具有由不同材料構成的卡瓦牙的井下工具的制作方法
【專利摘要】一種諸如在壓裂操作期間使用的壓裂塞之類的井下工具，其安裝在諸如套管之類的井下管道中。該工具具有心軸，心軸在其上在井口端與井下端之間設置有密封元件。心軸上的卡瓦組件可以運動以接合井下管道。井口組件具有由陶瓷材料構成的卡瓦牙，并且井下組件具有由金屬材料構成的卡瓦牙。當該工具用作橋塞時，井口組件支承被壓縮的密封元件，并且井下組件支承工具的井下流體壓力。在一個特定實施方式中，金屬材料為諸如燒結硬化的粉末金屬鋼之類的粉末金屬材料，該燒結硬化的粉末金屬鋼具有余量的鐵、碳混入物、以及鉬、鉻和錳的合金成分。
【專利說明】具有由不同材料構成的卡瓦牙的井下工具
[0001]相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年2月12日提交的美國臨時申請N0.61/763，718的權益，其通過引用并入本文中。
【背景技術】
[0003]卡瓦用于諸如橋塞和封隔器之類的各種井下工具。卡瓦可以具有卡瓦牙或扣狀件以抓牢套管或管道的內壁。按慣例，卡瓦牙通常由鑄造的金屬或鍛造的金屬制成，然后將其機加工并且熱處理成符合適當的工程規范。
[0004]用于金屬工具和非金屬工具(例如，封隔器、塞子等)上的卡瓦的卡瓦牙必須能夠與套管接合以阻止工具在其操作期間運動。在諸如復合塞之類的非金屬工具上，卡瓦牙在施加增加的載荷時可以使非金屬卡瓦出現故障。當然，當卡瓦出現故障時，卡瓦與套管脫開。在非金屬工具上，卡瓦牙還需要容易地磨銑以有助于從井孔去除工具。
[0005]當常規的卡瓦牙在非金屬卡瓦中使用時，例如，常規的卡瓦牙如圖1A所示地那樣設置和定向。卡瓦20設置成鄰近諸如橋塞、封隔器之類的井下工具的心軸10。如圖1B所示，在卡瓦20和錐體12朝向彼此運動時卡瓦20遠離心軸10運動并且抵靠周圍的管道壁或套管壁接合。或者卡瓦20被推靠在錐體12的傾斜表面上，或者錐體12被推到卡瓦20的下面，或者兩者均可。
[0006]圖2A示出了根據現有技術的具有用于卡瓦牙(未圖示)的孔23的卡瓦20的側截面，并且圖2B示出了具有設置在孔23中的卡瓦牙30的卡瓦20的側截面。圖2C示出了具有用于卡瓦牙(未圖示)的孔23的卡瓦20的正視圖。卡瓦20可以具有半圓筒形形狀。卡瓦20的表面中的孔23可以是一系列盲凹口。卡瓦牙30為裝載到孔23中的并且可以通過壓配合或粘合劑保持的錨栓。
[0007]美國專利N0.5，984，007、美國專利 N0.6，976，534 以及美國專利 N0.8，047，279中公開了諸如以上那些工具之類的具有卡瓦和卡瓦牙的井下工具的示例。其他示例包括Halliburton Obsidian:*和 Fas flril】* Fusion 復合塞以及 Boss Hog壓裂塞。(OBSIDIAN和 FAS DRILL 是 Halliburton Energy Services, Inc.的注冊商標)。
[0008]具有卡瓦的一種特定類型的井下工具為在射孔操作和壓裂操作中使用的復合壓裂塞。在操作期間，復合塞需要在盡可能短的時長內被鉆碎(drill up)并且沒有鉆碎問題。常規的復合塞使用由鑄鐵構成的金屬鋸齒(wicker)式的卡瓦。這些金屬卡瓦增加了塞子的金屬含量并且在水平井中在鉆碎期間會產生問題，在磨銑操作期間使用撓性油管時尤其如此。
[0009]由于鑄鐵卡瓦的缺點，諸如上述卡瓦的具有卡瓦牙的復合卡瓦優選地用來減少與金屬卡瓦相關聯的問題。不利地，大量的金屬碎屑仍可以積聚在井的跟部并且在工具上使用具有卡瓦牙的復合卡瓦時造成鉆碎問題。當使用復合卡瓦時，例如，卡瓦牙通常由為致密材料和重材料的硬質合金構成。在其他開發中，已知使用在同一卡瓦牙中具有兩種不同的卡瓦牙材料(即，陶瓷和金屬)的復合卡瓦，例如美國專利N0.6, 976, 534中描述的復合卡瓦。[0010]在任何情況下，當具有帶有硬質合金卡瓦牙的卡瓦的井下工具磨銑出套管時，卡瓦牙傾向于積聚在套管中并且難以浮回至表面。實際上，在水平井中，硬質合金卡瓦牙可以趨于積聚在水平部段的跟部并且導致潛在的操作問題。假定井可以具有在操作期間使用并在之后銑除的多達40或50個橋塞，則大量的硬質合金卡瓦牙會遺留在套管中并且難以從井下去除。
[0011]本公開的主題旨在克服以上闡述的問題中的一個或更多個問題或者至少減少這些問題的影響。
【發明內容】
[0012]一種諸如在壓裂操作或射孔操作期間使用的復合橋塞之類的井下設備或工具，其安裝在諸如套管之類的井下管道中。該工具可以具有心軸，心軸上設置有密封元件。密封元件能夠是可壓縮的以在工具通過鋼絲繩等致動時接合井下管道。
[0013]第一卡瓦設置在工具上并且能夠相對于工具運動以接合井下管道。例如，第一卡瓦可以朝向工具的心軸的井口(uphole)端設置。類似地，第二卡瓦設置在工具上并且能夠相對于工具運動以接合井下管道。例如，第二卡瓦可以朝向工具的心軸的井下(downhole)端設置。
[0014]卡瓦可以各自具有一個或更多個圍繞心軸設置的卡瓦體部、區段或元件。例如，區段可以圍繞工具設置并且可以是單個的或成一體的區段。可以使用用于卡瓦的其他配置。第一卡瓦和第二卡瓦二者都可以由諸如塑料、模壓酚醛、復合材料、層壓的非金屬復合材料、玻璃纖維增強的環氧樹脂聚合物、超高分子量聚乙烯(UHMW)、聚四氟乙烯(PTFE)等的非金屬材料構成。
[0015]在一個實施方式中，第一(井口)卡瓦僅具有一個或更多個由陶瓷材料構成的第一卡瓦牙而不包括由第一卡瓦上使用的其他材料構成的卡瓦牙，并且第二 (井下)卡瓦僅具有一個或更多個由金屬材料構成的第二卡瓦牙而不包括由第二卡瓦上使用的其他材料構成的卡瓦牙。當工具用作壓裂塞時，例如，僅具有陶瓷卡瓦牙的井口卡瓦接合井下管道并且主要支承被壓縮的密封元件。在這種情況下，僅使用由陶瓷材料構成的第一卡瓦牙可以減小塞子的總體金屬含量，但仍可以支承被壓縮的密封元件。
[0016]另一方面，僅具有金屬卡瓦牙的井下卡瓦用金屬卡瓦牙接合井下管道并且主要支承工具在井下的流體壓力。在這種情況下，僅使用由金屬材料構成的第二卡瓦牙仍可以減小塞子的總體金屬含量。然而，井下卡瓦上的金屬卡瓦牙可以在操作期間更好地支承工具在井下的增大的流體壓力。
[0017]文中公開了卡瓦牙、卡瓦、材料等的其他配置。用于卡瓦的卡瓦牙的陶瓷材料可以是氧化鋁、氧化鋯和合金陶瓷(cermet)。如上文指出的，在井口卡瓦上使用的陶瓷材料的卡瓦牙可以減小工具的總體金屬含量并且可以有利于在使用后從井下管道磨銑掉工具。
[0018]用于卡瓦上的第二卡瓦牙的金屬材料可以使用鑄鐵、硬質合金(carbide)、合金陶瓷(即，由陶瓷和金屬材料構成的復合材料)、粉末金屬、或其組合。在一個特定實施方式中，金屬材料為燒結硬化的粉末金屬鋼。在一個特定配置中，燒結硬化的粉末金屬鋼可以基本上由余量的鐵、碳混入物、以及鑰、鉻和錳的合金成分組成。
[0019]在另一實施方式中，用于接合在井下管道中的井下設備或工具具有設置在工具上的第一卡瓦并且第一卡瓦能夠相對于工具運動以接合井下管道。第一卡瓦由第一材料構成。至少一個第 ^瓦牙在第 ^瓦上露出并且由粉末金屬材料構成。
[0020]在一個特定配置中，第一卡瓦朝向工具的心軸的井口端設置，并且第一卡瓦僅包括由粉末金屬構成的所述至少一個第一卡瓦牙中的一個或更多個卡瓦牙而不包括由其他材料構成的卡瓦牙。該工具還具有朝向心軸的井下端設置的第二卡瓦。第二卡瓦僅具有由金屬材料構成的一個或更多個第二卡瓦牙而不包括由其他材料構成的卡瓦牙，該金屬材料不同于粉末金屬材料。
[0021]在另一實施方式中，用于接合在井下管道中的井下設備或工具具有設置在設備上的卡瓦。卡瓦可相對于該設備運動以接合井下管道。至少一個卡瓦牙在卡瓦上露出并且至少限定軸向穿過卡瓦牙的偏孔。
[0022]在又一實施方式中，用于接合在井下管道中的井下設備或工具具有設置在井下工具上的卡瓦。卡瓦能夠相對于該設備運動以接合井下管道，并且該卡瓦具有外表面以及第一端和第二端。外表面限定朝向第一端的第一孔并且限定朝向第二端的第二孔。第一孔在外表面中的深度不同于第二孔。
[0023]第一卡瓦牙設置在第一孔中，并且第二卡瓦牙設置在第二孔中。第一卡瓦牙具有第一長度并且在卡瓦上從外表面延伸第一伸長。第二卡瓦牙具有第二長度并且在卡瓦上從外表面延伸第二伸長。
[0024]文中指出的各種配置根據本公開的教示可以互換并且彼此組合。另外，卡瓦可以是單個體部或區段、單一環、卡瓦組件的多個獨立的區段中的一個區段、或卡瓦組件的多個成一體的區段中的一個區段。卡瓦的材料可以是金屬的或非金屬的。在一個實施方案中，卡瓦的材料包括塑料、模壓酚醛、層壓的非金屬復合材料、玻璃纖維增強的環氧樹脂聚合物、超高分子量聚乙烯(UHMW)、聚四氟乙烯(PTFE)、或其組合。
[0025]盡管本公開的教示適合于諸如上述壓裂塞之類的井下工具，但其可以適用于大量用于接合在井下管道中的井下工具中的任一井下工具。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1A示出了根據現有技術的非金屬卡瓦中使用的卡瓦牙。
[0027]圖1B示出了使用期間的圖1A的卡瓦。
[0028]圖2A示出了根據現有技術的具有用于卡瓦牙的孔的卡瓦的側截面。
[0029]圖2B示出了具有設置在孔中的卡瓦牙的卡瓦的側截面。
[0030]圖2C示出了具有用于卡瓦牙的孔的卡瓦的正視圖。
[0031]圖3以部分剖面示出了根據本公開的具有卡瓦組件的井下工具。
[0032]圖4A示出了具有第一類型的卡瓦牙的卡瓦的截面圖。
[0033]圖4B示出了具有第二類型的卡瓦牙的卡瓦的截面圖。
[0034]圖5A至圖5C示出了卡瓦牙的一個構型的俯視圖、截面圖和立體圖。
[0035]圖6A至圖6C示出了卡瓦牙的另一構型的俯視圖、截面圖和立體圖。
[0036]圖7A至圖7C示出了卡瓦牙的又一構型的俯視圖、截面圖和立體圖。
[0037]圖8A至圖 8B示出了卡瓦牙的再一構型的仰視圖和截面圖。
[0038]圖9示出了具有多個區段并且具有帶有孔的卡瓦牙和無孔的卡瓦牙的構型的卡瓦組件。
[0039]圖1OA示出了具有用于保持卡瓦牙的不同深度的孔的卡瓦區段的截面。
[0040]圖1OB示出了具有安裝在孔中的不同高度的卡瓦牙的卡瓦區段的截面。
[0041]圖1OC為卡瓦區段的平面圖，其示出了不同深度的孔的布置。
[0042]圖1lA示出了具有用于將卡瓦牙保持在其中的不同寬度的孔的卡瓦區段的截面。
[0043]圖1lB示出了具有安裝在孔中的不同寬度的卡瓦牙的卡瓦區段的截面。
[0044]圖1lC示出了卡瓦區段的平面圖，其示出了不同寬度的孔的布置。
[0045]圖12A示出了具有用于將卡瓦牙保持在其中的不同深度和不同寬度的孔的卡瓦區段的截面。
[0046]圖12B示出了具有安裝在不同深度和不同寬度的孔中的不同卡瓦牙的卡瓦區段的截面。
[0047]圖12C示出了具有用于保持安裝在其中的相同高度的卡瓦牙的不同深度的孔的卡瓦區段的截面。
[0048]圖13以側視圖示出了根據本公開的具有卡瓦組件的另一井下工具。
[0049]圖14A示出了井口卡瓦組件的側視圖。
[0050]圖14B示出了井下卡瓦組件的側視圖。
【具體實施方式】
[0051]圖3以部分剖面示出了根據本公開的具有卡瓦組件110UU10D的井下工具100。井下工具100可以是如圖所示的橋塞，但其還可以是使用卡瓦組件來接合諸如套管之類的井下管道的封隔器、襯管懸掛器、錨固裝置或其他井下工具。
[0052]工具100具有心軸102，該心軸102具有設置在填塞元件150的兩側上的支承環140以及卡瓦組件IlOU和IlOD0卡瓦組件IlOU和IlOD在斜錐體112外側具有卡瓦120。卡瓦120與錐體112—起可以被稱為卡瓦組件，或在其他情況下，僅卡瓦120可以被稱為卡瓦組件。在任一情況下，任一引用在本公開中通篇可以互換使用。因此，文中提到的卡瓦不意味著僅指一個卡瓦體部、區段或元件，但其可以指一個卡瓦體部、區段或元件。相反，提到的卡瓦可以不僅指這些內涵。如文中所示出的，卡瓦組件110U、110D可以具有相同類型的卡瓦120，但也可以使用其他配置。
[0053]例如，在美國專利N0.7，124,831——其全部內容通過引用并入本文——中，作為橋塞，工具100根據所公開的過程和細節優選地主要由非金屬部件構成。這使得工具100易于在使用后銑除。
[0054]當部署在井下時，工具100通過鋼絲繩安裝工具(未圖示)致動，鋼絲繩安裝工具利用了拉靠心軸102同時靠著卡瓦組件110UU10D推動上面部件的常規技術。因此，卡瓦組件110U、110D的卡瓦120跨置到錐體112上，錐體112沿著心軸102朝向彼此運動，并且填塞元件150壓縮并向外延伸以接合周圍的套管壁。支承元件140控制填塞元件150的擠出。在該過程中，組件110UU10D上的卡瓦120被向外推動以接合套管(未圖示)的壁，這兩者將工具100在套管中保持就位并且使填塞元件150保持被容置。
[0055]用來設定工具100的力可以高達30000磅力(I磅力=4.45牛頓)并且能夠高達85000磅力。這些值僅為示例并且可以根據工具100的尺寸來修改。在任何情況下，設定的工具100隔離套管的上部和下部使得壓裂操作和其他操作可以在工具100的井口完成，同時使壓力不會影響井下位置。當在壓裂操作期間使用工具100時，例如，工具100可以隔離大約10000磅/平方英寸(I磅/平方英寸=6.895KPa)的壓力。
[0056]應當理解的是，工具100的任何滑動或松動可以損害操作。因此，卡瓦120需要充分地抓牢套管的內側。
[0057]然而，同時，工具100以及其大多數部件優選地由可磨銑材料構成，原因在于如先前所指出的工具100在操作完成之后要被從套管銑除。多達50個的這種工具100可以在一口井中使用并且必須在操作結束時銑除。因此，具有完全由可磨銑材料構成的可靠工具100對操作者是特別有利的。為此，本公開的卡瓦組件110U、1 IOD特別適合于諸如橋塞、封隔器和其他井下工具之類的工具100及其提供的挑戰。
[0058]如圖4A所示，用于組件110的一種類型的卡瓦120具有卡瓦體部或區段122，該卡瓦體部或區段122中設置有一個或更多個單獨的卡瓦牙或扣狀件130。區段122可以是卡瓦組件上使用的若干區段中的一個區段。區段122可以在頂表面中具有設置成一行或者更多行和/或一列或者更多列的任何數目的卡瓦牙130。例如，可以使用兩行卡瓦牙130，每行均具有相同數目的列。替代性地，可以使用兩行，但一行可以具有兩列而另一行具有一列。應當理解的是，可以使用這些構型和其他構型。
[0059]在一種配置中，卡瓦牙130可以是相同的尺寸并且可以設置在卡瓦區段122中的相等尺寸的孔中。在另一配置中，孔的深度可以在區段之間或在卡瓦組件之間變化。因此，一個或更多個卡瓦牙130可以比其他卡瓦牙更長。另外，在安裝好之后，卡瓦牙130的高度在給定的卡瓦區段122上可以是相同的，但孔的深度可以改變。這可以減小基體材料中的卡瓦牙130周圍的應力。其他配置可以相對于卡瓦區段122具有不同高度和不同深度的卡瓦牙130。下面描述大量的這些構型。
[0060]如圖4B所示，用于組件110的另一類型的卡瓦120可以具有設置在卡瓦體部122中的鋸齒形卡瓦牙130。如文中其他地方所公開的，可以使用另外其他一些卡瓦牙130的構型。
[0061]通常，卡瓦牙130可以由隨后機加工成合適的長度和寬度以及給定的適當表面的長且寬的棒或桿構造而成。該技術非常適合于硬質合金或其他硬質型材料并且還可以用于其他公開的材料。替代性地，在材料和公差允許的情況下，卡瓦牙130可以鑄造或者以其他方式直接形成所需的表面和尺寸。
[0062]在兩種情況下，卡瓦體部122可以包括諸如圖3中示出的組件110UU10D上的若干獨立的卡瓦組件區段中的一個區段。如圖3所示，每個體部或區段122均可以具有相同的布置以及卡瓦牙130的數目，但可以使用不同的布置。另外，每個區段122均可以由與其他區段122相同的或不同的材料構成，并且給定的區段122上的每個卡瓦牙130均可以由與其他卡瓦牙130相同的或不同的材料構成。在其他布置中，如文中所公開的，卡瓦體部122可以是單一環或者可以是部分成一體的環。
[0063]通常,卡瓦體部122由第一材料構成,并且一個或更多個卡瓦牙130由暴露在體部的外表面中的一種或更多種第二材料構成。卡瓦體部122的第一材料通常可以是金屬、復合材料等。優選地，卡瓦體部122由諸如塑料、非金屬材料、模壓酚醛、層壓的非金屬復合材料、玻璃纖維增強的環氧樹脂聚合物、超高分子量聚乙烯(UHMW)、聚四氟乙烯(PTFE)等的可磨銑材料構成。
[0064]用于卡瓦牙130的第二材料通常可以包括金屬材料或非金屬材料。例如，卡瓦牙130可以由硬質合金、金屬材料、鑄鐵、復合材料、陶瓷、合金陶瓷(即，由陶瓷和金屬材料構成的復合材料)、粉末金屬等構成。另外，卡瓦牙130優選地具有足夠的硬度，其硬度可以是等于至少約50-60Rc的硬度。
[0065]在一個特定實施方式中，用于組件110U、110D中的一者或兩者的區段122中的一個或更多個區段上的卡瓦牙130中的一個或更多個卡瓦牙130由粉末冶金制成。這種粉末金屬卡瓦牙130的物理特性可以被定制用于特定的實施方案。粉末金屬卡瓦牙130可以被定制成足夠強硬以與套管接合來防止工具100移動。另外，粉末金屬卡瓦牙130可以制成為足夠易碎以通過磨銑容易地去除。如先前指出的，常規的卡瓦牙可以強到足以與套管接合，但難以去除并且會損壞用來去除工具100的設備。用粉末冶金制成的粉末金屬卡瓦牙130可以允許工具100正常地履行職能，但可以提高將工具100從井孔去除的速度和容易性。
[0066]粉末金屬卡瓦牙130優選地具有大于或等于約48HRC的硬度并且可以具有在48HRC至60HRC范圍內的硬度。硬度為選擇特定的金屬粉末以用于粉末金屬卡瓦牙130的驅動因素中的一個因素，原因在于諸如P-110級套管之類的套管可以顯著較硬。因此，所使用的粉末金屬優選地為高級別的。
[0067]所使用的粉末金屬可以包括燒結硬化的粉末金屬鋼材料，但還可以使用諸如鋼、鐵、或高碳鋼材料的其他類型的粉末金屬。粉末金屬卡瓦牙130的制造優選地包括將卡瓦牙130形成為完成的部件而不需要必要的重要的后機加工，原因在于任何后機加工都可能需要使用電火花加工(EDM)或磨削操作。
[0068]燒結硬化的粉末金屬鋼材料具有余量的鐵并且使用鎳、鑰、鉻和錳作為主要的合金成分，在某些情況下使用元素銅和鎳。石墨粉末(碳)混合以提供用于材料的必要水平的碳。用于粉末金屬卡瓦牙130的一種特定的燒結硬化的粉末金屬鋼根據金屬粉末行業聯合會(MPIF)標準35具有FL-5305的材料牌號，其構成如下表中所示。
[0069]
【權利要求】
1.一種用于接合在井下管道中的井下設備，所述設備包括: 心軸，所述心軸具有第一端和第二端； 密封元件，所述密封元件設置在所述心軸上且在所述第一端與所述第二端之間，并且所述密封元件能夠壓縮以接合所述井下管道； 第一卡瓦，所述第一卡瓦朝向所述心軸的所述第一端設置并且能夠相對于所述心軸運動以接合所述井下管道，所述第一卡瓦具有由陶瓷材料構成的一個或更多個第一卡瓦牙；以及 第二卡瓦，所述第二卡瓦朝向所述心軸的所述第二端設置并且能夠相對于所述心軸運動以接合所述井下管道，所述第二卡瓦具有由金屬材料構成的一個或更多個第二卡瓦牙。
2.根據權利要求1所述的設備，其中，所述第一卡瓦和所述第二卡瓦各自包括由非金屬材料構成的卡瓦體部。
3.根據權利要求2所述的設備，其中，所述非金屬材料包括塑料、模壓酚醛、層壓非金屬復合材料、玻璃纖維增強的環氧樹脂聚合物、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、或其組合。
4.根據權利要求1所述的設備，其中，所述第一卡瓦和所述第二卡瓦各自包括圍繞所述心軸設置的多個區段。
5.根據權利要求1所述的設備，其中，所述一個或更多個第二卡瓦牙的所述金屬材料包括鑄鐵、硬質合金、金屬-陶瓷復合材料、合金陶瓷、粉末金屬、或其組合。
6.根據權利要求5所述的設備，其中，所述粉末金屬選自包括燒結硬化的粉末金屬鋼、鐵和聞碳鋼的組。
7.根據權利要求6所述的設備，其中，所述燒結硬化的粉末金屬鋼基本上包括余量的鐵、碳混入物、以及鑰、鉻和錳的合金成分。
8.根據權利要求1所述的設備，其中，所述陶瓷材料包括氧化鋁、氧化鋯或合金陶瓷。
9.根據權利要求1所述的設備，其中，所述第一卡瓦僅包括由所述陶瓷材料構成的所述一個或更多個第一卡瓦牙而不包括其他卡瓦牙；并且其中，所述第二卡瓦僅包括由所述金屬材料構成的所述一個或更多個第二卡瓦牙而不包括其他卡瓦牙。
10.根據權利要求9所述的設備，其中，所述心軸的所述第一端為井口端，因而所述第一卡瓦朝向所述心軸的井口端設置，并且其中，所述第二端為井下端，因而所述第二卡瓦朝向所述心軸的井下端設置。
11.根據權利要求10所述的設備，其中，所述第一卡瓦支承被壓縮的所述密封元件，并且其中，所述第二卡瓦支承所述工具的井下流體壓力。
12.一種用于接合在井下管道中的井下設備，所述設備包括: 第一卡瓦，所述第一卡瓦由第一材料構成，所述第一卡瓦設置在所述設備上并且能夠相對于所述設備運動以接合所述井下管道；以及 至少一個第一卡瓦牙，所述至少一個第一卡瓦牙在所述第一卡瓦上露出并且由第二材料構成，所述第二材料包括粉末金屬。
13.根據權利要求12所述的設備，其中，所述粉末金屬選自包括燒結硬化的粉末金屬鋼、鐵和高碳鋼的組。
14.根據權利要求13所述的設備，其中，所述燒結硬化的粉末金屬鋼基本上包括余量的鐵、碳混入物、以及鑰、鉻和錳的合金成分。
15.根據權利要求12所述的設備，其中，所述第一卡瓦包括圍繞所述設備設置的多個區段。
16.根據權利要求12所述的設備，其中，所述第一材料包括鑄鐵、金屬材料、非金屬材料、復合材料、可磨銑材料、塑料、模壓酚醛、層壓的非金屬復合材料、玻璃纖維增強的環氧樹脂聚合物、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、或其組合。
17.根據權利要求12所述的設備，其中，所述設備包括心軸，所述心軸由第三材料構成并且其上設置有所述第一卡瓦。
18.根據權利要求17所述的設備，其中，所述心軸的所述第三材料包括塑料、模壓酚醛、層壓的非金屬復合材料、玻璃纖維增強的環氧樹脂聚合物、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、或其組合。
19.根據權利要求12所述的設備，其中，所述設備包括心軸，所述心軸具有第一端和第二端并且朝向所述第一端設置有所述第一卡瓦。
20.根據權利要求19所述的設備，其中，所述設備包括密封元件，所述密封元件設置在所述心軸上且在所述第一端與所述第二端之間，并且所述密封元件能夠壓縮以接合所述井下管道。
21.根據權利要求19 所述的設備，其中，所述第一卡瓦僅包括由所述粉末金屬構成的所述至少一個第一卡瓦牙中的一個或更多個卡瓦牙而不包括其他卡瓦牙。
22.根據權利要求21所述的設備，還包括第二卡瓦，所述第二卡瓦朝向所述心軸的所述第二端設置并且能夠相對于所述心軸運動以接合所述井下管道，所述第二卡瓦僅具有由金屬材料構成的一個或更多個第二卡瓦牙而不包括其他材料的卡瓦牙，所述金屬材料不同于粉末金屬材料。
23.根據權利要求22所述的設備，其中，所述心軸的所述第一端為井口端，因而所述第一卡瓦組件朝向所述心軸的所述井口端設置，并且其中，所述第二端為井下端，因而所述第二卡瓦組件朝向所述心軸的所述井下端設置。
24.一種用于接合在井下管道中的井下設備，所述設備包括: 卡瓦，所述卡瓦設置在所述設備上并且能夠相對于所述設備運動以接合所述井下管道；以及 在所述卡瓦上露出的至少一個卡瓦牙，所述卡瓦牙至少限定軸向穿過所述卡瓦牙的偏孔。
25.一種用于接合在井下管道中的井下設備，所述設備包括: 卡瓦，所述卡瓦設置在所述井下工具上并且能夠相對于所述設備運動以接合所述井下管道，所述卡瓦具有外表面以及第一端和第二端，所述外表面限定朝向所述第一端的第一孔并且限定朝向所述第二端的第二孔，所述第一孔在所述外表面中的深度不同于所述第二孔； 第一卡瓦牙，所述第一卡瓦牙設置在所述第一孔中，所述第一卡瓦牙具有第一長度并且在所述卡瓦上從所述外表面延伸第一伸長；以及 第二卡瓦牙，所述第二卡瓦牙設置在所述第二孔中，所述第二卡瓦牙具有第二長度并且在所述卡瓦上從所述外表面延伸第二伸長。
26.根據權利要求25所述的工具，其中，所述第一長度不同于所述第二長度。
27.根據權利要求26所述的工具，其中，所述第一伸長與所述第二伸長大致相同。
28.根據權利要求25所述的工具，其中，所述第一深度大于所述第二深度，所述第一長度大于所述第二長度，并且，所述第一伸長與所述第二伸長大致相同。
29.根據權利要求25所述的工具，所述第一孔的寬度不同于所述第二孔。
【文檔編號】E21B33/134GK103982158SQ201410048841
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年2月12日 優先權日:2013年2月12日
【發明者】斯蒂芬·威斯, 喬納森·楊, 詹姆斯·羅尚, 馬修·斯塔熱 申請人:韋特福特/蘭姆有限公司