專利名稱：用于管狀元件逐步膨脹的擴管器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種擴管器系統(tǒng)，用于使一管狀元件沿徑向從第一內(nèi)部直徑擴大到大于該第一內(nèi)部直徑的第二內(nèi)部直徑。
背景技術(shù)：
在從地層中開采碳氫化合物流體的行業(yè)中，越來越多地使用管狀元件的膨脹技術(shù)，其中，在地層中鉆出一井眼，以便提供一管道，用于使碳氫化合物流體從儲藏區(qū)流到地面上的生產(chǎn)設(shè)施。傳統(tǒng)上在鉆進井眼期間，這種井眼設(shè)置有管狀套管分段。由于每個后繼的套管分段必須通過先前安裝的套管分段，因此，不同的套管分段在向下的方向上具有減小的直徑，從而使這些套管分段形成一種已知的嵌套結(jié)構(gòu)。因此，用于開采碳氫化合物流體的可獲得的直徑隨著深度的增大而減小。這就會產(chǎn)生一些技術(shù)方面和/或經(jīng)濟方面的缺陷，尤其是對于需要安裝大量的單獨的套管分段的深井來說，這些缺陷更加突出。
為了克服這些缺陷，在實踐中已經(jīng)采用了一種下套管的技術(shù)，其中，在把單獨的套管安裝到井眼內(nèi)之后，使這些單獨的套管被膨脹。這種下套管技術(shù)可以使最底下的套管分段的可獲得的直徑減小量要小一些。
總地來說，在把管狀元件下放到井眼內(nèi)之后，穿過管狀元件(例如一套管分段)來拉動、泵送或推動一擴管器錐體來執(zhí)行所說的膨脹過程。然而，使擴管器錐體穿過管狀元件移動所需的力通常非常大，這是由于這個力必須能克服使管狀元件產(chǎn)生塑性變形所需的累加的膨脹力以及擴管器錐體與管狀元件之間的摩擦力。
EP0643794A公開了一種擴管器系統(tǒng)，它利用一個可以在一徑向收縮模式和一徑向膨脹模式之間移動的工具來使一管狀元件發(fā)生膨脹。管狀元件通過多循環(huán)方式被膨脹，在每個循環(huán)中，所說工具被定位在管狀元件的一部分內(nèi)，其中，工具處于收縮模式，隨后，該工具被膨脹，從而使所說的管狀元件部分在一個單一步驟中進行膨脹。接著，在能夠重復(fù)進行這種膨脹循環(huán)之前，把所說工具重新精確地定位在管狀元件內(nèi)。經(jīng)驗表明，難以使管狀元件的這個部分在一個單一的步驟內(nèi)膨脹，因為這需要擴管器產(chǎn)生很大程度的膨脹。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的擴管器系統(tǒng)，它克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種擴管器系統(tǒng)，用于使一個具有第一內(nèi)部直徑的未膨脹部分的管狀元件沿徑向膨脹，該擴管器系統(tǒng)包括一個可以在一徑向收縮模式和一徑向膨脹模式之間移動的擴管器，其中，該擴管器包括一膨脹表面，該膨脹表面在擴管器的軸向上延伸，該膨脹表面是可操作的，以便通過擴管器從收縮模式移動到它的膨脹模式來使管狀元件從所說的第一內(nèi)部直徑膨脹到大于該第一內(nèi)部直徑的第二內(nèi)部直徑，所說的膨脹表面在擴管器的軸向上具有增大的直徑。
管狀元件的“未膨脹部分”這個術(shù)語是指管狀元件的一個將要被膨脹到一個較大直徑的部分。因此，應(yīng)當知道，這個“未膨脹部分”可以是在之前還未曾發(fā)生過膨脹的一個部分，也可以是一個曾經(jīng)發(fā)生過膨脹的部分。
在使用過程中，擴管器被設(shè)置在管狀元件內(nèi)，并且從收縮模式移動到膨脹模式，從而使管狀元件的一部分被膨脹表面的第一部分膨脹一個增大的量。接下來，擴管器被移動到收縮模式，并且在管狀元件中被重新定位，直到膨脹表面的第二部分與管狀元件的所說膨脹部分相對，所說的第二部分的直徑大于第一部分的直徑。隨后，擴管器再次被移動到膨脹模式，從而，膨脹表面的第二部分使得管狀元件的所說部分進一步膨脹一個增大的量。通過這種方式，以多個遞增的步驟，使管狀元件從第一直徑被膨脹到第二直徑，而在每個這樣的步驟中，擴管器只需膨脹第一直徑與第二直徑之間的差的一部分。
為了在每個膨脹步驟之后，以一種簡單的方式來重新定位所說的擴管器，適當?shù)厥?，擴管器包括一個用于與管狀元件內(nèi)表面相接觸的接觸表面，當擴管器處于其徑向收縮模式時，所說的接觸表面的直徑大于所說第一內(nèi)部直徑。
優(yōu)選地是，所說接觸表面具有一個小于所說第一內(nèi)部直徑的最小直徑和一個大于所說第一內(nèi)部直徑的最大直徑。
適當?shù)厥?，接觸表面形成膨脹表面的至少一部分。
為了使管狀元件均勻地膨脹，適當?shù)厥?，一旦膨脹表面從收縮位置移動到膨脹位置，所說膨脹表面就沿著該膨脹表面的長度以基本上均勻的方式沿徑向向外移動。


下面將參照附圖通過舉例的方式來更詳細地描述本發(fā)明。在附圖中圖1A是根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于本發(fā)明系統(tǒng)中的一擴管器的側(cè)視圖；圖1B是圖1A中沿著1B-1B線的剖面示意圖；圖2A是連接有一個附加套筒的圖1A和1B中的擴管器的側(cè)視圖；圖2B是圖2A中沿2B-2B的剖面示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一可選實施例的用于本發(fā)明系統(tǒng)中的一擴管器的側(cè)視圖；圖4是沿圖3中的4-4線的剖面示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第二可選實施例的用于本發(fā)明系統(tǒng)中的一擴管器的縱向剖面示意圖；圖6A是當擴管器處于收縮模式時沿圖5中6-6線的剖面示意圖；圖6B是當擴管器處于膨脹模式時沿圖5中6-6線的剖面示意圖；圖6C是示出圖6A中細節(jié)A的示意圖；圖7A-7E是圖1中的擴管器在通常使用期間的各個階段。
具體實施例方式
在附圖中，相同的附圖標記表示相同的部件。
參照圖1A和1B，圖中表示出了一擴管器，該擴管器包括一鋼制管狀擴管器主體2，該擴管器主體2具有一第一端部3和一第二端部4。擴管器主體2包括一圓柱形部分2a；一圓柱形部分2b；一截錐形部分2c，該截錐形部分位于圓柱形部分2a和2b之間。截錐形部分2c在從第一端部3到第二端部4的方向上呈錐形，從直徑D1變到大于直徑D1的直徑D2。圓柱形部分2a，2b的直徑基本上等于D1。在擴管器主體2中設(shè)置有許多窄的縱向槽6，這些槽沿著擴管器主體2的周面有規(guī)則地間隔開。每條槽6在徑向上穿過管狀擴管器主體2的整個壁，并且具有相反的端部7，8，該端部7，8位于距擴管器主體2的對應(yīng)的端部3，4一個短距離處。這些槽6限定出許多縱向主體段10，這些縱向主體段10沿著擴管器主體2的周面間隔開，從而，每條槽6在一對相鄰的主體段10之間延伸(反之亦然)。由于這些主體段10呈細長形狀并且具有彈性，因此，一旦向這些主體段10施加一適當?shù)膹较蚝奢d，這些主體段10就會沿徑向向外發(fā)生彈性變形。于是，一旦向主體段10施加所說的徑向荷載時，擴管器1就可以從一個徑向收縮模式膨脹到一個徑向膨脹模式，在所說的徑向收縮模式中，每個主體段10處于休息位置，在所說的徑向膨脹模式中，每個主體段10處于沿徑向向外彎曲的位置。
擴管器還包括圓柱形端部封閉件12，14，該端部封閉件用于封閉擴管器主體2的對應(yīng)的端部3，4，每個端部封閉件12，14與擴管器主體2固定連接，例如，利用適當?shù)穆菟?圖中未示)來固定連接。端部封閉件12設(shè)置有一通口15。
在管狀擴管器主體2內(nèi)設(shè)置有一可膨脹元件，該可膨脹元件呈彈性囊16的形式。囊16具有一圓柱形壁18，該圓柱形壁抵靠著管狀擴管器主體2的內(nèi)表面；相對置的端壁20，22，這些端壁抵靠著對應(yīng)的端部封閉件12，14，從而在囊16內(nèi)形成一流體腔室23。端壁20被密封到端部封閉件12上，并且具有一通口24，該通口24與端部封閉件12的通口15對齊且呈流體連通。一流體導(dǎo)管26的一端通過對應(yīng)的通口15，24與流體腔室23呈流體連通。流體導(dǎo)管26的另一端與一流體控制系統(tǒng)(圖中未示)呈流體連通，所說的流體控制系統(tǒng)用于控制流體流入和流出所說的流體腔室23。
在圖2A和圖2B中，表示出了擴管器1，其中，一管狀套筒28被同心地設(shè)置在擴管器1的圓柱形部分2a上，該套筒28設(shè)置有一端板29，該端板29用螺栓被連接到端部封閉件14上。套筒28的內(nèi)部直徑稍大于擴管器1的圓柱形部分2a的外徑。
在圖3和圖4中，表示出了第一種可選的擴管器31，它包括一鋼制管狀擴管器主體32，該擴管器主體32具有一第一端部33和一第二端部34。除了擴管器主體32具有兩個被設(shè)置在對應(yīng)的圓柱形部分32c，32d之間的截錐形部分32a，32b以外，該擴管器31大致與圖1和圖2中所示的擴管器1相類似。截錐形部分在從擴管器的各個端部33，34朝中部的方向上呈錐形，從直徑D1變化到直徑D2，直徑D2要大于直徑D1。圓柱形部分32c，32d的直徑基本上等于直徑D1。
在圖5中，表示出了第二種可選的擴管器41，它包括一管狀擴管器主體42，該擴管器主體42被設(shè)置在局部擴張的管狀元件43內(nèi)。擴管器主體42包括許多分開的細長的鋼段46，這些細長的鋼段46沿著擴管器主體42的周面有規(guī)律地間隔開。擴管器主體42包括一圓柱形部分42a；一圓柱形部分42b；一截錐形部分42c，該截錐形部分42c位于對應(yīng)的圓柱形部分42a和42b之間。截錐形部分從直徑D1逐漸變化到直徑D2，直徑D2大于直徑D1。端板47，48設(shè)置有各自的環(huán)形阻擋肩50，52，這些端板47，48被設(shè)置在擴管器主體42的兩端，以便把所說的鋼段46保持入位。這些鋼段46能夠在一個徑向向內(nèi)的位置(如圖5中的上半部分所示)和一個徑向向外的位置(如圖5中下半部分所示)之間被移動，從而，這些鋼段46的最大的徑向向外的位置由這些環(huán)形阻擋肩50，52來確定。因此，當這些鋼段46處于他們各自的徑向向內(nèi)的位置時，擴管器41就呈徑向收縮模式，當這些鋼段46處于各自的徑向向外的位置時，擴管器41就呈徑向膨脹模式。
端板47，48具有各自的中間通口54，56，一流體導(dǎo)管54穿過這些中間通口，這些端板47，48與導(dǎo)管54固定連接。在端板47，48之間的流體導(dǎo)管54的壁中設(shè)置有許多通口58。
參照圖6A，6B，圖中表示出了當處于未膨脹模式時(圖6A)和當處于膨脹模式時(圖6B)的擴管器41。這系列鋼段46包括鋼段46a和鋼段46b，鋼段46a和鋼段46b在擴管器主體42的圓周方向上被交替地布置。每個鋼段46a的外圓周設(shè)置有一對相反設(shè)置的唇狀部60，每個鋼段46b的外圓周上設(shè)置一對相反設(shè)置的凹陷部62，從而，一鋼段46a的每個唇狀部60穿入到相鄰的一鋼段46b的一對應(yīng)的凹陷部62內(nèi)。為了清楚起見，圖6A，6B中并未表示出所有的鋼段46a，46b。每對相鄰的鋼段46a，46b中的鋼段由一細長的彈性體64相連，細長的彈性體64被硬化連接到這對鋼段中的鋼段46a，46b上。彈性體64把這些鋼段46偏壓到它們各自的徑向向內(nèi)的位置，從而把形成于這些鋼段46之間的空間密封起來。
此外，錠些鋼段46通過彈性體被密封到端板47，48上，這些彈性體被硬化連接到這些鋼段46和端板47，48上，從而，在由鋼段46和端板47，48所封閉形成的空間中形成一密封的流體腔室66。
在圖6C中表示出了圖6A中的細節(jié)A，其中，表示出了每個唇狀部60設(shè)置有一肩部70，唇狀部60所要插入的對應(yīng)的凹陷部62設(shè)置有一肩部72，肩部70，72用于相互協(xié)作，以便當擴管器被徑向膨脹時，防止唇狀部60移出對應(yīng)的凹陷部62。
下面將圖7A-7D來描述擴管器1(圖1A，1B所示)的通常使用情況，圖7A-7D表示在膨脹一鋼制管狀元件40期間，一個膨脹循環(huán)的各個不同階段，其中，鋼制管狀元件40延伸到地層中的井眼(圖中未示)內(nèi)，擴管器被放置在管狀元件40內(nèi)，導(dǎo)管26通過管狀元件40延伸到地面上的流體控制系統(tǒng)。處于非膨脹模式的擴管器1的最大外部直徑D2大于在其膨脹之前管狀元件40的內(nèi)部直徑d1。
在膨脹循環(huán)的第一階段(圖7A)，擴管器1被放置在管狀元件40內(nèi)，擴管器1處于其徑向收縮模式。管狀元件40具有一膨脹部分40a，其內(nèi)部直徑為d2，且位于擴管器1的大直徑側(cè)；一未膨脹部分40b，其內(nèi)部直徑為d1，且位于擴管器1的小直徑側(cè)；一過渡區(qū)域40c，從未膨脹部分40b向膨脹部分40a呈錐形變化。擴管器1的截錐形部分2c與管狀元件40的錐形過渡區(qū)域40c的內(nèi)表面直接接觸。
在膨脹循環(huán)的第二階段(圖7B)，利用流體控制系統(tǒng)來通過導(dǎo)管26把壓力流體例如鉆井液泵送到囊16的流體腔室23內(nèi)。結(jié)果是，囊16發(fā)生膨脹，從而向主體段10施加一徑向向外的壓力，從而使主體段10通過沿徑向向外彎曲而發(fā)生彈性變形。對被泵送到囊16內(nèi)的流體的量進行選擇，使得主體段10的變形保持低于彈性極限。從而，在釋放掉囊16中的流體壓力之后，主體段10會恢復(fù)到它們的初始位置。相對于d2和d1的差而言，主體段的沿徑向向外彎曲的量是小的。因此，一旦向囊16內(nèi)泵送選定量的流體，擴管器1就發(fā)生膨脹，從徑向收縮模式膨脹到徑向膨脹模式。于是，管狀元件40的過渡區(qū)域40c和未膨脹部分的一短部就沿徑向由于擴管器1膨脹，從而，膨脹量相當于主體段10的徑向向外彎曲量。由于管狀元件40將受到周向應(yīng)力，該周向應(yīng)力超過管狀元件40的鋼的彈性極限，因此，管狀元件40的這種徑向膨脹屬于塑性膨脹范疇。
在膨脹循環(huán)的第三階段(圖7C)中，通過允許流體流出，從流體腔室23回流到控制系統(tǒng)，從而利用流體控制系統(tǒng)來釋放掉囊16內(nèi)的流體壓力。于是，囊16就縮小，主體段10移回到它們初始的未變形的形狀，從而，擴管器1移回到它的徑向收縮模式。結(jié)果是，在擴管器主體2的截錐形部分2c和管狀元件40的膨脹的過渡區(qū)域40c的內(nèi)表面之間產(chǎn)生一個小的環(huán)形空間42。
在膨脹循環(huán)的第四階段(圖7D)中，擴管器1向前移動(即，沿著箭頭80的方向)直到擴管器1的截錐形部分2c再次與管狀元件40的錐形過渡區(qū)域40c的內(nèi)表面接觸，于是，環(huán)形空間42就消失。如果這些主體段10還未完全回到它初始的未變形的形狀，那么，由于這些主體段10抵靠著管狀元件40的內(nèi)表面被拉或推，從而使這些主體段10進一步移回到它們初始的未變形的形狀。通過在地面上向流體導(dǎo)管26施加一個適度的拉力或推力，來實現(xiàn)擴管器1的向前移動。
接下來重復(fù)第二階段(圖7E)，然后重復(fù)第三階段和第四階段。根據(jù)對整個管狀元件40的膨脹或者是對管狀元件的一部分進行膨脹的需要，來使第二階段、第三階段、第四階段被重復(fù)許多次。
第一種可選的擴管器31(圖3，4所示)的通常使用情況與上述的擴管器1的通常使用情況相似。該第一種可選的擴管器31的一個附加的優(yōu)點是一旦擴管器31從徑向收縮模式移動到徑向膨脹模式，每個主體段10所產(chǎn)生的徑向向外的變形沿其長度方向更均勻。
除了在每個膨脹循環(huán)的第二階段中從流體控制系統(tǒng)經(jīng)導(dǎo)管54和通口58把壓力流體泵送到密封的液體腔室66內(nèi)，而不是泵送到圖1，2中的實施例的囊16內(nèi)以外，第二種可選的擴管器41(圖5，6A，6B所示)的通常使用情況與上述擴管器1的通常使用情況基本上相似。一旦對液體腔室66進行加壓，細長的鋼段46就沿徑向向外被偏壓，直到被阻擋肩50，52阻擋住。因此，鋼段46的徑向最外位置由這些環(huán)形阻擋肩50，52來確定，從而確保管狀元件40在圓周方向上進行均勻的徑向膨脹。鋼段46的徑向向外移動，意味著鋼段46之間的間距增大，這種間距的增大又意味著把鋼段46相互連接起來的彈性體64在圓周方向上進行伸展。此外，在鋼段46向外移動期間，每個鋼段46a的唇狀部60逐漸移出相鄰鋼段46b的對應(yīng)的凹陷部62，，流體腔室66內(nèi)的流體壓力經(jīng)彈性體被傳遞到已經(jīng)移出對應(yīng)的凹陷部62的唇狀部60。從而實現(xiàn)流體腔室66中的流體壓力P作用在流體腔室66的一假想的內(nèi)表面上，該假想的內(nèi)表面的直徑相當于唇狀部60的內(nèi)部直徑。由于在擴管器主體42的外表面處可獲得膨脹力隨著這個假想內(nèi)表面的直徑的增大而增大，因此，唇狀部60的內(nèi)部直徑被適當?shù)剡x擇成盡可能大。
設(shè)置有管狀套筒28(見圖2A，2B)的擴管器1的通常使用情況與未設(shè)置有管狀套筒28的擴管器1的通常使用情況基本上類似。套筒28的作用是在管狀元件40膨脹期間，尤其當圓柱形部分2a仍然突出在管狀元件40外部時在膨脹過程的開始時，限制擴管器1的圓柱形部分2a的膨脹。由于套筒28的內(nèi)部直徑要比圓柱形部分2a的外部直徑大一些，因此，一旦對囊16進行加壓，套筒28內(nèi)的主體段10的一些部分就可以沿徑向向外變形，直到套筒28阻止進一步沿徑向向外的變形。這樣，就防止了主體段10在圓柱形部分2a的位置發(fā)生過大的徑向向外的變形。
可以不采用一種在擴管器主體的整個長度上設(shè)置有一些平行縱向槽的擴管器主體，取而代之的是，可采用這樣一種擴管器主體，即，這種擴管器主體設(shè)置有相當短的平行縱向槽，這些縱向槽以交錯方式排列，例如，以一種與在EP0643795B1(見這篇文獻的圖1和圖3)中所公開的管狀元件的槽的布置方式相類似的方式來布置這些縱向槽。這種交錯方式具有這樣的優(yōu)點在擴管器膨脹期間能更好地控制這些槽的變寬情況。
在上述每個膨脹循環(huán)的第四階段，以交替的方式使流體經(jīng)流體導(dǎo)管流入到流體腔室內(nèi)，然后經(jīng)流體導(dǎo)管從流體腔室流出?；蛘呤?，擴管器能設(shè)置有一控制閥(圖中未示)，該控制閥用于控制流體從擴管器流出到其外部。
控制閥可適當?shù)卦O(shè)置一電控裝置，這種控制閥例如是一種伺服閥。優(yōu)選地是，該電控裝置包括一電導(dǎo)體，該電導(dǎo)體穿過用于把流體從控制系統(tǒng)傳送到可膨脹元件的流體導(dǎo)管。
這種設(shè)置有控制閥的擴管器的通常使用情況與上面所描述的擴管器的通常操作情況基本相似。然而，一個不同之處在于在膨脹循環(huán)的第三階段(圖7C)，該控制閥被控制，以便允許流體從流體腔室經(jīng)控制閥流出到擴管器的外部。也就是說，流體流入到管狀元件內(nèi)，而不是通過流體導(dǎo)管流回。
可以以連續(xù)或斷續(xù)的方式來進行從控制系統(tǒng)經(jīng)流體導(dǎo)管向流體腔室內(nèi)泵送流體，同時利用控制閥來控制流體從流體腔室的流出。
在上述一些實施例中，通過以交替的方式來使流體流入流體腔室，然后使流體從流體腔室流出，從而使擴管器交替地進行膨脹和收縮。在一種可選的系統(tǒng)中，通過交替地把一物體移入到流體腔室內(nèi)，然后使該物體從流體腔室移出，從而使擴管器交替地進行膨脹和收縮。所說的這種物體可以是例如一柱塞，該柱塞具有一個伸入到流體腔室內(nèi)的部分和一個在流體腔室外延伸的部分。可以用適當?shù)尿?qū)動裝置來驅(qū)動該柱塞，例如采用液壓的、電動的或機械的驅(qū)動裝置來驅(qū)動。
優(yōu)選地是，擴管器的截錐形部分的半頂角在3-10度之間，更優(yōu)選地是在4-8度之間。在上述例子中，半頂角為6度。
適當?shù)厥?，擴管器是一種可收縮的擴管器，能使這種擴管器處于一種收縮狀態(tài)，從而使得這種擴管器能通過管狀元件的未膨脹部分移動。
上述膨脹循環(huán)的第三和第四階段能依次發(fā)生或同時發(fā)生。在后一種情況中，擴管器能與管狀元件的內(nèi)表面持續(xù)地接觸，從而，在擴管器向前移動期間，所說這些主體段返回到它們未變形的狀態(tài)。適當?shù)厥?，使主體段返回到它們未變形狀態(tài)的恢復(fù)力是由這些主體段與管狀元件的內(nèi)表面的這種持續(xù)接觸產(chǎn)生的。一旦擴管器到達它的收縮模式，擴管器的向前移動就被停止。
采用上述方法，通過多個遞增步驟使管狀元件膨脹，從而獲得相當大的管狀元件的膨脹率，從而，對于每個遞增步驟，擴管器只需被膨脹一小的膨脹率(其中，膨脹率被定義為擴管器的一個選定軸向位置在膨脹之后的直徑與膨脹之前的直徑之間的比值)。
此外，只施加一個中等大小的拉力就能使管狀元件膨脹，而在現(xiàn)有技術(shù)中的方法中，需要施加一個非常大的拉力來克服擴管器和管狀元件之間的摩擦。
另外，在每個膨脹循環(huán)之后，無需對擴管器進行精確的重新定位，這是由于只是簡單地在收縮模式情況下向前拉動擴管器，直到被未(完全)膨脹的管狀元件的所說部分阻止。
權(quán)利要求
1.一種擴管器系統(tǒng)，用于使具有第一內(nèi)部直徑的未膨脹部分的一管狀元件沿徑向膨脹，該擴管器系統(tǒng)包括一膨脹器，該膨脹器可以在一徑向收縮模式和一徑向膨脹模式之間移動，其中，該擴管器具有一膨脹表面，該膨脹表面沿擴管器的軸向延伸，該膨脹表面是操作的，以便通過擴管器從收縮模式移動到膨脹模式來使管狀元件從所說第一內(nèi)部直徑膨脹到大于該第一內(nèi)部直徑的第二內(nèi)部直徑，所說膨脹表面在擴管器的軸向上具有逐漸增大的直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴管器系統(tǒng)，其中，擴管器包括一個用于與管狀元件內(nèi)表面相接觸的接觸表面，當擴管器處于徑向收縮模式時，所說的接觸表面的直徑大于所說第一內(nèi)部直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的擴管器系統(tǒng)，其中，所說的接觸表面具有一最小直徑和一最大直徑，所說的最小直徑小于所說第一內(nèi)部直徑，所說最大直徑大于所說第一內(nèi)部直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的擴管器系統(tǒng)，其中，所說的接觸表面形成膨脹表面的至少一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的擴管器系統(tǒng)，其中，膨脹表面在擴管器的軸向上具有連續(xù)增大的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的擴管器系統(tǒng)，其中，膨脹表面一個錐形表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的擴管器系統(tǒng)，其中，膨脹表面呈截錐形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的擴管器系統(tǒng)，其中，一旦擴管器從收縮模式移動到膨脹模式，所說膨脹表面就沿著該膨脹表面的長度以基本上均勻的方式沿徑向向外移動。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的擴管器系統(tǒng)，其中，擴管器包括一擴管器主體，該擴管器主體具有許多主體段，這些主體段沿著擴管器主體的圓周被間隔開，每個主體段都沿著擴管器的縱向延伸，并且可以在一徑向收縮位置和一徑向膨脹位置之間移動。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的擴管器系統(tǒng)，其中，擴管器主體設(shè)置有許多縱向槽，這些縱向槽沿著擴管器主體的圓周被間隔開，每個所說的縱向槽在一對相鄰的主體段之間延伸。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的擴管器系統(tǒng)，其中，每個主體段的兩端部與擴管器主體形成一體。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11之一所述的擴管器系統(tǒng)，其中，擴管器主體是一管狀的擴管器主體，并且該擴管器包括一可膨脹的流體腔室，該可膨脹的流體腔室被設(shè)置在管狀的擴管器主體內(nèi)部，一旦流體腔室發(fā)生膨脹，該流體腔室就使每個主體段沿徑向向外移動。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的擴管器系統(tǒng)，其中，所說的流體腔室被設(shè)置在一可膨脹的囊內(nèi)，該囊被設(shè)置在管狀體內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的擴管器系統(tǒng)，還包括一流體流動控制系統(tǒng)，用于控制流體流入流體腔室內(nèi)和/或流體從流體腔室流出。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的擴管器系統(tǒng)，其中，流體流動控制系統(tǒng)用于以交替方式控制所說流體流入和流出。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的擴管器系統(tǒng)，其中，流體控制系統(tǒng)包括一閥，該閥用于控制流體從可膨脹的流體腔室的流出。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的擴管器系統(tǒng)，其中，所說的閥設(shè)置有電控裝置，該電控裝置用于控制所說的閥。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的擴管器系統(tǒng)，其中，電控裝置包括一電導(dǎo)體，該電導(dǎo)體穿過一根導(dǎo)管，所說導(dǎo)管用于把流體傳送到可膨脹的流體腔室內(nèi)或者從可膨脹的流體腔室傳送出來。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18所述的擴管器系統(tǒng)，其中，所說的管狀元件穿入地層中的井眼內(nèi)。
20.一種利用權(quán)利要求1-19之一所述的擴管器系統(tǒng)來使一管狀元件沿徑向膨脹的方法，包括步驟a)把一擴管器放置到管狀元件內(nèi)；b)使擴管器從收縮模式移動到膨脹模式，以便使管狀元件發(fā)生膨脹；c)使擴管器從膨脹模式移動到收縮模式；d)利用向擴管器施加一個軸向作用力，使擴管器沿軸向通過管狀元件移動，直到處于收縮模式的擴管器和接觸管狀元件內(nèi)表面的所說接觸部分阻止該擴管器進一步移動；e)重復(fù)步驟b)-d)，直到擴管器把管狀元件或該管狀元件的一期望部分從第一直徑擴大到第二直徑。
21.基本上如前面參照附圖所描述的擴管器系統(tǒng)。
22.基本上前面參照附圖所描述的方法。
全文摘要
一種擴管器系統(tǒng)，用于使一管狀元件從第一內(nèi)部直徑膨脹到大于該第一內(nèi)部直徑的第二內(nèi)部直徑，該擴管器系統(tǒng)包括一膨脹器，該膨脹器可以在一徑向收縮模式和一徑向膨脹模式之間移動，其中，擴管器包括一膨脹表面，該膨脹表面沿擴管器的軸向延伸，并且能被操作，以便一旦擴管器從收縮模式移動到膨脹模式，該膨脹表面就使管狀元件發(fā)生膨脹，所說膨脹表面在擴管器軸向上具有逐漸增大的直徑。
文檔編號B21D31/04GK1906377SQ200480011215
公開日2007年1月31日 申請日期2004年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月25日
發(fā)明者W·C·M·洛貝克, D·H·齊伊斯林 申請人:國際殼牌研究有限公司