銑刀刀片扭矩支撐件的制作方法

本公開涉及在石油和天然氣產業中的多分支井，并且更具體地，涉及用于鉆探多分支井的銑刀和造斜器組件的改進的扭矩支撐件。

背景技術：

可通過橫穿地下地層的相對復雜的井筒來生產烴類。一些井筒可為多分支井筒，所述多分支井筒包括從母井筒或主井筒延伸的一個或多個側井筒。多分支井筒通常包括限定在給井筒襯里的套管中的一個或多個窗口或套管出口以允許形成對應的側井筒。更具體地，可通過將套管柱中的造斜器定位在主井筒中的期望位置處來形成多分支井筒的套管出口。造斜器通常被設計來相對于套管柱橫向(或在另選的取向上)使一個或多個銑刀偏轉。偏轉的銑刀加工掉并最終穿過套管的部分以形成穿過套管柱的套管出口。鉆頭可隨后通過套管出口插入，以便切割出橫向或二次井筒。

單程造斜器設計允許井操作員在單次運行中向井下運行造斜器和銑刀，這極大地減少了完成多分支井筒的時間和花費。一些常規的單程造斜器設計使用保險螺栓和扭矩凸耳的組合來將前導銑刀錨定至造斜器。保險螺栓被設計來(當井操作者期望使銑刀與造斜器脫離時)當承擔特定下壓重量時就剪斷。保險螺栓通常不被設計來在扭矩的作用下剪斷。另一方面，當造斜器運行到主井筒中時，扭矩凸耳提供旋轉扭矩支撐件，所述旋轉扭矩支撐件有助于阻止保險螺栓過早疲勞或以其他方式在扭矩的作用下剪斷。前導銑刀提供了扭矩凸耳裝配到其中的狹槽以阻止前導銑刀圍繞其中心軸線旋轉。然而，在這種配置中，前導銑刀仍然能夠在扭矩凸耳以及其接觸造斜器的傾斜表面的刀片中的一個上樞轉，這形成將保險螺栓置于拉伸和扭轉應力下的提升力。這可使保險螺栓疲勞并導致保險螺栓過早地剪斷，從而使得前導銑刀過早地與造斜器脫離。

附圖說明

包括以下附圖來示出本公開的某些方面，并且不應視作排他性實施方案。所公開的主題能夠在不脫離本公開的范圍的情況下在形式和功能上進行相當多的修改、改變、組合以及等效化。

圖1是可采用本公開的原理的井系統的示意圖。

圖2A和圖2B分別是示例性造斜器組件的等距和剖面側視圖。

圖3A-圖3C是示例性造斜器組件的視圖。

圖4A-圖4C是另一種示例性造斜器組件的各種視圖。

圖5A-圖5C是另一種示例性造斜器組件的各種視圖。

具體實施方式

本公開涉及在石油和天然氣產業中的多分支井，并且更具體地，涉及用于鉆探多分支井的銑刀和造斜器組件的改進的扭矩支撐件。

本文所述的實施方案提供示例性造斜器組件，所述示例性造斜器組件允許將更大的扭矩從前導銑刀傳送至造斜器，而沒有用于將前導銑刀聯接到造斜器的保險螺栓出故障的風險。因此，造斜器可能夠承擔旋轉以及軸向推力載荷，而沒有保險螺栓過早地出故障以及井筒內的前導銑刀過早地脫離的風險。在一個實施方案中，例如，示例性造斜器組件可包括布置在限定于造斜器中的縱向槽內的軸承支撐件。軸承支撐件提供狹槽以接納前導銑刀的刀片，并且從而阻止前導銑刀相對于造斜器旋轉并潛在地過早剪斷保險螺栓。此外，軸承支撐件可阻止前導銑刀在銑削操作期間接合縱向槽，并且可由可易于銑除的材料(諸如鋁)制成，以使得當前導銑刀前進到造斜器上時能夠銑透軸承支撐件。

在第二實施方案中，另一示例性造斜器組件可包括可移動地位于限定在前導銑刀中的狹槽內的扭矩鍵。扭矩鍵可在伸出位置與回縮位置之間移動。在伸出位置中，扭矩鍵可部分定位在狹槽和限定在造斜器中的縱向槽內，并且從而能夠阻止前導銑刀相對于造斜器旋轉。在回縮位置中，扭矩鍵從縱向槽縮回并完全位于狹槽中。在一些情況下，扭矩鍵可彈簧加載以移動回回縮配置。利用回縮到狹槽中的扭矩鍵，前導銑刀能夠操作而不受扭矩鍵的阻礙。

參照圖1，示出根據一個或多個實施方案的可采用本公開的原理的示例性井系統100。如圖所示，井系統100可包括近海油氣平臺102，所述近海油氣平臺102在位于海床106下方的水下地層104的上方居中。盡管結合近海油氣平臺102描述了井系統100，但是應了解，本文所述的實施方案同樣非常適用于與其他類型的油氣鉆機(諸如陸地鉆機或位于任何其他地理位置的鉆機)一起使用。平臺102可為半潛式鉆機，并且海底管道108可從平臺102的甲板110延伸至包括一個或多個防噴器114的井口設施112。平臺102具有起重設備116和用于在海底管道108內升高和降低管柱(諸如鉆柱120)的井架118。

如所描繪的，已穿過包括地層104的各種地球巖層鉆出主井筒122。在本文中，術語“母”井筒和“主”井筒被用于指明一個井筒，從所述井筒鉆出了另一個井筒。然而，應注意的是，母井筒或主井筒并不需要直接延伸至地表，而是相反可為另一井筒的分支。套管124的管柱至少部分用水泥膠結在主井筒122內。在本文中，術語“套管”被用于指明用來給井筒襯里的管狀構件或導管。套管124實際上可為本領域技術人員已知為“襯管”的類型，并且可為分段或連續的，諸如連續油管。

在一些實施方案中，套管接頭126可在套管124的細長的上部長度或部分與下部長度或部分之間互連并且定位在井筒122內所期望的位置處，其中分支或側井筒128有待鉆出。在本文中，術語“分支”和“橫向”井筒被用于指明從與另一井筒(諸如母井筒或主井筒)的相交處向外鉆出的井筒。此外，分支或側井筒可具有在某點處從其向外鉆取的另一分支或側井筒。造斜器組件130可定位在套管124內，并且在靠近套管接頭126布置的錨定組件134處緊固并以其他方式錨定在錨定組件134中。造斜器組件130可操作以將一個或多個切削工具(即，銑刀)偏轉到套管接頭126的內壁中，以使得套管出口132可穿過其形成在期望的周向位置處。套管出口132在套管接頭126中提供“窗口”，一個或多個其他切削工具(即，鉆頭)可穿過所述窗口插入，以鉆出并以其他方式形成側井筒128。

本領域技術人員應當了解，盡管圖1示出了主井筒122的垂直截面，但本公開中所述的實施方案同樣適用于在具有其他方向配置的井筒(包括水平井筒，偏離井筒，或傾斜井筒)中使用。此外，相對于附圖中所示出的說明性實施方案來使用方向術語(諸如“上方”、“下方”、“上部”、“下部”、“向上”、“向下”、“井上”、“井下”等)，井上方向為朝向井的表面并且井下方向為朝向井的趾部。

現在參照圖2A和圖2B，繼續參照圖1，示出了示例性造斜器組件200的視圖。更具體地，圖2A描繪了造斜器組件200的等距視圖，并且圖2B描繪了造斜器組件200的剖面側視圖。造斜器組件200可與圖1的造斜器組件130相似或相同，并且因此可能夠下入到井筒122中并緊固在其中，以有助于促進在套管124中形成套管出口132。

如圖所示，造斜器組件200可包括偏轉器或造斜器202以及一個或多個銑刀204。銑刀204可包括被配置成聯接到或以其他方式緊固至造斜器202的前導銑刀206。更具體地，可使用至少一個保險螺栓208(圖2B)和一個扭矩凸耳210將前導銑刀206緊固至造斜器202。保險螺栓208可被配置成當承擔提供給前導銑刀206的預定軸向載荷時就剪斷或以其他方式出故障，并且扭矩凸耳210可向前導銑刀206提供旋轉扭矩阻力，當向井下運行造斜器組件200時，所述旋轉扭矩阻力有助于阻止保險螺栓208在扭矩作用下過早地疲勞。

如在圖2B中最清楚地看到，在一些實施方案中，保險螺栓208可延伸穿過螺紋孔212并旋入螺紋孔212中，所述螺紋孔212被限定為穿過造斜器202的下側。保險螺栓208還可延伸到限定在前導銑刀206中的保險螺栓孔214中，其中螺紋孔212和保險螺栓孔214被配置成軸向對準以將保險螺栓208配合地接納在其中。可利用留掛螺栓216將保險螺栓208緊固在前導銑刀206內，所述留掛螺栓216可延伸到限定在前導銑刀206中的留掛螺栓孔218中。如圖所示，留掛螺栓孔218可與保險螺栓孔214的連續部分對準并且以其他方式形成保險螺栓孔214的連續部分。可在限定于保險螺栓208的端部中的螺紋腔220處將留掛螺栓216螺紋緊固至保險螺栓208，并且留掛螺栓216的頭部可擱置在限定在留掛螺栓孔218中的肩部221上。利用螺紋緊固至造斜器202的保險螺栓208以及在螺紋腔220處螺紋緊固至保險螺栓208的留掛螺栓216，前導銑刀206(以及任何其他銑刀204)可由此牢固地聯接到造斜器202。

扭矩凸耳210可為由(例如)鋁或另一種可易于銑除的材料制成的固體金屬塊。可將扭矩凸耳210布置在限定于造斜器202的傾斜表面的223中的縱向槽222內。可將扭矩凸耳210連同一個或多個緩沖構件224(示出了兩個)以及造斜器板226一起布置在縱向槽222內。更具體地，緩沖構件224可由諸如橡膠或彈性體的易彎曲或柔性材料制成，并且造斜器板226可被配置來使緩沖構件224偏置以抵靠扭矩凸耳210，以使得相應地推動扭矩凸耳210以抵靠縱向槽222的軸向端壁228。扭矩凸耳210還可被配置來插入或以其他方式延伸到限定在前導銑刀206中的狹槽230中。由于布置在狹槽230內，扭矩凸耳210可被配置來阻止前導銑刀206(或一般銑刀204)圍繞中心軸線232旋轉。

在示例性操作中，并繼續參照圖1，造斜器組件200可向井下降低到井筒122內，其中銑刀204大體上如上所述地緊固至造斜器202。當到達井筒122中(有待形成套管出口132)的位置處時，就可將造斜器組件200鎖入預先布置在井筒122內的錨定組件134(圖1)中。鎖入造斜器組件200可包括將造斜器組件延伸到錨定組件134中，并且隨后當向井上或朝向表面拉回造斜器組件200時，使造斜器組件200旋轉。一旦將造斜器組件200適當地鎖入錨定組件134中，重量就從表面位置下壓到造斜器組件200上。將重量置于造斜器組件200上可向前導銑刀206提供軸向載荷，所述前導銑刀206可將預定的軸向載荷傳遞至保險螺栓208。當承擔預定的軸向載荷時，保險螺栓208就可剪斷或以其他方式出故障，并且由此使得銑刀204從與造斜器202的軸向接合中脫離。

在重量仍然施加在前導銑刀206上的情況下，扭矩凸耳210可在向井下的方向上(即，朝著圖2B中的右邊)推壓緩沖構件224，并且緩沖構件224可在向井上的方向上(即，朝著圖2B中的左邊)向扭矩凸耳210提供相反的偏置阻力。可隨后在向井上的方向上將銑刀204(包括前導銑刀206)拉回較短距離，并且緩沖構件224可隨后往回推動扭矩凸耳210以抵靠軸向端壁228。一旦與造斜器202脫離，銑刀204可隨后圍繞中心軸線232旋轉并且同時在向井下的方向上前進。隨著銑刀204向井下前進，它們滑上造斜器202的傾斜表面223，直至接合并銑削套管124的內壁以形成套管出口132。

如圖所示，前導銑刀206可包括一個或多個刀片234(示出了四個)以及緊固至每個刀片234的多個刀頭236。在上述配置中，當承擔扭轉載荷時，前導銑刀206可在扭矩凸耳210上樞轉。如上所述，在鎖入造斜器組件200或者向井下降低造斜器組件200以穿過井筒122(圖1)的需要造斜器組件200旋轉的部分時，可生成此類扭轉載荷。施加至造斜器組件200的扭轉載荷可引起前導銑刀206在扭矩凸耳210上以及在接觸造斜器202的傾斜表面223的刀片234中的一個上樞轉。因此，可生成將拉伸和/或扭轉載荷置于保險螺栓208上的提升力，所述提升力(如果沒有適當地減小)可使保險螺栓208疲勞并以其他方式導致保險螺栓208過早地出故障。

根據本公開，改進的造斜器組件的實施方案可在不剪斷或以其他方式損害保險螺栓208的結構完整性的情況下允許將更大的扭矩從前導銑刀206傳遞至造斜器202。如本文所述，此類改進的造斜器組件可被配置來在扭矩作用下將前導銑刀206鎖定至造斜器202，并且從而阻止保險螺栓206在扭矩作用下疲勞或過早地剪斷。此外，目前描述的實施方案允許在垂直方向上將前導銑刀206簡單和快速地組裝至造斜器202。

現在參照圖3A-圖3C，繼續參照圖2A-圖2B，示出了根據本公開的一個或多個實施方案的示例性造斜器組件300的各種視圖。更具體地，圖3A描繪了造斜器組件300的等距視圖，圖3B描繪了造斜器組件300的剖面側視圖，并且圖3C描繪了造斜器組件300的剖面端視圖。造斜器組件300在某些方面可與圖2的造斜器組件200類似，并且因此可參照造斜器組件200最清楚地理解造斜器組件300，其中相同的數字表示(不再詳細描述的)相同的元件或部件。與圖2的造斜器組件200類似，例如，造斜器組件300可包括造斜器202、銑刀204(包括前導銑刀206)、用于將前導銑刀206緊固至造斜器202的保險螺栓208以及用于將保險螺栓208緊固至前導銑刀206的留掛螺栓216。此外，如以上大致描述的，前導銑刀206可包括刀片234(示出了四個)以及緊固至每個刀片234的多個刀頭236。如將要理解的是，在不脫離本公開的范圍的情況下，可在前導銑刀206上設置多于或少于四個刀片234。

然而，與圖2的造斜器組件200不同，可從造斜器組件300中省略掉扭矩凸耳210(圖2)。在扭矩凸耳210的位置處，為了有助于在扭矩的作用下使聯接到造斜器202的前導銑刀206穩固，造斜器組件300可還包括扭矩軸承組件302。通常可將扭矩軸承組件302布置在限定于造斜器202的傾斜表面223中的縱向槽222內，并且所述扭矩軸承組件302可包括一個或多個緩沖構件224(示出了兩個)、造斜器板226以及軸承支撐件306。可使用緩沖構件224和造斜器板226將軸承支撐件306緊固在縱向槽222內。更具體地，緩沖構件224可被配置來偏置地接合軸承支撐件306的端部，并且從而推動軸承支撐件306以抵靠縱向槽222的軸向端壁228。

如在圖3C中最清楚地看到，軸承支撐件306可為大體上U形結構，所述U形結構限定了具有相對側壁310a和310b的狹槽308。側壁310a、310b可向上延伸出縱向槽222并轉變成相對的側延伸部312a和312b，所述側延伸部312a和312b擱置在造斜器202的傾斜表面223上并以其他方式在遠離狹槽308的相反方向上延伸較短距離。軸承支撐件306可由可易于銑除的材料制成，諸如但不限于：鋁、青銅、鑄剛或軟鋼、高速切削鋼，玻璃纖維等。

根據本實施方案，前導銑刀206的刀片234中的一個(示出并標記為刀片234a)可至少部分地延伸到狹槽308中，以阻止前導銑刀206(或一般銑刀204)相對于造斜器202圍繞中心軸線232旋轉。更具體地，當向前導銑刀206施加扭矩時，刀片234a可進一步下落到狹槽308中，這阻止刀片234a在造斜器202的傾斜表面223上樞轉。當施加更大扭矩時，刀片234a可迫使進入與側壁310a、310b中的一者或兩者的接合中，這可卡住刀片234a并且從而抵抗任何進一步的旋轉。當接合側壁310a、310b時，就可隨后將由前導銑刀206承擔的扭轉載荷傳遞至造斜器202以用于預期的旋轉。

在一些實施方案中，將刀片234a接合在側壁310a、310b上可有效地將刀片234a約束在狹槽308內，并且從而阻止刀片234a通過樞轉移動或運動從狹槽308移除。換言之，刀片234a陷入狹槽308中，這阻止刀片234a在保險螺栓208剪斷之前與造斜器202脫離。與圖2A-圖2B的將提供在前導銑刀206上的點載荷樞軸的扭矩凸耳210相反，狹槽308向刀片234a提供增大的可接觸表面面積，這允許軸承支撐件306承擔增大的表面載荷以有助于阻止前導銑刀206樞轉出與造斜器202的接合。

在至少一個實施方案中，可將狹槽緩沖物314(圖3C)布置在狹槽308內，并且所述狹槽緩沖物314可由與緩沖構件224類似的材料制成。狹槽緩沖物314可被配置來當刀片234a延伸到狹槽308中時垂直地支撐刀片234a并以其他方式阻止刀片234a過度偏轉到狹槽308中，所述過度偏轉可導致前導銑刀206的過多的潛在移動。狹槽緩沖物314可證明在當前導銑刀206承擔迫使刀片234a向下進入狹槽308中的扭轉載荷時是尤其有利的。在一些實施方案中，當前導銑刀206緊固至造斜器202時，刀片234a可與狹槽緩沖物314有垂直接觸。在其他實施方案中，僅當前導銑刀206承擔迫使刀片234a向下進入狹槽308中的扭轉載荷時，刀片234a才可接觸狹槽緩沖物314。

繼續參照圖3A-圖3C并再次參照圖1，現在提供造斜器組件300的示例性操作。造斜器組件300可與圖1的造斜器組件130相似或相同，并且因此可能夠下入到井筒122中并緊固在其中，以有助于促進在套管124中形成套管出口132。因此，可將造斜器組件300向井下下入到井筒122內，其中將銑刀204緊固至造斜器202。如以上大致描述的，當到達井筒122中(有待形成套管出口132)的位置處時，就可將造斜器組件300鎖入預先布置在井筒122內的錨定組件134中。

當向井下運送造斜器組件300并隨后將其鎖入錨定組件134中時，前導銑刀206的刀片234a可延伸到軸承支撐件306的狹槽308中。因此，當鎖入造斜器組件300時或者當旋轉造斜器組件300以繞過井筒122(圖1)的緊湊部分時，生成的任何扭轉載荷可由軸承支撐件306通過刀片234a與軸承支撐件306的側壁310a、310b之間的接觸來承擔。在不推動前導銑刀206樞轉并且從而將扭轉應力置于保險螺栓208上的情況下，軸承支撐件306可將扭轉載荷傳遞至造斜器202以用于其預期的旋轉。因此，造斜器組件300可在不剪斷或以其他方式損害保險螺栓208的結構完整性的情況下允許將更大的扭矩從前導銑刀206傳遞至造斜器202。

一旦將造斜器組件300適當地鎖入錨定組件134中，重量就從表面位置下壓到造斜器組件300上，這向前導銑刀206提供軸向載荷并且將預定的軸向載荷傳遞至保險螺栓208。當承擔預定的軸向載荷時，保險螺栓208就可剪斷或以其他方式出故障，并且由此使得銑刀204從與造斜器202的接合中脫離。

在保險螺栓208切斷并且重量仍從表面位置施加在前導銑刀206上的情況下，軸承支撐件306可在向井下的方向上(即，朝著圖3B中的右邊)推壓緩沖構件224。作為響應，緩沖構件224可在向井上的方向上(即，朝著圖3B中的左邊)提供對抗軸承支撐件306的相反的偏置阻力。可隨后在向井上的方向上將銑刀204(包括前導銑刀206)拉回較短距離，并且易彎曲的緩沖構件224可隨后往回推動軸承支撐件206以抵靠軸向端壁228。一旦與造斜器202脫離，銑刀204可隨后圍繞中心軸線232旋轉并且同時在向井下的方向上前進。隨著銑刀204向井下前進，它們滑上造斜器202的傾斜表面223，直至接合并銑削套管124的內壁以形成套管出口132。

如將要理解的是，允許緩沖構件224往回移動軸承支撐件206以抵靠軸向端壁228可證明有利于阻止前導銑刀206銑削到縱向槽222的側壁中，這可導致刀片234和/或刀頭236的損壞。相反，在往回移動軸承支撐件206以抵靠軸向端壁228的情況下，前導銑刀206相反可接合并銑削軸承支撐件206的側延伸部312a、312b。軸承支撐件206的側延伸部312a、312b可由更加易于銑除的材料(諸如鋁)制成，而造斜器202和縱向槽222的側壁可由鋼或其他堅硬和耐用的材料制成。因此，當銑刀204沿著造斜器202的傾斜表面223前進時，前導銑刀206可能夠銑削掉軸承支撐件306(而不是縱向槽222)的部分。

現在參照圖4A-圖4C，示出了根據本公開的一個或多個附加實施方案的另一示例性造斜器組件400的視圖。更具體地，圖4A描繪了在伸出配置中的造斜器組件400的剖面側視圖，圖4B描繪了在伸出配置中的造斜器組件400的剖面端視圖，并且圖4C描繪了在回縮配置中的造斜器組件400的剖面側視圖。造斜器組件400在某些方面可與圖2的造斜器組件200類似，并且因此可參照造斜器組件200最清楚地理解造斜器組件400，其中相同的數字表示(不再詳細描述的)相同的元件或部件。與圖2的造斜器組件200類似，例如，造斜器組件400可包括造斜器202、銑刀204(包括前導銑刀206)、用于將前導銑刀206緊固至造斜器202的保險螺栓208以及用于將保險螺栓208緊固至前導銑刀206的留掛螺栓216。此外，如以上大致描述的，前導銑刀206可包括刀片234以及緊固至每個刀片234的多個刀頭236。

然而，與圖2的造斜器組件200不同，造斜器組件400可包括用來有助于在扭矩的作用下使聯接到造斜器202的前導銑刀206穩固的扭矩鍵402。可將扭矩鍵402可移動地布置在限定在前導銑刀206中的狹槽404內。更具體地，扭矩鍵402可在第一或伸出位置(如圖4A和4B中所示)到第二或回縮位置(如圖4C中所示)之間是可移動的。在伸出位置中，扭矩鍵402可部分地定位在狹槽404和限定在造斜器202的傾斜表面223中的縱向槽222二者之內。一個或多個保持銷406(示出了一個)可從縱向槽222的軸向端壁228軸向延伸，并且可被配置來將扭矩鍵402緊固在伸出位置中并以其他方式將扭矩鍵402延伸到縱向槽222中。在一些實施方案中，如圖所示，保持銷406可被配置成接納在限定于扭矩鍵402中的對應的銷孔408內。在至少一個實施方案中，保持銷406可從縱向槽222的軸向端壁228延伸，但在不脫離本公開的范圍的情況下，也可能可替代地從造斜器202的任何部分延伸。

如在圖4A中最清楚地看到，當扭矩鍵402在伸出位置中時，緩沖構件224可偏置地接合扭矩鍵402并且以其他方式推動扭矩鍵402以抵靠縱向槽222的軸向端壁228。當布置在狹槽404和縱向槽222二者內時，扭矩鍵402可被配置來阻止前導銑刀206(或一般銑刀204)圍繞中心軸線232旋轉。更具體地，并且如在圖4B中最清楚地看到，當將扭轉載荷施加到前導銑刀206時，扭矩鍵402可通過由狹槽404提供的狹槽側壁410承擔扭轉載荷并將扭轉載荷傳遞至由縱向槽222提供的槽側壁412。將扭轉載荷傳遞至縱向槽222的槽側壁412可有效地將扭轉載荷傳遞至造斜器202以用于旋轉。如將要理解的是，將扭矩鍵402嵌入到前導銑刀206中允許一將扭轉載荷施加到前導銑刀206，就運行扭矩鍵402，從而使保險螺栓208上的扭轉載荷最小化。

繼續參照圖4A-圖4C并再次參照圖1，現在提供造斜器組件400的示例性操作。造斜器組件400可與圖1的造斜器組件130相似或相同，并且因此可能夠下入到井筒122中并緊固在其中，以有助于促進在套管124中形成套管出口132。因此，如以上大致描述的，造斜器組件400可向井下下入到井筒122內，其中銑刀204緊固至造斜器202，并且當到達井筒122中有待形成套管出口132的位置處時，就可將造斜器組件400鎖入錨定組件134中。

當向井下運送造斜器組件400并隨后將其鎖入錨定組件134中時，造斜器組件400可在伸出配置中，其中扭矩鍵402定位在伸出位置中，并利用保持銷406保持在狹槽404和縱向槽222二者內的適當位置。因此，當鎖入造斜器組件400中時或者當旋轉造斜器組件400以繞過井筒122(圖1)的緊湊部分時，生成的任何扭轉載荷可由扭矩鍵402通過扭矩鍵402與狹槽和槽側壁410、412之間的接觸來承擔。在不推動前導銑刀206樞轉并且從而將扭轉應力置于保險螺栓208上的情況下，扭矩鍵402相反可將扭轉載荷傳遞至造斜器202以用于其預期的旋轉。因此，造斜器組件400可在不剪斷或以其他方式損害保險螺栓208的結構完整性的情況下允許將更大的扭矩從前導銑刀206傳遞至造斜器202。

一旦將造斜器組件400適當地鎖入錨定組件134中，重量就可從表面位置下壓到造斜器組件400上，這向前導銑刀206提供軸向載荷并且將預定的軸向載荷傳遞至保險螺栓208。如圖4C中所示，當承擔預定的軸向載荷時，保險螺栓208就可剪斷或以其他方式出故障，并且由此使得銑刀204從與造斜器202的接合中脫離。

在保險螺栓208切斷并且重量仍從表面位置施加在前導銑刀206上的情況下，前導銑刀206可在向井下的方向上(即，朝著圖4A中的右邊)移動并且對應地迫使扭矩鍵402抵靠緩沖構件224。在向井下的方向上移動扭矩鍵402會壓縮緩沖構件224并且從插入在銷孔408內移除保持銷406。如圖4C中所示，一旦保持銷406與扭矩鍵402脫離，扭矩鍵402可隨后能夠移動或以其他方式回縮至其回縮位置。

在一些實施方案中，致動裝置414可用于將扭矩鍵402移動或推動至回縮位置。在示出的實施方案中，例如，致動裝置414被描繪成聯接到扭矩鍵402和狹槽404的內表面二者的螺旋拉伸彈簧。當將扭矩鍵402從與保持銷406的接合中釋放時，建立在螺旋拉伸彈簧中的彈簧力可推動扭矩鍵402垂直回縮到狹槽404中。然而，在其他實施方案中，致動裝置414可為任何裝置或機構，當扭矩鍵402與保持銷406脫離時，所述裝置或機構就能夠將扭矩鍵402回縮到狹槽404中。例如，可替代地，在不脫離本公開的范圍的情況下，致動裝置414可為但不限于：機械致動器、機電致動器、電致動器、氣動致動器、液壓致動器以及它們的任意組合。

迫使前導銑刀206和扭矩鍵402抵靠緩沖構件224可導致緩沖構件224在向井上的方向上(即，朝著圖3B中的左邊)壓縮并建立對抗扭矩鍵402的相反的偏置阻力。可隨后在向井上的方向上將銑刀204(包括前導銑刀206)拉回較短距離，并且緩沖構件224可被配置來伸展成松弛狀態并且大體上填充縱向槽222直至接合軸向端壁228。在銑刀204與造斜器202脫離的情況下，銑刀204可隨后圍繞中心軸線232旋轉并且同時在向井下的方向上前進。隨著銑刀204在向井下的方向上前進，它們滑上造斜器202的傾斜表面223，直至接合并銑削套管124的內壁以形成套管出口132。在扭矩鍵402在回縮位置中并且以其他方式回縮到狹槽404中的情況下，銑刀204可暢通無阻地經過縱向槽222和緩沖構件224向井下行進。此外，由于扭矩鍵402回縮到狹槽404中，銑刀204可在無需銑透扭矩鍵402的情況下行進。因此，扭矩鍵402可由更堅固的材料(諸如不銹鋼，合金鋼或任何高強度材料)制成。

現在參照圖5A-圖5C，示出了根據本公開的一個或多個附加實施方案的另一示例性造斜器組件500的視圖。更具體地，圖5A描繪了在伸出配置中的造斜器組件500的剖面側視圖，圖5B描繪了在伸出配置中的造斜器組件500的剖面端視圖，并且圖5C描繪了在回縮配置中的造斜器組件500的剖面側視圖。造斜器組件500在某些方面可與圖4的造斜器組件400類似，并且因此可參照造斜器組件400最清楚地理解造斜器組件500，其中相同的數字表示(不再詳細描述的)相同的元件或部件。與圖4的造斜器組件400類似，例如，如以上大致描述的，造斜器組件500可包括造斜器202、銑刀204(包括前導銑刀206)、用于將前導銑刀206緊固至造斜器202的保險螺栓208、用于將保險螺栓208緊固至前導銑刀206的留掛螺栓216、刀片234以及緊固至每個刀片234的多個刀頭236。

此外，與圖4A-圖4C的扭矩鍵402類似，造斜器組件500還可包括用來有助于在扭矩的作用下使聯接到造斜器202的前導銑刀206穩固的扭矩鍵502。可將扭矩鍵502可移動地布置在限定在前導銑刀206中的狹槽404內，并且所述扭矩鍵502以其他方式在第一或伸出位置(如圖5A和圖5B中所示)到第二或回縮位置(如圖5C中所示)之間是可移動的。在伸出位置中，扭矩鍵502可部分地定位在狹槽404和限定在造斜器202的傾斜表面223中的縱向槽222二者之內。此外，在伸出位置中，扭矩鍵502可阻止前導銑刀206(或一般銑刀204)圍繞中心軸線232旋轉。更具體地，并且如在圖5B中最清楚地看到，當將扭轉載荷施加到前導銑刀206時，扭矩鍵502通過狹槽側壁410承擔扭轉載荷并將扭轉載荷傳遞至槽側壁412。將扭轉載荷傳遞至槽側壁412可有效地將扭轉載荷傳遞至造斜器202以用于旋轉。將扭矩鍵502嵌入到前導銑刀206中允許一將扭轉載荷施加到前導銑刀206，就運行扭矩鍵502，從而使保險螺栓208上的扭轉載荷最小化。

楔形支撐件504可定位在縱向槽222內并從造斜器板226朝向縱向槽222的軸向端壁228軸向延伸。在至少一個實施方案中，一個或多個緩沖構件224可布置在楔形支撐件504與軸向端壁228之間。然而，在其他實施方案中，在不脫離本公開的范圍的情況下，可從造斜器組件500中省略掉緩沖構件224。

如圖所示，楔形支撐件504可提供或以其他方式限定轉變成造斜器202的傾斜表面223的楔形成角表面506。如以下更詳細描述的，在將扭矩鍵502移動至回縮位置中，楔形成角表面506可滑動地接合扭矩鍵502的對應的鍵成角表面508。然而，如圖5A和圖5B所示，當扭矩鍵502在伸出位置時，鍵成角表面508可與楔形成角表面506接觸。

造斜器組件500還可包括被配置來將扭矩鍵502緊固在回縮位置的一個或多個的卡爪510(示出了一個)。更具體地，卡爪510可為彈簧加載的并且被配置成當扭矩鍵502移動回回縮配置時接納在限定于扭矩鍵502中的對應的卡爪孔512(示出了一個)內。如圖所示，卡爪510可設置在前導銑刀206上并且以其他方式能夠在定位扭矩鍵502的對應的卡爪孔512時從所述前導銑刀206軸向延伸。

繼續參照圖5A-圖5C并再次參照圖1，現在提供造斜器組件500的示例性操作。造斜器組件500可與圖1的造斜器組件130相似或相同，并且因此可能夠下入到井筒122中并緊固在其中，以有助于促進在套管124中形成套管出口132。當向井下運送造斜器組件500并將其鎖入錨定組件134中時，造斜器組件500可在伸出配置中，其中扭矩鍵502在伸出位置中并且扭矩鍵502的鍵成角表面508與楔形支撐件504的楔形成角表面506接觸。在鎖入造斜器組件500時或者當旋轉造斜器組件500以繞過井筒122(圖1)的緊湊部分時，生成的任何扭轉載荷可由扭矩鍵502通過扭矩鍵502與狹槽和槽側壁410、412之間的接觸來承擔。扭矩鍵502將扭轉載荷傳遞至造斜器202以用于其預期的旋轉。因此，造斜器組件500可在不剪斷或以其他方式損害保險螺栓208的結構完整性的情況下允許將更大的扭矩從前導銑刀206傳遞至造斜器202。

一旦將造斜器組件500適當地鎖入錨定組件134中，重量就可從表面位置下壓到造斜器組件500上，這向前導銑刀206提供軸向載荷并且將預定的軸向載荷傳遞至保險螺栓208。如圖5C中所示，當承擔預定的軸向載荷時，保險螺栓208就可剪斷或以其他方式出故障，并且由此使得銑刀204從與造斜器202的接合中脫離。

在保險螺栓208切斷并且重量仍從表面位置施加在前導銑刀206上的情況下，前導銑刀206可相對于造斜器202在向井下的方向上(即，朝著圖5A中的右邊)移動。當前導銑刀206在向井下的方向上移動時，扭矩鍵502的鍵成角表面508可滑動地接合楔形支撐件504的楔形成角表面506，并且從而將扭矩鍵502垂直移動或推動到狹槽404中并且以其他方式移動至扭矩鍵502的回縮位置。在回縮位置中，彈簧加載的卡爪510可定位對應的卡爪孔512以將扭矩鍵502緊固在回縮位置中。

在銑刀204與造斜器202脫離的情況下，銑刀204(包括前導銑刀206)可隨后在向井上的方向上拉回較短距離、圍繞中心軸線232旋轉并且同時在向井下的方向上前進。隨著銑刀204在向井下的方向上前進，它們滑上造斜器202的傾斜表面223，直至接合并銑削套管124的內壁以形成套管出口132。在扭矩鍵502在回縮位置中并且以其他方式回縮到狹槽404中的情況下，銑刀204可暢通無阻地經過縱向槽222向井下行進。此外，由于扭矩鍵502回縮到狹槽404中，銑刀204可在無需銑透扭矩鍵502的情況下行進。因此，扭矩鍵502可由更堅固的材料(諸如不銹鋼，合金鋼或任何高強度材料)制成。

本文所公開的實施方案包括：

A.一種造斜器組件，其包括：造斜器，所述造斜器提供傾斜表面和限定在傾斜表面中的縱向槽；前導銑刀，所述前導銑刀利用保險螺栓聯接到造斜器并提供一個或多個刀片；以及軸承支撐件，所述軸承支撐件布置在縱向槽內并且提供限定了狹槽的相對側壁，所述狹槽被構造來接納一個或多個刀片中的一個刀片并且從而阻止前導銑刀相對于造斜器旋轉。

B.一種井系統，其包括：錨定組件，所述錨定組件布置在井筒內；造斜器組件，所述造斜器組件可在井筒內延伸以緊固至錨定組件，所述造斜器組件包括造斜器和前導銑刀，所述造斜器提供傾斜表面和限定在傾斜表面中的縱向槽，所述前導銑刀利用保險螺栓聯接到造斜器并提供一個或多個刀片；以及軸承支撐件，所述軸承支撐件布置在縱向槽內并且提供限定了狹槽的相對側壁，所述狹槽被構造來接納一個或多個刀片中的一個刀片并且從而阻止前導銑刀相對于造斜器旋轉。

C.一種方法，其包括：使造斜器組件延伸到井筒中，所述造斜器組件包括造斜器和前導銑刀，所述造斜器提供傾斜表面和限定在傾斜表面中的縱向槽，所述前導銑刀利用保險螺栓聯接到造斜器并且提供一個或多個刀片；向造斜器組件施加扭轉載荷；利用軸承支撐件來承擔扭轉載荷，所述軸承支撐件布置在縱向槽內并且提供限定了狹槽的相對側壁，所述狹槽被構造來接納一個或多個刀片中的一個刀片；以及阻止前導銑刀隨軸承支撐件一起相對于造斜器旋轉。

實施方案A、B和C中的每一個可以任意組合具有以下另外要素中的一個或多個：要素1：其中所述軸承支撐件包含選自由以下各項組成的組的材料：鋁、青銅、鑄鋼、軟鋼、高速切削鋼、玻璃纖維、它們的任何衍生物以及它們的任意組合。要素2：其中相對側壁向上延伸出縱向槽并轉變成相對的側延伸部，所述側延伸部擱置在傾斜表面上并且在遠離狹槽的相反方向上延伸。要素3：還包括一個或多個緩沖構件，所述緩沖構件布置在縱向槽內并且使軸承支撐件偏置以抵靠縱向槽的軸向端壁；以及造斜器板，所述造斜器板布置在縱向槽中并且支撐一個或多個緩沖構件以使其與所述軸承支撐件接合。要素4：其中一個或多個緩沖構件由橡膠或彈性體制成。要素5：還包括狹槽緩沖物，所述狹槽緩沖物布置在狹槽內以垂直支撐一個或多個刀片中的一個刀片。要素6：其中狹槽緩沖物由橡膠或彈性體制成。

要素7：其中軸承支撐件包含選自由以下各項組成的組的材料：鋁、青銅、鑄鋼、軟鋼、高速切削鋼、玻璃纖維、它們的任何衍生物以及它們的任意組合。要素8：其中相對側壁向上延伸出縱向槽并轉變成相對的側延伸部，所述側延伸部擱置在傾斜表面上并且在遠離狹槽的相反方向上延伸。要素9：還包括一個或多個緩沖構件，所述緩沖構件布置在縱向槽內并且使軸承支撐件偏置以抵靠縱向槽的軸向端壁；以及造斜器板，所述造斜器板布置在縱向槽中并且支撐一個或多個緩沖構件以使其與所述軸承支撐件接合。要素10：其中一個或多個緩沖構件由橡膠或彈性體制成。要素11：還包括狹槽緩沖物，所述狹槽緩沖物布置在狹槽內以垂直支撐一個或多個刀片中的一個刀片。

要素12：其中向造斜器組件施加扭轉載荷包括使造斜器組件旋轉以鎖入布置在井筒中的錨定組件中。要素13：其中向造斜器組件施加扭轉載荷包括使造斜器組件旋轉以繞過井筒的一部分。要素14：其中，利用軸承支撐件來承擔扭轉載荷包括使一個或多個刀片中的一個刀片接合在相對側壁中的至少一個上，并且將扭轉載荷從軸承支撐件傳遞至造斜器。要素15：還包括將造斜器組件鎖入布置在井筒中的錨定組件中；向前導銑刀提供軸向載荷并且當承擔預定的軸向載荷時剪斷保險螺栓；迫使軸承支撐件脫離與縱向槽的軸向端壁的接合并且抵靠布置在縱向槽內的一個或多個緩沖構件；移除前導銑刀上的軸向載荷；以及利用一個或多個緩沖構件往回推動軸承支撐件以抵靠縱向槽的軸向端壁。要素16：其中相對側壁向上延伸出縱向槽并轉變成相對的側延伸部，所述側延伸部擱置在傾斜表面上并且在遠離狹槽的相反方向上延伸，所述方法還包括：使前導銑刀圍繞中心軸線旋轉；使前導銑刀在井筒內前進并且從而滑上造斜器的傾斜表面；以及當前導銑刀前進到傾斜表面上時利用前導銑刀銑削軸承支撐件的至少一部分，其中軸承支撐件的側延伸部包含選自由以下各項組成的組的材料：鋁、青銅、鑄鋼、軟鋼、高速切削鋼、玻璃纖維、它們的任何衍生物以及它們的任意組合。要素17：其中將狹槽緩沖物布置在狹槽內，所述方法還包括利用狹槽緩沖物來垂直支撐一個或多個刀片中的一個刀片。

因此，所公開的系統和方法較好地適合于獲得所提到的目標和優勢以及本發明固有的那些目標和優勢。以上公開的具體實施方案只是說明性的，因為本公開的教導內容可以對受益于本文教導內容的本領域技術人員顯而易見的不同但等效的方式來修改和實踐。此外，無意限制本文所示的構造或設計的細節，除非所附權利要求書中另有所述。因此明顯的是以上公開的特定例示性實施方案可被改變、結合、或修改，并且所有的此類變化被認為在本公開的范圍內。本文說明性公開的系統和方法可以在缺少本文未特定公開的任何要素和/或本文所公開的任何任選要素的情況下得以適當實踐。雖然組合物和方法在“包括”、“含有”或“包括”各種組分或步驟方面來描述，但是組合物和方法還可“基本上由各種組分和步驟組成”或“由各種組分和步驟組成”。上文所公開的所有數字和范圍可變化某一量。所有公開的具有下限和上限的數字范圍，均明確公開落在所述范圍內的任何數字和任何包括的范圍。具體地說，本文公開的值的每個范圍(形式為“約a至約b”，或等效地“大致a至b”，或等效地“大致a-b”)應理解為闡述涵蓋在值的較寬范圍內的每個數字和范圍。另外，除非專利權人另外明確并清楚地定義，否則權利要求書中的術語具有其平常、普通的含義。此外，如權利要求書中所用的不定冠詞“一個/種(a/an)”在本文中定義為意指引入的一個或一個以上的要素。如果本說明書和可以引用方式并入本文的一個或多個專利或其他文件中存在詞語或術語用法的任何矛盾，那么應采用與本說明書一致的定義。

如本文所使用的，在一系列項目之前的短語“至少一個”，以及用于分開這些項目中的任何一個的術語“和”或“或”修改列表作為整體，而不是所述列表中的每一個成員(即每個項目)。短語“至少一個”允許意指包括項目中的任一個的至少一個，和/或項目的任何組合的至少一個，和/或項目中的每一個的至少一個。以舉例的方式，短語“A、B和C中的至少一個”或“A、B或C中的至少一個”各自指只有A、只有B、或只有C；A、B和C的任何組合；和/或A、B和C中的每一個的至少一個。