CN1777734A - 膨胀衬套系统及方法 - Google Patents

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CN1777734A CNA2004800110148A CN200480011014A CN1777734A CN 1777734 A CN1777734 A CN 1777734A CN A2004800110148 A CNA2004800110148 A CN A2004800110148A CN 200480011014 A CN200480011014 A CN 200480011014A CN 1777734 A CN1777734 A CN 1777734A
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Abstract

一种可利用底孔组件(10，50)钻制的孔，该底孔组件具有向下钻进马达(14)，其可以偏斜选定的弯角。标准规格段(34)固定到钻头(16)，其具有沿至少60％的钻头直径的轴向长度(5)的直径均匀轴承表面。弯折与钻头表面之间的轴向间距控制成小于钻头直径的十五倍。以根据本发明的BHA钻出一段井以后，可以通过使管穿过上管而将管插入井中，然后所插入的管在向下钻孔的同时膨胀到直径基本上等于膨胀管。

Description

膨胀衬套系统及方法
技术领域
本发明涉及一种以套管柱钻油井或气井的技术，在井中向下钻进时该套管柱会膨胀。本发明尤其涉及一种提高膨胀套管或衬套系统的效率的技术，该技术能改善井的质量从而提高碳氢化合物的采收率，并提供能显著减少可靠地完成钻井所需费用的技术。
背景技术
大多数碳氢化合物井是在连续下降的套管段中钻孔的，在钻出井的具有更小直径的下一较低段之前，使选定大小的套管在已钻制的段中运行，然后在井的较低段中以减小了直径的套管尺寸前进。从而，每一钻制的段的深度是以下参数的函数：(1)操作者的意愿，根据该意愿在停止钻孔操作并在钻制的段中插入套管之前连续钻并尽可能得深，(2)上面的构造将被获得理想井平衡所需的高压流体以及处在更大深度的向下钻进流体压力破坏的风险，以及(3)钻制的井的一部分可能会坍塌或者禁止套管在井中前进的风险，或者套管会粘在井中或者在实际上被阻止前进到井中的理想深度的风险。钻孔以及完成钻井的巨大费用包括使用从总深(TD)向上运动到地面的渐增直径的段。从流体流动的观点来看，靠近总深的
Figure A20048001101400101
英寸的套管可能足够使想要的流体穿过生产管柱传输到地面，但外部套管的大小从 英寸增大到例如 英寸，以便套管的每一个较高的段能够容纳在井中前进的小直径段。
为了避免以上问题，已经提出各种技术用来使套管柱在向下钻进时膨胀，在一些应用中扩大了直径的套管柱的内径约等于“全孔”套管柱的内径，较小直径的管在向下钻进的同时发生膨胀之前穿过该全孔套管柱。因而，在一些提出的应用中，基本上从TD到地面的整个套管柱是基本上相等的“全孔”直径，从而，例如，如果 英寸的套管ID安装在地面，那么较小直径的套管可以通过该
Figure A20048001101400112
英寸套管，其通常可以接合在井中，且然后较小直径的套管在向下钻进时膨胀成 英寸ID套管。类似地，井的连续下降的段可以通过使较小直径的套管向下钻进穿过接合的
Figure A20048001101400114
英寸套管段、然后在向下钻进时膨胀以继续使
Figure A20048001101400115
英寸的套管延伸。在其他应用中，只有一部分管需要在向下钻进时膨胀到该“全孔”直径以受益于该项技术。属于壳牌石油公司(Shell Oil Company)的美国专利5348095，5366012和5667011披露了套管膨胀技术，如较早的专利3179168，3245471以及3358760所披露的。美国专利6021850，6050341，5390742，5785120和6250385，以及公开出版物U.S.2001/002053241，披露了各种类型的用于在井中使向下钻进管膨胀的设备。SPE Papers 56500，62958，77612和77940，以及2003年1月份的Offshore，pp.62，64披露了向下钻进套管膨胀在以低成本完成较低井方面的商业优势。
然而问题限制了对于在向下钻进发生膨胀的套管系统的接受，包括与在向下钻进时使管膨胀的可靠性和成本有关的困难。在绝大部分应用中，钻井操作人员必须在膨胀操作之前使测径器运行穿过已钻制的孔，以确定孔的几何尺寸并由此确定孔是否，例如具有太大的螺旋而无法在孔中最初地使管运行。
现有技术的缺陷由本发明来克服，下文将披露一种改进的膨胀套管(或其他管)系统及方法，其使得钻孔和完成钻井的成本更低，并改善井的质量以便提高碳氢化合物的采收率。
发明内容
本发明在优选实施例中提供一种膨胀套管或衬套系统，其中利用在钻柱下端处的底孔组件和具有选定弯角的向下钻进马达来钻井，使得由马达驱动而旋转的钻头具有以偏离马达动力段轴线的选定弯角而偏斜的轴线。该钻头可以在井的上部开出直径大于套管或其他管孔的孔，该管可随意地在向下钻进时膨胀。根据本发明的一个实施例，马达外壳可以是“光滑的”，即马达外壳上具有直径基本上均匀的表面，所述表面从上动力段到下轴承段沿轴向延伸。在定向钻头上稳固地设有标准规格段，所述标准规格段上具有沿至少约60％钻头直径的轴向长度的均匀直径表面。因为孔是利用本发明的底孔组件(BHA)相对准确地钻出来的，因此与使用现有技术的BHAs的系统相比较而言，更大直径的管可以更容易、更可靠地在钻制的孔中滑动。在向下钻进的同时，使管膨胀，从而它的ID从前进(run-in)时的直径增大到膨胀或设定直径。
因此，本发明的一个目的是提供一种改进的、利用底孔组件将管设置在钻孔中的方法，该底孔组件包括流体动力马达和相对长的标准规格段。利用固体膨胀管(SET)技术使在井中前进的套管或其他管在向下钻进时膨胀。
本发明的一个特征是，钻头可以由钻柱驱动旋转，以钻出井孔的相对较直段，并且向下钻进马达可以被供以动力以驱动钻头相对于不旋转的钻柱旋转，从而钻出井孔的偏斜部分。钻孔操作可以用改进的底孔组件来执行，以充分减少钻孔操作的费用。
本发明的另一个特征是，固定到定向钻头的标准规格段的轴向长度为钻头直径的至少60％。
本发明的另一个特征是，向下钻进马达与钻头之间的互连优选地由向下钻进马达的下端处的销钉连接和钻头上端处的承插式连接(boxconnection)完成。
本发明的一个优点是，底孔组件不需要特别制作的零件。底孔组件的每一个零件可以由操作人员根据需要来选择，以实现本发明的目的。
本发明的这些和其他目的、特征及优点将通过下面的详细说明变得清晰，其中参考了附图中的图解。
附图说明
图1大体地描绘了以位于钻柱的下端处的底孔装置以及具有定向钻头和铰刀的向下钻进马达钻制的井。
图2更详细地描绘了图1所示的马达。
图3描绘了与马达上的销钉连接相连的钻头上的套管连接。
图4描绘了表示出内部弯折的旋转可控装置。
图5描绘了一种类型的用于使井孔内部的井底管发生膨胀的膨胀工具。
图6描绘了膨胀工具的可选类型。
具体实施方式
图1大体地描绘了以位于钻柱12下端处的底孔组件(BHA)10钻制的井。BHA10包括具有弯折的流体动力向下钻进马达14，用于使定向钻头18和铰刀16旋转以钻出井的偏斜部分。井的直段可以通过额外地使位于地面的钻柱12旋转以使定向钻头18和铰刀16旋转而被钻制。为了钻制钻孔的弯曲段，钻柱是倾斜的(不旋转)且向下钻进马达14使定向钻头18和铰刀16旋转。一般理想的是使钻柱旋转，以便使钻柱被粘在钻孔中的可能性最小，并提高钻屑回到地面的返回率。在一个实施例中，BHA包括容积式马达(PDM)且PDM外壳具有小于大约3度的弯角。
向下钻进马达14可以“平滑”前进，即马达外壳从上动力段22穿过弯折24直到下轴承段26，如图2所示。不需要在马达外壳上提供稳定器，这是因为，由于定向钻头18和铰刀16形成了扩大直径的钻孔，马达外壳或小直径的稳定器都不可能接合钻孔壁。马达外壳可包括滑块或芯盒面板(wear pad)。利用叶状马达的向下钻进马达通常是指容积式马达(PDM)。BHA可选地包括旋转可控组件(RSA)，而不是PDM。PDM照例在其外壳中具有弯折，而RSA外壳没有外弯折，而是具有内弯折。此外，旋转可控装置或RSA在技术上并不是马达，因为钻头是通过使位于地面的钻柱旋转而被驱动旋转的。不过，实际上是向下钻进马达代替了PDM并起到提供有效弯角的作用。无论哪种情况，这里所述的术语“向下钻进马达”包括PDM或RSA，且向下钻进马达具有上段(PDM的动力段或RSA的轴导承段)中心轴线和下轴承段，其中下轴承段的中心轴线以选定的弯角偏离上段中心轴线。为容纳向下钻进管而钻的钻孔可以通过传统的钻杆和随后插入并在向下钻进时会膨胀的管来被钻制。可选地，该钻孔可以通过套管钻孔操作而被钻制，从而在到达总深(TD)时向下钻进管处于井中。
如图2所示的向下钻进马达14在马达外壳中具有在上动力段轴线27与下轴承段轴线28之间的弯折24，从而适合于定向钻头18的轴线以选定的弯角偏离套管柱的下端轴线。下轴承段26包括轴承封装组件，其照例既包括止推轴承又包括径向轴承。
可以理解的是，这里所用的术语“钻头组件”包括切削结构，其被驱动旋转以移走岩石并生成钻孔。图2所示的标准规格段以下的钻头组件15包括定向钻头18和铰刀16，其具有被钻冠直径限界并限定钻冠直径的端面17。钻冠直径是所钻制的孔的直径，从而径向最外侧刀具的最终位置限定了钻冠直径。在不需要铰刀、且钻头仅仅由标准规格段和切削结构组成的实施例中，钻冠直径由钻头的径向最外侧的切削直径所界定，且钻头组件包含上标准规格段和下定向钻头或钻头。在这样的应用中：其中在钻孔中前进的套管或其他管连续地膨胀以便其内径基本上等于膨胀管紧上面的管的内径，钻头组件可包括具有扩大的切削直径的双中心钻头的上偏置切削元件，中部的缩小直径的标准规格段以及下定向钻头。更优选的组合可包括：上铰刀16，其具有扩大了的切削直径；和缩小了直径的中标准规格段34以及下定向钻头18，如图2所示，从而所开凿出的钻孔的直径大于井中上套管的内径，收缩的铰刀、标准规格段以及定向钻头穿过该上套管。不过，所钻制的用于使管膨胀的钻孔的直径不应过大，因为在膨胀管的OD与钻孔壁之间太高的缝隙一般意味着在去除岩石方面会花费过高的成本和能量，并且，该缝隙照例以水泥填满。对于向下钻进管的直径膨胀到小于膨胀管上方的套管柱的内径的情况，较便宜(即直径较小)的铰刀或双中心钻头可开凿出缩小直径的钻孔。在某些后面这种应用中，单独的标准钻头(即，不带铰刀的钻头)和标准规格段就足以钻出钻孔以插入将要膨胀的管。
标准规格段34隔开在定向钻头18的上方，并可旋转地固定到定向钻头18上和/或与定向钻头18成为整体。标准规格段的轴向长度(“标准规格长度”)是定向钻头直径的至少60％，优选的是定向钻头直径的至少75％，而在许多应用中可以是定向钻头直径的90％到一又二分之一倍。从而标准规格段的足够大的轴向长度是标准规格段以下的切削结构的直径的函数，而与是否在标准规格段上方连续形成放大孔无关，也与放大孔是否由双中心钻头或铰刀形成无关。在优选实施例中，标准规格段的底部可以基本上在与钻头表面相同的轴向位置上，但可以稍微向上离开定向钻头表面。标准规格段的直径可以相对于定向钻头直径稍微在标准规格以下。
标准规格段的轴向长度是从标准规格段的顶部到位于定向钻头整个直径的最低点处的定向钻头的前部切削结构而被测量的，即，从标准规格段的顶部到定向钻头切削表面而被测得的。优选地，当随着定向钻头旋转时，不小于50％的该标准长度形成了直径基本上均匀的圆柱形轴承表面。从而可以在标准规格段顶部与标准规格段底部之间提供一个或多个短的间隙或标准规格以下的部分。标准规格段顶部与定向钻头表面之间的轴向间距将为总的标准长度，并且具有直径大致均匀的旋转圆柱形轴承表面的部分优选不小于总标准长度的50％。本领域熟练技术人员可知，标准规格段的外表面不必为圆柱形，而是标准规格段一般具有沿其长度轴向延伸的凹槽，其通常以螺旋图案设置。在该实施例中，标准规格段因此具有直径均匀的圆柱形轴承表面，其由凹槽上的直径均匀的刀具所限定，所述凹槽形成圆柱形轴承表面。因此标准规格段可具有台阶或凹槽，但标准规格段不限定旋转的圆柱形轴承表面。定向钻头18和/或铰刀16可选地使用辊锥不是固定刀具。
图2表示具有切削直径32的合适的定向钻头18。旋转地固定到定向钻头18上的是标准规格段34，其上具有均匀的表面以提供沿轴向长度的均匀直径圆柱形轴承表面，该轴向长度为定向钻头直径的至少60％，从而标准规格段和定向钻头18一起形成了长的标准规格定向钻头。如上所述，标准规格段优选地与定向钻头整体成型，但标准规格段可以与定向钻头分开单独形成，然后可旋转地固定到定向钻头上。因此定向钻头18可以在结构上与标准规格段34整体成型，或者标准规格段可以单独形成，然后可旋转地固定到定向钻头上。
图2还描绘了铰刀16，当孔的大小需要大于上管的内径时，该铰刀可旋转地固定到定向钻头上。铰刀具有臂，其可以随着铰刀通过上管而延伸，从而铰刀的端面17和有关的刀具延伸以使直径大于上管的直径。可选地，在需要比上管的内径更大的孔的情况下，可以在向下钻进马达下面使用双中心钻头。双中心钻头的偏置切削元件可以与如这里所述的定向钻头及标准规格段一起使用，其中标准规格段上方的偏置元件的切削结构以类似于铰刀的延伸臂端面的方式起到扩孔的作用。
承插式连接40可以设置在钻头15上，如图3所示，以便螺纹接合位于向下钻进钻头马达14的下端处的销钉连接42。从而，优选的马达与钻头之间的互连通过马达上的销钉连接和钻头上的承插式连接而形成。对于图1的实施例，不用BHA实现定向钻孔操作，由此马达14在马达外壳中没有弯折。不过，该马达被施以动力以使钻头旋转，或者钻柱本身一般在井中滑动，但也可以在马达驱动钻头的同时旋转。图1所示的BHA50从而可以用来实现基本上直的钻孔操作，具有以上所述的好处。
图2所示的具有弯折的BHA10对于许多应用是优选的，因为它可能对于钻制具有由马达中的弯折所确定的偏斜角的井孔部分是理想的或是必要的。在其他操作中，部分井孔或整个井孔可以几乎不倾斜地“直”钻出来。在那些应用中，PDM 50可以不设有弯折，而钻出直的钻孔。
图4描绘了向下钻进马达14，其是具有大致呈圆柱形外壳112而没有外壳弯折的旋转可控组件(RSA)，尽管处于下外壳段126中的轴114的下部的下轴线124偏离RSA的上导向段132的中心轴线130而以有效弯角形成角度。轴承134引导轴114的旋转并照例与外壳112密封，同时弯曲导向段136提供有效的弯角。RSA包括防转装置115，其接合钻孔壁并防止或最小化其中的轴114被驱动旋转时外壳112的旋转，并提供不旋转的参考物，相对于该参考物弯曲导向段136可以使旋转轴成角度以便定向钻孔。因此，弯曲导向段136的外径优选地等于或稍小于RSA下面的钻头切削直径。在一个实施例中，钻头可以是定向钻头18。在另一个实施例中，当想要孔径大于上方的管时，可以另外使用铰刀。对于具有切削直径大于定向钻头18的直径的铰刀16的RSA，铰刀16优选地设置在RSA上方，同时定向钻头18和标准规格段34设置在RSA下方。
RSA可包括连续中空旋转轴，其被双偏心环凸轮单元沿径向弯折，该单元是使轴下端以球面轴承系统为枢轴转动的弯曲导向段136的例子。外壳132的中心轴线与球面轴承系统下面的枢轴的中心轴线124的交点限定了弯折(相对于基本上不旋转的外壳112)以便于定向钻孔。为了钻直，双离心凸轮这样布置：使得减轻轴的偏斜并且球面轴承下面的轴的中心轴线与外壳132的中心轴线成一条直线。倾角提供了朝向外壳112的钻头刀具表面，其本身以孔为参考而定位，使得能够类似于用弯曲外壳PDM执行操控的方式来操纵。
所示的轴承134在弯曲导向段单元136的上方以定向或中心化外壳112中的上部轴114。轴114与外壳112之间和轴承134下面的环部113将通常填满润滑油。轴的偏斜可以通过弯曲导向段136的双偏心环凸轮例子来获得，如美国专利Nos.5307884和5307885所述。本领域熟练技术人员可知，RSA在图4中过于简单地表示，且实际的RSA比图4所描绘的复杂得多。
为了RSA应用，对于PDM，沿弯折和定向钻头表面之间的转轴下部的中心轴线的轴向间距可以是钻头直径的十倍，以获得本发明的主要好处。在优选实施例中，从弯折到定向钻头表面的间距是从四倍到八倍，且通常约为五倍于定向钻头直径。减少从弯折到定向钻头表面的距离意味着，RSA能以比PDM小的弯角来获得相同的施工速度。因为RSA具有短的弯折到定向钻头表面的长度，并且操纵时在定向控制方面近似于PDM，所以，当以具有至少75％定向钻头直径、优选地至少90％定向钻头直径的总标准长度的长标准定向钻头运行，且至少50％的总标准长度是基本上完全标准规格，且然后使套管前进和膨胀时，预计在以RSA进行操纵的同时能够获得本发明的主要好处。
当向下钻进马达被施以动力以使钻头旋转并钻制井的偏斜部分时，经常能通过使钻头以小于350RPM的速度旋转而获得理想的高速穿透。通过使用定向钻头表面上方的长标准规格段以及弯折与定向钻头之间的相对短的长度，能减少振动，从而增大下轴承段的刚度。提高钻孔质量的好处包括减少孔的清洁费，改进测井操作和记录质量，套管更容易前进以及粘合操作更可靠。BHA具有低的振动，其又有益于提高钻孔的质量。
本发明的BHA能够利用钻头上的较小重量来钻孔，从而比现有技术中的BHAs扭矩更小，并能够以更少的螺旋钻出“更准确的”孔。根据本发明，驱动钻头旋转以便以理想的钻孔速度穿透地层所需的力降低了，从而可沿钻柱传送更小的力到达钻头。操作人员相对于通过钻柱施加到地面的钻头上的重量具有更大的灵活性。由于钻制的孔更准确，因此为了连续膨胀而插入到钻孔中的管柱上的阻力更小。
因此，一种利用本发明的底孔组件在井孔中固定膨胀管的改进方法优选地包括：通过向下钻进马达使钻头旋转而钻制井孔的一部分，其能够产生如上所述的定向钻制的井孔和/或可包括井的直段。钻出一段钻孔以后，将管插入井孔中的理想深度，使坚实的向下钻进管膨胀，从而塑性变形使得直径基本上大于它的前进直径(run-in diameter)，且在许多应用中达到基本上等于固定在井孔中的上管的内径的塑性变形内径。根据本发明，诸如套管柱等管柱可被插入钻制的孔中，并继续膨胀到接近上管内径的直径，比如插入管所通过的适当粘合的套管柱。
因此管在开孔应用中膨胀，由此管可以膨胀到与地层岩壁接合。膨胀的连续管的轴向长度较长，即，超过管的原始前进或预膨胀直径的50倍，并且通常一百倍或更多倍于膨胀管的预膨胀直径。因此术语“膨胀管”包括套管和衬套系统。膨胀管一般也粘合在井中。根据本发明，粘合操作可以在使向下钻进管膨胀之后、也可以在此之前进行。在粘合之前膨胀是安全的，因为失败的膨胀操作不会继而粘合在井中。通过渐增地缓慢设置水泥，可以想见粘合以及随后的膨胀的优点，因为根据本发明的膨胀操作是高度可靠的。
本发明的显著特征是，在向下钻孔时膨胀的管的初始直径可大于根据现有技术在向下钻孔时膨胀到相同直径的现有管的初始直径，从而膨胀速度减慢，并减少了使向下钻进管，尤其是上管的底部钟形段的膨胀超过额定管强度的可能性。该技术还使得基本上增大了操作人员在管的可利用性方面的灵活性，在向下钻孔时该管可用在膨胀操作中，从而降低了管的成本。
在一些应用中，膨胀管可以是多分支系统的一部分，包括其中的分支是全孔，即与中心孔直径相同的系统。在其他应用中，膨胀管可以是用在套管钻孔操作中的套管。在许多应用中，膨胀管将沿其至少一部分长度并在一个或多个周向相间的接触位置处接合地层岩壁。由于可以用本发明的BHA钻出更准确的钻孔，因此钻制的钻孔的直径可以减小，从而减少为完成井而开凿的岩石和/或增大钻制的钻孔中的管的大小，并能够使管膨胀到更大的尺寸。
在一些应用中，前进管(run-in tubular)可以通过已有的固定在井孔中的上管，从而该上管可以是在向下钻进时已经膨胀的。为了使管互连，前进管的顶部照例位于已经固定在井孔中的上管的底部的稍上方，然后使前进管的内径膨胀到基本上等于上管的内径。上管的底部具有钟形部分并膨胀两次，第一次从前进直径膨胀到它的膨胀直径，第二次是在重叠前进管膨胀时。通过减少完成井所需的膨胀量，比如上管的钟形部分等高应力区域可以更安全地膨胀。更小的膨胀也使得能够使用更便宜的膨胀管材料，这在单个井中可节约数十万美元。
在许多应用中，向下钻进管一旦膨胀，其内径(ID)基本上等于与位于膨胀管上方的井中相间隔的上管的内径。在其他情况下，膨胀管的内径可以小于井中的上管的内径。不过，在另外一些情况下，膨胀管的内径可大于井中上管的内径，且上管本身可任意地在向下钻进时膨胀。使向下钻进管膨胀到直径大于井中上管的内径可能被期望，以获得膨胀管与另一管或地层岩壁之间的增强的机械连接。膨胀超过上管的内径也可以允许套筒(例如，用于生产控制的滑动套筒)放在膨胀管中，同时套筒的内径接近上管的全孔。在其他应用中，使向下钻进管膨胀到直径大于井中上管的直径可以允许安装6杆多分支连接系统。该连接优选地大于上管，以容纳多全孔衬套。在另外一些应用中，使向下钻进管膨胀到直径大于井中上管可以允许相对较大直径的工具放置在膨胀的向下钻进管中，同时在工具与膨胀管的壁之间具有充分的流动旁路区，以便有助于在测试的同时允许良好的流体循环。
本发明的主要优点是能够更经济且低失败风险地进行钻孔操作。利用该BHA产生的更准确的孔不仅仅带来井中的低扭矩和低阻力，而且从本发明的BHA获得的相对光滑的井孔提供更好的粘合及孔的清理。BHA不仅能减少所要膨胀的管在井中前行的费用，而且产生更好的ROP，更好的可控性，提高铰刀可靠度，并降低钻孔成本。
表1和2表示对于公共套管的尺寸的可能的尺寸增加。“屈服”列是指管将要开始屈服时的内压(psi)。在井中使用时，这一般是指从内到外的压差。“塌陷”列是指管将要坍塌时的外压(或处在井中时的差)。术语“公共套管”是指新钻制的孔上方的套管，在该孔中将使用可膨胀的套管，即，可膨胀的套管必须前行通过的套管。在表中，这些是API标准管，尽管类似的例子可以用作套管柱，其本身膨胀到近似公共套管大小。从操作角度看，操作人员首先确定套管大小，然后选择有关的SET管以前行通过套管以用于随后的膨胀。根据本发明，操作人员也以该公共套管开始，但优选地选择更大的预膨胀直径的SET管，产生更小的膨胀率以完成想要的产品，同时附随有优点。
表1
                    公共套管                                       传统的可膨胀技术
                    预膨胀                          后膨胀
  OD(in)   Wt(ib/ft)   ID(in)   Drift(in)   OD(in)   ID(in)   屈服(psi)   塌陷(psi)   OD(in)   ID(in)   屈服(psi)   坍塌(psi)   膨胀率(％)
  16   95   14.868   14.68   13.375   12.615   3978   1140   14.759   14.028   3440   600   11.20
  11.75   60   10.772   10.616   9.625   8.921   5120   2370   10.657   9.98   4430   1270   11.80
  9.625   43.5   8.755   8.599   7.625   6.875   6885   4790   8.63   7.92   5760   2480   15.20
  7   26   6.276   6.151   5.5   4.892   7738   6285   6.148   5.57   6580   3400   13.90
  5.5   17   4.892   4.767   4.25   3.75   8235   7150   4.761   4.287   6960   3940   14.30
表2
                      公共套管                   改进的可膨胀技术
        预膨胀         后膨胀
  OD(in)   Wt(ib/ft)   ID(in)   Drift(in)   OD(in)   ID(in)   ID(in)   膨胀率(％)
  16   95   14.868   14.68   14.5   13.74   14.028   2.10
  11.75   60   10.772   10.616   10.5   9.796   9.98   1.88
  9.625   43.5   8.755   8.599   8.5   7.75   7.92   2.19
  7   26   6.276   6.151   6   5.392   5.57   3.30
  5.5   17   4.892   4.767   4.625   4.125   4.287   3.93
为了实现向下钻进膨胀，膨胀工具和衬套的发射装置/心轴可以穿过上套管，从而它们的OD受到上套管的偏斜(drift)的限制。例如，16″95lb/ftAPI套管具有14.868″的内径和14.680″的偏斜。发射装置OD是14.570″，但预膨胀衬套OD是仅仅13.375″。本发明可将膨胀率从约10％至12％减少到约4％或更低。后膨胀衬套OD和ID可以保持相同，因为ID由心轴尺寸确定。壁厚不应随着更大的衬套尺寸函数发生变化；在膨胀之后两者都收缩约4％。
减少膨胀有很多好处，包括很少降低后膨胀屈服和塌陷强度。减少膨胀具有很多好处，包括降低与膨胀有关的材料强度损失。特别地，现有技术的膨胀工艺导致塌陷压力(在外压条件下)降低约50％，参见表1。与现有技术相比，与本发明相关的更少膨胀提供了增大的塌陷压力容量。此外，提高可膨胀衬套或套管的机械性能使得不仅用作钻孔衬套，也用作产品衬套，其需要增大的压力容量。另一优点在于，使向下钻进时管膨胀所需的拉/推力的减少。膨胀度的减少也使得能够减少可伸缩心轴的机械复杂程度。
本发明可与SET可膨胀开孔衬套使用，包括心轴/锥体系统和旋转适应膨胀系统。前者使用高压和高拉力，而后者利用机械推力来使衬套膨胀。心轴/锥体技术中所使用的高压有两个目的：有助于拉力，并使衬套保持在底部。因此，前面这项技术可能比旋转适应系统更有效。
表3表示利用传统技术的膨胀率。最低膨胀率为7.7％，但平均膨胀率为约12％，本发明能使膨胀率降低到小于6％，在绝大部分情况下小于约4％。与膨胀12％或更多的管相比，减少的膨胀充分降低了内膨胀压力要求。减少的膨胀还使得能使用由更便宜的材料制成的和/或根据更便宜的技术制造的传统的管。根据本发明，获得了向下钻进膨胀的好处，但标准管保持了高的塌陷和爆裂强度。
表3：
  公共套管，in   重量，Lb/ft   膨胀率，％
  5.5   14   16
  5.5   15.5   16
  5.5   17   14.3
  5.5   20   9.7
  5.5   23   7.7
  7   20   16.1
  7   23   16.1
  7   26   13.9
  7   29   11.1
  7.625   29.7   14.8
  7.625   33.7   12.8
  7.625   39   9.8
  7.625   47.1   12.4
  9.625   47   13.9
  9.625   53.5   11.6
  9.875   62.8   13
  11.75   60   11.8
  11.75   65   11.8
  16   75   13.2
  16   84   12.3
  16   95   11.2
  16   97   11.1
图5表示一种类型的适于根据本发明使向下钻进管膨胀的膨胀工具60。工具60利用膨胀元件62使套管从初始直径Di膨胀到管膨胀直径De，其中所述膨胀元件产生套管的预定膨胀。密封环64沿着膨胀套管的ID密封。
图6表示可选膨胀工具70，其使用多个辊子72以使管膨胀。于是这些辊子72中的每一个围绕工具的心轴74旋转。膨胀量可以根据地层和/或通过被膨胀管接合的外管所提供的膨胀阻力而定，如果有阻力的话，因为每一个辊子的旋转轴线可相对于膨胀工具中心线径向移动。
尽管已经详细说明了本发明的优选实施例，但对本领域熟练技术人员而言很明显能变更和修改优选实施例。不过，显而易见的是，这些变更和修改都包括在以下权利要求中所述的本发明的主旨和范围以内。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种利用底孔组件将固体管放在钻孔中的方法，该底孔组件包括具有上段和下轴承段的向下钻进马达，该上段具有上中心轴线，该下轴承段具有通过折以选定弯角偏离上段中心轴线的下轴承中心轴线，该底孔组件还包括钻头组件，该钻头组件包括钻头，该方法包括：
将标准规格段固定在钻头上方，该标准规格段上沿至少大约60％的钻头切削直径具有直径均匀的圆柱形轴承表面；
通过泵压流体使其穿过向下钻进马达和在使流体流经向下钻进马达的同时使来自地面的钻孔柱旋转这两种方式中的一种，使钻头和标准规格段旋转而钻孔；
将具有前进内径的管插到所钻制的钻孔中且在想要的深度处；以及使向下钻进管膨胀到不超过6％并达到大于前进内径的膨胀内径。
2.根据权利要求1所述的方法，其中使向下钻进管膨胀到膨胀内径的步骤使向下钻进管固定在井中。
3.根据权利要求1所述的方法，其中向下钻进管膨胀以与上管的下端的内表面相接合。
4.根据权利要求3所述的方法，其中上管的下端膨胀以形成钟形部分，该钟形部分的内径大于上管的内径。
5.根据权利要求1所述的方法，其中标准规格段的轴向长度为钻头切削直径的至少75％。
6.根据权利要求1所述的方法，其中沿标准规格段轴向长度的至少约50％设有具有充分标准规格直径的标准规格段轴承表面的一个或多个部分。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将铰刀可旋转地固定到标准规格段之上以形成钻头组件。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将双中心钻头的偏置切削元件可旋转地固定到标准规格段的上方以形成钻头组件。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在向下钻进马达的下端处设置销钉连接；和
在钻头组件的上端处设置承插式连接，以便与销钉连接啮合互连。
10.根据权利要求1所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径基本上等于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
11.根据权利要求1所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径大于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
12.根据权利要求1所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径小于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将膨胀的管粘合在井孔中。
14.根据权利要求13所述的方法，其中在使向下钻进管膨胀之前，用水泥填充围绕管的环部。
15.根据权利要求1所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的轴向长度是管的预膨胀直径的至少50倍。
16.根据权利要求1所述的方法，其中向下钻进马达是容积式马达和旋转可控组件中的一种。
17.一种利用底孔组件将固体管放在钻孔中的方法，该底孔组件包括具有上段和下轴承段的向下钻进马达，该上段具有上段中心轴线，该下轴承段具有下轴承中心轴线，该底孔组件还包括钻头组件，该钻头组件包括钻头，该方法包括：
将标准规格段固定在钻头的切削直径上方，该标准规格段上沿至少大约60％的钻头切削直径的轴向长度具有直径均匀的轴承表面；
使钻头和标准规格段旋转而钻孔；
将具有前进内径的管插到所钻制的钻孔中且在想要的深度处；以及
使大于前进内径且小于6％的向下钻进管膨胀以接合固定在钻孔中的上管下端和钻孔壁中的至少一个，从而将膨胀管固定在钻孔中。
18.根据权利要求17所述的方法，其中标准规格段的轴向长度为钻头直径的至少75％。
19.根据权利要求17所述的方法，还包括：
管的膨胀内径基本上等于位于向下钻进管上方的井中上管的内径。
20.根据权利要求17所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径大于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
21.根据权利要求17所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径小于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
22.根据权利要求17所述的方法，还包括：
在向下钻进马达的下端处设置销钉连接；和
在钻头组件的上端处设置承插式连接，以便与销钉连接啮合互连。
23.根据权利要求17所述的方法，还包括：
将向下钻进管粘合在井孔中。
24.根据权利要求23所述的方法，其中在使向下钻进管膨胀之前用水泥填充围绕管的环部。
25.根据权利要求17所述的方法，其中向下钻进马达是容积式马达和旋转可控组件中的一种。
26.根据权利要求17所述的方法，还包括：
将铰刀和双中心钻头的偏置切削元件中的一个可旋转地固定到标准规格段的上方以形成钻头组件。
27.一种利用底孔组件将膨胀管固定在钻孔中的装置，该底孔组件包括具有上动力段和下轴承段的向下钻进马达，该上动力段具有上段中心轴线，该下轴承段具有下轴承中心轴线，该底孔组件还包括钻头组件，该钻头组件具有钻头切削直径，该装置还包括：
固定在钻头上方的标准规格段，该标准规格段上沿至少大约60％的钻头切削直径的轴向长度具有直径均匀的轴承表面；
具有前进内径的管，该管插到所钻制的钻孔中且在想要的深度处，然后在向下钻进时膨胀到大于前进内径的膨胀直径；以及
膨胀工具，用于使向下钻进管膨胀到大于前进内径且小于6％的膨胀内径。
28.根据权利要求27所述的装置，其中标准规格段的轴向长度为钻头切削直径的至少75％。
29.根据权利要求27所述的装置，其中标准规格段的具有直径基本上均匀的旋转圆柱形轴承表面的部分不小于标准规格段的轴向长度的约50％。
30.根据权利要求27所述的装置，还包括：
在向下钻进马达的下端处设有销钉连接；和
在钻头组件的上端处设有承插式连接，以便与销钉连接啮合互连。
31.根据权利要求27所述的装置，其中膨胀的管的内径基本上等于位于向下钻进管上方的井中上管的内径。
32.根据权利要求27所述的装置，包括：
通过弯折以选定弯角偏离动力段中心轴线的下轴承中心轴线；且
弯折与钻头表面的间距小于钻头直径的15倍。
33.根据权利要求27所述的装置，其中膨胀的向下钻进管的内径基本上等于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
34.根据权利要求27所述的装置，其中膨胀的向下钻进管的内径大于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
35.根据权利要求27所述的装置，其中膨胀的向下钻进管的内径小于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
36.根据权利要求27所述的装置，还包括：
位于标准规格段上方以形成钻头组件的铰刀。
37.根据权利要求27所述的装置，还包括：
位于标准规格段上方以形成钻头组件的双中心钻头的偏置切削元件。
38.根据权利要求27所述的装置，其中向下钻进马达是容积式马达。
39.根据权利要求27所述的装置，其中向下钻进马达是旋转可控组件。
40.一种井，包含放置在该井中的固体管，井孔利用底孔组件被钻制，该底孔组件包括具有上段和下轴承段的向下钻进马达，该上段具有上段中心轴线，该下轴承段具有通过弯折以选定弯角偏离上段中心轴线的下轴承中心轴线，该底孔组件还包括钻头组件，该钻头组件包括限定钻头切削直径的钻头，该井孔和向下钻进管通过包括以下步骤的方法形成：
将标准规格段固定在钻头表面上方，该标准规格段上沿至少大约60％的钻头切削直径的轴向长度具有直径均匀的轴承表面；
通过泵压流体使其穿过向下钻进马达和使来自地面的钻孔柱旋转这两种方式中的一种，使钻头和标准规格段旋转而钻孔；
将具有前进内径的管插到所钻制的钻孔中且在想要的深度处；以及
使向下钻进管膨胀到大于前进内径但是不超过6％的膨胀内径。
41.根据权利要求40所述的井，其中使向下钻进管膨胀到膨胀内径的步骤使向下钻进管固定在井中。
42.根据权利要求40所述的井，其中膨胀的向下钻进管的内径大于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
43.根据权利要求40所述的井，其中管的膨胀内径基本上等于位于向下钻进管上方的井中上管的内径。
44.根据权利要求40所述的井，其中膨胀的向下钻进管的内径小于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
45.根据权利要求40所述的井，其中在使向下钻进管膨胀之前用水泥填充围绕管的环部。
46.根据权利要求40所述的井，其中上管的下端膨胀以形成钟形部分，该钟形部分的内径大于上管的内径。
47.根据权利要求40所述的井，其中标准规格段的轴向长度为钻头切削直径的至少75％。
48.根据权利要求40所述的井，其中标准规格段的具有直径基本上均匀的旋转圆柱形轴承表面的部分不小于标准规格段的轴向长度的约50％。
49.根据权利要求40所述的井，还包括：
在向下钻进马达的下端处设置销钉连接；和
在钻头组件的上端处设置承插式连接，以便与销钉连接啮合互连。
50.根据权利要求40所述的井，还包括：
包围膨胀管的被填充水泥的环部。
51.根据权利要求40所述的井，其中膨胀的向下钻进管的轴向长度是管的预膨胀直径的至少50倍。
52.根据权利要求40所述的井，其中膨胀的向下钻进管的内径基本上等于井孔中上管的内径。
53.根据权利要求40所述的井，其中向下钻进马达是容积式马达。
54.根据权利要求40所述的井，其中向下钻进马达是旋转可控组件。
55.根据权利要求40所述的井，其中钻头组件包括位于标准规格段上方的铰刀。
56.根据权利要求40所述的井，其中钻头组件包括位于标准规格段上方的双中心钻头的偏置切削元件。
57.一种利用底孔组件将固体管放在钻孔中的方法，该底孔组件包括具有上段和下轴承段的向下钻进马达，该上段具有上中心轴线，该下轴承段具有通过弯折以选定的弯角偏离上段中心轴线的下轴承中心轴线，该底孔组件还包括通过马达作用能够旋转的钻头组件，该钻头组件包括具有钻头切削直径的钻头，该方法包括：
将标准规格段固定在钻头表面上方，该标准规格段上沿至少大约60％的钻头切削直径具有直径均匀的圆柱形轴承表面；
通过泵压流体使其穿过向下钻进马达，使钻头和标准规格段旋转而钻孔；
将具有前进内径的管插到所钻制的钻孔中且在想要的深度处；
使向下钻进管膨胀到具有约6％或更低的膨胀率的膨胀管；以及
将向下钻进管粘合在井孔中。
58.根据权利要求57所述的方法，还包括：
在使向下钻进管膨胀之前将向下钻进管粘合在井孔中。
59.根据权利要求57所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的轴向长度是管的预膨胀直径的至少50倍。
60.根据权利要求57所述的方法，其中使向下钻进管膨胀到膨胀内径的步骤使向下钻进管固定。
61.根据权利要求57所述的方法，其中向下钻进管膨胀以接合上管的下端的内表面。
62.根据权利要求61所述的方法，其中上管的下端膨胀以形成钟形部分，该钟形部分的内径大于上管的内径。
63.根据权利要求57所述的方法，其中标准规格段的轴向长度为钻头直径的至少75％。
64.根据权利要求57所述的方法，还包括：
在向下钻进马达的下端处设置销钉连接；和
在钻头组件的上端处设置承插式连接，以便与销钉连接啮合互连。
65.根据权利要求57所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径基本上等于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
66.根据权利要求57所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径大于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
67.根据权利要求57所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径小于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
68.根据权利要求57所述的方法，其中向下钻进管的膨胀率小于约4％。
69.根据权利要求57所述的方法，其中向下钻进马达是容积式马达。
70.根据权利要求57所述的方法，还包括：
将铰刀的偏置切削元件可旋转地固定到标准规格段的上方，以形成钻头装置。
71.权利要求57所述的方法，还包括：
将双中心钻头可旋转地固定在标准规格段的上方以形成钻头组件。
72.一种利用底孔组件将固体管放在钻孔中的方法，该底孔组件包括具有上段和下轴承段的向下钻进马达，该上段具有上段中心轴线，该下轴承段具有下轴承中心轴线，该底孔组件还包括钻头组件，该钻头组件包括限定钻头切削直径的钻头，该方法包括：
将标准规格段固定在钻头表面上方，该标准规格段上沿至少大约60％的钻头切削直径的轴向长度具有直径均匀的轴承表面；
使钻头和标准规格段旋转；
将具有前进内径的管插到所钻制的钻孔中且在想要的深度处；以及
使向下钻进管膨胀约6％或更少，以接合固定钻在孔中的上管的下端以及钻孔壁中的至少一个，从而将膨胀管固定在钻孔中。
73.根据权利要求72所述的方法，其中标准规格段的轴向长度为钻头直径的至少75％。
74.根据权利要求72所述的方法，还包括：
在向下钻进马达的下端处设置销钉连接；和
在钻头组件的上端处提供承插式连接，以便与销钉连接啮合互连。
75.根据权利要求72所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径基本上等于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
76.根据权利要求72所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径大于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
77.根据权利要求72所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径基本上等于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
78.根据权利要求72所述的方法，其中还包括：
将向下钻进管粘合在井孔中。
79.根据权利要求78所述的方法，还包括：
在使向下钻进管膨胀之前，将膨胀管粘合在井孔中。
80.根据权利要求72所述的方法，其中向下钻进管的轴向长度是管的预膨胀直径的至少50倍。
81.根据权利要求72所述的方法，还包括：
将铰刀可旋转地固定到标准规格段的上方以形成钻头组件。
82.根据权利要求72所述的方法，其中还包括：
将双中心钻头的偏置切削元件可旋转地固定在标准规格段的上方以形成钻头组件。
83.根据权利要求72所述的方法，其中向下钻进马达是容积式马达和旋转可控组件中的一种。

Claims (85)

1.一种利用底孔组件将固体管放在钻孔中的方法，该底孔组件包括具有上段和下轴承段的向下钻进马达，该上段具有上中心轴线，该下轴承段具有通过折以选定弯角偏离上段中心轴线的下轴承中心轴线，该底孔组件还包括钻头组件，该钻头组件包括钻头，该方法包括：
将标准规格段固定在钻头上方，该标准规格段上沿至少大约60％的钻头切削直径具有直径均匀的圆柱形轴承表面；
通过泵压流体使其穿过向下钻进马达和在使流体流经向下钻进马达的同时使来自地面的钻孔柱旋转这两种方式中的一种，使钻头和标准规格段旋转而钻孔；
将具有前进内径的管插到所钻制的钻孔中且在想要的深度处；以及
使向下钻进管膨胀到大于前进内径的膨胀内径。
2.根据权利要求1所述的方法，其中使向下钻进管膨胀到膨胀内径的步骤使向下钻进管固定在井中。
3.根据权利要求1所述的方法，其中向下钻进管膨胀以与上管的下端的内表面相接合。
4.根据权利要求3所述的方法，其中上管的下端膨胀以形成钟形部分，该钟形部分的内径大于上管的内径。
5.根据权利要求1所述的方法，其中标准规格段的轴向长度为钻头切削直径的至少75％。
6.根据权利要求1所述的方法，其中沿标准规格段轴向长度的至少约50％设有具有充分标准规格直径的标准规格段轴承表面的一个或多个部分。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将铰刀可旋转地固定到标准规格段之上以形成钻头组件。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将双中心钻头的偏置切削元件可旋转地固定到标准规格段的上方以形成钻头组件。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在向下钻进马达的下端处设置销钉连接；和
在钻头组件的上端处设置承插式连接，以便与销钉连接啮合互连。
10.根据权利要求1所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径基本上等于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
11.根据权利要求1所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径大于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
12.根据权利要求1所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径小于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将膨胀的管粘合在井孔中。
14.根据权利要求13所述的方法，其中在使向下钻进管膨胀之前，用水泥填充围绕管的环部。
15.根据权利要求1所述的方法，其中向下钻进管的膨胀率小于约6％。
16.根据权利要求1所述的方法，其中向下钻进管的膨胀率小于约4％。
17.根据权利要求1所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的轴向长度是管的预膨胀直径的至少50倍。
18.根据权利要求1所述的方法，其中向下钻进马达是容积式马达和旋转可控组件中的一种。
19.一种利用底孔组件将固体管放在钻孔中的方法，该底孔组件包括具有上段和下轴承段的向下钻进马达，该上段具有上段中心轴线，该下轴承段具有下轴承中心轴线，该底孔组件还包括钻头组件，该钻头组件包括钻头，该方法包括：
将标准规格段固定在钻头的切削直径上方，该标准规格段上沿至少大约60％的钻头切削直径的轴向长度具有直径均匀的轴承表面；
使钻头和标准规格段旋转而钻孔；
将具有前进内径的管插到所钻制的钻孔中且在想要的深度处；以及
使向下钻进管膨胀以接合固定在钻孔中的上管的下端和钻孔壁中的至少一个，从而将膨胀管固定在钻孔中。
20.根据权利要求19所述的方法，其中标准规格段的轴向长度为钻头直径的至少75％。
21.根据权利要求19所述的方法，还包括：
管的膨胀内径基本上等于位于向下钻进管上方的井中上管的内径。
22.根据权利要求19所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径大于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
23.根据权利要求19所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径小于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
24.根据权利要求19所述的方法，还包括：
在向下钻进马达的下端处设置销钉连接；和
在钻头组件的上端处设置承插式连接，以便与销钉连接啮合互连。
25.根据权利要求19所述的方法，还包括：
将向下钻进管粘合在井孔中。
26.根据权利要求25所述的方法，其中在使向下钻进管膨胀之前用水泥填充围绕管的环部。
27.根据权利要求19所述的方法，其中向下钻进马达是容积式马达和旋转可控组件中的一种。
28.根据权利要求19所述的方法，还包括：
将铰刀和双中心钻头的偏置切削元件中的一个可旋转地固定到标准规格段的上方以形成钻头组件。
29.一种利用底孔组件将膨胀管固定在钻孔中的装置，该底孔组件包括具有上动力段和下轴承段的向下钻进马达，该上动力段具有上段中心轴线，该下轴承段具有下轴承中心轴线，该底孔组件还包括钻头组件，该钻头组件具有钻头切削直径，该装置还包括：
固定在钻头上方的标准规格段，该标准规格段上沿至少大约60％的钻头切削直径的轴向长度具有直径均匀的轴承表面；
具有前进内径的管，该管插到所钻制的钻孔中且在想要的深度处，然后在向下钻进时膨胀到大于前进内径的膨胀直径；以及
膨胀工具，用于使向下钻进管膨胀到膨胀内径。
30.根据权利要求29所述的装置，其中标准规格段的轴向长度为钻头切削直径的至少75％。
31.根据权利要求29所述的装置，其中标准规格段的具有直径基本上均匀的旋转圆柱形轴承表面的部分不小于标准规格段的轴向长度的约50％。
32.根据权利要求29所述的装置，还包括：
在向下钻进马达的下端处设有销钉连接；和
在钻头组件的上端处设有承插式连接，以便与销钉连接啮合互连。
33.根据权利要求29所述的装置，其中膨胀的管的内径基本上等于位于向下钻进管上方的井中上管的内径。
34.根据权利要求29所述的装置，包括：
通过弯折以选定弯角偏离动力段中心轴线的下轴承中心轴线；且
弯折与钻头表面的间距小于钻头直径的15倍。
35.根据权利要求29所述的装置，其中膨胀的向下钻进管的内径基本上等于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
36.根据权利要求29所述的装置，其中膨胀的向下钻进管的内径大于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
37.根据权利要求29所述的装置，其中膨胀的向下钻进管的内径小于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
38.根据权利要求29所述的装置，还包括：
位于标准规格段上方以形成钻头组件的铰刀。
39.根据权利要求29所述的装置，还包括：
位于标准规格段上方以形成钻头组件的双中心钻头的偏置切削元件。
40.根据权利要求29所述的装置，其中向下钻进马达是容积式马达。
41.根据权利要求29所述的装置，其中向下钻进马达是旋转可控组件。
42.一种井，包含放置在该井中的固体管，井孔利用底孔组件被钻制，该底孔组件包括具有上段和下轴承段的向下钻进马达，该上段具有上段中心轴线，该下轴承段具有通过弯折以选定弯角偏离上段中心轴线的下轴承中心轴线，该底孔组件还包括钻头组件，该钻头组件包括限定钻头切削直径的钻头，该井孔和向下钻进管通过包括以下步骤的方法形成：
将标准规格段固定在钻头表面上方，该标准规格段上沿至少大约60％的钻头切削直径的轴向长度具有直径均匀的轴承表面；
通过泵压流体使其穿过向下钻进马达和使来自地面的钻孔柱旋转这两种方式中的一种，使钻头和标准规格段旋转而钻孔；
将具有前进内径的管插到所钻制的钻孔中且在想要的深度处；以及
使向下钻进管膨胀到大于前进内径的膨胀内径。
43.根据权利要求42所述的井，其中使向下钻进管膨胀到膨胀内径的步骤使向下钻进管固定在井中。
44.根据权利要求42所述的井，其中膨胀的向下钻进管的内径大于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
45.根据权利要求42所述的井，其中管的膨胀内径基本上等于位于向下钻进管上方的井中上管的内径。
46.根据权利要求42所述的井，其中膨胀的向下钻进管的内径小于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
47.根据权利要求42所述的井，其中在使向下钻进管膨胀之前用水泥填充围绕管的环部。
48.根据权利要求42所述的井，其中上管的下端膨胀以形成钟形部分，该钟形部分的内径大于上管的内径。
49.根据权利要求42所述的井，其中标准规格段的轴向长度为钻头切削直径的至少75％。
50.根据权利要求42所述的井，其中标准规格段的具有直径基本上均匀的旋转圆柱形轴承表面的部分不小于标准规格段的轴向长度的约50％。
51.根据权利要求42所述的井，还包括：
在向下钻进马达的下端处设置销钉连接；和
在钻头组件的上端处设置承插式连接，以便与销钉连接啮合互连。
52.根据权利要求42所述的井，还包括：
包围膨胀管的被填充水泥的环部。
53.根据权利要求42所述的井，其中膨胀的向下钻进管的轴向长度是管的预膨胀直径的至少50倍。
54.根据权利要求42所述的井，其中膨胀的向下钻进管的内径基本上等于井孔中上管的内径。
55.根据权利要求42所述的井，其中向下钻进马达是容积式马达。
56.根据权利要求42所述的井，其中向下钻进马达是旋转可控组件。
57.根据权利要求42所述的井，其中钻头组件包括位于标准规格段上方的铰刀。
58.根据权利要求42所述的井，其中钻头组件包括位于标准规格段上方的双中心钻头的偏置切削元件。
59.一种利用底孔组件将固体管放在钻孔中的方法，该底孔组件包括具有上段和下轴承段的向下钻进马达，该上段具有上中心轴线，该下轴承段具有通过弯折以选定的弯角偏离上段中心轴线的下轴承中心轴线，该底孔组件还包括通过马达作用能够旋转的钻头组件，该钻头组件包括具有钻头切削直径的钻头，该方法包括：
将标准规格段固定在钻头表面上方，该标准规格段上沿至少大约60％的钻头切削直径具有直径均匀的圆柱形轴承表面；
通过泵压流体使其穿过向下钻进马达，使钻头和标准规格段旋转而钻孔；
将具有前进内径的管插到所钻制的钻孔中且在想要的深度处；
使向下钻进管膨胀到具有约6％或更低的膨胀率的膨胀管；以及
将向下钻进管粘合在井孔中。
60.根据权利要求59所述的方法，还包括：
在使向下钻进管膨胀之前将向下钻进管粘合在井孔中。
61.根据权利要求59所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的轴向长度是管的预膨胀直径的至少50倍。
62.根据权利要求59所述的方法，其中使向下钻进管膨胀到膨胀内径的步骤使向下钻进管固定。
63.根据权利要求59所述的方法，其中向下钻进管膨胀以接合上管的下端的内表面。
64.根据权利要求63所述的方法，其中上管的下端膨胀以形成钟形部分，该钟形部分的内径大于上管的内径。
65.根据权利要求59所述的方法，其中标准规格段的轴向长度为钻头直径的至少75％。
66.根据权利要求59所述的方法，还包括：
在向下钻进马达的下端处设置销钉连接；和
在钻头组件的上端处设置承插式连接，以便与销钉连接啮合互连。
67.根据权利要求59所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径基本上等于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
68.根据权利要求59所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径大于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
69.根据权利要求59所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径小于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
70.根据权利要求59所述的方法，其中向下钻进管的膨胀率小于约4％。
71.根据权利要求59所述的方法，其中向下钻进马达是容积式马达。
72.根据权利要求59所述的方法，还包括：
将铰刀的偏置切削元件可旋转地固定到标准规格段的上方，以形成钻头装置。
73.权利要求59所述的方法，还包括：
将双中心钻头可旋转地固定在标准规格段的上方以形成钻头组件。
74.一种利用底孔组件将固体管放在钻孔中的方法，该底孔组件包括具有上段和下轴承段的向下钻进马达，该上段具有上段中心轴线，该下轴承段具有下轴承中心轴线，该底孔组件还包括钻头组件，该钻头组件包括限定钻头切削直径的钻头，该方法包括：
将标准规格段固定在钻头表面上方，该标准规格段上沿至少大约60％的钻头切削直径的轴向长度具有直径均匀的轴承表面；
使钻头和标准规格段旋转；
将具有前进内径的管插到所钻制的钻孔中且在想要的深度处；以及
使向下钻进管膨胀约6％或更少，以接合固定钻在孔中的上管的下端以及钻孔壁中的至少一个，从而将膨胀管固定在钻孔中。
75.根据权利要求74所述的方法，其中标准规格段的轴向长度为钻头直径的至少75％。
76.根据权利要求74所述的方法，还包括：
在向下钻进马达的下端处设置销钉连接；和
在钻头组件的上端处提供承插式连接，以便与销钉连接啮合互连。
77.根据权利要求74所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径基本上等于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
78.根据权利要求74所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径大于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
79.根据权利要求74所述的方法，其中膨胀的向下钻进管的内径基本上等于位于膨胀管上方的井中上管的内径。
80.根据权利要求74所述的方法，其中还包括：
将向下钻进管粘合在井孔中。
81.根据权利要求80所述的方法，还包括：
在使向下钻进管膨胀之前，将膨胀管粘合在井孔中。
82.根据权利要求74所述的方法，其中向下钻进管的轴向长度是管的预膨胀直径的至少50倍。
83.根据权利要求74所述的方法，还包括：
将铰刀可旋转地固定到标准规格段的上方以形成钻头组件。
84.根据权利要求74所述的方法，其中还包括：
将双中心钻头的偏置切削元件可旋转地固定在标准规格段的上方以形成钻头组件。
85.根据权利要求74所述的方法，其中向下钻进马达是容积式马达和旋转可控组件中的一种。
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