穿过滑件端部1341，使得滑件端部1341在点(或区)1372处不含材料。此处，通过标准机械加工或铣削以类似于“u”形切口的形状移除材料；然而，点1372处移除的材料的形状或量并不意图受限。

点1372处材料的移除缓解了关于喷射或切割穿过第一内部剪切环1339a的问题。也就是说，在滑件1342具有通过前述水喷射形成的一个或多个凹槽1344的情况中，可需要开始点。在此情况下，可精确地控制水喷射以在点1373处开始，此处展示为相对而言恰好在环1339a下方及恰好在端部1341上方。凹槽1344的切割可继续穿过滑件主体直至到达第二剪切环1339b。

剪切环1339a可与滑件1334成一体式，且在滑件的处理期间通过标准机械加工形成。通常，剪切环1339a可本质上为环形，且被配置成用于心轴周围的容差配合。剪切环1339a可配置成用于与相应锥体的端部(或端部部分)的接近啮合。可阻止滑件1334安放，除非且直至剪切环1339a从滑件1334剪切。

可存在第二剪切环1339b，其可位于滑件1334的另一端1343上。第二剪切环1339b可类似地与滑件1334成一体，且在滑件的处理期间通过标准机械加工形成。通常，剪切环1339b可本质上为环形，且被配置成用于心轴周围的容差配合。剪切环1339b可配置成用于与下部套筒的端部(或端部部分)的接近啮合。可阻止滑件1334安放，除非且直至剪切环1339b从滑件1334剪切。在实施例中，可阻止滑件1334完全安放，除非且直至剪切环1339a和第二剪切环1339b两者从滑件1334的主体剪切。

现一起参看图14A、14B、14C、14D和14E，分别展示了可与根据本文所公开的实施例的井下工具一起使用的锥体的后侧等距视图、纵向侧视横截面图、前穿孔视图、前侧等距视图。

锥体1420可类似于锥体1020，且因此可用于根据本文中的实施例的井下工具。虽然其它材料也许是可能的(例如金属、金属合金、反应性材料等)，但在实施例中，锥体1420可由例如细丝缠绕复合物等复合材料制成。

在一实施例中，锥体1420可滑动地啮合和安置在心轴(例如，图10C中的1014)周围。锥体1420可安置在心轴周围，使得至少一个表面1428a相对于例如下部滑件(1034)等其它附近组件成角度(或倾斜、渐细等)。因而，具有表面1428a的锥体1420可被配置成与滑件协作以径向向外迫使滑件与管件接触或抓握啮合，如所属领域的技术人员将显而易见和理解。

在安放期间，并且随着穿过工具的张力增大，锥体1420的端部(例如，第二端1440)可以抵着滑件压缩(参见图10D)。由于锥形表面1428a的缘故，锥体1420可移动到滑件下方的底侧(例如，滑件表面1028b)，从而迫使滑件朝外并与周围管件啮合。锥体1420的第二端1440可配置有锥体构型1451。锥体构型1451可被配置成与密封元件(222、1022等)配合。在一实施例中，锥体构型1451可配置成与密封元件的相应构型配合。锥体构型1451可以帮助限制密封元件在锥体1436上方或下方滚动。

当施加张力或负载时，密封元件可有助于抵着滑件推进锥体1436，且因此将滑件(或其片段)径向朝外移动成与管件接触或抓握啮合。

优点

井下工具的实施例在大小上较小，这允许工具用于较小的钻孔直径。在大小上较小也意味着存在每个工具较低的材料成本。因为隔离工具(例如，栓塞)以大量的数量使用并且通常不可重复使用，所以每个工具较小的成本节省引起巨大的每年资金成本节省。

实现协同效应，因为较小工具意味着容易实现较快钻孔时间。同样，即使每单个工具钻穿时间的较小节省也可引起每年的巨大节省。

因为工具可以较小(较短)，所以工具可在无搁置和预先安放的情况下在井管中导航较短半径弯曲。穿过较短工具的通路具有较低液压阻力并且因此可以在较低压降下适应较高流体流动速率。当球体搁置时工具可容纳较大压力尖峰(球体尖峰)。

由于轴向和径向冲击允许较快的抽气速度，所以单件式滑件抵抗预先安放。这进一步减少了完成压裂操作所需的时间量/水量。

由细丝缠绕材料制成的底部位置复合单件式滑件相对于金属或其它复合材料滑件提供显著优点，确切地说其克服了与细丝缠绕工艺的特性相关联的缺陷。成角度外表面辅助使层接合部上的剪切力偏移。“断裂”点促进可预测性、可靠性，且防止非所要的预先安放。

虽然已经展示并描述了本公开的实施例，但是所属领域的技术人员可以在不脱离本公开的精神和教示的情况下对其作出修改。本文中描述的实施例仅仅是示例性的且并不意图为限制性的。本文公开的实施例的许多变化和修改是可能的且在本公开的范围内。在明确地陈述数值范围或限制的情况下，此类明确范围或限制应理解为包含落在明确陈述的范围或限制内的类似量值的迭代范围或限制。术语“任选地”相对于权利要求中的任何要素的使用意指需要或者可替代地不需要主体要素。两种替代方案都意图在权利要求的范围内。例如“包括”、“包含”、“具有”等较宽术语的使用应理解成为例如“由……组成”、“基本上由…组成”、“基本上包括”等较窄术语提供支持。

因此，保护范围不限于上文陈述的描述，而仅受所附权利要求书限制，所述范围包含权利要求书的主题的所有同等物。每一条权利要求作为本公开的实施例并入到本说明书中。因此，权利要求书是进一步的描述并且是对本公开的优选实施例的添加。参考的包含或论述并非承认其为本公开的现有技术，尤其是可具有在本申请的优先权日之后的公开日期的任何参考。本文中所引用的所有专利、专利申请和公开案的披露内容在此以引用的方式并入本文中，并入的程度达到其所提供的背景知识或示例性程序或其它细节对本文中所阐述的内容进行补充。

Claims (15)

1.一种井下工具，其包括：

心轴；

底部滑件，其安置在所述心轴周围，且进一步包括：

圆形主体，其具有通过表征为围绕其的至少部分材料连接性的单件式配置连接的多个滑件片段，

其中所述底部滑件由细丝缠绕复合材料制成，进一步包括通过相应接合部层结合的多个层，其中当所述底部滑件处于未安放位置时，所述多个滑件片段中的至少一个的外滑面的横截面通过与所述井下工具的纵向轴线以10度到20度范围内的角度a1相交的平面P来限定，且其中所述多个滑件片段中的至少一个的端部进一步包括刻面；

下部套筒，其安置在所述心轴周围，所述下部套筒的渐细表面接近所述底部滑件，以及

底部锥体，其具有与所述底部滑件的所述刻面以折角b1接近地啮合的端面，所述端面的横截面通过在20度到60度范围内与所述纵向轴线相交的折平面B限定；

其中所述底部锥体具有倾斜外表面，所述倾斜外表面的横截面通过与所述井下工具的纵向轴线以角度a1'相交的平面P'限定，所述角度a1'与所述角度a1的方向相反，其中，所述角度a1的绝对值和所述角度a1'的绝对值在0.5度内相等，所述倾斜外表面在所述未安放位置未与内滑面啮合。

2.根据权利要求1所述的井下工具，其中所述多个滑件片段中的每一个具有倾斜外表面，当所述底部滑件处于已组装未安放位置时，所述多个滑件片段的倾斜外表面的横截面通过与所述井下工具的纵向轴线以10度到20度范围内的相应角度a1相交的相应平面P来限定，且其中所述多个滑件片段的每一端进一步包括其自身的与相应锥体表面啮合的刻面。

3.根据权利要求1所述的井下工具，其中每一邻近滑件片段通过相应横向凹槽分离，所述相应横向凹槽具有从所述底部滑件的外表面延伸到所述内滑面的深度。

4.根据权利要求3所述的井下工具，其中所述底部锥体包括多个***翅片，其中相应的翅片被配置成移动穿过所述相应横向凹槽，其中，安放后，所述井下工具可承受10000psi至15000psi的流体压力。

5.根据权利要求3所述的井下工具，其中所述内滑面包括在所述内滑面中产生的具有小于第二滑动内直径的第一滑动内直径的过渡区。

6.根据权利要求1所述的井下工具，其中所述折角b1在45度到55度的范围内，且其中所述底部锥体的至少一部分包括基于硫化物的表面涂层。

7.根据权利要求6所述的井下工具，其中所述多个滑件片段中的每一个包括一组三个彼此呈三角形的***件，且其中所述基于硫化物的表面涂层包括二硫化钼。

8.根据权利要求1所述的井下工具，其中在安放后，所述角度a1等于近似零度，且所述多个层的两个邻近层之间的接合部的横截面通过平行于所述平面P'的接合部平面限定。

9.根据权利要求5所述的井下工具，所述井下工具进一步包括：

轴承板，其安置在所述心轴周围；

顶部滑件，其安置在所述心轴周围，且接近所述轴承板；

顶部锥体，其安置在所述心轴周围，且与所述顶部滑件啮合；

密封元件，其安置于所述顶部锥体和所述底部锥体之间；

其中在所述下部套筒的渐细表面和所述底部滑件的横 向端面之间存在间隙。

10.根据权利要求9所述的井下工具，其中在安放所述底部滑件后，所述间隙借助于所述渐细表面很大程度上接触所述底部滑件的横向端面而闭合。

11.一种井下工具，其包括：

心轴；

底部滑件，其安置在所述心轴周围，包括：

圆形主体，其具有表征为围绕其的至少部分材料连接性的单件式配置，且进一步具有自其延伸的多个分离的滑件片段，

其中所述底部滑件由细丝缠绕复合材料制成，进一步包括通过相应接合部层结合的多个缠绕层，其中当所述底部滑件处于未安放位置时，多个滑件片段中的至少一个的外滑面的横截面通过与所述井下工具的纵向轴线以10度到20度范围内的角度a1相交的平面P来限定，且其中所述多个滑件片段中的每一个的端部进一步包括刻面；

下部套筒，其设置在所述心轴的远端并与所述底部滑件啮合，以及

底部锥体，其具有与所述底部滑件的相应刻面以折角b1接近地啮合的多个端面，所述多个端面的横截面通过在45度到55度范围内与所述纵向轴线相交的折平面B限定；

其中，每一滑件片段通过相应横向凹槽与邻近滑件片段分离，所述相应横向凹槽具有从外表面延伸到内滑面且还完全延伸穿过底部滑件的端部，其中所述底部锥体包括多个***翅片，其中相应翅片被配置成啮合且移动穿过所述相应横向凹槽，其中所述底部锥体具有倾斜外表面，所述倾斜外表面的横截面通过与所述井下工具的纵向轴线以角度a1'相交的平面P'来限定，其中所述角度a1'与所述角度a1的方向相反，所述角度a1'的绝对值与所述角度a1的绝对值在0.5度内相等；在未安放位置，在所述下部套筒的渐细表面和所述底部滑件的横向端面之间存在间隙，且所述倾斜外表面与内滑面未接触；在安放所述底部滑件后，所述间隙借助于所述渐细表面很大程度上接触所述底部滑件的横向端面而闭合。

12.根据权利要求11所述的井下工具，其中所述底部锥体包括表面涂层。

13.根据权利要求12所述的井下工具，其中所述内滑面包括在所述内滑面中产生的具有小于第二滑动内直径的第一滑动内直径的过渡区。

14.根据权利要求11所述的井下工具，所述井下工具进一步包括：

轴承板，其安置在所述心轴周围；

顶部滑件，其安置在所述心轴周围，且接近所述轴承板；

顶部锥体，其安置在所述心轴周围，且与所述顶部滑件啮合；

密封元件，其安置于所述顶部锥体和所述底部锥体之间。

15.一种井下工具，其包括：

心轴；

轴承板，其安置在所述心轴周围；

顶部滑件，其安置在所述心轴周围，且接近所述轴承板；

顶部锥体，其安置在所述心轴周围，且与所述顶部滑件啮合；

底部滑件，其安置在所述心轴周围，包括：

圆形主体，其具有表征为围绕其的至少部分材料连接性的单件式配置，且所述主体进一步具有自其延伸的多个分离的滑件片段，

其中所述底部滑件由细丝缠绕复合材料制成，进一步包括通过相应接合部层结合的多个缠绕层，其中当所述底部滑件处于未安放位置时，多个滑件片段中的至少一个的外滑面的横截面通过与所述井下工具的纵向轴线以10度到20度范围内的角度a1相交的平面P来限定，且其中所述多个滑件片段中的一个的至少一端进一步包括刻面；

底部锥体，其具有与所述底部滑件的相应刻面以折角b1接近地啮合的多个端面，所述多个端面的横截面通过在45度到55度范围内与所述纵向轴线相交的折平面B限定；

密封元件，其安置于所述顶部锥体和所述底部锥体之间；以及

下部套筒，其与所述心轴螺纹式啮合；

其中所述锥体的至少一部分包括基于硫化物的表面涂层；

其中每一滑件片段通过相应横向凹槽与邻近滑件片段分离，所述相应横向凹槽具有从外表面延伸到内滑面且还完全延伸穿过底部滑件的端部，其中所述底部锥体包括多个***翅片，其中相应翅片被配置成啮合且移动穿过所述相应横向凹槽，其中所述底部锥体具有倾斜外表面，所述倾斜外表面的横截面通过与所述井下工具的纵向轴线以角度a1'相交的平面P'来限定，其中所述角度a1'与所述角度a1的方向相反，所述角度a1'的绝对值与所述角度a1的绝对值在0.5度内相等；在所述下部套筒的渐细表面和所述底部滑件的横向端面之间存在间隙，在安放所述底部滑件后，所述间隙借助于所述渐细表面很大程度上接触所述底部滑件的横向端面而闭合。

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