Гибкая труба Советский патент 1982 года по МПК F16L11/08 

(54) ГИБКАЯ ТРУБА

1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкциям гибких труб, которые найдут применение в нефтяной, газовой и угольной промышленности в качестве гибких бурильных труб.

Известна гибкая труба, содержащая опорную трубу из эластичного материала, внутренний и внешний армирующие слои. Армирующие слои могут быть выполнены из профилей круглого, прямоугольного или S-образного сечения. Опорная труба расположена между внутренним и внешним apj мирующими слоями. Внешний армирующий слой навивается с натяжением, усилие от которого передается через опорную трубу на внутренний армирующий слой, выдерживающий напряжение сжатия. В случае исполнения армирующих слоев из профиля S-образного сечения соседние витки перекрываются 1.

Недостатками данной конструкции являются неспособность работы как при осевых растягивающих, так и при сжимающих усилиях и при приложении крутящего момента, большой. вес и радиус изгиба, неспособность работы при избыточных внещних давлениях, что объясняется предварительным натяжением при навивке профиля второго армирующего слоя.

Наиболее близкой к предлагаемой является гибкая труба, содержащая опорную 5 эластичную оболочку, на которой последовательно расположены по меньщей мере один каркасирующйй слой, прослойка из эластичного материала, по меньщей мере одна пара ар 1ирующих слоев, образованных симметрично навитыми семействами взаимно параллельных силовых нитей под углом к оси шланга, лежащим в диапазоне О-20°, и защитная оболочка из эластичного материала.

15 Каркасирующйй слой представляет собой навивку из ленты, в поперечном сече,нии дважды изогнутой во взаимно ПРОТИВОПОЛОЖНОМ направлении под одним и тем же углом и представляющей собой ступеньку, высота которой равна удвоенной толщине

° ленты, причем соседние витки ленты перекрываются, образуя таким образом трубчатое тело постоянного внутреннего и внешнего диаметров. Данная конструкция предназначена для работы в условиях одновременного действия перепада внутреннего и внешнего давлений и осевой растягивающей силы 2. Недостатком известной конструкции является неспособность работы при приложении крутящего момента и при осевом сжимающем усилии. Последнее объясняется тем, что при изгибе ленты в поперечном сечении образуется наклонное ребро жесткости с соответствующим радиусом округления, так как по известным технологическим причинам угол изгиба практически не может достигать 90°. Таким образом, при приложении сжимающих усилий соседние витки ленты наползают друг на друга, что приводит к разрущению конструкции. Целью изобретения является обеспечение работы гибкой трубы в условиях действия сжимающих осевых нагрузок и крутящего момента, а также обеспечение жесткоети в осевом направлении в рабочих уелоЭта цель достигается тем, что каркасирующий слой образован навивкой профиля, в поперечном сечении представляющего собой ступеньку в виде двух одинаковых прямоугольников, наложенных друг на друга перекрывающими витками с щагом, обеспечивающим спиралевидный зазор между соседними витками. При этом на прослойке расположено по меньшей мере одно семейство силовых нитей, угол навивки которых лежит в диапазоне 30-60°, на котором расположена еще одна прослойка и по меньшей мере два семейства силовых нитей, навитых во взаимно противоположном направлении под углами, лежащими в диапазоне . На фиг. 1 изображен шланг, разворот по слоям; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1. На опорную оболочку 1 из эластичного материала навит профиль 2, образующий каркасирующий слой 3, на котором расположена прослойка 4 из эластичного материала. На прослойке 4 последовательно расположены армирующий слой 5, образованный силовыми нитями 6, навитыми под углом oto, лежащим в диапазоне от 30 до 60°, прослойка 7 из эластичного материала, армирующий слой 8, образованный силовыми нитями 9, навитыми под углом fo, лежащим в диапазоне от О до 20°, армирующий слой 10, образованный силовыми нитя.ми 11, навитыми под угло.м т, также лежащим в диапазоне от О до 20°, и защитная оболочка 12. Между вертикальными поверхностями профиля 2 имеется зазор (h), а толщина полок профиля 2 равна Н. Устройство работает следующим образом. В транспортабельном (нерабочем) состоянии зазор между соседними витками профиля 2 обеспечивает ему гибкость, и таким образом его можно хранить и транспортировать намотанным на барабан. При приложении осевых сжимающих усилий зазор между профилями 2 исчезает, а угол навивки силовых нитей 6 {«Jt-o) армирующего слоя 5 увеличивается и приближается к верхнему пределу указанного диапазона. Подобное сжатие происходит и при приложении крутящего момента, так как силовые нити 9 или 1 армирующих слоев 8 или 10, в зависимости от направления кручения, увеличивая угол навивки, сжимают конструкцию в осевом направлении, обеспечивая ей осевую жесткость. Чем больще усилие крутящего момента, тем больще жесткость. Таким образом, усилие от крутящего момента в основном воспринимается силовыми нитями 6 армирующего слоя 5, профилем 2 каркасирующего слоя 3. При растяжении конструкции нагрузка воспринимается силовыми нитями 9 и 11 армирующих слоев 8 и 10. Углы навивки силовых нитей 6, 9 и 11 оо, Ло, УО подбираются в зависимости от зазора (h) между витками и условия совместной равнонагруженной работы армирующих слоев 5, 8 и 10. Использование гибких труб в нефтяной и газовой промыщленностях вместо металлических бурильных труб позволит коренным образом изменить технику и технологию бурения. Формула изобретения 1. Гибкая труба, содержащая опорную трубу из эластичного материала, на которой последовательно расположены каркасирующий слой из самонесущего материала, прослойка из эластичного материала, армирующие слои, образованные семействами взаимно параллельных силовых нитей, углы навивки к геометрической оси щланга которых лежат в диапазоне О-20°, и эластичная защитная оболочка, отличающаяся тем, что, с целью возможности работы в условиях действия сжимающих осевых нагрузок и крутящего момента, каркасирующий слой образован навивкой профиля, в поперечном сечении представляющего собой ступеньку в виде двух одинаковых прямоугольников наложенных друг на друга перекрывающими витками с щагом, обеспечивающим спиралевидный зазор между соседними витками 2. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения жесткости в осевом направлении в рабочих условиях, на прослойке расположено по меньшей мере одно семейство силовых нитей, угол навивки которых