專利名稱：：在地質構造中使用的可擴張管狀件的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明總的涉及在地質構造中使用的可擴張管，例如在相關諸如油和氣之類的碳氫化合物生產(chǎn)的作業(yè)中或者油田管道中使用，以及使用在諸如勘探鉆孔和井、水井、注入井、檢測及修正井、隧道和管線之類的類似的井和構造中；以及涉及用于擴張油田管道和其它可擴張管狀件的方法；和用于制造可擴張管狀件的方法。
背景技術：
：盡管一個世紀的科技進步，但是對油氣井的鉆探和構筑仍然保持著緩慢、危險和昂貴的過程。某些井的成本可能超過l億(100inillion)美元。這些高成本的明顯原因在于為了修復井中與地質有關的問題部分的鉆探中止。這些問題可能包括，但不限于，循環(huán)液漏失、鉆孔不穩(wěn)定性及井壓控制。然而，這些問題一般仍舊僅僅通過高成本的、耗時的下套管和固井作業(yè)來矯正。在各種問題場合需要這樣的常規(guī)的穩(wěn)定和密封處理，經(jīng)常要求安裝一系列幾種直徑的下降或伸縮套管柱。一般地，將套管柱從地面安裝到各個問題區(qū)域，進而由于交疊部分，io，ooo英尺深的井經(jīng)常需要20，000—30，000英尺的管。本領域眾所周知的是，伸縮作業(yè)(telescopingpractice)的缺點是很多的。這些缺點包括，但不限于過多的挖掘作業(yè)、用于大尺寸巖石鉆孔的特殊設備以及耗費成本的廢產(chǎn)物的生產(chǎn)。通常需要超過24英寸的初始直徑來允許在最終生產(chǎn)管柱的末端處的大約或小于5英寸的直徑。大規(guī)格的鉆探作業(yè)可能要求額定提升負荷如2，000，000英磅的鉆探裝備，以及可能需要幾英畝的井場。兩種需要可歸因于各種套管需要和操作。盡管有重大支出和嘗試，但是鉆探可能沒有達到目標源場。如果最后伸縮套管尺寸(或生產(chǎn)管柱)太小，導致不能經(jīng)濟地對碳氫化合物源進行開采，則結果是失敗的鉆孔。因此，能源工業(yè)尋求可塑性變形的可擴張井套管和單直徑井套管系統(tǒng)的開發(fā)(也稱為"單直徑"或"單鉆孔")，其中從地面到目標區(qū)域優(yōu)選使用一個尺寸的套管，典型地在大約1一7英里以下。單直徑構思可以使用可擴張?zhí)坠艿碾x散區(qū)域布置取代以前的地面至問題區(qū)域套管柱的安裝。例如，在非擴張狀態(tài)的9-5/8英寸的外直徑(0D)的中等套管大小可以通過擴張狀態(tài)的套管，然后，通過在原地實施的冷加工、機械鋼變形處理，該非擴張的套管進而可被擴張以在標稱10英寸至12英寸的鉆孔中使用。然而，擴張的套管組件必須符合特定強度要求，并且伴隨鉆探加深和新的問題區(qū)域出現(xiàn)，允許隨后的9-5/8英寸外直徑的套管柱通過。上述的變形處理本質上要求使用比較軟的鋼材，其可能不具有油氣井的環(huán)境中所要求的理想的機械性能。相信大多數(shù)潛在用戶由于根本沒有解決的技術或經(jīng)濟問題而導致不能利用當前的可擴張管。例如，人們相信，常規(guī)的可擴張管狀件不具有良好的密封，因為它們沒有充分地與井的不規(guī)則井表面相符合。由鋼材料制造的可擴張管狀件具有從其改變后的狀態(tài)"彈性回復(springback)"到其自然或初始形狀的自然趨勢。彈性回復有時也被稱作"回復"、"彈回"、"彈性復原"、"彈性滯后"和/或"動態(tài)蠕變"。彈性回復存在于加工材料的所有階段。對于預先破裂的管，在整個管弧線的厚度上的變形程度的不同可以被轉換為彈性回復率，所述彈性回復率依據(jù)源自變形的弧線剛度(severity)而改變。結果，人們相信，常規(guī)的可擴張管永遠不能合適地貼合(comply)或密封。此外，通過推動擴張裝置，諸如清管器(Pig)或工作筒，來獲得塑性變形，以使管膨脹和永久變形。擴張裝置可以(1)向下推過管使它變形(2)向上拉過過管，(3)在管內旋轉或者(4)上述的組合。擴張裝置還可以具有錐形楔或錐形輥。然而，眾所周知的是，高級別變形可以導致應力破裂、各種冶金問題和降低的機械性能。目前己知的可擴張管狀件的另外缺陷在于，當管狀件在徑向上變形時，這種向外的徑向擴張導致管狀件整個長度縮短大約1%至3%或更多。沿管狀部件縱向軸的這種收縮是不希望的。無法為收縮提供外部材料會阻止徑向擴張。例如，如果預擴張?zhí)坠茏優(yōu)?卡住"或者承受縱向張力，將不能滿足提供收縮的需要，以及變形材料將變成永久地應變。在擴展螺絲連接件時，這也是困難的重要來源。
發(fā)明內容本發(fā)明涉及可擴張管狀結構，其可以在油氣開采中被用于對鉆孔提供支撐。本發(fā)明的管狀件被壓縮以安裝在鉆孔中。在壓縮狀態(tài)下，本發(fā)明的管狀件可以通過在鉆孔內已經(jīng)展開的其他管狀件的內徑。一旦將該管狀件合適地定位，其展開以與相鄰的管連接或不連接?？蓴U張的管狀結構包括由高強度片狀金屬或其他材料制造的多個彎曲葉片(leaves)。各個葉片的曲率圍繞本發(fā)明管狀結構的一部分圓周或整個圓周延伸。圍繞直徑巻繞多次的葉片在橫截面上可以類似于表簧。葉片互相交疊，以形成多層可擴張管狀結構，其中每個圓周部分包括一個或多個葉片層?？梢詫⑷~片配置為以螺旋或虹膜(iris)橫截面圖案交疊?？商鎿Q地，在管狀組件內，葉片可能占據(jù)特定層，形成同心圓環(huán)橫截面。通過焊接、錫焊、銅焊、機械緊固件、表面特征、粘結劑和任何其他連接機構，一些葉片被互相固定。連接點可以是一個葉片的邊緣與相鄰葉片的較中心部分的連接。為了允許徑向擴張和收縮，一些葉片表面或邊緣沒有連接到相鄰葉片。沒有連接的葉片允許一些相鄰葉片互相滑動，這有利于本發(fā)明的管狀件的直徑擴張或收縮。在優(yōu)選實施例中，葉片由具有良好彈性性能的鋼制造。在壓縮期間，直徑減小和葉片被彈性向內彎曲。利用存儲在各個葉片中的能量，將管狀件保持在壓縮狀態(tài)。在該管狀件被展開(deploy)時，將應力釋放，進而彈性葉片材料將回復到其原始形狀或在鉆孔的內徑上擴張。在一個實施例中，綁帶或其他緊固件可以緊固在管狀件周圍，以在將管狀件壓縮到所需直徑之后保持它處于壓縮后的直徑。這些綁帶的功能還可以集成在管中，以最小化鉆孔容積的使用和需要制造和組裝的部件數(shù)量。在管狀結構被適當?shù)囟ㄎ恢螅梢葬尫胚@些緊固件。釋放機構可以是熱、電或機械的。例如，如果壓縮綁帶包括犧牲性低溫鏈環(huán)，可施加熱量以熔化鏈環(huán)，導致綁帶破裂和允許管狀件擴張。綁帶可以包括電釋放機構，其可以通過導線與釋放該機構的信號源連接。釋放機構可以具有用于無線激勵的射頻接收器，或者導線可以延伸至釋放機構。綁帶可以具有略高于管狀件的固有擴張力的拉伸強度，以使在擴張力出現(xiàn)在管內徑中時，壓縮綁帶破裂。如果管狀件沒有完全擴張到理想直徑，例如鉆孔的內徑，則可以通過管狀件的內徑推動膨脹塞，這將使管狀件進一步擴張。膨脹塞可以是連接到桿或其他裝置的錐狀圓柱裝置，所述桿或其它裝置使塞子被拉過該管狀件。膨脹塞可能不需要連接到桿，并被液壓推動通過管狀件。也可以僅僅通過液壓作用力，獲得完全擴張，而不需要塞子。在這個實施例中，在使用膨脹塞之后，管的自然擴張狀態(tài)和鎖緊機構使管狀件保持在擴張狀態(tài)。擴張鎖緊機構可以具有多種形式，在一個實施例中，在管狀件已經(jīng)被展開之后，處理葉片的接觸面形成磨擦面，例如微觀紋理(織構)面，其阻止了滑動且使管狀件被鎖緊在擴張狀態(tài)。表面處理可以是形成在金屬表面中的突起和凹痕的磨損圖案，或者是應用到該層的磨損材料的附加層。在一些實施例中，使用暫時潤滑劑允許葉片的滑動。然后，可以將潤滑劑去除，以阻止葉片的滑動。例如，可以將硬蠟用作暫時潤滑劑，其在管狀結構的組裝期間被施加到滑動磨損表面。蠟允許葉片表面互相滑動，用于管狀件的擴張和壓縮。在將管狀件展開在理想位置且使用者想將管狀件鎖緊在合適位置時，使用熱量以熔化蠟，蠟從葉片流走。將蠟去除導致磨損面互相接觸。磨損面在它們互相壓縮時不允許相對移動。在另一實施例中，葉片具有棘齒機構，所述棘齒機構使用凸片接合形成在相鄰葉片中的槽和齒。凸片可以包括細長臂狀件，所述臂狀件被連接到該葉片，但彎曲到葉片平面外。凸片接合在大小上可相似的相鄰葉片的槽，以使凸片可以在葉片內滑動。凸片和槽可以具有有角度的多個齒，以使它們僅允許在擴張方向上的棘齒運動。棘齒機構可以被配置，以使凸片和槽的齒僅僅在套管擴張到最小擴張直徑之后接合。因為凸片和槽連接套管的葉片，所以它們有效地將套管的整個厚度集成為單一組件。用于將管狀件鎖緊在擴張狀態(tài)的另一種方法是，使用粘接劑來固定管狀件的葉片。在這個實施例中，施加液體給該管狀件，并且液體能夠流動在接近地間隔的葉片和鉆孔的內徑之間。使用機構保持液體處于適當位置，同時液體固化。一旦固化，管狀件就被永久擴張。液體可以包括能夠在液體中施加然后固化為固體的粘結劑、金屬、聚合物、水泥或者其他類型材料。如果使用粘結劑，可以通過將其曝露于氧氣、催化固化劑、uv射線、液體蒸發(fā)或其他粘結劑相變裝置來硬化粘接劑。如果使用金屬，使10金屬成為液體狀態(tài)，以允許管狀結構擴張。當金屬冷卻時，它硬化且使葉片互相粘結。有可能通過加熱金屬以使它再次液化，以及然后對管狀件進行調整，以使這個過程可逆。如果使用聚合物，它們可以保持為液體，直至它們在化學上互相鍵合。在另一實施例中，使用可變形的夾套來覆蓋管結構的內徑和外徑。夾套具有密封機構，其阻止液體通過葉片泄漏。在一個實施例中，內夾套包括鎖緊機構，其在管狀件已經(jīng)擴張之后阻止管狀件被壓縮。本發(fā)明的管狀結構的其他細節(jié)在詳細的說明中被公開。圖1是處于壓縮狀態(tài)的可擴張管的兩葉兩層實施例的橫截面圖；圖2是處于擴張狀態(tài)的可擴張管的兩葉兩層實施例的橫截面圖；圖3是處于壓縮狀態(tài)的可擴張管的兩葉兩層實施例的側視圖；圖4是可擴張管的四葉四層實施例的橫截面圖；圖5是可擴張管的四葉四層實施例的橫截面圖；圖6是處于擴張狀態(tài)的各層被連接的可擴張管的兩葉兩層實施例的橫截面圖7是處于擴張狀態(tài)的各層被連接的可擴張管的三葉三層實施例的橫截面圖8是處于擴張狀態(tài)的各層被連接的可擴張管的三葉三層實施例的橫截面圖9是具有四層的單葉實施例的橫截面圖；圖10是具有五層的單葉實施例的橫截面圖11是處于壓縮狀態(tài)的交替紋層狀結構的兩葉實施例的橫截面圖12是處于擴張狀態(tài)的交替紋層狀結構的兩葉實施例的橫截面圖13是處于壓縮狀態(tài)的交替紋層狀結構的兩葉實施例的側視圖14是形成四層的兩葉實施例的橫截面圖15是交替紋層狀結構的四葉實施例的橫截面圖16是阻止相鄰層壓縮的棘齒機構的橫截面圖17是將管保持在擴張位置的棘齒凸片(tab)的側視ii圖18是棘齒凸片(tab)的側視圖，其與形成在相鄰葉中的棘齒表面相接觸；圖19是具有多個棘齒凸片的葉片的一部分的視圖20是將管保持在擴張位置的棘齒凸片的視圖21是接合棘齒凸片的棘齒槽的視圖22是處于棘齒槽中的棘齒凸片的視圖23是處于壓縮狀態(tài)中的擴張機構的側視圖24是處于擴張狀態(tài)的擴張機構的側視圖25是八葉螺旋套管的橫截面圖26是具有交叉內外葉組件的套管的橫截面；圖27是使用有本發(fā)明套管的壓縮機構；圖28是用電子束制造的表面凸起的側視圖29是用電子束制造的表面孔的側視圖30是連接到表面孔的表面凸起的橫截面圖31是具有彈性條的壓縮套管的橫截面圖；禾口圖32是具有彈性條的擴張?zhí)坠艿臋M截面圖。具體實施例方式本發(fā)明專注于直徑可擴張的管狀結構。本發(fā)明的管狀結構可以被壓縮和放置于地層或任意其它結構的鉆孔中。在壓縮狀態(tài)下，該管能夠裝配在展開(d印loyed)的管的內徑中，并提供合適的循環(huán)環(huán)空。因此，通過其它展開的管，將壓縮管置入鉆孔中。一旦將可能包含或不包含與相鄰的展開管狀件的連接件的管結構合適地定位，它在直徑上擴張直至其外徑受到巖石鉆孔阻擋?？蓴U張?zhí)坠芸梢源┩搞@孔壁。在一個實施例中，本發(fā)明的可擴張管可以包括多個可擴張彈簧，所述多個可擴張彈簧為強彈性材料的片，由至少一張材料片形成為大致圓柱形狀，并且具有沿圓周邊緣和沿圓柱形狀的長度或高度延伸的至少兩個自由端。此后，可擴張彈簧將被稱為"對開式套管(splitsleeves)"。通過穩(wěn)定"對開"的至少一側，多個對開式套管被組裝成單個井套管或管狀件。本發(fā)明的對開式套管可以利用相反(opposing)的彈性處理可靠地擴張被用作高強度管的圓柱形結構。對開式套管由可壓縮的單元(cell)和其它類型的被激勵部件來構造，其形成為具有自然加大的外直徑的管狀。該裝置在制造期間被暫時壓縮且通過可去除的約束裝置(bond)和一體的包裹材料被保持在減小直徑的狀態(tài)。一旦被置入井中，通過電的、機械的和化學壓縮裝置，去除暫時的約束裝置。然后，對開式套管被允許呈現(xiàn)其自然的未壓縮的狀態(tài)，結果產(chǎn)生具有大于其標準尺寸要求的自然尺寸的應變激勵組件。在制造期間，通過實施大量這種工作，技術構思有利于擴張的可靠性。在需要時，使用大量常規(guī)液力和/或機械力壓縮管道的外徑。在壓縮之后，保持管子在較小直徑，并且被用于減小管外徑的能量被存儲在壓縮的管中。在將管釋放時，向外擴張能量被釋放，并且外徑及內徑擴張。通過增大設備的自然偏壓(bias),可以利用極大量的井下工作實現(xiàn)牢固的可擴張管，這還提供作為整體好處的高壓地層密封性能。由于殘余應力能量被施加在地層上，因此使用所述新方法沒有"彈性回復"效應。這提供了高壓環(huán)空密封的基礎。在擴張期間，管結構是可調整的，使設備高度順應不規(guī)則的井孔表面。在優(yōu)選方法中，復合擴張力的有效使用實際上被用以依據(jù)管的理想配合局部地重新改造地質構造。與追求順應井環(huán)境的其他方法相反，在獲得順應性時，新系統(tǒng)沒有極大地犧牲強度性能。高壓密封是提供整體解決方案和降低標準井構造成本的一種方法。這些空間基準涉及圓柱體的一般形狀，所述圓柱體具有圓周、直徑和長度(如放在地面時)或高度(如下放到井中時)。套管的高度和長度還可以被稱為縱向方向。在井中使用之前，可以徑向壓縮本發(fā)明的可擴張?zhí)坠芑蚬芑蛱坠芤孕纬删哂休^小外徑的圓柱體形狀。在一個實施例中，套管設計由具有大彈性范圍的高偏轉部件來構造。這種管設計使用多層高強度的相對薄的材料，并且提供許多想要的機械性能。例如，這種配置的擴張性能可以超過200%。這種高擴張百分比性能允許從相對簡單的鉆孔包層到貫穿管產(chǎn)品以及重工業(yè)管道應用的廣泛應用。一般地，可擴張裝置需要135%的擴張百分比，以被結合到鉆探作業(yè)中，以允許適當?shù)靥峁┍诤窈脱h(huán)環(huán)空(armulus)。該技術適用于寬范圍的管直徑，從小于3英寸到大于28英寸。眾多彈性部件可以被排列，以形成具有相當厚度和機械性能的設備。該技術的另一重要方面在于，它可以由非常高屈服強度的材料來構造。機械性能直接隨所提供的材料的質量和數(shù)量增加。作為大直徑井設計的新的預期例子，可以提供用于16英寸直徑套管的雙中心鉆頭方案，可以為套管提供1.5英寸或更大壁厚、250ksi(千磅/平方英寸)或更高的材料構造、135%或更高的擴張性能，并且標準內徑?jīng)]有損失。相似地，可以將兩英寸或更大厚度的擴張在常規(guī)16英寸套管方案中實施。對于更典型尺寸，使用高屈服強度材料和一英寸或更大壁厚的9-5/8英寸套管也在本發(fā)明技術的合理范圍內。來自彈性區(qū)域部件的新的可擴張的構造對于將設備集成進實際的鉆探作業(yè)中提供了可行性。這是實時傳送擴張的主要原理。由于為了正確地被打開，新管狀件僅僅需要彈性功能的某些區(qū)域，所以鉆探壓力不會自動地破壞材料的擴張整體性。此外，還可以將新方法具有的堅固套管規(guī)格類型看作底部鉆具組件的規(guī)格。在另一實施例中，可擴張管狀件或套管可以包括多個堆疊的較小對開式環(huán)段，例如帶有沿圓周邊緣的切口或間隙的環(huán)，以形成大致圓柱體的形狀。類似于具有連續(xù)層的實施例，各個環(huán)段可以被容易地壓縮以形成壓縮的管狀件。此外，各個環(huán)段可以被定位，以根據(jù)需要控制切口區(qū)域或間隙的方位。這里使用的術語"管狀件"或"套管"表示具有大致圓柱形狀的結構，并且在地質構造中有用。非限制性的例子包括無套管鉆孔(井)和下套管鉆孔(井)應用；包括通過常規(guī)的連續(xù)管柱組件傳送入地下，圍繞管組件集成為套管，通過測井電纜、盤管、通管，集成為鉆采、測井或生產(chǎn)組件的整個部分，自由下降、泵入、起下一次管柱(one-trip)傳送和非起下管柱(no-trip)傳送；覆蓋常規(guī)井下生產(chǎn)直徑，一般在2.375和28英寸之間，重新進入(re-entry)直徑，一般小于5英寸，微孔直徑，一般小于4.5英寸，以及大直徑管狀件和產(chǎn)品，一般大于16英寸；覆蓋井伸縮(welltelescoping)井構造類型、嵌套構造，帶有交疊部分的單直徑，沒有交疊部分的單直徑，離散部分構造，離散安置；覆蓋通過例如彈性體之類的彈性層的密封，諸如圍繞外直徑的易彎曲的弧形鋼部件之類的整體密封，與諸如整體包含或隨后通過端口傳送的水泥之類的常規(guī)密封劑相接合；覆蓋通過摩擦地質結構或現(xiàn)有管狀件來粘附設備，與地質結構或現(xiàn)有管狀件結合，穿透地質結構或現(xiàn)有管狀件，成形局部地質結構或現(xiàn)有管狀件，包括常規(guī)術語基本管、套管、套管延長部、包層、鉆探套管、聯(lián)接器或連接部，使用以下工具鉆探套管、打入式套管、吊架、加熱器、器械、集成的鉆探組件工具、集成的射孔彈、選擇穿孔的整體、分離套管、打撈工具、襯管、封隔器、補片、多孔循環(huán)液漏失補片、篩網(wǎng)、套管靴(shoe)、工具及管道系統(tǒng)?？梢詫⒈景l(fā)明的管狀件或套管使用在地質構造中，例如開采碳氫化合物的井中。如這里所使用的術語"爆破壓力"或"崩裂壓力"表示，套管可以最終承受施加徑向或環(huán)向作用力的特定量的內部或外部壓力而沒有被破壞。優(yōu)選的是，沒有以給定的爆破或崩裂壓力啟動滲漏通道。這里所述的套管能夠從壓縮的徑向狀態(tài)徑向擴展，因此，至少具有壓縮狀態(tài)和擴張狀態(tài)。優(yōu)選的是，在擴張狀態(tài)中具有大于鉆孔的工作直徑的外直徑。更優(yōu)選的是，在非壓縮狀態(tài)下的套管的外直徑大于井孔的標稱工作直徑。同樣，優(yōu)選的是，至少部分徑向擴張是彈性的。徑向擴張的彈性部分可以為全部擴張的全部或任何部分。通過被用于擴張管狀件結構的直徑的任何物理方法、工藝或裝置，還可以獲得任何剩余的擴張。有各種機構，其可以被用于保持擴張狀態(tài)的管狀結構。例如，通過增加流體壓力或利用諸如塞子或工作筒之類的膨脹裝置，可以施加內部壓力，以進一步擴張?zhí)坠艿狡渥詈髷U張直徑?？梢詫⑻坠鼙３衷谄鋽U張狀態(tài)，使用各種機構棘齒部件、紋理表面、微觀紋理表面、摩擦、粘附等等。在這些實施例中，或者通過存儲的能量或通過任意其他擴張系統(tǒng)使套管擴張，并且用一種機構將套管保持在擴張狀態(tài)。外徑的減小允許套管處于壓縮狀態(tài)，以使其通過處于擴張狀態(tài)的相同套管的內徑?？梢允褂酶鞣N機構保持組件處于壓縮狀態(tài)，直至套管被下降到它將被安裝的位置。非限制的例子包括粘結邊緣、粘結表面、繞線、加裝護套及其組合。在釋放該機構時，對開式套管可以彈性擴張至其原始15沒有加載的直徑。在下面參考圖26,討論壓縮系統(tǒng)的例子。這里所述的管狀件或套管可以由任何合適材料制造。非限制性例子包括金屬合金、非金屬、合成物、塑料、形狀記憶材料和其任意組合。優(yōu)選的是，使用具有明顯屈服和彈性性能的材料，例如碳鋼或樹脂纖維合成物。在一個實施例中，通過在相鄰層之間放置潤滑材料，使層間的滑動摩擦最小。潤滑層可以包括蠟、石墨、低摩擦聚合物或在擴張和/或壓縮期間允許層間容易地互相滑動的其他潤滑劑。在另一實施例中，液化的結合材料可以起到套管的相鄰層之間潤滑劑的作用，然后，在固化時可以粘結相鄰層。這里所述的管狀件或套管，可以被用作單個部分(或一節(jié)套管)或者使用在套管柱(或者套管節(jié)的組合)中。這里所述的管狀件或套管，還可以被用作管或套管的獨立柱或者作為鉆探組件的任意部分(或者眾多類型專用鉆探管狀件和工具的組合)?？梢越雍先魏纬Ｒ?guī)套管來使用本發(fā)明的管狀件，以形成長的管柱?？商鎿Q地，這里所述的管狀件或套管，可以被用于僅僅穩(wěn)定井中的離散問題區(qū)域。形狀記憶材料的例子包括鎳鈦合金，例如鎳鈦諾。這些材料可以被熱激勵，因此，它們可以在轉變溫度之下被壓縮和冷卻。形狀記憶材料將保持壓縮狀態(tài)，直至被加熱到轉變溫度之上。在套管被適當定位時，對它加熱，以使壓縮部分呈現(xiàn)正常擴張狀態(tài)。因為這種材料目前非常昂貴，因此僅在承受高變形的管狀結構的區(qū)域使用有成本效率，而在其它區(qū)域使用成本更低的材料。本發(fā)明的管狀件應用的強度要求取決于井的工作條件和特性。因此，這些強度要求并不意味著成為總體發(fā)明的限制。而是，這些強度要求是優(yōu)選的，并且一般遠大于當前擴張件的物理性能。套管優(yōu)選應當符合幾種強度性能，以符合油田環(huán)境中所預期的需求。管狀件優(yōu)選具有可與常規(guī)可擴張AP工或ISO指定管狀件相比較的或超過常規(guī)可擴張API或ISO指定管狀件的爆破或崩裂壓力的額定值。管狀件還優(yōu)選具有可與常規(guī)可擴張API或ISO管狀件相比較的或超過常規(guī)可擴張API或ISO管狀件的軸向載荷強度額定值。第二組要求涉及擴張期間縱向長度的改變。優(yōu)選的是，將軸向長度的減少限制到小于大約3%，更優(yōu)選地到小于大約1%，以及最優(yōu)選地為0%(例如，在軸向長度上沒有改變)。在一些應用中，例如符合地質沉降，理想的是，同時增加徑向擴張期間的軸向長度。例如，如果壓縮套管的30英尺部分被放置在鉆孔中，優(yōu)選的是在完成徑向擴張之后，該節(jié)段至少為大約30英尺長。下面的部分描述了用于本發(fā)明可擴張對開式套管的控制物理過程以及實施例。在一個實施例中，對開式管必須實現(xiàn)在沒有外部能量情況下的四英寸的擴張外徑，例如施加內部壓力。為了將組件展開至鉆孔中，壓縮組件必須能夠通過相同設計的擴展節(jié)段安裝。具體地，套管的壓縮外徑必須小于套管的擴張內徑。理想的是，處于壓縮狀態(tài)的套管的外徑和處于擴張狀態(tài)的內徑之間至少有0.125英寸的徑向間隙。這允許各種流體被抽運通過環(huán)空，進而減少套管在展開期間被堵塞的機會。在一個實施例中，套管可以為大約30英尺長。在一個實施例中，對開式管的壓縮和隨后擴張被限制到至少部分彈性的變形。這種設計方式與僅僅依賴于用于徑向擴張的塑性變形的系統(tǒng)不同。在對開式管的擴張中，該管的節(jié)段的軸向長度沒有減少，這樣，30英尺長節(jié)段應當在壓縮和擴張狀態(tài)下保持30英尺長度。除了尺寸要求之外，為了適于使用在油田環(huán)境中，對開式管設計還具有物理強度要求。對開式管必須能夠承受6000磅/平方英寸爆破或崩裂壓力而不被破壞、塑性變形或啟動滲漏通道。該設計必須能夠支撐大約25000磅軸向載荷加上3000英尺長套管的重量。微鉆孔管狀件的優(yōu)選極限軸向設計載荷目標是支撐100000磅或更多，'而沒有故障。如果沒有設置層間的粘結劑，套管中的各層必須能夠承擔設計軸向載荷。如果各層具有相同厚度，然后內層將具有最小的橫截面面積和最低承擔載荷性能。外徑典型地為管狀件的己知設計特征，其由鉆孔直徑所限定。通過設置對應于鉆孔尺寸的外徑Douter，基于軸向設計強度，可以確定所需要的面積。隨著面積被求解，基于公式面積二7i/4(Douter2—Dinner2)，可以求解內徑和壁厚。所需要的管重量加上25000磅必須小于屈服強度乘以管狀件的橫截面積乘以安全因數(shù)。因為相對薄的壁厚能夠支17撐所需軸向載荷，所以許多幾何尺寸和材料選擇可以提供所需強度。在其更基本的形式中，對開式管可擴張?zhí)坠芸梢员粯嫿橐幌盗袔в袌A周間隙的同心圓柱金屬體。在一些實施例中，需要金屬體之間的機械連接?？梢允褂酶鞣N對開式管尺寸和構造作為可擴張對開式套管。下面提供對開式套管的具體結構。下面所述的各個結構可以被單獨或組合使用。例如，組合對開式套管可以包括內部分和外部分。在使用多于一層時，各層可以具有相同厚度或每層具有不同厚度，以及各層可以由相同材料或不同材料制造。另外，各層可以具有變化的厚度?？梢岳锰囟▽又凶兓暮穸葋慝@得理想的參數(shù)，例如，增強擴張度或增強的應變能。對開式管思想體現(xiàn)為一系列同心薄壁管，其具有沿各個部件長度切出的圓周間隙。使用所施加的力矩，通過減小各層的間隙來改變組件的外徑。這種直徑減小允許處于壓縮狀態(tài)的套管通過處于擴張狀態(tài)的相同套管的內徑。使用機構來保持組件處于壓縮狀態(tài)，直至套管被下降到它安裝的位置。在將機構釋放時，對開式管彈性擴張到其原始沒有加載載荷的直徑。圖1顯示處于壓縮狀態(tài)的對開式管101的橫截面的簡單示意圖，以及圖2顯示處于擴張狀態(tài)的對開式管狀件102。該構思需要至少兩層，外層103和內層105，以產(chǎn)生生產(chǎn)環(huán)空和油田地層之間的充分隔離。當鉆孔形成時，套管101被安裝在鉆孔中，一般從上部開始。隨著鉆孔加深，附加的套管101被插入穿過擴張?zhí)坠?02的內徑，以及在被合適定位之后，套管101被擴張。在優(yōu)選實施例中，擴張?zhí)坠?02擴張以接觸鉆孔。如所述，可以釋放約束機構，以擴張?zhí)坠堋Ｔ谝粋€實施例中，相鄰套管被連接在一起且形成密封。對開管設計考慮了套管的制造、壓縮和隨后的展開。在壓縮和擴張狀態(tài)需要如上所述的設計結構分析。參考圖1、2，在一個實施例中，對開式套管101包括至少兩個同心彎曲層，外層103和內層105。外層103具有對開部分107，以及內層105具有相似對開部分109。外層103和內層105被配置有被定位在管狀件的相對側面上的對開部分107、109，以使它們沒有交疊。對開部分107、109的尺寸可以在壓縮和擴張狀態(tài)之間相當大地改變。圖3示出處于壓縮狀態(tài)的完整兩層對開式套管101。對開部分107沿18著套管101外層103的整個長度向下延伸。對開部分109沿著套管101內徑的長度向下延伸。套管101的長度可以是任意長度，然而在優(yōu)選實施例中，套管101的長度可以為大約30英尺長。套管IOI的末端可以用連接件(未顯示)連接在一起，所述連接接被連接到套管101的末端。優(yōu)選的是，定位對開部分107、109互相遠離，如圖1一3中所示，為了提供最高量可連接表面積以及提供最長的可能滲漏通道。這種長滲漏通道降低了在使用中泄漏的風險。在一個實施例中，僅僅在擴張之后，使用粘結劑或其他約束方法來永久連接該兩層。定義對開部分107、109的內層105和外層103的邊緣可以是圓的或錐狀的，以降低層間階梯變化，這將緩解局部應力的潛在問題。因為僅僅使用單層支撐定位擴張的對開部分107、109的對開式管的部分，所以各層必須被設計為具有足夠的材料強度和厚度，以承受施加給套管的破裂和崩裂加載。在另一實施例中，對開式套管包括多于兩層的材料。人們認為，這種結構可以在任何施加應力期間增加關鍵區(qū)域的壁厚。一種可行的結構為圖4中所示的四層設計。在這個實施例中，四層對開式管設計202具有下面物理特性材料屈服應力100磅/平方英寸、最外面層203的厚度0.065英寸、中間外層205的厚度0.060英寸、中間內層207的厚度0.052英寸以及內層209厚度0.052英寸。在一個實施例中，軸向作用力極限為51000磅，以及爆破壓力極限為6250磅。因為套管的最薄部分為兩層厚，所以各層強度必須是總的設計爆破和崩裂壓力的一半。對開式套管不限于四層。然而，增加層數(shù)可減小給定厚度的對開管可允許的壓縮外徑。為了最外層承受其必需的擴張，可以采用縮減的壁厚。盡管對開式套管被顯示具有對齊的最外層203和中間外層205的對開部分217和對齊的中間內層207和內層209的對開部分219，優(yōu)選的是可以使所有的間隙不相互對齊，以使套管的任何薄壁部分最小。四層對開式套管204的可替換實施例被顯示在圖5中。在這個設計中，每個對開部分與相鄰層的對開部分成90度的取向。與圖4中一樣，套管具有外層203、中間外層205、中間內層207和內層209。外層203的對幵部分221在套管204的底部。中間外層的對開部分223在套管204的右側，中間內層的對開部分225在頂部，以及內層209的對開部分227在套管204的左側。使用這種偏移的對開部分設計，所有套管區(qū)域由至少三層加固。因此，各層的設計強度可以為施加給套管的總設計爆破和崩裂載荷的三分之一。在一個實施例中，在擴張之后，使用粘結劑或其他約束方法以永久連接相鄰層。粘結劑還可以填充在各層的間隙中，以降低在套管的這個區(qū)域的泄漏風險。在本發(fā)明套管的其他實施例中，將多層連接在一起以防止多層間的相對轉動。參考圖6，內層231的一部分可以在連接點239處被固定連接到相鄰外層233。連接點239可以為多個連接點或單個細長接縫，所述接縫沿著套管206的長度延伸。連接點239在套管206從壓縮狀態(tài)到擴張狀態(tài)的整個運動過程中保持內層231的對開部分235與外層233的對開部分237分開。在這個實施例中，內層231的一個邊緣被連接到外層233的內表面，以維持對開部分235、237的分離。連接239可以是焊縫、機械緊固件、粘結劑、焊錫、銅焊、彈性元件或可被使用的任意其他連接結構。優(yōu)選的是，圍繞圓周在相鄰層之間在單個點處形成連接239，以使套管206的各層在壓縮和擴張位置之間是可移動的。盡管一些圖中顯示了層間的空間，但是優(yōu)選的在層間沒有空間，并且優(yōu)選的是具有與外層233貼合的內層231。這種結構確保從壓縮狀態(tài)到擴張狀態(tài)，間隙231將一直是互相相對的。在另一實施例中，對開套管可以具有奇數(shù)層(例如，三層對開管)，如圖7、8中所示。在圖7中所示的實施例中，套管208具有內層331的外表面，所述外表面在第一連接點339被固定連接到中間層333的內圓周邊緣。外層335在第二連接點337被固定連接到中間層333的外表面。層331、333、335被固定連接，以使對開部分301、303、305的位置沒有互相交疊。這樣，就消除了潛在的滲漏通道。優(yōu)選的是，具有在角度大小或寬度上類似的對開部分，以使形成壁厚的層數(shù)在套管的整個圓周上是均勻的。層的這種均勻性有助于保持圍繞套管圓周的套管壁強度的均勻性。盡管優(yōu)選的是具有在寬度上類似的葉片，但是也可以具有在寬度上不均勻的葉片。參考圖7，套管208包括內層331的對開部分301，其小于中間層333的對開部分303。外層335的對開部分305遠大于其余對開部分301、303。盡管對開部分305十分大，但是在任何對開部分301、303、305中沒有交疊。因此，套管的所有部分具有至少兩層。盡管優(yōu)選的是具有互相連接的相鄰層，但是這不是必需的。在圖8中所示的實施例中，內層341和中間層343被連接到外層345，但是內層341和中間層343沒有直接連接。內層341在第一連接347處被固定連接到外層345的內表面。最內層341的外表面在第二連接349處被固定連接，以使其對開部分221與擴張狀態(tài)的中間層343的對開部分221相對。中間層343的外表面被固定連接，以使間隙221與擴張狀態(tài)的外層345的對開部分221相對。因為內層341被連接到外層345，因此，連接347通過中間層345的對開部分221，可以是細長的緊固件。可替換地，對開管可以具有沒有連接到相鄰層的偶數(shù)層。例如，在對開管系統(tǒng)中，可以配置有四層對開管，具有連接到第三層的第一內層、連接到第四外層的第二層和連接到第四層的第一層。再者，層間的連接可以穿過層的對開部分。因為這種延長的長度，所以連接可以是細長連接部件，而不是例如焯縫的直接連接。在參考圖9和10的另一實施例中，本發(fā)明的套管包括盤繞成提供類似于表簧(clockspring)或固定彈簧(constantspring)的橫截面單個連續(xù)的材料片403。為了提供所需的強度，套管應當由彈性高強度材料制造，以及具有所需壁厚。這通過提供多層薄材料或較少層厚材料來實現(xiàn)。如圖9中所示，套管401的橫截面還可以由三層厚材料403組成。相反，如圖10中所示，套管405具有八層較薄材料407。材料的厚度在如圖9、IO中所示的橫截面中可以是不變的，或者它可以變化的。例如，朝向橫截面內層，材料可以是較薄的，以允許壓縮狀態(tài)的該部分容易彎曲。可替換地，朝向橫截面的中心，材料可以是較厚的。圖9、10中所示的盤繞結構具有較低粘結強度要求、較長滲漏通道和較少制造步驟的優(yōu)點。由于各層的厚度相對小，因此，在最內和最外層處的邊緣在盤繞結束處不產(chǎn)生大凹口。例如，這種均勻半徑更優(yōu)選用于設置封隔器。此外，對于這種設計，因為小凹口和應力在許多結構層上的散布，緩解了應力集中。在另一實施例中，對開管套管包括至少兩個交叉(interleave)的彎曲層，其帶有圓周開口。交叉的結構使用多個葉片形成螺旋圖案，每個葉片穿過其它葉片的對開部分。參考圖ll、12，顯示了具有分別處于壓縮和擴張狀態(tài)的兩個葉片353、355的交叉套管341。材料的各個葉片353、355具有兩個圓周邊緣和對開部分357。在交叉結構中，相鄰層353、355通過對開部分357。在壓縮狀態(tài)中，對開部分357之間的距離是窄的，以及在擴張狀態(tài)中，對開部分357寬得多。在這個實施例中，多級葉片353、355可以是相同的，并且對稱地圍繞套管351的直徑排列。優(yōu)選的是，互相遠離地定位間隙221,以提供最大量的可連接表面積以及提供最長的潛在滲漏通道。交叉葉片353、355更均勻地在整個套管351中傳送載荷。交叉管可以具有兩層或多層。該兩層交叉管可以包括被固定連接到外層的內表面的內層的一個邊緣，以保持在壓縮狀態(tài)至擴張狀態(tài)之間的彼此相對定位。連接可以是焊縫、機械緊固件、粘結劑、焊錫、銅焊、彈性部件或可以被使用的任意其他形式或任意其他連接機構。優(yōu)選的是，形成連接，以使每層的至少一個圓周邊緣可在壓縮位置和擴張位置之間移動。由于各個葉片部件303、305是相同的且僅僅需要一個尺寸，因此在該實施例中還可以改善制造中的考慮因素。如果圖11和12中的兩個環(huán)303、305將被組裝，用于確保與其他層的工作或組裝，然后將需要形成殘余應力的一些變形。一個葉片353的表面匹配另一葉片355的表面。使用附加葉片層，這種錯配導致需要順序固定組件，以在制造期間確保工作或插入外部葉片。為了在精準裝配組件中使用這種聯(lián)鎖方案，單層優(yōu)選為螺旋形式。在概念上，獲得這種螺旋匹配的最簡單方法為使用方程R二RO(l-ke)，其中RO二外半徑、R二在角位置e處的半徑，以及為k正常數(shù)。交叉套管的葉片的節(jié)距(Pitch)或斜率與葉片數(shù)量和套管直徑成比例。對于單葉片套管，每個旋轉層安置在自身之上，這樣節(jié)距等于葉片層的厚度。當該層螺旋向外擴張時，每一圈各層半徑增加一層的厚度。相反，如果在交叉套管中使用兩層，則螺旋節(jié)距為雙倍的葉片厚度，以容納如圖11中所示用于兩個葉片所需的空間。兩葉片是相同的且均轉過315度。如果我們希望增加壁厚，則兩種方案是可行的。第一種是保持相同數(shù)量葉片和簡單增加其角度跨距。第二種選擇是增加葉片數(shù)量，這同時增加葉片的節(jié)距。當增加更多葉片時，各層的半徑也將增加。盡管圖ll、12中所示的葉片303、305每個都形成單層，以使壁厚為一或兩層厚度，但還可行的是具有進一步圍繞直徑延伸的擴張葉片，以進一步增加壁厚。參考圖14，顯示了相似的交叉套管組件361，具有被增加到720度角度跨度的兩個葉片363、365。兩葉片363、365以順時針方向向外螺旋擴展，并且完成兩圈。這兩個螺旋葉片363、365開始和結束在套管的相對側。如所示，葉片363開始在內表面的左上側以及結束在外表面的左上側，而葉片365幵始在右下內表面以及結束在右下外表面。用于增加壁厚的另一方法為將螺旋部件的角度距度固定，以及設計配置以適應增加數(shù)量的匹配葉片。圖15顯示套管371，其具有8螺旋葉片373的配置。各個葉片373跨度大約180度，并且相鄰葉片交疊45度。具有多層相同葉片的套管具有制造簡單的優(yōu)點。因為葉片是相同的，所以通過在螺旋輪廓之間軸向軋制，它們可以由連續(xù)條帶制造。在從滾軋成形彈性回復且被切割為所需長度之后，葉片被成型以賦予所需要的螺旋形狀。在該過程中，其他所需的軸向特征，例如用于棘齒或密封的凹槽或較薄部分，可以通過將適當?shù)奶卣鹘雍显跐L軋表面上而產(chǎn)生。如果層厚是恒定值t，則對于等間隔的n個葉片，我們需要螺旋在360/n的旋轉度中徑向向內移動數(shù)量t。等同地，螺旋設計的節(jié)距應當為每圈nt。轉換為適當?shù)幕《?，方?l)中的常數(shù)k應當被設定為kwt/(27t)。在一個實施例中，具有外徑4.5英寸、8個1/16英寸厚的葉片的8葉片設計具有外殼體和鎖定構思。在組件徑向壓縮期間，由于葉片的曲率半徑從外側至內側減小的事實，葉片的內部將承受比外部高的應力值。因此，葉片的內部將達到屈服，而外部保持進一步彈性應變的能力。為了增加總的徑向壓縮量，因此必須逐漸從外側向內側減少葉片厚度。這可通過由錐狀條帶形成螺線來實現(xiàn)，這簡單地線性從一個邊緣到另一邊緣減少了厚度。然而，這可能具有產(chǎn)生不再完美匹配和密封的螺線形式的缺點?？商鎿Q示例采用沿螺線形狀設計葉片的更精致方法。螺線的葉片當它們向內彎曲向中心時緊密地會聚在一起。在一個實施例中，具有初始厚度0.1〃的單螺旋葉片可以轉過兩圈。這具有幾何上固定的形狀，僅僅隨擴張按比例改變。例如，第一圈與第二圈相同，但是以5.9:6的比例形成。定義螺旋的方程為R=R0e-ke，其中k為用于向內彎曲螺線的正常數(shù)，e為極角，即圍繞螺線的角位置。通過在所需厚度的各個側面獲取來自角位置的半徑值的差，可以獲得在任何點處的葉片厚度。用于螺線，該數(shù)值k為0.002674。這可以容易地根據(jù)用于位置零處所需求厚度的方程式來獲得。也就是，使肌=6，采用在角度0和2兀處的半徑差為0.1英寸，得到所需k值。然后，最終葉片厚度在這個例子中可以獲得為0.097英寸。在8個螺旋葉片形成管狀件的例子中，為了容納相鄰葉片，每個具有初始厚度0.l"的螺線在45度的弧度上從其開始位置向內移動0.1英寸。在這個例子中，將被求解用于k的方程式為O.1=6(卜e-(Tc/4)k)，這使k等于0.0214。注意，這一單個數(shù)字和外半徑定義了整個布局。在這個例子中，葉片的內部厚度給出為6(e-k兀-e-k(Ti+Ti/4))二O.0935英寸。通過螺線套管的下面合適系列，可以獲得精確組裝的交叉設計。根據(jù)外直徑、所需葉片數(shù)量和所需葉片厚度(用于螺線的外葉片厚度)，可以容易地獲得適當分析的設計參數(shù)。用于螺線配置，隨組件中葉片的數(shù)量和外葉片厚度，葉片錐度改變。這給出了確定在組件的徑向壓縮期間彎曲應力僅僅具有小變化的配置的可能性。通過隨后的高效的軸向滾軋操作，套管中的葉片可以被制造。在滾軋工序期間，可以減小葉片厚度，以給出均勻減少或理想錐度，從而提供有益的大量加工硬化。本發(fā)明套管的葉片在圍繞套管的角度長度上不必對稱。在一個實施例中，具有所述結構的短長度葉片部分，以及非常長且接近環(huán)繞管狀結構的其他葉片部分。因為短葉片僅僅占用管狀件中的小部分，因此它們可以使用例如粘結劑和點焊的粘結方法被連接到較長葉片部分。焊接阻止了葉片部分之間的相對運動。用于阻止相對運動的另一手段為形成在葉片中的特征，例如允許相鄰葉片互相接合的凹槽或凹陷。在一個實施例中，套管由12個螺線形狀葉片組成，由具有0.029〃厚度的1035鋼制造，其以螺線幾何形狀被排列。各個葉片在松弛情形中跨越180度的總角度(4.300英寸)，其對應于在外側表面上的6.443英寸的弧長。該原型的擴張狀態(tài)被示出，其具有4.3英寸的外徑和對應于七個葉片的0.203英寸的總壁厚。該套管將能夠收縮至3.210英寸的外直徑。24在從收縮狀態(tài)的擴張期間，在形成自由滑動平面的兩葉片之間將有大約三英寸的相對運動。擴張?zhí)坠艿墓ぷ髦睆綖?.0英寸一4.25英寸，其導致3.510英寸一3，760英寸的內直徑。這些尺寸包括圍繞套管外側的彈性套筒，用于密封目的，大約為0.025英寸厚度。實際尺寸被總列在表l中。<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>表l在另外的實施例中，本發(fā)明的管狀件可具有非常大的直徑。在一個實施例中，本發(fā)明的可擴張?zhí)坠転槁菥€管狀件，其被配置為十葉片套管，所述十葉片套管特征在于在如制造條件下的無應力(stress-free)狀態(tài)下外直徑10.50〃和最小內徑9.0325"。有效外徑10.27〃和有效內徑9.27〃產(chǎn)生套管的有效結構厚度0.50〃。該套管可以由4140鋼制造。較大管狀件的實施例的物理尺寸被概述在表2中。<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>表2在一個實施例中，制造處理方案如下套管部件有盤繞CRS形成，精確軋輥形成對稱形狀且按長度切割；通過激光接縫焊接部件為管狀結構，制造套管組件。若有必要，感應加熱系統(tǒng)被集成用于預先和后續(xù)熱處理。對焊點的預先加熱可以減小熱應力，最小化焊接硬化、減少孔隙度和加氫裂化以及改善微結構。后熱處理可以類似地釋放可導致焊縫裂紋的熱應力。套管組件被壓縮和固定以保持壓縮狀態(tài)。在套管的存放和運輸期間，還安裝安全綁帶以提供另外保護。通過焊接增加端部連接件。注意在這個部分中重要的是，4130是合適的推薦材料選項，只要可以獲得需要的屈服強度。低碳4130將明顯較少地受到破裂的影響，從而減少與焊接4140相關的當前風險。制造成本不受這種變化的影響，且可能獲得較高焊接速度和減少或消除預先加熱的需要。在優(yōu)選實施例中，使用常規(guī)輥軋成形技術制造在組件所使用的葉片部件。對于大量制造相似形狀部件，由盤繞饋送的原材料形成部件是有用的。這個過程典型地獲得高生產(chǎn)量可預測的轉換成本。葉片部件的表面狀況可以依據(jù)應用而改變。可能需要相當?shù)呐泶_定對需要的給定幾何尺寸，對于輥軋機生產(chǎn)者或內部的滾軋成形操作的織構化(texturing)方法的適當組合。然而，如果表面狀況可以被集成到輥軋成形中，則可能是獲得特定表面紋理(織構)或覆面的最小花費的方法。在一個實施例中，葉片部件由通過具有特定結構的軋輥以在葉片部件的表面上形成特征的材料形成。也可以通過附加的二次表面處理，控制表面拋光，該二次表面處理導致機械紋理，例如軋花、鍍層、迭片、蝕刻、激光加工和其它表面加工選擇。從而，可以提供具有一系列表面紋理的模壓葉片件。在組件操作之前，對葉片部件進行清理。裝配本發(fā)明套管的處理可以包括錫焊、銅焊、焊接和任意其它類型的工業(yè)強度緊固機構。重要的是，如果焊料和銅焊可能與導致電偶腐蝕的鹽相接觸，則使用沒有鋅的連接合金。葉片優(yōu)選在制造期間及組裝之前預先包附銅焊填充劑或焊料。合適的焊料阻止腐蝕，并且有助于形成密封接頭。焊料通常具有可調解的液線溫度，并且一般小于700華氏度。在焊料中將產(chǎn)生孔隙，這可能弱化結合。在另外的實施例中，套管的層通過銅焊被緊固在一起。由于焊料是軟26金屬，錫焊接頭沒有銅焊接點那樣堅固。理想地，層間的距離是這樣的銅焊材料不必填充層間的大的空間。使用銅焊用噴燈或熔爐、焊劑以及銅焊合金實施銅焊。在一個實施例中，使用為水基粘團的粗碳酸鉀(BlackFlux)(SilverBrazingFlux)，其由硼和氟的鉀鹽組成。推薦使用噴燈、感應器、熔爐、電阻器和其它加熱方法。合適的銅焊合金是SilvaloyB72NV銅焊合金成份為50-80%(重量)銀、10-50%銅和0.5-8.0%鎳。它呈現(xiàn)為金屬絲、桿或條的形式。在又一實施例中，可以將多層焊接在一起。激光焊接處理具有以下優(yōu)點堅固、高速并且適合于軸向焊縫機?？梢允褂眉す馄骱偷入x子焊接生產(chǎn)本發(fā)明套管設計所需的焊接接頭。等離子焊接裝備容易與接縫機集成，并且提供比激光焊接更寬的焊接接頭尺寸。在一個實施例中，在焯接之前，葉片被預先加熱以允許部件緩慢空氣冷卻。在一個實施例中，焊接系統(tǒng)包括線性縫焊工作夾具、激光焊接頭和感應預加熱頭。焊接機可以密封焊接一個葉片到先前放置的葉片的頂部或底部。各個葉片圍繞套管直徑被偏移一定量設置，由外部工具來定位和支撐，以形成套管結構。沿套管長度的一個縫焊縫將新的葉片部件連接到先前的葉片部件，直到組裝十個葉片部件。在運輸之前，將壓縮和約束套管組件。將實施壓縮的機器施加作用力給套管的葉片，以減小直徑。壓縮百分比和作用力將取決于設計比值、葉片表面狀況和其它因素。壓縮工作站將壓縮交叉套管結構至預定直徑。工作站可以包括大液力抓斗組件，以施加必要的壓縮。組件的內表面將襯設有高強度滾珠組件，以使套管在壓縮期間在固定裝置(夾具)內移動。壓縮固定裝置將具有進出"槽"，以允許應用約束帶。可以安裝另外的安全帶，以在存放和運輸期間確保穩(wěn)定性。對最后組件檢測、移動到噴射工作站用于保護性處理，進而放置在存儲處。在替換實施例中，可擴張管狀件或套管可以由多個對開式環(huán)或短高度對開管部件來形成，它們在縱向上交錯，以順應在盤繞管操作中的盤繞處理。單個短環(huán)部件的圓周定位可以被控制，以使所有間隙可以處于動態(tài)方位，以實現(xiàn)盤繞和沒有盤繞的狀態(tài)。優(yōu)選的是，利用軸向定位結構(例如，圓周限位器)，協(xié)助保持單個環(huán)部件在理想方位。多個對開環(huán)部件可以利用套筒保持在壓縮狀態(tài)，然后通過去除內部壓力或者消溶或軟化套筒被擴張。在另一實施例中，可擴張管狀件或套管可以由多個對開環(huán)部件形成，其在徑向和縱向上是可壓縮的。此外，可以控制單個環(huán)部件的圓周方位，以使所有間隙處于同樣方位或者不同方位中。有用的環(huán)部件的非限制例子包括鎖緊墊圈或扣環(huán)形式的對開環(huán)部件，具有不確定的高度。可以控制單個環(huán)的形狀，以具有各種優(yōu)點。例如，環(huán)可以被成形為螺旋取向，以使軸向長度可以在擴張中而增加。優(yōu)選的是，利用軸向方位結構(例如，花鍵，其中對開環(huán)被連接到該花鍵，類似于肋骨的解剖學連接的方式)，以協(xié)助保持單個環(huán)部件在理想的方位中。多個對開環(huán)部件可以利用套筒被保持在壓縮狀態(tài)，然后通過去除套筒例如消溶或軟化套筒被擴張。可替換地，利用多個葉片，環(huán)部件可以被保持在壓縮狀態(tài)。在優(yōu)選實施例中，葉片部件能夠高度偏轉，這種管設計提供允許管狀件擴張超過200%的機械性能。這種高比值性能允許該技術從相對簡單的包層到通管產(chǎn)品的廣泛應用。一般地，對于將被集成進鉆探操作中的可擴張裝置，需要135%的擴張比，允許充分提供壁厚和循環(huán)環(huán)空。該技術的直徑性能可以從小于3英寸直徑變化到大于28英寸直徑。由彈性區(qū)域部件構造新的可擴張?zhí)坠芴峁┍患蛇M實際鉆探操作中的設備。主要原則是需要潛在的實時傳送可擴張?zhí)坠埽怨?jié)省大量的井構造成本。由于本發(fā)明管狀件僅僅需要特定區(qū)域具有彈性功能以適當?shù)卮蜷_，所以鉆探應力不會自動破壞材料的擴張整體性。這可以允許套管從鉆孔被取出且被重新使用在其他鉆孔中。此外，新方法能夠實現(xiàn)的該類型的堅固套管規(guī)格可被看作底部鉆具組件規(guī)格。本發(fā)明同時具有管理底部鉆具組件、隨鉆套管和可擴張?zhí)坠艿膬?yōu)點。管狀件可以具有暫時焊縫或任意其他暫時接合方法，并且還可以被放置在例如彈性體的可擴張?zhí)坠苤谢蛟诳蓴U張?zhí)坠苤車?。在環(huán)部件被正確地放置在鉆孔地質構造中時，暫時焊縫或暫時接合被破壞。使用超過接合的拉伸強度的內壓力或另外類型的作用力，可以破壞暫時接合。這允許環(huán)部件擴張為未壓縮直徑。圍繞環(huán)部件的可擴張?zhí)淄部梢云鸬巾槕貙用芊獾淖饔?。在另一實施例中，可壓縮的單個連續(xù)片狀材料被形成為可壓縮的管狀形狀。得到的管狀件具有沿該管狀件的軸向長度的連續(xù)間隙。使用各種方法、處理或裝置，可以將管狀件保持在被壓縮狀態(tài)中。例如，可以利用套筒保持管狀件處于被壓縮狀態(tài)中，然后可以將套筒去除、松開或破壞，以允許管狀件的擴張。可替換地，使用例如暫時焊接或約束綁帶的暫時接合，可以將管狀件保持在被壓縮狀態(tài)中。在套筒或暫時接合釋放的情況下，可以擴張該管狀件。與可擴張環(huán)一樣，用于單一連續(xù)層對開管的暫時接合可以使用內部壓力或使用超過接合的拉伸強度的作用力被破壞。這允許單層對開管擴張到其未被壓縮的直徑，以及還導致彈性套筒擴張。圍繞對開管的可擴張?zhí)淄部梢云鸬巾槕貙用芊獾淖饔?。在一個實施例中，套管包含釋放機構，其能夠實現(xiàn)遠程破壞約束焊縫或綁帶。套管或約束綁帶包括能夠接收煙火或炸藥"按鈕"的"口袋"。這種按鈕不會被插入口袋，直至組件準備好被移入孔中。在套管被合適地定位之后，使用有線或無線起爆管遠程啟動該按鈕。在被啟動時，按鈕的爆炸導致焊縫或綁帶釋放或崩裂。然后，套管可以擴張到鉆孔的內表面。相關于爆破的使用，這種方法的使用允許套管的制造和運輸更簡單地實施。盡管己經(jīng)描述了制造過程，但是本發(fā)明管狀件或本發(fā)明的套管可以通過各種方法被制造?？梢栽诰畧鲋圃煸撎坠?，或可替換地，在傳送之前預先制造該套管。制造過程一般包括下面步驟形成葉片部件；在各個葉片中形成具體結構，例如棘齒或阻擋片；形成套管組件；壓縮套管；將套管固定在壓縮狀態(tài)中；插入地質場點；和展開套管。通過任意合適的制造處理，可以制造套管中的多層。有用的制造處理的非限制性例子包括輥軋、鑄造、壓縮、成形、沖壓、模制成型、切割、鍛造及其組合?？梢允褂美绾辖鸾饘?、高合金金屬之類的金屬性的，和例如陶瓷或改性復合材料之類的非金屬。在獲得套管層之后，然后可以添加一些特征或細節(jié)。例如，棘齒可以被切割或機加工進該層中，使用類似于那些用于將滾花表面應用進薄壁管的方法。使用激光或粒子改性處理，還可以蝕刻或獲得棘齒或其它有織紋的表面或微織紋表面接合。其它有用的特征包括可以通過彎曲、巻曲或沖壓形成的不規(guī)則或不連續(xù)擴張限位阻擋件(例如，沿縱向邊緣)。這些限位器僅僅接合在具有最平坦弧線的最大擴張直徑或點處，以便不會永久卡住或阻止擴張過程。然后，使用任意合適的裝置、方法或處理，可以壓縮套管中的該層或多層。壓縮步驟將一般需要應用扭矩。一種有用的方法將包括作為擠出處理部分中最后步驟的壓縮步驟。可替換地，套管的該層或多層可以通過縮小模具(reductiondie)被拉制(drawn)。一旦被壓縮，使用限制裝置或結構，本發(fā)明的套管可以被固定在壓縮狀態(tài)中。在這個步驟中，固定設備或方法一般被使用。在一個實施例中，套管可以由套筒、繞線或綁帶包裹，這些可以在后面被切斷或破壞以啟動擴張。非限制例子包括下面步驟對邊緣或任何合適區(qū)域施加暫時焊接或焊料；將纏繞在管狀件的外徑周圍材料(例如，由鎂或其它活性金屬或自燃材料制造的條帶)放入鞘中或破壞掉；利用可以被切割、毀壞掉或熔化的圍繞外徑的材料帶；在邊緣處夾緊互鎖裝置，其可釋放或者在后面被破壞掉；使用可破壞掉的材料(例如，鎂)填充部分互鎖的邊緣；以及這些方法的組合。在下面，進一步詳細地描述作為一種普通但非限制自燃材料的鎂的使用。在壓縮步驟之后，本發(fā)明的套管或管狀件可以被使用在井中。然而，在組合了兩個或多個上述套管的組合套管中，組合套管可以利用任意合適裝置、方法或處理被組裝。在一個例子中，可以將一個套管插入另一套管的內徑，它們均處于壓縮狀態(tài)。這個實施例假定，套管被壓縮以具有預定內徑和外徑?？商鎿Q示例將利用冷縮或滲出(sweat)管插入。另一例子包括在壓縮套管之前從里向外逐漸增加可壓縮管，然后壓縮組合套管。然后，通過焊縫、間斷焊接、纏繞、包上覆層或任意其他壓縮機構，可以將壓縮的套管保持在如上所述的壓縮狀態(tài)。還將預料到的是，可以在組合套管中利用引導裝置幫助各個套管相對于其它套管的位置的對齊。在通過各種裝置和處理安裝和擴張之前，這里所述的套管的分離層可以被保持在一起。在一個實施例中，可以對各層添加互補縱向彎曲或互補綁帶凸起(例如，在圍繞圓周)。在另一實施例中，可以在套管的末端，30添加小導向裝置。例如，經(jīng)由粘接或焊接，可以添加"L"形狀或"U"形狀導向裝置。在這個實施例的變形中，套管的末端可以是巻曲的，以阻止單層的不想要的縱向移動。在另一實施例中，可以利用"突出(pop-out)"特征鎖緊套管的各層。從外表面觀察套管，該"突出"特征為凹入部分。這個特征類似于壓縮容器，以利用任意合適裝置、方法或過程在套管處于壓縮狀態(tài)時將凹陷區(qū)域暫時引入到套管。優(yōu)選的是引入"突出"特征，以提供套管的彈性變形。"突出"特征可以被引入在沿套管的圓周邊緣的一個或多個區(qū)域處。當擴張發(fā)生時，這些凸起部分將首先沿著套管的圓周表面回復到正常形狀。可替換地，使用輔助擴張力將導致回復到其正常形狀。在另一實施例中，展開(employment)設備可以包括導向裝置，以在展開期間保持多層在一起且保持套管。這些導向裝置是可延伸的。利用任意合適裝置、方法或處理，可以將這里所述的管狀件或套管從壓縮狀態(tài)激活到擴張狀態(tài)。激活通常包括去除、破壞、破裂、燃燒、軟化或切斷固定設備或方法，以允許壓縮套管中固有的彈性能量提供擴張。通過機械或化學方法，這可以被實施。例如，可以化學破壞暫時固定設備?？商鎿Q地，可以使用電阻點燃先前在被壓縮同時給設備提供機械強度的自燃部件。通過鋼纜或通過鉆探組件，可以在鉆孔中提供電能或其它能量，例如源材料?？商鎿Q地或接合上面方法，使用壓力，例如來自泵或被推過套管的錐形工作筒施加的內部壓力將固定設備機械地破壞、切割或去除。一旦本發(fā)明的管狀件或套管被定位和擴張，可以使用各種裝置、方法或處理維持套管處于擴張狀態(tài)。利用接合和非接合方法，套管可以一般被維持在擴張狀態(tài)。接合方法一般包括在套管達到想要的擴張狀態(tài)之后在層間形成物理的、化學的、冶金的或電學接合。有用的接合的非限制例子包括粘結劑、電磁接合、焊接、銅焊、錫焊及其任意組合。在一個例子中，在層間或在層間的某一關鍵區(qū)域利用粘結劑。優(yōu)選的是，使用在井中的典型工作壓力和溫度下堅固的粘結劑。有用的熱固粘結劑的非限制例子包括聚酰胺和帶有芳族胺的環(huán)氧樹脂。合適聚酰胺的例子是PMR-15，其是高溫加成空氣干燥(addition-airing)的聚酰亞胺。聚酰亞胺具有少量的有機溶劑，從而實現(xiàn)井下環(huán)境的粘結劑化學穩(wěn)定。聚酰亞胺具有高熱穩(wěn)定性和低熱膨脹系數(shù)的另外優(yōu)點。在另一實施例中，粘結劑可以是單一組合物或兩部分組合物，其在兩部分組合物從壓縮態(tài)到擴張態(tài)接觸時變?yōu)榛钚哉辰Y劑。有用的兩部分反應粘結劑的非限制例子包括丙炔腈和甲基丙烯酸甲酯。優(yōu)選的是在套管達到擴張狀態(tài)時或之后開始固化粘結劑。使用其他類型輻射，例如加熱或諸如紫外線之類的光線或可見波長光線，可以固化粘結劑。在另一實施例中，粘結劑或用于該粘結劑的催化劑可以被封起來。例如，催化劑可以被微封入袋中，所述袋在一定條件下能夠被釋放，例如在擴張期間的一定溫度、壓力或層的移動下。存在一種用于確定各個對開管層之間剪切應力的方法。剪切應力取決于所施加的爆破或崩裂壓力和各個層之間接觸區(qū)域的量。粘結劑可以受到一系列剪切應力的影響，在將6000磅的爆破壓力施加給套管時一般是切向應力。接合剪切分析沒有考慮由對開管的圓周間隙導致的剪切區(qū)域的減少，而是假定接合的層數(shù)等于實際導致粘結劑剪切載荷的層數(shù)。對開套管的各層間的粘結劑保持層互相之間免于移動。粘結劑還起到關閉層間滲漏通道的作用。對開管粘結劑必須能夠承受存在于爆破或崩裂壓力期間的剪切載荷，所述爆破或崩裂壓力被施加給套管。另外，在井下環(huán)境中，粘結劑必須沒有性能劣化。選擇粘結劑的關鍵點為粘結劑固化的起始點。如果粘結劑永久地固化，套管可能在必要時不能擴張到其設計的最后直徑。對粘結劑的合理密封將阻止未固化的粘結劑免于在接觸例如鉆井液體的物質時固化，這可阻止粘結劑固化和/或可能弱化接合。隔離粘結劑免于污染的一種方法是使用彈性套筒包裹組件的內外表面。這種密封套筒層是足夠堅固的，使它若在展開期間在鉆孔壁上滑動時沒有破損。它還必須是足夠有彈性的，從而不會阻礙對開管的擴張。另一粘結劑傳送方法為通過將催化劑封入袋中，所述袋在設計的溫度下熔化。一旦被熔化，催化劑被釋放且將暴露給粘接劑，這將啟動粘結劑的固化和硬化?？商鎿Q地，在對開管被移動進擴張位置時，包含催化劑的膠囊破裂。另一方法是使用帶有在接觸時固化的兩種反應物的粘結劑。在套管被正確地定位和擴張時，反應物之間的屏障被破壞，以使反應物直接接觸和硬化。在對開管中所使用的粘結劑必須能夠承受誘發(fā)的剪切應力，以及在高溫工作環(huán)境中是惰性的。符合可擴張?zhí)坠艿钠谕d荷范圍的這些要求的材料類型是聚酰胺。這些粘結劑不具有許多有機溶劑，使膠體在鉆孔環(huán)境中在化學上穩(wěn)定。高溫穩(wěn)定性和低熱膨脹系數(shù)使這種粘結劑理想地用于對開管應用中。在可替換實施例中，其他接合機構可以使用。例如，摩擦焊接或其他接合或非接合機構可以被單獨使用或與上述粘結劑組合使用。非接合方法一般提供物理屏障，以阻止回復到壓縮狀態(tài)。非接合方法的非限制例子包括棘齒、滾花(knurling)、局部機械變形、穿刺裝置及其組合。在一個實施例中，套管中的層的全部或部分的相對表面可以被刻劃，以大致上在層間產(chǎn)生棘齒。通過激光處理在表面上形成一些滾花或微小特征，也可以獲得這種效果。在另一實施例中，泵壓力單獨可以被用于協(xié)助套管的擴張?？商鎿Q地，可以將例如來自泵的液體壓力或來自改型工作筒的機械壓力的壓力用于使套管在關鍵區(qū)域變形以形成"突出"特征，或者磨耗金屬或其他材料，來實現(xiàn)這種接合。從外側觀察套管，這將機械地在套管中產(chǎn)生凸起部分。在另外例子中，穿刺設備，例如毛刺、釘子、螺釘或U形釘，可以被用于幫助附加套管到井壁。優(yōu)選的是，使用自身密封的穿刺部件。在彈性結構和高壁厚的使用上，可允許的強調提供從許多不同連接類型中接合最佳部件的機會。因為這么多接合材料是可利用的，所以該連接可以完全沒有干擾地被設計。連接管節(jié)段使用來自螺紋的、快速連接的和高壓密封設計的類似部件。在彈性結構和高壁厚的使用上，可允許的強調提供從許多不同連接型號中接合最佳部件的機會。因為這么多接合材料是可利用的，所以完全沒有干擾地設計該連接。連接管節(jié)段使用來自螺紋的、快速連接的和高壓密封設計的類似部件。由于先前、對立的皺縮問題的消除，連接整體性被進一步改進，新技術提供針對包辛格效應(Bauschingereffect)對縱向行為的完全控制。針對未預期縱向"饋送"問題的控制還對推進可擴張系統(tǒng)開發(fā)提供了機會，因為對用于分離套管組件形成復雜的、連接的井下交疊的依賴還由本發(fā)明的可擴張管狀件被簡化。這里所描述的單獨套管部分可以被連接形成利用任意合適裝置、方法或處理的套管柱或鉆柱或其他組件的全部或部分。"聯(lián)接"通常指代切割為管的螺紋并使用單獨的帶螺紋的軸環(huán)；"連接"通常被用于鉆探組件，其中螺紋和密封凸緣是整體的，或者鐓粗(upset),徑向向內或向外突出，或者不鐓粗。本發(fā)明的一個優(yōu)點在于任意連接類型可以被使用且優(yōu)選沒有軸環(huán)的、平齊型的。本發(fā)明平齊壁可擴張?zhí)坠艿闹饕嫣幵谟谑褂脹]有鐓粗(non-upset)或平齊型連接，需要很小的擴張比率用于管狀件沿著自身延伸和擴張。第二主要益處在于由于當突起軸環(huán)存在時實際上沒有間隙產(chǎn)生，所以對鉆孔的密封功能被簡化。功能目標是連接和密封。連接同時接受拉伸、縱向彎曲、扭轉和彎曲應力。傳統(tǒng)上，密封來自于施加給鉆探工具接頭的機械能，所述接頭匹配凸緣表面。同樣的匹配力應用于本發(fā)明的技術。通過添加順應性彈性或韌性金屬或相似材料，補充了密封性能。在整個連接接合區(qū)域中，順應性或柔韌的密封材料的集成包括韌性、可變形、可流動和/或彈性材料例如銅、鉛、彈性體或塑料的使用。順應或柔韌的材料可以被供給作為o環(huán)和o環(huán)凹槽，或者被供給作為全部條帶，以產(chǎn)生較長滲漏通道，或者作為整個末端部分，用于提供一般的密封整體性的目的?？梢岳枚喾N方法，以實現(xiàn)冗余密封系統(tǒng)。鉆探操作目的是連接、密封和同時調節(jié)循環(huán)和多種鉆探應力。優(yōu)選地，所有性能具有不定次數(shù)的聯(lián)接和不聯(lián)接的能力。為了將單獨的接頭部分接合在一起，用于連接目的，在本發(fā)明中構思許多方法。例如，通過施加扭矩以將一個螺紋連接器旋進匹配的螺紋裝置中，可以連接簡單的螺紋聯(lián)接器。在一些例子中，聯(lián)接可能僅僅需要軸向力將聯(lián)接鎖定在一起。在這種情況中，對相鄰套管施加壓縮力導致聯(lián)接器的接合。如果聯(lián)接使用鋸齒或棘齒機構，則相鄰套管被同樣地推擠在一起，以接合聯(lián)接器。一旦相鄰套管被正確地定位，則聯(lián)接器可以包括必須被壓縮的交疊部分。在這個實施例中，在聯(lián)接器的交疊部分處，或者向內徑向壓縮被作用于外部部件，或者向外徑向力被施加給內徑。各種其他聯(lián)接器機構適于本發(fā)明的套管，以及聯(lián)接器激勵可以通過作用力和運動的任意非限制組合，包括縱向阻力、扭矩和/或徑向壓縮。34由于管狀件的壓縮狀態(tài)大致上起到規(guī)則管的作用，任何數(shù)量常規(guī)螺紋類型可以被應用到末端。然而，假定眾多同時發(fā)生的應力發(fā)生在井下，在擴展期間及之后，在連接管之間打開時，互補部件間的關系不能一直正確地對齊。因此，必須假定有限數(shù)量的最后的、實際的連接接合。在另一實施例中，使用更少設備子系統(tǒng)，層疊或夾層方法可以簡化提前展開問題。這種方法組合了將套管固定在壓縮狀態(tài)、激勵套管的擴張、將設備與鉆探流體密封以及永久地設置在擴張狀態(tài)。這種方法利用自燃和/或放熱型材料，它們被層疊在剛性但可熱流動的材料層之間?？梢詫⒐こ痰?、低溫硬釬焊和自燃材料的交替層涂敷在套管的所有表面上。此外，通過對開套管的加裝鞘管和有效增厚或剛硬化單層，這種方法還有助于加強?？赡婵闪鲃硬牧系姆窍拗评影ɡ绾噶匣蚝搞~的低溫金屬，和例如塑料、組合物的非金屬以及強化彈性體。這些材料優(yōu)選是可結合到套管層的。優(yōu)選的是，該材料在500F—800F范圍內是可流動的。使用電阻系統(tǒng)，可以激活或觸發(fā)可流動的材料，其經(jīng)由有線或其他裝置被傳遞。依據(jù)展開序列呈現(xiàn)的實施例細節(jié)被在下面闡述。三殼對開管配置被用于簡單示意說明。在這個實施例中，彈簧部件表示一個套管層。在一個實施例中，本發(fā)明的可擴張管狀件具有九個分離層和三個葉片或彈簧，它們在下面從內層到外層被描述。1、兩層硬/軟塑料或彈性體為最內層2、Mg片或涂層在內彈簧內徑表面上3、彈簧#1(還被討論為巻簧)4、在彈簧井l上夾層的焊料/Mg/焊料5、彈簧#26、在彈簧弁2上夾層的焊料/Mg/焊料7、鋼彈簧部件井38、在彈簧ft3上的Mg片、纏繞、管或涂層9、作為外部地層密封的硬彈性體、塑料或組合材料為最外層其他可能的層或部件包括可以被集成在間隙區(qū)域中的織物或膜片，以俘獲特定自燃排氣/污染物。如果自燃或放熱需要大量02，這可以以固態(tài)形式層疊。彈簧部件可以在兩側具有一體的可見或微觀結構棘齒系統(tǒng)。將單個對開套管保持在壓縮狀態(tài)有幾種方法。取決于所需作用力，這些方法中的一些包括將彈簧組件插入在Mg管或類似管中以約束它，通過螺旋纏繞Mg(鎂)帶或線圈對套管加鞘，使用相同自燃物或通過整體模制焊接彈簧套管邊緣。其他可能的方法包括形成套管邊緣，將彈簧邊緣鉤住或嚙合到自身并提供Mg螺紋或將棘齒表面暫時焊接或釬焊在一起，或者在相對表面上交替地將它們推開。另一方法將以塑料、彈性體、鋼基質、薄金屬板或類似層包裝設備的整個外表面。自燃材料可以由火花機構來點燃，該火花機構包括由導線連接到開關和本地或遠程電壓源的電阻部件?？梢詢H僅在需要火花時，施加電壓。如果電源是本地的，則可以無線激勵該開關。如果開關和電壓源是遠程的，可以將導線連接到電阻部件，以及使用者可以手動激勵該開關?？商鎿Q的或增強發(fā)熱方法是，當它發(fā)生在通過泵壓或工作筒工具導致徑向能量傳遞期間時，局部施加摩擦。對固定材料的分解允許彈簧部件釋放向其自然的、打開的、超尺寸形式?？梢园才艔椈刹考械淖饔昧?摩擦關系，以使該設備在合理條件下能夠完全靠自身擴張。通過內徑施加的液態(tài)壓力可以被使用來協(xié)助擴張。在其他實施例中，還可以使用其他物理擴張裝置。當自燃產(chǎn)生的熱量液化了低溫合金時，液化的金屬還可以產(chǎn)生滑動彈簧表面間的潤滑。產(chǎn)生自燃氣體，通過在金屬液體中生成氣態(tài)砂眼或通過在液體和滑動面之間提供低摩擦氣體層，進一步降低了摩擦。優(yōu)選的是，在彈簧的活動期間保持對井液(例如，鉆探泥漿)的密封。這種密封提供了較清潔的接合環(huán)境，以確保任何重新硬化材料的整體性，以在趨于保持最終擴張的直徑整體性的可替換方法中，形成封裝和質量增加"子管"。接合環(huán)境密封系統(tǒng)實際上是冗余的，包括外部、內部密封層，以及與內部彈簧部件成整體的密封。密封，尤其在內部中的那些密封，實際上是單向的，以允許通過彈簧的有效滑動和自燃排氣或其他內部污染物的排出運動。36通過提供大致上連續(xù)的彈簧系統(tǒng)，可以超越對于密封的一般依賴度。取代具有截然不同的前沿，這些區(qū)域將轉變?yōu)楸∏覐椥缘牟糠?，以不能滲透的方式延續(xù)到下一個彈簧邊緣。這種過渡材料可以屈服或塑化，而不影響其它自擴張性能。過渡材料甚至可以是另外的特定類型的可鍛低溫金屬。彈性過渡材料也可很好地實現(xiàn)這種構思。與方法無關地，優(yōu)選的是密封套管的外徑、內徑和末端。加熱的彈性體或類似材料可以隨擴張伸展，以及可以在整個擴張過程中維持其整體性和密封性能。特別是，葉片彈簧#3可以在外部密封的相對液化層下滑動，以及密封可以落入當對開管擴張時被加寬的任何間隙中。由于外部橡膠和彈簧#3之間的接觸區(qū)域較熱且它靠近最外直徑，所以在彈簧一橡膠界面處可以有更多可靠的液體因此減小的摩擦。對內徑附近的加寬的縱向間隙的密封可以隨相似"滑動事件"啟動，其中金屬彈簧部件或多個部件在密封材料的暫時液化層下移動。由于內徑中的靜力學壓力大于設備中空隙的壓力，所以液化密封材料被徑向地向外推，填充被加寬的間隙。對于同樣流體，存在傾向，其協(xié)助移動密封材料的徑向位移，以實際刺穿密封整體。從而，密封自身的剛度可因而是兩相的。形成內部密封的絞合方法可以產(chǎn)生需要的"雙相"密封剛度。從里到外地，這些被分別標示為密封層A和B。隨著局部施加的自燃熱，相對于由鉆探泥漿所冷卻的最內層徑向密封層A，鄰近彈簧和鄰近密封層B的層中的材料可以更快地液化。構思是隨著流體靜壓力被施加給更剛硬的層A，引起它快速地擴張。在層A處的擴張力被傳遞給了層B。因為層B是相對液化的，因此它可以最后僅僅流進加寬的縫隙區(qū)域，從而增加空體積或者在縱向上試圖溢出?？梢詫覣的殘余吸收進單個棘齒凹槽內。這就是說，材料被驅使進入形成在彈簧部件的表面上的凹槽、根部、刻痕、凹陷或其它缺口。當密封材料硬化并穿透刻痕深度時，通過有效變硬棘齒根部和整個表面，層A材料還協(xié)助支撐彈簧部件打開。通過提供廣泛的應力消除部分或者對彈簧構造壓制波紋，刻痕或棘齒還允許單個部件的更大擴張和壓縮速度。該方法仍將模擬高壁厚的許多優(yōu)點，進而增加關于較高表面積的接合剪切性能，從而降低了用于接合材料的載荷要求。鉆孔流體將侵蝕任何可能的開口，包括設備末端處的那些開口。一種可替換的密封方法是，使擴張事件產(chǎn)生在接近底部向上類型的基礎上，通過例如在100英尺設置中將設備激勵點定位在距離底部5英尺至10英尺處。也就是說，首先激勵管狀件的90英尺深的部分。將互補低壓方向提供給縱向擴張還有助于排除可能的點火廢氣問題，其中這些氣體可以受控制地被去除。在設備內部流體相對于井流體靜力學是充分正的、不可壓縮時，或者當接合材料固相具有足夠阻止末端侵蝕的性能時，末端區(qū)域流體侵蝕將傾向于不發(fā)生。將橫向末端特征集成到外部密封套筒對可能流體侵蝕提供了冗余?？梢愿鶕?jù)點火事件生成氣體。生成的氣體通過允許它們溢出或包含它們來管理。優(yōu)選的是，利用釋放該氣體的方法。由于導致擴張的凈作用力的方向是從內到外，這也是在套管內的層之間流體流動的法向方向。通過偏轉協(xié)助這種輸運的間隙區(qū)域，發(fā)生了大致徑向壓縮。隨著整體系統(tǒng)運動，液化材料的運動推動或向外輸運氣體。流體運動的第二通常方向是向井上，由環(huán)空中的被移動的鉆探泥漿所承載，然后將廢棄材料輸送至大氣。根據(jù)外密封層的激勵，在外直徑處，可能已經(jīng)存在廢氣。這種氣體及在內部建立的其它氣體的存在被考慮提供兩個優(yōu)點和一種缺陷。優(yōu)點為，增強密封材料的熱態(tài)。當轉移的鉆探泥漿可能趨于過早地冷卻材料時，這可能被需要以保持外部密封層的柔軟性。第二優(yōu)點是，氣體排放可以提供摩擦降低層或其它便利之處，以幫助控制彈簧部件相對于密封層的移動。一般地，集成大量小的、單通道端口將氣體釋放給外部密封是最明智的方式，以均勻地提供加熱和減小摩擦?？赡苡泻Φ挠绊懠性谕ㄟ^過多混合(over-misceiving)的污染物而產(chǎn)生密封材料自身中的空隙。可替換地，通過注入密封劑或實際產(chǎn)生各種膨脹或起泡技術，這種影響可以被忽略，甚至作為極大擴張或激勵外部材料的手段有益地被改變和使用。在一個實施例中，在末端區(qū)域處始終利用了相對固態(tài)橡膠。在縱向上，套管的最終狀況可以包括冷卻的硬化橡膠，部分混合(misceived)過渡區(qū)域，然后是釬焊中間體的主要長度。這種末端結構還導致涂膠密封的前體形式，用于后面構造單直徑的、最小交疊類型的對接接頭。當前估計是混合材料的影響或即使最小間隙對套管組也是沒有害處的。內部橡膠帽可以為最小厚度，或者它可以在縱向為幾個英寸厚。直到氣體的實際釋放，氣體壓力將施加在加熱、半液體橡膠末端帽部分上。在靜力學力在外部沒有施加給它時，橡膠氣體帽優(yōu)選地吸收其自身內部熱和生成的氣體壓力，該熱量/壓力具有過多靜力學作用。橡膠層的所有相態(tài)根據(jù)這種變化的壓力需要升降。通過在彈簧部件的剛性鋼壁內提供橡膠體的充足縱向長度，這兩種情況被滿足。在深鋼通道內，覆蓋較長長度的這種柔軟狀態(tài)的橡膠提供了關于順應于變化的外部壓力要求的高的自由度。研磨鋼彈簧的縱向邊緣以引起且限制流動可以擴展這種壓力順應。在開口端、空鉆孔情形時，下面所述的吊架/裝卸傳送設備將阻止?jié)撛诘耐怀龌騼炔坎牧系膿p耗。用于本發(fā)明的管狀件和套管的傳輸系統(tǒng)可以提供許多功能，其包括通過管線或管組件傳輸套管；在擴張期間輔助保護和密封端部分；提供替代的流體流動路徑或逆循環(huán)子系統(tǒng)；供給鄰接密封材料；和在縱向上維持部件的相對位置。在一個實施例中，使用吊架傳輸系統(tǒng)將套管插入鉆孔中，所述吊架傳輸系統(tǒng)包括兩個主要件、連接到底部的頂部件。吊架傳輸系統(tǒng)可進一步包括頂部件和底部件的連接管。由于內徑中的泥漿泵壓力可以被用作擴張力，所以頂部件和底部件優(yōu)選是相對凸起形狀，其接收施加向各端的壓力。至管線和管組件的連接可以在吊架傳輸系統(tǒng)的頂部、中部或底部。電激勵硬件還可以穿過吊架設備。這些頂部和底部件可以同時組合內徑泵壓力密封和設備懸吊功能。可以有雙密封部件，內徑管理密封和端部/鄰接密封。內徑密封一般在整體形狀上可以是圓錐形，并且可以由縱向波狀起伏的彈性體材料制造。剖開圖將顯示相對"S"形狀在中心一底部一筒夾處連接，并圍繞管。底部件可以被連接到底部螺紋，并且還在安置期間起到導向靴作用。連接鉆桿或管可以穿過內徑密封的中心。內徑密封抓住和密封套管的內側。內徑密封可以通過筒夾被連接到中心管。在連接管和筒夾之間為附加的密封硬件，類似于可能被使用在液壓系統(tǒng)中的那些密封硬件。在筒夾中還有啟動剪切銷，其在將預定量壓力施加在中心管內時被釋放。密封-擴張構思為當施加泵壓力時，撓性密封圓錐體在縱向上推開。先前沿系統(tǒng)的縱向軸線建立的材料進給密封的徑向增長。當材料被縱向壓縮時，波狀"S"方案的縱向移動也推壓密封件以徑向增加。作為替換，皺褶內徑密封被認為能夠提供同樣的用于徑向增加的縱向進給的功能。通過將與套管的內徑相接觸的直線、凹陷唇沿或杯狀物集成到內徑材料，產(chǎn)生附加密封性能。在S形狀的頂部邊緣處是用于套管的末端區(qū)域的實際永久密封。這種密封可以被暫時承載在主吊架密封上。這種密封還優(yōu)選地接合圍繞套管的外徑懸掛的橡膠"裙緣"。這是附加支撐且確保末端密封的定位的形式。裙緣還提供用于套管的附加密封和在外部的附加柔韌性。如果鄰接區(qū)域變得不符合尺寸規(guī)格或者狹窄，附加柔韌性是有益處的。尺寸不符合規(guī)格的概念是清楚的。狹窄的概念也是新的，在狹窄環(huán)空中的流動仍舊能夠被相對柔軟的材料推動并圍繞它。這與在狹窄情形中試圖泵過固體鋼管形成對照。優(yōu)選的是，當徑向擴展發(fā)生時，裙緣實際向外拉末端密封。末端密封自身應當是與套管彈簧部件的末端處的布置互補的纏繞結構或其他形式。密封優(yōu)選是塑性變形的，以使自然地不會趨于向內徑移動且在內部變成可能的阻礙。內徑密封可以包括鋼帶，以提供對波紋狀層的反向能力和徑向的正向作用力以協(xié)助末端密封的塑性變形。通過固體環(huán)的累積，將會導致正向擴張力。在暫時基礎上，這被連接到懸掛(hanging)裝置。在第二末端密封在合適位置的情況下，存在加強作用，以減少如在"末端密封"部分中所討論的在初始、模制橡膠密封中固有的任何缺陷。將適當壓力施加到末端密封的情況下，懸掛系統(tǒng)保護和允許中間凸出擴張或末端向下或末端向上擴張。后面的輔助末端保護變?yōu)轭~外的鄰接密封。對移動經(jīng)過鄰接區(qū)域的移動液流的處理需要特別小心，以使不會沖走本地地質構造，設備的末端、設備的外密封另一方面一般使該區(qū)域不穩(wěn)定?；痉桨甘呛唵瘟鲃臃祷刂饕畠葟?。這種流動將發(fā)生在上懸掛工具頂部上。在長套管柱中，在"末端密封"部分中詳細闡述的任何"中間凸出"40型激勵要求必須被定時，以使在環(huán)狀空間上產(chǎn)生全面沖刷，并且在擴張?zhí)坠芎竺鏇]有捕捉液體。任何輔助擴張操作需要被類似地調節(jié)。一個可替換的方案是將全部被轉移的流動從鄰接區(qū)域下方逆循環(huán)出去。由于可能存在許多流體在長套管柱中轉移，大量流動理想地應當發(fā)生在在鄰接區(qū)域下方幾英尺處，以阻止對關鍵末端區(qū)域部件的腐蝕。至少，如在項目1中所述的使出口區(qū)域成錐狀且形成雙彈性體層，提供了對湍流的減緩，提供了抗腐蝕的犧牲材料，以及提供了用于隨后的環(huán)狀空間密封目的的柔韌性。可替換的方法通過使"凹穴(scoop)"結合到懸掛器、末端和外表面，以及將它定位在距離鄰接區(qū)域幾英尺遠處，來試圖保護末端區(qū)域地質結構和設備末端。然而，凹穴優(yōu)選在完全擴張之前被恢復。末端密封系統(tǒng)還優(yōu)選調節(jié)在鄰接安裝最后設定時需要的任何縱向調整。一旦開始擴張，由于套管有意在地層中不流動，所以失去了對縱向調整鄰接區(qū)域的選擇。提出了任何軸向調整，以進行三維地處理。構思在于，先前所述的裙部件可以拉動末端密封超過與外徑齊平處，或者使它暫時"在口唇上方(lip-over)"。在該點，如有必要，將有過量密封材料填充縱向或徑向間隙?？v向調整實際上作為附加的環(huán)形空間密封發(fā)生，從而阻止對精確連接的鄰接的需要。單直徑密封在所有方向中是可調整的，但永遠不侵入內徑。當鄰接區(qū)域處擴張末端密封環(huán)變得完全擴張開時，在某種方式上，它必須與懸掛系統(tǒng)分離。這首先被提出通過暫時承載部分的薄部分的自剪切發(fā)生。這些部分將隨徑向擴張逐漸伸展和變薄。對這種剪切一分離的冗余可以通過拉伸、停止(sit-down)或其他作用力而發(fā)生。當間隙體積在擴張期間在彈簧邊緣之間被加大時，預期產(chǎn)生小的低壓力效應。一種觀點是，這可能溫和地禁止彈簧的自然開口運動，或通過真空，或通過允許結構異常橫向地發(fā)生在間隙上。相反觀點是，由自燃行為的液化金屬或氣體生成所產(chǎn)生的任何局部熱擴張可能克服任何低壓力效應，以及可能提供附加的沿切線發(fā)生的擴張能量。另外，如果適當傾斜或圓化的幾何形狀形成在彈簧邊緣，徑向發(fā)生在間隙上的任何偏轉應當引起彈簧邊緣協(xié)助在切線方向中的擴張。另外一種觀點是，這種或隨后的負壓力區(qū)域可以用作中心點，以提取氣態(tài)污染物或其他材料。在所有情況中，自燃氣體產(chǎn)生或排出是受到關注的，因為它意味著對永久接合系統(tǒng)的化學和與空隙相關的滲入和污染。排出情形在上面論述。在這里，論述在內部對某些次級俘獲的至少部分處理。優(yōu)選的是，消除來自接合環(huán)境中的所有可能的污染物。盡管很清楚對這些氣體通常向外推動可足以消除污染物，但是添加二級污染管理系統(tǒng)是優(yōu)選的。在間隙區(qū)域中，結合適當織物或薄膜件將很好地用于俘獲可定義的顆粒類型。通過實際上產(chǎn)生固體區(qū)域，在吸收性織物上的焊料的濾餅狀堆積阻止井液的預期侵蝕，否則這將成為套管內的空隙。通過限制彈簧#3的固有直徑，可以預防本發(fā)明套管"過膨脹"。如果彈簧#3的最大可能直徑例如在4〃外徑套管上被均勻設定為4〃或略微大于4〃，則它將通過其內層提供對過度增長的阻止。還可包括"捕捉"系統(tǒng)作為控制相對的彈簧位置的裝置，并阻止過度擴張?？蓴U張?zhí)坠艿膬蓚€主要功能為，維持其內徑和使外表面順應地質層，用于密封和在外部柔性支撐。在一個實施例中，內、外徑為相反的結構、幾何構造和操作。內徑的優(yōu)點高度依據(jù)其完美的圓度。外徑故意地僅僅為大體上圓的，以接觸和支撐完全不規(guī)則的形狀，包括鉆孔或任意其他開口地質管道。在各種管狀件結構中，纏繞構形非常類似于規(guī)則管。然后，纏繞還為具有最佳位勢的方法，用于獲得接近完美圓形的管形狀。在被保護和容納環(huán)境內，可以在內部獲得這種近似完美的圓度。在完美管的破裂和崩潰值與具有甚至1%偏心度的管的破裂和崩潰值之間的差異是若干數(shù)量級(orders-of-magnitude)。根據(jù)較高性能、所需接合剪切值、設備可靠性、減少的重量、降低的制造成本，通過形成圓管所產(chǎn)生的優(yōu)點以及其他優(yōu)點是非常明顯的。然而，在外部，有凹口的巖石表面和偏心鉆孔結合眾多的彎曲、液壓和其他應力與圓的、完美條件相沖突，所述圓的、完美條件是同心巻繞的實施例或傳統(tǒng)可擴張管可靠擴張所需要的。對這種環(huán)境實施徑向偏置密封是非常有益的，不僅可控制地層流體的運動，還對柔韌支撐巖石機械理論提供幫助。這些變化的技術需求表示復合型可擴張實施例的需要，其中，內部通孔部分是精確的、圓的，且中間及外部部分是可變化的，從而允許和支撐優(yōu)選的通孔圓度。該構思對較薄、更完美的內徑提供了外部保護殼體。在一個實施例中，所提出的混合套管包括在最內部分的纏繞套管且向外移動具有以柔軟和/或可流動的材料交替形成的金屬對開套管。相對硬的內纏繞將取代對開管、層間的任何間隙以及在擴張期間存在的任何軟化的材料。如果高泵壓和/或機械工作筒被應用以協(xié)助膨脹，情況尤其是這樣。例如，在金屬部件之間橡膠層的使用提供對所有類型預膨脹應力的良好的阻尼質量，包括鉆探動應力緩和。通過溫度或壓力，橡膠可以是可流動的。彈性材料的壓縮或流動是一種可檢測的方法，以滿足設備中的偏心調整、密封和強度需要。該偏心的方法的另一個優(yōu)點是提供擴張的最大可能性，即使在井下堵塞的狀況下。即使在技術上鉆孔尺寸小于標準，仍能完成直徑相對較小的、粗實的內部部分的擴張。無論管狀件的其它部分是否充分擴張，內部件都能向其它部分偏心張開。如果內部部分甚至突出超過其保護層，可獲得必要的崩裂和跨塌性能。能夠獲得這些性能是因為當設備結合至地質或濾餅界面時它們被推入一個受限制的狀況。其構思是通過用固定末端支撐短跨度弓形殼體獲得強度。這種突出，當與高泵壓和徑向產(chǎn)生的高工作筒作用力相接合時，也產(chǎn)生針對地層巖石結構的實際變形并穿透巖石材料的集中的、強力的和細管應用的第一適當步驟。這也進一步擴展了可用的鉆孔直徑的范圍以及甚至進一步增強了擴張的可靠性。這類巖石鉆孔的獨特性還在于它是銳利的和切向變化的穿透，與目前由可塑管擴張過程提供的簡單的、完全同軸的方法不同。為設備提供橡膠的簡單方法以交替層的形式完成。另一提供橡膠的代替的方法是通過在穿孔的金屬層之間夾入橡膠來實現(xiàn)。壓力和/或溫度然后將橡膠轉移到需要它的地方?？商鎿Q地，涂覆或提供相對較軟的可流動金屬層例如石墨或銅可提供相同的功能和益處。此外，保留的相對有彈性的外層提供了裝置以在流體通過鉆孔環(huán)空的阻塞的甚至塞緊的部分轉移的過程中允許環(huán)形流動。一旦擴張后，在任何已經(jīng)建立起來的永久接合之前，管狀件或者管套優(yōu)選沒有再壓縮，而且在所有類型的井下操作中，優(yōu)選保留在擴張狀態(tài)。裝置的擴展狀態(tài)的整體性可以由多種單獨或者組合使用的方法提供。這些方法包括棘齒機構(ratchet)、有柔性元件的棘齒機構、綁帶、橫向切線支撐、創(chuàng)建子系統(tǒng)管和內部開槽、根或者單元硬化。棘齒效應系統(tǒng)——單向棘齒效應或者紋理機構能夠采用多種形式，其范圍從簡單的棘齒與彈簧構成整體到類似的整體微結構。為使管狀件的彈簧層能夠滑動，棘齒所指的方向必須關于彈簧表面在特定弧長段部分是相對的，通常以象限示出。這樣的象限在彈簧部件的頂部名義上被定義為開始或者停止。這個頂部區(qū)域不必要位于中心。棘齒的尺寸與彈簧的厚度、相對摩擦的棘齒效應、彈簧性能、以及整體設備性能成比例，所述性能可通過表面狀況、具體幾何結構、布置、頻率、彈性特征以及圖案被最優(yōu)化。棘齒構造不包括簡單的直排。相反的，它被間斷地和/或以與彈簧的縱向軸呈很小的角度放置。這起到棘齒系統(tǒng)的故障保護傳遞和刀狀棘齒部件接收的作用。這樣的目的是形成故障保護幾何結構，在這種幾何結構中，盡管系統(tǒng)中小部件損壞,未對準或者任何不完美，總是完成某些棘齒槽口的連接以提供向回停止(back-stoppingfunction)的功能。這在任何情況下都必須能做到，即使這種向回停止(back-stoppingfunction)功能必須隨時發(fā)生。該棘齒系統(tǒng)對直徑上各異的擴張狀態(tài)起作用?？箍缢鷰缀谓Y構可能類似建筑的扇形模式、魚鱗模式或者其他的直線非連續(xù)性模式。其他的模式，例如帶有尖端的波狀模式，所述尖端優(yōu)選是硬質的甚至由剃刀狀利刃的鎢構成，或者工具鋼也可以是優(yōu)選的。通過剃刀狀邊緣產(chǎn)生的摩擦或刨削作用，在棘齒槽口尖端可形成次級連接。尖端鑿孔連接(tip-gouge-bond)能力應當只在棘齒系統(tǒng)的將移動接觸點處獲得以使接下來的小于標準尺寸的內徑的擴張能夠進行。結合(bonds)——剪切和負荷轉移值通過結合各圓形彈簧表面之間的整個區(qū)域被最大化。只粘合該表面區(qū)域的部分也為設備產(chǎn)生相當大的集成性。結合臨界狀態(tài)不僅限于前導邊緣，有效的結合表面區(qū)域根據(jù)增加的棘齒表面區(qū)域而增加，以及所要求的結合值可通過增加這樣的表面區(qū)域而減少。設想通過用剃刀狀切口深穿透進入棘齒爪的效果獲得結合質量的進一步增加。這樣的穿透延伸進入棘齒根部并進入主彈簧的主體。效果是如同44長釘被鉆入，或將結合結構轉為3維關系而不僅是2維平面的深磨效果。橫向的/切線的支撐——由于對開管(split-tube)彈簧的前導邊緣吸收了交疊結合結構的大部分應力，以任何可能方式加強邊緣區(qū)域是十分重要的。這樣的支撐方式的一種是使用流動并能固化的焊料及類似材料剛性橋接縫隙或可移動的末端區(qū)域。隨著強度增加至結合臨界狀態(tài)，新的方法替代某些通常在外周產(chǎn)生的純結合值，以獲得關鍵定位的材料固相線。構思是僅僅焊料材料流入縫隙然后固化。固化的縫隙區(qū)域于是抵御來自垮塌應力的壓縮負荷。在曝裂的情況下，位于縫隙區(qū)域的硬化的材料變成圍繞彈簧的新的固體管的部分。包圍的輔助管于是吸收曝裂應力。彈簧基本上被封閉在低溫金屬套筒內，其也與套筒的表面凹陷結合在一起。通過剛性支持彈簧邊緣的間隔以應對垮塌、曝裂和其它應力，最終的結合質量剪切值被減小。輔助管——由于銅焊料材料位于整個彈簧部件的周圍，該材料套住并結合至彈簧部件。效果也是以僅在擴張開始時可能的方式增加彈簧元件的質量。擴張了的管是薄層的，其還穿透整體棘齒的槽口凹處并且具有通過縫隙區(qū)域的增加的縱向片段。掩蓋或增加質量增強抵御所有應力的能力。胞內硬化(intracellularstiffening)——使用可逆的焊料或其它可流動的材料通過在一旦處于最小直徑位置時暫時結合棘齒凹槽來幫助壓縮狀態(tài)的設備的固定。這等價于加深部件纖維對未受控制的擴張運動的抑制。在擴張時相反的過程也是存在的。當棘齒凹槽由于打開彈簧部件而被加寬時，凹槽可容納固體的或固化金屬以使它的張開的位置被固定。這也進一步支撐了對設備的擴張狀態(tài)的保持。參考圖1623闡述了不同的棘齒系統(tǒng)和部件。參考圖16闡述了簡單的表面拋光棘齒系統(tǒng)411的側面圖。在這個實施例中，外葉片413的內表面具有成角的齒417以及內葉片415的外表面具有相對應的成角的齒419。齒417使外葉片413能夠向左移動以及內葉片415能夠向右移動。這種單向運動使套管411能夠擴張但不能收縮。在一個實施例中，兩套齒417、419可以被形成在只具有單層的套管的材料的同一薄片的相反的兩側上。齒是成角的以允許擴張但防止管狀件的垮塌。如所討論的，管狀件可以被內部壓力、擴張工作筒、或任何其它類型的擴張裝置例如可膨脹擴張機構擴張。參考圖17-19，闡述了另一棘齒系統(tǒng)。圖17示出形成在該發(fā)明的套管的至少一層503上的突出物501。在一個實施例中，突出物501通過切割層503中的槽505并且彎曲細長部分513以使得突出物501遠離層503而形成。突出物501具有帶有成角的齒的接觸表面509。圖18示出彎曲于層503的平面之外的細長部分513。接觸表面509接合形成在毗鄰的內層521的外表面中的齒。這種結構使鎖定機構能夠運行，即使在層503、512未處于直接接觸時。如果毗鄰的層503、521—起受壓，細長部分513將被壓入外層503內以及該鎖定擴張機構將仍是完全起作用的。為了提供足夠的擴張鎖定力，管狀套管可以使用大量鎖定突出物501。圖19圖示了管狀套管531具有多個鎖定突出物501的層。突出物501將接合形成在套管的內層的外徑內的齒，這些齒可以僅存在于外表面一部分上而表面的其余部分保持光滑。例如，齒可以僅在套管被擴張至例如最小擴張位置時接合突出物。當套管被壓縮或在最小擴張位置之前任何點齒可以不接合突出物。盡管突出物501已經(jīng)被描述為向內彎曲以接觸內層，將突出物501構造為向外彎曲以接觸內層，突出物501可以被構造為向外彎曲以接觸外層的內表面并以上面描述的方式起作用。圖20—22圖解了另一棘齒機構。在這個實施例中，突出物551具有形成在滑動邊緣上的齒557，接合形成在狹槽563的邊緣上的齒559。圖20圖示了形成在套管的一層或多層內的突出物551。通常，多個突出物551將被用在管狀套管層內。突出物551的一側包擴一套齒559以及對側565是光滑滑動的。突出物551也具有細長部件563，其使突出物551能夠彎曲以使突出物551部分被移位到所連接的葉片的平面之外并進入相鄰葉片層的平面內。圖21圖示了形成在突出物層的相鄰層內的狹縫563。狹縫563包含光滑的滑動表面565和具有一套齒的部分569以及有斜面的部分571。撓曲狹縫575位于與主狹縫563平行的位置，當突出物551穿過狹縫563滑動時其使光滑側565能夠移動。圖22示出位于狹縫563內的突出物551。齒559被構造為能夠使突出物551僅能在一個方向上滑動。由于突出物551連接于與狹縫563分離的葉片，突出物551可能趨向于從狹縫563拉出。這種分離可以被位于狹縫563兩側上并接合突出物551各46側的保持壁581阻止。為了使突出物551正確進入狹縫563的齒559部分，在保持壁581的前導邊緣形成斜面583。斜面583為有角度的表面，幫助引導突出物551從狹縫563較寬的部分進入齒559區(qū)域。由于沒有摩擦，突出物551不抵制在狹縫563較寬的部分內的運動，但由于摩擦將抵制在狹縫563的齒559區(qū)域內的運動。在一個實施例中，狹縫563可以位于層上，使得突出物551在尚未達到最小擴張位置時不接合狹縫563。當套管進一步擴張時，齒557、559僅允許各層在擴張的方向上運動。狹縫563可以被構造為僅允許有限的擴張。當突出物551達到狹縫563的末端時將不再允許進一步的擴張。多個突出物551和狹縫563可以被用于如圖19所示的套管的相鄰各層。如上所述，內部壓力可能是需要的以擴張本發(fā)明的管狀件并驅動用于保持管狀件于擴張狀態(tài)的棘齒機構。圖23圖示了處于壓縮狀態(tài)的擴張機構601的實施例以及圖24圖示了處于擴張狀態(tài)的可擴張的擴張機構601的實施例。擴張機構601包含與流體壓力源相連的管子和多個平行安裝的撓性管605。用于擴張機構601的流體可以是氣體或液體。擴張機構601的頂部611可以通過在加壓時不擴張的管子或軟管被連接至加壓的流體源。擴張機構601的底部609可以被堵塞以防止加壓流體的溢出。為了啟動套管的擴張，擴張機構601被首先插入沒有擴張的套管的內徑。然后，對擴張機構601加壓，這使撓性管605擴張和接觸套管的內徑。在施加給內表面區(qū)域的壓力超過限制作用力時，套管擴張。在一個實施例中，使用具有己知材料強度的工程焊縫，將套管保持在壓縮狀態(tài)。通過施加超過焊縫強度的內部壓力，擴張機構601破壞了焊縫，并且導致套管的外徑擴張。當擴張機構601繼續(xù)擴張時，套管可以接觸鉆孔壁，被壓縮且可以阻止進一步擴張。在擴張位置中，圖16—22中示出的棘齒機構被激勵，進而阻止套管被壓縮。一旦套管被正確地定位和完全擴張，擴張機構601可以被解除壓力，以使多個撓性管605塌陷及擴張機構601能夠被去除。在擴張機構601被去除后，可以將另外的套管件插入鉆孔中，以及可以重復上述的過程。在其他實施例中，擴張裝置可以為各種其他機構。在一個實施例中，擴張裝置可以為單個可擴張囊狀物。這個實施例類似于圖23和24中示出47的多級可膨脹管，但是僅僅包括單個囊狀物。囊狀物可以是固體細長件，或者它可以具有圍繞桿的環(huán)形橫截面。該囊狀物可被充以流體。在一個實施例中，固體擴張裝置被使用。固體擴張裝置可以具有錐狀截面和在尺寸上類似于擴張的套管的內徑的外徑。在擴張裝置被壓縮進壓縮套管時，錐狀截面接合套管的內徑且引起套管擴張。擴張裝置將繼續(xù)滑動穿過套管，直至整個套管被擴張至所述外徑。在另一實施例中，通過將流體壓力直接施加給套管的內部容積來擴張?zhí)坠?。在這個實施例中，套管的末端被密封且一端被連接到流體壓力源。所施加的內部壓力源引起套管擴張。當套管在直徑上擴張時，末端密封也將擴張。一旦套管擴張進理想位置，末端密封被去除以完成安裝。下面例子是利用了本發(fā)明的非限制性的新的應用。在一個實施例中，套管為混合套管，其從固體管轉換為多孔(porouis)管。在這個實施例中，套管彈簧部件是多孔的或開縫的，但是在安裝期間由實現(xiàn)套管密封性能的材料暫時堵塞。一旦被安裝，以及在需要篩管功能時，堵塞材料將通過特定的化學或其他機械作用被去除。在一個實施例中，套管起到可擴張?zhí)淄沧饔?，其被固定到鉆鋌或其他鉆孔組件。該結構具有以下優(yōu)點壁非常厚、包括用于鉆探的每英尺的大重量以及組裝剛度，但是不能將所有鉆探應力直接引導給可擴張管狀件。可替換地，套管為可擴張鉆鋌，其具有的優(yōu)點是壁非常厚，包括用于鉆探的每英尺的較大重量及高管狀件剛度。這些因素是有用的，并且被應用于可擴張管狀件的優(yōu)點。該應用構思利用和延伸了常規(guī)重型鉆探組件、隨套管鉆探和可擴張管狀件的所有優(yōu)點，構成堅固的擴張組件。在另一實施例中，管狀件提供了單直徑(monodiameter)鉆探能力。在這個實施例中，管狀件利用整體可擴張或可擴張?zhí)坠軐嵤┿@探。本發(fā)明的單直徑組件交疊區(qū)域通過其接合幾何構造被簡化，所述單直徑組件交疊區(qū)域將新組件連接到井中已有的組件，所述接合幾何構造與組件末端形成整體，作為簡單、短長度、互補成形斜面。交疊區(qū)域的鉆探和形成在傳送中是實時的?？商鎿Q地，常規(guī)雙鐘型部分被制造與管狀件的自然擴張形式結合，或者通過隨后的機械操作可以被獲得，如常規(guī)所實施的那樣。在可替換實施例中，本發(fā)明管狀件包括非交疊單直徑鉆探能力。非交疊單直徑鉆探與上述的典型單直徑構造相同，但是使組件密封區(qū)域形成為最小長度，最好被描述為鄰接接頭。在一個實施例中，本發(fā)明的管狀件包括離散設置的鉆探節(jié)段。該特征給鉆探能力提供最小化的總體井尺寸。傳統(tǒng)鉆探需要構造連接組件，以形成長的、連續(xù)的壓力容器，其大多保護邊緣問題部分或非問題部分，被主要在嚴重問題區(qū)域的離散的布置取代。該技術的允許在擴張期間在整個縱向長度上進行控制的獨特能力允許稍后在獨立管件之間或者之前設置的組件之間的可擴張管狀件的插入。在現(xiàn)有套管或篩管的研磨部分之間的安裝也是如此。在另一實施例中，本發(fā)明管狀件能夠被用來鉆探鉆孔，而后作為單個操作被安裝到鉆孔中。這種雙重功能建立了真正的"單行程井"能力，其中井的某些部分被鉆探和構造。通過把鉆探或套管組件集成到鉆探過程、機械擴張加工、或把密封劑和其他系統(tǒng)集成到各種產(chǎn)品或鉆探組件中，這些單行程井使用這些鉆探或套管組件的一次性行程。在這個實施例中，通過提供鉆探能力、內在擴張潛力、密封集成和其他特征，本發(fā)明提供了"沒有行程"的構思。本發(fā)明可擴張管狀件還能夠被配備各種信號特征。智能井技術集成一是本發(fā)明的一項獨特能力，由于擴張的非一破壞性本質以及使用多個、相對平的部件，電子和其他系統(tǒng)能夠被經(jīng)濟地分層并以多種形式提供，所述能力允許把精致電路、光纖、傳感器、無線硬件和各種其他元件集成為可擴張物。在一個實施例中，本發(fā)明系統(tǒng)能夠被用作多孔補片，也可以用作井墊(matting)以收集堵漏材料或者水泥或者其他材料，因為要不然它們將外流到低壓地層中。利用彈性偏壓的鉆孔襯管，被包含在這些流體中的固態(tài)物被部分地獲取，并由于小的孔或者錐形孔幾何尺寸而建造濾餅。在很多鉆探操作中，僅僅把流體漏失減緩到可接受的比率被認為是相當重要的能力。前面的在這個領域內的工業(yè)成功已經(jīng)因為割縫襯管的使用而被限制，所述割縫襯管在孔間具有過大的跨度。當孔隙太大時，有效密封的建立變得不可行。在自擴張的情況中，薄壁的多孔管狀件也能被有效地展開以阻止邊緣流體漏失區(qū)域。所述構思能被類似地應用于穩(wěn)定擠毀的地質構造或者穩(wěn)定開始點，例如在開始定向鉆探時或者為定向鉆探目的形成窗口時。參照圖19，葉片531能夠包括多孔表面，該多孔表面包括多個槽孔621和/或孔623。在一個實施例中，可以用密封劑625暫時密封這些槽口621和孔623。套管可能需要所述密封劑625以便于安裝。利用密封劑625，套管起到壓力容器的作用且能夠被擴張和像普通密封管狀件一樣被使用。一旦非多孔套管被插入鉆孔，密封劑625能夠被移除，以使葉片表面531變得多孔且流體能夠通過槽孔621和孔623。密封劑625能夠包括崩裂劑，崩裂劑被激發(fā)以移除密封劑625以清理槽孔621和/或孔623。當暴露于被增高的液壓、爆炸壓力或其他力時，崩裂劑被激發(fā)。在其他實施例中，密封劑625能夠是當被暴露于諸如水、溶劑、油或氣體的特定類型的流體時溶解的溶解劑。隨著密封劑625被移除，固體表面變成多孔表面。多孔管狀件部分具有特殊目的。在一個實施例中，管狀件被置于需要外圍密封和穩(wěn)定的孔穴狀空間中。一旦被安裝，密封劑625就被從槽孔621和/或孔623移除。隨著槽孔621和/或孔623被清理，密封劑就可以被泵入套管，而密封劑能橫向流過鉆孔和套管之間的套管葉片。各種密封劑都能夠被使用，包括能夠從液體轉變成堅固的固態(tài)密封劑的粘合劑、環(huán)氧樹脂類、水泥和其他材料。水泥能夠通過多孔表面并填充套管和鉆孔壁之間的空間。然后水泥變硬，穩(wěn)定和密封鉆孔內的套管。低溫金屬接合方法具有很多優(yōu)點。包括錫焊和銅焊在內有各種低溫接合方法。這些低溫接合方法與粘合劑結合相比也具有優(yōu)點。焊料具有比任何粘合劑更高的剪切強度接合接合-剪切值。盡管用于完美的焊接連接的表面狀況應當是清潔的，但是它們并不必需是干凈的。錫焊過程是可逆的，且簡單地通過加熱焊料材料到其熔點且分離元件就能夠被移除。因為可調節(jié)的低溫在元件的熔化溫度以下，所以元件的機械性能沒有被改變或削弱。與多數(shù)粘合劑相比，焊料具有出色的彈性，這改善了接合部分的強度，因為接合部分在應力下移動而不是破裂。焊料隨著變化的流變性流到各處。如果需要的話，焊料也是可形變的。在各種實施例中，本發(fā)明管狀結構通過能夠接合并釋放彎曲層元件的可逆機構而被保持在一起。接合材料可包括諸如焊料的金屬、膠水、塑料、合成橡膠或類似類型的接合混合物。接合元件可以在液態(tài)和固態(tài)之間轉變。例如，它可以通過溫度、化學品、曝光或其他激發(fā)方法被激活。在一個實施例中，本發(fā)明的管狀組件可以包括彈簧套筒和硬塑料-鎂(Mg)或其他層合體的交替層。結合塑料可以通過提供潤滑的滑動表面來改善擴張和收縮。在管狀結構的壓縮和擴張期間，所述層相對滑動。如果所述層的材料具有軟的表面，那么它們可能擦劃相鄰層。所述擦劃形成阻止平滑擴張和收縮的粗糙表面。通過在金屬層之間插入塑料層，較軟的塑料提供起到金屬層潤滑劑作用的光滑的滑動材料。塑料還可以在金屬層的最后擴張位置提供粘合材料以接合金屬層。除了塑料和鎂，焊接材料也可以被結合在組件中以把鎂層的相鄰層連接在一起。在燃燒反應期間，通常發(fā)生產(chǎn)生熱和壓力的化學轉換。在一個實施例中，在管狀件組件的中心區(qū)域的這種點燃能導致管狀組件由內壓力擴張直徑，焊接點由于內部熱量而熔化，而塑料變軟并流進金屬層之間的空間，密封管狀組件以防止在使用期間泄露。在一個實施例中，一種或多種所述的擴張、焊接和塑料流動的行為能夠使用單次點燃而達到，所述單次點燃點燃固定焊縫和鎂層，從而也使流動材料，例如經(jīng)受高流體靜壓力的塑料變軟。用作發(fā)熱接合材料的鎂可以被沉積在諸如通過涂層處理在層中形成的凹槽的預定位置。然后，這些凹槽可以通過機械壓縮被閉合。除了在凹槽中的鎂以外，還能在凹槽中放置諸如火箭燃料、可燃氣體、塑料爆炸物和其他爆炸材料等能量產(chǎn)生材料。這些材料的點燃可以是通過打開設備一一迫使本地凹槽打開；部分地終止凹槽以捕獲期望能量——而擴張管狀結構的裝置。熱的、可流動的材料流到需要它的地方或者被迫使達到的地方以填充空隙。然后在可定義的時間量之后，材料變冷并變硬。以與水泥漿在井中保持原位相同的方式，可流動的材料被縱向保持在原位。錐形幾何構造幫助引導材料到預定的地點。例如，軟的、流動的材料可以變硬以密封棘齒和末端或者接頭密封。在其他實施例中，可流動的材料可以與表面填充、孔填充一起被用作增大方案，或者使裝置更具剛性。硬化的材料可以被用于在鉆孔內穩(wěn)定管狀組件。所述材料可以被應用于最外層，不受凹槽影響流到主間隙中?？闪鲃拥牟牧狭魅肟障恫⑶冶涣黧w靜壓力和內聚力51保持在預定的空間。流動的材料還可以被用于改善管狀件的壓縮強度且不必被用于接合。在可選實施例中，層的通過棘齒和限制器的接合是機械的。因為輔助材料沒有被強調，所以污染問題被最小化了。一些附加和偶然的接合可能作為諸如鉆頭一粘扣(galling)的輔助接合系統(tǒng)出現(xiàn)。這個實施例可以進一步通過在棘齒突起之間層壓諸如鉛的高度可延展金屬而被修改。除非通過機械力，機械力導致材料如上面所描述的那樣流動。干式密封變成密封和部分裝置整合部件或者有效的接合劑。所述材料被壓至彈簧邊緣進入凹槽，形成固態(tài)金屬密封。接合部分受到磨損、摩擦、極限應變硬化/表面變化的影響。數(shù)學公式能夠參考各層的壓縮和隨后的擴張被用于預測對開式管設計的機理。組件的強度還涉及相對直接的計算。對開式管道層的截面能夠作為彎曲的橫梁被處理。因為強度和彎曲特性被假設不會軸向地變化，所以二維分析被用于所有計算。力矩被應用到橫梁以改變它的旋轉角，由此改變它的曲率半徑。在這個部分中提出的公式被認為對其中半徑比壁厚大10倍的橫梁是有效的。這種薄壁假設能夠被應用到所有設想的對開式管道層構思中。在對開式管道幾何構造的設計和分析中主要的興趣點是減小給定管道構造的可能直徑。能夠通過研究系統(tǒng)的應變能來分析彎曲的橫梁的偏轉，所述應變能是作為彈性形變的結果被存儲在主體中的勢能的量。應變能，U，與所應用的力矩、材料特性和橫梁幾何構造通過下式相關J旭公式1.1M是所應用的力矩，R是橫梁的曲率半徑的初值，E是橫梁材料的彈性系數(shù)(模量)，且e是橫梁的角度。慣性的面積矩，I，與截面面積通過下式相關"P《公式1.2參照圖22,對于具有高為t且寬為b的矩形截面，慣性的面積矩是52<formula>formulaseeoriginaldocumentpage53</formula>公式1.3對于對開式管道幾何構造，單層的壁厚被用于t。當假設偏轉特性不沿著對開管的長度軸向變化時，單位長度被賦予b。橫梁角的改變被通過下面的關系定義<formula>formulaseeoriginaldocumentpage53</formula>公式1.4這個公式作為對開管幾何構造分析的基礎。這個關系產(chǎn)生可擴張?zhí)坠艿膶拥某跏己妥罱K直徑之間的下列關系<formula>formulaseeoriginaldocumentpage53</formula>公式1.5對幵式管材料的屈服應力被標記為S。這個公式顯示曲率半徑被材料特性和橫梁的幾何構造排他地控制。除了能夠計算對開管的壓縮和擴張以外，還想要估計在各種應用和環(huán)境誘導的負荷之下設計的結構整體性。套管的崩裂和擠毀強度被確定為鉆孔使用的關鍵參數(shù)。能夠通過估計薄壁圓柱體的圓周應力使用下式來分析壁強度<formula>formulaseeoriginaldocumentpage53</formula>公式1.6當套管被下到井孔中時，幾千英尺的管可以被懸吊，迫使套管保持相當?shù)妮S向負荷。具有截面面積々的對開管的層能支持的最大非-屈服軸向負荷是<formula>formulaseeoriginaldocumentpage53</formula>公式1.7在對開管的展開期間，在層之間不設置完全的接合。因此，每個層除了從表面操作傳送給套管的負荷以外，不得不各自支持其自身重量。在對幵管構造中接合部分失效的主要模式是通過每個金屬層的圓周力施加的剪切負載。在接合部分上的剪切應力可被近似為P是所應用的崩裂或破壞壓力，f是實際被接合的區(qū)域的分數(shù)，e是超過對開管一半的角度，而N是導致剪切負荷的對開管層數(shù)。這個關系式是一種近似而不考慮由于材料中的圓周間隙導致的末端效應和被減小的面積。從上述公式開發(fā)出一套分析準則以評估各種對開管設計并在推斷上施加約束。構思的結構分析被限制到實際的對開管部件。在套管與井壁或者水泥層平齊的油田應用中，套管的曝裂強度將增加。但是，這種優(yōu)點并沒有在這份報告中所提出的任何分析中被估計。同樣沒有考慮使用內部井孔壓力以幫助套管擴張。管狀件經(jīng)常被放置于具有被升高的溫度的環(huán)境中且被暴露于諸如硫化氫的腐蝕性物質。這種極端環(huán)境條件已經(jīng)在材料的選擇和其他設計要求中被考慮。如果這種環(huán)境條件存在，那么所進行的機械性能的計算必須考慮由于腐蝕和溫度導致的材料強度的衰減。出于材料強度計算的目的，用于制造套管的碳鋼可以具有30，000ksi的彈性模量和0.2831b/ir)3的材料密度。不同等級的碳鋼和其他材料將具有不同的機械性能，在設計本發(fā)明的套管中必須考慮。除了用來確定套管強度的數(shù)學公式之外，還能夠使用有限元分析(FEA)評估設計。FEA能夠在任何具有變化的壁層數(shù)和每層壁厚度的對開管構造上被執(zhí)行。主要設計約束是被壓縮的套管以某種間隙在擴張的套管的內徑之內的配合能力。最外層的壓縮控制其他層的被壓縮直徑。然后計算層的直徑的最大改變以確定所述層是否能夠在套管擴張以后推動外鄰接層。一旦一組層被確定符合尺寸設計要求，就執(zhí)行強度分析以確定套管是否滿足物理強度需求。FEA被用作分析的強度計算的校驗。為了完成具有小于擴張的內徑的被壓縮外徑的套管的機械設計目標，套管的外徑被壓縮。通過彎曲各層以在套管直徑中產(chǎn)生變化來評估所需的壓縮。描述彎曲的公式如上所示。正如所討論的，力矩M在FEA模擬中被應用到層的自由末端。在二維截面中示出了代表性的FEA應力圖。除非另外說明，所有給出的FEA應力結果都是Von—Mises等價壓力。FEA的結果應當與上述指定的計算緊密對應。最大應力出現(xiàn)在套管的內部區(qū)域，該區(qū)域是上述公式的基本推斷。計算的關鍵設計假定是層的壓縮不導致套管的塑性形變。實際套管設計集成了安全因素。在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的管狀結構必須導致如下的設備，其能夠(O在整個形變范圍內顯示彈性響應；(ii)必須能夠以可控的摩擦效應堅固地和平滑地壓縮和擴張；(iii)必須在它的葉片(或層)之間自動地自定位；(iv)必須允許包括固定機構用于既在內壓下限制擴張范圍又能夠鎖定以防止在外壓下重新壓縮；(v)必須允許包含密封不平衡的內部和外部壓力的機構；(vi)最后，必須滿足臨界膨脹率、崩裂、擠毀(破壞)、密封、拉拉強度、彎折和扭轉柔度要求。當本發(fā)明套管結構承受設計的6,000psi的崩裂和擠毀壓力時，在內和外負荷之下的厚壁的圓柱形容器分析方案被用于為本發(fā)明的管狀結構建立標稱尺寸。所述方案假定管狀件具有圓柱形截面。除了用于崩裂和擠毀的6，OOOpsi的設計壓力以外，當執(zhí)行下面指示的計算時，材料屈服應力被假定在110，OOOpsi。以下公式提出，在零或外部平衡的縱向壓力下，均勻的內部徑向壓力，qlb/in2，被用來估計為使微孔管部分滿足6，OOOpsi的崩裂要求所需的標稱厚度。、"U公式2.1『i定M3xx2=110,000psi(其中壓力q被假定作用于內徑b)，我們?yōu)榍蠼鈈而求解公式2.1以26公式2.2實施公式2.3，所估計的為防止崩裂所需厚度t^t由下式給出=a-b^(1々26/29)a-0廁27"ifa^2細"公式2.3與所期望的4.25英寸直徑的管相一致。下面的公式提出在零或外部平衡縱向壓力下的均勻外部徑向壓力，Q1b/in2，被用來估計為使微孔管部分滿足6,000psi的擠毀要求所需要的標稱厚度。-2qa2a2-b2公式2.4假定Mccr2-*110,000psiq。6鄰0psi(其中壓力Q被假定作用于外徑b)，我們?yōu)閎而求解公式2.4以獲得fA/axcr2+2q、、乂伝2乂公式2.5實施公式2.5，所估計的為防止崩裂所需厚度tE。n,由下式給出=(1々49/55)a"0,"224"ifa徴2,卿"-0.11926"ifa2.l25n公式2.6在上述公式中提供的結果指示所計算的最大厚度是對于在3"2'125"處的擠毀情況的厚度；g卩^一w-0'lW26"。對這個值上舍入以提供適于多層管狀系統(tǒng)展開的安全余量。在一個實施例中，設計厚度值，&驟^=0'175"螺旋套管部分tst^tural的實際結構厚度由下式給出tstructural—tdesign+touter+tjnnertcmter-外擊封/保持杏的假走厚灰-0.050"tinner=內糸封/保持杏的假走厚戾=0.050"公式2-7實施公式2.7，有效部分的厚度Uf變成Te仔ective—tstructural+Tdrifttdrift-假走魂移厚戾-0.125"公式2.8因此，用于設計和元件定尺寸目的的有效部分的厚度由teffeetive=0.400"給出。因為teffe^e已經(jīng)被設置在0.400〃，所以展開的半徑是2.00〃，且部件在孔中運行時的內壓縮有效半徑必定是(2.000〃一0.400〃)，或者1.60〃。因此，在制作過程中，螺旋套管部分必須能夠從制造時的無標稱應力，4.25〃的外徑被彈性地壓縮到被壓縮的3.20〃的"孔中運行直徑"。最終，提供足夠的安全余量，這個條件把實施總數(shù)為12個的0.029英寸厚的葉片的需要施加到單孔套管裝置的螺旋芯的設計中。在優(yōu)選實施例中，管狀件由相同的且匹配的彎曲螺旋葉片組成，這些葉片圍繞管狀件中線以固定角度間隔布置。不同的壁厚能夠通過增加螺旋葉片的角度跨度而獲得，或者通過增加葉片數(shù)而獲得。這種特性意味著具有小于或大于180度角度跨度的螺旋葉片仍然能夠被設計并被布置以產(chǎn)生帶有任何直徑和壁厚的可收縮管狀件。此外，能夠使用任何葉片厚度以便于較大直徑壓縮的需求總能通過簡單地使用較薄的螺旋葉片或者增加57葉片材料屈服特性而被實現(xiàn)。.所述結構的各獨立葉片可以具有0.029英寸的厚度，且所述設計已經(jīng)被配置成既滿足所需漂移間隙，又滿足所需擠毀和崩裂壓力。這樣，這個12—葉片的配置能夠滿足之前建立的要求，即它能被從制造時的4.25〃的外徑被彈性地壓縮到被壓縮的3.20〃的"孔中運行直徑"。在被壓縮狀態(tài)下最大應變是充裕地在0.004的材料屈服應變之內的0.0023。螺旋形式允許恒定厚度的葉片的嵌套。因為葉片具有從管狀件外側到內側的連續(xù)增加的曲率半徑，并且在壓縮期間半徑變化將隨著直徑的減少和壁厚的增加而增加，則彎屈應變在內徑處達到最大且向外徑減小。例如，在最大壓縮處，在葉片最外面的點處的應變僅為0.00230，遠比最大可允許的0.004要小。所以這種配置將不允許最大可能直徑的減小，該減小僅在所有葉片都被應變到相同的最大量時才會發(fā)生。被優(yōu)化以允許絕對最大管狀件直徑減少的設計構思基于螺旋幾何構造，該螺旋構造能夠在厚度上從外徑到內徑連續(xù)減小，且仍嵌套在一起以提供裝配的"虹膜(iris)"配置。設計程序為等間隔的葉片數(shù)目、葉片厚度和葉片角度間隔的選擇提供螺旋布局。本發(fā)明管狀件結構的另一方面是將管鎖定在預安裝壓縮狀態(tài)和地面中擴張或展開的狀態(tài)。對于壓縮狀態(tài)，鎖定量應允許管狀件保持在壓縮狀態(tài)中且承受運輸和下降到地面中的應力。對于擴張狀態(tài)，鎖定機構必須承受很高的內部和外部壓力而不致于擠毀或崩裂。在螺旋層之間的摩擦起到使這些鎖定模式能夠實現(xiàn)的重要作用。因為新的螺旋設計構思的分開的葉片全都從外徑到內徑互鎖，因此任何被施加到裝置的內部或外部壓力都能通過葉片界面產(chǎn)生指數(shù)級摩擦增長。這種機械上有利的行為甚至發(fā)生在螺旋表面非常光滑的情況，僅在層之間施加輕微壓縮導致"鎖定的"管狀組件。為了進一步提高層之間的機械摩擦，可在管狀件葉片上形成"魚鱗"型表面特征的外部形式，當管狀件結構處于壓力之下時，該管狀件葉片將與相鄰層機械地互鎖。已認識到，當在層之間引起足夠高的摩擦系數(shù)時，則只需要在內和外徑上的適度堅固的互鎖機構來提供所需徑向強度以滿足設計強度需求。在另一實施例中，硬化鋼表面用一層陶瓷或硬礦物微粒等離子噴涂，以產(chǎn)生極高摩擦條件。在一個實施例中，硬的、細的沙子被噴到管的部分表面上。兩個互相接觸的硬微粒覆蓋的表面將在每個平面方向完全地鎖定。在高摩擦區(qū)域，表面將被長鏈酒精蠟覆蓋以便于在壓縮和隨后的地面中擴張期間的滑動。然后酒精在從約ioo攝氏度開始的可調節(jié)溫度下被熱移除。一旦融化掉蠟，表面就互相接觸而產(chǎn)生自鎖表面。可選地，噴涂陶瓷或礦物粉末的軸向帶與被打蠟的而不是與被噴涂粉末的帶相交替。然后高摩擦帶將在地面中擴張期間相互接觸，以阻止進一步擴張超過所需要的展開直徑，且阻止隨后的直徑減小。完整的管狀件系統(tǒng)包括夾在外和內復合橡膠套之間的多個螺旋葉片的結構芯組件。這種系統(tǒng)被設計以利用彈性體出色的密封特征和其在負荷下的高度非線性應力一應變響應。關于其基本行為，彈性體是能經(jīng)受大的變形和應變而沒有體積的明顯變化的幾乎不可壓縮的材料。在受拉時，彈性體首先變軟然后變得相當硬。在壓縮時，彈性體幾乎立刻變得相當硬。彈性體的非線性基本響應很適于實施本發(fā)明管狀件的內和外套的設計。因為彈性體在拉伸和壓縮中的大的彈性應變下作為響應變硬，它提高了本發(fā)明管狀件的鎖定套和螺旋芯的能力以防外部崩裂和擠毀壓力。在提供密封能力以外，在本發(fā)明管狀件系統(tǒng)中的內和外套的主要結構功能是保證在加載期間裝置保持整體性。內和外套還有助于產(chǎn)生足夠壓縮法向力以保證在扭轉和拉伸負荷期間葉片間摩擦機構的接合。還應當注意的是，在管狀件系統(tǒng)的運行的整個期間，從其被壓縮到其被擴張狀態(tài)，內和外套均保持系統(tǒng)的層壓縮在一起。這種壓縮的預應力狀態(tài)允許棘齒機構被接合并幫助保證反擠毀機構起作用。沒有壓縮機構，層可能變得分離且棘齒機構可能脫開接合且不能在被擴張狀態(tài)中保持套管。在制造環(huán)境中，外部套能夠在被壓縮的和被固定的螺旋芯組件上滑動，同時裝置的結構響應被調節(jié)以提供足夠的初始徑向硬度，以在展開之前保持螺旋芯組件被壓縮。在所施加的內壓下的擴張期間，外部套的負荷一形變響應被調節(jié)以使套在特定直徑下變得相當硬。如果彈性體特性本身不能夠把裝置固定在其被擴張狀態(tài)，那么外套設計可以具有復合的彈性體59/金屬或者纖維構造。在本發(fā)明的管狀件系統(tǒng)的裝配期間，內部彈性體套被徑向地均勻壓縮到足夠小的半徑，以允許其插入被壓縮和被固定的套/螺旋芯。內部套在插入之后被釋放，且被允許相對被壓縮的螺旋芯的內部擴張并施加壓力于被壓縮的螺旋芯的內部。同樣，這種行為將用于為被壓縮的管狀組件提供預應力。內部套設計提供楔入效應，相對包括虹膜螺旋芯的葉片的內表面被引導，從而阻止裝置在其擴張到完全展開條件之后重新被壓縮。在一個實施例中，非線性有限元分析被用來確定把交叉/葉片彈簧裝置的十葉片螺旋芯從其制造時的外徑壓縮到其被壓縮的在孔中運行的直徑所需的力。為了在壓縮和擴張階段執(zhí)行十葉片虹膜一類型的交叉/葉片彈簧套管配置的二維平面應變非線性有限元部件結構分析，開發(fā)了堅固的、穩(wěn)定的、非線性分析解決方案。為了估計把交叉/葉片彈簧裝置的螺旋芯從其制造的外徑壓縮到其被壓縮的在孔中運行的直徑所需的力以及各種其他力的需求也開發(fā)了解決方案。系統(tǒng)解決需要由外套產(chǎn)生以保持在它們的被壓縮的配置中包括螺旋芯和內部套的完整的交叉/葉片彈簧裝置的約束力的幅度。在展開期間把被壓縮的完整交叉/葉片彈簧裝置從其被壓縮的孔中運行外徑重新擴張到其所期望的展開外徑所需的內部壓力也可以被確定和調節(jié)。需要由內部套提供以允許系統(tǒng)在支撐設計擠毀壓力時保持完整性的徑向力也被確定，但不能用作系統(tǒng)設計計算的結構力。由外部套提供以允許系統(tǒng)在支撐設計崩裂、擠毀壓力時保持完整性所需的徑向力通過所述解決方案解決。當施加和運行這些力系統(tǒng)時，獲得正確的力值和完整交叉葉片(interleave)/葉片彈簧裝置的形變場的估計對于封入螺旋芯的外部和內部套的適當設計是關鍵性的。探討建模的解決方案實現(xiàn)大的位移/大的應變、彈性-可塑、與摩擦解決過程的接觸以給管狀組件的壓縮和擴張負荷狀態(tài)建模。這種方案集中在十葉片配置的分析上。在一個實施例中，虹膜型螺旋芯組件壓縮到其特定的被壓縮外徑是通過施加到圍繞裝置的圓柱的、線性彈性的承載環(huán)(loadring)的內側的徑向形變場而實現(xiàn)的。然后，通過在承載環(huán)內側把所施加的徑向形變場勻變(ramping)為零來引發(fā)十葉片裝置的擴張。即接觸裝置被用來實施在60圓柱形承載環(huán)和十葉片裝置的有限元模型之間的結構相互作用。在一個實施例中，組裝的十葉片裝置/承載環(huán)系統(tǒng)的有限元網(wǎng)具有幾何上的平面剖面，螺旋的十個葉片的每個都掃過180度圓周角和2.125英寸的外徑。十葉片裝置/承載環(huán)系統(tǒng)能夠用ANSYS面板182元件，使用雙線性各向同性硬化可塑性、大偏轉和大應變形變、元矩陣的全積分、純平面應變條件(即在z-方向的零應變)和純位移元素公式選項構建。在這個實施例中實現(xiàn)了兩種不同類型的接觸。第一種是在壓縮和擴張期間當裝置的層相到滑動時在裝置的層之間發(fā)生的交叉接觸。第二種是在十葉片裝置的外表面和圍繞和限定的承載環(huán)套管的內層之間發(fā)生的接觸。在負荷壓縮方案中，交叉的十層自擴張管狀件結構首先被壓縮，然后被釋放以在加載的兩個截然不同的階段中擴張。在階段1中，通過應用到封入螺旋芯的承載環(huán)的內表面(即內徑)的所施加的徑向位移場，十葉片裝置從其未受應力的4.25英寸的標稱初始外徑被壓縮到減小的3.25英寸的最終外徑。承載環(huán)是用來在被封入的螺旋芯的外部施加壓縮徑向位移場的裝置。然后，經(jīng)由后處理方案結果獲得的反作用力被用于估計在系統(tǒng)的壓縮期間作用在螺旋芯部件上的徑向壓力。經(jīng)由承載環(huán)機構，用來壓縮套管的所施加的位移方案的實施在壓縮/收縮過程中抑制彎曲和其他臨界點不穩(wěn)定現(xiàn)象，起到解決方案穩(wěn)定化效果。相對于假定被用作十個葉片的ASTM4140鋼的彈性系數(shù)，承載環(huán)彈性系數(shù)應當很小，以防止在負荷一形變路徑期間吸收相當水平的應變能量。負荷方案包括將在承載環(huán)的外側上施加的外側徑向形變勻變(ramping)為零所引起的十葉片裝置的擴張。在一個實施例中，葉片表面被以金屬微粒通過金屬沉積過程來覆蓋。在這個過程中，覆蓋金屬被通過激光等離子體、電弧等離子體或者氧乙炔燃料氣體熱噴涂加熱。在可選實施例中，很細的、硬的礦物被應用到葉片并用在400下到500下的溫度范圍熔化的高溫蠟覆蓋沙子。這個過程導致耐用的細沙涂層。一旦涂層被應用到葉片，它們就適用于組裝成基于螺旋的鋼芯的最終形式。通過焊接或者在所有預先確定的連接點適當?shù)匕讶~片部分接合在一起的方式將葉片組裝成無應力的虹膜構造。在其他實施例中，葉片能夠被彈性地相互接合到一起。參照圖25，在一個實施例中，套管結構701包括提供結構的密封的內彈性體套721和外彈性體套723。內彈性套721和外彈性套723的最終幾何、結構和材料設計規(guī)格能夠從非線性有限元分析結果中導出。各種混合物能夠被混合以產(chǎn)生所期望的套管特性。在套721、723被形成以后，它們被組裝到在靠近管狀件結構701的內徑的相鄰葉片之間包括多個連接點729的葉片裝置725上。各種化合物能夠被混合以產(chǎn)生所期望的套管特性。在一個實施例中，內部套721是把葉片裝置725楔入到被擴張狀態(tài)并防止重壓縮的預負荷結構元件。該機構包括在內部套721的外徑上的特征，其不會在裝置被展開時阻止裝置的膨脹，但是，由于表面特征與虹膜葉片裝置725的內邊緣的相互作用或接合，其將會在套管裝置在擴張后試圖重新壓縮時楔住或阻塞套管裝置。套管葉片裝置725被仔細地壓縮到想要的直徑并通過使用多個帶狀夾的系統(tǒng)被保持在被壓縮狀態(tài)。隨著裝置的壓縮，套管裝置725然后經(jīng)受多階段過程。在形成階段沒有被永久地接合的葉片731、733將通過約束機構741而被暫時接合?？赡艿募s束機構741包括錫焊料、銅焊料、環(huán)氧樹脂、焊接和其他接合方法以引起套管裝置725暫時保持在其被壓縮狀態(tài)中。約束機構741可以是圍繞套管的圓周延伸的帶。當需要最小的外徑時，如果所述帶增加裝置的直徑，那么這將是無效的。在另一實施例中，約束機構741可以包括形成在層中的突起，所述突起接合其它的層以將套管保持在被壓縮狀態(tài)中。該突起可以是梯形且可以被從層激光切割。套管可以被壓縮且突起可以被焊接到其他層以保持套管在被壓縮的狀態(tài)。為了釋放壓縮結構，焊縫或者突起被破壞。在壓縮前或壓縮后，彈性體套723能夠被置于裝置725上。在一個實施例中，復合彈性外套723具有高度非線性負荷一形變響應，且提供徑向約束以保持被壓縮的套管在其標稱的被壓縮配置中。在大應變狀態(tài)下，通過利用復合彈性體的極硬響應，套723對超過所要的標稱展開擴張半徑的擴張?zhí)峁┓纯?。?23還提供展開的管狀組件上的外密封。徑向地被壓縮的內復合彈性套721被插入以裝配到被壓縮的虹膜一套管裝置725的中間。如上面所闡述的，內部套721應當被設計為在加載期間保持組裝的套/芯系統(tǒng)701的完整性，提供內壓(流體)密封和防止在擴張之后重新被壓縮。在擴張以后，重新壓縮能夠用各種方法阻止。在一個實施例中，阻止重新壓縮的機構是被擴張的薄的內復合彈性體套721。另一防止重新壓縮和進一步的擴張中心的機構是被應用到與相鄰葉片接觸的葉片表面的陶瓷粉末或細沙。粉末或砂子涂層然后被用長鏈酒精基材料或蠟所覆蓋。被應用到葉片的陶瓷粉末或沙子提供重要的摩擦表面以防止被擴張的加載裝置的重壓縮或者過度擴張。覆蓋陶瓷粉末或者沙子的長鏈酒精或蠟在制造和初始展開過程最小化摩擦。一旦套管裝置725已被擴張，則熱量被施加以熔化、煮沸或移除長鏈酒精或蠟，從而激發(fā)從葉片間接觸產(chǎn)生的摩擦機構。在其他實施例中，參照圖25，所公開的螺旋結構能夠被配置成多個同心層。參照圖26，套管751被圖示成具有內螺旋葉片裝置755，所述內螺旋葉片裝置755被以網(wǎng)形式安裝到外螺旋葉片裝置759之內。在這個實施例中，內螺旋裝置755和外螺旋裝置759類似于圖1、2和3所示的同心管狀層那樣起作用。內螺旋裝置755包括靠近套管751的內徑的相鄰葉片之間的多個連接點761。在內螺旋裝置755的左上側的兩個葉片763、765之間存在滑動面。在滑動面葉片763、765之間可以應用弱的暫時接合或者其他壓縮結構以把內螺旋裝置755保持在較小的傳遞直徑內。壓縮接合被破壞以允許套管751在安裝期間擴張。外螺旋葉片裝置759類似于內螺旋裝置755，但具有更大的直徑和靠近套管751的外徑的連接點781。連接點781連接相鄰葉片并被用于形成環(huán)狀螺旋裝置。外螺旋裝置759的滑動面在套管751的右下側的兩個層787、789之間?？善茐牡倪B接或其他壓縮裝置可以被應用在把外螺旋裝置759保持在較小的直徑內的滑動平面層787、789之間。暫時接合被破壞以允許外螺旋裝置759和套管751擴張。盡管暫時焊接能夠被用作暫時保持螺旋裝置在被壓縮狀態(tài)的壓縮機構，但能使用其他機構，包括可破壞的帶、棘齒機構、突起或其他任何耦合機構。連接點761和781可以是防止在葉片之間流體流動且?guī)椭芊馓坠?51的長的固態(tài)焊縫。內裝置755和外裝置759的滑動面優(yōu)選被置于套管的相反側。這使得從內直徑到外直徑滲漏通道很長。任何進入內裝置755中的滑動面的流體必須在圍繞套管的回旋的路徑中流動到在外裝置759的相反側的滑動面。參照圖27，闡述了壓縮裝置801的實施例。壓縮裝置801包括下橫梁821和上橫梁823以及多個拉伸部件825。拉伸部件825被巻繞在套管葉片裝置725周圍且拉伸部件825的末端被耦合到下橫梁821和上橫梁823。通過將下橫梁821和上橫梁823拉開，拉伸部件825被拉動且套管725被壓縮。雖然壓縮裝置801被以垂直方向示出，但它也能夠被水平定向。在垂直方向，應當使用支撐裝置以防止套管725滑下和離開拉伸部件825的中心。如上述參照圖25所討論的，套管831可以在兩個葉片之間具有滑動面829。通過把滑動面靠近放置以使拉伸部件825所在的區(qū)域正切于外徑，套管壓縮的效率可以被最大化。這將使拉伸部件825在套管831上的滑動最小化。在螺旋中使用的用于達到這個螺旋匹配的公式是-秘)公式3.1其中A二外徑，R二在角位置e處的半徑，而k是正的常數(shù)。這具有恒定厚度的屬性以使葉片能夠用恒定滾距(gagethickness)的金屬帶材料制造。另外，能夠通過把薄板金屬材料切割為所需的寬度并然后通過在壓制成形操作中制造短的長度而制造原型。如果層的厚度是常數(shù)值t，那么對于n個等距葉片，螺旋在360/n的旋轉角中以量t徑向向內。類似地，布置螺旋的節(jié)距應當是每轉nt。換算到適當?shù)幕《攘恐?，在公?Al)中的常量k應當被設置成A:^;^"2貫)公式32通過改變葉片的厚度，本發(fā)明螺旋葉片結構能夠被改進。如果葉片具有恒定的厚度，那么由于葉片的曲率半徑從外向內減小的事實，它們的內部將受高于外部的應變值的影響。因此，葉片的內部將達到屈服而外部保持進一步彈性應變的能力。為了增加總的徑向壓縮量，因此有必要從外向內逐漸減小葉片的厚度。這可以通過從錐形帶形成螺旋來達到，錐形帶簡單地從一個邊緣到另一個邊緣線性地減小厚度。但是，這將具有產(chǎn)生不再匹配和完美密封的螺旋形式的缺點?？蛇x方式是設計沿著螺旋形式的葉片。隨著螺旋層向中心會聚靠近在一起，它們更急劇地朝中心向內彎曲。定義螺旋套管的公式是^^^,爿，其中k是向內彎曲的螺旋的正常量，而e是極角(圍繞螺旋的角位置)。在任何點的葉片厚度能夠通過取得在所需厚度的每側上的角位置處的半徑值的差而獲得。對于螺旋，k值是0.06453。這能夠輕易地從在位置零處的對于所需厚度的公式中獲得。也就是，代入札=6，且取得在0角度和2a處的半徑差為2英寸，給出2(英寸)"w)，其提供所需的k值。然后，最終的葉片厚度在這種情況下能夠從一"^-6-^>=0.889英寸被獲得。為了比較，帶有在外側具有0.5英寸的相同厚度的葉片的8個葉片螺旋布局，且每個都彎曲經(jīng)過180度。在這種情況下，每個螺旋必須從其開始經(jīng)過45度弧度向內移動0.5英寸，以適應相鄰的葉片。在這種情況下，求解k的公式是0.5-W-一f)，其給出k等于0.1108。注意這種單一數(shù)目和外半徑確定整個布局。在這種情況下葉片的內厚度由-3,柯">)=0.353英寸給出。從這種情況可以看到，因為葉片的錐形，總壁厚從純螺旋布局明顯減小。為了達到相同的壁厚可以增加葉片的角度跨度，或者增加葉片的數(shù)目。如果用戶希望增加壁厚同時保持角度跨度固定在iso度，就簡單地增加葉片的數(shù)目。例如，葉片的數(shù)目能夠從8增加到11。當葉片的數(shù)目被改變時，希望改變葉片的間距以使葉片均勻地分布在管狀件周圍并且管狀件任何部分的葉片數(shù)基本上是均勻的。如上面所討論的，本發(fā)明套管葉片可以具有微一紋理表面，防止滑動并引起管狀件在其被展開之后被鎖定在被擴張的狀態(tài)中。在一個實施例中，這種紋理是使用給葉片的金屬表面再成形的電子束在金屬表面形成的突起和凹痕的研磨圖案。從材料表面升起的突起形成在一個表面，同時在相鄰的材料表面中形成了相應的孔。一旦被組裝，突起就接合孔并把相鄰層固定到其他層。參照圖28，通過由計算機控制器控制的電子束901形成突起911。隨著電子束在材料的表面上移動，它產(chǎn)生熔融材料池917。能量導致材料蒸發(fā)且它在池917上產(chǎn)生一團加壓的蒸汽。在池917中的表面張力的變化和池917上的蒸汽密度的組合效應導致材料在與電子束相反的方向上被移置。隨著電子束917的每次通過，更多的材料被轉移到共同點，形成一系列層921。在電子束901的數(shù)字通過之后，突起開始生長并從金屬葉片的表面突出。這種過程能夠被重復，許多突起911同時被形成，從而所述過程導致許多表面突起911的圖案在葉片上分布。如圖所示，突起911的角度也能夠被控制。參照圖29，孔913能夠用同一電子束過程被形成。電子束901被引導向葉片并產(chǎn)生然后被移除的熔融材料的池。電子束901被返回到孔913且附加材料被移除。重復這種過程直到形成所要的孔角度和深度。像突起911那樣，孔是通過能夠以任何期望的圖案同時制造許多孔913的計算機控制的電子束所形成的。除了孔913，可以用相同的過程形成較寬的槽縫。參照圖30，形成在第一表面921上的所描述的突起911和形成在相鄰第二表面923中的孔913能夠被組合用于形成鎖定擴張機構。因為突起911和孔913是成角度的，所以第一表面921能夠移到右側和/或第二表面923能夠被移向左側。這種運動導致突起911滑出孔913。然后，突起911能夠接合在第二表面923中更靠右側的另一孔。相比之下，第一表面291不能相對于第二表面923向左移，因為這種運動將傾向于把突起911更深地推入孔913中。因為孔913不釋放突起911，所以第一表面291只能夠相對于第二表面923向右移動。如所討論的，本發(fā)明套管被壓縮并被插入到安裝設備中。一旦被適當?shù)囟ㄎ?，套管就擴張到更大的直徑且可以接合鉆孔的內徑。在一個實施例中，擴張鎖定裝置能夠是在套管葉片的相鄰表面中的小的表面突起911和孔913。突起911和孔913在葉片的彎曲方向成角度以便于允許的運動導致套管直徑擴張且受限運動防止套管收縮。盡管本發(fā)明套管被描述為具有連接葉片以形成套管的焊接的連接點，但其他連接機構也能夠被使用。參照圖31和32示出了在葉片955之間使用彈性帶953的套管951的實施例的截面。彈性帶953在葉片955之間提供密封，且也是彈性的以便于相鄰葉片955能夠相對移動。這種彈性允許套管951被壓縮和擴張。葉片955的滑動運動導致作用到彈性帶953的剪切力。圖31示出套管951處于壓縮狀態(tài)，其中彈性帶953從外表面向內成角度。因為彈性帶953傾向于抵抗任何形變，因此可能需要外部機構以保持套管951處于被擴張或被壓縮狀態(tài)。如上面所討論的，使用諸如暫時焊接、帶、突起和其他固位裝置的壓縮機構，套管951能夠被保持在被壓縮狀態(tài)。圖32示出套管951處于擴張狀態(tài)，其中彈性帶953從外表面向外成角度。因為套管951可能抵抗這種擴張，因此使用諸如棘齒機構、微表面紋理、研磨、套、或其他擴張裝置的各種擴張裝置，葉片955能夠被保持被擴張。為了示例的目的，圖31和32以比實際更大的尺度示出彈性帶953。附圖還示出葉片955在厚度上是均勻的。在優(yōu)選實施例中，葉片955將從外徑向內徑減小，使得在套管951的外徑處的葉片邊緣比在內徑處的邊緣要更厚。應當理解的是，盡管已經(jīng)參照特定實施例描述了本發(fā)明，在沒有背離本發(fā)明范圍的前提下，可以對這些實施例做出增加、刪除和改變。盡管描述了包括各種對開管管道元件的系統(tǒng)，但是應當很好地理解的是，這些元件和所描述的管構造能夠被以各種其他構造修改和重新配置。6權利要求1.一種在地質構造中使用的管狀組件，包括多個彎曲層，各彎曲層具有被配置成相互交疊以形成管狀組件的凹形內表面和凸形外表面，多個連接點，其將彎曲層的一些凹形內表面固定到相鄰的彎曲層的凸形外表面；和壓縮機構，其暫時保持多個彎曲層處于第一直徑；其中多個彎曲層由允許彎曲層偏轉的高強度材料制造，以使管狀組件能夠在壓縮機構被釋放時從第一直徑擴張至大于第一直徑的第二直徑。2.依據(jù)權利要求1的管狀組件，其中管狀組件在壓縮機構被釋放時擴張到第二直徑。3.依據(jù)權利要求2的可擴張管狀組件，進一步包括擴張機構，其阻止管狀組件的直徑被壓縮至小于第二直徑。4.依據(jù)權利要求1的可擴張管狀組件，進一步包括擴張裝置，其施加擴張力給一些彎曲層的內凹形內表面，并導致所述多個彎曲層擴張至大于第二直徑的第三直徑。5.依據(jù)權利要求4的可擴張管狀組件，進一步包括擴張機構，其阻止管狀組件的直徑被壓縮至小于第三直徑。6.依據(jù)權利要求4的可擴張管狀組件，其中所述擴張力導致所述多個彎曲層的變形，使得在擴張機構被去除時所述多個彎曲層大致上保持在第三直徑。7.依據(jù)權利要求1的可擴張管狀組件，其中彎曲層中的第一邊緣比第二邊緣厚。8.依據(jù)權利要求1的可擴張管狀組件，進一步包括固體彈性體，其連接在相鄰層的凹形內表面和凸形外表面之間，允許凹形內表面相對凸形外表面滑動有限的距離。9.依據(jù)權利要求1的可擴張管狀組件，其中所述多個彎曲層中的各個層具有暴露到管狀組件的內直徑的內邊緣和暴露到管狀組件的外直徑的外邊緣。10.依據(jù)權利要求l的可擴張管狀組件，其中第一彎曲層大致上圍繞被壓縮為第一直徑的管狀組件延伸。11.依據(jù)權利要求10的可擴張管狀組件，其中第一彎曲層自身交疊。12.依據(jù)權利要求10的可擴張管狀組件，其中一些彎曲層是多孔的且起到砂篩的作用。13.依據(jù)權利要求10的可擴張管狀組件，其中一些彎曲層包含多個孔洞和用于打開所述孔洞的爆破劑或溶解劑。14.一種在地質構造中使用的管狀組件，其包括多個彎曲層，每個彎曲層具有被配置成相互交疊以形成管狀組件的凹形內表面和凸形外表面，其中凹形內表面的一部分形成管狀組件的內直徑的一部分，以及凸形外表面的一部分形成管狀組件的外直徑的一部分；多個連接點，其將彎曲層的一些凹形內表面固定到相鄰彎曲層的凸形外表面上；和壓縮機構，其暫時保持管狀組件的多個彎曲層處于第一直徑；其中多個彎曲層由允許彎曲層偏轉的高強度材料制造，以使管狀組件能夠在壓縮機構被釋放時從第一直徑擴張至大于第一直徑的第二直徑。15.依據(jù)權利要求14的管狀組件，其中管狀組件在壓縮機構被釋放時擴張到第二直徑。16.依據(jù)權利要求14的可擴張管狀組件，進一步包括擴張機構，其阻止管狀組件的直徑被壓縮至小于第二直徑。17.依據(jù)權利要求14的可擴張管狀組件，進一步包括.-擴張裝置，其施加擴張力給一些彎曲層的內凹形內表面，并導致多個彎曲層擴張至大于第二直徑的第三直徑。18.依據(jù)權利要求17的可擴張管狀組件，進一步包括擴張機構，其阻止管狀組件的直徑被壓縮至小于第三直徑。19.依據(jù)權利要求17的可擴張管狀組件，其中所述擴張力導致所述多個彎曲層的變形，使得在擴張機構被去除時所述多個彎曲層大致上保持在第三直徑。20.依據(jù)權利要求14的可擴張管狀組件，其中彎曲層的第一邊緣比第二邊緣厚。21.依據(jù)權利要求14的可擴張管狀組件，進一步包括固體彈性體，其連接在相鄰層的凹形內表面和凸形外表面之間，允許凹形內表面相對凸形外表面滑動有限的距離。22.依據(jù)權利要求14的可擴張管狀組件，其中所述多個彎曲層的每一層具有暴露到管狀組件的內直徑的內邊緣和暴露到管狀組件的外直徑的外邊緣。23.依據(jù)權利要求14的可擴張管狀組件，其中第一彎曲層大致上圍繞被壓縮為第一直徑的管狀組件延伸。24.依據(jù)權利要求23的可擴張管狀組件，其中一些彎曲層是多孔的且起到砂篩的作用。25.依據(jù)權利要求14的可擴張管狀組件，其中一些彎曲層包含多個孔洞和用于打開所述孔洞的爆破劑或溶解劑。26.—種在地質構造中使用的管狀組件，包括多個彎曲層，每層具有被配置成相互交疊以形成管狀組件的凹形內表面和凸形外表面，其中凹形內表面的一部分形成管狀組件的內直徑的一部分，以及凸形外表面的一部分形成管狀組件的外直徑的一部分；多個連接點，其將彎曲層的一些凹形內表面固定到相鄰彎曲層的凸形外表面；和在第一彎曲層的凸面和與第一彎曲層相鄰的第二彎曲層的凹形表面之間的滑動表面；其中多個彎曲層形成螺旋圖案，并且所述多個彎曲層由允許彎曲層偏轉的彈性材料制造，以使管狀組件的直徑能夠從第一直徑變化到大于第一直徑的第二直徑。27.依據(jù)權利要求26的在地質構造中使用的管狀組件，其中將多個連接點中的一些連接點定位為靠近管狀組件的內徑。28.依據(jù)權利要求26的在地質構造中使用的管狀組件，其中將多個連接點中的一些定位為靠近管狀組件的外徑。29.依據(jù)權利要求26的在地質構造中使用的管狀組件，其中將多個連接點的第一組定位為靠近管狀組件的內徑，以及將多個連接點中的一些連接點定位為靠近管狀組件的外徑。30.依據(jù)權利要求26的在地質構造中使用的管狀組件，其中多個彎曲層具有在內徑處的第一厚度和在外徑處的第二厚度，其中第二厚度大于第一厚度。31.依據(jù)權利要求26的在地質構造中使用的管狀組件，進一步包括:安裝在管狀組件的內徑內的內管。32.依據(jù)權利要求26的在地質構造中使用的管狀組件，進一步包括:圍繞管狀組件的外徑安裝的外管。33.—種在地質構造中使用的管狀組件，其包括彎曲層，其具有相互交疊以形成管狀組件的凹形內表面和凸形外表面，壓縮機構，其暫時將彎曲層保持在第一直徑；其中彎曲層由允許彎曲層偏轉的高強度材料制造，以使當壓縮機構被釋放時管狀組件的直徑能夠從第一直徑擴展到大于第一直徑的第二直徑。34.依據(jù)權利要求33的在地質構造中使用的管狀組件，其中彎曲層具有在內徑處的第一厚度和在外徑處的第二厚度，其中第二厚度大于第一厚度。35.依據(jù)權利要求33的在地質構造中使用的管狀組件，進一步包括安裝在管狀組件的內徑內的內管。36.依據(jù)權利要求33的在地質構造中使用的管狀組件，進一步包括:圍繞管狀組件的外徑安裝的外管。全文摘要一種可擴張管狀件包括由片狀材料形成的多個葉片，其具有彎曲表面。葉片部分或全部圍繞管狀結構的周圍伸展。管狀件中的一些相鄰葉片被結合在一起。管狀件被壓縮到較小直徑，以使它能夠被插過先前配置的管狀組件。一旦管狀件被合適定位，它就被采用以及結合或沒有結合到先前配置的管狀組件。本發(fā)明的管狀件對所有類型的井和鉆孔有用。文檔編號E21B29/00GK101484659SQ200780016795公開日2009年7月15日申請日期2007年3月12日優(yōu)先權日2006年3月10日發(fā)明者史蒂文·斯文德曼,史蒂文·赫伯森,彼得·杜威赫斯特,彼得·麥肯漢,戴維·沃特,杰弗瑞·斯普雷,沃茲·赫爾格,艾倫·夏普,謝恩·西本納勒,邁克爾·阿普斯特爾,道格·弗斯申請人:動力管柱系統(tǒng)公司