用于阻挡或允许一电动机旋转的制动系统的制作方法

本发明涉及一种用于在井下产生一轴向力及/或旋转力的一设备及方法。更具体地，本发明涉及可结合至一井下工具中的多个方面，所述井下工具可用于自诸如一电动机的一马达产生旋转输出，且在各实施例中通过一导螺杆或类似物可进一步产生一纵向或轴向力。

背景技术：

1、在勘探及/或开采诸如石油及或天然气的碳氢化合物时，通常有必要在井下提供一旋转扭转或移动，及/或进一步在井下提供轴向力，以操作或启动其他的井下工具，例如例如一射孔枪、井下阀门或滑套等。其通常是通过使用一井下安装工具来实现，例如在授予哈里伯顿能源服务(halliburton energy services,inc)公司的美国专利6,199,628中所示的一实例。

2、常规的井下安装工具通常包括一电动机，所述电动机偶合至一减速变速箱，其中，所述电动机通常是经由e-线自地面供电。所述减速变速箱的输出可用于例如在开启与关闭之间旋转一阀门，或更典型地耦合至一导螺杆装置，以便提供轴向/纵向移动以施力或移动，例如，一滑套在平行于所述安装工具的纵轴的一方向上，且因此与井眼平行。在最近的年代，此种安装工具亦被广泛使用，以设置插头，所述插头在水力压裂(又称“压裂”)的过程中使用。

3、然而，此种传统的安装工具非常昂贵且具有许多缺点。尤其，在此种常规的安装工具中的电动机完全是自地面供电，且因此完全自地面操作。因此，倘若出现任何问题，例如由于电力是通过e-线自地面输送，因此不可能操作此种常规的安装工具，且需要非常昂贵以及耗时的取回行程以拉动e-线，安装工具及其余的工作绳/井底钻具组(bha)是在井眼外面。

4、此外，与此种现有技术的安装工具一起使用的常规变速箱通常不能应付可能在井下发生的重大震击事件，尤其倘若一bha被卡住时。

5、尽可能提供紧密的一安装工具(就其纵向长度而言)亦将是有益的。操作员期望使用更紧密的工具，因为它们通常会降低进/出所竖井眼的成本及时间。

6、此外，在常规安装工具的性能方面及在降低此种常规安装工具的成本方面进一步的改进是高度需要的，尤其考虑到石油及天然气工业需要尽可能地降低成本。

7、因此，本发明的实施例的一期望的目的是提供一个、一个以上，或者倘若可能的话，尽可能与上述的优点一样多。

技术实现思路

1、根据本发明的一第一方面，提供一种用于一井下工具中的功率控制模块，所述功率控制模块包括：

2、一壳体；

3、一电池组；及

4、一电子控制电路，用于控制至少所述电池组的操作；及

5、一正电输出端子及一负电输出端子，用于自所述电池组向设置于所述井下工具内的各自的一正电输入端子及各自的一负电输入端子供应电源；

6、其中所述功率控制模块是安装至所述井下工具，使得所述功率控制模块的正电输出端子与所述井下工具的正电输入端子电性连通，且所述功率控制模块的负电输出端子与所述井下工具的负电输入端子电性连通；

7、以及其中所述功率控制模块是自所述井下工具移除，使得所述功率控制模块的正电输出端子未与所述井下工具的正电输入端子电性连通，且所述功率控制模块的负电输出端子未与所述井下工具的负电输入端子电性连通；

8、其特征在于，所述功率控制模块进一步包括一开关，且其中所述开关是设置为：

9、在将所述功率控制模块自所述井下工具中移除时开启，使得所述电池组与所述电子控制电路隔离，以保存在所述电池组中的电荷；以及进一部设置成:在将所述功率控制模块安装至所述井下工具时关闭，使得所述电池组被允许向所述电子控制电路提供功率；以及

10、其中所述壳体被构造成容纳所述电池组及电子控制电路，使得所述电池组及电子控制模块可作为一单一单元而被安装至所述井下工具，以及自所述井下工具移除。

11、本发明的所述第一方面的优点在于，当所述功率控制模块被安装在井下工具中时，所述电子控制电路能够自动地通电，从而保存所述电池组，直至需要将其安装在井下工具内为止。

12、优选地，所述功率控制模块是一抛弃式的/可回收的部件，且一旦被使用，即可容易地由一新的/充满电的功率控制模块替换。可选地，所述功率控制模块的壳体为一卡匣的形式，例如，可选地，所述电子控制电路及电池组被容纳在一单一壳体中，所述壳体可能可选地作为一单一单元而被安装在所述井下工具中或自所述井下工具中移除。替代地，所述电子控制电路及电池组可位于单独的个别壳体中，所述单独的个别的壳体式被容纳在一较大的卡匣壳体中，所述较大的卡匣壳体作为一单一单元而被安装到所述井下工具上或自所述井下工具移除，其中，所述个别的壳体允许在所述电子控制电路与所述电池组之间进行电性连通。可选地，所述电子控制电路与所述电池组物理性连接，例如焊接、软焊或以其他方式连接。可选地，在不破坏一个或两个部件的情况下，所述电子控制电路无法与所述电池组分离。

13、通过将所述电池组与所述电子控制电路皆容纳于可移除/安装的一单一单元所提供的优点是，其降低所述控制电路内的电子设备发生故障的风险。密封在可重复使用的工具中的电子设备，因此无法定期更换，容易遭受累积性冲击(例如，由于震动事件等)，且更有可能发生故障。将所述电子控制电路容纳在具有所述电池组的一卡匣中，导致操作者被要求如同更换电池的频率更换所述电子控制电路，即，在各次操作之间，且因此显着地提升整个工具的安全性及可靠性。

14、通常，所述电子控制电路需要来自所述电池组的电力来进行操作，且在向所述井下工具供应电源时，进一步控制所述电池组的操作。可选地，所述电源控制模块在e-线上运行。可选地，所述电子控制电路被构造成经由e-线或可选地经由光滑的e-线自地面接收数据及/或信号。可选地，所述数据可包括用于所述电子控制电路的指令，例如，开启、操作所述电动机等。因此，所述电源控制模块可选地在e-线上运行，或可选地在光滑的e-线上运行，但可选地使用所述电池组作为其唯一电源。所述e-线被使用作为将指令可选地传输至所述电子控制电路的一种手段，其中所述指令可来自运行所述井下工具的井眼的地面传送。可选地，诸如数据的信号可在e-线或光滑的e-线上自井下传送至地面。

15、使用所述电池组作为唯一电源的一优点是，无论是在e-线或其他类型的线，皆可操作所述工具。不管工具的运输方式如何，所述电池组确保井下始终存在电源。例如，可选地，所述工具可由一预编程的定时操作控制，所述定时操作指示所述电动机开始旋转，而不必要求自地面传送任何信号。

16、此外，在现有技术的常规的井下工具在e-线上运行的情况下，需要一功率转换器以便向所述电动机及电路供应电源。然而，通过使所述电池组供应电源，根据本发明的所述工具不管功率转换的状态，将能够操作，可选地，在通过自地面经由所述e-线传送一低压信号，以命令如此进行之后。

17、通常，所述井下工具进一步包括一电动机，且所述电子控制电路控制所述电池组的操作，以选择地向所述电动机提供电力，以便有选择地操作所述电动机。

18、优选地，所述开关包括关闭一电子电路，以允许电流自所述电池组流至所述电子控制电路。优选地，所述开关包括至少一电耦合，所述至少一电耦合是在所述功率控制模块与所述井下工具之间。更优选地，所述开关包括两个电耦合，所述两个电耦合是在所述功率控制模块与所述井下工具之间，其中所述开关包括两个插头，所述两个插头是设置在所述功率控制模块及所述井下工具的其中一者上，以及两个插座，所述两个插座是设置在所述功率控制模块及所述井下工具中的其中另一者上，其中，当所述功率控制模块被安装至所述井下工具时，所述两个插头被布置为与所述两个插座相接合以及电耦合，且设置在所述井下工具上的所述两个插头或所述两个插座是彼此电耦合的，使得当所述电池后盖被安装至所述井下工具时，它们会短路。当将所述功率控制模块自所述井下工具中移除时，所述两个插头被布置为与相应的两个插座脱离，使得所述短路被移除，且使得所述电池组与所述电子控制电路隔离，以保持在所述电池组内的电荷。

19、通常，所述开关是位于所述电池组与所述电子控制电路之间，并与所述电池组及所述电子控制电路电性连通，使得当所述开关关闭时，电流自所述电池组流至所述电子控制电路，以向所述电子控制电路供电。

20、替代地，所述开关可被设置为与正电输出端子或负电输出端子之其中一者电性连通，且进一步可包括关闭一电子电路，以允许电流自所述电池组流至所述井下工具。

21、所述开关可被设置为可自所述功率控制模块及/或所述电动机移除的单独的开关模块中。通常，所述开关模块可包括一个或多个额外的开关，例如(但不限于)一机械压力开关或一温度开关。

22、替代地，所述开关可包括所述电动机的一个或多个部件，所述一个或多个部件与所述功率控制模块的一个或多个部件相接合(不需要单独的开关模块)。

23、通常，所述电子控制电路包括安装在所述电源控制模块内的一印刷电路板(pcb)，使用时优选地在其上端或朝上。替代地，在使用中，pcb可特别地被安装在所述功率控制模块内的下端或朝向其下端，以便提供一较短长度的功率控制模块。

24、根据本发明的一第二方面，提供一种用于阻挡或允许一电动机旋转的制动系统，其中所述制动系统是使用于一井下工具，所述井下工具包括所述电动机；

25、其中所述制动系统包括一功率控制模块及电磁制动器，所述功率控制模块包括：

26、一壳体；

27、一电池组；及

28、一电子控制电路，用于控制所述电池组的操作；其中所述壳体被构造成容纳所述电池组及电子控制电路，使得所述电池组及电子控制模块可作为一单一单元而被安装至所述井下工具，以及自所述井下工具移除；以及

29、其中所述电子控制电路包括一开关，所述开关布置为自动地使所述电动机短路以制动所述电动机，在一不期望的方向阻挡所述电动机旋转，直至期望所述电动机运转为止；以及

30、其中所述电磁制动器包括至少一磁体，所述至少一磁体是位于所述电动机与所述变速箱之间，其中所述至少一磁体进一步阻挡所述电动机的旋转；以及

31、其中，当所述电动机的操作开始时，所述电子控制电路克服所述短路并开启所述开关，以允许所述电池组在所述电子控制电路的指令下向所述电动机供电，并沿所期望的方向旋转所述电动机。

32、根据所述第二方面的本发明的实施例具有一大优点，即所述电动机的不期望的反向旋转(其可能发生，例如，当所述井下工具运转进入井眼时，由于静水压力增加而使一附接的导螺杆被推入)，从而防止附接至所述井下(安装)工具的另一个(第二)井下工具的不必要的安装。

33、在所述电机短路时增加一电磁制动器，可增强短路的制动效果，且进一步防止不必要的反向旋转。

34、优选地，所述功率控制模块进一部包括一正电输出端子及一负电输出端子，所述正电输出端子及所述负电输出端子用于自所述电池组向设置在所述电动机上的一相应的正电输入端子及一相应的负电输入端子供应电源。通常，所述电池组被安装至所述电动机，使得所述功率控制模块的正电输出端子与所述电动机的正电输入端子电性连通，且所述功率控制模块的负电输出端子与所述电动机的负电输入端子电性连通。

35、通常，所述电子控制电路包括安装在所述电源控制模块内的一印刷电路板(pcb)，优选地使用时在其上端或朝上。

36、通常，所述pcb可自所述电池组反转所述电源的极性至所述电动机，以使所述电动机可沿相反的方向操作，以使所述电动机的输出沿一相反的方向以及一正向的方向旋转。

37、优选地，所述功率控制模块进一步包括一数据及/或电源端口，当所述电源控制模块位于地面以查看通过所述电池组或所述电源控制模块的其他特性而正在提供的电流时，所述数据及/或所述电源端口可被一操作员使用，以连接一显示单元。通常，在所述功率控制模块内或所述井下工具的另一部件中设置一动力检测装置，所述动力检测装置包括一单轴的加速度计或三轴的加速度计，以及自所述加速度计所输出的数据可被输入至所述电子控制电路中，且可通过所述电子控制电路被使用，以指示所述井下工具是否已完成一操作。替代地或额外地，所述电子控制电路可例如通过使用一演算法以检测所述井下工具是处于何种操作及，来监测所述电动机电流。

38、可选地，所述电磁制动器包括一个以上的磁体。可选地，所述电磁制动器包括多个磁体。可选地，所述磁体被容纳在孔中，所述孔形成在一端板上，所述端板是位于所述变速箱与所述电动机之间。可选地，所述磁体是位于所述端板最靠近所述变速箱的一侧，即，所述输入侧。将所述磁体置放在所述变速箱的输入侧，如同例如所述变速箱的输出侧的优点是由于所述变速箱提供的齿轮比的影响，在此位置所述制动电动机/齿轮所需的力明显较小，即，所述电动机更容易破坏磁吸引力。

39、可选地，所述端板包括一中心孔，所述变速箱的一输入轴是位于所述中心孔内。可选地，所述磁体被布置为围绕接收所述输入轴的孔。可选地，所述磁体是位于临近所述变速箱的输入轴。可选地，所述磁体围绕所述孔而对称地排列，可选地在所述端板中所形成的一环形凹槽或沟槽内。可选地，所述磁体是成组布置，且可选地，所述磁体组围绕所述孔而对称地排列。可选地，所述磁体部分地容纳在所述端板的孔内，或者可选地完全地容纳在所述孔内。可选地，所述磁体部分地或全部地容纳在位于所述输入轴的一端部的一法兰内。可选地，所述端板可包括插入其中的孔中的磁体，且所述输入轴的法兰可包括插入其中的孔中的磁体。可选地，所述磁体可为圆柱形。

40、可选地，所述磁体组可为奇数或偶数。可选地，可布置所述磁体，使得一组中的所有磁体以相同的极性配置对齐。可选地，可布置所述磁体，使得至少一组处的极性构造于与至少另一组的极性构造不同，例如，至少一组可具有其南极面向所述电动机的方向，而另一组可具有其北极面向所述电动机的方向。可选地，在一组中的所述磁体在其极性配置可交替，例如，倘若在所述端板中的一组磁体包括三个磁体，则所述配置可为面向所述电动机的北极-南极-北极，且因此南极-北极-朝南，朝向所述输入轴的法兰。可选地，布置在所述输入轴上的磁体被构造成具有相反的布置，以便在所述法兰中的磁铁与所述端板中的磁铁之间建立一磁引力。可选地，所述磁体可被布置成使所述法兰及所述端板对准一特定的位置，并阻止旋转离开此位置。

41、可选地，所述磁铁在所述端板及所述法兰上的位置与所述工具的中心轴的距离相等，使得其彼此可选地在纵向方向上对准。可选地，所述正极及所述负极是相邻的。可选地，所述磁体起到将所述输入轴及所述法兰拉向所述端板的作用，例如，所述磁体可能“卡合”在一起并阻止两个组件的旋转位移。

42、可选地，至少一保持垫圈定位在所述端板及/或所述法兰中的磁体上方，以将所述磁体保持在所述孔中。可选地，所述保持垫圈的尺寸是设计为可装配在所述端板上的环形凹槽或沟槽内。可选地，所述至少一保持垫圈被粘贴，例如点焊在所述变速箱端板及/或在所述输入轴的端部处的磁体及/或法兰上。

43、优选地，所述保持垫圈、法兰及所述端板是由非铁材料制成。

44、可选地，所述端板是位在所述磁体的周围且可选地所述法兰会干扰在所述电动机内的磁铁。可选地，通过增加所述电动机的旋转阻力，所述磁体干扰会增强制动效果。可选地，当自所述电动机上消除短路且所述电动机开始旋转时，所述磁体不会显着影响旋转。

45、根据本发明的一第三方面，提供一种用于一井下工具的一动力控制模块，在光滑的e-线上钻入一井眼，其特征在于：所述动力控制模块包括：

46、一壳体；

47、一电池组；及

48、一电子控制电路，用于控制所述电池组的操作；

49、其中所述电子控制电路包括：一开关，所述开关被布置为在接收到通过所述光滑的e-线自地面所传送的一信号时进行切换；

50、其中所述电子控制电路控制所述电池组，以将电力自所述电池组传送至所述井下工具；以及

51、其中所述壳体被构造成容纳所述电池组及电子控制电路，使得所述电池组及电子控制模块可作为一单一单元而被安装至所述井下工具，以及自所述井下工具移除。

52、根据所述第三方面的本发明的实施例具有一大优点，即所述功率控制模块无需一复杂及/或昂贵的功率转换器/变压器即可将e-线所提供的300v电压降低至在所述井下工具中使用的dc电动机通常所需的24v或48v。井下工具中使用的dc电动机通常需要48伏特；确切地说，所述电子功率控制模块可指示所述电池组，以在操作者需要时向所述直流电马达供电，例如当操作者需要时为直流电马达供电。例如，在所述井筒中所需的井下位置设置另一(第二个)井下工具，例如一井下插头。

53、优选地，所述电动机包括一减震机构，以协助保护所述电动机免受所述井下工具在井下所遭受的冲击或振动的影响。优选地，所述电动机是位于一壳体内，且包括一上减震器，所述上减震器是位于所述壳体的上端与所述电动机的上端之间，以及一下减震器，所述下减震器是位于所述壳体的下端与所述电动机的下端之间。

54、优选地，所述功率控制模块进一步包括一压力操作开关或温度操作开关，仅当承受一特定的压力或温度时，方允许所述电池组向所述电动机供电(即，一旦所述功率控制模块已经达到一特定的深度，则及/或井下流体的压力/温度超过设定的压力/温度极限)。

55、替代地或附加地，可自底面指示所述电子控制电路，例如，通过e-线，当操作员需要操作所述井下工具时，允许所述电池组向所述电动机供电。替代地或附加地，可经由一计时器装置指示所述电子控制电路，以允许所述电池组在经过一预定的时间段后，向所述电动机供电，且通常，所述计时器装置的倒数计时可在将所述井下工具送入所述井眼之前在地面上开始(尤其是倘若所述井下工具在钢丝上运行)，或者可在接收到来自地面的一信号后开始倒数计时(尤其是倘若所述井下工具在e-线上运行，在此种情况下，所述信号优选地通过所述e-线传送)。

56、根据本发明的一第四方面，提供一种用于一井下工具的变速箱，其特征在于：所述变速箱包括：

57、两个或更多个级，其中各级与下一级相邻；且其中每个级包括：

58、一太阳齿轮，具有一相应的直径；

59、其中各太阳齿轮通过一凸起部分与下一个相邻的级的太阳齿轮相接触，所述凸起部分包括一直径，所述直径是小于所述各太阳齿轮的直径；以及

60、其中各凸起部分包括实质上凸形的形状。

61、优选地，各太阳齿轮的所述部分包括一凸起的部分，所述凸起部分自所述太阳齿轮的中心纵向轴线纵向地向外突出，且更优选地，所述凸起的部分是朝向所述相邻太阳齿轮的向外突出的凸起的部分的方向向外突出。

62、优选地，所述太阳齿轮的凸起部分与所述太阳齿轮是一体成型。可选地，所述凸起部分可为一单独的部件，且可由相较于所述太阳齿轮的材料更硬或更软的不同的材料所形成。

63、根据第四方面的本发明的实施例具一大优点，即相较于倘若所述太阳齿轮的整个上表面及下表面分别与相邻所述太阳齿轮的下表面及上表面接触的情况，所述部分具有一较小的接触表面积，因此，当所述太阳齿轮相对于彼此以不同的速度旋转时，则所述太阳齿轮之间的摩擦较小。此外，由于各级的所述太阳齿轮接经由所述向外突出的凸起部分彼此恒定地接触，因此影响所述井下工具的任何冲击或振动皆通过所述变速箱的长度方向上的脊柱传送，其是由于各级的凸起部分直接与所述变速箱的下一级的相邻的凸起部分直接接触，而非使各级的所述变速箱受到冲击或振动。

64、各个凸起的部分的优选的凸形的形状具有显着的优点，即例如相较于与一圆柱形端面相交的一圆柱形，其降低应力集中。优选地，所述凸起的部分为一凸起的凸凹坑的形状。可选地，所述凸起的凸凹坑的半径围绕整个凹坑的周围基本上是恒定的。可选地，所述凸起的部分在一基本上单点处彼此接触。可选地，所述凸起的部分在相对于所述凹坑的半径些微变平坦的部分处彼此接触。

65、可选地，所述变速箱包括一端板。可选地，所述端板被构造成容纳所述变速箱的一输入轴。可选地，所述端板包括一轴承组，可选地包括构造成降低旋转摩擦的轴承及支撑轴向负载的轴承。例如，所述轴承组可包括球轴承及推力轴承。可选地，轴承组在端板的孔周围呈环形构造，变速箱的输入轴容纳在该孔中。可选地，所述轴承组是一环形结构并围绕所述端板的孔，且所述变速箱的输入轴容纳在所述孔中。

66、所述变速箱装置的优点在于，所述工具承受的负载经由接触点通过凹坑传送至推力轴承上。所述变速箱被设计为避免齿轮的隔离，而是通过齿轮传送负载。其另一个优点为所述工具并不依赖液压阻尼，而是负载可通过所述工具传送，例如，紧急分离。在可能需要所述工具震击的情况下，液压阻尼将不利地影响震击操作的功效且潜在地延迟所述工具的释放。相反的，本发明的工具，尤其是变速箱，具有一穿过所述工具的一震击路径，以沿着一全金属(且因此是弹性的)负载路径，通过所述工具直接传送所述负载。

67、可选地，提供一种用于一井下工具中的一变速箱，所述变速箱包括一壳体及一或多级，各级可选地包括一太阳齿轮、一外齿轮及一个或多个行星齿轮，所述行星齿轮被布置为围绕所述太阳齿轮并在所述外齿轮内运行。可选地，所述外齿轮在所述壳体的内部通孔表面上与所述壳体一体成型。

68、优选地，所述变速箱具有两个或更多个级，且更优选地，各级与下一级是相邻的。最优选地，所述外齿轮包括形成在所述壳体的内通孔表面上的多个齿，且优选地，所述多个齿是被布置为围绕所述壳体的内通孔表面的整个内周，且更优选地被布置为沿着至少两个或多个级之间的纵向轴的距离的一长度连续地延伸，使得所述外齿轮的多个齿的长度通常相较于在两个或多个级之间的纵向轴的距离更长。其优点为在所述壳体的内通孔表面上所形成的多个齿与所述壳体呈一体，且因此相较于其他情况，所述壳体具有一较小的侧壁厚度，所述其他情况例如，一壳体的侧壁厚度及一单独的组件，所述组件本身在其内部通孔表面上形成有多个齿。

69、通常，所述壳体包括合适的连接装置，例如螺纹，以与所述井下工具的其他子组件相连接，例如在一端上的一电动机壳体以及通常在另一端上的一导螺杆组件壳体。

70、可选地，提供一种用于一井下工具中的导螺杆组件，所述导螺杆组件包括一导螺杆，在使用时，所述导螺杆可通过一旋转移动机构进行旋转，所述导螺杆在其外表面上包括一螺纹；一滚珠螺母，所述滚珠螺母的内表面上形成有一螺纹且围绕所述导螺杆布置且与所述导螺杆的螺纹相接合，使得所述导螺杆的旋转导致所述滚珠螺母的轴向移动；一杆部件，所述杆部件固定在所述滚珠螺母上，使得所述滚珠螺母的轴向移动引起所述杆部件相对于所述导螺杆的轴向移动；其中，所述杆部件包括形成在其中的一中心孔，且其中所述导螺杆进一步布置为使得所述导螺杆的长度的至少一部分位于所述杆部件的中心孔内。

71、优选地，所述导螺杆包括两端，第一端与旋转移动机构相偶合，以及第二端优选为一自由端。优选地，所述自由端是位于所述杆部件的中心孔中，且进一步优选地被布置为当所述杆构件沿着所述导螺杆的长度纵向地移动时，进一步向所述杆构件的中心孔中插入。

72、通常，所述杆部件及所述导螺杆可在三种配置之间移动：

73、i)一完全被抽出的构造，其中仅一相对短长度的导螺杆位于所述杆部件的中心孔内；

74、ii)一部分被插入构造，其中所述杆部件的一部分的长度(所述部分长度是短于所述完全被抽出的长度，但较全抽出的长度为长)是位于所述杆部件的中心孔；以及

75、iii)一完全被插入的构造，其中所述导螺杆的一相对较长的长度是位于所述杆部件的中心孔内。

76、通常，所述杆部件包括一远端，所述远端可连接至一工具，所述工具是需要被设置在井下，例如一插头等，所述工具可通过沿一轴向方向拉动或推动部件而被驱动。

77、附图示出本公开的当前的示例性实施例，且连同以上给出的一般描述及以下给出的实施例的详细描述，通过实例的方式用于解释本公开的原理。

78、在以下的描述中，通过整个说明书及附图，相似的部分分别用相同的参考数字进行标记。附图不一定按比例绘制。为了清楚及简洁起见，本发明的某些特征可按比例放大或以示意性的形式被放大显示，且可不示出常规元件的一些细节。本发明容易受不同形式的实施例的影响。本发明的特定的实施例显示在附图中，且在本文中将被详细描述，同时应理解，本公开被认为是本发明原理的一示例，且并不意图将本发明限制于本文中的图示及叙述。应当完全理解，以下讨论的实施例的不同教示可单独地或以任何适当的组合来采用，以产生期望的结果。

79、说明书中将遵循以下定义。如本文中所使用，术语“井眼”是指以本领域技术人员已知的方式提供或钻出的一井眼或钻孔。所述井眼可为“开放孔”或“套管”，与一管线排齐。为了描述的目的，将使用术语“上方”、“上”、“向上”、“上面的”或“上游”来进行描述，其意谓沿着一工作线的纵轴远离所述井眼的底部，以及“下方”、“下”、“向下”，“下面的”或“下游”意谓沿着工作线的纵轴朝向所述井眼底部并远离地面且更深地进入井中，所述井为一常规的垂直井或者一斜井，且因此包括典型情况，所述典型情况为一钻机在一井口的上方且所述井自所述井口向下延伸至地层，亦包括水平井，其中地层可能不一定低于所述井口。相似地，“工作线”是指用于将流体及/或工具自地表输送至井眼的任何管状装置。在本发明中，e-线、光滑的-e线、钢丝或有线是优选的工作线。

80、相关领域的技术人员能理解，本发明的各个方面可单独地或与一个或多个其他方面组合实践。本发明的各方面能够可选地与本发明的其他方面的一个或多个可选的特征组合提供。而且，关于一实施例描述的可选的特征通常可单独地或与本发明的不同实施例中的其他特征组合。此外，说明书中所公开的任何特征可单独或与说明书中的其他特征共同地组合以形成一发明。

81、现在将参考附图详细描述本发明的各种实施例和方面。从包括附图的本发明的整个描述中，本发明的其他方面、特征及优点是显而易见的，其示出多个示例性实施例及方面及实施方式。本发明亦能够具有其他及不同的实施例及方面，且可在不同的方面对本发明的数个细节进行修改，此等所有皆不脱离权利要求所限定的本发明的范围。

82、说明书中包括对文件、作用、材料、装置、物品等的任何讨论，仅出于提供本发明的上下文的目的。未建议或表示此等物材中的任何一个或全部构成现有技术基础的一部分，或者非为与本发明相关的领域中的一般知识。\

83、据此，附图及说明在本质上应被认为是说明性的而非限制性的。此外，本文所使用的术语及词组仅用于描述目的，且不应解释为对范围的限制。诸如“包括”、“包括”、“具有”、“含有”或“涉及”的语言及其变体意图广泛并涵盖其后所列出的标的、未列举的等同物材及其他标的，且不意图排除其他的添加剂、成分、整数或步骤。在本公开中，每当在一组合物、元素或元素组之前加上过渡短语“包括”，应理解，我们亦考虑相同的组成、元素或元素组，且在组成、元素或元素组的叙述之前具有过渡短语“基本上由...所组成”、“由...所组成”、“选自由...所组成的组”、“包括”或“是”，反之亦然。在本公开中，词语“通常”或“可选地”应被理解为表示本发明的可选的或非必要的特征，其存在于特定的实例中，但在不脱离本发明的权利要求书所界定的范围的情况下，可在其他实例中被省略。

84、本公开中的所有数值应理解为由“约”修饰。元件的所有单数形式，或本文描述的任何其他元件，包括(但不限于)所述井下工具的元件，应理解为包括其多种形式，反之亦然。