CN116829808A - 用于可回收井下工具的使用可膨胀金属材料的碎片屏障 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于在井下在井眼中形成碎片屏障的系统。所述系统可包括心轴、可回收井下工具以及碎片环。所述心轴可定位在井眼内。所述可回收井下工具可定位在所述心轴周围，以在井下在所述井眼中执行任务。所述碎片环可包括可定位在所述心轴周围的可膨胀材料以形成碎片屏障。所述碎片屏障可响应于将所述可膨胀材料暴露于井眼流体而形成。

Description

用于可回收井下工具的使用可膨胀金属材料的碎片屏障

技术领域

本公开总体上涉及井眼操作，并且更具体地(尽管不一定排他地)涉及可回收井下工具中的碎片屏障。

背景技术

各种工具可在井下被部署在井眼中，并且可在完成井眼相关任务之后被回收。各种工具的一些实例可包括封隔器、油管悬挂器等。工具可设置在井下达延长的时间段以完成井眼相关任务，并且在延长的时间段内，沉积物或其他碎片可在井下受到扰动，使得碎片在工具内或工具周围沉降或积聚。在一些实例中，设置在井下的包括积聚的碎片的工具可能难以回收，并且在一些情况下，移除包括积聚的碎片的工具可能导致井眼和井下工具的损坏。

附图说明

图1是根据本公开的一个实例的一组可回收井下工具的示意图，该组可回收井下工具具有设置在井眼中的至少一个碎片环。

图2是根据本公开的一个实例的包括碎片环的可回收井下工具的截面侧视图。

图3是根据本公开的一个实例的包括碎片环和聚合物环的可回收井下工具的一部分的截面侧视图。

图4是根据本公开的一个实例的由不可膨胀护套封装的碎片环的实例的剖视图。

图5是根据本公开的一个实例的在可回收井下工具上形成碎片屏障的过程的流程图。

具体实施方式

本公开的某些方面和实例涉及使用包括可膨胀材料的碎片环在井眼内的可回收井下工具上形成碎片屏障。可膨胀材料可包括可膨胀金属材料、可膨胀弹性体材料或用于形成碎片屏障的其他合适的可膨胀材料。碎片环可形成碎片屏障，该碎片屏障可防止沉积物或其他类型的碎片在井眼相关任务期间沉降在可回收井下工具中或周围。可回收井下工具可包括封隔器、悬挂器或用于执行井眼相关任务并且可下降到井眼中和升出井眼的其他工具。在可膨胀材料是可膨胀金属材料的实例中，可膨胀金属材料可包括至少一种金属元素或至少一种金属合金，当暴露于诸如盐水的井眼流体时，它们可膨胀以形成碎片屏障。在可膨胀材料是可膨胀弹性体材料的另一实例中，可膨胀弹性体材料可包括至少一种非金属元素或至少一种非金属材料，当暴露于井眼流体时，它们可膨胀以形成碎片屏障。

可回收井下工具可在井下被设置或以其他方式定位在井眼中以执行井眼相关任务。在井眼相关任务期间，沉积物或其他类型的碎片可能会在可回收井下工具中或周围堆积。在一些实例中，碎片的堆积或积聚会妨碍可回收井下工具的移除或者会增加移除可回收井下工具的难度。在一些情况下，移除包括积聚的碎片的可回收井下工具可能导致可回收井下工具、井眼等的损坏。

碎片环可定位在包括可回收井下工具的心轴上，以防止或以其他方式减轻碎片的堆积或积聚。在一些实例中，碎片环可包括可膨胀金属材料，该可膨胀金属材料可在可回收井下工具到达井眼中的期望深度之后形成碎片屏障。一旦可回收井下工具定位在井眼中所需深度处，可膨胀金属材料在暴露于盐水或其他井眼流体时可经历膨胀操作以形成碎片屏障。可膨胀金属材料的膨胀可能不会由下入井操作或其他流体循环操作触发。

可回收井下工具可包括卡瓦、楔、带槽表面以及用于执行井眼相关任务的其他合适的部件。碎片环可定位成邻接楔，使得可回收井下工具的部分接收来自碎片环的接触支撑。碎片环可以是拉紧的部件，并且在下入井操作或擦拭测试期间，碎片环不能被移除或者以其他方式从碎片环的原始位置被扰动。

碎片环可包括可膨胀金属材料，并且在一些实例中，碎片环可包括用于改变或改进碎片环的性能的其他材料。例如，碎片环可包括可膨胀金属材料和聚合物材料的组合。在该实例中，可膨胀金属材料可以是与聚合物材料的复合物，其中可膨胀金属材料作为连续相(其中金属泡沫与聚合物组合)，或者其中聚合物材料作为连续相(其中可膨胀金属颗粒混合到聚合物中)。

在其他实例中，碎片环可包括：可膨胀金属材料和包括不可膨胀材料的护套。不可膨胀材料可包括金属元素或合金、聚合物材料或其他合适的不可膨胀材料。可膨胀金属材料可至少部分地由不可膨胀护套封装，并且不可膨胀护套可延迟催化流体或材料(诸如井眼流体)与可膨胀金属材料相互作用。该延迟可能导致形成碎片屏障的延迟膨胀反应。例如，当包括带有不可膨胀护套的碎片环的可回收井下工具定位在井下并且执行循环操作、下入井操作或其他相关操作时，可使用延迟膨胀反应。在操作期间，可回收井下工具可能被移动或以其他方式扰动，并且如果在该实例中膨胀反应没有被延迟，则可能发生对井眼、对可回收井下工具或其组合的损坏。

在一些实例中，碎片环可包括可膨胀弹性体材料。可膨胀弹性体材料可包括聚合物材料或其他合适的非金属可膨胀材料。可膨胀弹性体材料可响应于暴露于井眼流体而以与可膨胀金属材料类似或相同的方式膨胀，以形成碎片屏障。在一些实例中，可膨胀弹性体材料可通过吸收井眼流体而膨胀。与由可膨胀金属材料形成的碎片屏障相比，由可膨胀弹性体材料形成的碎片屏障可持续相似或相同量的时间，并且具有相似或相同的效果。

碎片环的可膨胀金属材料可通过在盐水的存在下经历水解反应而膨胀以形成金属氢氧化物。金属氢氧化物可比碱金属反应物占据更多的空间。这种体积膨胀可允许可膨胀金属材料在可膨胀金属材料和任何相邻表面的界面处形成屏障。例如，摩尔镁具有24g/mol的摩尔质量和1.74g/cm³的密度，其产生13.8cm/mol的体积。氢氧化镁具有60g/mol的摩尔质量和2.34g/cm³的密度，其产生25.6cm/mol的体积。25.6cm/mol比13.8cm/mol多85％的体积。作为另一实例，摩尔钙具有40g/mol的摩尔质量和1.54g/cm³的密度，其产生26.0cm/mol的体积。氢氧化钙具有76g/mol的摩尔质量和2.21g/cm³的密度，其产生34.4cm/mol的体积。34.4cm/mol比26.0cm/mol多32％的体积。例如，摩尔铝具有27g/mol的摩尔质量和2.7g/cm³的密度，其产生10.0cm/mol的体积。氢氧化铝具有63g/mol的摩尔质量和2.42g/cm³的密度，其产生26cm/mol的体积。26cm/mol比10cm/mol多160％的体积。

可膨胀金属材料可包括可经历水合反应以形成比碱金属或金属合金反应物体积更大的金属氢氧化物的任何金属或金属合金。金属在水合反应期间可变成单独的颗粒，并且这些单独的颗粒可锁定或结合在一起以形成被认为是可膨胀金属材料之物。可膨胀金属材料的合适金属的实例包含但不限于镁、钙、铝、锡、锌、铍、钡、锰或其任何组合。可膨胀金属材料的合适金属合金的实例可包含但不限于镁、钙、铝、锡、锌、铍、钡、锰或其任何组合的任何合金。金属合金的具体实例可包括镁-锌、镁-铝、钙-镁或铝-铜。

在一些实例中，金属合金可包括不是金属的合金元素。这些非金属元素的实例包含但不限于石墨、碳、硅、氮化硼等。在一些实例中，金属可经合金化以提高反应性或控制氧化物的形成。在一些实例中，金属合金可与促进腐蚀或抑制钝化且因此增加氢氧化物形成的掺杂剂金属合金化。掺杂剂金属的实例包含但不限于镍、铁、铜、碳、钛、镓、汞、钴、铱、金、钯或其任何组合。

在可膨胀金属材料包括金属合金的实例中，金属合金可由固溶体工艺或粉末冶金工艺产生。包括金属合金的碎片屏障可由金属合金产生工艺或通过对金属合金的后续处理形成。如本文所用，术语“固溶体”是指由单一熔体形成的合金，其中合金(诸如镁合金)中的组分在铸件中熔化在一起。随后可以对铸件进行挤压、锻造、热锻或加工，以形成可膨胀金属材料的碎片屏障的所需形状。应当理解，可能发生合金颗粒的分布的一些微小的变化。

固溶体可以是一种或多种溶质在溶剂中的固态溶液。当溶剂的晶体结构通过添加溶质而保持不变并且当混合物保持为单一均相时，此类混合物可被认为是溶液而不是化合物。粉末冶金工艺通常包括获得或产生粉末形式的易熔合金基体。然后将粉末状易熔合金基体放入模具中或与至少一种其他类型的颗粒混合，然后放入模具中。可向模具施加压力以将粉末颗粒压实在一起，以将它们熔合以形成固体材料，该固体材料可用作可膨胀金属材料。在一些实例中，可膨胀金属材料可包括氧化物。作为实例，氧化钙在高能反应中与水反应以产生氢氧化钙。一摩尔氧化钙占据9.5cm³，而1摩尔氢氧化钙占据34.4cm³，这是260％体积膨胀。包含本文所公开的任何金属的氧化物的金属氧化物的实例包含但不限于镁、钙、铝、铁、镍、铜、铬、锡、锌、铅、铍、钡、镓、铟、铋、钛、锰、钴或其任何组合。所选择的可膨胀金属材料可被选择成使得所形成的碎片屏障不会降解到盐水中。因此，形成相对不溶于水的水合产物的可膨胀金属材料的金属或金属合金的使用可为优选的。例如，氢氧化镁和氢氧化钙在水中具有低溶解性。

另外，碎片屏障可定位在井下工具中，使得由于碎片屏障设置在其中的区域的几何形状，可限制降解到盐水中，并且因此导致碎片屏障的暴露减少。例如，设置有可膨胀金属材料的区域的体积可小于可膨胀金属材料的膨胀体积。在一些实例中，区域的体积小于膨胀体积的多达50％。或者，可设置碎片屏障的区域的体积可小于膨胀体积的90％、小于膨胀体积的80％、小于膨胀体积的70％或小于膨胀体积的60％。

在一些实例中，金属水合反应可包括中间步骤，其中金属氢氧化物是小颗粒。当受到限制时，这些小颗粒可能会锁在一起形成屏障。因此，可存在中间步骤，其中可膨胀金属材料在成为固体金属与形成屏障的步骤之间形成一系列细颗粒。小颗粒可具有小于0.1英寸的最大尺寸并且通常具有小于0.01英寸的最大尺寸。在一些实例中，小颗粒包括1至100个细粒(冶金细粒)。

在一些实例中，碎片屏障的可膨胀金属材料可分散到粘合剂材料中。粘合剂可以是可降解的或不可降解的。在一些实例中，粘合剂可以是可水解降解的。粘合剂可以是可膨胀的或不可膨胀的。如果粘合剂是可膨胀的，则粘合剂可以是遇油可膨胀的、遇水可膨胀的、或者遇油和遇水可膨胀的。在一些实例中，粘合剂可以是多孔的。在一些替代实例中，粘合剂可以不是多孔的。粘合剂的一般实例包含但不限于橡胶、塑料和弹性体。粘合剂的具体实例可包含但不限于聚乙烯醇、聚乳酸、聚氨酯、聚乙醇酸、丁腈橡胶、异戊二烯橡胶、PTFE、硅酮、氟弹性体、乙烯类橡胶和PEEK。在一些实施例中，分散的可膨胀金属可以是从机械加工过程获得的切屑。在一些实例中，由可膨胀金属材料形成的金属氢氧化物可在足够的膨胀压力下脱水。例如，如果金属氢氧化物抵抗额外氢氧化物形成的移动，则可能形成升高的压力，这可能使金属氢氧化物脱水。这种脱水可导致由可膨胀金属形成金属氧化物。作为实例，氢氧化镁可在足够压力下脱水以形成氧化镁和水。作为另一实例，氢氧化钙可在足够压力下脱水以形成氧化钙和水。作为又一实例，氢氧化铝可在足够压力下脱水以形成氧化铝和水。可膨胀金属材料的氢氧化物形式的脱水可允许可膨胀金属材料形成额外的金属氢氧化物并继续膨胀。

在一个实例中，用于在井眼内形成金属氢氧化物的盐水可以是咸水(例如，含有溶解在其中的一种或多种盐的水)、饱和咸水(例如，从地下地层产生的咸水)、海水、淡水或其任何组合。一般来说，盐水可来自任何来源。盐水可以是一价盐水或二价盐水。合适的一价盐水可包含例如氯化钠盐水、溴化钠盐水、氯化钾盐水、溴化钾盐水等。合适的二价盐水可包含例如氯化镁盐水、氯化钙盐水、溴化钙盐水等。在一些实例中，盐水的盐度可能超过10％。

给出说明性实例是为了向读者介绍本文讨论的一般主题，而不旨在限制所公开概念的范围。以下部分参考附图描述了各种额外的特征和实例，其中相似的数字表示相似的元件，并且方向性描述用于描述说明性方面，但是与说明性方面类似，其不应该用于限制本公开。

图1是根据本公开的一个实例的一组可回收井下工具102的示意图100，该一组可回收井下工具具有设置在井眼106中的至少一个碎片环104。碎片环104可包括可膨胀材料，诸如可膨胀金属材料、可膨胀弹性体材料或其他合适的可膨胀材料。在期望深度处，可回收井下工具102可暴露于井眼流体，例如盐水，并且碎片环104可膨胀以接触相邻井眼壁108以形成碎片屏障。在所示出的实例中，示出了具有两个碎片环104的两个可回收井下工具102，但是可包括用于执行井眼相关任务的其他合适数量的可回收井下工具102或碎片环104。当碎片环104形成碎片屏障时，井眼106或可回收井下工具102的部分110可与井眼106或可回收井下工具102的其他部分隔离，以防止碎片沉降在可回收井下工具102中或周围。

碎片环104可定位在可回收井下工具上，使得碎片环104邻接屏障设置楔，以便为包括可回收井下工具102的系统提供接触支撑。在一些实例中，碎片环可定位在可回收井下工具102的顶部或上部部分上。在某些实例中，碎片环104可包括可膨胀金属材料。在此类实例中，可膨胀金属材料可膨胀以在井眼106中形成碎片屏障。碎片屏障可由可膨胀金属材料经历水解反应或经历水解反应紧接脱水反应而形成。在可膨胀材料是可膨胀弹性体材料的实例中，碎片屏障可以以与可膨胀金属材料相同或相似的方式形成。在某些实例中，碎片环104可包括至少部分地封装可膨胀材料的不可膨胀护套。在其他实例中，包括在碎片环104中的可膨胀材料可包括聚合物材料和可膨胀金属材料的组合。

图2是根据本公开的一个实例的包括碎片环202的可回收井下工具200的截面侧视图。可回收井下工具200可包括封隔器、衬管悬挂器、碎片镖、可剪切隔离塞或在可回收井下工具200的外径与井眼106的壁的内径之间具有紧密配合公差的其他合适的井下工具。可回收井下工具200可另外包括心轴204、卡瓦206、楔208和剪切销210。心轴204可在井下定位在井眼106中，以允许可回收井下工具200执行井眼相关任务。在一些实例中，井眼相关任务可涉及使用楔208来扩张卡瓦206以使卡瓦206与井眼壁108接触。当完成井眼相关任务时，卡瓦206可沿着楔208缩回，以使得能够从井眼106移除心轴204和可回收井下工具200。当提升心轴204并开始从井眼106移除心轴204和可回收井下工具200的过程时，剪切销210可剪切，使得卡瓦206和楔208能够收缩至一直径，该直径允许在不损坏的情况下移除心轴204和可回收井下工具200。

碎片环202可包括可膨胀材料，该可膨胀金属材料可定位在心轴204周围，使得当膨胀时，可膨胀材料可形成防止沉积物或其他碎片积聚在可回收井下工具中或周围的碎片屏障。可膨胀材料可以是可膨胀金属材料和可膨胀弹性体材料、其组合、或用于形成碎片屏障的其他合适的可膨胀材料。可膨胀材料可响应于暴露于诸如盐水的井眼流体而膨胀，以接触井眼壁108而形成碎片屏障。可膨胀材料可以在一定量的时间内膨胀以形成碎片屏障。例如，当可膨胀材料暴露于井眼流体时，可膨胀材料可膨胀持续数小时至数天的时间段，并且一旦完成膨胀，可膨胀材料可接触井眼壁108以形成碎片屏障。

在一些实例中，楔208可以是屏障设置楔，使得碎片环202可定位成邻接楔208。一旦碎片环202的可膨胀材料已经膨胀以形成碎片屏障，可回收井下工具200或包括可回收井下工具200的系统可受益于接触支撑。在这种情况下，接触支撑可指示包括碎片环202、楔208和卡瓦206的部件与相邻部件接触，使得相邻部件的接触侧平行。以这种方式，可优化每个组件完成的工作。

图3是根据本公开的一个实例的包括碎片环202和聚合物环302的可回收井下工具200的部分300的截面侧视图。部分300可另外包括心轴204、卡瓦206、楔208和剪切销210。聚合物环302可包括诸如聚四氟乙烯的聚合物材料，并且聚合物环302可用作辅助碎片屏障。在一些实例中，部分300可不包括聚合物环302。碎片环202可包括可膨胀材料，诸如可膨胀金属材料，并且碎片环202可另外包括可部分封装可膨胀材料的不可膨胀护套304。下面关于图4进一步描述不可膨胀护套304。

如关于图2所描述的，楔208可以是屏障设置楔。碎片环202可定位成使得碎片环202邻接楔208，以向包括部分300的可回收井下工具200或包括可回收井下工具200(包括部分300)的系统提供接触支撑。可回收井下工具200的部分300可另外包括可定位在楔208与剪切销210之间的带槽表面306。带槽表面306可包括与相邻表面相比的凹陷表面。带槽表面306可允许心轴204和包括部分300的可回收井下工具200从井眼106移除。例如，一旦心轴204在井上方向上提升离开井下位置，剪切销210可剪切以导致卡瓦206和楔208向内塌缩或以其他方式收缩以允许心轴204和可回收井下工具200从井眼106移除而不损坏。然而，在一些实例中，剪切销210可能不会以冲击碎片环202的方式剪切。带槽表面306可响应于剪切销210的剪切而与碎片环202相互作用，使得由碎片环202形成的碎片屏障被解除，以允许心轴204和可回收井下工具从井眼106移除而不损坏。

图4是根据本公开的一个实例的由不可膨胀护套304封装的碎片环202的实例400的剖视图。不可膨胀护套304可包括不可膨胀材料或不可膨胀材料(诸如聚合物、陶瓷、有机材料、金属、金属合金、其组合或其他合适的非膨胀材料)的组合。不可膨胀护套304可包括阳极氧化涂层或等离子体电解氧化涂层，其中在碎片环202包括可膨胀金属材料的实例中，不可膨胀护套304通过氧化碎片环202的一部分而形成。

在一些实例中，不可膨胀护套304可以是疏水性的，诸如油脂或蜡。不可膨胀护套304可由物理气相沉积或化学气相沉积工艺产生。此外，不可膨胀护套304可被喷涂、浸渍、电沉积、润湿、利用自催化反应施加、从溶剂中真空蒸发或利用其他合适的技术施加。不可膨胀护套可延迟井眼流体402与可膨胀材料之间的相互作用，并且该延迟可允许包括部分300的可回收井下工具200被定位在井下而不损坏或过早膨胀。不可膨胀护套304可包括导致井眼流体402与可膨胀材料之间的相互作用延迟的抑制剂。

如所示出的，碎片环202的实例400包括完全封装碎片环202的不可膨胀护套，但在其他实例中，不可膨胀护套可部分封装碎片环202。例如，碎片环202的三个侧面可定位成邻接可回收井下工具200的特征(诸如楔208、卡瓦206等)。因此，在该实例中，不可膨胀护套304可定位成邻接碎片环202的面向外的侧面，以部分地封装碎片环202。用不可膨胀护套304封装碎片环202，无论是部分地还是完全地，都可能导致形成碎片屏障的延迟。例如，响应于被定位在井眼106中，可回收井下工具200可暴露于井眼流体402。在一些实例中，使碎片环202立即形成碎片屏障可能导致对井眼106、可回收井下工具200等的损坏。包括在不可膨胀护套304中的抑制剂可延迟形成碎片屏障，并且因此可防止损坏。当暴露于井眼流体402时，不可膨胀护套304的抑制剂可物理地结合到井眼流体402，可使井眼流体402重新导向，或者可以以其他方式延迟井眼流体402向碎片环202的迁移。当到达碎片环202时，井眼流体402可使得在碎片环202中发生膨胀反应，以使得碎片环202形成碎片屏障。

图5是根据本公开的一个实例的在可回收井下工具200上形成碎片屏障的过程500的流程图。在框502处，过程500涉及将包括可回收井下工具200和碎片环202的心轴204定位在井眼106中以执行井眼相关任务。碎片环202可包括可膨胀材料，诸如可膨胀金属材料。在一些实例中，可膨胀金属材料可与聚合物材料组合，并且在其他实例中，可膨胀金属材料可至少部分地用包括不可膨胀材料的护套封装。在某些实例中，可膨胀材料可包括可膨胀金属材料和聚合物材料的组合。

在框504处，过程500涉及将可膨胀金属材料暴露于井眼流体以形成碎片屏障。井眼流体可包括盐水或其他合适的井眼流体或催化流体，以使得可膨胀金属材料膨胀以形成碎片屏障。当暴露于井眼流体时，可膨胀金属材料可膨胀，可接触井眼壁108，并且可形成碎片屏障以防止碎片积聚在可回收井下工具200中或周围。

在可膨胀金属材料至少部分地由不可膨胀护套封装的实例中，可膨胀金属材料的膨胀可被延迟，因为井眼流体在与可膨胀金属材料相互作用之前可行进穿过或围绕不可膨胀护套。在该实例中，不可膨胀护套可不与井眼流体相互作用或以其他方式响应于暴露于井眼流体。在一个实例中，不可膨胀护套304或碎片环202的组合物或两者可导致防止碎片环202膨胀，直到暴露于井眼流体30天之后。抑制剂可嵌入不可膨胀护套中，并且抑制剂可延迟形成碎片屏障的膨胀反应。在一些实例中，抑制剂可将膨胀反应延迟30天，或者在其他实例中，抑制剂可将膨胀反应延迟另一合适的预设时间量，以例如允许可回收井下工具200正确定位于井眼106中。

当抑制剂延迟膨胀反应时，可回收井下工具200可被正确定位并且可在井眼内执行其他操作，例如下入井、擦拭测试、循环或其他操作。在这种情况下，碎片环202可处于未膨胀状态，这可防止对可回收井下工具200、井眼106等的损坏。

在框506处，过程500涉及在井眼相关任务期间维持碎片屏障。响应于碎片屏障形成，碎片屏障可以维持一段时间。在一些实例中，一段时间可以是可对应于井眼任务或以其他方式与井眼任务相关联的预定时间量。在其他实例中，碎片屏障可由井眼相关任务的操作员或监督员手动解除。可通过在井上方向上提升心轴204来解除碎片屏障。一旦心轴204被提升，定位在可回收井下工具200上、邻近楔208和剪切销210的带槽表面306可与碎片环202相互作用，使得碎片环202至少部分地移位以导致碎片屏障被拆除。

在一些方面，根据以下实例中的一个或多个实例提供了用于在井眼中在可回收井下工具上形成碎片屏障的系统、方法和碎片环：

如下文所用，对一系列实例的任何引用应理解为对这些实例中的每一个的分别引用(例如，“实例1-4”应理解为“实例1、实例2、实例3或实例4”)。

实例1是一种系统，其包括：心轴，其可定位在井眼内；可回收井下工具，其可定位在心轴周围，以在井下在井眼中执行任务；以及碎片环，其包括可膨胀材料，所述可膨胀材料可定位在所述心轴周围，以响应于将所述可膨胀材料暴露于井眼流体而形成碎片屏障。

实例2是根据实例1所述的系统，其中所述可膨胀材料包括可膨胀金属材料或可膨胀弹性体材料，所述可膨胀金属材料或可膨胀弹性体材料与所述井眼流体相互作用以膨胀而形成所述碎片屏障。

实例3是根据实例1所述的系统，其中所述可回收井下工具进一步包括屏障设置系统的屏障设置楔，并且其中所述碎片环可定位成使得所述碎片环邻接所述屏障设置楔，以便为所述屏障设置系统的所述屏障设置楔提供接触支撑。

实例4是根据实例1所述的系统，其中所述碎片环进一步包括聚合物材料，其中所述聚合物材料可与所述可膨胀材料组合以形成可膨胀复合材料。

实例5是根据实例1所述的系统，其中所述碎片环进一步包括不可膨胀护套，其中所述不可膨胀护套至少部分地封装所述可膨胀材料。

实例6是根据实例1所述的系统，其中所述可回收井下工具进一步包括可邻近屏障设置楔定位的带槽表面，以允许所述可回收井下工具从所述井眼移除，其中所述带槽表面可定位成与所述碎片环相互作用，以促进所述碎片环响应于所述心轴在井上方向上的移动而移动。

实例7是根据实例1所述的系统，其中所述碎片环在暴露于所述井眼流体达少于预设时间量时可维持在未膨胀状态，并且在暴露于所述井眼流体达预设时间量之后可膨胀以形成所述碎片屏障。

实例8是根据实例1所述的系统，其中所述可膨胀材料是可膨胀金属材料，并且其中可使用所述可膨胀金属材料的碱土金属或过渡金属的水解反应来形成所述碎片屏障。

实例9是一种方法，其包括：将心轴定位在井眼内，所述心轴包括可回收井下工具和碎片环，所述碎片环包括定位在所述心轴周围的可膨胀金属材料；将所述可膨胀金属材料暴露于井眼流体，以形成从所述碎片环邻接所述井眼的壁的碎片屏障；以及在所述可回收井下工具的井眼相关任务期间维持所述碎片屏障。

实例10是根据实例9所述的方法，其中将所述可膨胀金属材料暴露于井眼流体以形成碎片屏障包括使用所述可膨胀金属材料的碱土金属或过渡金属的水解反应来形成所述碎片屏障。

实例11是根据实例9所述的方法，其中所述碎片环在暴露于所述井眼流体达少于预设时间量时维持在未膨胀状态，并且在暴露于所述井眼流体达预设时间量之后膨胀以形成所述碎片屏障。

实例12是根据实例9所述的方法，其中所述可回收井下工具包括屏障设置楔，并且其中所述碎片环可定位成使得所述碎片环邻接所述屏障设置楔。

实例13是根据实例9所述的方法，其中所述碎片环包括聚合物材料，其中所述聚合物材料与所述可膨胀金属材料组合以形成可膨胀复合材料。

实例14是根据实例9所述的方法，其中所述碎片环包括不可膨胀护套，其中所述不可膨胀护套至少部分地封装所述可膨胀金属材料。

实例15是根据实例9所述的方法，其进一步包括通过在井上方向上提升所述心轴而将所述可回收井下工具从所述井眼移除，其中：提升所述心轴导致剪切销剪切并且导致所述碎片环至少部分地移入所述心轴的带槽表面中，以至少部分地移除所述碎片屏障；并且至少部分地移除所述碎片屏障使得能够有效地移除待从所述井眼移除的所述可回收井下工具。

实例16是一种碎片环，其包括：可膨胀金属材料，其可定位在心轴周围并且可当在井下在井眼中时响应于将所述可膨胀金属材料暴露于井眼流体而膨胀，以在可回收井下工具中形成碎片屏障。

实例17是根据实例16所述的碎片环，其进一步包括不可膨胀护套，其中所述不可膨胀护套包括聚合物、陶瓷、有机材料或金属，并且其中不可膨胀护套至少部分地封装所述可膨胀金属材料。

实例18是根据实例16所述的碎片环，其中所述可回收井下工具包括屏障设置楔，并且其中所述碎片环可定位成使得所述碎片环邻接所述可回收井下工具的所述屏障设置楔。

实例19是根据实例16所述的碎片环，其进一步包括聚合物材料，其中所述聚合物材料与所述可膨胀金属材料组合以形成可膨胀复合材料。

实例20是根据实例16所述的碎片环，其中可使用所述可膨胀金属材料的碱土金属或过渡金属的水解反应来形成所述碎片屏障。

某些实例(包括图示实例)的前述描述仅出于图示和描述的目的而呈现，并且不旨在是穷举的或将本公开限制于所公开的精确形式。在不脱离本公开的范围的情况下，其许多修改、适应和使用对于本领域技术人员来说将是显而易见的。

Claims (20)

1.一种系统，其包括：

心轴，其可定位在井眼内；

可回收井下工具，其可定位在所述心轴周围，以在井下在所述井眼中执行任务；以及

碎片环，其包括可膨胀材料，所述可膨胀材料可定位在所述心轴周围，以响应于将所述可膨胀材料暴露于井眼流体而形成碎片屏障。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述可膨胀材料包括可膨胀金属材料或可膨胀弹性体材料，所述可膨胀金属材料或可膨胀弹性体材料与所述井眼流体相互作用以膨胀而形成所述碎片屏障。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述可回收井下工具进一步包括屏障设置系统的屏障设置楔，并且其中所述碎片环可定位成使得所述碎片环邻接所述屏障设置楔，以便为所述屏障设置系统的所述屏障设置楔提供接触支撑。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述碎片环进一步包括聚合物材料，其中所述聚合物材料可与所述可膨胀材料组合以形成可膨胀复合材料。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述碎片环进一步包括不可膨胀护套，其中所述不可膨胀护套至少部分地封装所述可膨胀材料。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述可回收井下工具进一步包括可邻近屏障设置楔定位的带槽表面，以允许所述可回收井下工具从所述井眼移除，其中所述带槽表面可定位成与所述碎片环相互作用，以促进所述碎片环响应于所述心轴在井上方向上的移动而移动。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述碎片环在暴露于所述井眼流体达少于预设时间量时可维持在未膨胀状态，并且在暴露于所述井眼流体达所述预设时间量之后可膨胀以形成所述碎片屏障。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述可膨胀材料是可膨胀金属材料，并且其中可使用所述可膨胀金属材料的碱土金属或过渡金属的水解反应来形成所述碎片屏障。

9.一种方法，其包括：

将心轴定位在井眼内，所述心轴包括可回收井下工具和碎片环，所述碎片环包括定位在所述心轴周围的可膨胀金属材料；

将所述可膨胀金属材料暴露于井眼流体，以形成从所述碎片环邻接所述井眼的壁的碎片屏障；以及

在所述可回收井下工具的井眼相关任务期间维持所述碎片屏障。

10.根据权利要求9所述的方法，其中将所述可膨胀金属材料暴露于井眼流体以形成碎片屏障包括使用所述可膨胀金属材料的碱土金属或过渡金属的水解反应来形成所述碎片屏障。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述碎片环在暴露于所述井眼流体达少于预设时间量时维持在未膨胀状态，并且在暴露于所述井眼流体达所述预设时间量之后膨胀以形成所述碎片屏障。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述可回收井下工具包括屏障设置楔，并且其中所述碎片环可定位成使得所述碎片环邻接所述屏障设置楔。

13.根据权利要求9所述的方法，其中所述碎片环包括聚合物材料，其中所述聚合物材料与所述可膨胀金属材料组合以形成可膨胀复合材料。

14.根据权利要求9所述的方法，其中所述碎片环包括不可膨胀护套，其中所述不可膨胀护套至少部分地封装所述可膨胀金属材料。

15.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括通过在井上方向上提升所述心轴而将所述可回收井下工具从所述井眼移除，其中：

提升所述心轴导致剪切销剪切并且导致所述碎片环至少部分地移入所述心轴的带槽表面中，以至少部分地移除所述碎片屏障；并且

至少部分地移除所述碎片屏障使得能够有效地移除待从所述井眼移除的所述可回收井下工具。

16.一种碎片环，其包括：

可膨胀金属材料，其可定位在心轴周围并且当在井下在井眼中时可响应于将所述可膨胀金属材料暴露于井眼流体而膨胀，以在可回收井下工具中形成碎片屏障。

17.根据权利要求16所述的碎片环，其进一步包括不可膨胀护套，其中所述不可膨胀护套包括聚合物、陶瓷、有机材料或金属，并且其中所述不可膨胀护套至少部分地封装所述可膨胀金属材料。

18.根据权利要求16所述的碎片环，其中所述可回收井下工具包括屏障设置楔，并且其中所述碎片环可定位成使得所述碎片环邻接所述可回收井下工具的所述屏障设置楔。

19.根据权利要求16所述的碎片环，其进一步包括聚合物材料，其中所述聚合物材料与所述可膨胀金属材料组合以形成可膨胀复合材料。

20.根据权利要求16所述的碎片环，其中可使用所述可膨胀金属材料的碱土金属或过渡金属的水解反应来形成所述碎片屏障。