CN108699895B - 井下工具和系统以及用于井下工具和系统的方法 - Google Patents

Abstract

一种井下工具，其包括：芯棒，其包括一个或多个螺纹；指状部件，其围绕所述芯棒设置；第一圆锥形部件，其也围绕所述芯棒设置；以及插入件，其设置在所述指状部件与所述第一圆锥形部件之间，并且接近指状部件的端部，其中所述指状部件包括经配置以从第一位置移动到第二位置的多个指状物。

Description

井下工具和系统以及用于井下工具和系统的方法

技术领域

本发明总体上涉及用于油气钻井孔中的工具。更确切地说，本发明涉及可运行到钻井孔中且可用于钻井孔隔离的井下工具，以及与其相关的系统和方法。在特定实施例中，工具可以是由可钻孔的材料制成的复合的栓塞。

背景技术

油井或气井包括在表面(例如，地球表面)下方的一定深度处延伸到地层中的钻进孔，且通常内衬有管状物(例如，套管)以增加井的强度。许多商业可用的烃类源存在于“致密”的储层中，这意味着可能不易于提取目标烃类产品。这些储层的周围地层(例如，页岩)通常具有较低的穿透性，并且在不使用伴有压裂操作的钻孔的情况下从这种地层中以商业的量生产烃类(即，天然气、石油等)是不经济的。

压裂在行业中是常见的且在受欢迎程度与普遍接受度方面不断增长，其包括在相应的目标区域的下方或之外的钻井孔中使用栓塞套件，随后泵送或注射高压压裂流体到所述区域中。压裂操作导致地层的断裂或“裂缝”，从而允许操作者更容易地提取和生产烃类，并且可以按需要或必要重复进行直至所有目标区域断裂。

压裂栓塞用于隔离目标区域以进行压裂操作的目的。此类工具通常由耐用的金属构造，且具有可压缩材料构成的密封元件，所述密封元件也可以径向朝外扩展以啮合管状物且密封钻井孔的一部分区段，从而允许操作者控制流体的通道或流动。举例来说，通过在钻井孔中和/或与管状物形成压力密封，压裂栓塞允许加压的流体或固体处理目标区域或地层的隔离部分。

图1说明包括使用井下工具102的常规的堵塞系统100，所述井下工具102用于对钻孔到地层110中的钻井孔106的一部分区段进行堵塞。在适当时，工具或栓塞102可以借助于工作管柱105(例如，e-线路(e-line)、金属线路、挠性油管(coiledtubing)等)和/或通过安放工具112降入钻井孔106内。工具102通常包括具有可压缩的密封部件122的主体103，以抵靠着周围管状物(例如，套管108)的内表面107来密封工具102。工具102可以包括设置于一个或多个滑块109、滑块111之间的密封部件122，所述滑块用于帮助工具102保持在适当的位置。

在操作中，将力(通常相对于钻井孔106是轴向的)施加到滑块109、111和主体103。随着安放顺序的进行，滑块109相对于主体103和滑块111移动，密封部件122被致动，且驱动滑块109、111抵靠着对应的圆锥形表面104。这一移动轴向地压缩和/或径向地扩展可压缩部件122和滑块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，预期所述密封能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)，或向表面的转移。工具102还可包括内部通道(未示出)，所述通道在用户希望时允许在区段113与区段115之间的流体连通。时常借助于一个或多个额外的栓塞(例如，102A)隔离多个区段。

在适当的安装之后，栓塞可经受较高或极端的压力和温度条件，这意味着在不损坏栓塞或由密封元件形成的密封的情况下栓塞必须能够承受这些条件。高温通常被定义为高于200°F的井下温度，高压通常被定义为高于7,500psi的井下压力，且甚至超过15,000psi。极端钻井孔条件还可包括高和低的pH环境。在这些状况下，包括具有可压缩的密封元件的那些常规的工具可能由于降解而失效。举例来说，密封元件可能熔化、固化或以其它方式失去弹性，这导致形成密封屏障的能力的丧失。

在生产操作开始之前，还必须移除栓塞以使得可进行生产管的安装。这通常通过穿过安装的栓塞钻孔进行，但是在一些例子中，可以从钻井孔中基本上完整地移除栓塞。可取回的栓塞的常见问题是在栓塞顶部上的碎片的累积，这可能使得难以或不可能啮合和移除栓塞。此类碎片的累积也可以不利地影响栓塞内的各种零件的相对移动。此外，通过现有的取回工具，震动运动或抵靠着井套管的摩擦可能引起取回工具的意外开闩(引起工具进一步滑动到钻井孔中)或栓塞的再次锁定(由于栓塞锚定元件的激活)。此类这些问题通常使得有必要钻出预期是可取回的栓塞。

然而，因为栓塞需要承受极端的井下条件，它们是出于耐用且有韧性而建造的，这通常使得钻穿过程变得困难。甚至可钻孔的栓塞通常由金属(例如，铸铁)构造，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性主体以提供结构性强度以安装工具。工具中使用的金属零件越多，钻孔操作需要的时间越长。因为金属组件难以钻透，所以此过程可能需要进出钻井孔的额外的往返来替换损坏的钻孔钻头。

在钻井孔中使用栓塞并不是没有其它问题，这是因为这些工具会受到已知的故障模式。当栓塞运行到一位置时，在栓塞达到其目的位置之前滑块具有预先安装的趋势，这引起套管的损坏与操作延迟。举例来说，由于来自先前压裂的残留物或碎片(例如，沙子)的残留，可能产生预先安装。此外，已知常规的栓塞不仅仅是与套管还在栓塞组件之间提供较差的密封。举例来说，当密封元件在压缩下放置时，其表面并不始终恰当地与周围的组件(例如，锥体等)密封。

井下工具通常通过从表面向下流动到工具的落球来启动，由此流体的压力必须足以克服钻井孔流体的静压力和漂浮力以便使球能够到达工具。压裂流体也被加以极高的压力，以便不仅将流体传送到钻井孔中，且穿过钻井孔，而且还延伸到地层中以便引起断裂。因此，井下工具必须能够承受这些额外的较高的压力。

额外的缺点涉及在套管与工具之间存在非常大的环形间隙的情况下井下工具的恰当地密封的能力。简要地一起参考图1A和1B，示出了在安装之前的常规的井下工具的侧视图和在具有密封的环形间隙的安装位置中的井下工具的近距局部侧视图。如图所示，工作管柱112用于将工具102移动到其所希望的井下位置。通常，工具102将具有工具OD，所述工具OD结合套管108的ID将保留最小环形间隙190，通常在约1/4"的范围内。

在安装顺序期间，发生工具组件的压缩(例如，锥体128、136)，这引起随后的密封元件122远离工具主体、且进入到环形间隙190中的压缩(通过安放力，Fs)和横向或径向扩展。如图1B中所示，密封元件122充分扩展到工具环形间隙190中，并且最终扩展到与套管108的表面107密封接触，形成密封125。因为密封元件122仅需要挤出最小的量，所以足够量的密封元件材料继续由工具102支撑。密封125通常足够强以在没有任何问题的情况下承受10,000psi。

然而，当环形间隙190超过典型的最小尺寸时并不是这种情况，例如，当环形间隙在1/2"到约1"(或可以想象地更大)的范围内时。举例来说，这在套管ID的尺寸增大时发生。直观地，解决方案将是以类似的方式增大工具OD，使得工具环形间隙中的δ是可忽略的或零；然而，这在套管具有某种变窄或限制的情况下是不可能的。

虽然存在关于为何套管108会变窄的多个原因，但是通常当已经在套管中使用“贴片”或绷带来维修(或以其它方式规避)损坏(例如，切口或开裂)时出现变窄。简要地一起参考图1C和1D，相应地示出了在穿过套管中的窄化部之前和之后的井下工具的简略侧视图。如图1C中所示，井下工具102井下移动穿过套管108到其理想位置，但是必须通过窄化部145。由于窄化部145，套管108包括套管的第一部分147，所述第一部分具有第一直径187，其相当于套管的第二部分149的直径。但是由于窄化部145，井下工具102必须具有足够小(包括标准间隙)的工具OD 141以便通过窄化部145。一旦工具102达到其在第二部分149内的目的地，则存在大型工具环形间隙190，工具102必须能够在功能上和结构上密封所述环形间隙使得井下操作可以开始。

图1E、1F和1G示出了需要密封过大工具环形间隙时，常规的井下工具中出现的典型的失败模式(依序)。如图1E中所示，在起始安装顺序之后(包括来自圆锥形部件136和128的所得的设定力Fs)，密封元件122将开始横向延伸(挤出)到工具环形间隙190中。然而，因为工具102与套管的表面107之间的横向距离较大，所以更多的密封元件122必须得到挤压。因为更多材料必须得到挤压以便横穿到套管的距离，所以需要更多的压缩，如图1F中所示。

最终，挤压距离如此之大使得整个密封元件122全部从工具102中得到压缩和挤压。在替代方案中，在密封元件122与套管形成一些最小量的密封啮合的事件中，密封125较弱，并且环形间隙中的最小量的压力(或环形间隙压力Fa)“破坏”密封和/或使密封元件122“流动”远离工具102，如图1G中所示。

在所属领域中存在对用于以切实可行且经济的方式隔离钻井孔的新颖的系统和方法的需要。在所属领域中存在对抵靠周围管状物形成可靠的和弹性密封的井下堵塞工具的极大的需要。还存在对基本上由更容易且更快地钻孔的可钻孔材料制成的井下工具的需要。非常需要的是这些井下工具能够轻易地且很容易地承受极端钻井孔状况，并且同时是比较便宜、较小、较轻，并且可在与钻孔和完成操作相关联的高压的存在下使用。

在所属领域中存在对可以适当地密封大于正常的工具环形间隙的井下堵塞工具的需要。存在对可以支持过大工具环形间隙中的密封元件的挤压的井下工具的进一步的需要。在OD必须足够小的工具中以通过套管中的窄化部，并且进入到较大井下ID的例子中，这是尤其需要的。

发明内容

本发明的实施例涉及井下工具，其具有：芯棒，其包括一个或多个螺纹；指状部件，其围绕芯棒设置；第一圆锥形部件，其也围绕芯棒设置；以及插入件，其放置在指状部件与第一圆锥形部件之间，并且接近指状部件的端部。指状部件可以包括经配置以用于至少部分阻断工具环形间隙的多个指状物。指状部件可以包括多个指状物，其中多个指状物中的一个或多个经配置以从第一位置移动到第二位置。第一位置可以是初始放入或预先安装位置。第二位置可以是安装或延伸位置。指状部件可在一个或多个指状物从第一位置移动到第二位置之后产生诱发的断裂。

井下工具可以包括第一滑块；第二滑块；轴承板；第二圆锥形部件；密封元件；以及以螺纹方式与芯棒啮合的下部套筒。

井下工具可具有由包括细丝缠绕材料、玻璃纤维织布缠绕材料和模制玻璃纤维复合物中的一种或多种材料制成的一个或多个组件。

井下工具可具有由可溶合金制成的一个或多个组件。

井下工具可具有由包括复合物、铝、可分解金属和聚合物、可分解复合金属、淡水可分解金属和卤水可分解金属的一种或多种材料制成的芯棒。

井下工具可具有由淡水可分解复合金属、聚合物和弹性体组成的材料制成的芯棒。

多个指状物的一个或多个端部可以包括外部锥形表面。

指状部件可以包括外表面和内表面。第一凹槽可以设置于外表面内。第二凹槽可以设置于内表面内。

本发明的其它实施例涉及井下工具，其可具有：芯棒，其包括一组或者多组螺纹；指状部件，其围绕芯棒设置；以及第一圆锥形部件，其也围绕芯棒设置并且接近指状部件的端部。指状部件可以包括经配置以用于至少部分阻断工具环形间隙的多个指状物。指状部件可以包括经配置以从第一位置移动到第二位置的多个指状物。多个指状物位于第二位置时，可以适用于限制或以其它方式支持密封元件的挤压。

井下工具可以包括第一滑块；第二滑块；轴承板；第二圆锥形部件；密封元件；以及以螺纹方式与芯棒啮合的下部套筒。

多个指状物的一个或多个端部可以包括外部锥形表面。

指状部件可以包括外表面和内表面。可以存在设置于外表面内的第一凹槽。可以存在设置于内表面内的第二凹槽。

井下工具可具有由包括复合物、铝、可分解金属和聚合物、可分解复合金属、淡水可分解金属和卤水可分解金属中的一种或多种材料制成的一个或多个组件。

工具的一个或多个组件可以由包括细丝缠绕材料、玻璃纤维织布缠绕材料和模制玻璃纤维复合物中的一种或多种材料制成。

本发明的另外的其它实施例涉及用于在管状物中执行井下操作的方法，所述方法可以包括以下步骤：放下井下工具穿过管状物的第一部分；继续放下井下工具直至到达管状物的第二部分内的位置；以及在第二部分内安装井下工具，其中第一部分包括小于第二部分的第二内径的第一内径。

第一内径可以是设置在管状物的第一部分内的贴片。

所述方法中的井下工具可以包括：芯棒，其配置有一组或多组螺纹；指状部件，其围绕芯棒设置；第一圆锥形部件，其也围绕芯棒设置；以及插入件，其设置在指状部件与第一圆锥形部件之间。指状部件可以包括经配置以从初始位置移动到安装位置的多个指状物。插入件可以由聚醚醚酮制成。

所述方法中的井下工具可以包括：第一滑块；第二滑块；轴承板；第二圆锥形部件；密封元件；以及与芯棒螺纹式啮合的下部套筒。

指状部件可以包括外表面和内表面。可以存在设置于外表面内或以其它方式形成于外表面内的第一凹槽。可以存在设置于内表面内或以其它方式形成于内表面内的第二凹槽。

所述方法中的井下工具的一个或多个组件可以由包括细丝缠绕材料、玻璃纤维织布缠绕材料和模制玻璃纤维复合物中的一种或多种材料制成。

井下工具可具有由包括复合物、铝、可分解金属和聚合物、可分解复合金属、淡水可分解金属和卤水可分解金属中的一种或多种材料制成的一个或多个组件。

工具的一个或多个组件可以由包括细丝缠绕材料、玻璃纤维织布缠绕材料和模制玻璃纤维复合物中的一种或多种材料制成。

所述方法中的井下工具可以选自由压裂栓塞和桥塞组成的群组。

井下工具的插入件可以包括圆形主体、第一端和第二端。可以存在形成于第一端与第二端之间的圆形主体中的螺旋形凹槽。

井下工具的插入件可以包括外表面和内表面。螺旋形缠绕凹槽的深度可在外表面与内表面之间延伸。

本发明的另外的其它实施例涉及用于井下工具的指状部件，所述指状部件可包括：圆形主体；从主体中延伸的多个指状物；以及形成于相应的指状物之间的空隙。

在圆形主体与多个指状物之间可以存在过渡区。

过渡区可以包括内表面和外表面。

内表面可以包括第一内部凹槽。外表面可以包括第一外部凹槽。

从以下详细描述和图式中这些和其它实施例、特征和优点将是显而易见的。

附图说明

为了本发明的更详细的描述，现在将参考附图，在附图中：

图1是常规的堵塞系统的过程图的侧视图；

图1A和1B一起示出了在安放之前的常规的井下工具的侧视图，并且示出了在具有密封的环形间隙的安放位置中的井下工具的近距局部侧视图；

图1C和1D一起相应地示出了在穿过套管中的窄化部之前和之后的井下工具的简化的侧视图；

图1E、1F和1G说明需要密封过大工具环形间隙的常规的井下工具中的典型的失败模式的出现(依序)；

图2A-2B各自示出了根据本发明的实施例具有井下工具的系统的等距视图；

图2C示出了根据本发明的实施例的井下工具的侧面纵向图；

图2D示出了根据本发明的实施例的井下工具的纵向截面图；

图2E示出了根据本发明的实施例的井下工具的等距组件断面图；

图3A示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的芯棒的等距视图；

图3B示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的芯棒的纵向截面图；

图3C示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的芯棒的端部的纵向截面图；

图3D示出了根据本发明的实施例与套筒啮合的芯棒的端部的纵向截面图；

图4A示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的密封元件的纵向截面图；

图4B示出了可以与根据本发明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示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的一个或多个滑块的等距视图；

图5B示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的一个或多个滑块的侧视图；

图5C示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的一个或多个滑块的纵向截面图；

图5D示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的金属滑块的等距视图；

图5E示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的金属滑块的侧视图；

图5F示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的金属滑块的纵向截面图；

图5G示出了可以与根据本发明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块的等距视图；

图6A示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的复合可变形部件的等距视图；

图6B示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的复合可变形部件的纵向截面图；

图6C示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的复合可变形部件的近距纵向截面图；

图6D示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的复合可变形部件的侧面纵向图；

图6E示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的复合可变形部件的纵向截面图；

图6F示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的复合可变形部件的下侧等距视图；

图7A示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的轴承板的等距视图；

图7B示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的轴承板的纵向截面图；

图8A示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的锥体的下侧等距视图；

图8B示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的锥体的纵向截面图；

图9A和9B相应地示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的下部套筒的等距视图和纵向截面图；

图10A示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的球座的等距视图；

图10B示出了可以与根据本发明的实施例的井下工具一起使用的球座的纵向截面图；

图11A示出了根据本发明的实施例的配置有多个复合部件和金属滑块的井下工具的侧面纵向图；

图11B示出了根据本发明的实施例的配置有多个复合部件和金属滑块的井下工具的纵向截面图；

图12A和12B示出了根据本发明的实施例的封装井下工具的纵向侧视图；

图13A示出了配置有可以与根据本发明的实施例的滑块一起使用的孔的插入件的下侧等距视图；

图13B和13C示出了可以与根据本发明的实施例的滑块一起使用的插入件的下侧等距视图；

图13D示出了可以与根据本发明的实施例的滑块一起使用的插入件的顶侧等距视图；

图14A和14B示出了根据本发明的实施例的井下工具的多个配置的纵向截面图；

图15A和15B示出了根据本发明的实施例的具有井下工具的系统的纵向截面图，所述井下工具具有指状部件；

图15C示出了根据本发明的实施例的指状部件的等距视图；

图15D示出了根据本发明的实施例的圆锥形部件的等距视图；

图15E示出了根据本发明的实施例的束带(或环)的等距视图；

图15F示出了图15A中的局部放大示意图；

图16A和16B示出了根据本发明的实施例的具有配置有指状部件和插入件的井下工具的系统的纵向截面图；

图17A和17B示出了根据本发明的实施例的实心环形插入件的截面图和等距视图；

图17C和17D示出了根据本发明的实施例的牺牲环部件的截面图和等距视图；

图18示出了根据本发明的实施例的具有安置于其上的金属芯棒和复合材料组件的混合井下工具的纵向截面图；

图19A和19B示出了根据本发明的实施例的插入件的截面图和等距视图；以及

图19C示出了根据本发明的实施例的插入件变体的纵向主体图。

具体实施方式

本发明中公开了涉及可用于钻井孔操作的井下工具的新颖的设备、系统和方法，在本发明中描述了其细节。

根据本发明中所公开的实施例的井下工具可以包括一个或多个锚定滑块、可与滑块啮合的一个或多个压缩锥体，以及安置于其间的可压缩的密封元件，所有这些可以围绕芯棒配置或安装。芯棒可以包括流动钻孔，所述流动钻孔打开到工具的端部并且延伸到工具的相对端部。在实施例中，井下工具可以是压裂栓塞或桥塞。因此，井下工具可以适用于压裂操作。在示例性实施例中，井下工具可以是由可钻孔材料制成的复合压裂栓塞，所述栓塞适用于垂直或水平钻井孔中。

可用于钻井孔的隔离区段的井下工具可以包括具有第一组螺纹和第二组螺纹的芯棒。所述工具可以包括围绕芯棒设置且与也围绕芯棒设置的密封元件啮合的复合部件。根据本发明，复合部件可以是部分地可变形的。举例来说，在施加负载之后，复合部件的一部分(例如，弹性部分)可以承受负载并且维持其原始形状和构造而仅有极少的偏移或变形甚至没有偏移或变形。与此同时，负载可以引起另一部分(例如，可变形部分)发生偏移或变形到一定程度使得可变形部分从其原始构造和/或位置改变形状。

相应地，复合部件可以具有第一部分和第二部分，或相对地上部部分和下部部分。应注意第一、第二、上部、下部等是仅用于说明性和/或解释性方面的，因此复合部件不限于任何特定取向。在实施例中，上部(或可变形)部分和下部(或弹性)部分可以由第一材料制成。弹性部分可以包括倾斜表面，可变形部分可以包括至少一个凹槽。第二材料可以接合或模制到复合部件(或与复合部件接合或模制在一起)。在一个实施例中，第二材料可以接合到可变形部分，并且至少部分地填充到至少一个凹槽中。

可变形部分可以包括外表面、内表面、顶部边缘和底部边缘。至少一个凹槽的深度(宽度)可以从外表面延伸到内表面。在一些实施例中，至少一个凹槽可以形成于沿着可变形部分或在可变形部分中从底部边缘到顶部边缘的螺线或螺旋图案中。凹槽图案并不意味着受限于任何特定取向，因此任何凹槽可以具有可变间距且径向可变。

在实施例中，至少一个凹槽可以在相对于工具(或工具组件)轴的大约60度到大约120度的范围内的背锥角处被切割。可以有多个凹槽形成于复合部件内。在一个实施例中，在复合部件中可以存在大约两个到三个类似的螺旋形的凹槽。在其它实施例中，凹槽之间可以具有基本上等距的间距。在另外其它实施例中，背锥角可以是约75度(例如，向下且向外倾斜)。

井下工具可以包括第一滑块，其围绕芯棒设置并且经配置以用于与复合部件啮合。在一个实施例中，第一滑块可以啮合复合部件的弹性部分的倾斜表面。井下工具可以进一步包括围绕芯棒设置的锥体零件。锥体零件可以包括第一端和第二端，其中第一端可以经配置以用于与密封元件啮合。井下工具还可包括第二滑块，第二滑块可以经配置以用于接触锥体。在一个实施例中，在安装期间第二滑块可以移动到与锥体的第二端啮合或压缩锥体的第二端。在另一实施例中，第二滑块可以具有一体式配置，其具有设置于其中的至少一个凹槽或起伏。

根据本发明的实施例，在钻井孔中安装井下工具可以包括第一滑块和第二滑块与周围管状物的紧咬啮合、密封元件与周围管状物的密封啮合，和/或将足以使螺纹的集合中的一个发生剪切的负载施加到芯棒。

滑块中的任一者可以是复合材料或金属(例如，铸铁)。滑块中的任一者可以包括紧咬元件，例如，插入件、按钮、轮齿、锯齿等，其经配置以提供工具与周围表面(例如，管状物)的紧咬啮合。在一个实施例中，第二滑块可以包括设置在其围绕的多个插入件。在一些方面中，插入件中的任一者可以配置有平坦表面，而在其它方面中插入件中的任一者可以配置有凹形表面(相对于面向钻井孔)。

井下工具(或工具组件)可以包括纵轴，所述纵轴包括中心长轴。在井下工具的安装期间，复合部件的可变形部分可以扩展或“开花”，例如，在远离轴的径向方向上。安装可以进一步引起复合部件和密封元件压缩在一起以在其间形成强化密封或屏障。在实施例中，在压缩密封元件之后，密封元件可以围绕设置于其中的内圆周通道或凹槽而部分地坍塌或弯曲。

芯棒可以具有远端和近端。在其间可形成有钻孔。在一个实施例中，芯棒上的螺纹的集合中的一个可以是切变螺纹。在其它实施例中，螺纹的集合中的一个可以是在近端处沿着钻孔的表面设置的切变螺纹。在另外其它实施例中，螺纹的集合中的一个可以是圆形螺纹。举例来说，螺纹的集合中的一个可以是沿着外部芯棒表面，例如，在远端处，设置的圆形螺纹。圆形螺纹可用于组装和安装负载保持。

芯棒可以耦接有安装适配器，所述适配器配置有与第一组螺纹配合的对应的螺纹。在一个实施例中，适配器可以经配置以用于使流体从其中流动穿过。芯棒还可以耦接有套管，所述套管配置有与芯棒的端部上的螺纹配合的对应的螺纹。在一个实施例中，套管可以与第二组螺纹配合。在其它实施例中，工具的安装可以引起以远离轴取向的角度沿着第二组螺纹的负载力的分配。

虽然未进行限制，但是井下工具或其任何组件可以由复合材料制成。在一个实施例中，芯棒、锥体和第一材料各自由细丝缠绕的可钻孔材料组成。

在实施例中，可以将e-线路或金属线路机构与部署和/或安装所述工具结合使用。可以有预先确定的压力设置，其中当出现过量的压力时会在芯棒上产生拉伸负载，这在芯棒与安装套管之间间接地产生相应的压缩力。固定安装套筒的使用可以引起一个或多个滑块移动到接触周围管状物(例如，套管柱)或与周围管状物牢固紧咬，并且还引起密封元件的压缩(和/或向内坍塌)。密封元件的轴向压缩可以是(但不是必须地)基本上与其向外的径向扩展同时且与周围管状物密封啮合。为了使工具从安装机构(或金属线路适配器)中脱啮，可以施加充分的拉力到芯棒上，以引起与其配对的螺纹发生剪切。

当工具钻出时，与芯棒啮合的下部套筒(通过锚定销、剪切销等紧固在适当位置上)可以辅助防止工具旋转。随着工具的钻穿的进行，销可以被毁坏或掉落，并且下部套筒可以从芯棒中释放且进一步掉落到钻井孔中和/或与另一井下工具啮合，在其钻穿期间辅助与后续工具的锁定。钻穿可以继续直至井下工具从与周围管状物的啮合中被移除。

井下工具可以具有本发明中所公开的实施例的芯棒，以及围绕芯棒设置的指状部件。可以存在也围绕芯棒设置的第一圆锥形部件。可以存在设置于指状部件与第一圆锥形部件之间的插入件。插入件可以接近指状部件的端部。指状部件可以包括经配置以用于至少部分阻断工具环形间隙的多个指状物。多个指状物中的一个或多个可经配置以从相应的第一位置移动到相应的第二位置。指状物中的一个或多个的移动可以是安装力诱发或以其它方式施加到工具的结果。在多个指状物中的一个或多个移动到第二位置之后，指状部件可以提供对密封元件的后备支撑，或以其它方式限制密封元件的挤压(或扩展)。

井下工具可以包括第一滑块；第二滑块；轴承板；第二圆锥形部件；密封元件；以及以螺纹方式与芯棒啮合的下部套筒。井下工具的这些或其它组件中的一个或多个可以由包括细丝缠绕材料、玻璃纤维织布缠绕材料和模制玻璃纤维复合物中的一个或多个的材料制成。这些或其它组件中的一个或多个可以由可溶的或可分解的金属制成。

多个指状物的一个或多个端部可以包括外部锥形表面。指状部件可以包括外表面和内表面。可以存在安置于外表面内的第一凹槽。可以存在安置于内表面内的第二凹槽。

现在同时参考图2A和2B，示出了说明本发明中所公开的实施例的具有井下工具202的系统200的等距视图。图2B描绘了形成于地层210中的钻井孔206，管状物208设置在所述钻井孔206中。在一个实施例中，管状物208可以是套管(例如，套管、悬挂套管、套管柱等)(其可以是粘合的)。工作管柱212(其可以包括与适配器252耦接的安放工具的零件217)可用于将井下工具202定位或设置到钻井孔206中且穿过钻井孔206到达所期望的位置。

根据本发明的实施例，工具202可以被配置为堵塞工具，其可以以某种方式安装在管状物208内，使得工具202抵靠着管状物208的内表面207形成液体密封。在一个实施例中，井下工具202可以被配置为桥塞，由此对从钻井孔213的一个区段到另一个区段(例如，工具202上方及下方)的流动进行控制。在其它实施例中，井下工具202可以被配置为压裂栓塞，其中进入钻井孔206的一个区段213的流动可以被阻断且另外转移到周围地层或储集器210中。

在其它实施例中，井下工具202也可以被配置为球体坠落工具。在这一方面中，球体可以下落到钻井孔206中且流动到工具202中，并且到达芯棒214的端部处的对应的球座中停止下来。球体的就位可以在工具202内提供引起堵塞条件的密封，由此可以引起工具202内的压力差。球座可以包括半径或曲率。

在其它实施例中，井下工具202可以是球体止回栓塞，由此当工具202进入到钻井孔中时工具202配置有已经就位的球体。工具202随后可用作止回阀，并且提供单向流动能力。通过这些配置中的任一者，流体可以从钻井孔206中被引导到地层。

一旦工具202达到管状物内的安装位置，则安装机构或工作管柱212就可以通过多种方法从工具202上拆卸下来，这引起工具202留在周围管状物中且钻井孔的一个或多个部分被隔离。在一个实施例中，一旦安装了工具202，则可以将张力施加到适配器252直至适配器252与芯棒214之间的螺纹连接失效。举例来说，适配器252和芯棒214上的配对螺纹(如图2D中所示的256和216)可以设计成剪切的，并且因此可以相应地以所属领域中已知方式拉动和剪切。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，负载可以在不到约10,000磅力的范围内。

因此，适配器252可以与芯棒214分离或从芯棒214上拆卸下来，这引起工作管柱212能够与工具202分离，这可在预先确定的时刻进行。本发明所提供的负载是非限制性，且仅仅是示例性的。安装力可以通过具体地设计工具的相互作用表面和相应的工具表面角度来确定。工具202还可以配置有预先确定的故障点(未示出)，所述故障点经配置以发生故障或断裂。举例来说，故障点可以在大于安装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先确定的轴向力下发生断裂。

井下工具202的操作可允许快速地进入工具202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的钻穿可以通过工具202的组件和子组件来辅助，所述工具202的组件和子组件由可钻孔材料制成，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少。在一个实施例中，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。其它树脂可以包括酚醛树脂、聚酰胺等。井下工具202的所有配对表面可以配置有一定角度，使得对应的组件可以置于压缩而非剪切之下。

现在同时参考图2C-2E，相应地示出了可与系统(200，图2A)一起使用的且说明本发明中所公开的实施例的井下工具202的纵向图、纵向截面图和等距组件分解图。井下工具202可以包括延伸穿过工具(或工具主体)202的芯棒214。芯棒214可以是实心主体。在其它方面，芯棒214可以包括形成于其中的流动路径或钻孔250(例如，轴向钻孔)。如图2E中所示，钻孔250可以部分地延伸或延伸较短距离穿过芯棒214。替代地，如图2D所示，钻孔250可以延伸穿过整个芯棒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或穿过芯棒214的其它流动路径的存在可以间接地由操作状态来决定。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)，使得碎片和垃圾可以通过或流过钻孔250而不会造成堵塞。然而，通过较小直径的工具202的使用，钻孔250的大小可能需要相应地较小，这可能使得工具202易于发生堵塞。相应地，芯棒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，芯棒214可以具有内孔表面247，其可以包括一个或多个形成于其上的螺纹表面。因而，可以存在第一组螺纹216，其经配置以用于耦接芯棒214与安装适配器252的对应的螺纹256。

螺纹(其可为剪切螺纹)的耦接可有助于工具202和安装适配器252和/或工作管柱(212，图2B)在螺纹处的可拆卸连接。在本发明的范围内工具202也可以具有一个或多个预先确定的故障点(未示出)，所述故障点经配置以独立于任何螺纹连接而发生故障或断裂。故障点可以在大于安装工具202所需要的力的预先确定的轴向力下发生故障或剪切。

适配器252可以包括螺柱253，所述螺柱配置有位于其上的螺纹256。在一个实施例中，螺柱253具有外部(阳)螺纹256并且芯棒214具有内部(阴)螺纹；然而，螺纹的类型或配置并不是意味着进行限制，并且可以分别是，例如，反之亦然的阴-阳连接。

井下工具202可以借助于工作管柱(212，图2A)进入到钻井孔(206，图2A)中到达所期望的深度或位置，所述工作管柱可以配置有安装装置或机构。工作管柱212和安装套管254可以是堵塞工具系统200的一部分，所述系统用于将井下工具202放入到钻井孔中，且启动工具202以从初始位置移动到安装位置。安装位置可以包括密封元件222和/或与管状物(208，图2B)啮合的滑块234、242。在一个实施例中，安装套管254(其可配置为安装机构或工作管柱的一部分)可以用于促使或推动密封元件222的压缩以及将密封元件222膨胀到与周围管状物密封啮合。

安装装置和井下工具202的组件可以与芯棒214耦接，以及轴向地和/或纵向地沿着芯棒214移动。当安装顺序开始时，芯棒214可以被拉伸到张紧状态中，而安装套管254仍然保持静止。下部套筒260也可以被拉伸，这是因为它借助于螺纹218和螺纹262的耦接附接到芯棒214上。如图2C和图2D中所示的实施例，下部套筒260和芯棒214可以分别具有匹配或对齐的孔281A和281B，由此一个或多个锚定销211或类似物可以设置于其中或牢固地定位于其中。在实施例中，可以使用黄铜定位螺钉。销(或螺钉等)211可以防止在钻孔或进入期间的剪切或旋转脱离。

随着在箭头A的方向上拉伸下部套筒260，在下部套筒260与安装套管254之间围绕芯棒214设置的组件可以开始抵靠着彼此进行压缩。这种力和所带来的移动使得密封元件222进行压缩和扩展。下部套筒260也可以具有与滑块234啮合的倾斜套筒端部263，并且随着下部套筒260进一步在箭头A的方向上拉伸，端部263抵靠着滑块234进行压缩。因此，滑块234可以沿着复合部件220的锥形或倾斜表面228移动，并且最终径向朝外地与周围管状物(208，图2B)啮合。

滑块234的锯齿状的外表面或轮齿298可以配置成使得表面298防止滑块234(或工具)在周围管状物内移动(例如，轴向地或纵向地)，否则该工具202可能会无意地从其位置释放或移动。虽然滑块234被说明为具有轮齿298，但是在本发明的范围内滑块234可以配置有其它紧咬特征，例如，钮扣或插入件(例如，图13A-13D)。

初始地，密封元件222可以膨胀到与管状物接触，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”、解绕、和/或扩展的能力可允许复合部件220完全地延伸以与周围管状物的内表面啮合。

额外的张力或负载可以施加到工具202，从而引起锥体236移动，其可以至少一个表面237向第二滑块242内部倾斜(或倾斜、成锥形等)的方式围绕芯棒214设置。第二滑块242可以邻近或接近套管或锥体236。因而，密封元件222迫使锥体236抵靠着滑块242，使滑块242径向地向外移动到与管状物接触或紧咬啮合。相应地，可以径向向外地推动一个或多个滑块234、242且与管状物(208，图2B)啮合。在一个实施例中，锥体236可以滑动地啮合且围绕芯棒214设置。如图所示，第一滑块234可以在远端246处或靠近远端246，并且第二滑块242可以在近端248处或靠近近端248围绕芯棒214设置。在本发明的范围内，滑块234和242的位置可以互换。此外，滑块234可以与类似于滑块242的滑块互换，且反之亦然。

因为套筒254稳固地固定在适当的位置，所以套筒254可以抵靠着轴承板283啮合，这可以使得通过工具202的其余部分传递负载。安装套管254可以具有抵靠着轴承板端部284的套筒端部255。随着穿过工具202的张力的增大，锥体236的端部(例如，第二端240)抵靠着滑块242压缩，其可以通过轴承板283保持在适当的位置。由于锥体236能够自由移动及其锥形表面237，所以锥体236可以移动到滑块242下方的下侧，迫使滑块242向外且与周围管状物(208，图2B)啮合。

第二滑块242可以包括一个或多个紧咬元件(例如，钮扣或插入件278)，所述紧咬元件可经配置以提供与管状物的额外的紧咬。插入件278可以具有适合于提供到管状物表面中的额外的咬合的边缘或转角279。在一个实施例中，插入件278可以是软钢，例如，1018热处理钢。软钢的使用可以引起减小的或消除的由滑块啮合造成的套管损坏以及减小的由磨损造成的钻柱和设备损坏。

在一个实施例中，滑块242可以是一体式滑块，由此滑块242具有跨越其整个圆周的至少部分连接性。这意味着，虽然滑块242本身可以具有配置于其中的一个或多个凹槽244，但是滑块242本身不具有初始周向分离点。在一个实施例中，凹槽244可以等距离间隔开或设置于第二滑块242中。在其它实施例中，凹槽244可以具有交替布置的配置。也就是说，一个凹槽244A可以接近于滑块端部241，下一个凹槽244B可以接近于相对的滑块端部243，并且以此类推。

工具202可以配置有包括球座286的球形栓塞止回阀组装件。组装件可以是可移除的或整体地形成于其中的。在一个实施例中，芯棒214的钻孔250可以配置有形成或可拆卸地设置于其中的球座286。在一些实施例中，球座286可以整体地形成于芯棒214的钻孔250内。在其它实施例中，球座286可以单独地或任选地安装在芯棒214内，如所期望的。

球座286可以一定方式配置，使得球体285搁置或放置于其中，由此穿过芯棒214的流动路径可以闭合(例如，由于球体285的存在使得流过钻孔250的流动受到限制或控制)。举例来说，从一个方向的流体流动可以迫使球体285抵靠着底座286并保持，而从相反方向的流体流动可以推动球体285离开或远离底座286。因而，球体285和止回阀组装件可用于防止或以其它方式控制通过工具202的流体流动。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能够在井下操作(例如，压裂)期间保持所经受的最大压力。通过保留销287的使用，球体285和球座286可以被配置为保留的球形栓塞。因而，球体285可以适用于用作止回阀，方法是密封来自一个方向的压力，但是允许在相反的方向上的流体通过。

工具202可以被配置为落球栓塞，使得落球可以流动到落球座259中。落球的直径可以远远大于球体止回阀的球体的直径。在一个实施例中，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的座中。在适当时，落球(此处未示出)可以降入钻井孔(206，图2A)内并且朝向形成于工具202内的落球座259流动。球座可以半径259A形成(即，四周的圆形边缘或表面)。

在其它方面中，工具202可以被配置为桥塞，其一旦安装在钻井孔中，则可以防止或允许在任一方向(例如，向上/向下等)上穿过工具202的流动。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发明的工具202可以可配置为压裂栓塞、落球栓塞、桥塞等，方法是简单地使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适当地安装，则钻井孔中的流体压力可以增大，使得进一步的井下操作(例如，目标区域中的断裂)可以发生。

工具202可以包括防旋转组装件，所述防旋转组装件包括防旋转装置或机构282，其可以是弹簧、机械弹簧供能复合管状部件等等。装置282可以经配置且可用于防止工具202组件的不期望的或意外地移动或解绕。如图所示，装置282可以位于套筒(或外壳)254的腔室294中。在组装期间，可以通过使用锁定环296将装置282保持在适当的位置。在其它方面中，可以使用销将装置282保持在适当的位置。

图2D示出了锁定环296可以设置在与工作管柱212耦接的安装工具的零件217的周围。锁定环296可以通过穿过套筒254插入的螺丝牢固地保持在适当的位置。锁定环296可以包括导引孔或凹槽295，由此装置282的端部282A可以与其滑动啮合。突出部或夹具295A可以经配置以使得在组装期间，芯棒214和相应的工具组件可以抵靠着装置282在一个方向上转动和旋转；然而，突出部295A与装置端部282B的啮合可以防止在相反方向上的阻塞或松弛。

防旋转机构可以为工具和操作者提供额外的安全性，这是根据其可以帮助在工具错误的应用中被无意地使用的情况下防止工具的不可操作性而言的。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易于熔化，由此装置282和锁定环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旋开或从工作管柱212上落下。

工具202的钻穿可以通过以下事实来促进，即，芯棒214、滑块234、242、锥体236、复合部件220等可以由可钻孔材料制成，所述材料与常规的栓塞中的那些材料相比对钻头损坏较轻。钻头将继续移动穿过工具202直至井下滑块234和/或242钻探的足够深使得此类滑块失去其与钻井孔的啮合。当出现这种情况时，工具的其余部分(其通常包括下部套筒260和下部套筒260内的芯棒214的任何部分)落入井中。如果额外的工具202存在于工具202下方的被钻穿的井孔中，那么下降掉落的部分将搁置在位于钻井孔中的更深处的工具202的顶部，并且将通过与位于钻井孔中的更深处的工具202相关的钻穿操作而被钻穿。因此，工具202可以得到完全地移除，这可以引起管状物208的开启。

现在同时参考图3A、3B、3C和3D，示出了根据本发明所公开的实施例的可与井下工具一起使用的芯棒的等距视图和纵向截面图、芯棒的端部的纵向截面图以及与套筒啮合的芯棒的端部的纵向截面图。井下工具的组件可以围绕芯棒314布置和设置，如所属领域的技术人员所描述和理解。可以由细丝缠绕可钻孔材料制成的芯棒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大在轴向和径向方向上的芯棒314的强度。芯棒314的存在可以为工具提供在安装或堵塞操作期间保持压力和线性力的能力。

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

芯棒314的端部346、348可以包括内部或外部(或这两者)螺纹部分。如图3C中所示，芯棒314可以具有在钻孔350内的内部螺纹316，所述钻孔经配置以收纳机械或金属线路安装工具、适配器等(此处未示出)。举例来说，可以存在经配置以用于耦接芯棒314与另一组件(例如适配器252，图2B)的对应的螺纹的第一组螺纹316。在一个实施例中，第一组螺纹316是切变螺纹。在一个实施例中，施加到芯棒314的负载可以足够大以剪切第一组螺纹316。虽然不是必须的，但是切变螺纹的使用可以消除单独的切变环或销的需要，并且可以实现从工作管柱中剪切芯棒314。

近端348可以包括外部锥形物348A。外部锥形物348A可以帮助防止工具被卡住或粘合。举例来说，在安装期间，较小工具的使用可能导致工具被粘合在安装套管上，由此外部锥形物348的使用将允许工具更容易从安装套管中滑动离开。在一个实施例中，外部锥形物348A可以相对于轴358以约5度的角度

形成。锥形物348A的长度可以是约0.5英寸到约0.75英寸。

可以存在颈部或过渡部分349，使得芯棒可以具有变化的外径。在一个实施例中，芯棒314可以具有大于第二外径D2的第一外径D1。常规的芯棒组件配置有肩部(即，约90度的表面角度)，肩部使得组件易于发生直接剪切和故障。相比之下，本发明的实施例可以包括配置有倾斜的过渡表面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)358呈约25度。

过渡部分349可以在对工具组件进行压缩时承受径向力，从而分担负载。也就是说，在压缩轴承板383和芯棒314时，力并不仅仅在切变方向上取向的。在组件之中分担负载的能力意味着组件并不需要较大，从而带来了总体较小的工具尺寸。

除第一组螺纹316之外，芯棒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可以是沿着远端346处的外部芯棒表面345设置的圆形螺纹。圆形螺纹的使用可以增大螺纹连接的切变强度。

图3D说明在芯棒314的远端346处的组件连接性的一个实施例。如图所示，芯棒314可以与套筒360耦接，所述套筒具有经配置以与第二组螺纹318配合的对应的螺纹362。以此方式，工具的安装可能引起沿着第二组螺纹318成远离轴358的角度a分布负载力。可以存在设置于套筒360与滑块334之间的一个或多个球体364。球体364可以帮助促进滑块334的均匀断裂。

因此，圆形螺纹的使用可允许表面之间的非轴向相互作用，使得在除切变/轴线方向之外还存在向量力。圆形螺纹轮廓可以跨越螺纹根形成径向负载(而不是剪切)。因而，圆形螺纹轮廓也可以允许沿着多个螺纹表面的力的分布。由于复合材料通常最适合于压缩，因此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，这有利地提供高于5倍的螺纹轮廓的强度。

特别参考图3C，芯棒314可以具有设置于其中的球座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可以与芯棒314一体式形成。也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可以具有半径359A，所述半径提供了圆形边缘或表面以供落球与之匹配。在一个实施例中，底座359的半径359A可以小于搁置在底座中的球体的半径。在就座之后，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座。抵靠着半径表面推动和挤动落球所需的压力的量以及使落球不再受到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、球座和半径的尺寸。

与球座表面的常规的锋利点或边缘相比，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直径的落球的能力。此外，与正好位于其它球座的接触边缘/点处相比，表面359和半径359A可以更加适合于围绕球座的更大的表面区域分布负载。

现在同时参考图6A、6B、6C、6D、6E和6F，相应地示出了可与根据本发明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、纵向截面图、近距纵向截面图、侧面纵向图、纵向截面图和下侧等距视图。复合部件320可以按某种方式进行配置，使得在施加压缩力时，复合部件的至少一部分可以在远离工具轴(例如，258，图2C)的径向方向上开始变形(或扩展、偏转、扭转，无弹力、断裂、展开等)。虽然例示为“复合”，但是在本发明的范围内部件320可以由金属制成，包括合金等等。

在安装顺序期间，密封元件322和复合部件320可以压紧在一起。由于密封元件322的倾斜的外表面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状物的位置处或附近啮合周围管状物(未示出)。还可以存在弹性(或第二或下部)部分328。在一个实施例中，与可变形部分326相比，弹性部分328可以配置有较大或增大的弹性以发生变形。

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。在一个实施例中，第一材料331可以与第二材料332物理地或化学地接合、固化、模制等。此外，第二材料332可以类似地与可变形部分326物理地或化学地接合。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(螺旋形)切口图案的使用可以减少可变形部分326的结构性容量，使得复合部件320可以“开花”离开。凹槽330或凹槽图案并不意味受限于任何特定的取向，因此任何凹槽330可以具有可变间距和可变的半径。

通过凹槽330形成于可变形部分326中，第二材料332可以模制或结合到可变形部分326，使得凹槽330填充有第二材料332且被第二材料包封。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的聚氨基甲酸酯或硅酮。其它材料可以包括例如，TFE或PTFE套筒选择热收缩。复合部件320的第二材料332可以具有内部材料表面368。

不同井下条件可以指示第一和/或第二材料的选择。举例来说，在低温操作(例如，低于约250F)中，包括聚氨酯的第二材料可能是足够的，然而对于高温操作(例如，高于约250F)，聚氨酯可能不是足够的并且可以使用硅酮等的不同材料。

第二材料332结合凹槽330的使用可以为凹槽图案提供支持并且减少预先安装问题。通过第二材料332与可变形部分326接合或模制的附加益处，复合部件320抵靠着密封元件322的压缩可以带来组件与管状部件(例如，图2B中的208)的内表面之间的坚固的、强化的和具有弹性的屏障和密封。由于增大的强度，使得密封以及本发明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。

凹槽330允许复合部件320抵靠着管状物扩展，这可以带来工具与管状物之间的牢固的屏障。在一个实施例中，凹槽330可以是形成于可变形部分326中的螺旋(或螺旋形、缠绕等)切口。在一个实施例中，可以存在多个凹槽或切口330。在另一实施例中，可以存在两个对称地形成的凹槽330，如借助于图6E中的实例所示。在又一实施例中，可以存在三个凹槽330。

如通过图6C所说明，任何切口或凹槽330的深度d可以从外部侧表面364整个延伸到上侧内表面366。任何凹槽330的深度d可以随着凹槽330沿着可变形部分326前进而改变。在一个实施例中，外部平坦表面364A可以具有在与外部侧表面364相切的点处的交叉点，并且类似地，内部平坦表面366A可以具有在与上侧内表面366相切的点处的交叉点。表面364和366的平面364A和366A相应地可以平行或者它们可以具有交点367。虽然复合部件320被描绘为具有通过平面366A所说明的线性表面，但是并不意味对复合部件320进行限制，因为内表面可以是非线性的或非平坦的(例如，具有曲率或圆形轮廓)。

在一个实施例中，凹槽330或凹槽图案可以是螺旋图案，其具有在可变形部件326的外表面364上的恒定螺距(p₁约与p₂相等)、恒定半径(r₃约与r₄相等)。在一个实施例中，螺旋图案可以包括在可变形部件326的内表面366上的恒定螺距(p₁约与p₂相等)，可变半径(r₁不等于r₂)。

在一个实施例中，凹槽330或凹槽图案可以具有在可变形部件326的外表面364上的可变螺距(p₁不等于p₂)、恒定半径(r₃约与r₄相等)的螺旋图案。在一个实施例中，螺旋图案可以包括在可变形部件320的内表面366上的可变螺距(p₁不等于p₂)，可变半径(r₁不等于r₂)。

作为一个实例，螺距(例如，p₁、p₂等)可以在约0.5转/英寸到约1.5转/英寸的范围内。作为另一实例，在外表面上的任何给定点处的半径可以在约1.5英寸到约8英寸的范围内。在内表面上的任何给定点处的半径可以在约1英寸到约7英寸的范围内。虽然作为实例给出，但是尺寸并不意味是限制性的，因为其它螺距和径向尺寸也在本发明的范围内。

在图6B中所反映的示例性实施例中，复合部件320可以具有背锥角β上的凹槽图案切口。图案切口或由背锥角形成可允许复合部件320在向外扩展时不受限制。在一个实施例中，背锥角β可以是约75度(相对于轴258)。在其它实施例中，角β可以在约60度到约120度的范围内。

凹槽330的存在可允许复合部件320在压缩时具有解绕、扩展或“开花”运动，例如，借助于抵靠着可变形部分326的内表面的表面(例如，表面389)压缩。举例来说，当密封元件322移动时，迫使表面389抵靠着内表面388。一般而言，高压密封中的故障模式是在组件之间的间隙；然而，解绕和/或扩展的能力允许复合部件320完全地延伸到与周围管状物的内表面啮合。

现在同时参考图4A和4B，相应地示出了可与根据本发明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)的纵向截面图和等距视图。密封元件322可以由弹性体和/或聚合材料(例如，橡胶、丁腈橡胶、氟化橡胶或聚氨酯)制成，并且可以经配置以用于围绕芯棒(例如，214，图2C)定位或以其它方式设置。在一个实施例中，密封元件322可以由75DuroA弹性体材料制成。密封元件322可以设置在第一滑块与第二滑块之间(参见图2C，密封元件222和滑块234、236)。

在井下工具(202，图2C)的安装顺序期间，密封元件322可经配置以发生弯曲(变形、压缩等)，例如，以轴向方式。然而，虽然密封元件322可以发生弯曲，但是在工具组件的压缩之后，密封元件322也可以被调适以扩展或膨胀(例如，以径向方式)到与周围管状物(208，图2B)密封啮合。在一个优选实施例中，密封元件322提供抵靠着管状物的密封表面321的流体密封。

密封元件322可以具有经配置以用于与接近于其上的其它组件表面接触的一个或多个倾斜的表面。举例来说，密封元件可以具有倾斜表面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在安装顺序开始之后最初进行弯曲。凹槽376可以具有约0.25英寸的尺寸(例如，宽度、深度等)。

滑块

现在同时参考图5A、5B、5C、5D、5E、5F和5G，相应地示出了可与根据本发明所公开的实施例的井下工具一起使用的一个或多个滑块的等距视图、侧视图和纵向截面图、以及金属滑块的等距视图、金属滑块的侧视图、金属滑块的纵向截面图、以及无漂浮材料孔的金属滑块(及相关子组件)的等距视图。所描述的滑块334、342可以由金属(例如，铸铁)制成或由复合材料(例如，细丝缠绕的复合物)制成。在操作期间，复合材料的缠绕在压缩之下可以与插入件结合工作，以便增大工具的径向负载。

滑块334、342可用于上部滑块位置或下部滑块位置中，或在这两者中使用，而没有限制。显而易见的是，可以存在可围绕芯棒(214，图2C)设置的第一滑块334，并且也可以存在也可围绕芯棒设置的第二滑块342。滑块334、342中的任一个可以包括用于紧咬管状物、套管和/或钻井孔的内壁的构件，例如，多个紧咬元件，包括锯齿或轮齿398、插入件378等。如图5D-5F中所示，第一滑块334可以包括锯齿398的行和/或列399。可以布置或配置紧咬元件，由此滑块334、342以某种方式啮合管状物(未示出)，使得一旦安装好之后可以防止滑块或工具的移动(例如，纵向、轴向)。

在实施例中，滑块334可以是聚可模制材料。在其它实施例中，如所属领域的一般技术人员显而易见的，滑块334可以被硬化、表面硬化、热处理、渗碳等。然而，在一些情况下，滑块334可能太硬并且最终难以穿透或花费过长时间穿透。

通常，轮齿398上的硬度可以是约40-60洛氏硬度。如所属领域的一般技术人员所理解，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，内部滑块核心材料也可以变得过硬，这可能使得钻透滑块334变得不可能或不切实际。

因此，滑块334可经配置以包括形成于其中的一个或多个孔393。孔393可以穿过滑块334纵向取向的。一个或多个孔393的存在可以使得作为主要和/或大部分滑块材料的金属滑块的外表面307受到热处理，而滑块334的核心或内部主体(或表面)309受到保护。换句话说，孔393可以提供热量传递的屏障，方法是降低从外表面307到内部核心或表面309的滑块334的热导率(即，k值)。认为孔393的存在影响滑块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/淬火进行时，整个滑块334被加热和硬化。

因此，在热处理期间，滑块334上的轮齿398可以被加热和硬化，产生热处理的外表面/轮齿，而不是滑块的其余部分。以此方式，通过处理(例如，火焰(表面)硬化)，火焰的接触点被最小化(限制)在轮齿398的附近。

通过一个或多个孔393的存在，从轮齿到内径/核心(例如，横向)的硬度曲线可显著地降低，使得内部滑块材料或表面309具有约15的HRC(或约常规钢/铸铁的标准硬度)。在这一方面中，轮齿398保持较硬且提供最大咬合，但是滑块334的其余部分可很容易地钻孔。

一个或多个空隙空间/孔393可以填充有有用的“漂浮”(或低密度)材料400，以帮助碎片等在钻透之后上升到表面。设置于孔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，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块334被钻穿之后的碎片的提升。如所属领域的技术人员显而易见的，材料400可以用环氧树脂胶合或注射到孔393中。

滑块334中的槽位392可以促进断裂。槽位392的均匀间隔开的配置促进滑块334的均匀断裂。

如所属领域的技术人员已知的，第一滑块334可以围绕芯棒(214，图2B)设置或耦接到所述芯棒，例如，束带或切变螺钉(未示出)经配置以维持滑块334的位置直至施加足够的压力(例如，剪切)为止。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，以在运行井下工具到钻井孔中并且在起始安装之前保持滑块334在适当的位置。束带可以是可钻孔的。

当施加足够的负载时，滑块334抵靠着复合部件(例如，220，图2C)的弹性部分或表面进行压缩，并且随后径向向外扩展以啮合周围管状物(参见，例如，图2C中的滑块234和复合部件220)。

图5G说明在无形成于其中的任何凹槽或孔393的存在的情况下滑块334可以是硬化铸铁滑块。

简要地同时参考图11A和11B，示出了根据本发明的实施例的配置有多个复合部件1120、1120A和金属滑块1134、1142的井下工具1102的多个视图。滑块1134、1142在本质上可以是一体式的，并且由例如金属(例如，铸铁)或复合物的多种材料制成。众所周知的是与复合物相比，金属材料使得滑块较硬而难以钻穿，但是在一些应用中可能必需抵抗压力和/或防止工具1102从两个方向(例如，上方/下方)移动，使得使用两个金属的滑块1134是有益的。类似地，在高压/高温应用(HP/HT)中，可以有益的/更好的是使用由硬化金属制成的滑块。滑块1134、1142可以本发明中论述的方式围绕1114设置。

在本发明的范围内本文中所描述的工具可以包括多个复合部件1120、1120A。复合部件1120、1120A可以是相同的，或者它们可以是不同的并且涵盖本发明所描述的各种实施例中的任一者并且对于所属领域的一般技术人员而言是显而易见的。

再次参考图5A-5C，滑块342可以是一体式滑块，由此滑块342具有跨越其整个圆周的至少部分连接性。这意味着，虽然滑块342本身可以具有配置于其中的一个或多个凹槽344，但是滑块342在预设配置中不具有分离点。在一个实施例中，凹槽344可以在第二滑块342中等距离间隔开或切入所述第二滑块。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可以接近于滑块端部341，并且邻近的凹槽344B可以接近于相对的滑块端部343。如图所示，凹槽344A可以一直延伸穿过滑块端部341，使得滑块端部341在点372处不含材料。

在滑块342在其端部处不含材料的地方，滑块的该部分或附近区域在安装过程期间可能具有首先向外展开的趋势。滑块342的凹槽344的布置或位置可以按需要设计。在一个实施例中，滑块342可以被设计成具有凹槽344，带来沿着滑块342的径向负载的均等分布。替代地，一个或多个凹槽，例如，凹槽344B，可以在滑块端部343附近延伸或基本上接近滑块端部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少量的刚度。因此，滑块342的某些部分可以在滑块342的其它部分之前首先扩展或向外展开。

滑块342可以具有呈不同角度的一个或多个内表面。举例来说，可以存在第一倾斜滑块表面329和第二倾斜滑块表面333。在一个实施例中，第一倾斜滑块表面329可具有20度的角度，并且第二倾斜滑块表面333可具有40度的角度；然而，滑块表面的任何角度的度数不限于任何特定角度。倾斜表面的使用允许滑块342具有显著啮合力，同时使用可能的最小滑块342。

刚性单件式或一体式滑块配置的使用可以减少与常规的滑环相关联的预设的机会，因为常规的滑块是已知在运行期间用于枢转和/或扩展的。随着预设的机会的减小，可实现较快的进入时间。

滑块342可用于在安装过程期间将工具锁定在适当的位置，方法是将压缩组件的势能保持在适当的位置。滑块342也可以防止由于抵靠着工具的流体压力而发生工具的移动。第二滑块(342，图5A)可以包括设置于其上的插入件378。在一个实施例中，插入件378可以用环氧树脂胶合或按压配合到形成于滑块342中的对应的插入钻孔或凹槽375中。

简要地同时参考图13A-13D，相应地示出了可与本发明的滑块一起使用的配置有孔的插入件的下侧等距视图、另一插入件的下侧等距视图，以及插入件的顶侧等距视图。插入件378中的一个或多个可具有平坦表面380A或凹形表面380。在一个实施例中，凹形表面380可以包括形成于其中的凹陷377。插入件378中的一个或多个可具有尖锐的(例如，机器加工的)边缘或角379，这允许插入件378具有更大的咬合能力。

现在同时参考图8A和8B，相应地示出了可与根据本发明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)的下侧等距视图和纵向截面图。在一个实施例中，锥体336可以滑动地啮合并且围绕芯棒(例如，图2C中的锥体236和芯棒214)设置。锥体336可以某种方式围绕芯棒设置，使得至少一个表面337相对于其它附近组件(例如，第二滑块(242，图2C))向内成角度(或倾斜、锥形等)。因此，具有表面337的锥体336可经配置以与滑块协作以径向向外迫使滑块与管状物接触或紧咬啮合，是明显的，也是所属领域的技术人员所理解的。

在安装期间，并且随着穿过工具的张力的增大，锥体336的端部(例如，第二端340)可以抵靠着滑块压缩(参见图2C)。由于圆锥形表面337，锥体336可以移动到滑块下方的下侧，迫使滑块向外且进入与周围管状物的啮合(参见图2A)。锥体336的第一端338可以配置有锥体轮廓351。锥体轮廓351可经配置以与密封元件(222，图2C)配合。在一个实施例中，锥体轮廓351可经配置以与密封元件的对应的轮廓327A配合(参见图4A)。锥体轮廓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，相应地示出了可与根据本发明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)的等距视图和纵向截面图。在安装期间，下部套筒360将由于其附接到芯棒214而被拉动。如图9A和9B中一起所示，下部套筒360可具有与芯棒孔(281B，图2C)对齐的一个或多个孔381A。一个或多个锚定销311可以设置或牢固地定位于其中。在一个实施例中，可以使用黄铜定位螺钉。销(或螺钉等)311可以防止在钻孔期间的切变或旋转脱离。

随着下部套筒360被拉动，围绕芯棒设置的组件可以进一步抵靠着彼此进行压缩。下部套筒360可具有一个或多个锥形表面361、361A，所述表面可以减少被其它工具阻碍的可能性。下部套筒360还可以具有与例如第一滑块(234，图2C)啮合的倾斜的套筒端部363。随着下部套筒360被进一步拉动，端部363抵靠着滑块按压。下部套筒360可以配置有内部螺纹轮廓362。在一个实施例中，轮廓362可以包括圆形螺纹。在另一实施例中，轮廓362可以经配置以用于与芯棒(214，图2C)啮合和/或配对。可以使用球体364。球体364可以用于对例如滑块334进行取向或与所述滑块间隔开。球体364还可以帮助维持滑块334的断裂对称性。球体364可为例如黄铜或陶瓷的。

现在同时参考图7A和7B，相应地示出了可与根据本发明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。

由于套筒(254，图2C)可以稳固地保持在适当的位置，所以轴承板383可以类似地保持在适当的位置。安装套管可以具有抵靠着轴承板端部284、384的套筒端部255。简要地，图2C说明套筒端部255与板端部284的压缩如何可以出现在安装顺序的开始处。随着穿过工具的张力增大，轴承板283的另一端部239可以通过滑块242压缩，迫使滑块242向外且与周围管状物(208，图2B)啮合。

内部板表面319可以经配置以用于与芯棒倾斜啮合。在一个实施例中，板表面319可以啮合芯棒314的过渡部分349。唇缘323可用于保持轴承板383与工具202和滑块242同心。小唇缘323A还可以辅助轴承板383的居中和对齐。

现在同时参考图10A和10B，相应地示出了可与根据本发明所公开的实施例的井下工具一起使用的球座386(及其子组件)的等距视图和纵向截面图。球座386可以由细丝缠绕复合材料或金属(例如，黄铜)制成。球座386可经配置以装载和固持球体385，由此所述球座386可以充当阀门，例如，止回阀。作为止回阀，来自工具的一侧的压力可以被抵抗或停止，而来自另一侧的压力可以得到减轻并且从其中通过。

在一个实施例中，芯棒(214，图2D)的钻孔(250，图2D)可以配置有形成于其中的球座386。在一些实施例中，球座386可以整体地形成于芯棒的钻孔内，而在其它实施例中，球座386可以如所期望的单独地或可选地安装在芯棒内。因此，球座386可具有与芯棒的钻孔接合的外表面386A。球座386可具有球座表面386B。

球座386可以某种方式配置使得当球体(385，图3C)搁置于其中时，可以关闭穿过芯棒的流通路径(例如，通过球体385的存在，通过钻孔250的流动受到限制)。球体385可以由复合材料制成，由此球体385能够在井下操作(例如，压裂)期间保持最大压力。

因此，球体385可用于防止或以其它方式控制流体流过工具。在适当时，球体385可以降入钻井孔(206，图2A)内并且朝向形成于工具202内的球座386流动。替代地，在进入期间，球体385可以保留在工具202内并且使得球体下降时间被消除。因此，通过保留销(387，图3C)的使用，球体385和球座386可以被配置为保留球体栓塞。因此，球体385可以适用于用作止回阀，方法是对来自一个方向的压力进行密封，但是允许在相反的方向上的流体通过。

现在同时参考图12A和12B，示出了根据本发明所公开的实施例的封装井下工具的纵向侧视图。在实施例中，本发明的井下工具1202可以包括封装。封装可以通过注射模制过程完成。举例来说，工具1202可以组装、放置到经配置以用于注射模制的夹具装置中，由此封装材料1290可以被相应地注射到夹具中，并且使得其在工具1202(未示出)上静置或固化预先确定的时间量。

封装可以帮助解决预先安装问题；材料1290足够强以将工具零件(例如，滑块1234、1242)保持在适当的位置或抵抗工具零件的移动，并且在材料特性上是足够的以承受极端井下条件，但是在常规安装和操作中很容易被工具1202组件破坏。用于封装的实例材料包括聚氨酯或硅酮；然而，如所属领域的技术人员显而易见的，可以使用流动、硬化且并不限制井下工具的功能性的任何类型的材料。

现在同时参考图14A和14B，示出了根据本发明所公开的实施例的井下工具的多个配置的纵向截面图。井下工具1402的组件是可以进行布置并且可操作的，如本发明中所公开的实施例中所描述和所属领域的技术人员所理解的。

工具1402可以包括被配置为实心主体的芯棒1414。在其它方面中，芯棒1414可以包括穿过其中形成的流通路径或钻孔1450(例如，轴向钻孔)。钻孔1450可以是由于芯棒1414的制造而形成，例如，通过围绕杆缠绕的细丝或织物。如图14A中所示，芯棒可具有钻孔1450，所述钻孔配置有设置于其中的插入件1414A。销1411可用于紧固下部套筒1460、芯棒1414和插入件1414A。钻孔1450可以延伸穿过整个芯棒1414，并具有在第一端1448处和相对地在其第二端1446处的开口。图14B说明芯棒1414的端部1448可以装配有栓塞1403。

在某些情形中，落球可能不是可用选项，因此芯棒1414可以任选地装配有固定栓塞1403。栓塞1403可以经配置以用于更容易地钻穿，例如，具有中空体。因此，栓塞可以是足够强的以保持在适当的位置并且抵抗流体压力，但是很容易地被钻穿。栓塞1403可以螺纹式地和/或密封地啮合在钻孔1450内。

芯棒1414的端部1446、1448可以包括内部或外部(或这两者)螺纹部分。在一个实施例中，工具1402可用于压裂服务，且经配置以阻止来自工具1401上方的压力。在另一实施例中，复合部件1420B的取向(例如，位置)可以是与第二滑块1442啮合的。在这个方面，工具1402可用于消除流动，方法是经配置以阻止来自工具1402下方的压力。在另外其它实施例中，工具1402可在工具的每个端部上具有复合部件1420、1420A。图14A示出了与第一滑块1434啮合的复合部件1420，以及与第二滑块1442啮合的第二复合部件1420A。复合部件1420、1420A无需是相同的。在这一方面中，工具1402可用于双向服务，使得可以从工具1402上方和/或下方阻止压力。复合杆可以被胶合到钻孔1450中。

现在同时参考图15A、15F和15B，示出了具有说明本发明所公开的实施例的井下工具1502的系统1500的纵向截面图。井下工具1502可以如本发明中和在其它实施例中(例如，在系统200中)所述的运行、安放和操作，并且如同所属领域的技术人员以另外的方式所理解。工作管柱1512可用于将井下工具1502定位或设置到钻井孔中并且穿过钻井孔到达管状物1508内的所期望的位置，所述管状物可以是套管(例如，套管、悬挂套管、套管柱等)。

井下工具1502可以适用于变化的井下条件，例如，当多个ID存在于管状物1508内时。这可以在如下情形下出现：例如管状物1508的部分已经被损坏，“插入件”或贴片放置在管状物内以便生产(或其它井下操作)可以仍然出现或继续。当钻孔引起钻井孔中的弯曲时管状物1508内的损坏可以较大可能性出现。虽然在此处描述了实例，但是存在任何数量的非限制性方式(包括其它形式的损坏)，其可能最终导致管状物1508内存在两个或更多个ID，其可以呈窄化或某种类型的限制，两个不同ID管片段接合在一起等等的形式。

为了执行井下操作，例如，压裂，工具1502必须必然地可以一定方式操作，由此它可以移动(或运行)穿过变窄的管状物ID 1543，并且又仍然是可操作的以用于成功安装在第二ID 1588内。在一个实施例中，管状物1508的第一部分1547的第一ID 1587和管状物1508的第二部分1549的第二ID 1588可以是相同的。就此而言，窄化部1545(例如，通过贴片或插入件)可具有小于第一ID 1587/第二ID 1588的第三ID 1543，则工具1502需要具有足够狭窄的出入(run-in)OD 1541以通过其中，并且又是正常地安装在第二部分1549内。在实施例中，管状物1508的第一部分1547的第一ID 1587小于管状物的第二部分1549的第二ID1588(其中第二部分与第一部分相比是进一步的井下)。就此而言，工具1502需要具有足够狭窄的出入OD 1541以通过第一部分1547，然而又适当地安装在第二部分1549内，并且适当地在工具环形间隙1590中形成密封1525。所形成的密封1525可以承受大于10,000psi的加压。在一个实施例中，密封1525承受在约5，000psi到约15,000psi的范围内的加压。

与常规的栓塞相反，井下工具1502提供在其OD 1541上足够狭窄以通过狭窄的管状物ID 1543的能力，同时也具有围绕工具1502栓塞/密封环形间隙1590的能力。

因此，工具1502可具有指状部件1576。虽然许多配置是可能的，但是指状部件1576可以大体上具有经配置以用于放置在芯棒1514上或围绕芯棒1514设置的圆形主体(或环形)部分1595。从圆形主体部分中延伸的可以是两个或多个指状物(卡爪、突起部件等)1577(参见图15D)。在组装工具配置中，指状物1577可被定义为面向“上部”或朝向工具1502的顶部(近端)。

指状物1577可以角度Φ(相对于工具的长轴1599)形成指状表面，这可以引起(环形)空隙空间1593。指状物1577也可以由其间的间隙(1581，图15D)形成。指状物1577在宽度、长度和厚度方面的尺寸和指状物1577的数量可以被优化，以便具有较大的能力填充或闭塞环形间隙1590并且为密封元件1522提供足够的支撑。

在安装期间，指状部件1576可以沿着临接表面1594推动(或反之亦然，临接表面1594可以抵靠着指状部件1576的下侧推动)。临接表面1594可以是锥体1572的倾斜表面或锥形。虽然此处未示出，但是其它组件可以设置到指状部件1576的下侧(或端部1575)附近，例如，复合部件(320，图6A)或插入件(1699，图16A)。随着指状部件1576和表面1594一起推动，指状物1577可以因而径向朝外朝向管状物1508的内表面推动。对应的指状物1577的一个或多个端部1575可以最终与管状物1508接触，如通过接触点1586所示。端部1575可以配置(例如，通过机械加工)有端部锥形物1574。

端部锥形物1574的使用可以是多用途的。举例来说，如果在安装之前工具1502需要被移除(朝井孔向上移动)，那么随着工具1502朝井孔向上移动，指状物1577的端部1575可不太易于遭受表面上的卡住。此外，指状物1577的端部1575可具有接触管状物1508的更大的表面积，如通过接触表面的长度1589(在接触点1586处)所说明。

表面1594可以在本质上是光滑的和圆锥形的，这可以引起与指状部件1576的光滑的线性的啮合。在其它方面中，表面1594可以配置有止动件(或凹口)1570。在组装位置中，指状物1577的端部1575可以驻留或放置在止动件1570内。止动件1570内的端部1575的设置可以防止指状部件1576的无意操作。就此而言，需要一定量的安装力以使指状物1577的端部“凸出”离开止动件1570并且释放止动件1570，使得指状部件1576和表面1594可以一起被推动，并且指状物1577向外延伸。

芯棒1514可以包括一组或多组螺纹。在实施例中，远端1546可以包括配置有圆形螺纹的外表面。在实施例中，近端1548可以包括沿着钻孔1550配置有剪切螺纹的内表面。

指状部件1576可以围绕芯棒1514设置。具体地说，圆形(或环形)主体1595可以经配置以用于设置到芯棒1514上或围绕芯棒1514。在组装配置中，锥体(或第一圆锥形部件)1572可以围绕芯棒1514设置，并且与指状部件1577的端部1575和/或下侧(参见1597，图15D)啮合。在实施例中，锥体可以是(或可以替代为)复合部件(320，图6A)。就此而言，锥体或第一圆锥形部件1572可具有弹性部分和可变形部分，由此弹性部分可以与下侧啮合。然而，第一圆锥形部件1572并不意味是限制性的，仅需要其包括适用于随着锥体1572和指状部件1576被一起推动而径向朝外推动指状物1577的表面。

指状部件1576可以包括多个指状物1577。在实施例中，可以存在约6个到约10个范围内的指状物1577。指状物1577可以经配置以用于围绕工具(或“工具环形间隙”)至少部分阻断环形间隙1590，并且在其挤压到环形间隙1590中之后为密封元件1522提供足够的支撑(或后备)，如图15B中所示。指状物1577可以经配置以彼此对称和等距。随着指状物1577被向外推动，它们可以为中心化井下工具1502提供协同效应，这在管状物1508的第二部分1549具有水平取向的情况中可能是更有益的。

指状部件1576可被称为具有“过渡区”1510，基本上是指状物1577开始延伸远离主体1595的部件的部分。就此而言，指状物1577是连接到主体1595或与主体1595一体化。在指状物1577被径向朝外推动的操作中，挠曲(或部分断裂或破裂)可以出现在过渡区1510内。过渡区1510可以包括外表面1529和内表面1531。外表面1529和内表面1531可以通过材料1585的一部分或量而分离。指状部件1576可以经配置以使得挠曲、断裂或破裂出现在材料1585内。由于一个或多个凹槽，挠曲或破裂可以在材料内诱发。举例来说，内表面1531可具有第一指状物凹槽1511。外表面1529可以另外地或替代地具有指状物凹槽，例如，第二指状物凹槽1513。

材料1585的存在可以提供自然“铰链”效应，由此，指状物1577变为可从主体(环)1595中移动，例如，当指状部件1576抵靠着表面1594被推动时。在安装之后，一个或多个指状物1577可以在过渡区1510中至少部分保持与主体1595连接。材料1585的存在可以促进指状物1577的均匀的挠曲。材料1585的存在还可以确保部件1576内具有足够强度以支撑或限制密封元件1522的挤出和随后的井下压力负载。指状物1577的长度和/或材料1585的量是可操作变量，所述可操作变量可以经修改以适合相应的环形间隙大小的特定需要。

如图中所示，井下工具1502可以包括其它组件，例如，第一滑块1534；第二滑块1542；轴承板1583；第二圆锥形部件(或锥体)1536；以及与芯棒1514螺纹式啮合(例如，螺纹连接1579)的下部套筒1560。

井下工具1502的组件可以围绕芯棒1514布置和设置，如在本发明中和在其它实施例中所述的，并且如所属领域的技术人员以另外的方式理解的。因此，井下工具1502在各方面、功能、操作、组件等中与提供用于本发明中的其它工具实施例可以是类似或相同的，并且为了简洁起见冗余的讨论受到限制，而通过细节论述了结构性(和功能性)差异，虽然是以非限制性方式。

工具1502可以通过常规的安装工具(未示出)部署和安放，例如，购自德克萨斯州、休斯顿的贝克石油工具(Baker Oil Tools)有限公司的模型10、20或E-4安装工具。一旦工具1502到达管状物1508内的安装位置，则安装机构或工作管柱1512可以通过多种方法从工具1502中脱离，使得工具1502留在周围管状物和隔离的钻井孔(以及形成于环形间隙1590内的密封1525)的一个或多个区段中。在一个实施例中，一旦工具1502安装好，则张力可以施加到适配器(如果存在)直至适配器与芯棒1514之间的连接(例如，螺纹连接)失效。

井下工具1502可以包括延伸穿过工具(或工具主体)1502的芯棒1514。芯棒1514可以是实心主体。在其它方面中，芯棒1514可以包括形成于其中的流动路径或钻孔1550(例如，轴向钻孔)，其可以部分地延伸或延伸较短距离穿过芯棒1514。如图所示，钻孔1550可以延伸穿过整个芯棒1514，在其近端(或顶端)1548处以及相对地在其远端(或底端)1546(靠近工具1502的井下端)处具有开口。

工作管柱1512和安装套管1554可以是用于将井下工具1502放入到钻井孔中且启动工具1502以从初始位置移动到安装位置的堵塞工具系统1500的部分。安装位置可以包括密封元件1522和/或与管状物1508啮合的滑块1534、1542。在一个实施例中，可以使用安装套管1554以迫使或推动密封元件1522的压缩和膨胀(挤压)进入到与周围管状物1508的密封啮合中。

当安装顺序开始时，芯棒1514可以被拉伸到张紧状态中，而安装套管1554仍然保持静止。下部套筒1560也可以被拉伸，这是因为它借助于螺纹(或螺纹连接)1579的耦接附接到芯棒1514上。

随着下部套筒1560被朝向安装套管1554拉伸，在下部套筒1560与安装套管1554之间围绕芯棒1514设置的组件可以开始抵靠着彼此进行压缩以产生安放力(Fs)。这一力和所带来的移动使得密封元件1522进行压缩和扩展。下部套筒1560还可以具有与滑块1534啮合的倾斜套筒端部1563，并且随着下部套筒1560被拉伸，端部1563抵靠着滑块1534进行压缩。因此，滑块1534可以沿着指状部件1576的锥形的或倾斜表面1528移动，并且最终径向朝外进入到与周围管状物1508啮合。

初始地，密封元件1522可以膨胀到与管状物接触，随后在工具1502中进一步张紧(这可以使得锥体1572和指状部件1576压缩在一起)，使得表面1594作用于内表面(或下侧)1597上。额外的张力或负载可以施加到工具1502(引起锥体1536的移动)，其可以至少一个表面1537向第二滑块1542内部倾斜(或倾斜、成锥形等)的方式围绕芯棒1514设置。第二滑块1542可以邻近或接近套管或锥体1536。因而，密封元件1522迫使锥体1536抵靠着滑块1542，使滑块1542径向地向外移动到与管状物1508接触或紧咬啮合。相应地，可以径向向外地推动一个或多个滑块1534、1542且与管状物1508啮合。在一个实施例中，锥体1536可以滑动地啮合且围绕芯棒1514设置。如图所示，第一滑块1534可以在远端1546处或靠近远端1546，并且第二滑块1542可以在近端1548处或靠近近端1548围绕芯棒1514设置。在本发明的范围内，滑块1534和1542的位置可以互换。此外，滑块1534可以与类似于滑块1542的滑块互换，且反之亦然。虽然滑块1534、1542可以是相同的本质(例如，硬化铸铁)，但是它们也可以不同(例如，一个滑块由复合物制成，并且另一个滑块由复合材料制成)。滑块1534、1542中的一个或两个可具有根据本发明所公开的实施例的单件式配置。

因为套筒1554稳固地固定在适当的位置，所以套筒1554可以抵靠着轴承板1583啮合，这可以使得通过工具1502的其余部分传递负载。安装套管1554可以具有抵靠着轴承板端部1584的套筒端部1555。随着穿过工具1502的张力的增大，锥体1536的端部(例如，第二端1540)抵靠着滑块1542压缩，其可以通过轴承板1583保持在适当的位置。由于锥体1536能够自由移动及其锥形表面1537，所以锥体1536可以移动到滑块1542下方的下侧，迫使滑块1542向外且与周围管状物1508啮合。

有时可能存在对狭窄的工具OD的需要。在此情况下，复合芯棒可能最终是不充足的，也就是说，狭窄的工具OD需要较小组件，包括较窄/较小芯棒。复合芯棒可以仅在一定程度上在其大小和尺寸上减小，直至其可能不适合于承受井下状况和安装力。相应地，可以使用金属芯棒，也就是说，由金属材料制成的芯棒。金属或金属材料是适用于制造可在狭窄的工具OD应用中使用的芯棒的任何此类材料。

现在参考图18，示出了说明本发明中所公开的实施例的具有带有在其上的复合组件的金属芯棒的混合井下工具的纵向截面图。

井下工具1802可以如在本发明中和在其它实施例中(例如，在系统200，1500等中)所述的运行、安放和操作，并且如所属领域的技术人员以另外的方式所理解。由于井下工具1802以多种方式类似于工具1502，所以涉及组件、组装、运行、安放等的讨论进行简化以便避免冗余；然而，这并不意味着工具1802意图受限于如同1802的实施例，因为其它实施例和配置也是可能的，如将对所属领域的技术人员显而易见的。

一个特定的领域区分金属芯棒1814的存在。如此处所示，替代于整体近端经配置以用于在其上安装工具组件，可将螺纹连接环1817螺纹式啮合在芯棒1814的端部周围。

在实施例中，芯棒1814可以由例如铝、可分解金属和聚合物、可分解复合金属、淡水可分解金属和卤水可分解金属制成。金属材料可以如同德克萨斯州、尼德维尔(Needville)的Bubbletight有限责任公司产生的，如对于所属领域的技术人员显而易见的，包括淡水可分解复合金属、环境温度淡水可分解复合金属、环境温度淡水可分解弹性体聚合物和高强度卤水可分解复合金属。

可以更可实行的是制造金属棒以及在螺纹1811、1811a上进行加工。随后，下部套筒1860和环1817可以螺纹旋拧在芯棒1814上，其它组件放置在其间。

简要地同时参考图15C、15D和15E，相应地示出了指状部件的等距视图、圆锥形部件的等距视图和束带(或环)的等距视图。

现在同时参考图16A和16B，示出了说明本发明所公开的实施例的井下工具1602的系统1600的纵向截面图。井下工具1602可以如在本发明中和在其它实施例中(例如，在系统200，1500等中)所述的运行、安放和操作，并且如所属领域的技术人员以另外的方式所理解。由于井下工具1602以多种方式类似于工具1502，所以涉及组件、组装、运行、安放等的讨论进行简化以便避免冗余；然而，这并不意味着工具1602意图受限于如同1502的实施例，因为其它实施例和配置也是可能的，如将对所属领域的技术人员显而易见的。

一个特定的领域区分围绕芯棒1614设置且在锥体1672与指状部件1676之间的中间组件的存在。如此处所示，可以使用环形“插入件”1699。

简要地参考图19A和19B，示出了根据本发明所公开的实施例的插入件的截面图和等距视图。插入件1699可具有圆形主体1697，其具有第一端1696和第二端1633。

凹槽或绕组1694可以形成于第一端1696与第二端1633之间。由于插入件1699可以是环形的，所以可能在主体1697中存在中空体1693。相应地，插入件1699可以经配置以用于设置到芯棒(1614，图16A)上和/或围绕所述芯棒设置。凹槽1694的使用可以是有益的，因为虽然需要插入件1699具有一定程度的刚度，但是也需要插入件1699扩展(展开、开花等)超过工具的初始OD。

就此而言，插入件1699可以由低伸长率材料(例如，～100％伸长率的物理特性)制成。插入件1699材料可以是玻璃或碳纤维或强化的纳米碳/纳米硅。插入件1699可以足够耐用以承受压缩力，但是在通过锥体(1672，图16A)向外推动之后仍然扩展或以其它方式展开。插入件1699可以由PEEK(聚醚醚酮)制成。

凹槽1694可以连续穿过主体1697。然而，凹槽1694也可以是不连续的，由此存在多个凹槽，且相应的凹槽之间存在材料部分169(或以其它方式限定)。凹槽1694可以螺旋地形成本质上是“弹簧状”的插入件。第一端1696的边缘1692可以放置在凹口或止动件(锥体1672的1670，图16A)内。虽然未示出，但是填充物可以安置于凹槽1694内。填充物的使用可以帮助在运行期间为工具1602(及其组件)提供稳定性。在实施例中，填充物可以由硅酮制成。

在实施例中，在无凹槽存在的情况下插入件1699可具有实心环主体，如图17A和17B中所示。返回参考图19A和19B，因为插入件1699可以是环形，所以在主体1697中可能存在中空体1693。相应地，插入件1699可以经配置以用于放置到芯棒(1614，图16A)上和/或围绕所述芯棒放置。

再次参考图16A和16B，虽然其结构不限于此处的描绘，但是指状部件1676通常可具有圆形主体(或环形)部分1695，其经配置以用于围绕芯棒1614设置或运行。

在安装期间，指状部件1676可以沿着邻近表面1694推动(或反之亦然，邻近表面1694可以抵靠着指状部件1676的下侧推动)。邻近表面1694可以是锥体1672的倾斜表面或锥形。

虽然插入件1699可能初始地在指状部件1676与锥体1672之间，但是插入件1699最终将被压缩，由此允许指状部件1676接触倾斜表面1694。因为指状部件1676和表面1694被一起推动，所以指状物(1577，图15D)可能因而朝向管状物1608的内表面被向外推动，如图16B中所示。

井下工具1602的配置为插入件1699提供了从第一直径的其初始状态(例如，图16A)过渡到第二直径的其扩展状态(例如，图16B)的能力，并且最终支持扩展或限制密封元件1622的挤压，从而得到OD可有效增大的工具。

井下工具1602可以包括设置于插入件1699与指状部件1676之间的牺牲部件(或屏障环)1659。牺牲部件1659可以由高伸长率材料(例如，～200％伸长率或更大的物理特性)制成。

图17C和17D示出了牺牲部件1659的纵向截面图和等距视图。简要地同时参考图19A和17C，牺牲部件1659可以是环形的，并且经配置以用于与插入件1699啮合(例如，组装配置)。牺牲部件1659可以大体上是环形的，并且经配置以用于与第二端1633啮合。在各方面中，插入件1699的第二端1633可具有经配置以啮合牺牲部件1659的凹部(腔室等)1688的唇缘1687。

牺牲部件1659可以由柔韧的、高伸长率材料制成。类似比较是插入件1699材料可以与轮胎橡胶类似，然而牺牲部件1689材料可以与橡皮圈橡胶类似。

牺牲部件1659可以用于“缓冲”压缩力，否则的话压缩力将被插入件1699吸收并且可能造成不希望的局部伸长率，其中插入件1699可能超过其伸长率限制并且发生故障。

再次参考图16A和16B，插入件1699和牺牲部件1689的使用可以是有用的/有益的以防止插入件1699中的无意中的撕开或压裂，这种撕开或压裂本来是由于指状物端部1675与插入件1699的端部1696之间直接接触造成的。

井下工具1602可以包括锥体环或束带1653(也参见图15E)。锥体环1653可以在本质上是环形的并且经配置以用于围绕主体1695适配。锥体环1653的截面可以是三角形形状的。虽然不限于任何特定材料，但是锥体环1653可以由耐用的、很容易地钻孔的材料(例如，铝)制成。相应地，主体1695可以一定方式配置使得锥体环1653可以设置于其上。如图16B中所示，当指状物(1577，图15D)扩展时，指状物表面1574a、锥体环表面1649和(主体1695的)主体锥形物1651形成大体上线性的且连续的表面以用于滑块1634滑动地啮合在其上。表面之间的光滑连续性的存在可帮助确保滑块1634的恰当设置。

井下工具1602可以包括其它组件，例如，第二滑块1642；轴承板1683；第二圆锥形部件(或锥体)1636；以及下部套筒1660。井下工具1602的组件可以围绕芯棒1614布置和设置，如在本发明中和在其它实施例中所述的，并且如所属领域的技术人员以另外的方式理解的。因此，井下工具1602在各方面、功能、操作、组件等中与提供用于本发明中的其它工具实施例的可以是类似或相同的，并且为了简洁起见冗余的讨论进行简化，而通过细节论述了结构性(和功能性)差异，虽然是以非限制性方式。

在本发明的范围内指状部件1676(或1576等)可以是混合式复合结构。也就是说，环主体1695可以由S玻璃(或S2玻璃)制成，其与E玻璃相比通常被理解为高强度、较强且较硬的材料(具有较高弹性模数)。此材料可以形成所希望的缠绕角度，以产生具有与铝类似的物理特性的复合材料构造。也就是说，缠绕角度中的轴向倾斜越多，径向负载越低。相比之下，倾斜越大，径向强度越大。

随着滑块被推动到接触环主体1695且与管状物1608啮合，这一相加的强度可以适用于支撑(或以其它方式承受)从滑块1634产生的力。

替代于此材料，指状物(1577，图15D)可以由电或“E玻璃”制成。指状物的材料可以形成第二缠绕角度。这可提供具有较大灵活性的指状部件1676的一部分。在一些方面中，这使得环主体1695更多的为特意的弹性部分，并且指状物更多的为特意的可变形部分。

本发明中所公开的实施例的组件可以由注射模制和机械加工的组合制成。

本发明的实施例涉及用于在管状物中执行井下操作的包括多个步骤的方法，例如，放下井下工具穿过管状物的第一部分；继续放下井下工具直至到达管状物的第二部分内的位置；以及在第二部分内安装井下工具。具体地说，第一部分可以包括小于第二部分的第二内径的第一内径。

根据所述方法，井下工具可以包括：芯棒，其包括一组或多组螺纹；指状部件，其围绕芯棒设置；以及第一圆锥形部件，其也围绕芯棒设置并且与指状部件的下侧啮合，其中指状部件包括经配置以用于至少部分阻断工具环形间隙的多个指状物。

所述方法中的井下工具可以进一步包括：第一滑块；第二滑块；轴承板；第二圆锥形部件；密封元件；以及与芯棒螺纹式啮合的下部套筒。第一圆锥形部件可以包括止动件。相应的多个指状物的端部可以设置在止动件内。止动件可以周向围绕第一圆锥形部件的圆锥形表面。第一圆锥形部件可以包括弹性部分和可变形部分。弹性部分可以与下侧啮合。弹性部分可以包括止动件。相应的多个指状物的端部设置在止动件内。相应的指状物的一个或多个端部可具有外部锥形表面。一个或多个指状物可具有外表面和内表面。第一指状物凹槽可以设置于外表面内。第二指状物凹槽可以设置于内表面内。工具的一个或多个组件可以由包括细丝缠绕材料、玻璃纤维织布缠绕材料和模制玻璃纤维复合物中的一个或多个的材料制成。

所述方法中的井下工具选自由压裂栓塞和桥塞组成的群组。

优点

井下工具的实施例在尺寸上是较小的，这允许工具可用于更细的孔径中。在尺寸上较小也意味着每个工具的材料成本较低。因为隔离工具(例如，栓塞)以大量的数量使用并且通常是不可重复使用的，所以每个工具较小的成本节约将带来巨大的年度资金成本节约。

可实现协同效应，因为较小工具意味着可很容易地实现较快钻孔时间。同样，即使是每个单个工具钻穿时间中的较小节约也可带来以年度为基础的巨大节约。

有利的是，组件的配置以及借助于复合部件形成的弹性屏障使得工具可以承受显著地较高的压力。能够应付较高钻井孔压力的能力使得操作者能够钻更深和更长的钻井孔，以及较大的压裂流体压力。具有较长的钻井孔和增大的储层断裂的能力带来显著增大的产量。

由于工具可以较小(较短)，所以工具可在在井管中行进较短的半径弯曲而不会发生阻碍和预设。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的压降下承受较高的流体流动速率。当球体就位时工具可承受较大的压力峰值(球体峰值)。

复合部件可有利地膨胀或撑开，这有助于在泵送期间的进入，从而减少了所需的泵送流体体积。这构成水的节约并且减少了与处理/处置回收流体相关联的成本。

由于轴向和径向影响允许较快的泵送速度，所以一件式滑块组装件可抵抗预先设置。这进一步减少了完成压裂操作所需的时间/水的量。

使用如本发明中所述的指状部件的优点是可提供较高差压能力、较小贴片ID、较短工具长度、较低工具成本和更容易/更快的可钻孔能力。

虽然已经示出并描述了本发明的优选实施例，但是所属领域的普通技术人员可以在不脱离本发明的精神和教示的情况下对其作出修改。本发明中所描述的实施例仅仅是示例性的且并不意味为限制性的。本发明中公开的本发明的许多变化和修改是可能的且在本发明的范围内。其中数字范围或限制是明确地陈述的，此类表达范围或限制应理解为包括落入明确地陈述的范围或限制内的类似大小的迭代范围或限制。对于权利要求的任何元件的术语“可选地”的使用意指对象元件是需要的，或者可替代地不需要的。这两者都意图涵盖在权利要求的范围内。例如“包括”、“包含”、“具有”等较广义术语的使用应理解成为提供对例如“由……组成”、“主要由…组成”、“基本上由……组成”等较窄术语的支持。

因此，保护范围不限于上文所描述的限制，仅受所附的权利要求的限制，该范围包括权利要求的标的物的所有等效物。每一和每个权利要求作为本发明的实施例并入到说明书中。因此，权利要求是进一步的描述并且是对本发明的优选实施例的补充。对参考的包括或论述并非承认其为本发明的现有技术，尤其是公开日期在本申请的优先权日之后的任何参考。本发明中所引用的所有专利、专利申请和公开的披露内容在此以引用的方式并入本文中，以提供补充本发明中所阐述的内容的背景知识，或示例性、程序性或其它细节。

Claims (27)

1.一种井下工具，其包括：

芯棒，其包括远端、近端、外部芯棒表面、流动钻孔和一组螺纹，所述流动钻孔从所述近端到所述远端延伸穿过整个所述芯棒的长度，所述一组螺纹在所述远端处的所述外部芯棒表面上；

指状部件，其围绕所述芯棒设置；

第一圆锥形部件，其也围绕所述芯棒设置；

插入件，其围绕所述芯棒设置但不与所述芯棒啮合，并设置于所述指状部件与所述第一圆锥形部件之间，并且接近所述指状部件的端部；以及

下部套筒，其与所述一组螺纹螺纹式啮合；

其中，所述指状部件包括经配置以用于至少部分阻断工具环形间隙的多个指状物；所述插入件包括圆形主体、第一端、第二端和形成于所述圆形主体中在所述第一端与所述第二端之间的螺旋形缠绕凹槽。

2.根据权利要求1所述的井下工具，所述工具进一步包括：

第一滑块；

第二滑块；

轴承板；

第二圆锥形部件；以及

密封元件。

3.根据权利要求2所述的井下工具，其中，所述工具的一个或多个组件由包括细丝缠绕材料、玻璃纤维织布缠绕材料和模制玻璃纤维复合物中的一种或多种材料制成。

4.根据权利要求1所述的井下工具，其中，所述工具的一个或多个组件由包括细丝缠绕材料、玻璃纤维织布缠绕材料和模制玻璃纤维复合物中的一种或多种材料制成。

5.根据权利要求1所述的井下工具，其中，所述多个指状物中的一个或多个端部包括外部锥形表面。

6.根据权利要求1所述的井下工具，其中，所述多个指状物中的一个或多个包括外表面和内表面，并且其中第一指状物凹槽设置于所述外表面内，并且其中第二指状物凹槽设置于所述内表面内。

7.一种井下工具，其包括：

芯棒，其包括远端、近端、外部芯棒表面和设置在所述远端处的所述外部芯棒表面上的一组螺纹；

下部套筒，其与所述一组螺纹啮合；

指状部件，其围绕所述芯棒设置；

第一圆锥形部件，其也围绕所述芯棒设置并且接近所述指状部件的端部；以及

插入件，其围绕所述芯棒设置但不与所述芯棒啮合，并设置于所述指状部件与所述第一圆锥形部件之间，并且接近所述指状部件的端部；

其中，所述指状部件包括经配置以用于至少部分阻断工具环形间隙的多个指状物。

8.根据权利要求7所述的井下工具，所述工具进一步包括：

第一滑块；

第二滑块；

轴承板；

第二圆锥形部件；以及

密封元件；

其中，所述芯棒还包括流动钻孔，所述流动钻孔从所述近端到所述远端延伸穿过整个所述芯棒的长度。

9.根据权利要求8所述的井下工具，其中，所述多个指状物中的一个或多个端部包括外部锥形表面。

10.根据权利要求9所述的井下工具，其中，所述指状部件包括外表面和内表面，并且其中第一凹槽设置于所述外表面内，并且其中第二凹槽设置于所述内表面内。

11.根据权利要求9所述的井下工具，其中，所述工具的一个或多个组件由包括细丝缠绕材料、玻璃纤维织布缠绕材料和模制玻璃纤维复合物中的一种或多种材料制成。

12.一种用于在管状物中执行井下操作的方法，所述方法包括：

放下井下工具穿过所述管状物的第一部分，其中，所述井下工具包括：

芯棒，其包括远端、近端、外部芯棒表面、流动钻孔和一组螺纹，所述流动钻孔从所述近端到所述远端延伸穿过整个所述芯棒的长度，所述一组螺纹在所述远端处的所述外部芯棒表面上；

第一滑块；

第二滑块；

轴承板；

第二圆锥形部件；

密封元件；

下部套筒，其与所述一组螺纹螺纹式啮合；

指状部件，其围绕所述芯棒设置；

第一圆锥形部件，其也围绕所述芯棒设置；

插入件，其设置于所述指状部件与所述第一圆锥形部件之间；

继续放下所述井下工具直至到达在所述管状物的第二部分内的位置处；以及在所述第二部分内安装所述井下工具，

其中所述第一部分包括小于所述第二部分的第二内径的第一内径。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述指状部件包括经配置以从初始位置移动到安装位置的多个指状物，并且其中所述插入件由聚醚醚酮制成。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述指状部件包括外表面和内表面，并且其中第一凹槽设置于所述外表面内，并且其中第二凹槽设置于所述内表面内。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述工具的一个或多个组件由包括细丝缠绕材料、玻璃纤维织布缠绕材料和模制玻璃纤维复合物中的一种或多种材料制成。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述井下工具选自由压裂栓塞和桥塞组成的群组。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述插入件包括圆形主体、第一端、第二端和形成于所述圆形主体中在所述第一端与所述第二端之间的螺旋形缠绕凹槽。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述插入件包括外表面和内表面，并且其中所述螺旋形缠绕凹槽的深度在所述外表面与所述内表面之间延伸。

19.一种井下工具，其包括：

由复合材料制成的芯棒，所述芯棒包括远端、近端、外部芯棒表面、流动钻孔和一组螺纹，所述流动钻孔从所述近端到所述远端延伸穿过整个所述芯棒的长度，所述一组螺纹在所述远端处的所述外部芯棒表面上；

第一滑块；

轴承板；

密封元件；

下部套筒，其与所述芯棒螺纹式啮合；

指状部件，其围绕所述芯棒设置；

第一圆锥形部件，其也围绕所述芯棒设置；以及

插入件，其围绕所述芯棒设置但不与所述芯棒啮合，并设置于所述指状部件与所述第一圆锥形部件之间，并且接近所述指状部件的端部，

其中所述指状部件包括经配置以用于以至少部分阻断工具环形间隙的方式弯曲的多个指状物。

20.根据权利要求19所述的井下工具，所述工具进一步包括：

第二滑块；以及

第二圆锥形部件。

21.根据权利要求20所述的井下工具，其中，所述第一滑块包括第一一体式滑块主体，并且其中所述第二滑块包括第二一体式滑块主体。

22.根据权利要求20所述的井下工具，其中，所述多个指状物的一个或多个端部包括外部锥形表面，并且其中所述插入件是螺旋形的。

23.根据权利要求19所述的井下工具，其中，所述多个指状物中的一个或多个包括外表面和内表面，并且其中第一指状物凹槽设置于所述外表面内，第二指状物凹槽设置于所述内表面内。

24.一种井下工具，其包括：

芯棒，其包括远端、近端、外部芯棒表面、流动钻孔和一组螺纹，所述流动钻孔从所述近端到所述远端延伸穿过整个所述芯棒的长度，所述一组螺纹在所述远端处的所述外部芯棒表面上；

指状部件，其围绕所述芯棒设置；

第一圆锥形部件，其也围绕所述芯棒设置并且接近所述指状部件的端部；

第一滑块；

第二滑块；

轴承板；

第二圆锥形部件；

插入件，其设置于所述指状部件与所述第一圆锥形部件之间，且接近所述指状部件的端部；

密封元件；以及

下部套筒，其与所述一组螺纹螺纹式啮合，

其中，所述插入件包括圆形主体、第一端、第二端和形成于所述圆形主体中在所述第一端与所述第二端之间的螺旋形缠绕凹槽；

其中所述指状部件包括经配置以用于弯曲的多个指状物，其中所述指状部件包括外表面和内表面，其中第一凹槽设置于所述外表面内，第二凹槽设置于所述内表面内。

25.根据权利要求24所述的井下工具，其中，所述多个指状物的一个或多个端部包括外部锥形表面。

26.根据权利要求25所述的井下工具，其中，所述工具的一个或多个组件由包括细丝缠绕材料、玻璃纤维织布缠绕材料和模制玻璃纤维复合物中的一种或多种材料制成。

27.根据权利要求26所述的井下工具，其中，所述第一滑块包括第一一体式金属滑块主体，所述第二滑块包括第二一体式金属滑块主体。

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