可選擇性移除的通道限制裝置相關(guān)申請的交叉引用本申請要求于2011年8月17日申請的美國申請?zhí)?3/211817的優(yōu)先權(quán)，其全文通過引用并入于此。

背景技術(shù)：
塞子、球、飛鏢狀件等等用在鉆井和完井工業(yè)中，用于各種工具和組件的致動。一般地，所述塞子位于支座中，阻止流體流經(jīng)通道并能夠在兩側(cè)形成壓差以用于致動工具或組件。在致動工具或組件之后，通常希望移除產(chǎn)生的障礙物。因此在可選擇性移除的塞子和塞子支座方面的進(jìn)步是工業(yè)上樂于接受的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
一種致動系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括限定通道的管件和與所述管件一起布置的組件，該組件包括以可操作方式布置成接收用于實(shí)現(xiàn)組件致動的限制件的限制座，該限制座包括上面具有保護(hù)層的可消除材料，該可消除材料在接觸通道中的流體之后移除并且所述保護(hù)層將可移除材料與所述流體隔離。一種致動系統(tǒng)，包括限定通道的管件和與所述管件一起布置的組件，該組件具有以可操作方式布置成用于接收限制件的限制座，該限制件能夠?qū)崿F(xiàn)組件的致動，所述限制座至少部分地由響應(yīng)于通道中的流體可移除的可移除材料形成，其中致動所述組件實(shí)施首要功能并且還使可移除材料接觸所述流體。一種操作井下系統(tǒng)的方法，包括啟動限制件通過管件中的通道、在組件的限制座處接收所述限制件，所述限制座由上面具有保護(hù)層的可移除材料構(gòu)成，利用所述限制件致動所述組件用于實(shí)施該組件的首要功能，其中組件的致動還使可移除材料接觸所述流體。附圖說明如下的描述無論是以何種方式都不應(yīng)該視為限制。參照附圖，類似的元件標(biāo)記類似：圖1是井下系統(tǒng)的截面視圖，該井下系統(tǒng)具有可致動塞組件，該塞組件在初始位置具有可移除支座；圖2是圖1的所述系統(tǒng)的截面視圖，其中所述塞組件處于致動位置以用于使支座的可移除芯接觸井下流體；圖3是另一個(gè)井下系統(tǒng)的四分之一象限截面視圖，該系統(tǒng)具有可致動塞組件，該塞組件具有可移除支座；圖4是圖3的所述系統(tǒng)的四分之一象限截面視圖，其中壓力施加到所述塞組件用于使支座的可移除芯接觸井下流體；圖5是圖4中的大體圈起來的區(qū)域的放大視圖，示出了被穿透的保護(hù)層以便于使所述芯接觸井下流體；圖6是一種井下組件的四分之一象限視圖，該組件具有用于延遲限制座移除的延伸部；以及圖7是大體沿著圖6中的線7-7的組件的視圖。具體實(shí)施方式這里參照附圖通過示例和非限制方式介紹所披露裝置和方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的詳細(xì)描述?，F(xiàn)參見圖1，示出了一種系統(tǒng)10，其包括具有多個(gè)端口14的管件12。這些端口14通過使用組件16可選擇性打開，所述組件16包括可以由限制件20致動的套筒18。即，通過使所述限制件20坐放在用所述套筒18布置的限制座22處，所述限制件20阻止流體流過通道24。在示出的實(shí)施方式中，限制件20為球的形式，所述限制座22為支座的形式，不過這些并不是認(rèn)為是限制性的，正如下面討論的。通道24的阻塞能夠在限制件20兩側(cè)形成壓差，用于將套筒18從其中所述端口14封閉的初始或下送位置（如圖1中所示）推到其中所述端口14打開的致動位置，如圖2中所示。所述組件16可以用在壓裂操作或類似操作中。所述限制件20可以是球、飛鏢狀件、塞子等任何類型，其坐放在限制座22處用于阻止流體流動并能夠形成壓差。所述限制件20可以替代性地是某些其他元件（比如筒夾、飛鏢狀件等）——其至少部分地阻止流體流過通道24并至少暫時(shí)由限制座22快速接收，以用于當(dāng)限制件通過限制座22時(shí)在限制座22上施加力。類似地，這里討論的限制座22或者任何其他限制座可以是完全的或者部分的環(huán)、套筒、杯等等，或者是能夠至少部分限制其相應(yīng)通道例如通道24的任何其他構(gòu)件。同樣地，該組件16可以用通過使用限制件觸發(fā)、致動、移位、移動、打開、封閉等（統(tǒng)稱為“致動”）的任何其他工具或組件替換。因此可以意識到本發(fā)明并不僅僅局限于端口控制組件或者壓裂操作?？梢允褂冕尫艠?gòu)件，比如筒夾、剪切螺釘?shù)葋韺⑻淄?8保持在初始位置，直到在限制件20兩側(cè)形成壓差以克服釋放構(gòu)件。在套筒18致動之后，限制座22將會被移除。即，所述限制座22包括在接觸井下流體之后可移除的芯26?！翱梢瞥敝荚谝馕吨鲂?6是可分解的、可溶解的、可弱化的、可腐蝕的、可消耗的或者以其他方式而可移除的。應(yīng)該理解的是術(shù)語“移除”或者其任何形式在這里的使用都有所敘述的意思。例如，所述芯26可以由鎂、鋁、下面更詳細(xì)描述的可控電解金屬材料等制成，并且在接觸井下可獲得的或可傳送至井下的一種或多種流體之后可移除，比如水、鹽水、酸、油等等。通過使所述芯26接觸特殊的井下流體，可以移除限制座22而無需介入式的成本高或者耗時(shí)的操作，比如研磨。此外，通過將所述芯26移除，限制件20將從限制座22釋放并且進(jìn)一步沿著所述通道24移動。例如，因此可以使用單個(gè)限制件來沿著管件12的長度或其中安裝所述管件12的管柱的長度來依序地致動多個(gè)支座、套筒、組件、工具等等（統(tǒng)稱為“組件”）。例如，可以使用單個(gè)限制件來在壓裂操作中致動多個(gè)端口組件。在限制件20遇到限制座22用于致動組件16之前，可以預(yù)見到限制座22會接觸到各種井下流體。在致動組件16之前接觸井下流體將無法致動組件16。即，沒有限制座22的話，限制件20將不會實(shí)現(xiàn)坐放或以其他方式受到干涉，從而壓力將不能施加到限制件20兩側(cè)或者施加到限制件20上以用于致動組件16。因此，可移除芯26包括保護(hù)層28。例如，通過由相對于井下流體具有抵抗力、惰性、呈鈍態(tài)、不發(fā)生反應(yīng)等的材料制造所述保護(hù)層28，該保護(hù)層28將暫時(shí)保護(hù)可移除芯26。保護(hù)層28可以例如由覆層、聚合物、熱固性材料、熱塑性材料、彈性體、樹脂、環(huán)氧樹脂等制成。除了化學(xué)保護(hù)之外，所述層28還可以給所述芯26賦予額外的機(jī)械強(qiáng)度或者耐久性來防止所述芯26受到?jīng)_擊或腐蝕。所述層28基于所用的材料、希望賦予所述芯26的特性等等可以具有任何厚度。在圖1和2的實(shí)施方式中，保護(hù)層28不完全包圍或封裝所述芯26。即，所述芯26包括沒有由保護(hù)層28覆蓋的未被保護(hù)的區(qū)域30。溝槽32從未被保護(hù)的區(qū)域30延伸穿過所述套筒18。當(dāng)所述套筒18在圖1的初始位置上時(shí)，溝槽32和所述芯26的未被保護(hù)的區(qū)域30經(jīng)由位于套筒18與管件12之間的第一對密封件34和位于套筒18與限制座22之間的第二對密封件36與井下流體隔離。密封件34和36例如是O形環(huán)、組合墊圈或者任何其他合適的密封元件并且可以由本領(lǐng)域中公知的任何合適的材料制造。密封件34和36還將通道24的在限制件20相對兩側(cè)上的側(cè)部彼此隔離,使得可以在密封件的兩側(cè)形成壓差。在組件16致動之后，不再需要限制件20兩側(cè)上的壓差，可以移除限制座22和/或限制件20。為了使所述芯26接觸井下流體，可以穿透所述保護(hù)層28。例如，在圖1和2的實(shí)施方式中，套筒18的致動不僅執(zhí)行組件的首要功能，例如選擇性打開所述端口14；而且還使所述限制座22接觸井下流體。具體地，管件12中的通道隨著向井下延伸而加寬，以用于當(dāng)套筒18處于其打開位置上時(shí)在套筒18與管件12之間形成腔體38。腔體38與溝槽32一起能夠?qū)崿F(xiàn)通道24與所述芯26的未被保護(hù)的區(qū)域之間的流體連通。因此，通過在通道24中提供合適的流體，在套筒18致動之后可以立即開始所述芯26的移除。圖3和4中分別示出了處于初始位置上和施加壓力之后的具有組件42的系統(tǒng)40。該組件42總體與組件16類似，包括套筒44和限制座46，其中限制座46由可移除芯48和保護(hù)層50構(gòu)成。然而，與系統(tǒng)10不同的是，所述保護(hù)層50完全包圍所述芯48。作為將流體引導(dǎo)到所述芯的未被保護(hù)的區(qū)域中的替代方案，組件42的致動使所述層50被穿透。例如，除了實(shí)施某個(gè)首要的任務(wù)或操作（例如打開端口、觸發(fā)工具等等）之外，組件42的致動還將限制座46驅(qū)動到套筒44上的多個(gè)穿透元件52中。穿透元件52可以是穿透、刺穿、戳穿、進(jìn)入或以其他方式提供穿過所述層50至所述芯48的流體通路的任意特征。在圖5中更詳細(xì)地示出了所述層50的穿透。穿透元件可以為尖點(diǎn)、齒、釘?shù)鹊男问?。穿透元?2還可以包括布置在套筒44圓周表面上或者限制件20外部上（尤其是當(dāng)該限制件20為穿過限制座而不是坐放于限制座上的元件的形式時(shí)）的翅片、刀片、點(diǎn)、凸出部、研磨或粗糙紋理等等，以用于當(dāng)限制座46被致動時(shí)刮擦、蝕刻或者研磨所述層50。一旦穿透所述層50，所述芯48可以接觸井下流體以用于實(shí)現(xiàn)限制座46的移除。有鑒于該實(shí)施方式，可以意識到，通過在所述限制座的徑向外側(cè)定位端口等類似特征、使限制座能夠直接倚靠管件滑動、并且在管件上設(shè)置穿透元件，可以避免使用套筒比如套筒44，其中端口在限制座移除之后打開。在圖6和7中示出了另一個(gè)實(shí)施方式，即包括組件54。組件54總體上與上面討論的組件類似，具有套筒56和限制座或支座58。還與上面類似的是，限制座58包括可移除芯60和保護(hù)層62。然而在組件54中，限制座58具有自其軸向凸出的延伸部64。該延伸部64除了在其端部處的未被覆蓋的區(qū)域66之外都由層62覆蓋。通過使未被覆蓋的區(qū)域66與限制座58的主體分開一段距離，延伸部64起到了“引信”的作用，用于延遲限制座58的移除，直到延伸部64在未被覆蓋的區(qū)域66接觸井下流體之后完全移除。這樣，延伸部64的長度可以設(shè)定成將限制座58的移除延遲足夠長的時(shí)間，以使限制座58首先用于其首要目的，例如接收限制件20或者一些其他塞子以用于打開端口等等，然后移除。適合于可移除的限制座的芯的材料包括鎂、鋁、可控電解金屬材料等等。正如這里所述的可控電解材料是重量輕的、高強(qiáng)度金屬材料。在美國專利公開號2011/0135953（Xu等人）中給出了合適的材料以及它們的制造方法的示例，該專利公報(bào)全文通過引用并入于此。這些輕重量的、高強(qiáng)度的能夠可選擇地且可控地移除的材料包括由帶涂層粉末材料構(gòu)成的全致密燒結(jié)粉末壓塊，其包括各種輕重量的具有各種單層或多層納米涂層的顆粒芯和芯材料。這些粉末壓塊是由帶涂層金屬粉末制成的，包括各種電化學(xué)活性（例如具有相對更高標(biāo)準(zhǔn)的氧化勢）輕重量的、高強(qiáng)度顆粒芯和芯材料，比如電化學(xué)活性金屬，其分散在由金屬涂層材料的各種納米金屬涂層構(gòu)成的蜂窩狀納米基體內(nèi)，并且在鉆孔應(yīng)用中尤其有用。合適的芯材料包括電化學(xué)活動金屬，其標(biāo)準(zhǔn)氧化勢高于或等于Zn，包括象Mg、Al、Mn或Zn或者它們的合金或組合物。例如，三元Mg-Al-X合金可以包括按重量計(jì)高達(dá)85%的Mg、高達(dá)大約15%的Al以及高達(dá)大約5%的X，其中X是另一種材料。所述芯材料還可以包括稀土元素，比如Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd或Er或者稀土元素的組合。在其他實(shí)施方式中，所述材料可以包括標(biāo)準(zhǔn)氧化勢低于Zn的其他材料。還有，合適的非金屬材料包括陶瓷、玻璃（例如空心玻璃微球體）、碳或者它們的組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，該材料在大約50nm到大約5000nm的分散顆粒之間具有基本均勻的平均厚度。在一個(gè)實(shí)施方式中，涂層由Al、Ni、W或者Al2O3或者它們的組合構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施方式中，涂層是多層涂層，例如包括第一Al層、Al2O3層以及第二Al層。在一些實(shí)施方式中，涂層可以具有大約25nm到大約2500nm的厚度。這些粉末壓塊提供機(jī)械強(qiáng)度特性的獨(dú)特且有利的結(jié)合，比如壓縮和剪切強(qiáng)度、低密度和可選擇且可控的腐蝕特性，尤其是在各種井內(nèi)流體中的快速可控溶解。所述流體可以包括任何數(shù)量的離子流體或高極性流體，比如那些包含各種氯化物的流體。示例包括還有氯化鉀（KCl）、鹽酸（HCl）、氯化鈣（CaCl2）、溴化鈣（CaBr2）或溴化鋅（ZnBr2）。例如，顆粒芯和這些粉末的涂層可以選擇成提供適合于用作高強(qiáng)度工程材料的燒結(jié)粉末壓塊，其具有與各種其他工程材料（包括碳鋼、不銹鋼和合金鋼）相當(dāng)?shù)膲嚎s強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度，但是還具有與各種聚合物、彈性體、低密度多孔陶瓷和復(fù)合材料相當(dāng)?shù)牡兔芏?。雖然已經(jīng)參照示例性實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解的是可以做出各種變化并且可以將其元件替換為等價(jià)方式，但不脫離本發(fā)明的范圍。此外，在本發(fā)明的教導(dǎo)下可以做出許多修改以適應(yīng)特殊的情形或材料而不脫離其實(shí)質(zhì)范圍。因此，本發(fā)明旨在并不局限于作為實(shí)施本發(fā)明而構(gòu)想的最佳模式披露的特殊實(shí)施方式，而是本發(fā)明將包括落入權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施方式。還有，在附圖和描述中，已經(jīng)披露的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，并且盡管已經(jīng)使用了特定術(shù)語，但是除非另有聲明它們僅以一般的和描述性的意思使用并且不是用于限制的目的，因此本發(fā)明的范圍不是如此限定的。此外，術(shù)語第一、第二等的使用并不表示任何順序或重要性，而是術(shù)語第一、第二等用于將元件彼此區(qū)分。此外，術(shù)語一、一個(gè)等的使用并不表示數(shù)量的限制，而是表示至少存在一個(gè)所涉及的項(xiàng)目。