DE112019000294T5

DE112019000294T5 - Verbessertes Dichtungselement

Info

Publication number: DE112019000294T5
Application number: DE112019000294.5T
Authority: DE
Inventors: Rory Archibald Napier; Winston James Webber; Chad William GLAESMAN; Timothy Alan FREENEY
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2020-10-15
Also published as: GB2582872B; NL2022502A; US11536110B2; IE20190023A1; CN111601947B; FR3078359B1; US20200199966A1; WO2019168621A1; SG11202004882SA; NL2022502B1; GB2582872A; GB202008624D0; AU2019227427A1; NO20200777A1; FR3078359A1; CN111601947A

Abstract

Diese Offenbarung kann im Allgemeinen Vorgänge der additiven Herstellung und insbesondere Systeme und Verfahren zum dreidimensionalen (3D) Drucken eines Dichtungselements betreffen. Insbesondere können Beispiele für die vorliegende Offenbarung implementiert werden, um ein Dichtungselement herzustellen, das in einem Bohrloch angeordnet sein kann, um einen Abschnitt eines Bohrlochs abzudichten.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bohrlöcher können in unterirdische Formationen gebohrt werden, um wertvolle Kohlenwasserstoffe zu gewinnen. Es können verschiedene Vorgänge durchgeführt werden, bevor, während und nachdem das Bohrloch gebohrt wird/worden ist, um den Fluss der Kohlenwasserstoffflüssigkeiten an die Oberfläche zu erzeugen und fortzusetzen.
Ein typischer Vorgang in Bezug auf Öl- und Gasvorgänge kann sein, eine Dichtung innerhalb eines Bohrlochs anzuwenden. Eine Dichtung kann erzeugte Kohlenwasserstoffe und Drücke innerhalb des Bohrlochs isolieren und enthalten. Es kann eine Vielfalt an unterschiedlichem Werkzeug und unterschiedlicher Ausrüstung geben, die verwendet wird, um Dichtungen zwischen der Außenseite eines Produktionsrohrstrangs und der Innenseite eines Gehäusestrangs, einer Auskleidung oder der Wand eines Bohrlochs zu erzeugen. Wesentliche Druckunterschiede durch eine Dichtung können Versagen der Dichtung induzieren und können zu wesentlichen Verlusten von Zeit, Geld und Ausrüstung führen und können sogar zu Schäden an Einzelpersonen führen. Zusätzlich kann das Expandieren einer Bohrlochdichtung wesentliche Verformung und innere Spannungen an einem Dichtungselement induzieren, was die Wahrscheinlichkeit eines Versagens (z. B. aufgrund von Brechen oder Reißen) erhöhen kann. Die Gestaltung und Herstellung von Bohrlochdichtungen kann in Bezug auf die Struktur und die Materialwahl begrenzt sein, um die Wahrscheinlichkeit eines Versagens zu minimieren. Es kann geeignet sein, alternative Herstellungsprozesse zu erforschen, um verbesserte Dichtungselemente herzustellen.
Figurenliste
Diese Zeichnungen veranschaulichen bestimmte Aspekte der vorliegenden Offenbarung und sollten nicht verwendet werden, um die Offenbarung einzuschränken oder zu definieren.

1 veranschaulicht ein Beispiel für ein Bohrlochsystem;
2A-2C veranschaulichen ein Beispiel für einen Packer;
3A-3C veranschaulichen ein Beispiel für einen Packer;
4 veranschaulicht ein Beispiel für einen 3D-Drucker;
5 veranschaulicht ein Beispiel für ein Informationshandhabungssystem;
6 veranschaulicht ein Beispiel für eine Materialkonfiguration;
7 veranschaulicht ein Beispiel für eine Materialkonfiguration;
8 veranschaulicht ein Beispiel für ein Bohrlochwerkzeug;
9 veranschaulicht ein Beispiel für eine Dichtung; und
10 veranschaulicht ein Beispiel für eine Materialkonfiguration.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung kann im Allgemeinen Vorgänge der additiven Herstellung und insbesondere Systeme und Verfahren zum dreidimensionalen (3D) Drucken eines Dichtungselements betreffen. Insbesondere können Beispiele für die vorliegende Offenbarung implementiert werden, um ein Dichtungselement herzustellen, das in einem Bohrloch angeordnet sein kann, um einen Abschnitt eines Bohrlochs abzudichten. Vorteilhafterweise kann das Dichtungselement ein additiv hergestelltes Objekt beinhalten, das ein erstes Material und ein zweites Material aufweist, die sich voneinander unterscheiden. Wie hierin verwendet, werden das erste Material und das zweite Material als unterschiedlich zueinander angesehen, wenn sie eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung, Struktur oder andere Eigenschaft aufweisen. Die Eigenschaften des ersten Materials und des zweiten Materials können zum Beispiel angepasst sein, um die Leistung des Dichtungselements zu optimieren. Es kann eine beliebige Anzahl an unterschiedlichen Eigenschaften des ersten Materials und des zweiten Materials angepasst sein, darunter unter anderem Härte, Elastizität, Gaswiderstand, chemischer Widerstand, hohe Temperaturfestigkeit, Dichte, Wärmeausdehnungsraten und Reibungskoeffizient.
Ein System und Verfahren kann verwendet werden, um ein Dichtungselement herzustellen. Das Dichtungselement kann in einem beliebigen geeigneten Werkzeug oder einer beliebigen geeigneten Ausrüstung verwendet werden. Ohne Einschränkung kann geeignetes Werkzeug oder geeignete Ausrüstung Packer, Dichtungsstapel, Sicherheitsventile, Stöpsel, Absatznippel und/oder Kombinationen davon beinhalten. Es ist anzumerken, dass, während die Implementierung des Dichtungselements innerhalb eines Packers detaillierter erörtert wird, ein Fachmann ohne weiteres erkennt, dass die hierin beschriebenen Grundsätze ebenso auf eine beliebige Ausrüstung anwendbar sind, die Dichtungen verwendet und/oder verwendet wird, um Dichtungen zu erzeugen, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen.
Die hierin offenbarten Dichtungselemente können unter Anwendung von beliebigen aus einer Vielfalt an geeigneten Prozessen zur additiven Herstellung hergestellt werden. Der Begriff „additive Herstellung“ betrifft beliebige aus einer Vielfalt an Technologien, bei denen eine Schicht nach der anderen dreidimensionale Objekte entstehen, wobei jede nachfolgende Schicht mit der vorhergehenden Schicht verbunden ist, wobei es sich um geschmolzenes oder teilweise geschmolzenes Material handeln kann. Additive Herstellung kann auch als 3D-Drucken bezeichnet werden und beinhaltet eine Vielfalt an unterschiedlichen Herstellungsprozessen, darunter unter anderem Materialextrusion, gerichtete Energieabscheidung, Materialspritzen, Bindemittelspritzen, Folienlaminierung, Vatpolymerisierung und Leistungsbettfusion. Geeignete Materialien, die bei der additiven Herstellung der Dichtungselemente verwendet werden können, können unter anderem Thermoplasten, Keramikmaterialien und Metalle beinhalten. Beispiele für geeignete Thermoplasten können unter anderem Polyacetale (z. B. Polyoxyethylen und Polyoxymethylen), poly(Ci-6Alkyl)acrylate, Polyacrylamide, Polyamide (z. B. aliphatische Polyamide, Polyphthalamide und Polyaramide), Polyamidimide, Polyanhydride, Polyarylenether (z. B. Polyphenylenether), Polyarylensulfide (z. B. Polyphenylensulfide), Polyarylensulfone (z. B. Polyphenylensulfone), Polybenzothiazole, Polybenzoxazole, Polycarbonate (darunter Polycarbonat-Copolymere wie zum Beispiel Polycarbonat-Siloxane, Polycarbonat-Ester und Polycarbonat-Ester-Siloxane), Polyester (z. B. Polyethylenterephthalate, Polybutylenterephthalate, Polyarylate und Polyester-Copolymere wie zum Beispiel Polyester-Ether), Polyetheretherketone, Polyetherimide (darunter Copolymere wie zum Beispiel Polyetherimid-Siloxan-Copolymere), Polyetherketone, Polyethersulfone, Polyaryletherketone, Polyimide (darunter Copolymere wie zum Beispiel Polyimid-Siloxan-Copolymere), poly(Ci-6Alkyl)methacrylate, Polymethacrylamide, Polynorbomene (darunter Copolymere, die Norbomenyleinheiten enthalten), Polyolefine (z. B. Polyethylene, Polypropylene, Polytetrafluorethylene und ihre Copolymere, zum Beispiel Ethylen-alpha-Olefin-Copolymere), Polyoxadiazole, Polyoxymethylene, Polyphthalide, Polysilazane, Polysiloxane, Polystyrole (darunter Copolymere wie zum Beispiel Acrylonitrilbutadien-Styrol (ABS) und Methylmethacrylat-Butadien-Styrol (MBS)), Polysulfide, Polysulfonamide, Polysulfonate, Polysulfone, Polythioester, Polytriazine, Polyharnstoffe, Polyurethane, Polyvinylalkohole, Polyvinylester, Polyvinylether, Polyvinylhalide, Polyvinylketone, Polyvinylthioether, Polyvinylidenfluoride, Polymilchsäure, Polyglykolsäure, poly-3-Hydroxybutyrat, Polyhydroxyalkanoat, thermoplastische Stärke, Celluloseester, Silikone oder dergleichen oder eine Kombination, die zumindest eines der vorstehenden Polymere beinhaltet, beinhalten.
Wie zuvor beschrieben, kann eine beliebige Anzahl an unterschiedlichen Eigenschaften des ersten Materials und des zweiten Materials angepasst sein, um zum Beispiel ein Dichtungselement mit wünschenswerten Eigenschaften bereitzustellen. Beispielhaft können durch die Anwendung additiver Herstellung zwei oder mehr unterschiedliche Materialien in dem Dichtungselement verwendet werden, wodurch eine Anpassung der Leistung und Funktionalität für das Dichtungselement ermöglicht wird. Es versteht sich, dass die Materialien, ihre Mischverhältnisse und/oder ihre Abscheidungsausrichtung ausgewählt sein können, um eine gewünschte Leistung zu erreichen. Die Eigenschaften, die angepasst werden können, beinhalten unter anderem Härte, Elastizität, Gaswiderstand, chemischen Widerstand und hohe Temperaturfestigkeit. In einigen Ausführungsformen kann ein erstes Material, das stark, aber unflexibel ist, mit einem zweiten Material kombiniert werden, das flexibel, aber schwach ist, um ein Dichtungselement bereitzustellen, das Massenleistung aufweist. In anderen Ausführungsformen kann ein erstes Material mit einer ersten Härte mit einem zweiten Material mit einer zweiten Härte kombiniert werden, um ein Multi-Durometer-Dichtungselement bereitzustellen.
In einigen Ausführungsformen kann das Dichtungselement ein erstes Material beinhalten und können die zweiten Materialien unterschiedliche Härten aufweisen. Unterschiedliche Härten des ersten Materials und des zweiten Materials können zum Beispiel verwendet werden, um ein Multi-Durometer-Dichtungselement bereitzustellen. Beispielhaft können das erste Material und das zweite Material um 5A, 10A, 20A oder mehr auf der Shore-A-Skala variieren. Die Shore-A-Härteskala ist eine Skala von 0 bis 100, die die Härte von flexiblen Formgummis misst, die in Bezug auf die Härte von sehr weich und flexibel zu hart ohne Flexibilität reichen können.
1 veranschaulicht ein Bohrlochsystem 100, das einen Packer 102 beinhaltet. Oberflächenausrüstung 104 kann über einer Formation 106 angeordnet sein. Wie veranschaulicht, kann die Oberflächenausrüstung 104 eine Hubvorrichtung 108 und einen Bohrturm 110 beinhalten. Die Hubvorrichtung 108 kann zum Heben und Senken von Rohrsträngen wie zum Beispiel einer Förderleitung 112 verwendet werden. Die Förderleitung 112 kann ein beliebiges geeignetes Mittel zum Bereitstellen von mechanischer Förderung für die Packereinstellungsbaugruppe 102 beinhalten, darunter unter anderem Drahtleitung, Erzschlammleitung, Rohrschlange, Rohrstrang, Rohr, Bohrrohr, Bohrstrang oder dergleichen. In einigen Beispielen kann die Förderleitung 112 mechanische Aufhängung sowie elektrische Konnektivität für Bohrlochwerkzeug bereitstellen. Wie veranschaulicht, kann Bohrlochwerkzeug an und/oder über der Förderleitung 112 angeordnet sein. Dies kann einem Bediener ermöglichen, den Packer 102 zu betätigen, um einen Abschnitt eines Bohrlochs 114 abzudichten.
Wie veranschaulicht, kann Bohrlochwerkzeug an der Förderleitung 112 in das Bohrloch 104 eingeführt werden. Das Bohrloch 114 kann sich durch die unterschiedlichen Erdschichten erstrecken, darunter der Formation 106. Ein Gehäuse 116 kann durch Zement (nicht gezeigt) innerhalb des Bohrlochs 114 befestigt sein. Das Gehäuse 116 kann aus einem beliebigen Material wie zum Beispiel Metallen, Kunststoffen, Verbundstoffen oder dergleichen hergestellt sein und kann als Teil eines Installationsvorgangs expandiert oder nicht expandiert werden. Zusätzlich ist es nicht erforderlich, dass das Gehäuse 116 in das Bohrloch 114 zementiert wird. In Beispielen kann die Produktionsverrohrung 118 innerhalb des Gehäuses 116 befestigt werden. Die Produktionsverrohrung 118 kann ein beliebiger geeigneter Rohrstrang sein, der bei der Herstellung von Kohlenwasserstoffen verwendet wird. In Beispielen kann die Produktionsverrohrung durch Zement (nicht gezeigt) permanent innerhalb des Gehäuses 116 angeordnet sein. Der Packer 102 kann an oder nahe der Produktionsverrohrung 118 angeordnet sein.
Ohne Einschränkung kann eine beliebige geeignete Art von Packer 102 verwendet werden. Geeignete Arten von Packern können beinhalten, ob sie permanent eingestellt oder rückholbar, mechanisch eingestellt, hydraulisch eingestellt und/oder Kombinationen davon sind. Wie nachfolgend detaillierter erörtert wird, kann der Packer 102 ein oder mehrere Dichtungselemente (z. B. erweiterbare Dichtungselemente 244, 246, 248) beinhalten, die additiv hergestellt sein können, um optimierte Leistung bereitzustellen. Der Packer 102 kann im Bohrloch eingestellt werden, um einen Abschnitt des Bohrlochs 114 abzudichten. Wenn er eingestellt ist, kann der Packer 102 Zonen des Ringraums zwischen dem Bohrloch 114 und einem Rohrstrang isolieren, indem eine Dichtung zwischen der Produktionsverrohrung 118 und dem Gehäuse 116 bereitgestellt wird. In Beispielen kann der Packer 102 an Produktionsverrohrung 118 angeordnet sein. Das Bohrlochwerkzeug kann um die Förderleitung 112 herum angeordnet sein und in das Bohrloch 114 eingeführt werden, wenn gewünscht wird, den Packer 102 zu betätigen. Bohrlochwerkzeug kann temporär an den Packer 102 koppeln, um einen Dichtungsvorgang innerhalb des Bohrlochs 114 zu initiieren.
Ein Fachmann versteht, dass vorliegende Beispiele ebenso gut für die Verwendung in Bohrlöchern geeignet sind, die andere Richtungskonfigurationen aufweisen, darunter vertikales Bohrloch, horizontale Bohrlöcher, abweichende Bohrlöcher, multilaterale Bohrlöcher und dergleichen. Entsprechend versteht ein Fachmann, dass die Verwendung von Richtungsbegriffen wie über, unter, oberer, unterer, aufwärts, abwärts, über dem Bohrloch, im Bohrloch und dergleichen in Bezug auf die veranschaulichenden Ausführungsformen erfolgt, wie sie in den Figuren abgebildet sind, wobei die Aufwärtsrichtung in Richtung der Oberseite der entsprechenden Figur und die Abwärtsrichtung in Richtung der Unterseite der entsprechenden Figur zu verstehen ist, wobei die Bohrlochrichtung nach oben in Richtung der Oberfläche des Bohrlochs und die Bohrlochrichtung nach unten in Richtung des Fußes des Bohrlochs zu verstehen sind. Auch versteht ein Fachmann, obwohl 1 einen Onshore-Vorgang darstellt, dass der Packer der vorliegenden Erfindung ebenso gut zur Verwendung bei Offshore-Vorgängen geeignet ist. Zusätzlich versteht es sich, dass 1 zwar die Verwendung des Packers 102 in einem Gehäuseabschnitt des Bohrlochs 114 zeigt, dieser Packer 102 aber auch in Nichtgehäuseabschnitten des Bohrlochs 114 verwendet werden kann.
Nun unter Bezugnahme auf 2A-2C sind darin aufeinanderfolgende axiale Abschnitte des Packers 102 dargestellt. Ohne Einschränkungen kann eine beliebige geeignete Art von Packer verwendet werden. Geeignete Arten von Packern können beinhalten, ob sie permanent eingestellt oder rückholbar, mechanisch eingestellt, hydraulisch eingestellt und/oder Kombinationen davon sind. Der Packer 102 kann gewindemäßig an anderes Bohrlochwerkzeug als Teil der Förderleitung 110 (Bezugnahme auf 1) gekoppelt sein. Der Packer 102 kann einen Packerdorn 202 beinhalten. Der Packerdorn 202 kann eine Stiftnut 204, wie am besten in 2A zu sehen ist, und eine Stiftnut 206 beinhalten, wie am besten in 2B zu sehen ist. Um einen oberen Abschnitt des Packerdorns 202 herum kann ein oberer Gehäuseabschnitt 208 positioniert sein, der gewindemäßig an den Packerdorn 202 gekoppelt sein kann. Es kann ein oder können mehrere Gewindestifte 210 verwendet werden, um den oberen Gehäuseabschnitt 208 gegen Drehung zu sichern. An seinem unteren Ende kann der obere Gehäuseabschnitt 208 durch einen oder mehrere Stifte 212 sicher an einen ersten Keil 214 gekoppelt sein, der um den Packerdorn 202 herum angeordnet sein kann. Der erste Keil 214 kann ein Paar Rampen 216, 218 beinhalten, das bedienbar sein kann, um eine Innenfläche eines oberen Rutschelements 220 in Eingriff zu nehmen, das um den Packerdorn 202 herum angeordnet sein kann. Das obere Rutschelement 220 kann eine im Wesentlichen zylindrische, ungerichtete Kontaktfläche 222 beinhalten, um Kraft zu der Wand des Bohrlochs 116 (Bezugnahme auf 1) abzulenken, wenn sie eingestellt ist, und eine im Wesentlichen zylindrische, gerichtete Greiffläche 224, die so dargestellt ist, dass sie eine Vielzahl von Zähnen 226 beinhaltet, um eine Greifanordnung mit dem Inneren der Wand des Bohrlochs 116 bereitzustellen, wenn sie eingestellt ist. Wie veranschaulicht, befindet sich das obere Rutschelement 220 zwischen dem ersten Keil 214 und einem zweiten Keil 230, der ein Paar Rampen 232, 234 beinhalten kann. In der Laufkonfiguration des Packers 102, die in 2A-2C dargestellt ist, kann der zweite Keil 230 durch einen oder mehrere Stifte 236 sicher an den Packerdorn 202 gekoppelt sein. Außerdem kann durch einen oder mehrere Stifte 238 verhindert werden, dass sich das obere Rutschelement 220 die Rampe 232 des zweiten Keils 230 hoch bewegt. Wie nachfolgend detaillierter erörtert, kann das obere Rutschelement 220, wenn eine Kompressionskraft zwischen dem ersten Keil 214 und dem zweiten Keil 230 erzeugt wird, radial in Kontakt mit der Wand des Bohrlochs 116 erweitert werden.
Ein Stützschuh 240 des oberen Elements, der verschiebbar um den Packerdorn 202 herum positioniert sein kann, kann sich benachbart zu dem zweiten Keil 230 befinden. Zusätzlich kann eine Dichtungsbaugruppe 242, dargestellt als erweiterbare Dichtungselemente 244, 246, 248, verschiebbar um den Packerdorn 202 herum zwischen dem Stützschuh 240 des oberen Elements und einem Stützschuh 250 des unteren Elements positioniert sein. Obwohl drei erweiterbare Dichtungselemente 244, 246, 248 dargestellt und beschrieben sind, erkennt ein Fachmann, dass eine Dichtungsbaugruppe des Packers der vorliegenden Erfindung eine beliebige Anzahl an Dichtungselementen beinhalten kann. Ein oder mehrere der erweiterbaren Elemente 244, 246, 248 kann/können additiv hergestellt sein, um ein erstes Material und ein zweites Material zu beinhalten, wie vorstehend beschrieben. Durch additive Herstellung können die Eigenschaften des einen oder der mehreren erweiterbaren Dichtungselemente 244, 246, 248 angepasst werden, um verbesserte Leistung bereitzustellen.
Der Stützschuh 240 des oberen Elements und der Stützschuh 250 des unteren Elements können aus verformbarem oder schmiedbarem Material wie zum Beispiel Baustahl, Weichstahl, Messing und dergleichen hergestellt sein und können an ihren distalen Enden dünn geschnitten sein. Die Enden des Stützschuhs 240 des oberen Elements und des Stützschuhs 250 des unteren Elements können sich während der Einstellung verformen und sich nach außen in Richtung der Innenfläche der Wand des Bohrlochs 116 aufweiten. In einem Beispiel können der Stützschuh 240 des oberen Elements und der Stützschuh 250 des unteren Elements Metall-Metall-Barrieren zwischen dem Packer 102 und der Innenfläche der Wand des Bohrlochs 116 (Bezugnahme auf 1) bilden.
Ein dritter Keil 252 kann um den Packerdorn 202 herum angeordnet sein und ein Paar Rampen 254, 256 beinhalten. In der Laufkonfiguration des Packers 102, die in 2A-2C dargestellt ist, kann der dritte Keil 252 durch einen oder mehrere Stifte 258 sicher an den Packerdorn 202 gekoppelt sein. Ein unteres Rutschelement 260, das um den Packerdorn 202 herum angeordnet sein kann, kann sich unter dem dritten Keil 252 befinden. Das untere Rutschelement 260 kann eine im Wesentlichen zylindrische, gerichtete Greiffläche 262, die so dargestellt ist, dass sie eine Vielzahl von Zähnen 264 beinhaltet, um eine Greifanordnung mit dem Inneren der Wand des Bohrlochs 116 bereitzustellen, wenn sie eingestellt ist, und eine im Wesentlichen zylindrische, ungerichtete Kontaktfläche 266 beinhalten, um Kraft zu der Wand des Bohrlochs 116 abzulenken, wenn sie eingestellt ist. Ein Kraftring 268 kann zwischen dem unteren Rutschelement 260 und dem Packerdorn 202 angeordnet sein. Das untere Rutschelement 260 kann sich zwischen dem dritten Keil 252 und einem vierten Keil 270 befinden, der ein Paar Rampen 272, 274 beinhalten kann, das bedienbar sein kann, um eine Innenfläche des unteren Rutschelements 260 in Eingriff zu nehmen. Anfänglich kann der vierte Keil 270 durch einen oder mehrere Stifte 269 an den Kraftring 268 gekoppelt sein. Wie nachfolgend detaillierter erörtert, kann das untere Rutschelement 260, wenn eine Kompressionskraft zwischen dem dritten Keil 252 und dem Keil 270 erzeugt wird, radial in Kontakt mit der Wand des Bohrlochs 116 erweitert werden.
Eine Einstellkolbenbaugruppe 276 kann verschiebbar um den Packerdorn 202 herum angeordnet und durch eine Gewindeverbindung an den vierten Keil 270 gekoppelt sein. In dem veranschaulichten Beispiel kann die Kolbenbaugruppe 276 einen oberen Kolbenabschnitt 278, einen mittleren Kolbenabschnitt 280, der gewindemäßig und dichtend an den oberen Kolbenabschnitt 278 gekoppelt sein kann, einen unteren Kolbenabschnitt 282, der gewindemäßig an den mittleren Kolbenabschnitt 280 gekoppelt sein kann, und einen Haltering 284 beinhalten, der gewindemäßig an den unteren Kolbenabschnitt 282 gekoppelt sein kann. Obwohl die Kolbenbaugruppe 276 so dargestellt und beschrieben ist, dass sie eine bestimmte Anzahl an Abschnitten aufweist, erkennt ein Fachmann, dass in der vorliegenden Erfindung alternativ andere Anordnungen von Kolbenabschnitten mit einer größeren Anzahl oder einer kleineren Anzahl an Kolbenabschnitten, darunter einem einzelnen Kolbenabschnitt, verwendet werden könnten. Der obere Kolbenabschnitt 278 kann ein Dichtungsprofil 286 mit mehreren Dichtungselementen beinhalten, die eine Dichtung mit dem Packerdorn 202 bereitstellen.
Ein unterer Zylinder 288 kann zwischen dem Packerdorn 202 und den unteren Abschnitten der Kolbenbaugruppe 276 angeordnet sein. Der untere Zylinder 288 kann ein Dichtungsprofil 290 mit mehreren Dichtungselementen beinhalten, die eine Dichtung mit dem Packerdorn 202 bereitstellen können. Der untere Zylinder 288 kann auch ein zweites Dichtungsprofil 292 mit mehreren Dichtungselementen beinhalten, die eine Dichtung mit dem mittleren Kolbenabschnitt 280 bereitstellen. Der Packerdorn 202 und der mittlere Kolbenabschnitt 280 sowie die Dichtungen des oberen Kolbenabschnittes 278 und des unteren Zylinders 288 können eine Einstellkammer 294 definieren, die in Fluidkommunikation mit einem oder mehreren Fluidanschlüssen 296 sein kann, die sich durch den Packerdorn 202 erstrecken. Der Haltering 284 kann anfänglich durch ein oder mehrere zerbrechliche Elemente, die als Scherschrauben 298 dargestellt sind, an den unteren Zylinder 288 gekoppelt sein. Der untere Zylinder 288 kann eine gezahnte Außenfläche 300 beinhalten, die bedienbar sein kann, um mit einem Körperverriegelungsring 302 zu interagieren, der zwischen dem unteren Zylinder 288 und dem unteren Kolbenabschnitt 282 angeordnet ist. An seinem unteren Ende kann der untere Zylinder 288 gewindemäßig an einen unteren Gehäuseabschnitt 304 gekoppelt sein. Ein Verriegelungsring 306 kann zwischen dem unteren Gehäuseabschnitt 304 und dem Packerdorn 202 angeordnet sein, der den unteren Gehäuseabschnitt 304 an dem Packerdorn 202 befestigen kann.
2A-2C und 3A-3C veranschaulichen kollektiv einen Betriebsmodus des Packers 102. Der Packer 102 kann vor und nach der Aktivierung und Erweiterung von erweiterbaren Dichtungselementen 244, 246, 248 und Rutschelementen 220, 260 jeweils in 2A-2C und 3A-3C dargestellt sein. Der Packer 102 kann an der Förderleitung 110 (Bezugnahme auf 1) zu einer gewünschten Tiefe in das Bohrloch 116 eingeführt und dann gegen einen Gehäusestrang, einen Auskleidungsstrang oder eine Wand des Bohrlochs 116 eingestellt werden. Das Einstellen kann erreicht werden, indem der Rohrdruck innerhalb des Packerdorns 202 und der Einstellkammer 294 auf einen Betätigungsdruck erhöht wird, der ausreichend ist, um die Einstellkolbenbaugruppe 276 nach oben zu verschieben. Die Kraft, die durch den Fluiddruck erzeugt wird, der auf eine untere Fläche der Einstellkolbenbaugruppe 276 einwirkt, kann die Scherschrauben 298 brechen, wodurch der Einstellkolbenbaugruppe 276 ermöglicht wird, sich relativ zu dem unteren Zylinder 288 und dem Packerdorn 202 nach oben zu bewegen.
Die aufwärts gerichtete Kraft kann die Stifte 258 und die Stifte 236 brechen, wodurch die Rutschelemente 220, 260 von dem Packerdorn 202 freigegeben werden. Die sich aufwärts bewegende Einstellkolbenbaugruppe 276 kann bewirken, dass sich der zweite Keil 230 in Richtung des ersten Keils 214 bewegt, wodurch bewirkt wird, dass das Rutschelement 220 durch die Rampen 216, 218, 232, 234, die das Rutschelement 220 gegen die Einstellfläche des Bohrlochs 116 einstellen, radial nach außen verschoben wird. Während das Rutschelement 220 eingestellt wird, kann größere Kraft zwischen dem zweiten Keil 230 und dem dritten Keil 252 ausgeübt werden. Dies kann eine Kompressionskraft gegen die Dichtungsbaugruppe 242 ausüben, wodurch eine radiale Erweiterung der Dichtungselemente 244, 246, 248 gegen die Dichtungsfläche des Bohrlochs 116 bewirkt wird. Zusätzlich können die Kompressionskräfte bewirken, dass sich der Stützschuh 240 des oberen Elements und der Stützschuhe 250 des unteren Elements nach außen in Richtung der Dichtungsfläche aufweiten, um eine Metall-Metall-Dichtung gegen einen Gehäuse- oder Auskleidungsstrang (d. h. wenn das Bohrloch 116 eingeschlossen ist) bereitzustellen. Während die Dichtungsbaugruppe 242 eingestellt wird, kann größere Kraft zwischen dem vierten Keil 270 und dem Kraftring 268 ausgeübt werden, wodurch die Stifte 269 brechen können, wodurch der Keil 270 von dem Kraftring 268 freigegeben wird. Die sich aufwärts bewegende Einstellkolbenbaugruppe 276 kann bewirken, dass sich der vierte Keil 270 in Richtung des dritten Keils 252 bewegt, wodurch bewirkt wird, dass das Rutschelement 260 durch die Rampen 254, 256, 272, 274, die das Rutschelement 260 gegen die Einstellfläche des Bohrlochs 116 einstellen kann, radial nach außen verschoben wird. Nach dem Einstellen kann Abwärtsbewegung der Kolbenbaugruppe 276 aufgrund der Interaktion des Körperverriegelungsrings 302 und der gezahnten Außenfläche 300 des unteren Zylinders 288 verhindert werden.
Auf diese Weise kann der Packer 102 eine Dichtungsbeziehung zwischen den Dichtungselementen 244, 246, 248 und der Dichtungsfläche des Bohrlochs 116 (Bezugnahme auf 1) erzeugen. Zusätzlich kann der Packer 102 eine Greifbeziehung zwischen der gerichteten Greiffläche 224 des Rutschelements 220, der gerichteten Greiffläche 262 des Rutschelements 260 und den Einstellflächen des Bohrlochs 116 erzeugen. Ferner kann der Packer 102 eine Kontaktbeziehung zwischen der ungerichteten Kontaktfläche 222 des Rutschelements 220, der ungerichteten Kontaktfläche 266 des Rutschelements 260 und den Einstellflächen des Bohrlochs 116 erzeugen. In dieser Einstellkonfiguration kann die gerichtete Greiffläche 224 des Rutschelements 220 Bewegung des Rutschelements 220 in der Aufwärtslochrichtung widerstehen und kann die gerichtete Greiffläche 262 des Rutschelements 260 Bewegung des Rutschelements 260 in der Abwärtslochrichtung widerstehen. Zusätzlich kann die ungerichtete Kontaktfläche 222 des Rutschelements 220 Kraft ablenken, die auf das Rutschelement 220 in der Abwärtsbohrlochrichtung zu dem Bohrloch einwirkt, und kann die ungerichtete Kontaktfläche 266 des Rutschelements 260 Kraft ablenken, die auf das Rutschelement 260 in der Aufwärtsbohrlochrichtung des Bohrlochs 116 einwirkt.
In einigen Ausführungsformen kann eines oder können mehrere der erweiterbaren Dichtungselemente 244, 246, 248 durch einen geeigneten Prozess der additiven Herstellung hergestellt werden. Typischerweise können die Dichtungselemente 244, 246, 248 ein einzelnes Gummimaterial beinhalten. Gemäß vorliegenden Ausführungsformen kann eines oder können mehrere der Dichtungselemente 244, 246, 248 ein erstes Material und ein zweites Material beinhalten. Durch die Anwendung additiver Herstellung können zwei oder mehr unterschiedliche Materialien in den Dichtungselementen 244, 246, 248 verwendet werden, wodurch eine Anpassung der Leistung und Funktionalität für das Dichtungselement ermöglicht wird. Die Eigenschaften der Dichtungselemente 244, 246, 248, die angepasst werden können, beinhalten unter anderem Härte, Elastizität, Gaswiderstand, chemischen Widerstand und hohe Temperaturfestigkeit. Zum Beispiel können durch Mischen der zwei unterschiedlichen Materialien durch additive Herstellung Ausführungsformen Dichtungselemente 244, 246, 248 mit zusätzlicher Stärke bereitstellen, wodurch ermöglicht wird, dass die Integrität der Dichtungselemente 244, 246, 248 in Betrieb länger beibehalten wird. Derzeit können die Dichtungselemente 244, 246, 248 auf sich wiederholende Muster aus verschiedenen geeigneten Materialien begrenzt sein, um erforderliche Leistung bereitzustellen. In Beispielen können die Dichtungselemente 244, 246, 248 eindeutige Grenzen zwischen unterschiedlichen Materialien beinhalten, die durch Bindung zusammengesetzt werden können. In einigen Ausführungsformen, in denen ein geeigneter Prozess zur additiven Herstellung angewandt wird, kann ein Benutzer dazu in der Lage sein, ein geeignetes Material selektiv in Beziehung zu einem anderen geeigneten Material zu setzen. Anstatt eindeutige Grenzen zu enthalten, können die Dichtungselemente 244, 246, 248 ohne eindeutige Grenzen zwischen dem ersten Material und den zweiten Materialien hergestellt werden, sodass es eine dispergierte Zone des ersten Materials und des zweiten Materials zwischen benachbarten Materialien gibt. Entsprechend kann additive Herstellung verbesserte Eigenschaften innerhalb der Dichtungselemente 244, 246, 248 vereinfachen, indem Integration zwischen benachbarten Materialien anstatt eine abrupte Änderung der Materialien ermöglicht wird. In Beispielen kann eine dispergierte Zone durch einen 3D-Druckprozess erzeugt werden.
4 veranschaulicht einen dreidimensionalen (3D) Drucker 400. Es versteht sich, dass der 3D-Drucker 400, der in 4 gezeigt ist, lediglich beispielhaft ist und dass eine beliebige geeignete Vorrichtung verwendet werden kann, um die additiv hergestellten Objekte gemäß vorliegenden Ausführungsformen zu erzeugen. Der 3D-Drucker 400 kann verwendet werden, um ein additiv hergestelltes Objekt zu konstruieren, das ein erstes Material und ein zweites Material aufweist, die sich voneinander unterscheiden. Wie erörtert, kann der 3D-Drucker 400 arbeiten und funktionieren, sodass er die Dichtungselemente 244, 246, 248 als das additiv hergestellte Objekt konstruiert. Die Dichtungselemente 244, 246, 248 können eine beliebige geeignete Größe, Höhe und/oder Form aufweisen. Ohne Einschränkung kann eine geeignete Form unter anderem Querschnittsformen beinhalten, die kreisförmig, elliptisch, dreieckig, rechteckig, quadratisch, hexagonal, D-förmig, V-förmig und/oder Kombinationen davon sind. In Beispielen kann der 3D-Drucker 400 ein Material Schicht um Schicht abscheiden, um das dreidimensionale Objekt zu konstruieren. Typischerweise kann der 3D-Drucker 400 ein Modell erfordern, auf dem der Betrieb basiert. In Beispielen kann Computer-Aided Design (CAD) eingesetzt werden, um ein Modell zu erzeugen, das der 3D-Drucker verwenden kann, um ein gewünschtes Objekt zu erzeugen. Ein Bediener kann CAD-Software, einen 3D-Scanner und/oder Kombinationen davon verwenden, um das zu druckende Modell zu erzeugen. Es kann ein beliebiges geeignetes CAD-Softwareprogramm verwendet werden. Typischerweise kann ein 3D-Scanner digitale Daten zu der Form und dem Aussehen eines vorhandenen Objekts sammeln und als Datei speichern, die mit dem 3D-Drucker 400 kompatibel ist. Ohne Einschränkung kann das Modell als eine STL-Datei oder eine AMF-Datei gespeichert werden. In Beispielen kann die gespeicherte Datei bewirken, dass Komponenten innerhalb des 3D-Druckers 400 arbeiten, um eine abgeschiedene Materialschicht herzustellen. Der 3D-Drucker 400 kann verschiedene Prozesse anwenden, um die Dichtungselemente 244, 246, 248 zu konstruieren. Ohne Einschränkung kann der 3D-Drucker 400 selektives Lasersintern, Vat-Photopolymerisierung, Fused Deposition, Modellierung, Bindemittelspritzen und/oder Kombinationen davon verwenden. Der 3D-Drucker 400 kann einen Rahmen 402, eine Bettplatte 404, einen Extruder 406 und einen Materialbehälter 408 beinhalten.
Der Rahmen 402 kann ein strukturelles Stützsystem für den 3D-Drucker 400 sein. Der Rahmen 402 kann eine Vielzahl von einzelnen Elementen beinhalten, die steif miteinander verbunden sind. In Beispielen kann die Vielzahl von einzelnen Elementen miteinander verbunden sein, indem ein beliebiger geeigneter Mechanismus verwendet wird, darunter unter anderem durch die Verwendung von geeigneten Befestigungen, Gewinde, Klebstoffen, Schweißung und/oder einer beliebigen Kombination davon. Ohne Einschränkung können geeignete Befestigungen Muttern und Bolzen, Scheiben, Schrauben, Stifte, Buchsen, Stäbe und Nieten, Scharniere und/oder eine beliebige Kombination davon beinhalten. Der Rahmen 402 kann eine beliebige geeignete Größe, Höhe und/oder Form aufweisen. Ohne Einschränkung kann eine geeignete Form unter anderem Querschnittsformen beinhalten, die kreisförmig, elliptisch, dreieckig, rechteckig, quadratisch, hexagonal und/oder Kombinationen davon sind. In Beispielen kann der Rahmen 402 sowohl rechteckige als auch quadratische Querschnittsformen aufweisen. Der Rahmen 402 kann aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein. Geeignete Materialien können unter anderem Metalle, Nichtmetalle, Polymere, Keramikstoffe und/oder Kombinationen davon beinhalten.
In Beispielen kann die Bettplatte 404 innerhalb des Rahmens 402 angeordnet sein. Die Bettplatte 404 kann die Oberfläche sein, auf der ein additiv hergestelltes Objekt hergestellt wird. Die Bettplatte 404 kann eine beliebige geeignete Größe, Höhe und/oder Form aufweisen. Ohne Einschränkung kann eine geeignete Form unter anderem Querschnittsformen beinhalten, die kreisförmig, elliptisch, dreieckig, rechteckig, quadratisch, hexagonal und/oder Kombinationen davon sind. In Beispielen kann die Bettplatte 404 eine quadratische Querschnittsform aufweisen. Die Bettplatte 404 kann aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein. Geeignete Materialien können unter anderem Metalle, Nichtmetalle, Polymere, Keramikstoffe und/oder Kombinationen davon beinhalten. Die Bettplatte 404 kann mit einer Substanz beschichtet sein, um die Anhaftung eines abgeschiedenen Materials auf der Bettplatte 404 zu verhindern. Die Bettplatte 404 kann betätigt werden, um sich entlang einer Bewegungslinie zu bewegen. Typischerweise kann sich die Bettplatte 404 näher zu dem Extruder 406 und/oder weiter davon weg bewegen.
Der Extruder 406 kann die Komponente des 3D-Druckers 400 sein, durch die Material durchfließt. In Beispielen kann Material, während der 3D-Drucker 400 arbeitet, durch den Extruder 406 auf die Bettplatte 404 fließen. Der Extruder 406 kann eine beliebige geeignete Größe, Höhe und/oder Form aufweisen. Ohne Einschränkung kann eine geeignete Form unter anderem Querschnittsformen beinhalten, die kreisförmig, elliptisch, dreieckig, rechteckig, quadratisch, hexagonal und/oder Kombinationen davon sind. Der Extruder 406 kann aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein. Geeignete Materialien können unter anderem Metalle, Nichtmetalle, Polymere, Keramikstoffe und/oder Kombinationen davon beinhalten. Es kann eine Vielzahl von Extrudern 106 innerhalb des 3D-Druckers 400 geben. In Beispielen kann der Extruder 406 einen Motor und eine Düse beinhalten. Typischerweise kann ein Schrittmotor verwendet werden, aber es kann ein beliebiger geeigneter Motor innerhalb des 3D-Druckers 400 verwendet werden. In Beispielen kann der Motor betätigt werden, um ein Material durch die Düse zu bewegen. In Beispielen kann eine beliebige geeignete Düse verwendet werden, um den ausgehenden Materialfluss zu steuern. Während das Material aus der Düse abgeschieden wird, kann das Material induziert werden, um sich durch elektromagnetische Strahlung zu verfestigen. In Beispielen kann der Extruder 406 auch eine UV-Quelle 410 beinhalten, die elektromagnetische Strahlung emittiert.
Die UV-Quelle 410 kann benachbart zu einer beliebigen geeigneten Düse innerhalb des Extruders 406 angeordnet sein. Die UV-Quelle 410 kann ein geeignetes Material elektromagnetischer Strahlung aussetzen. Die UV-Quelle 410 kann eine beliebige geeignete UV-Lampe und/oder eine beliebige geeignete Stromquelle beinhalten, um elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. In Beispielen kann sich das geeignete Material Polymerisierung initiiert durch die Absorption der elektromagnetischen Strahlung unterziehen. Der Polymerisierungsprozess kann die Eigenschaften des geeigneten Materials verändern. Die UV-Quelle 410 kann eine beliebige geeignete Größe, Höhe und/oder Form aufweisen. Ohne Einschränkung kann eine geeignete Form unter anderem Querschnittsformen beinhalten, die kreisförmig, elliptisch, dreieckig, rechteckig, quadratisch, hexagonal und/oder Kombinationen davon sind. Die UV-Quelle 410 kann aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein. Geeignete Materialien können unter anderem Metalle, Nichtmetalle, Polymere, Keramikstoffe und/oder Kombinationen davon beinhalten. Es kann eine Vielzahl von UV-Quellen 110 innerhalb des Extruders 406 geben. In alternativen Beispielen kann die UV-Quelle 410 an einer beliebigen Stelle innerhalb des und/oder an dem 3D-Drucker 400 angeordnet sein, solange die emittierte elektromagnetische Strahlung das abgeschiedene Material aus dem 3D-Drucker 400 erreichen kann. Das Material, das sich Photopolymerisierung unterziehen kann, wobei die Polymerisierung durch die Absorption von Licht ausgelöst wird, kann sich in einem Materialbehälter 408 befinden. In Beispielen kann sich das Material einer Phasenänderung unterziehen (d. h. von flüssig zu fest).
Der Materialbehälter 408 kann das zum Drucken zu verwendende Material enthalten. Es kann eine beliebige geeignete Art von Material verwendet werden. Es kann eine Vielzahl von Materialbehältern 408 und/oder nachfolgendem geeigneten Material geben, das sich in jedem Materialbehälter 408 befinden kann. Abhängig von dem spezifischen angewandten Prozess kann die geeignete Art von Material variieren. Typischerweise kann Thermoplastik bei der Fused-Deposition-Modellierung verwendet werden, wie zum Beispiel Acrylonitril-Butadien-Styrol (ABS), Polymilchsäure (PLA), hochschlagfestes Polystyrol (HIPS), thermoplastisches Polyurethan (TPU), aliphatische Polyamide (Nylon), Polyetheretherketon (PEEK) und/oder Kombinationen davon. In Bezug auf die vorliegende Offenbarung kann der 3D-Drucker 400 eine Variante aus herkömmlichen Tintenstrahldruckerprozessen einsetzen. In Beispielen kann der 3D-Drucker 400, anstatt Tintentröpfchen abzuscheiden, Tröpfchen aus einer beliebigen geeigneten Art von Polymer als Flüssigkeit abscheiden. In Beispielen können Photopolymere verwendet werden. In alternativen Beispielen kann der 3D-Drucker 400 dazu in der Lage sein, mit Formen von Polyisopren (natürlicher Gummi) zu drucken. Es kann einen zweiten Bestandteil geben, der innerhalb des geeigneten Materials vorhanden ist, wie zum Beispiel Kohlenstoff, Graphit, Wolframkarbid und dergleichen. In-situ-Mischen dieser Polymermodifikatoren kann die Leistung des geeigneten Materials verbessern. Der Materialbehälter 408 kann eine beliebige geeignete Größe, Höhe und/oder Form aufweisen. Ohne Einschränkung kann eine geeignete Form unter anderem Querschnittsformen beinhalten, die kreisförmig, elliptisch, dreieckig, rechteckig, quadratisch, hexagonal und/oder Kombinationen davon sind. Der Materialbehälter 408 kann aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein. Geeignete Materialien können unter anderem Metalle, Nichtmetalle, Polymere, Keramikstoffe und/oder Kombinationen davon beinhalten. Es kann eine Vielzahl von Materialbehältern 108 geben, um das Drucken mehrerer Materialien für ein gewünschtes Objekt unterzubringen. In Beispielen kann das zum Drucken zu verwendende Material innerhalb des Materialbehälters 408 angeordnet sein. Ein Informationshandhabungssystem kann die Bewegung des Materials aus dem Materialbehälter 408 steuern, damit es durch den Extruder 406 fließt und auf der Bettplatte 404 entsorgt wird.
5 veranschaulicht ein Beispiel für ein Informationshandhabungssystem 500. Das Informationshandhabungssystem 500 kann eine beliebige Instrumentalität oder ein Aggregat aus Instrumentalitäten beinhalten, die/das bedienbar ist/sind, um eine beliebige Form von Informationen, Intelligenz oder Daten für geschäftliche, wissenschaftliche, Kontroll- oder andere Zwecke zu berechnen, zu schätzen, zu klassifizieren, zu verarbeiten, zu übertragen, zu empfangen, abzurufen, hervorzubringen, zu schalten, zu speichern, anzuzeigen, zu manifestieren, zu erfassen, aufzuzeichnen, zu reproduzieren, zu verwalten oder zu verwenden. Zum Beispiel kann ein Informationshandhabungssystem 500 eine Verarbeitungseinheit, eine Netzwerkspeichervorrichtung oder eine beliebige andere geeignete Vorrichtung sein und kann in der Größe, in der Form, in der Leistung, in der Funktionalität und im Preis variieren. Das Informationshandhabungssystem 500 kann einen Direktzugriffsspeicher (RAM), eine oder mehrere Verarbeitungsquellen wie etwa eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) oder Hardware- oder Software-Steuerlogik, einen ROM und/oder andere Arten von nichtflüchtigem Speicher beinhalten. Zusätzliche Komponenten des Informationshandhabungssystems 500 können ein oder mehrere Plattenlaufwerke, einen oder mehrere Netzwerkanschlüsse für Kommunikation mit externen Vorrichtungen sowie eine Eingabevorrichtung (z. B. Tastatur, Maus usw.) und Videoanzeige beinhalten. Das Informationshandhabungssystem 500 kann auch einen oder mehrere Busse beinhalten, die dazu betreibbar sind, Kommunikationen zwischen den verschiedenen Hardwarekomponenten zu übertragen.
Alternativ können Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung zumindest teilweise mit nichtflüchtigen computerlesbaren Medien implementiert werden. Nichtflüchtige computerlesbare Medien können eine beliebige Instrumentalität oder Aggregation an Instrumentalitäten beinhalten, die Daten und/oder Anweisungen über einen Zeitraum zurückhalten kann. Nichtflüchtige computerlesbare Medien können zum Beispiel Speichermedien wie etwa eine Direktzugriffsspeichervorrichtung (z. B. ein Festplattenlaufwerk oder Diskettenlaufwerk), eine Speichervorrichtung mit sequenziellem Zugriff (z. B. ein Bandlaufwerk), eine Kompaktplatte, eine CD-ROM, DVD, ein RAM, ROM, ein elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EEPROM) und/oder ein Flash-Speicher; wie auch Kommunikationsmedien wie etwa Drähte, Lichtwellenleiter, Mikrowellen, Radiowellen und andere elektromagnetische und/oder optische Träger; und/oder eine beliebige Kombination aus den Vorstehenden beinhalten.
Software zum Durchführen von Verfahrensschritten kann in dem Informationshandhabungssystem 500 und/oder auf externen computerlesbaren Medien gespeichert werden. Ein Fachmann erkennt, dass das Informationshandhabungssystem 500 Hardware-Elemente, darunter Schaltung, Software-Elemente, darunter Computercode, der auf einem maschinenlesbaren Medium gespeichert ist, oder eine Kombination sowohl von Hardware- als auch von Software-Elementen beinhalten kann. Zusätzlich sind die gezeigten Blöcke nur ein Beispiel für Blöcke, die implementiert werden können. Ein Prozessor 502 wie eine zentrale Verarbeitungseinheit oder CPU steuert den Gesamtbetrieb des Informationshandhabungssystems 500. Der Prozessor 502 kann mit einer Speichersteuerung 504 verbunden sein, die Daten in einen Systemspeicher 506 lesen und Daten daraus schreiben kann. Die Speichersteuerung 504 kann Speicher aufweisen, der eine nichtflüchtige Speicherregion und eine flüchtige Speicherregion beinhaltet. Der Systemspeicher 506 kann aus eine Vielzahl von Speichermodulen bestehen, wie ein Fachmann erkennt. Zusätzlich kann der Systemspeicher 506 nichtflüchtige und flüchtige Abschnitte beinhalten. Ein System-Basic-Input-Output-System (BIOS) kann in einem nichtflüchtigen Abschnitt des Systemspeichers 506 gespeichert sein. Das System-BIOS kann ausgelegt sein, um einen Start- oder Boot-Prozess zu steuern und um den Betrieb des Informationshandhabungssystems 500 auf niedriger Ebene zu steuern.
Wie veranschaulicht, kann der Prozessor 502 mit zumindest einem Systembus 508 verbunden sein, um zum Beispiel Kommunikation zwischen dem Prozessor 502 und anderen Systemvorrichtungen zu ermöglichen. Der Systembus kann unter einem Standardprotokoll wie zum Beispiel einer Variation des Peripheral-Component-Interconnect-(PCI-)Busses oder dergleichen arbeiten. In dem beispielhaften Beispiel, das in 5 gezeigt ist, kann der Systembus 508 den Prozessor 502 mit einem Festplattenlaufwerk 510, einer Graphiksteuerung 512 und zumindest einer Eingabevorrichtung 514 verbinden. Das Festplattenlaufwerk 510 kann nichtflüchtigen Speicher für Daten bereitstellen, die durch das Informationshandhabungssystem 500 verwendet werden. Die Graphiksteuerung 512 kann wiederum mit einer Anzeigevorrichtung 516 verbunden sein, die einem Benutzer ein Bild basierend auf Aktivitäten bereitstellt, die durch das Informationshandhabungssystem 500 durchgeführt werden. Die Speichervorrichtungen des Informationshandhabungssystems 500, darunter der Systemspeicher 506 und die Festplatte 510, können greifbare, maschinenlesbare Medien sein, die computerlesbare Anweisungen speichern, um den Prozessor 502 dazu zu veranlassen, ein Verfahren nach einem Beispiel der vorliegenden Techniken durchzuführen.
In Beispielen kann eine STL-Datei, die das durch den 3D-Drucker 400 zu druckende Modell enthält (Bezugnahme auf 4), durch das Informationshandhabungssystem 500 empfangen werden. Die STL-Datei kann verarbeitet werden, um das Modell in eine Reihe an Schichten umzuwandeln, was als Slicing bezeichnet wird, entweder bevor oder nachdem das Informationshandhabungssystem 500 die STL-Datei empfangen hat. In Beispielen kann das Informationshandhabungssystem 500 Software enthalten, um die STL-Datei in Scheiben zu schneiden. Der 3D-Drucker 400 kann die in Scheiben geschnittene STL-Datei verwenden, um das Material innerhalb des Materialbehälters 408 (Bezugnahme auf 4) in einer designierten Position gemäß jeder aufeinanderfolgenden Schicht des Modells zu entsorgen. In Beispielen kann das Informationshandhabungssystem 500 die Bettplatte 404 (Bezugnahme auf 4) anweisen, sich in die Nähe zu dem Extruder 406 (Bezugnahme auf 4) zu bewegen. Das Informationshandhabungssystem 500 kann die Platzierung des Extruders 406 steuern und betätigen, sodass sie zu derjenigen der in Scheiben geschnittenen Schichten innerhalb der STL-Datei passt. Das innerhalb des Materialbehälters 408 angeordnete Material kann sich von dem Materialbehälter 408 zu dem Extruder 406 bewegen. Während sich das Material zu dem und durch den Extruder 406 bewegt, kann sich der Extruder 406 gemäß der in Scheiben geschnittenen STL-Datei über die Bettplatte 404 bewegen. Während der Extruder 406 das Material auf der Bettplatte 404 abscheidet, kann das Material elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt werden, die durch die UV-Quelle 410 (Bezugnahme auf 4) produziert wird. Während das Material die elektromagnetische Strahlung absorbiert, kann das Material polymerisieren und aushärten, während Kreuzvernetzung zwischen Polymerketten innerhalb des abgeschiedenen Materials stattfindet. Der Extruder 406 kann das Material weiter in Schichten abscheiden, die auf zuvor abgeschiedenem Material aufbauen, das ausgehärtet worden ist oder dabei ist, auszuhärten. In alternativen Beispielen kann der Härtungsprozess unabhängig von dem Extruder 406 erfolgen. Das Aushärten kann durch die Anwendung von Wärme und/oder Druck stattfinden. In Beispielen kann der 3D-Drucker 400 zur In-Situ-Mischung und/oder Abscheidung von zumindest zwei geeigneten Materialien in der Lage sein. Alternativ kann der 3D-Drucker 400 zur simultanen Abscheidung von zumindest zwei geeigneten Materialien in der Lage sein, wie in 4 dargestellt. Ein Bediener kann dazu in der Lage sein, die geeigneten zu verwendenden Materialien, die Mischverhältnisse und die Ausrichtung der Abscheidung innerhalb des Informationshandhabungssystems 500 auszuwählen, damit der 3D-Drucker 400 richtig konfiguriert ist, um das gewünschte dreidimensionale Objekt herzustellen.
In Beispielen können additiv hergestellte Objekte hergestellt werden, die eine beliebige geeignete Materialkonfiguration aufweisen. Ohne Einschränkung können geeignete Materialkonfigurationen unter anderem geschichtet, gemischt, wabenförmig und Hohlräume beinhalten. 6 und 7 veranschaulichen unterschiedliche Materialkonfigurationen, die zum Beispiel durch den 3D-Drucker 400 (Bezugnahme auf 4) hergestellt werden können. Wie in 6 veranschaulicht, kann es ein erstes Material 600, eine Hybridzone 602 und ein zweites Material 604 geben. Das erste Material 600 und das zweite Material 604 können ein beliebiges geeignetes Material sein, das durch den 3D-Drucker 400 verwendet wird, wie vorstehend erörtert. Zum Beispiel kann/können das erste Material 600 und/oder das zweite Material 604 Photopolymere wie zum Beispiel Polyisopren beinhalten. Das erste Material 600 kann sich von dem zweiten Material 604 unterscheiden. In Beispielen kann das erste Material 600 einen niedrigeren Härtewert oder einen höheren Härtewert als das zweite Material 604 aufweisen. Ein Härtewert kann als Materialfähigkeit, Verformung zu widerstehen, definiert sein. Das erste Material 600 kann durch die Hybridzone 602 von dem zweiten Material 604 getrennt sein.
Die Hybridzone 602 kann ein Grenzbereich zwischen unterschiedlichen Materialien sein, wobei die unterschiedlichen Materialien anstatt einer abrupten Trennung zwischen benachbarten Materialien über den gegebenen Bereich integriert werden können. Die Hybridzone 602 zeigt gegebenenfalls keine eindeutige Materialtrennungsgrenze an, da die Hybridzone 602 ein Gemisch sowohl aus dem ersten Material 600 als auch dem zweiten Material 604 beinhalten kann. Die Hybridzone 602 kann gebildet sein, um die Eigenschaften eines gedruckten Objekts zu verbessern. Typischerweise gibt eine Trennungsgrenze an, dass die getrennten Materialien unterschiedliche Eigenschaftswerte aufweisen. Es kann nützlich sein, eine Übergangszone zwischen den unterschiedlichen Eigenschaftswerten einzuschließen, wie zum Beispiel in einer Hybridzone 602, um die Verteilung von Eigenschaftswerten eines gedruckten Objekts zu verbessern. Zum Beispiel kann das erste Material 600 eine Fließgrenze von 10 MPa aufweisen und kann das zweite Material 604 eine Fließgrenze von 50 MPa aufweisen. Bei einer angewandten Belastung kann das gedruckte Objekt entlang der Trennungsgrenze zwischen dem ersten Material 600 und dem zweiten Material 604 versagen. In dem vorliegenden Beispiel kann eine Hybridzone 602 enthalten sein, wobei die Hybridzone 602 eine Kombination aus Eigenschaften zwischen dem ersten Material 600 und dem zweiten Material 604 aufweist. Zum Beispiel kann die Hybridzone 602 eine Fließgrenze von 30 MPa aufweisen. In Beispielen kann eine angewandte Belastung nicht groß genug sein, um sich auf die Hybridzone 602 auszuwirken. Die Hybridzone 602 kann gebildet werden, indem das erste Material 600 und das zweite Material 604 in einer aktuellen Druckschicht und/oder zwischen unterschiedlichen Druckschichten selektiv ausgegeben werden. Zum Beispiel kann eine Druckschicht lediglich das erste Material 600 beinhalten. Eine sekundäre Druckschicht kann lediglich das zweite Material 604 beinhalten. Nachfolgende Druckschichten können sich zwischen dem ersten Material 600 und dem zweiten Material 604 abwechseln, abhängig von der gewünschten Breite der Hybridzone 602. Sobald der Übergang zwischen Materialien abgeschlossen ist, kann der 3D-Drucker 400 (Bezugnahme auf 4) eines der Materialien im Rest der zu druckenden Schichten abgeben. Die Hybridzone 602 kann eine verbesserte Materialkonfiguration ermöglichen, indem das erste Material 600 während des Druckprozesses durch die Exposition gegenüber elektromagnetischer Strahlung mit dem zweiten Material 604 vernetzt wird. Zusätzliche Materialkonfigurationen können verbesserte Eigenschaftswerte und Eigenschaften erzeugen. In Beispielen kann das Einführen von Hohlräumen in den Druckprozess integriert sein.
In einem alternativen Beispiel kann die Modellstruktur, die verwendet wird, um das gedruckte Objekt zu erzeugen, eine Wabenstruktur verwenden. Zum Beispiel kann eine erste Schicht aus einem ersten Material 600 und einem zweiten Material 604 gemäß dem in Scheiben geschnittenen Modell, das durch einen Bediener gestaltet wurde, auf der Bettplatte 404 (Bezugnahme auf 4) abgeschieden werden. Es ist anzumerken, dass das erste Material 600 und das zweite Material 604 austauschbar verwendet werden können. Sowohl das erste Material 600 als auch das zweite Material 604 können durch dieselbe Düse ausgegeben werden oder es kann eine Düse für jedes Material geben. Innerhalb der ersten Schicht kann das erste Material 600 in einer Variation einer Gitterstruktur (d. h. einer Wabenstruktur) auf der Bettplatte 404 abgeschieden werden. Das zweite Material 604 kann in den Zwischenräumen zwischen der Gitterstruktur, die durch das erste Material 600 erzeugt wird, auf der Bettplatte 404 abgeschieden werden. Es ist anzumerken, dass Luft für das zweite Material 604 substituiert werden kann, die eine eingeschlossene Lufttasche bilden kann, um einen Hohlraum oder eine Vielzahl von Hohlräumen zu erzeugen, nachfolgend erörtert. Die Ausgabe des ersten Materials 600 und des zweiten Materials 604 kann simultan und/oder in Intervallen stattfinden. Während nachfolgende Schichten auf der Bettplatte 404 abgeschieden werden, können die Breiten und Längen der Strukturen in jeder Schicht variieren. Als Beispiel können die Zwischenräume schrumpfen oder größer werden. Alternativ kann die gleiche Wabenstruktur im gesamten gedruckten Objekt vorhanden sein.
Wie in 7 veranschaulicht, kann es einen Hohlraum 700 geben. Der Hohlraum 700 kann bewusst zu Dichtungselementen 244, 246, 248 (Bezugnahme auf 2A-2C) gestaltet werden. Der Hohlraum 700 kann ein Einschluss von Luft und/oder einem anderen Material als das Material sein, das den Hohlraum 700 umgibt. Die selektive Platzierung eines Hohlraums kann den Materialgebrauch reduzieren, während die strukturelle Integrität der Dichtungselemente 244, 246, 248 beibehalten werden kann. Es kann eine Vielzahl von Hohlräumen 700 geben. Wie veranschaulicht, kann das erste Material 600 durch die Hybridzone 602 von dem zweiten Material 604 getrennt sein. Das zweite Material 604 kann Hohlräume 700 beinhalten. Die Hohlräume 700 können eine beliebige geeignete Größe, Höhe und/oder Form aufweisen. Ohne Einschränkung kann eine geeignete Form unter anderem Querschnittsformen beinhalten, die kreisförmig, elliptisch, dreieckig, rechteckig, quadratisch, hexagonal und/oder Kombinationen davon sind.
Zum Beispiel kann, um einen Hohlraum 700 zu bilden, eine erste Schicht aus einem ersten Material gemäß dem in Scheiben geschnittenen Modell, das durch einen Bediener gestaltet wurde, wobei jede Scheibe als eine einzelne Schicht identifiziert werden kann, auf der Bettplatte 404 (Bezugnahme auf 4) abgeschieden werden. Typischerweise kann, während sich der Extruder 406 (Bezugnahme auf 4) bewegt, das erste Material daraus ausgegeben werden. Ohne Einschränkung kann das Modell eine Struktur verwenden, die einen Materialhohlraum enthält. In dem vorliegenden Beispiel kann sich ein Hohlraum innerhalb des gedruckten Objekts bilden, während nachfolgende Schichten auf der Bettplatte 404 abgeschieden werden. Das Informationshandhabungssystem 500 (Bezugnahme auf 5) kann den Fluss des ersten Materials aus der Düse des Extruders 406 anhalten. Die Position des Extruders 406 kann von der Stelle des Hohlraums angepasst werden und das erste Material kann weiter auf der Bettplatte 404 abgeschieden werden. Die Zeit, die erforderlich ist, um den Fluss des ersten Materials anzuhalten und die Position des Extruders 406 anzupassen, kann abhängig von der aktuellen Betriebsschicht variieren. Der Hohlraum 700 kann durch die erste Schicht und eine finale Schicht eingeschlossen sein. Es ist anzumerken, dass es ein drittes Material 702 geben kann, das in die Materialkonfiguration integriert ist. Wie veranschaulicht, kann das dritte Material 702 direkt an das zweite Material 604 angrenzen. Das dritte Material 702 kann sich sowohl von dem ersten Material 600 als auch von dem zweiten Material 604 unterscheiden.
Wie in 6 und 7 veranschaulicht, kann das offenbarte Dichtungselement beliebige geeignete Materialkonfigurationen beinhalten, die in dem Modell gestaltet sind, das dem 3D-Drucker 400 geliefert wird. Die Verwendung des 3D-Druckers 400 zur Herstellung des Dichtungselements kann Anpassung der Platzierung von Materialien innerhalb der Materialkonfiguration ermöglichen. Wie offenbart, kann das Dichtungselement aufgrund einer Kombination aus Materialien eine Vielzahl von verschiedenen Eigenschaften beinhalten. Die verschiedenen Eigenschaften können lokalisiert und/oder über das gesamte Dichtungselement verteilt werden. In Beispielen kann das Dichtungselement Massenleistungseigenschaften der beitragenden Materialien aufweisen. Ohne Einschränkung können die verschiedenen Eigenschaften hohe Temperaturfestigkeit für Extrusionswiderstand, hohe Elastizität für Dichtung bei niedriger Temperatur, Gaswiderstand, chemischen Widerstand und/oder Kombinationen davon beinhalten. In Beispielen kann das Dichtungselement eine Vielfalt an Härtewerten beinhalten. Der Einschluss einer Vielfalt an Eigenschaften innerhalb des Dichtungselements kann weitere Kohlenwasserstoffausbeutung und/oder -gewinnung ermöglichen, indem einer verbesserten Dichtung ermöglicht wird, einer breiteren Temperaturspanne zu widerstehen, in Niedrigdruckumgebungen zu arbeiten und unerwünschte Erweiterung und/oder Kontraktion der Dichtung zu verhindern.
8 veranschaulicht ein Beispiel für ein Bohrlochwerkzeug 800. In Beispielen kann das Bohrlochwerkzeug 800 ein beliebiges geeignetes Werkzeug sein, das innerhalb des Bohrlochs 116 (z. B. Bezugnahme auf 1) angeordnet ist. Das Bohrlochwerkzeug 800 kann einen Dorn 801 und einen Dichtungsstapel 802 beinhalten, der um den Dorn 801 herum angeordnet ist. Der Dichtungsstapel 802 kann eine Baugruppe aus einzelnen Dichtungselementen 804, 806, 808 sein, die verwendet werden, um einen Abschnitt des Bohrlochs 116 abzudichten. Zusätzlich kann es weiteres geeignetes Material geben, das innerhalb des Dichtungsstapels 802 vorhanden ist, das strukturelle Stütze für die einzelnen Dichtungselemente 804, 806, 808 bereitstellt. Gemäß vorliegenden Ausführungsformen kann eines oder können mehrere der Dichtungselemente 804, 806, 808 ein erstes Material und ein zweites Material beinhalten. Durch die Anwendung additiver Herstellung können das erste Material und das zweite Material in zumindest einem der Dichtungselemente 804, 806, 808 verwendet werden, wodurch Anpassung der Leistung und Funktionalität für die Dichtungselemente 804, 806, 808 ermöglicht wird. Die Eigenschaften der Dichtungselemente 804, 806, 808, die angepasst werden können, beinhalten unter anderem Härte, Elastizität, Gaswiderstand, chemischen Widerstand und hohe Temperaturfestigkeit. Wie veranschaulicht, können die einzelnen Dichtungselemente 804, 806, 808 innerhalb des Dichtungsstapels 802 eine beliebige geeignete Größe, Höhe und/oder Form aufweisen. Ohne Einschränkung kann eine geeignete Form unter anderem Querschnittsformen beinhalten, die kreisförmig, elliptisch, dreieckig, rechteckig, quadratisch, hexagonal und/oder Kombinationen davon sind.
Wie in 9 veranschaulicht, kann ein einzelnes Dichtungselement 900 zum Beispiel konstruiert werden, indem der 3D-Drucker 400 (z. B. Bezugnahme auf 4) verwendet wird. Wie veranschaulicht, kann das Dichtungselement 900 einen im Allgemeinen ringförmigen Körper 902 aufweisen. Der ringförmige Körper 902 kann ein additiv hergestelltes Objekt sein, das ein erstes Material und ein zweites Material aufweist. In einigen Ausführungsformen kann der ringförmige Körper 902 kreisförmig und/oder hohl sein. In Beispielen kann das Dichtungselement 900 so gestaltet sein, dass es verschiedene unterschiedliche Querschnittsformen aufweist, wie zuvor erörtert. Ohne Einschränkung kann das Dichtungselement 900 einen Querschnitt aufweisen, dessen Form ähnlich der V-Form 902, der D-Form 904, dem Quadrat 906 und/oder Kombinationen davon ist.
10 veranschaulicht ein Beispiel für unterschiedliche potentielle Materialkonfigurationen von additiv hergestellten Objekten. Wie veranschaulicht, kann es eine erste Konfiguration 1000 eines additiv hergestellten Objekts und eine zweite Konfiguration 1002 eines additiv hergestellten Objekts geben. Die erste Konfiguration 1000 und/oder zweite Konfiguration 1002 kann ein erstes Material 1004, ein zweites Material 1006 und ein drittes Material 1008 beinhalten. Die erste Konfiguration 1000 kann sich dahingehend von der zweiten Konfiguration 1002 unterscheiden, dass die erste Konfiguration 1000 einen graduellen Übergangsbereich zwischen dem ersten Material 1004, dem zweiten Material 1006 und dem dritten Material 1008 aufweisen kann. Wie veranschaulicht, kann die zweite Konfiguration 1002 das erste Material 1004, das zweite Material 1006 und das dritte Material 1008 eindeutig in Schichten trennen. Entweder die erste Konfiguration 1000 und/oder die zweite Konfiguration 1002 kann unter Verwendung des 3D-Druckers 400 (z. B. unter Bezugnahme auf 4) implementiert werden.
Entsprechend kann diese Offenbarung im Allgemeinen Vorgänge der additiven Herstellung und insbesondere Systeme und Verfahren zum dreidimensionalen (3D) Drucken eines Dichtungselements betreffen. Ohne Einschränkung können die Systeme und Verfahren ferner durch eine oder mehrere der folgenden Aussagen gekennzeichnet sein:
Aussage 1. Ein Bohrlochwerkzeug zur Verwendung in einem Bohrloch, beinhaltend: einen Dorn; ein Dichtungselement, das um den Dorn herum angeordnet ist, wobei das Dichtungselement ein additiv hergestelltes Objekt beinhaltet, wobei das additiv hergestellte Objekt ein erstes Material und ein zweites Material beinhaltet.
Aussage 2. Das Bohrlochwerkzeug nach Aussage 1, wobei das Bohrlochwerkzeug einen Dichtungsstapel beinhaltet, der um den Dorn herum angeordnet ist, wobei der Dichtungsstapel das Dichtungselement und ein zweites Dichtungselement beinhaltet, das ein zweites additiv hergestelltes Objekt beinhaltet.
Aussage 3. Das Bohrlochwerkzeug nach Aussage 1 oder Aussage 2, wobei das additiv hergestellte Objekt einen ringförmigen Körper aufweist.
Aussage 4. Das Bohrlochwerkzeug nach einer vorhergehenden Aussage, wobei das erste Material und das zweite Material Härten aufweisen, die um 5 oder mehr auf der Shore-A-Härteskala voneinander variieren.
Aussage 5. Das Bohrlochwerkzeug nach einer vorhergehenden Aussage, wobei das erste Material und das zweite Material jeweils einzeln aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem Thermoplast, einem Keramikmaterial und einem Metall besteht.
Aussage 6. Das Bohrlochwerkzeug nach einer vorhergehenden Aussage, wobei das erste Material ein Photopolymer beinhaltet, und wobei das zweite Material ein weiteres Photopolymer beinhaltet, das sich von dem Photopolymer des ersten Materials unterscheidet.
Aussage 7. Das Bohrlochwerkzeug nach Aussage 6, wobei das Photopolymer und das weitere Photopolymer jeweils Polyisopren mit unterschiedlichen Eigenschaften beinhalten.
Aussage 8. Das Bohrlochwerkzeug nach einer vorhergehenden Aussage, wobei das additiv hergestellte Objekt ferner eine Hybridzone des ersten Materials und des zweiten Materials beinhaltet, die eine erste Zone des ersten Materials und eine zweite Zone des zweiten Materials trennt.
Aussage 9. Das Bohrlochwerkzeug nach einer vorhergehenden Aussage, wobei das additiv hergestellte Objekt ferner einen oder mehrere Hohlräume beinhaltet, die in zumindest einem von dem ersten Material und/oder dem zweiten Material angeordnet sind.
Aussage 10. Ein Verfahren zum Herstellen eines Dichtungselements für ein Bohrlochwerkzeug, beinhaltend: Abscheiden einer ersten Schicht aus einem ersten Material auf einer Bettplatte eines 3D-Druckers; Abscheiden einer zweiten Schicht aus dem ersten Material auf der ersten Schicht; und sequentielles Abscheiden von zusätzlichen Schichten, wobei jede sequentielle Schicht auf einer vorherigen Schicht abgeschieden wird, um das Dichtungselement zu erzeugen.
Aussage 11. Das Verfahren nach Aussage 10, wobei das Dichtungselement einen ringförmigen Körper aufweist.
Aussage 12. Das Verfahren nach Aussage 10 oder Aussage 11, wobei das erste Material und das zweite Material Härten aufweisen, die um 5 oder mehr auf der Shore-A-Härteskala voneinander variieren.
Aussage 13. Das Verfahren nach einer der Aussagen 10-12, ferner beinhaltend das Anhalten des Flusses des ersten Materials auf zumindest einem Abschnitt der zweiten Schicht und von sequentiellen Schichten, um einen Hohlraum zu bilden, wobei der Hohlraum durch die erste Schicht und eine finale Schicht eingeschlossen ist.
Aussage 14. Das Verfahren nach Aussage 13, wobei der Hohlraum mit Luft gefüllt ist.
Aussage 15. Das Verfahren nach einer der Aussagen 10-14, ferner beinhaltend das Anhalten des Flusses des ersten Materials auf zumindest einem Abschnitt der zweiten Schicht und von sequentiellen Schichten, um eine Vielzahl von Hohlräumen zu bilden, die mit Luft gefüllt und durch eine Gitterstruktur getrennt sind.
Aussage 16. Das Verfahren nach einer der Aussagen 10-15, ferner beinhaltend das Aussetzen des ersten Materials gegenüber elektromagnetischer Strahlung, um Polymerisierung zu fördern.
Aussage 17. Das Verfahren nach einer der Aussagen 10-16, ferner beinhaltend das Aussetzen des ersten Materials gegenüber elektromagnetischer Strahlung, um Polymerisierung zu fördern.
Aussage 18. Das Verfahren nach einer der Aussagen 10-17, ferner beinhaltend das sequentielle Abscheiden von zusätzlichen Schichten des ersten Materials oder des zweiten Materials, wobei jede sequentielle Schicht auf einer vorherigen Schicht angeordnet ist.
Aussage 19. Das Verfahren nach Aussage 18, ferner beinhaltend das Anhalten des Flusses des ersten Materials auf zumindest einem Abschnitt der zweiten Schicht und von sequentiellen Schichten, um einen Hohlraum zu bilden, wobei der Hohlraum durch die erste Schicht und eine finale Schicht eingeschlossen ist.
Aussage 20. Das Verfahren nach Aussage 18, ferner beinhaltend das Anhalten des Flusses des ersten Materials auf zumindest einem Abschnitt der zweiten Schicht und von sequentiellen Schichten, um eine Vielzahl von Hohlräumen zu bilden, die mit Luft gefüllt und durch eine Gitterstruktur getrennt sind, wobei die Wabenstruktur durch die erste Schicht und eine finale Schicht eingeschlossen ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile detailliert beschrieben worden sind, versteht es sich, dass hierin verschiedene Änderungen, Substitutionen und Alterationen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung wie durch die angehängten Ansprüche definiert abzuweichen. Die vorstehende Beschreibung stellt verschiedene Beispiele für die hierin offenbarten Systeme und Verfahren zur Verwendung bereit, die unterschiedliche Verfahrensschritte und alternative Kombinationen aus Komponenten enthalten können. Es versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung, obwohl hierin einzelne Beispiele erörtert sein können, alle Kombinationen der offenbarten Beispiele abdeckt, darunter ohne Einschränkung die unterschiedlichen Komponentenkombinationen, Verfahrensschrittkombinationen und Eigenschaften des Systems. Es versteht sich, dass die Zusammensetzungen und Verfahren zwar als verschiedene Komponenten oder Schritte „beinhaltend“, „enthaltend“ oder „einschließend“ beschrieben werden, die Zusammensetzungen und Verfahren aber auch „im Wesentlichen aus“ den verschiedenen Komponenten und Schritten „bestehen“ oder daraus „bestehen“ können. Des Weiteren sind die wie in den Patentansprüchen verwendeten unbestimmten Artikel „ein“ oder „eine“ hierin derart definiert, dass sie ein oder mehr als eines des Elements bezeichnen, das sie einleiten.
Der Kürze halber sind hierin nur bestimmte Spannen explizit offenbart. Jedoch können Spannen von einer beliebigen Untergrenze mit einer beliebigen Obergrenze kombiniert werden, um eine Spanne zu nennen, die nicht explizit genannt wird, und können Spannen von einer beliebigen Untergrenze mit einer beliebigen anderen Untergrenze kombiniert werden, um eine Spanne zu nennen, die nicht explizit genannt wird; ebenso können Spannen von einer beliebigen Obergrenze mit einer beliebigen anderen Obergrenze kombiniert werden, um eine Spanne zu nennen, die nicht explizit genannt wird. Zusätzlich sind in jedem Fall, in dem ein numerischer Bereich mit einer Untergrenze und einer Obergrenze offenbart wird, alle Zahlen und alle eingeschlossenen Bereiche, die in den Bereich fallen, spezifisch offenbart. Insbesondere versteht sich jede hierin offenbarte Spanne an Werten (der Form „von etwa a bis etwa b“ oder äquivalent „von ungefähr a bis b“ oder äquivalent „von ungefähr a-b“) so, dass jede Zahl und Spanne festgelegt wird, die innerhalb der breiteren Spanne an Werten eingeschlossen ist, auch, wenn sie nicht explizit genannt wird. Somit kann jeder Punkt oder Einzelwert als sein eigener unterer oder oberer Grenzwert dienen, kombiniert mit einem beliebigen anderen Punkt oder individuellen Wert oder einem beliebigen anderen unteren oder oberen Grenzwert, um einen nicht ausdrücklich aufgeführten Bereich anzugeben.
Folglich sind die vorliegenden Beispiele gut geeignet, die Ziele und Vorteile, die aufgeführt wurden, wie auch diejenigen, die damit zusammenhängen, zu erreichen. Die vorstehend offenbarten bestimmten Beispiele sind lediglich veranschaulichend und können modifiziert und auf verschiedene, jedoch äquivalente Arten umgesetzt werden, welche für den Fachmann, für den die in dieser Patentschrift enthaltenen Lehren von Vorteil sind, ersichtlich sind. Obwohl einzelne Beispiele erörtert sind, deckt die Offenbarung alle Kombinationen aus allen der Beispiele ab. Ferner sind keine Einschränkungen bezüglich der hierin gezeigten Details zu Aufbau oder Gestaltung beabsichtigt, sofern nicht in den nachfolgenden Ansprüchen beschrieben. Zudem besitzen die in den Ansprüchen verwendeten Begriffe ihre gewöhnliche, herkömmliche Bedeutung, sofern sie durch den Patentinhaber nicht ausdrücklich und eindeutig anders definiert sind. Demnach versteht sich, dass die vorstehend offenbarten besonderen veranschaulichenden Beispiele abgeändert oder modifiziert werden können und sämtliche derartige Abwandlungen in Umfang und Wesen dieser Beispiele vorgesehen sind. Wenn es in dieser Beschreibung und einem oder mehreren Patent(en) oder anderen Dokumenten, die hierin durch Bezugnahme aufgenommen sein können, einen Konflikt im Gebrauch eines Wortes oder Begriffes gibt, sind die Definitionen, die mit dieser Beschreibung übereinstimmen, anzunehmen.

Claims

Bohrlochwerkzeug zur Verwendung in einem Bohrloch, umfassend: einen Dorn; ein Dichtungselement, das um den Dorn herum angeordnet ist, wobei das Dichtungselement ein additiv hergestelltes Objekt umfasst, wobei das additiv hergestellte Objekt ein erstes Material und ein zweites Material umfasst.
Bohrlochwerkzeug nach Anspruch 1, wobei das Bohrlochwerkzeug einen Dichtungsstapel umfasst, der um den Dorn herum angeordnet ist, wobei der Dichtungsstapel das Dichtungselement und ein zweites Dichtungselement umfasst, das ein zweites additiv hergestelltes Objekt umfasst.
Bohrlochwerkzeug nach Anspruch 1, wobei das additiv hergestellte Objekt einen ringförmigen Körper aufweist.
Bohrlochwerkzeug nach Anspruch 1, wobei das erste Material und das zweite Material Härten aufweisen, die um 5 oder mehr auf der Shore-A-Härteskala voneinander variieren.
Bohrlochwerkzeug nach Anspruch 1, wobei das erste Material und das zweite Material jeweils einzeln aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem Thermoplast, einem Keramikmaterial und einem Metall besteht.
Bohrlochwerkzeug nach Anspruch 1, wobei das erste Material ein Photopolymer umfasst, und wobei das zweite Material ein weiteres Photopolymer umfasst, das sich von dem Photopolymer des ersten Materials unterscheidet.
Bohrlochwerkzeug nach Anspruch 6, wobei das Photopolymer und das weitere Photopolymer jeweils Polyisopren mit unterschiedlichen Eigenschaften umfassen.
Bohrlochwerkzeug nach Anspruch 1, wobei das additiv hergestellte Objekt ferner eine Hybridzone des ersten Materials und des zweiten Materials umfasst, die eine erste Zone des ersten Materials und eine zweite Zone des zweiten Materials trennt.
Bohrlochwerkzeug nach Anspruch 1, wobei das additiv hergestellte Objekt ferner einen oder mehrere Hohlräume umfasst, die in zumindest einem von dem ersten Material und/oder dem zweiten Material angeordnet sind.
Verfahren zum Herstellen eines Dichtungselements für ein Bohrlochwerkzeug, umfassend: Abscheiden einer ersten Schicht eines ersten Materials auf einer Bettplatte eines 3D-Druckers; Abscheiden einer zweiten Schicht des ersten Materials auf der ersten Schicht; und sequentielles Abscheiden von zusätzlichen Schichten, wobei jede sequentielle Schicht auf einer vorherigen Schicht angeordnet ist, um das Dichtungselement zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Dichtungselement einen ringförmigen Körper aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das erste Material und das zweite Material Härten aufweisen, die um 5 oder mehr auf der Shore-A-Härteskala voneinander variieren.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend das Anhalten des Flusses des ersten Materials auf zumindest einem Abschnitt der zweiten Schicht und von sequentiellen Schichten, um einen Hohlraum zu bilden, wobei der Hohlraum durch die erste Schicht und eine finale Schicht eingeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Hohlraum mit Luft gefüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend das Anhalten des Flusses des ersten Materials auf zumindest einem Abschnitt der zweiten Schicht und von sequentiellen Schichten, um eine Vielzahl von Hohlräumen zu bilden, die mit Luft gefüllt und durch eine Gitterstruktur getrennt sind.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend das Aussetzen des ersten Materials gegenüber elektromagnetischer Strahlung, um Polymerisierung zu fördern.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend das Aussetzen des ersten Materials gegenüber einer UV-Quelle, um eine Phasenänderung zu initiieren.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend das sequentielle Abscheiden von zusätzlichen Schichten des ersten Materials oder des zweiten Materials, wobei jede sequentielle Schicht auf einer vorherigen Schicht angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend das Anhalten des Flusses des ersten Materials auf zumindest einem Abschnitt der zweiten Schicht und von sequentiellen Schichten, um einen Hohlraum zu bilden, wobei der Hohlraum durch die erste Schicht und eine finale Schicht eingeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend das Anhalten des Flusses des ersten Materials auf zumindest einem Abschnitt der zweiten Schicht und von sequentiellen Schichten, um eine Vielzahl von Hohlräumen zu bilden, die mit Luft gefüllt und durch eine Gitterstruktur getrennt sind, wobei die Wabenstruktur durch die erste Schicht und eine finale Schicht eingeschlossen ist.