CN1646786A - 单直径井筒套管 - Google Patents

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Abstract

一种单直径井筒套管。

Description

单直径井筒套管
本发明要求以下申请日的权利：(1)申请日为02/15/02、申请号为60/357372，代理机构编号为25791.71的美国临时专利申请，该申请为申请日为2/20/2001、申请号为60/270007，代理机构编号为25791.50的美国临时专利申请的部分的延续，而申请号为60/270007的申请又是申请日为12/3/1998、申请号为09/454139，代理机构编号为25791.3.02的美国发明专利的部分的延伸，该实用新型专利还要求了申请日为12/7/1998、申请号为60/111293，代理机构编号为25791.3的美国临时专利的权利，这里通过引用的方式将这些专利申请的内容包含于此。
本申请涉及到以下专利申请：(1)申请日为12/3/1999、申请号为09/454139、代理机构编号为25791.03.02的美国专利申请，(2)申请日为2/23/2000、申请号为09/510913、代理机构编号为25791.7.02的美国专利申请，(3)申请日为2/10/2000、申请号为09/502350、代理机构编号为25791.8.02的美国专利申请，(4)申请日11/15/1999、申请号为09/440338、代理机构编号为25791.9.02的美国专利申请，(5)申请日为3/10/2000、申请号为09/523460、代理机构编号为25791.11.02的美国专利申请，(6)申请日为2/24/2000、申请号为09/512895、代理机构编号为25791.12.02的美国专利申请，(7)申请日为2/24/2000、申请号为09/511941、代理机构编号为25791.16.02的美国专利申请，(8)申请日为6/7/2000、申请号为09/588946、代理机构编号为25791.17.02的美国专利申请，(9)申请日为4/26/2000、申请号为09/559122、代理机构编号为25791.23.02的美国专利申请，(10)申请日为7/9/2000、申请号为PCT/US00/18635，代理机构编号为25791.25.02的PCT专利申请，(11)申请日为11/1/1999、申请号为60/162671、代理机构编号为25791.27的美国临时专利申请，(12)申请日为9/16/1999、申请号为60/154047、代理机构编号为25791.29的美国临时专利申请，(13)申请日为10/12/1999、申请号为60/159082、代理机构编号为25791.34的美国临时专利申请，(14)申请日为10/12/1999、申请号为60/159039、代理机构编号为25791.36的美国临时专利申请，(15)申请日为10/12/1999、申请号为60/159033、代理机构编号为25791.37的美国临时专利申请，(16)申请日为6/19/2000、申请号为60/212359、代理机构编号为25791.38的美国临时专利申请，(17)申请日为11/12/1999、申请号为60/165228、代理机构编号为25791.39的美国临时专利申请，(18)申请日为7/28/2000、申请号为60/221443、代理机构编号为25791.45的美国临时申请，(19)申请日为7/28/2000、申请号为60/221645、代理机构编号为25791.46的美国临时专利申请，(20)申请日为9/18/2000、申请号为60/233638、代理机构编号为25791.47的美国临时专利申请，(21)申请日为10/2/2000、申请号为60/237334、代理机构编号为25791.48的美国临时专利申请，(22)申请日为2/20/2001、申请号为60/270007、代理机构编号为25791.50的美国临时专利申请，(23)申请日为1/17/2001、申请号为60/262434、代理机构编号为25791.51的美国临时专利申请，(24)申请日为1/3/2001、申请号为60/259486、代理机构编号为25791.52的美国临时专利申请，(25)申请日为7/6/2001、申请号为60/303740、代理机构编号为25791.61的美国临时专利申请，(26)申请日为8/20/2001、申请号为60/313453、代理机构编号为25791.59的美国临时专利申请，(27)申请日为9/6/2001、申请号为60/317985、代理机构编号为25791.67的美国专利申请，(28)申请日为9/10/2001、申请号为60/3318386、代理机构编号为25791.67.02的美国临时专利申请，(29)申请日为10/3/2001、申请号为09/969922、代理机构编号为25791.69的美国发明专利申请，(30)申请日为12/01/01、申请号为10/016467、代理机构编号为25791.70的美国发明专利申请，(31)申请日为12/27/2001、申请号为60/343674、代理机构编号为25791.68的美国临时专利申请，(32)申请日为1/7/2002、申请号为60/346309、代理机构编号为25791.92的美国临时专利申请，通过引用的方式将这些专利申请所披露的内容全部包含于此。
发明背景
本发明总体上涉及井筒套管，尤其是涉及采用膨胀管材所形成的井筒套管。
通常地，当要形成井筒时，要将许多套管安装在井眼内，用于防止井眼壁的坍塌以及防止所不希望的钻井液进入地层内以及泥浆从地层中流入到井眼内。井眼分段地被钻凿，从而要被安装到下部井眼段的套管通过预先安装在上部井眼段内的套管被放下。为此，下段的套管的直径要小于上段套管的直径。因此，套管在以向下的方向内直径减小的方式被嵌套地布置。水泥环位于套管的外表面和井眼壁之间，从而将套管与井眼壁密封。由于套管这种嵌套布置的方式，因此，在井筒的上部处井眼的直径需要相对较大。由于重的套管的处理装置、大型钻头以及增加的钻探泥浆和钻屑的体积使得大直径井筒的成本升高。此外，由于需要对水泥进行泵送、对水泥进行硬化，以及由于在钻井过程中井的直径发生较大的改变而需要对设备进行变更以及产生的大量的钻屑和对这些钻屑的清除都使钻探的时间增加了。
因此，本发明旨在在井筒内形成新的部分从而克服现有的过程中存在的一种或多种局限。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种在位于地层内的井眼内形成井筒套管的装置，所述地层内具有预置的井筒套管，所述装置包括支承件，该支承件包括第一流道，所述装置还包括与支承件相连具有与第一流道流体地相连的第二流道的膨胀锥形体，可移动地连接在膨胀锥形体上的可膨胀管形衬套，以及与可膨胀管形衬套相连的可膨胀的套管鞋。膨胀锥形体可调整到多个静止位置处。
根据本发明的另一方面，提供一种在地层内形成井筒套管的方法，所述地层内具有位于井眼内的预置的井筒套管，该方法包括在井眼内安装管形衬套、可调整的膨胀锥形体和套管鞋，并通过以下过程使至少一部分套管鞋发生径向膨胀，所述过程包括：将可调整的膨胀锥形体调整至第一外径，并将流体材料注入到套管鞋内，以及通过以下过程使至少一部分管形衬套发生径向膨胀，所述过程包括：将可调整的膨胀锥形体调整至第二外径，并将流体材料注入到膨胀锥形体下方的井眼内。
根据本发明的又一方面，提供一种在地层内形成井筒套管的系统，所述地层内具有位于井眼内的预置的井筒套管，该系统包括将管形衬套、可调整的膨胀锥形体和套管鞋安装到井眼内的设备，使至少一部分套管鞋发生径向膨胀的设备，该设备包括：将可调整的膨胀锥形体调整到第一外径的设备，将流体材料注入到套管鞋内的设备，使至少一部分管形衬套发生径向膨胀的设备，所述设备包括：将可调整的膨胀锥形体调整到第二外径的设备，以及将流体材料注入到位于可调整的膨胀锥形体下方的井眼内的设备。
根据本发明的再一方面，提供一种位于地层内的井眼内的井筒套管，该井筒套管包括：第一井筒套管和第二井筒套管，该第一井筒套管包括：第一井筒套管的上部和与第一井筒套管的上部相连的第一井筒套管的下部，其中第一井筒套管的上部的内径小于第一井筒套管的下部的内径，第二井筒套管包括：重叠于第一井筒套管的下部并与之连接的第二井筒套管的上部，以及连接在第二井筒套管的上部的第二井筒套管的下部，其中第二井筒套管的上部的内径小于第二井筒套管下部的内径，并且第一井筒套管上部的内径等于第二井筒套管上部的内径。第二井筒套管通过以下过程连接到第一井筒套管上，所述过程为：在井眼内安装第二井筒套管和可调整的膨胀锥形体，以及通过以下过程使至少一部分第二井筒的下部发生径向膨胀，所述过程包括：将可调整的膨胀锥形体调整到第一外径，将流体材料注入到第二井筒套管中，并通过下述过程使至少一部分第二井筒套管的上部发生径向膨胀，所述过程包括：将可调整的膨胀锥形体调整到第二外径，将流体材料注入到位于可调整的膨胀锥形体下方的井眼内。
根据本发明的另一方面，提供一种在位于地层内的井眼内形成井筒套管的装置，所述地层内包括预置的井筒套管，所述装置包括具有第一流道的支承件、连接到支承件上的第一可调整的膨胀锥形体，该膨胀锥形体包括与第一流道流体地连接的第二流道，所述装置还包括连接到支承件上的第二可调整的膨胀锥形体，该第二可调整的膨胀锥形体包括流体地与第一流道相连的第三流道，所述装置还包括可移动地连接在第一和第二可调整的膨胀锥形体上的可膨胀的管形衬套，以及与可膨胀的管形衬套相连的可膨胀套管鞋。
根据本发明的再一方面，提供一种在地层内形成井筒套管的方法，所述地层具有位于井眼内的预置的井筒套管，该方法包括在井眼内安装管形衬套、上部可调整的膨胀锥形体、下部可调整的膨胀锥形体和套管鞋，通过以下过程使至少一部分套管鞋发生径向膨胀，所述过程为：对下部的可调整的膨胀锥形体进行调整使其外径增加，将流体材料注入到套管鞋内，并且通过下述过程使至少一部分管形衬套发生径向膨胀，所述过程包括：对下部的可调整的膨胀锥形体进行调整使其外径减小，对上部的可调整的膨胀锥形体进行调整使其外径增大，并且将流体材料注入到位于下部可调整的膨胀锥形体下方的井眼内。
根据本发明的再一方面，提供一种在地层内形成井筒套管的系统，所述地层具有位于井眼内预置的井筒套管，该系统包括将管形衬套、上部可调整的膨胀锥形体、下部可调整的膨胀锥形体和套管鞋安装到井眼内的设备，使至少一部分套管鞋发生径向膨胀的设备，该设备为：对下部的可调整的膨胀锥形体进行调整，使其外径增加的设备，将流体材料注入到套管鞋内的设备，以及使至少一部分管形衬套发生径向膨胀的设备，该设备包括：对下部的可调整的膨胀锥形体进行调整使其外径减小的设备、对上部可调整的膨胀锥形体进行调整使其外径增大的设备、以及将流体材料注入到位于下部的可调整的膨胀锥形体下方的井眼内的设备。
根据本发明的又一方面，提供一种位于地层内的井眼内的井筒套管包括第一井筒套管和第二井筒套管，该第一井筒套管包括：第一井筒套管的上部，和与第一井筒套管的上部相连的第一井筒套管的下部，其中第一井筒套管的上部的内径小于第一井筒套管的下部的内径，并且第二井筒套管包括：重叠于第一井筒套管的下部并与之连接的第二井筒套管的上部，以及连接在第二井筒套管的上部的第二井筒套管的下部，其中第二井筒套管的上部的内径小于第二井筒套管下部的内径，并且第一井筒套管上部的内径等于第二井筒套管上部的内径。通过以下过程将第二井筒套管连接到第一井筒套管上，所述过程为：在井眼内安装第二井筒套管、上部可调整的膨胀锥形体、下部可调整的膨胀锥形体、以及套管鞋，通过以下过程使至少一部分第二井筒套管的下部发生径向膨胀，该过程包括：对下部的可调整的膨胀锥形体进行调整使其外径增加，将流体材料注入到第二井筒套管的下部内，通过下述过程使至少一部分第二井筒套管的上部发生径向膨胀，所述过程包括：对下部可调整的膨胀锥形体进行调整使其外径减小，对上部可调整的膨胀锥形体进行调整使其外径增加，将流体材料注入到位于下部可调整的膨胀锥形体下方的井眼内。
附图的简要说明
图1为示出井眼新的部分的钻凿的局部剖面图。
图2为示出在图1的井眼的新的部分内形成单直径井筒套管的装置的实施例的布局的局部剖面图。
图2a为图2中装置的一部分套管鞋的剖面图。
图2b为图2中装置的另一部分套管鞋的剖面图。
图2c为图2中装置的另一部分套管鞋的剖面图。
图2d为图2中装置的又一部分套管鞋的剖面图。
图2e为图2中装置的再一部分套管鞋的剖面图。
图3为示出了将可硬化流体密封材料通过所述装置注入到图2中的井眼的新的部分内的局部剖面图。
图3a为图3中装置的一部分套管鞋的剖面图。
图3b为图3a中装置的一部分套管鞋的剖面图。
图4为示出了将流体材料注入到图3的装置内从而与套管鞋的内部流体地隔离的局部剖面图。
图4a为图4中装置的一部分套管鞋的剖面图。
图4b为图4a中装置的一部分套管鞋的剖面图。
图5为示出了图4中的套管鞋发生径向膨胀的剖面图。
图6为示出了将可膨胀的膨胀锥形体降至到图5装置的发生径向膨胀的套管鞋内的剖面图。
图7为示出了图6装置的可膨胀的膨胀锥形体的发生膨胀的剖面图。
图8为示出了将流体材料注入到图7装置中发生径向膨胀的套管鞋的剖面图。
图9为示出了图8装置中的完成了径向膨胀后的可膨胀的管件的剖面图。
图10示出了将图9装置的发生径向膨胀后的套管鞋去除后的剖面图。
图11示出了包括多个叠置在一起的单直径井筒套管的单直径井筒套管的结构的剖面图。
图12示出了在图1的井眼内形成单直径井筒套管的装置的替换实施例的布局的局部剖面图。
图12a为图12中装置的一部分套管鞋的剖面图。
图12b为图12中装置的一部分套管鞋的剖面图。
图12c为图12中装置的另一部分套管鞋的剖面图。
图12d为图中装置的又一部分套管鞋的剖面图。
图13为示出将可硬化流体密封材料通过所述装置注入到图12中的井眼的新的部分的局部剖面图。
图13a为图13中装置的一部分套管鞋的剖面图。
图14为示出了将流体材料注入到图13的装置内从而与套管鞋的内部流体地隔离的局部剖面图。
图14a为图14中装置的一部分套管鞋的剖面图。
图15为示出了图14中套管鞋的的径向膨胀的剖面图。
图16为示出了将可膨胀的膨胀锥形体降至到图15装置中发生径向膨胀的套管鞋内的剖面图。
图17为示出了图16装置的可膨胀的膨胀锥形体膨胀的剖面图。
图18示出了将流体材料注入到图17装置中发生径向膨胀的套管鞋内的剖面图。
图19为示出了图18中的装置的可膨胀的管件完成了径向膨胀后的剖面图。
图20示出了将图19装置的发生径向膨胀后的套管鞋的底部去除后的剖面图。
图21示出了将用于形成井筒套管的装置的替换实施例的可膨胀的膨胀锥形体降至到图6中装置的径向膨胀的套管鞋内的剖面图。
图22为示出了图21中装置的可膨胀锥形体膨胀到第一外径的剖面图。
图23示出了将流体材料注入到图22装置的发生径向膨胀的套管鞋内的剖面图。
图24示出了图23装置的可膨胀锥形体膨胀到第二外径的剖面图。
图25示出了将流体材料注入到图24装置的发生径向膨胀的套管鞋内的剖面图。
图26示出了图25的装置的可膨胀管件在完成径向膨胀后的剖面图。
图27示出了将图26的装置的发生径向膨胀的套管鞋的底部去除的剖面图。
图28示出了包括多个叠置在一起的单直径井筒套管的单直径井筒套管的结构的剖面图。
图29示出了形成单直径井筒套管的装置的替换实施例的可膨胀的膨胀锥形体降至图21装置的径向膨胀的套管鞋内的剖面图。
图30为示出了图29的装置的下部可膨胀的膨胀锥形体发生膨胀的剖面图。
图31为示出了将流体材料注入到图30的装置中径向膨胀的套管鞋内的剖面图。
图32为示出了图31的装置中的上部可膨胀膨胀锥形体的膨胀以及下部膨胀锥形体的收缩的剖面图。
图33为示出了将流体材料注入到图32中装置的发生径向膨胀的套管鞋内的剖面图。
图34为示出了图33的装置中的可膨胀管件在完成径向膨胀后的剖面图。
图35为示出了将图34中装置的发生径向膨胀的套管鞋的底部去除的剖面图。
图36为示出了包括多个叠置在一起的单直径井筒套管的单直径井筒套管的结构的剖面图。
图示实施例的详细说明
首先参照附图1、2、2a、2b、2c、2d、2e、3、3a、3b、4、4a、4b和5-10，现在将对形成于地层内的单直径井筒的装置和方法的实施例进行说明。如图1所示，井筒100位于地层105内。井筒100包括预置的套管部分110，该套管部分具有管状套管115和流体密封材料，例如水泥的环形外层120。井筒100可以是位于从竖直到水平的任何方向上。在几种替换实施例中，预置套管部分110不包括环形外层120。
为了使井筒100延伸到地层105中，钻杆125以一种熟知的方式将材料从地层105中钻出，以形成新的井筒部分130。在优选实施例中，新的井筒部分130的内径大于预置的井筒套管115的内径。
如图2、2a、2b、2c、2d和2e所示，然后，将井筒套管形成于地层中的装置200被置于井筒100的新的部分130内。装置200优选地包括具有流道205a的膨胀锥形体205，它用于支承管件210，所述管件还包括下部210a、中部210b、上部210c和上端部210d。
膨胀锥形体205可以是任何一种现有商业中所采用的膨胀锥形体。在几个替换实施例中，膨胀锥形体205可以在径向方向上可控制地进行膨胀，例如，在美国专利US5348095中，和/或在US6012523中所披露的，通过引用的方法将这两个专利包含于此。
管件210可以由任何一种现有商业中所采用的材料制成，例如，油田国家管类材料(OCTG)、13铬钢管/套管，或塑料管/套管。在优选的实施例中，为了在膨胀后使强度最大，因此管件210由OCTG制成。在几个替换实施例中，管件210可以是实心的和/或开有狭槽的。对于一般的管件210的材料来说，管件210的长度优选地被限制在大约40到20000英尺之间。
管件210的下部210a优选地具有比其上部210c大的内径。在优选实施例中，管件210中部210b的壁厚比其上部210c的壁厚薄，从而便于发生径向膨胀。在优选实施例中，在管件210的上端部210d开槽、打孔，否则在当完成管件210的压出时，管件的上端部被改进为阻挡膨胀锥形体或使膨胀锥形体减速。在优选实施例中，管件210的上端部210d的壁厚逐渐变薄，从而在径向膨胀过程的后面阶段，逐渐减少所需的径向膨胀力。以这种方式，在径向膨胀过程的后面阶段中，冲击载荷条件至少被最小化了。
套管鞋215与管件的下部210a相连。套管鞋215包括上部215a、中部215b和下部215c，其中下部215c具有可安装阀门的流道220，该流道优选地为适合为用于容纳塞子、镖状物(dart)或其它用于可控制地密封流道220的类似元件。在这种方式下，流道220可以被优化地通过将塞子、镖状物和/或球形密封元件导入到流道220中而被密封。
套管鞋215的上部和下部215a和215c优选地基本上呈管状，并且套管鞋的中部215b优选地至少部分向内的皱褶。此外，在优选实施例中，当通过对套管鞋的内部230施加流体压力将套管鞋215的中部215b展开时，中部的内径和外径优选地都大于上部和下部215a和215c的内径和外径。以这种方式，套管鞋215的中部215b的外周长优选地大于套管鞋的上部和下部215a和215b的外周长。
在优选实施例中，套管鞋215还包括一个或多个与流道220相通的相贯通的侧部出口。以这种方式，套管鞋215优化地将可硬化流体密封材料注入到套管鞋215和管件210的外部区域内。
在替换实施例中，可以将流道220省去。
具有流道225a和225b的支承件225与膨胀锥形体205相连，用于支承装置200。优选地，流道225a可以与流道205a流体地相连。以这种方式，流体材料可以被输送到膨胀锥形体205的下方以及套管鞋215底部上方的区域230以及从该区域230输出。流道225b优选地与流道225a流体地相连并且它包括现有的控制阀。以这种方式，在装置200放置于井筒100内时，可以通过流道225b使波动压力得到释放。在优选实施例中，支承件225还包括一个或多个现有的扶正器(未示出)，用于帮助使装置200保持稳定。
当将装置200放置于井筒100内时，流道225a优选地选择输送这些材料，例如，以从0到3000加仑/分的流速和从0到9000磅/平方英寸的压力的钻探泥浆或地层中的流体，从而使管件运转时的阻力最小并且使作用在井筒130上可能会导致井筒流体损失以及导致井眼塌陷的波动压力最小。在将装置200置于井筒100内时，流道225b优选地选择以0到300加仑/分的流速以及为0到9000磅/平方英寸的压力范围输送流体材料，从而当装置200插入到井筒100的新的部分130中时减少作用在装置200上的阻力以及作用在新的井筒部130上的波动压力。
杯形密封件235与支承件225相连并由其支承。杯形密封235防止杂质进入到与膨胀锥形体205相邻的管件210的内部区域中。杯形密封件235可以是任何类型的现有商业中所用的杯形密封件，例如，TP杯形密封件或根据现有技术的教导改进的选择性注入垫(SelectiveInjection Packer)(SIP)。在优选实施例中，为了最优地阻止杂质并且保持润滑油，该杯形密封件235是由位于德克萨斯州的达拉斯的Halliburton Energy Sevices所生产的SIP杯形密封件。在几种替换实施例中，杯形密封235可以包括多个杯形密封。
优选地将一个或多个密封件240连接到管件210的上端部210d的外表面上并且被该外表面所支承。密封件240优选地在套管115的下端部115a和管件210的上端部210d之间提供重合处。该密封件240可以是任何一种商业上所采用的密封，例如，铅封、橡胶密封、特氟隆密封或者在现有技术所披露内容的教导下进行改进的环氧密封。在优选实施例中，为了最优地在管件210的上端部210d和预置套管115的下端部115a之间提供承重压配合，因此，密封件240由位于德克萨斯州的达拉斯的Halliburton Energy Sevices所生产的Stratalock环氧密封所模制。
在优选实施例中，密封件240被选择为最优地提供足够的摩擦力从而从预置的套管115上支承膨胀管件210。在优选实施例中，摩擦力优选地由密封件240提供，为了最优地支承膨胀管件210，摩擦力的变化范围为大约从1000到1000000lbf之间。
在替换实施例中，密封件240可以从管件210的上端部210d省去，通过使管件发生塑性变形和径向膨胀与预置套管相接触，从而在管件的上端部和预置套管115的下端部115a之间提供承重金属-金属压配合。
在优选实施例中，在位于管件210内部中的膨胀锥形体205上方的环形区域内提供一定量的润滑剂245。以这种方式，便于将管件210从膨胀锥形体205中压出。润滑剂245可以是任何一种现在商业上所采用的润滑剂，例如Lubriplate、氯类润滑剂、油类润滑剂或Climax 1500Antisieze(3100)。在优选实施例中，为了最优地提供最佳的润滑以便于膨胀过程，因此，润滑油245为由位于德克萨斯州的休斯顿的Climax润滑剂和设备公司生产的Climax 1500 Antisieze(3100)。
在优选实施例中，支承件225在被装配到装置200的其余部件上之前就被彻底地清洁了。以这种方式，就使杂质导入到装置200中的可能最小化。这也使得杂质堵塞装置200的各个流道和阀的可能性最小。
在优选实施例中，在将装置200放入到井筒100的新的部分130之前或之后，为了确保没有杂质进入到井筒100内，而这些杂质可能会堵塞装置200的各种流道和阀体，并确保了没有杂质与膨胀过程发生干涉一对井筒的容积进行循环。
如图2和2e所示，在优选实施例中，当在将装置200置于井筒100内时，被装置排出的井筒内的流体材料250至少部分地通过流道220、205a、225a和225b输送。以这种方式，就减小了将装置置入到井筒100内所产生的波动压力。
如图3、3a和3b所示，然后将流道225b关闭，然后可硬化流体密封材料255从地面位置被泵送到流道220、205a，然后将材料255从流道255送入膨胀锥形体205下方的套管鞋215的内部区域。然后材料255从内部区域230流入流道220。然后材料255从装置200中排出，并填充到管件210的外部和井筒100的新的部分130的内壁之间的环形区域中。材料255被持续不断地泵送，从而造成材料至少充满部分环形区域260。
优选地材料255以一定的压力和流速被泵送到环形区域260内，例如分别为大约0到5000磅/平方英寸和0到1.500加仑/分。最优的流速和操作压力作为套管和井筒的尺寸、井筒部分的长度、可用的泵装置以及被泵送的流体材料的流体属性的函数进行变化。最优的流速和操作压力优选地用现有经验方法所确定。
可硬化流体密封材料255可以是任何种类的现有商业所采用的可硬化流体密封材料，例如，矿渣混合物、水泥、橡胶或.环氧树脂。在优选实施例中，为了给管件210提供最优的支承外还保持最优的流动特性，以使在将水泥在环形区域260内移动中发生的困难最小化，因此，可硬化流体密封材料255是一种由位于德克萨斯州的达拉斯的Halliburton Energy Services生产的，特别是用于钻特殊井部分的混合水泥。优选地采用现有的经验方法来确定混合水泥的最优混合。在几个替换实施例中，可硬化流体密封材料255可以在固化前，固化中或固化后是可压缩的。
环形区域260优选地被填充以足够量的材料255，从而确保在管件210一旦发生径向膨胀，井筒100的新的部分130的环形区域260被材料255填充。
在替换实施例中，可以省去将材料255注入到环形区域260内，或者在管件210发生径向膨胀后，才将材料255注入。
如图4、4a和4b所示，一旦环形区域260被填充以足够的材料255后，就将塞子265或其它类似的装置导入到流道220内，由此，将内部区域230与环形区域260流体地隔离。在优选实施例中，然后将非硬化流体材料270泵送到内部区域230，对内部区域施压。以这种方式，膨胀管件210的内部区域230不会容纳非常多的硬化材料255。这也就减少并简化了整个过程的成本。可替换的是，在这个过程的这个阶段中可以使用材料255。
如图5所示，在优选实施例中，持续注入的流体材料270对区域230施压并且使套管鞋215的中间部分215b展开。在优选实施例中，套管鞋215的展开部分215b的外径大于套管鞋的上部和下部215a和215b的外径。在优选实施例中，套管鞋215的展开的中间中部215b的内径和外径均分别大于套管鞋的上部和下部215a和215b的内径和外径。在优选实施例中，为了最优地方便单直径井筒套管的形成，因此套管鞋215的展开中部215b的内径基本上等于或大于预置套管115的内径。
如图6所示，在优选实施例中，然后膨胀锥形体205被降至到套管鞋215的展开中部215b内。在优选实施例中，膨胀的锥形体205被降至到套管鞋215的展开中部215b内，直到膨胀锥形体的底部接近于套管鞋215的下部215c。在优选实施例中，在将膨胀锥形体205降至到套管鞋215的展开中部215b时，环形区域260和/或井筒部分130的套管鞋内的材料255使套管鞋215保持在基本静止的位置处。
如图7所示，在优选实施例中，然后增大膨胀锥形体205的外径。在优选实施例中，膨胀锥形体205的外径可按照美国专利US5348095和/或US6012523中所披露技术被增大，通过引用的方式将这两项专利的内容包含于此。在优选实施例中，径向膨胀的膨胀锥形体205的外径基本上与预置井筒套管115的内径相等。
在替换实施例中，膨胀锥形体205在径向膨胀前并没有降至到套管鞋215的径向膨胀部分内。以这种方式，套管鞋210的上部210c可以通过膨胀锥形体205的径向膨胀被径向地膨胀。
在另一替换实施例中，膨胀锥形体205不发生径向膨胀。
如图8所示，在优选实施例中，然后将流体材料275通过流道225a和205a注入到区域230中。在优选实施例中，一旦内部区域230变得充分受压时，套管鞋215的上部215a和管件210优选地发生塑性变形和径向膨胀，然后从膨胀锥形体205压出。此外，在优选实施例中，径向膨胀过程结束时，管件的上部210d和与其相互彼此重叠的预置套管115d的下部同时发生塑性变形和径向膨胀。以这种方式，就形成了单直径井筒，该井筒包括预置井筒套管115和径向膨胀的管件210。
在挤压过程中，膨胀锥形体205可以从管件210的膨胀部分中升出。在优选实施例中，在压出过程中，为了使管件210相对于新井筒部分130静止，当管件210发生膨胀时，膨胀锥形体205以大致相同的速率被升起。以这种方式，位于径向膨胀的管件210和预置套管115的下部之间的重合处可以被最优地形成。在替换的优选实施例中，在压出过程中膨胀锥形体205被保持在静止的位置处，由此允许管件210在内部区域230的重力和操作压力的作用下从膨胀锥形体205上压出并且进入到新的井筒部分130内。
在优选实施例中，当管件210的上端部210d和与其相互重叠在一起的预置套管115的下部在膨胀锥形体205的作用下发生塑性变化和径向膨胀时，在区域230内的操作压力和施加在管状支承件225的向上轴向力的作用下，膨胀锥形体205被置换出井筒100。
预置套管115的下部和径向膨胀的管件210之间的重合处优选地提供了气体和流体密封。特别是在优选实施例中，密封件245最优地在重合处内提供了流体和气体密封。在替换实施例中，可以将密封件245省去。
在优选实施例中，当膨胀锥形体205到达管件210的上端部210d时，流体材料的操作压力和流速受控制地向下蔓延。以这种方式，由管件210从膨胀锥形体205中完全压出造成的压力的突然释放被最小化了。在优选实施例中，在压出过程末尾期间，其中该压出过程是在膨胀锥形体205离压出过程的结束大约还有在5英尺时开始的，操作压力以基本上线性的方式从100％减少到10％。
可替换的是或者可结合的是，为了能够逐渐地减小所需的用于使管件的上端部发生塑性变形和径向膨胀的操作压力，管件的上端部210d的壁厚被减小。以这种方式，装置的冲击载荷至少部分被减少了。
可替换的是，或者可结合的是，为了吸收由于压力的突然释放而造成的震动，因此在支承件225上提供减震器。减震器可以包括，例如，适用于井筒操作中的任何现有商业中所采用的减震器、缓冲节(bumpersub)，或者震击器。
可替换的是，或者可结合的是，为了阻挡或至少使膨胀锥形体205减速，膨胀锥形体阻挡结构位于管件210的上端部210d处。
在优选实施例中，装置200适宜为在膨胀过程中使作用于管件210上的张力、冲击力和摩擦力影响最小。这些影响将取决于膨胀锥形体205的几何形状、管件210和膨胀锥形体205的材料成分，管件210的内径、管件210的壁厚、润滑剂的类型以及管件210的屈服强度。通常，管件210壁厚越厚、内径越小并且管件210屈服强度越大，那么所需要的使管件210从膨胀锥形体205中压出的操作压力越大。
对于一般的管件210来说，当内部区域230的压力等于，例如约为500到9000磅/平方英尺时，管件210从膨胀锥形体205压出将会开始。
在压出过程中，膨胀锥形体205可以是以速度范围在，例如从0到5英尺/秒内从管件210的膨胀部分中升出。在优选实施例中，在压出过程中，为了使膨胀过程所需的时间最短，同时还允许容易地对膨胀过程进行控制，膨胀锥形体205是在速度范围为0到2英尺/秒内从管件210的膨胀部分升出。
如图9所示，一旦压出过程完成，就将膨胀锥形体205从井筒100中移开。在优选实施例中，可以在将膨胀锥形体205移开之前或之后，运用现有的方法来对位于管件210的上端部210d和预置井筒套管115的下端部115a之间的重合处的流体密封的完整度进行测试。
在优选实施例中，如果位于管件210的上端部210d和预置井筒套管115的下端部115a之间的重合处的流体密封是令人满意的话，那么就将位于膨胀管件210内的材料255未硬化的部分以现有的方式被除去，所述方式例如为将那些未硬化的材料从膨胀管件210的内部循环出。然后将膨胀锥形体205拖出井筒部件130，并结合现有的钻凿组件，采用钻头或铣刀钻凿任何位于管件210内的硬化材料255。在优选实施例中，然后允许位于管形区域260内的材料255被完全硬化。
如图10所示，然后可以通过采用传统的挖掘方法将套管鞋的底部挖掘除去而将套管鞋215的底部215c去除。然后可以采用传统的钻凿组件以传统的方式使井筒100延伸。在优选实施例中，井筒100的延伸部件的内径大于径向膨胀的套管鞋215的内径。
如图11所示，为了提供了包括重叠的井筒套管115和210a到210e的单直径井筒套管，可以重复使用图1到10所示的方法。井筒套管115和210a-210e优选地包括流体密封材料的外环层。可替换的是，可以省去流体密封材料的外环层。以这种方式，单直径井筒套管可以形成于延伸上万英尺的地层内。更普通的是还是，在图1-11的教导下，可用于从垂直到水平的任何方向上形成单直径井筒套管、管道、结构支承或者位于地层内的通道。
在优选实施例中，如图1-11所示的单直径井筒套管还可以具有如以下一个或多个内容中所披露的结构：(1)申请日为12/3/1999、申请号为09/454139、代理机构编号为25791.03.02的美国专利申请，(2)申请日为2/23/2000、申请号为09/510913、代理机构编号为25791.7.02的美国专利申请，(3)申请日为2/10/2000、申请号为09/502350、代理机构编号为25791.8.02的美国专利申请，(4)申请日11/15/1999、申请号为09/440338、代理机构编号为25791.9.02的美国专利申请，(5)申请日为3/10/2000、申请号为09/523460、代理机构编号为25791.11.02的美国专利申请，(6)申请日为2/24/2000、申请号为09/512895、代理机构编号为25791.12.02的美国专利申请，(7)申请日为2/24/2000、申请号为09/511941、代理机构编号为25791.16.02的美国专利申请，(8)申请日为6/7/2000、申请号为09/588946、代理机构编号为25791.17.02的美国专利申请，(9)申请日为4/26/2000、申请号为09/559122、代理机构编号为25791.23.02的美国专利申请，(10)申请日为7/9/2000、申请号为PCT/US00/18635，代理机构编号为25791.25.02的PCT专利申请，(11)申请日为11/1/1999、申请号为60/162671、代理机构编号为25791.27的美国临时专利申请，(12)申请日为9/16/1999、申请号为60/154047、代理机构编号为25791.29的美国临时专利申请，(13)申请日为10/12/1999、申请号为60/159082、代理机构编号为25791.34的美国临时专利申请，(14)申请日为10/12/1999、申请号为60/159039、代理机构编号为25791.36的美国临时专利申请，(15)申请日为10/12/1999、申请号为60/159033、代理机构编号为25791.37的美国临时专利申请，(16)申请日为6/19/2000、申请号为60/212359、代理机构编号为25791.38的美国临时专利申请，(17)申请日为11/12/1999、申请号为60/165228、代理机构编号为25791.39的美国临时专利申请，(18)申请日为7/28/2000、申请号为60/221443、代理机构编号为25791.45的美国临时申请，(19)申请日为7/28/2000、申请号为60/221645、代理机构编号为25791.46的美国临时专利申请，(20)申请日为9/18/2000、申请号为60/233638、代理机构编号为25791.47的美国临时专利申请，(21)申请日为10/2/2000、申请号为60/237334、代理机构编号为25791.48的美国临时专利申请，(22)申请日为2/20/2001、申请号为60/270007、代理机构编号为25791.50的美国临时专利申请，(23)申请日为1/17/2001、申请号为60/262434、代理机构编号为25791.51的美国临时专利申请，(24)申请日为1/3/2001、申请号为60/259486、代理机构编号为25791.52的美国临时专利申请，(25)申请日为7/6/2001、申请号为60/303740、代理机构编号为25791.61的美国临时专利申请，(26)申请日为8/20/2001、申请号为60/313453、代理机构编号为25791.59的美国临时专利申请，(27)申请日为9/6/2001、申请号为60/317985、代理机构编号为25791.67的美国临时专利申请，(28)申请日为9/10/2001、申请号为60/3318386、代理机构编号为25791.67.02的美国临时专利申请，(29)申请日为10/3/2001、申请号为09/969922、代理机构编号为25791.69的美国发明专利申请，(30)申请日为12/01/01、申请号为10/016467、代理机构编号为25791.70的美国发明专利申请，(31)申请日为12/27/2001、申请号为60/343674、代理机构编号为25791.68的美国临时专利申请，(32)申请日为1/7/2002、申请号为60/346309、代理机构编号为25791.92的美国临时专利申请，通过引用的方式将这些专利申请所披露的内容全部包含于此。
参照图12、12a、12b、12c和12d，在替换实施例中，形成单直径井筒套管的装置300位于井筒套管115内，该井筒套管在设计和操作上除了是将套管鞋305代替了套管鞋215外，基本上都与装置200相同。
在优选实施例中，套管鞋305包括上部305a、中部305b和具有可安装阀门的流道310的下部305c，该流道优选地适用于容纳塞子、镖状物(dart)或者其它类似的可控制地密封流道310的元件。以这种方式，流道310可以通过将塞子、镖状物和/或球形密封元件导入到流道310内而被最优地密封。
套管鞋305的上部和下部305a和305c优选地大致为管状，并且该套管鞋的中部305b包括沟纹305ba-305bh。此外，在优选实施例中，当在流体压力作用到到套管鞋305的内部315套管鞋305的中部305b发生径向膨胀时，径向膨胀的中部的内径和外径优选地都大于上部和下部305a和305c的内径和外径。以这种方式，套管鞋305的中部305b的外周长优选地大于套管鞋的上部和下部305a和305c的外周长。
在优选实施例中，套管鞋305还包括一个或多个与流道310流体地相贯通的侧出口。以这种方式，套管鞋305以最佳的方式将可硬化流体密封材料注入到套管鞋305的外部和管件210的外部。
在替换实施例中，流道310可以被省去。
在优选实施例中，如图12和12d所示，在将装置300放置于井筒100内时，由装置所置换出的井筒内的流体材料250通过流道310、205a、225a和225b被输送。以这种方式，就较小了由于放置装置在井筒100内所产生的波动压力。
在优选实施例中，如图13和13a所示，然后将流道225b关闭，并且其后将可硬化流体密封材料225从地面位置处泵送到流道225a和205a中。然后材料255从流道205a流入位于膨胀锥形体205下方的套管鞋305的内部区域315内。然后材料255又从内部区域315流入到流道310内。然后材料255从装置300排出并且填充到位于管件210的外部和井筒100的新的部分310的内壁之间的环形区域260中。材料255持续地被泵送使得材料至少填充了一部分环形区域260。
材料255优选地在一定压力和流速范围内，例如分别为0到5000磅/平方英尺和0到1500加仑/分被泵送到环形区域260内。最优的流速和操作压力作为套管和井筒的尺寸、井筒截面的长度、可用的泵送装置以及被泵送的流体材料的流体属性的函数而变化。最优的流速和操作压力优选地采用传统的经验方法确定。
可硬化流体密封材料255可以是任何一种市场上可买到的可硬化流体密封材料，例如，矿渣混合物、水泥、橡胶或环氧树脂。在优选实施例中，为了同时为管件210提供最优的支承外还维持最优的流动特性，从而使在将水泥在环形区域260内置换时困难最小，因此可硬化流体密封材料255是一种由位于德克萨斯州的达拉斯的HalliburtonEnergy Services生产的、特别是适用于钻凿特殊井部分的混合水泥。优选地采用现有的经验方法来确定混合水泥的最优混合。在几种替换实施例中，可硬化流体密封材料255可以在固化前，固化中或固化后被压缩。
优选地环形密封区域260被足够量的材料255所填充，从而确保在管件210发生径向膨胀时，井筒100的新的部分130的环形区域260被充填以材料255。
在替换实施例中，可以将材料255注入到环形区域260内省去。
如图14和14a所示，一旦环形区域260已经充分地填充有材料255后，将塞子265，或其它类似装置导入到流道310内，由此，将内部区域315与环形区域260流体地隔离开。在优选实施例中，非硬化流体材料270然后被泵送到内部区域315内，使内部区域受压。以这种方式，内部区域315不会含有非常多的硬化材料255。这也会减少并简化整个过程的成本。可替换的是，材料255可以在此过程的这个阶段使用。
如图15所示，在优选实施例中，流体材料270的持续注入使区域315受压并且使套管鞋305的中部305b的沟纹305ba-305bh展开。在优选实施例中，套管鞋305的展开中部305b的外径比套管鞋的上部和下部305a和305b的外径大。在优选实施例中，套管鞋305的展开中部305b的内径和外径分别比套管鞋的上部和下部305a和305b的内径和外径大。在优选实施例中，为了使单直径井筒套管的结构最优，套管鞋305的展开中部305b的内径基本上等于或大于预置套管305的内径。
如图16所示，在优选实施例中，膨胀锥形体205然后被降至到套管鞋305的展开的中部305b内。在优选实施例中，膨胀锥形体205然后被降至到套管鞋305的展开的中部305b内，直到膨胀锥形体的底部接近于套管鞋305的下部305c。在优选实施例中，在将膨胀锥形体205降至到套管鞋305的展开中部305b中时，环形区域260内的材料255将套管鞋305保持在基本静止位置处。
如图17所示，在优选实施例中，然后膨胀锥形体205的外径增大。在优选实施例中，膨胀锥形体205的外径如美国专利US5348095和/或US6012523所披露的技术进行增大，通过引用的方式将这两个专利所披露的内容包含于此。在优选实施例中，径向膨胀的膨胀锥形体205的外径基本上等于预置井筒套管115的内径。
在替换实施例中，膨胀锥形体205在径向膨胀前，可以不被降至到套管鞋305的径向膨胀部分。以这种方式，套管鞋305的上部305c通过膨胀锥形体205的径向膨胀被径向膨胀。
在另一替换实施例中，膨胀锥形体2205不发生径向膨胀。
如图18所示，在优选实施例中，然后流体材料275通过流道225a和205a被注入到区域315内。在优选实施例中，一旦内部区域315变得足够受压时，套管鞋305的上部305a和管件210优选地发生塑性变形和径向膨胀，并且从膨胀锥形体205中压出。此外，在优选实施例中，在径向膨胀过程结束期间，管件的上部210d和与其相互重叠在一起的预置套管115的下部同时发生塑性变形和径向膨胀。以这种方式，包括预置井筒套管115和径向膨胀管件210在内的单直径井筒套管被形成。
在压出过程中，膨胀锥形体205可以从管件210的膨胀部分中升出。在优选实施例中，在压出过程中，为了使管件210相对于井筒130部分静止，膨胀锥形体205以大致与管件210膨胀速率相等的速率升起。以这种方式，可以使径向膨胀管件210和预置套管115下部之间的重合处被最优地形成。在替换的优选实施例中，膨胀锥形体205在压出过程中被保持在静止位置处，由此允许在内部区域230的重力和操作压力的作用下管件210从膨胀锥形体205中压出并且进入到新的井筒部分130内。
在优选实施例中，当管件210的上部210d和与其相互重叠的预置套管115的下部在膨胀锥形体205的作用下发生塑性变形和径向膨胀，膨胀锥形体205在区域230内的操作压力和作用在管件支承件225上向上方向的轴向力的作用下，被移出井筒100。
位于预先存在套管115的下部和径向膨胀管件210之间的重合处优选地设置了气体和流体密封。在特别优选的实施例中，密封件245最优地提供了位于重合处内的流体和气体密封。在替换实施例中，密封件245可以被省去。
在优选实施例中，当膨胀锥形体205到达管件210的上端部210d时，流体材料275的操作压力和流速可控制地呈斜坡式下降。以这种方式，由于管件210从锥形膨胀体205中完全压出时造成的压力的突然释放被最小化了。在优选实施例中，在膨胀过程的结束期间，该膨胀过程是在膨胀锥形体205离完全压出过程还有大约5英尺内时形成，操作压力呈线性地从100％下降到大约10％。
可替换的是，或者可结合的是，为了逐渐地减小使管件上端部发生塑性变形和径向膨胀所需的操作压力，管件的上端部210d的壁厚逐渐变薄。以这种方式，装置的冲击载荷至少部分地被最小化了。
可替换的是，或者可结合的是，为了吸收由于压力突然释放所引起的冲击，因此在支承件225内设置减震器。减震器可以包括，例如任何现有市场上可买到的适用于用在井筒操作中的减震器。
可替换的是，或者可结合的是，为了阻挡或至少使膨胀锥形体205减速，将膨胀锥形体阻挡结构置于管件210的上端部210d处。
在优选实施例中，装置200适宜在膨胀过程中使作用于管件210上的张力、冲击力和摩擦力影响最小。这些影响将取决于膨胀锥形体205的几何形状、管件210和膨胀锥形体205的材料成分，管件210的内径、管件210的壁厚、润滑剂的类型以及管件210的屈服强度。通常，管件210的壁厚越厚、内径越小以及屈服强度越大，那么使管件210从膨胀锥形体205中压出所需的操作压力也就越大。
对于一般的管件210来说，当内部区域230的压力等于，例如约为500到9000磅/平方英尺时，管件210从膨胀锥形体205的压出将会开始。
在压出过程中，膨胀锥形体205可以是以速度范围在，例如从0到5英尺/秒内被管件210的膨胀部分所升出。在优选实施例中，在压出过程中，为了膨胀过程所需的时间最短，同时还允许对膨胀过程容易地进行控制，膨胀锥形体205是在速度范围为0到2英尺/秒内从管件210的膨胀部分所升出。
如图19所示，一旦压出过程完成时，将膨胀锥形体205从井筒100中移开。在优选实施例中，可以在将膨胀锥形体205移开之前或之后，运用传统的方法来对位于管件210的上端部210d和预置井筒套管115的下端部115a之间重合处的流体密封的完整度进行测试。
在优选实施例中，如果位于管件210的上端部210d和预置井筒套管115的下端部115a之间重合处的流体密封是令人满意的话，那么就将位于膨胀管件210内的材料255未硬化的部分以现有的方式被除去，所述方式例如为将那些未硬化的材料从膨胀管件210的内部循环出。然后将膨胀锥形体205拖出井筒部件130，并结合现有的钻凿组件，采用钻头或铣刀挖掘任何位于管件210内的硬化材料255。在优选实施例中，然后允许位于管形区域260内的材料255被完全硬化。
如图20所示，然后可以通过采用传统的钻凿方法将套管鞋305的底部305c从套管鞋的底部钻出。然后井筒100可以采用传统的钻凿组件以传统的方式被延伸。在优选实施例中，井筒的延伸部件的内径大于径向膨胀的套管鞋305的内径。
为了提供包括重叠在一起的井筒套管的单直径井筒套管，可以重复使用图12-20中的方法。重叠的井筒套管优选地包括流体密封材料的外环层。可替换的是，可以将流体密封材料的外环层省去。以这种方式，单直径井筒套管可以形成于延伸上万英尺的地层内。更普通的还是，在图12-20的教导可以用于形成位于地层内、以从垂直到水平的任何方向上的单直径井筒套管、管道、结构支承或通道。
在优选实施例中，如图12-20所示的单直径井筒套管还可以具有如以下一个或多个内容中所披露的结构：(1)申请日为12/3/1999、申请号为09/454139、代理机构编号为25791.03.02的美国专利申请，(2)申请日为2/23/2000、申请号为09/510913、代理机构编号为25791.7.02的美国专利申请，(3)申请日为2/10/2000、申请号为09/502350、代理机构编号为25791.8.02的美国专利申请，(4)申请日11/15/1999、申请号为09/440338、代理机构编号为25791.9.02的美国专利申请，(5)申请日为3/10/2000、申请号为09/523460、代理机构编号为25791.11.02的美国专利申请，(6)申请日为2/24/2000、申请号为09/512895、代理机构编号为25791.12.02的美国专利申请，(7)申请日为2/24/2000、申请号为09/511941、代理机构编号为25791.16.02的美国专利申请，(8)申请日为6/7/2000、申请号为09/588946、代理机构编号为25791.17.02的美国专利申请，(9)申请日为4/26/2000、申请号为09/559122、代理机构编号为25791.23.02的美国专利申请，(10)申请日为7/9/2000、申请号为PCT/US00/18635，代理机构编号为25791.25.02的PCT专利申请，(11)申请日为11/1/1999、申请号为60/162671、代理机构编号为25791.27的美国专利申请，(12)申请日为9/16/1999、申请号为60/154047、代理机构编号为25791.29的美国临时专利申请，(13)申请日为10/12/1999、申请号为60/159082、代理机构编号为25791.34的美国临时专利申请，(14)申请日为10/12/1999、申请号为60/159039、代理机构编号为25791.36的美国临时专利申请，(15)申请日为10/12/1999、申请号为60/159033、代理机构编号为25791.37的美国临时专利申请，(16)申请日为6/19/2000、申请号为60/212359、代理机构编号为25791.38的美国临时专利申请，(17)申请日为11/12/1999、申请号为60/165228、代理机构编号为25791.39的美国临时专利申请，(18)申请日为7/28/2000、申请号为60/221443、代理机构编号为25791.45的美国临时申请，(19)申请日为7/28/2000、申请号为60/221645、代理机构编号为25791.46的美国临时专利申请，(20)申请日为9/18/2000、申请号为60/233638、代理机构编号为25791.47的美国临时专利申请，(21)申请日为10/2/2000、申请号为60/237334、代理机构编号为25791.48的美国临时专利申请，(22)申请日为2/20/2001、申请号为60/270007、代理机构编号为25791.50的美国临时专利申请，(23)申请日为1/17/2001、申请号为60/262434、代理机构编号为25791.51的美国临时专利申请，(24)申请日为1/3/2001、申请号为60/259486、代理机构编号为25791.52的美国临时专利申请，(25)申请日为7/6/2001、申请号为60/303740、代理机构编号为25791.61的美国临时专利申请，(26)申请日为8/20/2001、申请号为60/313453、代理机构编号为25791.59的美国临时专利申请，(27)申请日为9/6/2001、申请号为60/317985、代理机构编号为25791.67的美国临时专利申请，(28)申请日为9/10/2001、申请号为60/3318386、代理机构编号为25791.67.02的美国临时专利申请，(29)申请日为10/3/2001、申请号为09/969922、代理机构编号为25791.69的美国发明专利申请，(30)申请日为12/01/01、申请号为10/016467、代理机构编号为25791.70的美国发明专利申请，(31)申请日为12/27/2001、申请号为60/343674、代理机构编号为25791.68的美国临时专利申请，(32)申请日为1/7/2002、申请号为60/346309、代理机构编号为25791.92的美国临时专利申请，通过引用的方式将这些专利申请所披露的内容全部包含于此。
在几种替换实施例中，装置200和300被用于形成和/或维修井筒套管、管道、和/或结构支承。
在几种替换实施例中，套管鞋215和305的皱褶几何形状根据美国专利US5425559和/或US5794702的教导而形成，通过引用的方式将这两个专利所披露的内容包含于此。
在替换实施例中，如图21所示，装置200包括连接在支承件225外部的GuibersonTM杯形密封405和定义了通道410a的传统的膨胀锥形体410，所述密封用于密封地接合在管件210的内表面，锥形体410可以受控制地膨胀到任意外径处，并与支承件225相连。膨胀锥形体410然后降至到管件210底部210c外，进入到套管鞋215的展开中部215b，该中部基本上参照附图4和5以如上所述的方式被展开。在优选实施例中，膨胀锥形体410降至到管件210的下部210c外，进入到套管鞋215的展开中部215b内，直到膨胀锥形体的底部接近与套管鞋215的下部215c。在优选实施例中，在将锥形膨胀体410降至到套管鞋215的展开中部215b内时，环形区域260和/或井筒部分130的底部内的材料将套管鞋215保持在基本静止的位置处。
如图22所示，在优选实施例中，然后膨胀锥形体410的外径增大，从而与套管鞋215相接合。在示范性实施例中，膨胀锥形体410的外径增大到大于套管115的内径或与之相等。在示范性实施例中，当膨胀锥形体410的外径增大时，套管鞋215的中部215b进一步展开、发生径向膨胀，和/或发生径向膨胀和塑性变形。在示范性实施例中，膨胀锥形体410的外表面和套管鞋215的中部215b的内表面之间的接合面不是流体密封的(fluid tight)。
在替换实施例中，在发生径向膨胀前，膨胀锥形体410不被降至到套管鞋215径向膨胀的部分。以这种方式，套管鞋215的上部215a可以通过膨胀锥形体410的径向膨胀发生径向膨胀和塑性变形。
在另一替换实施例中，膨胀锥形体410不发生径向膨胀。
如图23所示，在示范性实施例中，然后流体材料275通过流道225a和410a被注入到区域230内。在示范性实施例中，一旦内部区域230和由GuibersonTM杯形密封405界定的环形区域415、膨胀锥形体的顶部、管件210的内壁以及支承件225的外壁变得足够受压，膨胀锥形体410便相对于套管鞋215的中部215b向外移出并且套管鞋的中部发生径向膨胀和塑性变形。在示范性实施例中，在套管鞋215的中部215b发生径向膨胀时，膨胀锥形体410的外表面和套管鞋215的中部215b的内表面之间的接合面不是流体密封的(fluid tight)。此外，在示范性实施例中，套管鞋215的中部215b发生径向膨胀期间，GuibersonTM杯形密封405在环形区域415的施压下，拉着膨胀锥形体410通过套管鞋215的中部215b。
如图24和25所示，然后膨胀锥形体410的外径被控制地减小。在示范性实施例中，膨胀锥形体410的外径被减小到大于套管鞋215的上部215a的内径。然后将流体材料275通过流道225a和410a注入到区域230中。在示范性实施例中，一旦内部区域230和环形区域415变得受到足够受压时，膨胀锥形体410便相对于套管鞋215的上部215a和管件210被向上地移出并且套管鞋的上部和管件发生径向膨胀和塑性变形。在示范性实施例中，在套管鞋215的上部215a和管件210发生径向膨胀期间，膨胀锥形体410的外表面和套管鞋215的上部215a的内表面以及管件210之间的接合面不是流体密封的。此外，在示范性实施例中，在套管鞋215的上部215a和管件210发生径向膨胀期间，GuibersonTM杯形密封405在环形区域415的施压下，拉着膨胀锥形体410通过套管鞋215的上部215a和管件210。在示范性实施例中，在径向膨胀过程结束时，管件的上部210d发生径向膨胀和塑性变形，与预置套管115的下部相接合。以这种方式，管件210和套管鞋215与预置套管115相连并由其支承。
在径向膨胀过程中，膨胀锥形体410可以从管件210的膨胀部分升出。在示范性实施例中，在径向膨胀过程中，为了使管件210相对于新的井筒部分130保持静止，膨胀锥形体410以与管件210膨胀大致相同的速率被升起。以这种方式，可以最优地形成在发生径向膨胀的管件210和预置套管115的下部之间的重合处。在替换的示范性实施例中，膨胀锥形体410在径向膨胀期间被保持在静止位置处，由此允许管件210在内部区域230的重力和操作压力的作用下从膨胀锥形体中压出并且进入到新的井筒部分130中。
在示范性实施例中，当管件210的上端部210d和与其相互重叠的预置套管115的下部在膨胀锥形体410的作用下发生塑性变形和径向膨胀，膨胀锥形体410在区域230内的操作压力以及施加到管状支承件225上的向上的轴向力的作用下被移出井筒100。
预置套管115的下部和径向膨胀的管件210之间的重合处优选地设置有气体和流体密封。在特别的示范性实施例中，密封件245最佳地在重合处提供流体和气体密封。在替换实施例中，密封件245可以被省去。
在示范性实施例中，当膨胀锥形体410到达管件210的上端部210d时，流体材料275的操作压力和流速可控制地呈斜坡式下降。以这种方式，由于管件210在锥形膨胀体410中径向膨胀完成时所造成的压力突然释放被最小化了。在示范性实施例中，在径向膨胀过程的结束，其中该膨胀过程是当膨胀锥形体410离完全压出过程还有大约5英尺内时开始的，这期间操作压力呈线性地从100％下降到大约10％。
可替换的是，或者可结合的是，管件上端部210d的壁厚逐渐变薄，从而逐渐地减小使管件上端部发生塑性变形和径向膨胀所需的操作压力。以这种方式，装置的冲击载荷至少被最小化了。
可替换的是，或者可结合的是，为了吸收由于压力突然释放所引起的冲击，在支承件225内使用减震器。减震器可以包括，例如任何现有市场上可买到的适用于用在井筒操作中的减震器、缓冲节、震击器。
可替换的是，或者可结合的是，为了阻挡或至少使膨胀锥形体410减速，膨胀锥形体阻挡结构位于管件210的上端部210d处。
在优选实施例中，装置200适宜为在膨胀过程中使作用于管件210上的张力、冲击力和摩擦力影响最小。这些影响将取决于膨胀锥形体410的几何形状、管件210和膨胀锥形体410的材料成分，管件210的内径、管件210的壁厚、润滑剂的类型以及管件210的屈服强度。通常，管件210的壁厚越厚、内径越小以及屈服强度越大，那么需使管件210从膨胀锥形体410中压出所需的操作压力也就越大。
对于普通的管件210来说，当内部区域230的压力等于，例如约为500到9000磅/平方英尺时，管件210从膨胀锥形体410的压出将会开始。
在径向膨胀过程中，膨胀锥形体410可以是以速度范围在，例如大约从0到5英尺/秒内被管件210的膨胀部分升出。在示范性实施例中，在径向膨胀过程中，膨胀锥形体410是在速度范围大约为0到2英尺/秒内被管件210的膨胀部分所提升出来，从而使膨胀过程所需的时间最短，同时还允许容易地对膨胀过程进行控制。
如图26所示，一旦径向膨胀过程结束时，将膨胀锥形体410从井筒100中移开。在示范性实施例中，可以在将膨胀锥形体410移开之前或之后，运用传统的方法来对位于管件210的上端部210d和预置井筒套管115的下端部115a之间的重合处的流体密封的完整度进行测试。
在示范性实施例中，如果位于管件210的上端部210d和预置井筒套管115的下端部115a之间的重合处的流体密封是令人满意的话，那么然后就以传统的方式，将未硬化的材料255从膨胀管件210的内部去除，所述方式例如为，将未硬化的材料从膨胀管件210的内部循环出。然后将膨胀锥形体410从井筒部件130中拖出，并且结合传统的钻凿组件采用钻头或铣刀将任何位于管件210内的硬化材料255钻出。在示范性实施例中，然后允许位于管状区域260内地材料255然后被完全硬化。
如图27所示，然后可以通过采用传统的钻凿方法将套管鞋215的底部215c从套管鞋的底部除去。套管鞋215的中部215c的其余径向延伸部分设置有一钟形结构，该结构的内径大于管件210的内径。然后井筒100可以采用传统的钻凿组件以传统的方式被延伸。在优选实施例中，井筒100的延伸部件的内径比径向膨胀的套管鞋215的内径大。
如图28所示，通过将随之被径向膨胀的管件210的上端连接到管件210的套管鞋的早期发生径向膨胀的单直径井筒的钟形结构内，可以重复使用图21-27中的方法，从而形成了单直径井筒套管，该井筒套管包括重叠的井筒套管210a-210b和相应的套管鞋215aa-215ad。井筒套管210a-210d和相应的套管鞋215aa-215ad优选地包括流体密封材料的外环层。可替换的是，可以省去流体密封材料的外环层。以这种方式，单直径井筒套管可以形成于延伸上万英尺的地层内。更普通的还是，在图21-28的教导下，可以被用于形成位于地层内、以从垂直到水平的任何方向上的单直径井筒套管、管道、结构支承或通道。
在示范性实施例中，可调整的单直径井筒套管410还可以包括如下的一个或多个教导：美国专利US5348095和/或US6012523，通过引用的方式将其所披露的内容包含于此，还可以传统的方法将其改进，从而提供多个可调整的静止位置。
在示范性实施例中，如图21-28所示的单直径井筒套管的结构还可以包括一个或多个内容中所披露的结构：(1)申请日为12/3/1999、申请号为09/454139、代理机构编号为25791.03.02的美国专利申请，(2)申请日为2/23/2000、申请号为09/510913、代理机构编号为25791.7.02的美国专利申请，(3)申请日为2/10/2000、申请号为09/502350、代理机构编号为25791.8.02的美国专利申请，(4)申请日11/15/1999、申请号为09/440338、代理机构编号为25791.9.02的美国专利申请，(5)申请日为3/10/2000、申请号为09/523460、代理机构编号为25791.11.02的美国专利申请，(6)申请日为2/24/2000、申请号为09/512895、代理机构编号为25791.12.02的美国专利申请，(7)申请日为2/24/2000、申请号为09/511941、代理机构编号为25791.16.02的美国专利申请，(8)申请日为6/7/2000、申请号为09/588946、代理机构编号为25791.17.02的美国专利申请，(9)申请日为4/26/2000、申请号为09/559122、代理机构编号为25791.23.02的美国专利申请，(10)申请日为7/9/2000、申请号为PCT/US00/18635，代理机构编号为25791.25.02的PCT专利申请，(11)申请日为11/1/1999、申请号为60/162671、代理机构编号为25791.27的美国专利申请，(12)申请日为9/16/1999、申请号为60/154047、代理机构编号为25791.29的美国临时专利申请，(13)申请日为10/12/1999、申请号为60/159082、代理机构编号为25791.34的美国临时专利申请，(14)申请日为10/12/1999、申请号为60/159039、代理机构编号为25791.36的美国临时专利申请，(15)申请日为10/12/1999、申请号为60/159033、代理机构编号为25791.37的美国临时专利申请，(16)申请日为6/19/2000、申请号为60/212359、代理机构编号为25791.38的美国临时专利申请，(17)申请日为11/12/1999、申请号为60/165228、代理机构编号为25791.39的美国临时专利申请，(18)申请日为7/28/2000、申请号为60/221443、代理机构编号为25791.45的美国临时申请，(19)申请日为7/28/2000、申请号为60/221645、代理机构编号为25791.46的美国临时专利申请，(20)申请日为9/18/2000、申请号为60/233638、代理机构编号为25791.47的美国临时专利申请，(21)申请日为10/2/2000、申请号为60/237334、代理机构编号为25791.48的美国临时专利申请，(22)申请日为2/20/2001、申请号为60/270007、代理机构编号为25791.50的美国临时专利申请，(23)申请日为1/17/2001、申请号为60/262434、代理机构编号为25791.51的美国临时专利申请，(24)申请日为1/3/2001、申请号为60/259486、代理机构编号为25791.52的美国临时专利申请，(25)申请日为7/6/2001、申请号为60/303740、代理机构编号为25791.61的美国临时专利申请，(26)申请日为8/20/2001、申请号为60/313453、代理机构编号为25791.59的美国临时专利申请，(27)申请日为9/6/2001、申请号为60/317985、代理机构编号为25791.67的美国专利申请，(28)申请日为9/10/2001、申请号为60/3318386、代理机构编号为25791.67.02的美国临时专利申请，(29)申请日为10/3/2001、申请号为09/969922、代理机构编号为25791.69的美国发明专利申请，(30)申请日为12/01/01、申请号为10/016467、代理机构编号为25791.70的美国发明专利申请，(31)申请日为12/27/2001、申请号为60/343674、代理机构编号为25791.68的美国临时专利申请，(32)申请日为1/7/2002、申请号为60/346309、代理机构编号为25791.92的美国临时专利申请，通过引用的方式将这些专利申请所披露的内容全部包含于此。
在替换实施例中，如图29所示，装置200包括定义了通道420a的传统的膨胀锥形体420，其中通道420a与支承件225相连，并且传统的下部膨胀锥形体425定义了也与支承件225相连的通道425a。下部膨胀锥形体425然后被降至于管件210的底部210c外，进入到套管鞋215的展开中部215b，该中部基本上参照附图4和5如上所述被展开。在优选实施例中，下部膨胀锥形体425被降至到套管鞋215的展开中部215b内，直到下部膨胀锥形体的底部接近于套管鞋215的下部215c。在优选实施例中，在将下部锥形膨胀体425降至到套管鞋215的展开中部215b内时，环形区域260和/或井筒部分130的底部内的材料255将套管鞋215保持在基本静止的位置处。
如图30所示，在优选实施例中，然后下部膨胀锥形体425的外径增大，从而与套管鞋215相接合。在示范性实施例中，下部膨胀锥形体425的外径增大到比套管115的内径大或与之相等。在示范性实施例中，当下部膨胀锥形体425的外径增大时，套管鞋215的中部215b进一步展开，发生径向膨胀，并且/或者发生径向膨胀和塑性变形。在示范性实施例中，下部膨胀锥形体425的外表面和套管鞋215的中部215b的内表面之间的接合面不是流体密封的。
在替换实施例中，在发生径向膨胀前，下部膨胀锥形体425不被降至到套管鞋215发生径向膨胀的部分。以这种方式，套管鞋215的上部215a可以通过下部膨胀锥形体425的径向膨胀发生径向膨胀和塑性变形。
在另一替换实施例中，下部膨胀锥形体425不发生径向膨胀。
如图31所示，在示范性实施例中，然后流体材料275通过流道225a、420a和425a被注入到区域230内。在示范性实施例中，一旦内部区域230和由GuibersonTM杯形密封405界定的环形区域430、下部膨胀锥形体425的顶部、管件210的内壁以及支承件225的外壁变得足够受压，下部膨胀锥形体425便相对于套管鞋215的中部215b向上地被移出同时套管鞋的中部发生径向膨胀和塑性变形。在示范性实施例中，在套管鞋215的中部215b发生径向膨胀时，下部膨胀锥形体425的外表面和套管鞋215的中部215b的内表面之间的接合面不是流体密封的。此外，在示范性实施例中，套管鞋215的中部215b发生径向膨胀期间，GuibersonTM杯形密封405通过环形区域430的施压，拉着下部膨胀锥形体425通过套管鞋215的中部215b。
如图32和33所示，然后下部膨胀锥形体425的外径被控制地减小并且上部膨胀锥形体420的外径被径向地增大。在示范性实施例中，上部膨胀锥形体420的外径被增大到比套管鞋215的上部215a的内径大，并且下部膨胀锥形体425的外径被减小到比上部锥形体的外径小或与之相等。然后流体材料275通过流道225a和420a和425a被注入到区域230中。在示范性实施例中，一旦内部区域230和环形区域430变得受到足够的受压时，上部膨胀锥形体420便相对于套管鞋215的上部215a和管件210向上地被移出并且套管鞋的上部以及管件发生径向膨胀和塑性变形。在示范性实施例中，在套管鞋215的上部215a和管件210发生径向膨胀期间，上部膨胀锥形体420的外表面和套管鞋215的上部215a的内表面以及管件210之间的接合面不是流体密封的。此外，在示范性实施例中，在套管鞋215的上部215a和管件210发生径向膨胀期间，GuibersonTM杯形密封405在环形区域415的压力下，拉着上部膨胀锥形体420通过套管鞋215的上部215a和管件210。在示范性实施例中，在径向膨胀过程结束时，管件的上部210d发生径向膨胀和塑性变形，从而与预置套管215的下部相接合。以这种方式，管件210和套管鞋215与预置套管115相连并由其支承。
在径向膨胀过程中，上部膨胀锥形体420可以从管件210的膨胀部分升出。在示范性实施例中，在径向膨胀过程中，上部膨胀锥形体420以大致与管件210膨胀相同的速率被升起，从而使管件210相对于新的井筒部分130保持静止。以这种方式，发生径向膨胀的管件210和预置套管115的下部之间的重合处可以被最优地形成。在替换的示范性实施例中，上部膨胀锥形体420在径向膨胀期间被保持在静止位置处，由此允许管件210在内部区域230的重力和操作压力的作用下从上部膨胀锥形体420压出并且进入到新的井筒部分130中。
在示范性实施例中，当管件210的上端部210d和与其相互重叠的预置套管115的下部在上部膨胀锥形体420的作用下发生塑性变形和径向膨胀，上部膨胀锥形体420在区域230的操作压力以及施加到管状支承件225上的向上的轴向力的作用下被移出井筒100。
预置套管115的下部和径向膨胀的管件210之间的重合处优选地提供了气体和流体密封。在特别的示范性实施例中，密封件245最佳地在重合处处提供了流体和气体密封。在替换实施例中，密封件245可以被省去。
在示范性实施例中，当上部膨胀锥形体420到达管件210的上端部210d时，流体材料275的操作压力和流速可控制地呈斜坡式下降。以这种方式，由于管件210从上部锥形膨胀体420中径向膨胀结束所造成的压力突然释放被最小化了。在示范性实施例中，在膨胀过程结束期间，其中该膨胀过程当上部膨胀锥形体420离压出过程完成还有大约5英尺内时开始，这期间操作压力呈线性地从100％下降到大约10％。
可替换的是，或者可结合的是，管件的上端部210d的壁厚逐渐变薄，从而逐渐地减小了使管件上端部发生塑性变形和径向膨胀所需的操作压力。以这种方式，装置的冲击载荷至少部分地被最小化了。
可替换的是，或者可结合的是，为了吸收由于压力突然释放所引起的冲击，在支承件225内使用减震器。减震器可以包括，例如任何现有市场上可买到的适用于用在井筒操作中的减震器、缓冲节、震击器。
可替换的是，或者可结合的是，为了阻挡上部膨胀锥形体420或至少使其减速，将膨胀锥形体阻挡结构置于管件210的上端部210d处。
在优选实施例中，装置200适宜在膨胀过程中使作用于管件210上的张力、冲击力和摩擦力影响最小。这些影响将取决于上部和下部膨胀锥形体420和425的几何形状、管件210和上部和下部膨胀锥形体420和425的材料成分，管件210的内径、管件210的壁厚、润滑剂的类型以及管件210的屈服强度。通常，管件210的壁厚越厚、内径越小以及屈服强度越大，那么使需使管件210从上部和下部膨胀锥形体420和425中压出所需的操作压力也就越大。
对于普通的管件210来说，当内部区域230的压力等于，例如约为500到9000磅/平方英尺时，管件210从上部膨胀锥形体420的径向压出将会开始。
在径向膨胀过程中，上部膨胀锥形体420可以是以速度范围在，例如大约从0到5英尺/秒内从管件210的膨胀部分升出。在示范性实施例中，在径向膨胀过程中，为了使膨胀过程所需的时间最短，同时还允许对膨胀过程容易地进行控制，上部膨胀锥形体420是在速度范围大约为0到2英尺/秒内从管件210的膨胀部分升出。
如图34所示，一旦径向膨胀过程结束时，将上部膨胀锥形体420从井筒100中移开。在示范性实施例中，可以在将上部膨胀锥形体420移开之前或之后，运用传统的方法来对位于管件210的上端部210d和预置井筒套管115的下端部115a之间的重合处的流体密封的完整度进行测试。
在示范性实施例中，如果位于管件210的上端部210d和预置井筒套管115的下端部115a之间的重合处的流体密封是令人满意的话，那么然后就以传统的方式，将膨胀管件210内的未硬化的材料255去除，所述方式例如为将未硬化的材料从膨胀管件210的内部循环出。然后将上部膨胀锥形体420从井筒部件130中拖出，并且结合传统的钻凿组件使用钻头或铣刀将任何位于管件210内的硬化材料255钻出。在示范性实施例中，然后允许位于管状区域260内的材料255完全硬化。
如图35所示，然后可以通过采用传统的钻凿方法将套管鞋215的底部215c从套管鞋的底部钻出。套管鞋215的中部215b的其余的径向膨胀部分形成为钟形结构，此结构的内径大于径向膨胀管件210的内径。然后井筒100可以采用传统的钻凿组件以传统的方式被延伸。在优选实施例中，井筒100的延伸部件的内径比径向膨胀的套管鞋215的内径大。
如图36所示，通过将随之发生径向膨胀的管件210的上端连接到管件210的套管鞋的早期发生径向膨胀的套管鞋215的中部215b的杯形结构内，图29-35中的方法可以被重复使用，从而形成了单直径井筒套管，该单直径井筒套管包括重叠的井筒套管210a-210b和相应的套管鞋215aa-215ad。该井筒套管210a-210d以及相应的套管鞋215aa-215ad优选地包括有密封流体材料的外环层。可替换的是，可以将流体密封材料的外环层省去。以这种方式，单直径井筒套管可以形成于延伸上万英尺的地层内。更普通的还是，在图29-36的教导下，可以被用于形成位于地层内、以从垂直到水平的任何方向上的单直径井筒套管、管道、结构支承或通道。
在示范性实施例中，可调整的膨胀锥形体420和425还可以包括如下的一个或多个教导：美国专利US5348095和/或US6012523，通过引用的方式将其所披露的内容包含于此。
在示范性实施例中，如图29-36所示，单直径井筒套管的结构还可以包括一个或多个内容中所披露的结构：(1)申请日为12/3/1999、申请号为09/454139、代理机构编号为25791.03.02的美国专利申请，(2)申请日为2/23/2000、申请号为09/510913、代理机构编号为25791.7.02的美国专利申请，(3)申请日为2/10/2000、申请号为09/502350、代理机构编号为25791.8.02的美国专利申请，(4)申请日11/15/1999、申请号为09/440338、代理机构编号为25791.9.02的美国专利申请，(5)申请日为3/10/2000、申请号为09/523460、代理机构编号为25791.11.02的美国专利申请，(6)申请日为2/24/2000、申请号为09/512895、代理机构编号为25791.12.02的美国专利申请，(7)申请日为2/24/2000、申请号为09/511941、代理机构编号为25791.16.02的美国专利申请，(8)申请日为6/7/2000、申请号为09/588946、代理机构编号为25791.17.02的美国专利申请，(9)申请日为4/26/2000、申请号为09/559122、代理机构编号为25791.23.02的美国专利申请，(10)申请日为7/9/2000、申请号为PCT/US00/18635，代理机构编号为25791.25.02的PCT专利申请，(11)申请日为11/1/1999、申请号为60/162671、代理机构编号为25791.27的美国临时专利申请，(12)申请日为9/16/1999、申请号为60/154047、代理机构编号为25791.29的美国临时专利申请，(13)申请日为10/12/1999、申请号为60/159082、代理机构编号为25791.34的美国临时专利申请，(14)申请日为10/12/1999、申请号为60/159039、代理机构编号为25791.36的美国临时专利申请，(15)申请日为10/12/1999、申请号为60/159033、代理机构编号为25791.37的美国临时专利申请，(16)申请日为6/19/2000、申请号为60/212359、代理机构编号为25791.38的美国临时专利申请，(17)申请日为11/12/1999、申请号为60/165228、代理机构编号为25791.39的美国临时专利申请，(18)申请日为7/28/2000、申请号为60/221443、代理机构编号为25791.45的美国临时申请，(19)申请日为7/28/2000、申请号为60/221645、代理机构编号为25791.46的美国临时专利申请，(20)申请日为9/18/2000、申请号为60/233638、代理机构编号为25791.47的美国临时专利申请，(21)申请日为10/2/2000、申请号为60/237334、代理机构编号为25791.48的美国临时专利申请，(22)申请日为2/20/2001、申请号为60/270007、代理机构编号为25791.50的美国临时专利申请，(23)申请日为1/17/2001、申请号为60/262434、代理机构编号为25791.51的美国临时专利申请，(24)申请日为1/3/2001、申请号为60/259486、代理机构编号为25791.52的美国临时专利申请，(25)申请日为7/6/2001、申请号为60/303740、代理机构编号为25791.61的美国临时专利申请，(26)申请日为8/20/2001、申请号为60/313453、代理机构编号为25791.59的美国临时专利申请，(27)申请日为9/6/2001、申请号为60/317985、代理机构编号为25791.67的美国专利申请，(28)申请日为9/10/2001、申请号为60/3318386、代理机构编号为25791.67.02的美国临时专利申请，(29)申请日为10/3/2001、申请号为09/969922、代理机构编号为25791.69的美国发明专利申请，(30)申请日为12/01/01、申请号为10/016467、代理机构编号为25791.70的美国发明专利申请，(31)申请日为12/27/2001、申请号为60/343674、代理机构编号为25791.68的美国临时专利申请，(32)申请日为1/7/2002、申请号为60/346309、代理机构编号为25791.92的美国临时专利申请，通过引用的方式将这些专利申请所披露的内容全部包含于此。
已经描述过在位于地层内的井眼内形成井筒套管的装置，该地层包括预置的井筒套管，所述装置包括支承件，支承件又包括第一流道，所述装置还包括连接到支承件上的膨胀锥形体，该膨胀锥形体包括与第一流道流体地连接的第二流道，所述装置还包括可移动地连接在膨胀锥形体上的可膨胀的管形衬套，以及与可膨胀的管形衬套相连的膨胀套管鞋。在示范性实施例中，膨胀锥形体是可膨胀的。在示范性实施例中，可膨胀的套管鞋包括可安装阀门的流道，用于控制流体材料从可膨胀的套管鞋的流出。在示范性实施例中，可膨胀的套管鞋包括：可膨胀部分和其余部分，其中可膨胀部分的外周长比其余部分的外周长长。在示范性实施例中，可膨胀部分包括：一个或多个向内的皱褶。在示范性实施例中，可膨胀部分包括：一个或多个沟纹。在示范性实施例中，可膨胀套管鞋包括：一个或多个向内的皱褶。在示范性实施例中，可膨胀套管鞋包括：一个或多个沟纹。
已经描述过的套管鞋包括上部环形部分、中部环形部分和下部环形部分，其中中部环形部分具有比上部和下部环形部分的外周长长的外周长。在示范性实施例中，下部环形部分包括可安装阀门的流道，用于控制流体材料从套管鞋流出。在示范性实施例中，中部包括一个或多个向内的皱褶。在示范性实施例中，中部包括一个或多个沟纹。
已经描述过在地层内形成井筒套管的方法，所述地层具有位于井眼内预置井筒套管，该方法包括在井眼内安装管形衬套、膨胀锥形体和套管鞋，通过将流体材料注入到套管鞋内，使套管鞋的至少一部分发生径向膨胀，并且通过将流体材料注入到膨胀锥形体下方的井眼内使至少一部分管形衬套发生径向膨胀。在示范性实施例中，该方法还包括使膨胀锥形体发生径向膨胀。在示范性实施例中，该方法还包括将膨胀锥形体降至于套管鞋的径向膨胀的部分，并且使膨胀锥形体发生径向膨胀。在示范性实施例中，该方法还包括通过将流体材料注入到位于径向膨胀的膨胀锥形体下方的井眼内使至少部分套管鞋以及管形衬套发生径向膨胀。在示范性实施例中，径向膨胀的管形衬套的内径基本上等于预置井筒套管的非重叠部分的内径。在示范性实施例中，该方法还包括将可硬化流体密封材料注入到管形衬套和井眼之间的环形区域内。在示范性实施例中，该方法还包括使至少一部分预置井筒套管发生径向膨胀。在示范性实施例中，该方法还包括将一部分径向膨胀的管形衬套重叠于一部分预置井筒套管上。在示范性实施例中，该方法还包括对膨胀锥形体施加轴向力。在示范性实施例中，径向膨胀的套管鞋的内径大于或等于径向膨胀的管形衬套的内径。
已经描述过在地层内形成井筒套管的装置，该地层具有位于井眼内的预置井筒套管，该装置包括将管形衬套、膨胀锥形体和套管鞋安装到井眼内的设备、使至少一部分套管鞋发生径向膨胀的设备，以及使至少一部分管形衬套发生径向膨胀的设备。在示范性实施例中，该装置还包括使膨胀锥形体发生膨胀的设备。在示范性实施例中，该装置还包括将膨胀锥形体降至于套管鞋发生径向膨胀部分内的设备，以及使膨胀锥形体发生径向膨胀的设备。在示范性实施例中，该装置还包括将流体材料注入到位于发生径向膨胀的膨胀锥形体下方的井眼内的设备。在示范性实施例中，该装置还包括将可硬化流体密封材料注入到管形衬套和井眼之间的环形区域内的设备。在示范性实施例中，该装置还包括使至少一部分预置井筒套管发生径向膨胀的设备。在示范性实施例中，该装置还包括将一部分径向膨胀的管形衬套重叠于一部分预置井筒套管上的设备。在示范性实施例中，径向膨胀的管形衬套的内径基本上等于未重叠的那部分预置井筒套管的内径。在示范性实施例中，该装置还包括对膨胀锥形体施加轴向力的设备。在示范性实施例中，径向膨胀的套管鞋的内径大于或等于径向膨胀的管形衬套的内径。
已经描述过在地层内形成井筒套管的装置，该地层具有位于井眼内的预置井筒套管，该装置包括管形衬套和使管形衬套发生径向膨胀并且将其连接到预置井筒套管的重叠部分的设备。径向膨胀的管形衬套的内径基本上等于未重叠的那部分预置井筒套管的内径。
已经描述过的位于地层内的井眼内的井筒套管包括第一井筒套管和与第一井筒套管相连并且重叠于其上的第二井筒套管，其中第二井筒套管通过如下过程连接到第一井筒套管上，所述过程为：在井眼内安装第二井筒套管、膨胀锥形体和套管鞋，通过将流体材料注入到套管鞋内使套管鞋的至少一部分发生径向膨胀，并且通过将流体材料注入到膨胀锥形体下方的井眼内使至少一部分第二井筒套管发生径向膨胀。在示范性实施例中，形成井筒套管的过程还包括使膨胀锥形体发生径向膨胀。在示范性实施例中，形成井筒套管的过程还包括将膨胀锥形体降至于套管鞋的径向膨胀部分内，并且使膨胀锥形体发生径向膨胀。在示范性实施例中，形成井筒套管的过程还包括通过将流体材料注入到位于径向膨胀的膨胀锥形体下方的井眼内使至少部分套管鞋以及第二井筒套管发生径向膨胀。在示范性实施例中，形成井筒套管的过程还包括将可硬化流体密封材料注入到第二井筒套管和井眼之间的环形区域内。在示范性实施例中，形成井筒套管的过程还包括使至少一部分第一井筒套管发生径向膨胀。在示范性实施例中，形成井筒套管的过程还包括将一部分径向膨胀的第二井筒套管重叠于一部分第一井筒套管上。在示范性实施例中，径向膨胀的第二井筒套管的内径基本上等于第一井筒套管的未重叠的部分的内径。在示范性实施例中，形成井筒套管的过程还包括对膨胀锥形体施加轴向力。在示范性实施例中，径向膨胀的套管鞋的内径大于或等于径向膨胀的第二井筒套管的内径。
已经描述过在地层内形成井筒套管的方法，所述地层具有位于井眼内预置管形部件，该方法包括将管形衬套、膨胀锥形体和套管鞋安装在井眼内，通过将流体材料注入到套管鞋内，使套管鞋的至少一部分发生径向膨胀，并且通过将流体材料注入到膨胀锥形体下方的井眼内使至少一部分管形衬套发生径向膨胀。在示范性实施例中，该方法还包括使膨胀锥形体发生径向膨胀。在示范性实施例中，该方法还包括将膨胀锥形体降至于套管鞋的径向膨胀的部分，并且使膨胀锥形体发生径向膨胀。在示范性实施例中，该方法还包括通过将流体材料注入到位于径向膨胀的膨胀锥形体下方的井眼内使至少部分套管鞋以及管形衬套发生径向膨胀。在示范性实施例中，该方法还包括将可硬化流体密封材料注入到管形衬套和井眼之间的环形区域内。在示范性实施例中，该方法还包括使至少一部分预置管形部件发生径向膨胀。在示范性实施例中，该方法还包括将一部分径向膨胀的管形衬套重叠于一部分预置井筒套管上。在示范性实施例中，径向膨胀管形衬套的内径基本上等于预先存在管形部件的未重叠的那部分的内径。在示范性实施例中，该方法还包括对膨胀锥形体施加轴向力。在示范性实施例中，径向膨胀的套管鞋的内径大于或等于径向膨胀的管形衬套的内径。
已经描述过在地层内形成井筒套管的装置，该地层具有位于井眼内的预置管形部件，该装置包括将管形衬套、膨胀锥形体和套管鞋安装到井眼内的设备、使至少一部分套管鞋发生径向膨胀的设备，以及使至少一部分管形衬套发生径向膨胀的设备。在示范性实施例中，该装置还包括使膨胀锥形体发生膨胀的设备。在示范性实施例中，该装置还包括将膨胀锥形体降至于套管鞋发生径向膨胀部分内的设备，以及使膨胀锥形体发生径向膨胀的设备。在示范性实施例中，该装置还包括将流体材料注入到位于发生径向膨胀的膨胀锥形体下方的井眼内的设备。在示范性实施例中，该装置还包括将可硬化流体密封材料注入到管形衬套和井眼之间的环形区域内的设备。在示范性实施例中，该装置还包括使至少一部分预置管形部件发生径向膨胀的设备。在示范性实施例中，该装置还包括将一部分径向膨胀的管形衬套重叠于一部分预置管形部件上的设备。在示范性实施例中，径向膨胀的管形衬套的内径基本上等于预置管形部件的未重叠的部分的内径。在示范性实施例中，该装置还包括对膨胀锥形体施加轴向力的设备。在示范性实施例中，径向膨胀的套管鞋的内径大于或等于径向膨胀的管形衬套的内径。
已经描述过在地层内形成井筒套管的装置，该地层具有位于井眼内的预置管形部件，该装置包括管形衬套和使管形衬套发生径向膨胀并且将其连接到预置管形部件的重叠部分的设备。径向膨胀的管形衬套的内径基本上等于预置管形部件的未重叠的部分的内径。
已经描述过的位于地层内的井眼内的管形结构包括第一管形部件和与第一管形部件相连并且重叠于其上的第二管形部件，其中第二管形部件通过如下过程连接到第一管形部件上，所述过程为：在井眼内安装第二管形部件、膨胀锥形体和套管鞋，通过将流体材料注入到套管鞋内使套管鞋的至少一部分发生径向膨胀，并且通过将流体材料注入到膨胀锥形体下方的井眼内使至少一部分第二管形部件发生径向膨胀。在示范性实施例中，形成管形结构的过程还包括使膨胀锥形体发生径向膨胀。在示范性实施例中，形成管形结构的过程还包括将膨胀锥形体降至于套管鞋的径向膨胀部分内，并且使膨胀锥形体发生径向膨胀。在示范性实施例中，形成管形结构的过程还包括通过将流体材料注入到位于径向膨胀的膨胀锥形体下方的井眼内使至少部分套管鞋以及第二管形部件发生径向膨胀。在示范性实施例中，形成管形结构的过程还包括将可硬化流体密封材料注入到第二管形部件和井眼之间的环形区域内。在示范性实施例中，形成管形结构的过程还包括使至少一部分第一管形部件发生径向膨胀。在示范性实施例中，形成管形结构的过程还包括将一部分径向膨胀的第二管形部件重叠于一部分第一管形部件上。在示范性实施例中，径向膨胀的第二管形部件的内径基本上等于第一管形部件的未重叠的部分的内径。在示范性实施例中，形成管形部件的过程还包括对膨胀锥形体施加轴向力。在示范性实施例中，径向膨胀的套管鞋的内径大于或等于径向膨胀的第二管形部件的内径。
已经描述过在位于地层内的井眼内形成井筒套管的装置，所述地层内包括预置的井筒套管，该装置包括支承件，该支承件包括第一流道，所述装置还包括连接到支承件上的膨胀锥形体，该膨胀锥形体包括与第一流道流体地连接的第二流道，可移动地连接在膨胀锥形体上的可膨胀的管形衬套，以及与可膨胀的管形衬套相连的膨胀套管鞋，管形衬套包括控制流体材料从膨胀套管鞋流出的可安装阀门的流道，可膨胀部分包括一个或多个向内的皱褶，以及与可膨胀部分相连的其余部分。可膨胀部分的外周长大于其余部分的外周长，并且膨胀锥形体可调整地位于多个静止位置上。
已经描述过在地层内形成井筒套管的方法，所述地层具有位于井眼内预置井筒套管，该方法包括在井眼内安装管形衬套、可调整的膨胀锥形体和套管鞋，通过以下过程使至少一部分套管鞋发生径向膨胀，所述过程为：将可调整的膨胀锥形体降至于套管鞋内，将可调整的膨胀锥形体调整到第一外径，使用流体材料对位于可调整的膨胀锥形体狭缝的套管鞋内的区域加压，并且采用流体材料对位于可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压，通过下述过程使至少一部分管形衬套发生径向膨胀，所述过程包括：将可调整的膨胀锥形体调整到第二外径，使用流体材料对位于可调整的膨胀锥形体下面的套管鞋内的区域加压，并且采用流体材料对位于可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压。可调整的膨胀锥形体的第一外径大于可调整的膨胀锥形体的第二外径。
已经描述过在地层内形成井筒套管的系统，所述地层具有位于井眼内预置井筒套管，该系统包括在井眼内安装管形衬套、可调整的膨胀锥形体和套管鞋的设备，使至少一部分套管鞋发生径向膨胀的设备，所述设备包括：将可调整的膨胀锥形体降至于套管鞋内的设备，将可调整的膨胀锥形体调整到第一外径的设备，使用流体材料对位于可调整的膨胀锥形体下面的套管鞋内的区域加压的设备，并且采用流体材料对位于可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压的设备，使至少一部分管形衬套发生径向膨胀的设备包括：将可调整的膨胀锥形体调整到第二外径的设备，使用流体材料对位于可调整的膨胀锥形体下面的套管鞋内的区域加压的设备，并且采用流体材料对位于可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压的设备。可调整的膨胀锥形体的第一外径大于可调整的膨胀锥形体的第二外径。
已经描述过的位于地层内的井眼内的井筒套管包括：第一井筒套管和第二井筒套管，第一井筒套管的上部和与第一井筒套管的上部相连的第一井筒套管的下部，其中第一井筒套管的上部的内径小于第一井筒套管的下部的内径，并且第二井筒套管包括：重叠于第一井筒套管的下部并与之连接的第二井筒套管的上部，以及连接在第二井筒套管的上部的第二井筒套管的下部，其中第二井筒套管的上部的内径小于第二井筒套管下部的内径，并且第一井筒套管上部的内径等于第二井筒套管上部的内径。通过以下过程将第二井筒套管连接到第一井筒套管上，所述过程为：在井眼内安装第二井筒套管和可调整的膨胀锥形体，使用下述过程使至少一部分第二井筒的下部发生径向膨胀，该过程包括：将可调整的膨胀锥形体降至到第二井筒套管的下部内，将可调整的膨胀锥形体调整到第一外径，采用流体材料对位于可调整的膨胀锥形体下方的第二井筒套管下部内的区域施压，并且采用流体材料对位于套管调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压，并且使用下述过程使至少一部分第二井筒套管的上部发生径向膨胀该过程包括：将可调整的膨胀锥形体调整到第二外径，采用流体材料对位于可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域施压，并且采用流体材料对位于套管调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压。可调整的膨胀锥形体的第一外径大于可调整的膨胀锥形体的第二外径。
已描述过在位于地层内的井眼内形成井筒套管的装置，所述地层具有预置的井筒套管，所述装置包括具有第一流道的支承件，连接到支承件上的第一可调整的膨胀锥形体，该膨胀锥形体包括与第一流道流体地连接的第二流道，连接到支承件上并且包括流体地与第一流道相连的第三流道的第二可调整的膨胀锥形体，所述装置还包括可移动地连接在第一、第二可调整的膨胀锥形体上的可膨胀的管形衬套，以及与可膨胀的管形衬套相连的膨胀套管鞋，可膨胀的套管鞋包括：对流体材料流出可膨胀的套管鞋进行控制的可安装阀门的流道，包括一个或多个皱褶的可膨胀部分，以及与可膨胀部分相连的其余部分。可膨胀的部分的外周长比其余部分的外周长长。
已经描述过在地层内形成井筒套管的方法，所述地层具有位于井眼内预置的井筒套管，该方法包括在井眼内安装管形衬套、上部可调整的膨胀锥形体、下部可调整的膨胀锥形体和套管鞋，通过以下过程使至少一部分套管鞋发生径向膨胀，所述过程为：将下部的可调整的膨胀锥形体降至于套管鞋内，将下部的可调整的膨胀锥形体调整到增加的外径，使用流体材料对位于下部的可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域加压，并且采用流体材料对位于上部的可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压，通过下述过程使至少一部分管形衬套发生径向膨胀，所述过程包括：对下部的可调整的膨胀锥形体进行调整使其外径减小，对上部的可调整的膨胀锥形体进行调整使其外径增大，使用流体材料对位于下部的可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域施压，并且采用流体材料对位于上部的可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压。下部的可调整的膨胀锥形体的增加后的外径大于上部的可调整的膨胀锥形体的增加后的外径，并且下部的可调整的膨胀体的减小后的外径小于或等于上部的可调整的膨胀锥形体的增加后的外径。
已经描述过在地层内形成井筒套管的系统，所述地层具有位于井眼内预置井筒套管，该系统包括在井眼内安装管形衬套、上部可调整的膨胀锥形体、下部可调整的膨胀锥形体和套管鞋的设备，通过以下设备使至少一部分套管鞋发生径向膨胀的设备，所述设备为：将下部的可调整的膨胀锥形体降至于套管鞋内的设备，将下部的可调整的膨胀锥形体调整到增加的外径的设备，使用流体材料对位于下部的可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域加压的设备，并且采用流体材料对位于上部的可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压的设备，通过下述设备使至少一部分管形衬套发生径向膨胀，所述设备包括：对下部的可调整的膨胀锥形体进行调整使其外径减小的设备，对上部的可调整的膨胀锥形体进行调整使其外径增大的设备，使用流体材料对位于下部的可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域施压的设备，并且采用流体材料对位于上部的可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压的设备。下部的可调整的膨胀锥形体的增加后的外径大于上部的可调整的膨胀锥形体的增加后的外径，并且下部的可调整的膨胀体的减小后的外径小于或等于上部的可调整的膨胀锥形体的增加后的外径。
已经描述过的位于地层内的井眼内的井筒套管包括：第一井筒套管和第二井筒套管，该第一井筒套管包括：第一井筒套管的上部和与第一井筒套管的上部相连的第一井筒套管的下部，其中第一井筒套管的上部的内径小于第一井筒套管的下部的内径，并且第二井筒套管包括：重叠于第一井筒套管的下部并与之连接的第二井筒套管的上部，以及连接在第二井筒套管的上部的第二井筒套管的下部。第二井筒套管的上部的内径小于第二井筒套管下部的内径，并且第一井筒套管上部的内径等于第二井筒套管上部的内径。通过以下过程将第二井筒套管连接到第一井筒套管上，所述过程为：在井眼内安装第二井筒套管、上部的可调整的膨胀锥形体，和下部的可调整的膨胀锥形体，使至少一部分套管鞋发生径向膨胀的过程包括：将下部的可调整的膨胀锥形体降至到第二井筒套管的下部内，对下部的可调整的膨胀锥形体进行调整使其外径增加，采用流体材料对位于下部可调整的膨胀锥形体下方的第二井筒套管下部内的区域施压，并且采用流体材料对位于上部可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压，并且使至少一部分第二井筒套管的上部发生径向膨胀的过程包括：对上部可调整的膨胀锥形体进行调整使其外径增加，对下部可调整的膨胀锥形体进行调整使其外径增加，采用流体材料对位于下部可调整的膨胀锥形体下方的第二井筒套管的下部内的区域施压，并且采用流体材料对位于上部可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压。下部可调整的膨胀锥形体的增加后的外径大于上部可调整的膨胀锥形体的增加后的外径，下部可调整的膨胀锥形体的减小后的外径小于或等于上部可调整的膨胀锥形体的增加后的外径。
虽然已对本发明的示意性实施例进行了图示和说明，但是在前述的披露中，应该理解的是本发明还可以进行大范围的更改、改变和替换。在一些场合中，可以在不相应地使用其它特征的情况下运用本发明的一些特征。因此，正确的是，所附权利要求应被宽泛地以及以与本发明的范围一致的方式所理解。

Claims (55)

1.在位于地层内的井眼内形成井筒套管的装置，该地层包括预置的井筒套管，所述装置包括：
包括第一流道的支承件；
连接到支承件上、包括与第一流道流体地连接的第二流道的膨胀锥形体；
可移动地连接在膨胀锥形体上的可膨胀的管形衬套；以及
与可膨胀的管形衬套相连的可膨胀套管鞋；
其中膨胀锥形体可调整地位于多个静止位置处。
2.如权利要求1所述的装置，其中可膨胀的套管鞋包括可安装阀门的流道，用于控制流体材料从可膨胀的套管鞋的流出。
3.如权利要求1所述的装置，其中可膨胀的套管鞋包括：可膨胀部分；和与可膨胀部分相连的其余部分；和
其中可膨胀部分的外周长比其余部分的外周长长。
4.如权利要求3所述的装置，其中可膨胀部分包括：
一个或多个向内的皱褶。
5.如权利要求3所述的装置，其中可膨胀部分包括：
一个或多个沟纹。
6.如权利要求1所述的装置，其中可膨胀套管鞋包括：
一个或多个向内的皱褶。
7.如权利要求1所述的装置，其中可膨胀套管鞋包括：
一个或多个沟纹。
8.在地层内形成井筒套管的方法，所述地层具有位于井眼内预置井筒套管，该方法包括：
将管形衬套、可膨胀锥形体和套管鞋安装在井眼内；
通过下述过程使至少一部分套管鞋发生径向膨胀，所述过程包括：
将可调整的膨胀锥形体调整至第一外径；和
将流体材料注入到套管鞋内；和
通过下述过程使至少一部分管形衬套发生径向膨胀，所述过程包括：
将可膨胀锥形体调整至第二外径；和
将流体材料注入到膨胀锥形体下方的井眼内。
9.如权利要求8所述的方法，其中可调整的膨胀锥形体的第一外径大于可调整的膨胀锥形体的第二外径。
10.如权利要求8所述的方法，其中使至少一部分套管鞋发生径向膨胀还包括：
将可调整的膨胀锥形体降至到套管鞋内；
将可调整的膨胀锥形体调整至第一外径。
11.如权利要求8所述的方法，其后使至少一部分套管鞋发生径向膨胀过程还包括：
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体的下方的套管鞋内的区域施压；
采用流体材料对可膨胀的锥形体的上方的环形区域施压。
12.如权利要求8所述的方法，其中使一部分管形衬套发生径向膨胀过程还包括：
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体的下方的套管鞋内的区域施压；和
采用流体材料对可膨胀锥形体上方的环形区域施压。
13.在地层内形成井筒套管的系统，所述地层具有位于井眼内预置井筒套管，该系统包括：
在井眼内安装管形衬套、可调整的膨胀锥形体和套管鞋的设备；
使至少一部分套管鞋发生径向膨胀的设备，所述设备包括：
将可调整的膨胀锥形体调整到第一外径的设备；和
将流体材料注入到套管鞋内的设备；和
使至少一部分管形衬套发生径向膨胀的设备，所述设备包括：
将可调整的膨胀锥形体调整至第二外径的设备；和
将流体材料注入到可调整膨胀锥形体下方的井眼内的设备。
14.如权利要求13所述的系统，其中可调整的膨胀锥形体的第一外径大于可调整的膨胀锥形体的第二外径。
15.如权利要求13所述的系统，其中使至少一部分套管鞋发生径向膨胀的设备还包括：
将可调整的膨胀锥形体降至到套管鞋内的设备；
将可调整的膨胀锥形体调整至第一外径的设备。
16.如权利要求13所述的系统，其中使至少一部分套管鞋发生径向膨胀的设备还包括：
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域施压的设备；和
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压的设备。
17.如权利要求13所述的系统，其中使至少一部分管形衬套发生膨胀的设备还包括：
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域施压的设备；和
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压的设备。
18.位于地层内的井眼内的井筒套管包括：
第一井筒套管，所述第一井筒套管包括：
第一井筒套管的上部；和
与第一井筒套管的上部相连的第一井筒套管的下部；
其中第一井筒套管的上部的内径小于第一井筒套管的下部的内径；和
第二井筒套管，所述第二井筒套管包括：
与第一井筒套管的下部重叠并连接于第一井筒套管的下部的第二井筒套管的上部；
与第二井筒套管的上部相连的第二井筒套管的下部；
其中第二井筒套管的上部的内径小于第二井筒套管的下部的内径；并且
其中第一井筒的上部的内径等于第二井筒套管的上部的内径；
其中第二井筒套管通过以下过程连接到第一井筒套管上，所述过程为：
将第二井筒套管和可调整的膨胀锥形体安装在井眼内；
通过下述过程使至少一部分第二井筒套管的下部发生径向膨胀，所述过程包括：
将可调整的膨胀锥形体调整至第一外径；以及
将流体材料注入到第二井筒内；并且
通过下述过程使至少一部分第二井筒套管的上部发生径向膨胀，所述过程包括：
将可调整的膨胀锥形体调整至第二外径；并且
将流体材料注入到可调整的膨胀锥形体下方的井眼内。
19.如权利要求18所述的井筒套管，其中可调整的膨胀锥形体的第一外径大于可调整的膨胀锥形体的第二外径。
20.如权利要求18所述的井筒套管，其中使至少一部分第二井筒套管的下部发生径向膨胀过程还包括：
将可调整的膨胀锥形体降至于第二井筒套管内，并且将可调整的膨胀锥形体调整至第一外径。
21.如权利要求18所述的井筒套管，其中使至少一部分第二井筒套管的下部发生径向膨胀过程还包括：
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体下方的第二井筒套管的下部内的区域施压；和
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压。
22.如权利要求18所述的井筒套管，其中使至少一部分第二井筒套管的下部发生径向膨胀过程还包括：
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体下方的第二井筒套管的下部内的区域施压；和
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压。
23.在地层内的井眼内形成井筒套管的装置，所述地层具有预置的井筒套管，所述装置包括：
包括第一流道的支承件；
与支承件相连并且包括与第一流道流体地相连的第二流道的第一可调整的膨胀锥形体；
与支承件相连并且包括与第一流道流体地相连的第三流道的第二可调整的膨胀锥形体；
与第一和第二可调整的膨胀锥形体可移动地相连的膨胀管形衬套；以及连接在可膨胀管形衬套上的可膨胀套管鞋。
24.如权利要求23所述的装置，其中可膨胀的套管鞋包括用于控制流体材料从可膨胀套管鞋流出的可安装阀门的通道。
25.如权利要求23所述的装置，其中可膨胀的套管鞋包括：
可膨胀部分；和
与可膨胀部分相邻的其余部分；
其中可膨胀部分的外周长大于其余部分的外周长。
26.如权利要求25所述的装置，其中可膨胀部分包括：
一个和多个向内的皱褶。
27.如权利要求25所述的装置，其中可膨胀部分包括：
一个和多个沟纹。
28.如权利要求23所述的装置，其中可膨胀套管鞋包括：
一个或多个向内的皱褶。
29.如权利要求23所述的装置，其中可膨胀套管鞋包括：
一个或多个沟纹。
30.在地层内形成井筒套管的方法，所述地层具有位于井眼内的预置的井筒套管，所述方法包括：
将管形衬套、上部可调整的膨胀锥形体、下部可调整的膨胀锥形体以及套管鞋安装到井眼内；
通过下述过程使至少一部分套管鞋发生径向膨胀，所述过程包括：
对下部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径增加；并且
将流体材料注入到套管鞋内；以及
通过下述过程使至少一部分管形衬套发生径向膨胀，所述过程包括：
对下部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径减小；
对上部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径增加；并且
将流体材料注入到下部可调整的膨胀锥形体下方的井眼内。
31.如权利要求30所述的方法，其中下部可调整的膨胀锥形体的增加后的外径大于上部可调整的膨胀锥形体增加后的外径。
32.如权利要求30所述的方法，其中下部可调整的膨胀锥形体减小后的外径小于或等于上部可调整的膨胀锥形体增加后的外径。
33.如权利要求30所述的方法，其中使至少一部分套管鞋发生径向膨胀还包括：
将下部可调整的膨胀锥形体降至于套管鞋内；并且
对下部可调整的膨胀的外径进行调整，使其外径增加。
34.如权利要求30所述的方法，其中使至少一部分套管鞋发生径向膨胀还包括：
采用流体材料对下部可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域施压；以及
采用流体材料对上部可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压。
35.如权利要求30所述的方法，其中使至少一部分管形衬套发生径向膨胀过程还包括：
采用流体材料对下部可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域施压；以及
采用流体材料对上部可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压。
36.在地层内形成井筒套管的系统，所述地层内具有位于井眼内的预置井筒套管，所述系统包括：
将管形衬套、上部可调整的膨胀锥形体、下部可调整的膨胀锥形体以及套管鞋安装到井眼内的设备；
使至少一部分套管鞋发生径向膨胀的设备，所述设备包括：
对下部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径增加的设备；以及
将流体材料注入到套管鞋内的设备；和
使至少一部分管形衬套发生径向膨胀的设备，所述设备包括：
对下部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径减小的设备；
对上部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径增加的设备；和
将流体材料注入到下部可调整的膨胀锥形体下方的井眼内的设备。
37.如权利要求36所述的系统，其中下部可调整的膨胀锥形体增加后的外径大于上部可调整的膨胀锥形体增加后的外径。
38.如权利要求36所述的系统，其中下部可调整的膨胀锥形体减小后的外径小于或等于上部可调整的膨胀锥形体增大后的外径。
39.如权利要求36所述的系统，其中使至少一部分套管鞋发生径向膨胀的设备还包括：
将下部可调整的膨胀锥形体降至到套管鞋内的设备；以及
对下部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径增加的设备。
40.如权利要求36所述的系统，其中使至少一部分套管鞋发生径向膨胀的设备还包括：
采用流体材料对下部可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域施压的设备；以及
采用流体材料对上部可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压设备。
41.如权利要求36所述的系统，其中使至少一部分管形衬套发生径向膨胀的设备还包括：
采用流体材料对下部可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域施压的设备；以及
采用流体材料对上部可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压设备。
42.位于地层内的井眼内的井筒套管，包括：
第一井筒套管，该第一井筒套管包括：
第一井筒套管的上部；和
与第一井筒套管的上部相连的第一井筒套管的下部；
其中第一井筒套管的上部的内径小于第一井筒套管的下部的内径；和
第二井筒套管，所述第二井筒套管包括：
与第一井筒套管的下部重叠并连接于第一井筒套管的下部的第二井筒套管的上部；和
与第二井筒套管的上部相连的第二井筒套管的下部；
其中第二井筒套管的上部的内径小于第二井筒套管的下部的内径；并且
其中第一井筒套管的上部的内径等于第二井筒套管的上部的内径；
其中第二井筒套管通过以下过程连接到第一井筒套管上，所述过程为：
将第二井筒套管、上部可调整的膨胀锥形体、可调整的下部锥形体以及套管鞋安装在井眼内；
通过下述过程使至少一部分第二井筒套管的下部发生径向膨胀，所述过程包括：
对下部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径增加；和
将流体材料注入到第二井筒套管的下部内；并且
通过下述过程使至少一部分第二井筒套管的上部发生径向膨胀，所述过程包括：
对下部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径减小；
对上部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径增加；并且
将流体材料注入到下部可调整的膨胀锥形体下方的井眼内。
43.如权利要求42所述的井筒套管，其中下部可调整的膨胀锥形体的增加后的外径大于上部可调整的膨胀锥形体增加后的外径。
44.如权利要求42所述的井筒套管，其中下部可调整的膨胀锥形体的减小后的外径小于或等于上部可调整的膨胀锥形体的增加后的外径。
45.如权利要求42所述的井筒套管，其中使至少一部分第二井筒套管的下部发生径向膨胀过程还包括：
将下部可调整的膨胀锥形体降至于第二井筒套管内；并且
对下部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径增大。
46.如权利要求42所述的井筒套管，其中使至少一部分第二井筒套管的下部发生径向膨胀过程还包括：
采用流体材料对下部可调整的膨胀锥形体下方的第二井筒套管的下部内的区域施压；和
采用流体材料对上部可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压。
47.如权利要求42所述的井筒套管，其中使至少一部分第二井筒套管的上部发生径向膨胀过程还包括：
采用流体材料对下部可调整的膨胀锥形体下方的第二井筒套管的下部内的区域施压；和
采用流体材料对上部可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压。
48.在地层内的井眼内形成井筒套管的装置，所述地层具有预置的井筒套管，所述装置包括：
包括第一流道的支承件；
与支承件相连并且包括与第一流道流体地相连的第二流道的膨胀锥形体；
可移动地连接在膨胀锥形体上的可膨胀的管形衬套；和
连接到可膨胀的管形衬套上的可膨胀套管鞋，该套管鞋包括：
用于控制流体材料从可膨胀的套管鞋中流出的可安装阀门的流道；
包括一个或多个向内皱褶的可膨胀部分；以及
与可膨胀部分相连的其余部分；
其中可膨胀部分的外周长大于其余部分的外周长；
其中可膨胀锥形体可调整地位于多个静止位置处。
49.在地层内形成井筒套管的方法，所述地层具有位于井眼内的预置的井筒套管，所述方法包括：
将管形衬套、可调整的膨胀锥形体以及套管鞋安装到井眼内；
通过下述过程使至少一部分套管鞋发生径向膨胀，所述过程包括：
将可调整的膨胀锥形体降至于套管鞋内；
将可调整的膨胀锥形体调整至第一外径；
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域施压；并且
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压；以及
通过下述过程使至少一部分管形衬套发生径向膨胀，所述过程包括：
将可调整的膨胀锥形体调整至第二外径；
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域施压；并且
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压；
其中可调整的膨胀锥形体的第一外径大于可调整的膨胀锥形体的第二外径。
50.在地层内形成井筒套管的系统，所述地层具有位于井眼内预置井筒套管，该系统包括：
在井眼内安装管形衬套、可调整的膨胀锥形体和套管鞋的设备；
使至少一部分套管鞋发生径向膨胀的设备，所述设备包括：
将可调整的膨胀锥形体降至套管鞋内的设备；
将可调整的膨胀锥形体调整至第一外径的设备；
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域施压的设备；以及
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压的设备；
使至少一部分管形衬套发生径向膨胀的设备，所述设备包括：将可调整的膨胀锥形体调整至第二外径的设备；和
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域施压的设备；以及
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压；
其中可调整的膨胀锥形体的第一外径大于可调整的膨胀锥形体的第二外径。
51.位于地层内的井眼内的井筒套管包括：
第一井筒套管，所述第一井筒套管包括：
第一井筒套管的上部；和
与第一井筒套管的上部相连的第一井筒套管的下部；
其中第一井筒套管的上部的内径小于第一井筒套管的下部的内径；和
第二井筒套管，所述第二井筒套管包括：
与第一井筒套管的下部重叠并连接于第一井筒套管的下部的第二井筒套管的上部；
与第二井筒套管的上部相连的第二井筒套管的下部；
其中第二井筒套管的上部的内径小于第二井筒套管的下部的内径；并且
其中第一井筒的上部的内径等于第二井筒套管的上部的内径；
其中第二井筒套管通过以下过程连接到第一井筒套管上，所述过程为：
将第二井筒套管和可调整的膨胀锥形体安装在井眼内；
通过下述过程使至少一部分第二井筒套管的下部发生径向膨胀，所述过程包括：
将可调整的膨胀锥形体降至于第二井筒套管的下部；
将可调整的膨胀锥形体调整至第一外径；以及
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体下方的第二井筒套管的下部内的区域施压；以及
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压；以及
通过下述过程使至少一部分第二井筒套管的上部发生径向膨胀，所述过程包括：
将可调整的膨胀锥形体调整至第二外径；
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域施压；以及
采用流体材料对可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压；
其中可调整的膨胀锥形体的第一外径大于可调整的膨胀锥形体的第二外径。
52.在地层内的井眼内形成井筒套管的装置，所述地层具有预置的井筒套管，所述装置包括：
包括第一流道的支承件；
与支承件相连并且包括与第一流道流体地相连的第二流道的第一可调整的膨胀锥形体；
与支承件相连并且包括与第一流道流体地相连的第三流道的第二可调整的膨胀锥形体；
与第一和第二可调整的膨胀锥形体可移动地相连的膨胀管形衬套；以及连接在可膨胀管形衬套上的可膨胀套管鞋，所述套管鞋包括：
用于控制流体材料从可膨胀套管鞋内流出的可安装阀门的流道；
包括一个或多个向内皱褶的可膨胀部分；以及
与可膨胀部分相连的其余部分；
其中可膨胀部分的外周长大于其余部分的外周长。
53.在地层内形成井筒套管的方法，所述地层具有位于井眼内的预置的井筒套管，所述方法包括：
将管形衬套、上部可调整的膨胀锥形体、下部可调整的膨胀锥形体以及套管鞋安装到井眼内；
通过下述过程使至少一部分套管鞋发生径向膨胀，所述过程包括：
将下部可调整的膨胀锥形体降至于套管鞋内；
对下部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径增加；
采用流体材料对下部可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域施压；
采用流体材料对上部可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压；
通过下述过程使至少一部分管形衬套发生径向膨胀，所述过程包括：
对下部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径减小；
对上部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径增加；
采用流体材料对下部可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域施压；并且
采用流体材料对上部可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压；
其中下部可调整的膨胀锥形体增加后的外径大于上部可调整的膨胀锥形体增加后的外径；
其中下部可调整的膨胀锥形体的减小后的外径小于或等于上部可调整的膨胀锥形体的增加后的外径。
54.在地层内形成井筒套管的系统，所述地层内具有位于井眼内的预置井筒套管，所述系统包括：
将管形衬套、上部可调整的膨胀锥形体、下部可调整的膨胀锥形体以及套管鞋安装到井眼内的设备；
使至少一部分套管鞋发生径向膨胀的设备，所述设备包括：
将下部可调整的膨胀锥形体降至于套管鞋内的设备；
对下部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径增加的设备；
采用流体材料对下部可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域施压的设备；
采用流体材料对上部可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压的设备；
使至少一部分管形衬套发生径向膨胀的设备，所述设备包括：
对下部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径减小的设备；
对上部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径增加的设备；
采用流体材料对下部可调整的膨胀锥形体下方的套管鞋内的区域施压的设备；并且
采用流体材料对上部可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压的设备；
其中下部可调整的膨胀锥形体增加后的外径大于上部膨胀锥形体增加后的外径；
其中下部可调整的膨胀锥形体的减小后的外径小于或等于上部可调整的膨胀锥形体的增加后的外径。
55.位于地层内的井眼内的井筒套管，包括：
第一井筒套管，该第一井筒套管包括：
第一井筒套管的上部；和
与第一井筒套管的上部相连的第一井筒套管的下部；
其中第一井筒套管的上部的内径小于第一井筒套管的下部的内径；和
第二井筒套管，所述第二井筒套管包括：
与第一井筒套管的下部重叠并连接于第一井筒套管的下部的第二井筒套管的上部；和
与第二井筒套管的上部相连的第二井筒套管的下部；
其中第二井筒套管的上部的内径小于第二井筒套管的下部的内径；并且
其中第一井筒的上部的内径等于第二井筒套管的上部的内径；
其中第二井筒套管通过以下过程连接到第一井筒套管上，所述过程为：
将第二井筒套管、上部可调整的膨胀锥形体以及下部可调整的膨胀锥形体安装在井眼内；
通过下述过程使至少一部分套管鞋发生径向膨胀，所述过程包括：
将下部可调整的膨胀锥形体降至于第二井筒套管的下部内；
对下部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径增加；
采用流体材料对下部可调整的膨胀锥形体下方的第二井筒套管的下部内的区域施压；
采用流体材料对上部可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压；
通过下述过程使至少一部分第二井筒套管的上部发生径向膨胀，所述过程包括：
对下部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径减小；
对上部可调整的膨胀锥形体的外径进行调整，使其外径增加；
采用流体材料对下部可调整的膨胀锥形体下方的第二井筒套管的下部内的区域施压；并且
采用流体材料对上部可调整的膨胀锥形体上方的环形区域施压；
其中下部可调整的膨胀锥形体增加后的外径大于上部膨胀锥形体增加后的外径；并且
其中下部可调整的膨胀锥形体的减小后的外径小于或等于上部可调整的膨胀锥形体的增加后的外径。
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