СИСТЕМЫ ВЫДВИЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ СКВАЖИННЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
EXTENSION-TYPE ELEMENT SYSTEMS FOR DOWN-HOLE TOOLS

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Данная заявка заявляет приоритет по отношению к заявке США № 15/270032, поданной 20 сентября 2016 г., которая включена в данный документ в полном объеме посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
1.ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Данное изобретение в целом относится к выдвижным элементам для скважинных инструментов и/или скважинных компонентов, таких как забойные узлы, якорные инструменты, якоря, спускные инструменты обсадной трубы, трубные подвески, выдвижные стабилизаторы, уширители скважин, направляющие инструменты, измерительные инструменты (например, каверномер), расширители (например, расширяющие инструменты, установленные на обсадных трубах), центраторы или другие инструменты, выполненные с возможностью размещения внутрискважинного компонента в стволе скважины посредством выдвижных элементов.
2.ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0003] Глубокое бурение скважин выполняется для многих применений, таких как улавливание углекислого газа, производство геотермальной энергии, разведка и добыча углеводородов. Во всех применениях скважины пробурены так, что они проходят сквозь субстанцию или обеспечивают доступ к субстанции (например, к газу или флюиду), содержащейся в пласте, который расположен ниже поверхности земли. В скважинах могут размещаться различные типы инструментов и оборудования,  предназначенные для выполнения разных задач и измерений.
[0004] Более подробно, буровые скважины или скважины для добычи углеводородов (таких, как нефть и газ) пробурены с использованием бурильной колонны, которая содержит трубу, состоящую например, из соединенных труб или непрерывной длинномерной трубы, которая содержит буровую компоновку, также называемую компоновкой низа бурильной колонны (КНБК), прикрепленную к ее нижнему концу. КНБК обычно содержит несколько датчиков, инструментов оценки пласта и инструментов направленного бурения. Буровое долото, прикрепленное к КНБК, вращается с помощью бурового двигателя в КНБК и/или путем вращения бурильной колонны для бурения ствола скважины. Во время бурения датчики могут определять несколько атрибутов, относящихся к перемещению и ориентации КНБК, которые могут использоваться, например, для определения перемещения бурильной колонны  в скважине. Кроме того, такую информацию можно использовать для обнаружения  или предотвращения работы бурильной колонны в условиях, которые являются менее благоприятными.
[0005] Скважина, например, используемая для добычи, как правило завершается путем размещения обсадной колонны (также называемой в данном документе «обсадной трубой» или «трубой») в стволе скважины. Пространство, которое находится между обсадной трубой и внутренней частью ствола скважины, называемое «затрубным пространством», затем заполняется цементом. Обсадная труба и цемент могут быть перфорированы, чтобы позволить углеводородам вытекать из подземных резервуаров на поверхность через эксплуатационную колонну, установленную внутри обсадной трубы. Некоторые скважины  пробурены с помощью бурильных колонн, которые содержат наружную колонну, выполненную с обсадной трубой, и внутреннюю колонну, содержащую буровое долото (называемое «пилотным долотом»), компоновку низа бурильной колонны и направляющее устройство. Внутренняя колонна находится внутри внешней колонны и надежно закреплена в подходящем месте. Пилотное долото, компоновка низа бурильной колонны и направляющее устройство проходят за обсадную трубу для бурения наклонной скважины. Пилотное долото бурит пилотное отверстие, которое расширяется уширителем, прикрепленным к нижнему концу обсадной трубы. Уширители являются хорошо зарекомендовавшими себя в отрасли инструментами, используемыми в качестве самостоятельных инструментов, или интегрированными в другие инструменты, такие как, например, бурильные инструменты, установленные на обсадной трубе. Уширитель может иметь фиксированные лопасти или выдвижные элементы, такие как лопасти, выполненные с возможностью удлинения и/или втягивания в ответ на сигнал или конкретное состояние. Обсадная труба затем прикрепляется якорем к стволу скважины. Внутренняя колонна вытягивается из ствола скважины и затем цементируется затрубное пространство между стволом скважины и обсадной трубой.
[0006] Изобретение, описанное в данном документе, обеспечивает усовершенствования бурильных колонн и способов их использования для бурения ствола скважины и цементирования ствола скважины за один проход.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0007] В данном документе раскрыты выдвижные элементы скважинных инструментов, содержащие компонент направления выдвижения перпендикулярный оси инструмента, причем усилие прикладывается к выдвижному элементу во время его работы. Выдвижные элементы содержат первое поперечное сечение, которое содержит компонент направления выдвижения, первую поверхность, выполненную с возможностью приема первого силового компонента указанного усилия, по существу перпендикулярного первой поверхности, и вторую поверхность, выполненную с возможностью передачи по меньшей мере части первого силового компонента указанного усилия на корпус скважинного инструмента. Вторая поверхность и компонент направления выдвижения, перпендикулярный оси инструмента, образуют первый угол, величина которого находится в диапазоне от 0° до 90°.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0008] Предмет изобретения, рассматриваемый в данном изобретении, в частности, раскрыт и явно заявлен в формуле изобретения в заключительной части описания. Предыдущие и другие признаки и преимущества изобретения очевидны из дальнейшего подробного описания в сочетании с прилагаемыми графическими материалами, где одинаковые элементы пронумерованы одинаковым образом, причем:
[0009] на Фиг. 1 проиллюстрирован пример реализации бурильной системы;
[0010] на Фиг. 2А проиллюстрировано схематическое изображение корпуса инструмента, содержащего систему выдвижных элементов в соответствии с вариантом реализации данного изобретения;
[0011] на Фиг. 2B проиллюстрировано схематическое изображение корпуса инструмента, содержащего систему выдвижных элементов в соответствии с другим вариантом реализации данного изобретения;
[0012] на Фиг. 3А проиллюстрировано схематическое изображение выдвижного элемента, зацепляемого внутри дорожки корпуса инструмента в соответствии с вариантом реализации данного изобретения;
[0013] на Фиг. 3B проиллюстрировано схематическое изображение выдвижного элемента, зацепленного в дорожке корпуса инструмента в соответствии с другим вариантом реализации данного изобретения;
[0014] на Фиг. 4 проиллюстрировано схематическое изображение выдвижного элемента в соответствии с настоящим изобретением, проиллюстрированы поверхности контакта и зацепления;
[0015] на Фиг. 5A проиллюстрированы схематическое изображение выдвижного элемента и конфигурация упорного блока в соответствии с вариантом реализации данного изобретения;
[0016] на Фиг. 5В проиллюстрированы схематическое изображение выдвижного элемента и конфигурация упорного блока в соответствии с другим вариантом реализации данного изобретения;
[0017] на Фиг. 6А проиллюстрировано схематическое изображение корпуса инструмента скважинного инструмента, содержащего сцепленный с ним выдвижной элемент в соответствии с вариантом реализации данного изобретения;
[0018] на Фиг. 6B проиллюстрировано поперечное сечение выдвижного элемента, проиллюстрированного на Фиг. 6А, которое просматривается по линии B-B; а также
[0019] на Фиг. 6C проиллюстрировано поперечное сечение выдвижного элемента, проиллюстрированного на Фиг. 6А, которое просматривается по линии C-C.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0020] Раскрыты устройство и системы для выдвижных элементов скважинных инструментов. Представленные в данном документе варианты реализации изобретения обеспечивают улучшенные нагрузочные профили и/или увеличенный срок службы компонентов за счет оптимизации распределения нагрузок и усилий на выдвижных элементах в скважинных компонентах. Кроме того, варианты реализации изобретения, представленные в данном документе, обеспечивают упорные блоки для выдвижных элементов, которые обеспечивают улучшенное распределение и передачу усилий и нагрузок внутри и через скважинный компонент.
[0021] На Фиг. 1 проиллюстрирована принципиальная схема буровой системы 10, которая содержит бурильную колонну 20, имеющую буровую компоновку 90, также называемую компоновкой низа бурильной колонны (КНБК), перемещаемую в буровой скважине 26, проникающей в земной пласт 60. Буровая система 10 содержит обычную буровую вышку 11, установленную на грунте 12, поддерживающем вращающийся стол 14, который вращается движителем, таким как электродвигатель (не проиллюстрирован), с желаемой скоростью вращения. Бурильная колонна 20 содержит бурильную трубу 22, такую как бурильная труба, проходящая вниз от поворотного стола 14 в ствол скважины 26. Измельчающий инструмент 50, такой как буровое долото, прикрепленный к концу КНБК 90, разрушает геологические формации, когда на него воздействует вращение, электрические импульсы, поток флюида или любой другой механизм подачи энергии для бурения скважины 26. Бурильная колонна 20 соединена с буровой лебедкой 30 через ведущую бурильную трубу 21, шарнир 28 и трос 29, пропущенный через шкив 23. При выполнении операций бурения используется буровая лебедка 30 для управления нагрузкой на долоте, которая влияет на скорость проникновения в породу. Принцип функционирования буровой лебедки 30 хорошо известен в данной области техники и поэтому подробно не описывается в данном документе.
[0022] Во время проведения операций бурения подходящий буровой раствор 31 (также называемый в данной области техники «буровой грязью») из источника или резервуара для бурового раствора 32 прокачивается под давлением через бурильную колонну 20 буровым насосом 34. Буровой раствор 31 проходит в бурильную колонну 20 через поглотитель гидравлического удара 36, трубопровод подачи флюида 38 и ведущую бурильную трубу 21. Буровой раствор 31 выпускается в забой скважины 51 через отверстие в измельчающем инструменте 50. Буровой раствор 31 прокачивается вверх по стволу скважины через затрубное пространство 27 между бурильной колонной 20 и скважиной 26 и возвращается в резервуар для бурового раствора 32 по возвратному трубопроводу 35. Датчик S1, установленный в трубопроводе 38, предоставляет информацию о расходе флюида. Датчик S2 поверхностного крутящего момента и датчик S3, связанные с бурильной колонной 20, предоставляют информацию о крутящем моменте и скорости вращения бурильной колонны, соответственно. Кроме того, один или несколько датчиков (не проиллюстрированы), связанных с тросом 29, используются для обеспечения нагрузки на крюк бурильной колонны 20 и другие требуемые параметры, относящиеся к бурению скважины 26. Система может дополнительно содержать один или несколько скважинных датчиков 70, расположенных на бурильной колонне 20 и/или КНБК 90.
[0023] В некоторых применениях измельчающий инструмент 50 вращается только путем вращения бурильной трубы 22. Однако в других применениях буровой двигатель 55 (забойный двигатель), расположенный в буровой установке 90, используется для вращения измельчающего инструмента 50 и/или для наложения или дополнения вращения бурильной колонны 20. В любом случае скорость проникновения (СП) измельчающего инструмента 50 в скважину 26 для данного пласта и буровой компоновки в значительной степени зависит от нагрузки на долото и скорости вращения бурового долота. В одном аспекте варианта реализации изобретения, проиллюстрированного на Фиг. 1, забойный двигатель 55 соединен с измельчающим инструментом 50 через приводной вал (не проиллюстрирован), расположенный в подшипниковом узле 57. Забойный двигатель 55 вращает измельчающий инструмент 50 под действием бурового раствора 31, проходящего под давлением через забойный двигатель 55. Подшипниковый узел 57 выдерживает радиальные и осевые нагрузки от измельчающего инструмента 50, перемещение забойного двигателя вниз под нагрузкой и реактивную силу, направленную вверх от нагрузки, приложенной к долоту. Один или несколько стабилизаторов 58, соединенных с подшипниковым узлом 57 и другими подходящими местоположениями, действуют как центраторы для самой нижней части узла забойного двигателя и других таких подходящих местоположений.
[0024] Наземный блок управления 40 получает сигналы от скважинных датчиков и устройств 70 через датчик(и) 43, размещенный в трубопроводе для флюида 38, а также от датчиков S1, S2, S3, датчиков нагрузки на крюк и любых других датчиков, используемых в системе, и обрабатывает такие сигналы в соответствии с запрограммированными инструкциями, предоставляемыми наземному блоку управления  40. Наземный блок управления  40 отображает требуемые параметры бурения и другую информацию на дисплее/мониторе 42 для использования оператором на буровой площадке при управлении операциями бурения. Наземный блок управления 40 содержит компьютер, память для хранения данных, компьютерные программы, модели и алгоритмы, доступные для процессора в компьютере, записывающее устройство, такое как ленточный накопитель, блок памяти и т.д., для записи данных и другие периферийные устройства. Наземный блок управления  40 также может содержать имитационные модели, используемые компьютером для обработки данных в соответствии с запрограммированными инструкциями. Блок управления реагирует на команды пользователя, введенные через подходящее устройство, например клавиатуру. Блок управления  40 выполнен с возможностью активировать аварийные сигналы 44, когда возникают определенные небезопасные или нежелательные условия работы.
[0025] Буровая компоновка 90 также содержит другие датчики, устройства или инструменты для обеспечения разнообразных измерений, касающихся пласта, окружающего ствол скважины, и для бурения ствола скважины 26 по желаемой траектории. Такие устройства могут содержать устройство для измерения удельного сопротивления пласта вблизи и/или перед буровым долотом, зонд гамма-каротажа для измерения интенсивности гамма-излучения в пласте и устройства для определения наклона, азимута и положения бурильной колонны. Инструмент для определения удельного сопротивления пласта 64 может быть соединен в любом подходящем месте, в том числе над нижней стартовой частью компоновки 62, для оценки или определения удельного сопротивления пласта вблизи или перед измельчающим инструментом 50 или в других подходящих местоположениях. Инклинометр 74 и зонд гамма-каротажа 76 могут быть расположены соответствующим образом для определения соответственно наклона КНБК и интенсивности гамма-излучения пласта. Может быть использован любой инклинометр и устройство гамма-каротажа. Кроме того, азимутальное устройство (не проиллюстрировано), такое как магнитометр или гироскопическое устройство, может использоваться для определения азимута бурильной колонны. Такие устройства известны в данной области техники и поэтому подробно не описаны в данном документе. В описанном выше примере конфигурации забойный двигатель 55 передает мощность измельчающему инструменту 50 через полый вал, который также позволяет буровому раствору проходить от забойного двигателя 55 к измельчающему инструменту 50. В альтернативном варианте реализации изобретения бурильной колонны 20 забойный двигатель 55 может быть подключен ниже устройства измерения удельного сопротивления 64  или в любом другом подходящем местоположении.
[0026] Все еще ссылаясь на Фиг. 1, другие устройства для каротажа во время бурения (КВБ) (обычно обозначаемые в данном документе позицией 77), такие как устройства для измерения пористости пласта, проницаемости, плотности, свойств породы, свойств флюида и т.д., могут быть размещены в подходящих местоположениях компоновки низа бурильной колонны 90 для предоставления информации, полезной для оценки подземных пластов вдоль скважины 26. Такие устройства могут содержать, но не ограничиваются ими, акустические инструменты, ядерные инструменты, инструменты ядерного магнитного резонанса и инструменты для испытания пластов и отбора проб.
[0027] Указанные выше устройства передают данные в скважинную телеметрическую систему 72, которая, в свою очередь, передает принятые данные вверх по скважине наземному блоку управления 40. Скважинная телеметрическая система 72 также принимает сигналы и данные от наземного блока управления 40 и передает такие принятые сигналы и данные в соответствующие скважинные устройства. В одном аспекте система гидроимпульсной телеметрии может использоваться для передачи данных между скважинными датчиками 70, устройствами и наземным оборудованием во время операций бурения. Датчик 43, расположенный в трубопроводе подачи бурового раствора  38, обнаруживает гидроимпульсы в ответ на данные, передаваемые скважинной телеметрией 72. Датчик 43 генерирует электрические сигналы в ответ на изменение давления бурового раствора и передает такие сигналы через провод 45 наземному блоку управления 40. В других аспектах любая иная подходящая телеметрическая система может использоваться для передачи данных между поверхностью и КНБК 90, включая, помимо прочего, акустическую телеметрическую систему, электромагнитную телеметрическую систему, беспроводную телеметрическую систему, которая может использовать ретрансляторы, расположенные в бурильной колонне или стволе скважины, и проводную трубу. Проводная труба может быть сформирована соединением секций бурильной трубы, причем секции трубы содержат канал передачи данных, который проходит вдоль трубы. Передача данных между секциями трубы может быть осуществлена любым подходящим способом, включая, помимо прочего жесткие электрические или оптические соединения, индукционные, емкостные или резонансные способы связи. В случае, когда длинномерная труба используется в качестве бурильной трубы 22, канал передачи данных может проходить вдоль стороны длинномерной трубы.
[0028] Описанная выше система бурения относится к тем буровым системам, в которых используется бурильная труба для подачи буровой компоновки 90 в скважину 26, причем нагрузка, приложенная к долоту, контролируется с поверхности, обычно посредством управления работой лебедок. Однако многие части, которые рассматривались ранее, являются необязательными для различных вариантов реализации данного изобретения. Например, инструменты для каротажа во время бурения, скважинные или поверхностные датчики, дисплеи, аварийные сигналы и/или забойные двигатели могут быть или не быть частями буровых систем, которые используют варианты реализации данного изобретения. Различные скважинные компоненты могут иметь другую последовательность или порядок соединения. В некоторых вариантах реализации изобретения двигатель 55 может приводиться в действие электрической энергией вместо или в дополнение к энергии потока. Блоки управления, дисплеи и/или аварийные сигналы могут находиться на площадке буровой установки или за ее пределами. Кроме того, большое количество современных буровых систем, особенно предназначенных для бурения сильно отклоненных и горизонтальных стволов скважин, используют длинномерную трубу для транспортировки буровой компоновки в ствол скважины. В таком случае в бурильной колонне иногда используется толкатель для обеспечения требуемого усилия на буровом долоте. Кроме того, при использовании длинномерной трубы она не вращается поворотным столом, а вместо этого вводится в ствол скважины с помощью подходящего толкателя, в то время как забойный двигатель, такой как забойный двигатель 55, вращает измельчающий инструмент 50. Для морского бурения используется морская буровая установка или судно для поддержки бурового оборудования, включая бурильную колонну.
[0029] По-прежнему ссылаясь на Фиг. 1, может быть предусмотрен инструмент измерения удельного сопротивления 64, который содержит, например, множество антенн, в том числе, например, передатчики 66a или 66b или приемники 68a или 68b. Удельное сопротивление может быть одним из свойств пласта, которое нужно учитывать при принятии решений по бурению. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что другие инструменты для определения свойств пласта могут использоваться вместе с инструментом для определения удельного сопротивления 64 или вместо него.
[0030] Бурение с использованием обсадной трубы может представлять собой одну конфигурацию или операцию, используемую для формирования измельчающего устройства, которое становится все более и более привлекательным в нефтегазовой промышленности, поскольку оно имеет несколько преимуществ по сравнению с обычным бурением. Один пример такой конфигурации проиллюстрирован и описан в совместном патенте США № 9,004,195 под названием  «Apparatus and Method for Drilling a Wellbore, Setting a Liner and Cementing the Wellbore During a Single Trip», которая включена в данную заявку посредством ссылки в полном объеме. Важно отметить, что, несмотря на относительно низкую скорость проникновения, время доставки обсадной трубы к цели сокращается, так как обсадная труба перемещается в скважине при одновременном бурении ствола скважины. Это может быть полезным в набухающих пластах, где сжатие пробуренной скважины может помешать в дальнейшем установке обсадной трубы. Кроме того, бурение с использованием обсадной трубы в истощенных и нестабильных пластах сводит к минимуму риск того, что труба или бурильная колонна застрянут из-за обрушения скважины.
[0031] В новой разработанной системе в этой процедуре также должна быть выполнена работа по цементированию, сводящая процесс к одному спуску. Для этого необходим специальный спускной инструмент, который можно подключать в нескольких положениях. Высокие нагрузки из-за дополнительного веса обсадной трубы, а также крутящего момента, создаваемого в результате трения между обсадной трубой и ранее выполненной обсадной колонной или открытым отверстием приводят к высоко нагруженной геометрии бурильной колонны. Как указано в данном документе, конструкция спускных инструментов, полученных на основе уширителей, была оптимизирована с использованием анализа методом конечных элементов.
[0032] Например, как предусмотрено в данном документе, профиль прямоугольной дорожки был изменен на профиль кривой с тремя центрами, что приводит к более плавному распределению усилий. В некоторых вариантах реализации данного изобретения передача нагрузки от обсадной трубы корпусу спускного инструмента достигается с помощью навинчивающейся гайки с резьбовым соединением. Кроме того, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения профиль крутильной нагрузки был оптимизирован для обеспечения относительно высоких значений крутящего момента. Такая оптимизация может также обеспечить преимущества для существующих конструкций уширителя, поскольку общая амплитуда напряжений будет значительно уменьшена, что повысит надежность и срок службы компонентов бурильной колонны. Пример расширяемого уширителя проиллюстрирован и описан впатенте США № 9,341,027, озаглавленном «Expandable reamer assemblies, bottom-hole assemblies, and related methods», поданном 4 марта 2013 года и полностью включенным в данный документ. Такие модифицированные профили дорожек могут использоваться в различных скважинных инструментах и/или скважинных компонентах, таких как забойные компоновки, якорные инструменты, якоря, спускные инструменты обсадной трубы, трубные подвески, расширяемые стабилизаторы, уширители, направляющие инструменты, измерительные инструменты (например, каверномеры), расширители (например, расширяющие инструменты обсадных труб), центраторы или другие инструменты, выполненные с возможностью расположения внутрискважинного компонента в стволе скважины с помощью выдвижных элементов и т.д., и специалисты в данной области техники поймут, что варианты осуществления данного раскрытия изобретения не ограничены вышесказанным.
[0033] Например, обращаясь к Фиг. 2А-2В, где схематично проиллюстрированы примерные конфигурации частей корпусов инструмента 200а, 200b в соответствии с вариантами реализации данного изобретения. Каждый из корпусов инструмента  200a, 200b выполнен с одним или несколькими выдвижными элементами, которые могут быть выполнены в соответствии с вариантами реализации данного изобретения. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что корпуса инструмента 200а, 200b могут быть частями скважинной системы, такой как проиллюстрированная на Фиг. 1 и/или их вариантами. Корпуса инструмента 200а, 200b могут представлять собой скважинный инструмент любого типа, который известен в данной области техники, и конкретная схематическая иллюстрация не является ограничивающей.
[0034] Для передачи нагрузки может быть сконфигурировано несколько нагрузочных выдвижных элементов 202а, расположенных по окружности корпуса инструмента 200а (например, модуль передачи нагрузки на корпус скважинного инструмента), как проиллюстрировано на Фиг. 2А. Как проиллюстрировано, несколько нагрузочных выдвижных элементов 202а равномерно распределены по окружности корпуса инструмента 200а. Зоны контакта 204а нагрузочных выдвижных элементов 202а сконструированы таким образом, что предел текучести материала выдвижного элемента не превышен при полной грузоподъемности. Площадь контакта выдвижных элементов не ограничена указанной поверхностью, и другие поверхности или участки выдвижных элементов могут контактировать или иным образом настраиваться для обеспечения возможности передачи нагрузки, крутящего момента или других усилий. Кроме того, в некоторых вариантах реализации изобретения выдвижные элементы, описанные в данном документе, могут быть сконструированы или иным образом выполнены так, что допускают ограниченную величину пластической деформации под нагрузкой, при этом пластическая деформация считается приемлемой для поддержания работоспособности выдвижного элемента, используемого по назначению(ям). Нагрузка на корпус инструмента 200а (и любых соединенных с ним компонентов) далее передается упорному блоку 206 (например, обсадной трубе, накручивающейся гайке и т.д.), который соединен с корпусом инструмента 200а через резьбовое соединение, как известно в данной области техники.
[0035] Для передачи крутящего момента несколько выдвижных элементов крутящего момента 202b выполнены на корпусе инструмента 200b, как проиллюстрировано на Фиг. 2B. Как проиллюстрировано на Фиг. 2B, количество выдвижных элементов крутящего момента 202b уменьшается по сравнению с количеством нагрузочных выдвижных элементов 202a, проиллюстрированных на Фиг. 2А. В качестве альтернативы, если ожидаемая нагрузка выше, количество выдвижных элементов крутящего момента 202b может быть равно или больше по сравнению с количеством нагрузочных выдвижных элементов 202a. В варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 2B, три выдвижных элемента крутящего момента 202b равномерно распределены по окружности корпуса инструмента 200b (например, крутящий момент корпуса модуля скважинного инструмента). Механический упор для выдвижных элементов крутящего момента 202b реализован упорным блоком 208, который крепится с помощью винтов или других крепежных элементов 210 к корпусу инструмента 200b.
[0036] Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что корпуса инструмента 200а, 200b могут быть частями одного инструмента или конфигурации. Например, корпус инструмента передачи нагрузки 200а и корпус инструмента передачи крутящего момента 200b могут быть корпусами инструмента для одного инструмента и могут быть выполнены с возможностью обеспечения преимуществ для конфигурации одного инструмента.
[0037] В одном неограничивающем варианте реализации изобретения инструмент содержит  как корпус инструмента для передачи нагрузки, так и корпус инструмента для передачи крутящего момента, как проиллюстрировано и описано со ссылкой на Фиг. 2A-2B. В таком варианте реализации изобретения корпус инструмента для передачи нагрузки содержит меньше или больше выдвижных элементов, чем корпус инструмента для передачи крутящего момента (например, как проиллюстрировано на Фиг. 2A-2B). Различное количество выдвижных элементов в двух корпусах инструментов (например, в разных модулях) может быть полезным для предотвращения того, чтобы нагрузочные выдвижные элементы могли фиксироваться в профиле обсадной трубы для передачи крутящего момента и наоборот. Профиль для передачи нагрузки представляет собой просто кольцевую канавку со сплошными краями.
[0038] Каждый из выдвижных элементов 202a, 202b установлен в соответствующем корпусе инструмента 200a, 200b на дорожке выдвижного элемента. Дорожка выдвижного элемента традиционно содержит паз прямоугольной формы. Дорожка выдвижного элемента выполнена с возможностью геометрически принимать соответствующий выдвижной элемент. Профиль дорожки и профиль выдвижного элемента (и материал выдвижных элементов) выбираются так, чтобы обеспечить наиболее эффективную передачу усилий и/или напряжений в корпус инструмента или на корпус инструмента (например, нагрузку, крутящий момент и т.д.).
[0039] В соответствии с вариантами реализации данного изобретения предусмотрены выдвижные элементы и соответствующие дорожки выдвижных элементов для уменьшения амплитуд напряжений в корпусах инструментов и/или соединенных частях. Например, в соответствии с различными вариантами реализации данного изобретения посредством изменения профиля дорожки выдвижного элемента амплитуда напряжения может быть значительно уменьшена. В неограничивающих вариантах реализации изобретения традиционный прямоугольный профиль был изменен на профиль с центрированной или многоцентровой кривой (например, профиль с трехцентровой кривой) или другой изогнутый геометрический профиль, который приводит к более плавному распределению усилий и более низкому напряжению.
[0040] Обращаясь к Фиг. 3A-3B, проиллюстрированы примеры видов в поперечном разрезе выдвижных элементов и дорожек выдвижных элементов в соответствии с неограничивающими примерами вариантов реализации данного изобретения. На Фиг. 3А схематично проиллюстрирован выдвижной элемент и дорожка выдвижного элемента с криволинейной симметричной геометрией. На Фиг. 3В схематично проиллюстрированы выдвижной элемент и дорожка выдвижного элемента с криволинейной асимметричной геометрией. Как проиллюстрировано, каждый выдвижной элемент 302a, 302b выполнен в соответствующей дорожке 303a, 303b выдвижного элемента корпуса инструмента  300a, 300b. В некоторых неограничивающих вариантах реализации изобретения выдвижной элемент 302a, проиллюстрированный на Фиг. 3А, выполнен в виде якоря нагрузки, а выдвижной элемент 302b, проиллюстрированный на Фиг. 3B, выполнен в виде якоря крутящего момента, и каждый выдвижной элемент 302a, 302b может быть выполнен в корпусе инструмента, аналогичном проиллюстрированному на Фиг. 2A-2B. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что якоря нагрузки и крутящего момента могут быть выполнены с возможностью передачи множества нагрузок (например, комбинаций осевой, радиальной и/или крутильной). Разница между нагрузками и крутящим моментом заключается в том, что способность передавать нагрузку или крутящий момент выше для якоря нагрузки массы или крутящего момента, чем для якоря крутящего момента или нагрузки, соответственно. Хотя в некоторых конфигурациях выдвижные элементы по данному изобретению могут быть якорями для корпусов инструментов, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что выдвижные элементы могут использоваться для реализации различных других функций, инструментов или компонентов, таких как, но не ограничиваясь ими, обсадка стволов скважин спускными инструментами обсадной трубы, стабилизация с помощью расширяемых стабилизаторов, расширение с помощью уширителя, направление с помощью направляющих инструментов, передача нагрузки с помощью якорей, измерительные инструменты (например, измерение промежутка с помощью каверномера), расширение скважинного оборудования с помощью расширяющих инструментов (например, расширяющих инструментов обсадных труб), позиционирование с помощью центратора или других инструментов, выполненных с возможностью позиционирования скважинного компонента в стволе скважины посредством выдвижных элементов.
[0041] Каждый из выдвижных элементов 302a, 302b содержит первую часть 312a, 312b, вторую часть 314a, 314b и третью часть 316a, 316b. Первая часть 312a, 312b каждого соответствующего выдвижного элемента 302a, 302b может быть сконфигурирована для зацепления в приемной части 318a, 318b дорожки выдвижного элемента. Дорожка выдвижного элемента, например, в некоторых вариантах реализации изобретения может быть встроена в корпус инструмента или в картридж, раму или кассету, которая соединена с соответствующим корпусом инструмента 300a, 300b. Вторая часть 314a, 314b выдвижных элементов 302a, 302b выполнена с возможностью прохода через промежуточную секцию 320a, 320b соответствующего корпуса инструмента 300a, 300b или картриджа, рамы или кассеты, которые соединены с соответствующим корпусом инструмента 300а, 300b. Третья часть 316a, 316b соответствующего выдвижного элемента 302a, 302b выполнена с возможностью прохождения от корпуса инструмента 300a, 300b, картриджа, рамы или кассеты, которые соединены с соответствующим корпусом инструмента 300a, 300b, и содержат или определяют контактную поверхность 304a, 304b, которая в некоторых вариантах реализации изобретения может быть любой открытой поверхностью выдвижного элемента 302a, 302b (например, боковыми сторонами выдвижного инструмента, которые находятся над поверхностью корпуса инструмента).
[0042] Как проиллюстрировано, первая часть 312a, 312b выдвижных элементов 302a, 302b содержит одну или несколько первых поверхностей зацепления 324a, 324b. Первые поверхности зацепления 324a, 324b выполнены с возможностью взаимодействия с соответствующими вторыми поверхностями зацепления 326a, 326b дорожек выдвижных элементов  303a, 303b. Как проиллюстрировано, вторые поверхности зацепления  326a, 326b частично определены как переход между приемными частями 318a, 318b и промежуточными секциями 320a, 320b дорожек выдвижных элементов  303a, 303b.
[0043] Обращаясь к Фиг. 4, где проиллюстрирован пример, демонстрирующий контактные поверхности и поверхности зацепления, которые используются и применяются в вариантах реализации данного изобретения. Как проиллюстрировано, выдвижной элемент 402 определяет контактную поверхность 404 как любую поверхность выдвижного элемента 402, которая находится над поверхностью 401 корпуса инструмента 400. Выдвижной элемент 402 дополнительно определяет поверхность зацепления  424, которая входит в зацепление с внутренним контуром корпуса инструмента  400 (например, с дорожкой выдвижного элемента) или с картриджем, рамой или кассетой, которые соединены с соответствующим корпусом инструмента 400.
[0044] Обращаясь теперь к Фиг. 3B, проиллюстрирован один из вариантов реализации асимметричного выдвижного элемента и формы дорожки выдвижного элемента, которая имеет оптимизированный по напряжению криволинейный контур нижней и боковой стенок, состоящий из геометрии, соединяющей несколько радиусов или прямых линий таким образом, чтобы минимизировать результирующее напряжение от внешних нагрузок в корпусе инструмента или кассете, как проиллюстрировано на Фиг. 3B. Специалистам в данной области техники будет понятно, что, как проиллюстрировано на Фиг. 3B, переход от первой части 312b ко второй части 314b является асимметричным и имеет криволинейный контур,  изогнутую форму или геометрию.
[0045] В варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 3B, касательная нагрузка, приложенная к оси инструмента, проходит через выдвижной элемент 302b, выходящий из угловой контактной области 317b (контактной поверхности 304b), и переносится оптимизированной по напряжению противоположной стороной дорожки выдвижного элемента 303b. Геометрия выдвижного элемента 302b, дорожки выдвижного элемента  303b и приложение касательной нагрузки приводит к зацеплению с одной стороны (например, поверхности зацепления 324b, 326b) между выдвижным элементом 302b и дорожкой выдвижного элемента 303b корпуса инструмента 300b. Такая конструкция оптимизирована в отношении передачи крутящего момента в одном заранее заданном направлении, что будет понятно специалистам в данной области техники. Такие выдвижные элементы крутящего момента могут использоваться в различных скважинных инструментах и/или скважинных компонентах, таких как забойные компоновки, якорные инструменты, якоря, спускные инструменты обсадной трубы, трубные подвески, расширяемые стабилизаторы, уширители, направляющие инструменты, измерительные инструменты (например, каверномеры), расширители (например, расширяющие инструменты обсадных труб), центраторы или другие инструменты, выполненные с возможностью размещения внутри скважинных компонентов в скважине с помощью выдвижных элементов и т.д. В общем, такие выдвижные элементы, передающие нагрузку и/или крутящий момент, могут быть оптимизированы для всех применений в скважине, которые нуждаются и/или требуют передачи нагрузки и/или крутящего момента от внутреннего устройства к внешнему устройству или наоборот.
[0046] Обращаясь теперь к Фиг. 3А, проиллюстрирована симметричная форма или геометрия. Криволинейный контур первой части 312а выдвижного элемента 302а (и соответствующей приемной части 318а дорожки выдвижного элемента 303а корпуса инструмента  300а) позволяет передавать относительно высокие нагрузки, такие как нагрузки, которые могут передаваться с помощью обычных выдвижных элементов прямоугольной формы через корпус инструмента 300а.
[0047] Соответственно, преимущественно выдвижные элементы и дорожки выдвижных элементов, предоставленные в данном документе в соответствии с вариантами реализации данного изобретения, обеспечивают первую криволинейную контурную часть, которая сконфигурирована для зацепления в пределах приемной части дорожки выдвижного элемента с аналогичной конфигурацией и криволинейной формы. Такие криволинейные контурные или изогнутые конфигурации позволяют улучшить профили напряжений внутри корпусов инструментов и внутри системы в целом.
[0048] Вышеуказанные конфигурации дорожек выдвижных элементов (например, формы, контуры и т.д.) могут быть изготовлены непосредственно в соответствующем корпусе инструмента или в картридже, кассете или раме, которые могут быть установлены в корпусе инструмента. То есть в некоторых вариантах реализации изобретения выдвижные элементы, как предусмотрено в данном документе, могут быть установлены в одном или нескольких картриджей, кассет или рам, которые содержат дорожки выдвижных элементов, как проиллюстрировано и описано, и затем кассеты могут быть установлены в корпусе инструмента. Кроме того, в некоторых вариантах реализации изобретения корпус инструмента может быть выполнен с одной дорожкой и, таким образом может принимать один выдвижной элемент. В качестве альтернативы, корпуса инструментов (или картриджи, кассеты, рамы и т.д.) в соответствии с настоящим изобретением могут содержать множество дорожек выдвижных элементов и соответствующее количество выдвижных элементов. В конфигурациях, которые содержат множество дорожек выдвижных элементов и выдвижных элементов, дорожки выдвижных элементов могут быть расположены на одинаковых или разных расстояниях друг от друга, в круговом, осевом порядке или конфигурации. Поперечное сечение дорожек выдвижных элементов, как предусмотрено в данном документе, может быть реализовано в виде прямой линии, кривой радиуса, многоцентровой кривой или в виде определенной пользователем дорожки. Кроме того, дорожки выдвижных элементов в соответствии с настоящим изобретения могут проходить в заданном пользователем направлении относительно оси корпуса инструмента. Кроме того, предпочтительно, варианты реализации изобретения, представленные в данном документе, могут использоваться в скважинных инструментах и/или скважинных компонентах, таких как забойные компоновки, якорные инструменты, якоря, спускные инструменты обсадной трубы, трубные подвески, выдвижные стабилизаторы, уширители, направляющие инструменты, измерительные инструменты (например, каверномеры), расширительные инструменты (например, расширяющие инструменты обсадных труб), центраторы или другие инструменты, выполненные с возможностью позиционирования внутрискважинного компонента в скважине с помощью выдвижных элементов и т.д.
[0049] В дополнение к улучшенным выдвижным элементам и дорожкам выдвижных элементов, проиллюстрированным и описанным на Фиг. 3A-3B, варианты реализации изобретения, представленные в данном документе, направлены на упорные блоки, которые выполнены вместе с выдвижными элементами. Упорные блоки (например, упорные блоки 206, 208) по данному изобретению дополнительно реализованы для прекращения перемещения подвижного выдвижного элемента (например, выдвижных элементов 202a, 202b, 302a, 302b). Упорные блоки переносят осевую нагрузку от движущейся части (например, соответствующего выдвижного элемента). Реализация такой связи между выдвижным элементом и упорным блоком позволяет защитить корпус инструмента от износа, позволяет выбирать материал независимо от корпуса инструмента и/или может облегчить настройку для различных применений.
[0050] На Фиг. 5А проиллюстрирован пример первого варианта конфигурации упорного блока в соответствии с настоящим изобретением. На Фиг. 5А проиллюстрирована часть корпуса инструмента 500а, подобную той, которая проиллюстрирована на Фиг. 2А, которая содержит множество выдвижных элементов 502а, выполненных  в дорожках выдвижных элементов (например, как описано выше), и упорный блок 506. Упорный блок 506 выполнен в виде муфты, навинчивающейся гайки или другого корпуса, который прикреплен к корпусу инструмента 500а или присоединен к нему. В некоторых вариантах реализации изобретения упорный блок 506 содержит резьбовую внутреннюю поверхность, которая входит в зацепление с резьбовой поверхностью корпуса инструмента 500а. В других вариантах реализации изобретения упорный блок 506 может быть прикреплен к корпусу инструмента  500а с помощью крепежных элементов, зажимов или других механизмов.
[0051] В варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 5А, путь подачи энергии через выдвижной элемент 502а в упорный блок 506 указан стрелками. В такой конфигурации, как проиллюстрировано на Фиг. 5А, нагрузка, направленная на выдвижные элементы 502а, принимается упорным блоком 506, реализованным в форме муфты. Как отмечено, муфта может быть привинчена или прижата к корпусу инструмента 500а. При использовании упорного блока 506 величина площади поверхности увеличивается, и ситуация с нагрузкой вовлеченных частей может быть улучшена. Подобная конфигурация также позволяет легко регулировать при помощи регулировочных прокладок или с помощью различных положений зацепления резьбы упорного блока 506. Кроме того, конструкция муфты упорного блока 506 обеспечивает герметизацию высоко нагруженных зон. Такая герметизация может предотвратить коррозию высоко нагруженных зон.
[0052] Обращаясь к Фиг. 5B, каждый соответствующий выдвижной элемент 502b сконфигурирован с одним упорным блоком 508. Подобно Фиг. 5A, путь подачи энергии через выдвижной элемент 502b в упорный блок 508 указан стрелками. В этой конфигурации упорный блок 508 фиксируется в нужном положении с помощью одного или нескольких крепежных элементов 510, закрепленных в фиксирующих элементах 511 упорного блока 508. Крепежные элементы 510 (например, крепежные винты) установлены не в области силового блока (например, в области потока энергии), а применяются для закрепления в пределах фиксирующих элементов 511 упорного блока 508. Фиксирующие элементы 511 упорного блока 508 и соответствующие крепежные элементы 510, расположены в стороне от потока энергии (например, как проиллюстрировано стрелками на Фиг. 5В). Соответственно фиксирующие элементы 511 и крепежные элементы 510 разъединяются с помощью профилированного контура, который позволяет отделить силовой блок от усилий, создаваемых предварительной нагрузкой крепежных элементов 510. Преимущественно изменение нагрузки и условий деформации не будет влиять на ситуацию установки крепежных элементов 510. В некоторых вариантах реализации изобретения упорные блоки 508 также могут выполнять настройку длины для корректного регулирования одновременных точек контакта множества выдвижных элементов 502b.
1
2
[0053] Как проиллюстрировано на Фиг. 5А, упорный блок 506 сформирован из множества компонентов или частей (например, разрезной втулки, имеющей первую часть 506 и вторую часть 506). В противоположность этому, упорный блок 508, проиллюстрированный на Фиг. 5B, продемонстрирован в виде единого корпуса (удерживаемого крепежными элементами 510). Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что возможны альтернативные конфигурации, не выходящие за рамки объема раскрытия данного изобретения. Например, упорный блок муфтового типа, проиллюстрированный на Фиг. 5А, может представлять собой одну муфту и/или компонент и/или упорные блоки, проиллюстрированные на Фиг. 5B, могут быть сформированы из нескольких компонентов.
x
x
x
[0054] Обращаясь теперь к Фиг. 6A-6C, проиллюстрирован пример выдвижного элемента и дорожки выдвижного элемента в соответствии с неограничивающим вариантом реализации данного изобретения. На Фиг. 6А проиллюстрировано схематическое изображение скважинного инструмента 600, содержащего выдвижной элемент 602, выполненный с возможностью выдвижения от скважинного инструмента 600 в направлении выдвижения Е. Направление выдвижения E содержит компонент направления выдвижения  E, который перпендикулярен/радиален относительно оси инструмента  Z. В некоторых неограничивающих вариантах реализации изобретения компонент направления выдвижения E может быть эквивалентен направлению выдвижения E (то есть выдвижной элемент перемещается радиально наружу от корпуса инструмента). Однако в других вариантах реализации изобретения направление выдвижения E может содержать компонент, параллельный оси инструмента Z, и, таким образом, компонент направления выдвижения E может быть только радиальным компонентом (то есть компонентом) направления выдвижения Е. Соответственно, в некоторых вариантах реализации изобретения выдвижной элемент может перемещаться по траектории, которая включена в связи с осью инструмента  Z. Как объяснено ранее, выдвижной элемент 602, проиллюстрированный на Фиг. 6А-6С, может содержаться в корпусе инструмента, картридже, раме или кассете, которая соединена с соответствующим корпусом инструмента.
[0055] На Фиг. 6B проиллюстрировано поперечное сечение выдвижного элемента 602 в соответствии с неограничивающим вариантом реализации изобретения, если смотреть по линии B-B на Фиг. 6А. На Фиг. 6C проиллюстрировано второе поперечное сечение  выдвижного элемента 602 в соответствии с неограничивающим вариантом реализации изобретения, если смотреть вдоль линии C-C в другом положении на Фиг. 6А. Выдвижной элемент 602, проиллюстрированный на Фиг. 6А-6С, может  быть установлен и работать с любым типом скважинного инструмента или другого корпуса, который расположен в забое скважины, и может действовать как якорь или другое устройство либо конструкция, как известно в данной области техники. Например, выдвижной элемент 602 может быть установлен в скважинных инструментах и/или скважинных компонентах, таких как забойные компоновки, якорные инструменты, якоря, спускные инструменты обсадной трубы, трубные подвески, расширяемые стабилизаторы, уширители, направляющие инструменты, измерительные инструменты (например, каверномеры), инструменты расширения (например, расширяющие инструменты обсадных труб), центраторы или другие инструменты, выполненные с возможностью размещения внутрискважинного компонента в скважине с помощью выдвижных элементов и т.д.
x
x
x
r
[0056] Как проиллюстрировано на Фиг. 6A-6C, выдвижной элемент 602 скважинного инструмента 600 содержит компонент направления выдвижения E, перпендикулярный оси инструмента Z скважинного инструмента 600 (например, ось инструмента Z находится в направлении к наблюдателю и от наблюдателя, как проиллюстрировано на  Фиг. 6B-6C). То есть, при выдвижении от скважинного инструмента 600, выдвижной элемент 602 будет перемещаться параллельно оси инструмента Z и в компоненте направления выдвижения E, перпендикулярном оси инструмента  Z, в поперечных сечениях, проиллюстрированных на Фиг. 6В-6С. Компонент направления выдвижения E может быть параллельным или проходить вдоль радиальной линии L скважинного инструмента 600.
[0057] Усилие F может быть приложено к выдвижному элементу 602 при выполнении операций, например, когда скважинный инструмент 600 находится в работе, и желательно, чтобы выдвижной элемент 602 выдвигался в направлении от скважинного инструмента 600. Усилие может быть вызвано различными эффектами, такими как, но не ограничиваясь, контакт со стенкой скважины или скважинным оборудованием (например, обсадные колонны, обсадные трубы, трубные подвески и т.д.), перепады давления или поток флюида (например, бурового раствора), которые могут находиться в контакте с выдвижным элементом 602 или их комбинацией. Следовательно, усилие F может иметь любое направление относительно выдвижного элемента 602 в зависимости от эффектов, которые вызывают усилие F. В качестве примера на Фиг. 6B-6C проиллюстрировано направление усилия F, которое приблизительно круговое по отношению к скважинному инструменту 600. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что это не должно рассматриваться как ограничение и что усилие F может иметь любое направление относительно выдвижного элемента 602. Скважинный инструмент 600 может быть скважинным инструментом и/или скважинным компонентом, таким как забойные компоновки, якорные инструменты, якоря, спускные инструменты обсадной трубы, трубные подвески, расширяемые стабилизаторы, уширители, направляющие инструменты, измерительные инструменты (например, каверномеры), расширяющие инструменты (например, расширяющие инструменты обсадных труб), центраторы или другие инструменты, выполненные с возможностью размещения скважинного компонента в скважине с помощью выдвижных элементов и т.д.
x
x
[0058] Поперечное сечение, проиллюстрированное на Фиг. 6B, может определять первое поперечное сечение выдвижного элемента 602, содержащее компонент направления выдвижения E, который перпендикулярен оси скважинного инструмента 600. Поперечное сечение, проиллюстрированное на Фиг. 6C, может определять второе поперечное сечение выдвижного элемента 602, содержащее компонент направления выдвижения E, который перпендикулярен оси скважинного инструмента 600. Как проиллюстрировано, второе поперечное сечение (Фиг. 6C) находится в другом осевом местоположении выдвижного элемента 602 вдоль оси инструмента  Z.
1
1
1
f
f
[0059] Как проиллюстрировано на Фиг. 6B, выдвижной элемент 602 содержит первую поверхность 650, выполненную с возможностью приема первого силового компонента F усилия F. Первый силовой компонент F является компонентом усилия F (например, большим или меньшим, чем общее усилие F), которое по существу перпендикулярно первой поверхности 650 первого поперечного сечения (Фиг. 6B). Таким образом, первый силовой компонент F усилия F расположен вдоль направления силовой линии L в первом поперечном сечении. Силовая линия L представляет собой линию, определенную перпендикулярно первой поверхности 650 и находящаяся в плоскости первого поперечного сечения. Выдвижной элемент 602 дополнительно содержит вторую поверхность 652. Вторая поверхность 652 выдвижного элемента 602 выполнена с возможностью передачи, по меньшей мере, части усилия F на корпус скважинного инструмента 600. То есть в варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 6A-6C, вторая поверхность 652 может контактировать с частью скважинного инструмента 600, например, на дорожке, выполненной с возможностью приема выдвижного элемента 602. Первая поверхность 650 и вторая поверхность 652 являются частями поверхностей выдвижного элемента 602 возле или в первом поперечном сечении.
t
f
t
1
t
x
1
[0060] Как проиллюстрировано, вторая поверхность 652 изогнута и может определять первую касательную линию L  в месте, где силовая линия L пересекает вторую поверхность 652. То есть в некоторых вариантах реализации изобретения вторая поверхность 652 является криволинейной. В других вариантах реализации изобретения вторая поверхность 652 и касательная линия L параллельны линейной части второй поверхности 652. В варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 6B, первая поверхность 650 и по меньшей мере часть второй поверхности 652 могут быть выполнены таким образом, чтобы первый угол A  определялся на пересечении касательной линии L и компонента направления выдвижения E, при этом первый угол A представляет собой угол в диапазоне от  0° до 90°.
1
2
3
2
3
1
2
3
1
2
2.
3
3
2
3
[0061] Как проиллюстрировано на Фиг. 6B, первый силовой компонент F усилия F содержит первый силовой подкомпонент F и второй силовой подкомпонент F, первый и второй силовые подкомпоненты F, F  суммируют с формированием первого силового компонента F. Первый и второй силовые подкомпоненты F, F симметричны относительно оси первого силового компонента F. Направление первого силового подкомпонента F пересекает вторую поверхность 652 под вторым углом AАналогичным образом, второй силовой подкомпонент F и вторая поверхность 652 образуют третий угол A. В некоторых неограничивающих вариантах реализации изобретения второй и третий углы A, A по существу равны для обеспечения симметричной передачи усилия от выдвижного элемента 602 к скважинному инструменту 600, что благоприятно для механической устойчивости всей системы.
x
4
4
4
t
f
x
4
[0062] Как проиллюстрировано на Фиг. 6C, второе поперечное сечение выдвижного элемента 602 может определять форму, геометрию и размер, которые аналогичны или совпадают с таковыми у первого поперечного сечения, проиллюстрированного на Фиг. 6B (например, выдвижной элемент 602 является однородным в направлении оси инструмента Z). Однако специалистам в данной области техники должно быть понятно, что выдвижные элементы по данному изобретению могут иметь изменяющиеся или переменные поперечные сечения в направлении оси инструмента Z. В данном неограничивающем примерном варианте реализации изобретения второе поперечное сечение содержит компонент направления выдвижения E, перпендикулярный оси инструмента Z. Третья поверхность 654 выполнена с возможностью приема второго силового компонента F усилия F. Подобно описанному выше, второй силовой компонент F  по существу перпендикулярен третьей поверхности 654. Четвертая поверхность 656 выполнена с возможностью передачи по меньшей мере части второго силового компонента F на корпус скважинного инструмента 600. Аналогично тому, что описано выше в отношении второй поверхности 652, второй касательной линии L’ четвертой поверхности 656 в месте, где силовая линия L’ пересекает вторую поверхность 656, и компонент направления выдвижения E образует четвертый угол A, величина которого находится в диапазоне от 0° до 90°.
4
4
4
f
f
[0063] То есть, как проиллюстрировано на Фиг. 6C, во втором поперечном сечении выдвижной элемент 602 содержит третью поверхность 654, выполненную с возможностью приема второго силового компонента F усилия F. Второй силовой компонент F является компонентом усилия F, который по существу перпендикулярен третьей поверхности 654 во втором поперечном сечении (Фиг. 6C). То есть второй силовой компонент F является компонентом усилия F, который направлен вдоль силовой линии L’ во втором сечении. Силовая линия L’ - это линия, определенная перпендикулярно третьей поверхности 654 и находящаяся в плоскости второго поперечного сечения. Выдвижной элемент 602 дополнительно содержит четвертую поверхность 656. Четвертая поверхность 656 выдвижного элемента 602 выполнена с возможностью передачи, по меньшей мере, части усилия F на корпус скважинного инструмента 600. Как объяснено ранее, выдвижной элемент 602, проиллюстрированный на Фиг. 6А-6С, может содержаться в корпусе инструмента, картридже, раме или кассете, которая соединена с соответствующим корпусом инструмента. То есть в варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 6A-6C, четвертая поверхность 656 может контактировать с частью скважинного инструмента 600, например, на дорожке, выполненной с возможностью приема выдвижного элемента 602. Третья поверхность 654 и четвертая поверхность 656 являются частями поверхностей выдвижного элемента 602 возле или в первом поперечном сечении.
t
f
t
4
t
x
4
[0064] Как проиллюстрировано, четвертая поверхность 656 изогнута и может определять вторую касательную линию L’ в месте, где силовая линия L’ пересекает вторую поверхность 656. В некоторых вариантах реализации изобретения четвертая поверхность 656 является криволинейной. В других вариантах реализации изобретения вторая поверхность 652 и касательная линия L параллельны линейной части второй поверхности 652. В варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 6C, третья поверхность 654 и, по меньшей мере, часть четвертой поверхности 656 могут быть выполнены таким образом, чтобы четвертый угол A  определялся на пересечении второй касательной линии L’ и компонента направления выдвижения E, при этом  четвертый угол A  представляет собой угол в диапазоне от  0° до 90°.
4
5
6
5
6
4
5
6
4
4
5
5.
6
t
6
5
6
[0065] Как проиллюстрировано на Фиг. 6C, второй силовой компонент F усилия F содержит третий силовой подкомпонент F и четвертый силовой подкомпонент F, третий и четвертый силовые подкомпоненты F, F  суммируются с формированием второго силового компонента F. Третий и четвертый силовые подкомпоненты F, F второго силового компонента F являются осесимметричными относительно второго силового компонента F. Направление первого силового подкомпонента F пересекает третью поверхность 656 под пятым углом AАналогично, второй силовой подкомпонент F и вторая касательная линия L’ формируют шестой угол A. В некоторых неограничивающих вариантах реализации изобретения пятый и шестой углы A, A  по существу равны.
[0066] Как отмечено выше, вариант реализации изобретения, проиллюстрированный на Фиг. 6А-6С, не является ограничивающим. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения криволинейная поверхность выдвижных элементов данного раскрытия изобретения может образовывать длину дуги окружности или многоцентровую кривую. Таким образом, одна или обе из второй поверхности 652 или четвертой поверхности 656, проиллюстрированные на Фиг. 6А-6С, может быть длиной дуги окружности или многоцентровой кривой. В других вариантах реализации изобретения одна или несколько из второй и четвертой поверхностей 652, 656 выдвижного элемента 602 могут быть кусочно-линейными. Кроме того, как будет понятно специалистам в данной области техники, первая поверхность 650 и третья поверхность 654 могут быть частями одной и той же поверхности в разных точках или местах вдоль осевой длины выдвижного элемента 602.
[0067] Как обсуждалось выше, усилие может передаваться скважинному инструменту 600 через выдвижной элемент 602. Как проиллюстрировано на Фиг. 6B-6C, усилие F передается скважинному инструменту 600 через сопрягаемые поверхности 670, 672. Как проиллюстрировано, сопрягаемые поверхности 670, 672 являются частью скважинного инструмента 600 и могут определять приемный элемент (например, дорожку внутри скважинного инструмента 600). Таким образом, приемный элемент по варианту реализации изобретения, проиллюстрированному на Фиг. 6А-6С, интегрирован с/или встроен в скважинный инструмент 600. Однако специалистам в данной области техники должно быть понятно, что приемные элементы и/или сопрягаемые поверхности могут иметь различные конфигурации, в частности и в зависимости от скважинного инструмента. Например, в некоторых неограничивающих вариантах реализации изобретения принимающий элемент может быть картриджем, кассетой, рамой и т. д, который принимает выдвижной элемент и может быть вставлен и/или прикреплен к скважинному инструменту.
[0068] Вариант реализации изобретения 1. Выдвижной элемент скважинного инструмента, содержащий компонент направления выдвижения, перпендикулярный оси инструмента, причем усилие прикладывается к выдвижному элементу во время работы, причем выдвижной элемент содержит первое поперечное сечение, которое содержит компонент направления выдвижения: первую поверхность, выполненную с возможностью приема первого силового компонента, причем первый силовой компонент по существу перпендикулярен первой поверхности; и вторую поверхность, выполненную с возможностью передачи по меньшей мере части первого силового компонента корпусу скважинного инструмента, причем вторая поверхность и компонент направления выдвижения, перпендикулярный оси инструмента, образуют первый угол, величина которого находится в диапазоне от 0° до 90°.
[0069] Вариант реализации изобретения 2. Выдвижной элемент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, отличающийся тем, что вторая поверхность является криволинейной.
[0070] Вариант реализации изобретения 3. Выдвижной элемент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, отличающийся тем, что вторая поверхность содержит длину дуги окружности или многоцентровую кривую.
[0071] Вариант реализации изобретения 4. Выдвижной элемент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, дополнительно содержащий приемный блок, выполненный с возможностью приема второй поверхности, так что усилие передается на корпус инструмента через сопряженную поверхность приемного элемента.
[0072] Вариант реализации изобретения 5. Выдвижной элемент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, отличающийся тем, что: первый силовой компонент содержит первый силовой подкомпонент и второй силовой подкомпонент, первый и второй силовые подкомпоненты первого силового компонента суммируются до первого силового компонента, первый и второй силовые подкомпоненты являются осесимметричными первому силовому компоненту, а первый силовой подкомпонент и вторая поверхность формируют второй угол, второй силовой подкомпонент и вторая поверхность формируют третий угол, при этом второй и третий углы по существу равны.
[0073] Вариант реализации изобретения 6. Выдвижной элемент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, отличающийся тем, что вторая поверхность является криволинейной.
[0074] Вариант реализации изобретения 7. Выдвижной элемент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, отличающийся тем, что во втором поперечном сечении, которое содержит компонент направления выдвижения, перпендикулярный оси инструмента в другом осевом положении в направлении оси инструмента от первого поперечного сечения, причем выдвижной элемент дополнительно содержит: третью поверхность, сконфигурированную для приема второго силового компонента, причем второй силовой компонент по существу перпендикулярен третьей поверхности; и четвертую поверхность, выполненную с возможностью передачи по меньшей мере части усилия второго силового компонента на корпус скважинного инструмента, при этом четвертая поверхность и компонент направления выдвижения образуют четвертый угол, величина которого находится в диапазоне от 0° до 90°.
[0075] Вариант реализации изобретения 8. Выдвижной элемент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, отличающийся тем, что третья поверхность является криволинейной.
[0076] Вариант реализации изобретения 9. Выдвижной элемент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, отличающийся тем, что третья поверхность содержит длину дуги окружности или многоцентровую кривую.
[0077] Вариант реализации изобретения 10. Выдвижной элемент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, дополнительно содержащий приемный блок, выполненный с возможностью приема второй поверхности, так что усилие передается на корпус инструмента через сопряженную поверхность приемного элемента.
[0078] Вариант реализации изобретения 11. Выдвижной элемент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, отличающийся тем, что  приемный элемент представляет собой одно из следующего: кассета, рама или картридж.
[0079] Вариант реализации изобретения 12. Скважинный инструмент, содержащий: корпус инструмента, определяющий ось инструмента; и выдвижной элемент, сцепляемый с корпусом инструмента, причем выдвижной элемент имеет компонент направления выдвижения, перпендикулярный оси инструмента, при этом усилие прикладывается к выдвижному элементу во время работы, причем выдвижной элемент содержит первое поперечное сечение, которое содержит компонент направления выдвижения: первую поверхность, выполненную с возможностью  приема первого силового компонента усилия, причем первый силовой компонент по существу перпендикулярен первой поверхности; и вторую поверхность, выполненную с возможностью передачи по меньшей мере части усилия первого силового компонента усилия на корпус инструмента, при этом вторая поверхность и компонент направления выдвижения, перпендикулярный оси инструмента, образуют первый угол, величина которого находится в диапазоне от 0° до 90°.
[0080] Вариант реализации изобретения 13. Скважинный инструмент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, дополнительно содержащий приемный элемент, при этом усилие переносится на корпус инструмента через сопряженную поверхность приемного элемента.,.
[0081] Вариант реализации изобретения 14. Скважинный инструмент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, отличающийся тем, что  приемный элемент представляет одно из следующего: кассета, рама или картридж.
[0082] Вариант реализации изобретения 15. Скважинный инструмент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, отличающийся тем, что вторая поверхность является криволинейной.
[0083] Вариант реализации изобретения 16. Скважинный инструмент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, отличающийся тем, что вторая поверхность содержит длину дуги окружности или многоцентровую кривую.
[0084] Вариант реализации изобретения 17. Скважинный инструмент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, отличающийся тем, что: первый силовой компонент содержит первый силовой подкомпонент и второй силовой подкомпонент, первый и второй силовые подкомпоненты первого силового компонента суммируются до первого силового компонента, первый и второй силовые подкомпоненты являются осесимметричными первому силовому компоненту, а первый силовой подкомпонент и вторая поверхность формируют второй угол, второй силовой подкомпонент и вторая поверхность формируют третий угол, при этом второй и третий углы по существу равны.
[0085] Вариант реализации изобретения 18. Скважинный инструмент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, отличающийся тем, что вторая поверхность является криволинейной.
[0086] Вариант реализации изобретения 19. Скважинный инструмент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, отличающийся тем, что во втором поперечном сечении, которое содержит компонент направления выдвижения, перпендикулярный оси инструмента в другом осевом положении в направлении оси инструмента от первого поперечного сечения, выдвижной элемент дополнительно содержит: третью поверхность, выполненную с возможностью приема второго силового компонента усилия, причем второй силовой компонент по существу перпендикулярен третьей поверхности; и четвертую поверхность, выполненную с возможностью передачи по меньшей мере части усилия второго силового компонента на корпус скважинного инструмента, при этом четвертая поверхность и компонент направления выдвижения образуют четвертый угол, величина которого находится в диапазоне от 0° до 90°.
[0087] Вариант реализации изобретения 20. Скважинный инструмент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, отличающийся тем, что третья поверхность является криволинейной.
[0088] Вариант реализации изобретения 21. Скважинный инструмент по любому из предшествующих вариантов реализации изобретения, отличающийся тем, что третья поверхность содержит длину дуги окружности или многоцентровую кривую.
[0089] В поддержку изложенных в данном документе идей могут использоваться различные аналитические компоненты, включая цифровую и/или аналоговую систему. Например, контроллеры, компьютерные системы обработки и/или системы геонавигации, представленные в данном документе и/или используемые с вариантами реализации изобретения, описанными в данном документе, могут содержать цифровые и/или аналоговые системы. Системы могут содержать такие компоненты, как процессоры, носители данных, память, входы, выходы, каналы связи (например, проводные, беспроводные, оптические или другие), пользовательские интерфейсы, программы, процессоры сигналов (например, цифровые или аналоговые) и другие подобные компоненты (например, как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и другие) для обеспечения работы и анализа устройства и способов, раскрытых в данном документе, любым из нескольких способов, хорошо известных в данной области техники. Считается, что эти принципы могут быть, но не обязательно, реализованы в сочетании с набором исполняемых компьютером инструкций, хранящихся на постоянном машиночитаемом носителе, включая память (например, ПЗУ, ОЗУ), оптическую (например, CD-ROM), или магнитные (например, диски, жесткие диски), или любой другой тип, который при выполнении вынуждает компьютер реализовывать описанные в данном документе способы и/или процессы. Эти инструкции могут предусматривать эксплуатацию оборудования, управление, сбор данных, анализ и другие функции, которые будут сочтены необходимыми разработчиком системы, владельцем, пользователем или другим таким персоналом, в дополнение к функциям, описанным в этом изобретении. Обработанные данные, такие как результат реализованного способа, могут передаваться в качестве сигнала через выходной интерфейс процессора устройству приема сигналов. Устройство приема сигнала может быть монитором или принтером для представления результата пользователю. Альтернативно или в дополнение, устройство приема сигнала может быть памятью или носителем данных. Понятно, что сохранение результата в памяти или на носителе данных может преобразовать память или носитель данных в новое состояние (то есть, содержащее результат) из предыдущего состояния (то есть, не содержащего результат). Кроме того, в некоторых вариантах реализации изобретения сигнал тревоги может передаваться из процессора в пользовательский интерфейс, если результат превышает пороговое значение.
[0090] Кроме того, различные другие компоненты могут быть включены и призваны обеспечивать аспекты описанных в данном документе идей. Например, датчик, передатчик, приемник, приемопередатчик, антенна, контроллер, оптический блок, электрический блок и/или электромеханический блок могут быть включены в поддержку различных аспектов, обсуждаемых в данном документе, или в поддержку других функций, выходящих за рамки этого раскрытия изобретения.
[0091] Термины, обозначающие единственное число в контексте описания изобретения (особенно в контексте приведенной ниже формулы изобретения) следует трактовать как охватывающие и единственное, и множественное число, если иное не указано в данном документе или с очевидностью не противоречит контексту. Далее, следует дополнительно отметить, что термины «первый», «второй» и т. п. в данном документе не обозначают какой-либо порядок, количество (в том смысле, что может присутствовать более чем один, два или более чем два элемента) или степень важности, но скорее используются для различения одного элемента от другого. Определение «около», используемое в связи с количеством, включает установленное значение и имеет смысл, диктуемый контекстом (например, оно включает степень ошибки, связанной с измерением конкретного значения).
[0092] Должно быть понятно, что различные компоненты или технологии могут обеспечивать определенные необходимые или полезные функциональные возможности или признаки. Соответственно, эти функции и признаки, которые могут потребоваться для поддержки прилагаемой формулы изобретения и ее вариантов, признаются как неотъемлемо включенные в качестве части приведенных в данном документе идей и части данного раскрытия изобретения.
[0093] Идеи данного раскрытия изобретения могут быть использованы в различных скважинных операциях. Эти операции могут включать использование одного или нескольких обрабатывающих агентов для обработки пласта, флюидов, находящихся в пласте, ствола скважины и/или оборудования в стволе скважины, такого как эксплуатационная колонна. Обрабатывающие агенты могут быть в форме жидкостей, газов, твердых веществ, полутвердых веществ и их смесей. Иллюстративные обрабатывающие агенты содержат, но не ограничиваются ими, флюиды для гидроразрыва, кислоты, пар, воду, рассол, антикоррозионные агенты, цемент, модификаторы проницаемости, буровые растворы, эмульгаторы, деэмульгаторы, индикаторы, средства для улучшения текучести и т.д. Иллюстративные операции со скважинами включают, но не ограничиваются ими: гидроразрыв пласта, стимуляция, впрыск индикатора, очистка, подкисление, впрыск пара, затопление водой, цементирование и т.д.
[0094] Хотя данное изобретение было описано со ссылкой на различные варианты реализации изобретения, должно быть понятно, что могут быть выполнены различные изменения и их эквиваленты могут быть заменены без отступления от объема данного изобретения. Кроме того, могут быть оценены многие модификации, чтобы адаптировать конкретную ситуацию или материал к идеям данного раскрытия, не выходя за его существенный объем. Следовательно, предполагается, что раскрытие изобретение не ограничивается конкретными вариантами реализации изобретения, раскрытыми как лучший режим, рассматриваемый для передачи описанных признаков, но что данное раскрытие будет содержать все варианты реализации изобретения, попадающие в объем прилагаемой формулы изобретения.
[0095] Соответственно, варианты реализации данного изобретения следует рассматривать не как ограниченные вышеприведенным описанием, а как ограниченное лишь объемом прилагаемой формулы изобретения.