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 промышленностях в качестве бурильных труб.

Известен шланг для бурения, конструкция которого образована рядом колецштанг, имеюш.их внутренний элемент, входящий в наружный смежного кольца. В каждом элементе выполнены упоры, с которыми взаимодействует блокировочное приспособление, препятствующее разъединению колец, но обеспечивающее осевой зазор между ними 1.

Недостатками данной конструкции являются неспособность работы при сжимающих осевых нагрузках, малая надежность, которая объясняется тем, что конструкция состоит из большого числа звеньев, а прочность конструкции приравнивается к прочности самого слабого звена, сложность и дороговизна изготовления, большой вес конструкции.

Наиболее близкой к предлагаемой является гибкая трубка, конструкция которой представляет собой опорную трубу из эластичного материала, на которой последовательно расположены каркасируюшии слои, образованный навивкой профиля, в поперечном сечении представляющего собой ступеньку в виде двух одинаковых прямоугольников, наложенных друг на друга, перекрывающими витками с шагом, обеспечивающим спиралевидный зазор между соседними витками; эластичная прослойка, по меньшей мере одно семейство взаимно параллельных силовых нитей, угол навивки которых лежит

,0 в диапазоне от 30 до 60°, эластичная прослойка, по меньшей мере два семейства взаимно параллельных силовых нитей, навитых во взаимно противоположном направлении под углами, лежащи.ми в диапазоне от О до 20°, защитная эластичная оболоч15 ка 2.

Недостатком данной конструкции являются малые значения рабочих осевой сжимающей силы и крутящего момента. Причиной этого является то, что при прило20 жёнии осевых сжимающих усилий поверхности профиля, образующие спиралевидные зазоры каркасирующего слоя, имеют радиальную образующую, представляя таким образом своего рода шарнирное соединение со свободой в радиальном направлении.

Это обстоятельство приводит к снижению осевой жесткости и, соответственно, к потере устойчивости трубы при относительно малом значении рабочего осевого сжимающего усилия.

Этим же объясняется малое значение рабочего крутящего момента, так как моментные усилия, приложенные к гибкой трубе, также вызывают ее осевое сжатие.

Целью изобретения является увеличение значений рабочих осевой сжимающей силы и крутящего момента путем увеличения осевой жесткости гибкой трубы при приложении этих сил.

Поставленная цель достигается тем, что поверхности профиля, образующие спиралевидные зазоры каркасирующего слоя, выполнены с возможностью входа во взаимное зацепление.

Кроме того, на одной из поверхностей профиля, образующих спиралевидные зазоры каркасирующего слоя, имеется продольная канавка, а на второй - выступ.

Одна из поверхностей профкля, образующих спиралевидный зазор каркасирующего слоя, в поперечном сечении может быть выполнена вогнутой, а другая - выпуклой, причем радиусы кривизны поверхностей одинаковы.

Профиль в поперечном сечении может представлять собой два одинаковых параллелограмма, положенных друг на друга и т.п.

На фиг. 1 показана гибкая труба, разворот по слоям; на фиг. 2-5 - узел I на фиг. 1 с возможными конфигурациями профиля.

На опорную трубу 1 (фиг. 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 /,, лежащим в диапазоне от О до 20°, армирующий слой 10, образованный силовыми нитями 11, навитыми под углом У, также лежащим в диапазоне от О до 20°, и защитная оболочка 12.

При выполнении формы канавки и выступа профиля 2 (фиг. 2) в поперечном сечении прямоугольной, ее глубина и соответственно высота выступа h меньще величины спиралевидного зазора, т.е. выступ имеет возможность полностью выходить из канавки при нахождении гибкой трубы в нерабочем (транспортном) состоянии.

При выполнении формы канавки, сужающейся к основанию, а выступа, соответственно, расщиряющегося (фиг. 3), требуемая гибкость трубы в нерабочем состоянии

достигается за счет зазора между боковыми поверхностями канавки и выступа, при нахождении трубы в нерабочем состоянии. При выполнении поверхностей профиля 2, образующих спиралевидный зазор каркасирующего слоя 3, криволинейными в поперечном сечении (фиг. 4), определенная гибкость трубы в нерабочем состоянии также достигается за счет наличия зазора между криволинейными поверхностями, максиQ мальная - при полном выходе из зацепления указанных участков, т.е. когда

,

гдеhz- проекция криволинейного участка поперечного сечения профиля 2 на продольную ось трубы; 5 ho-величина спиралевидного зазора,

измеренного вдоль оси трубы. Аналогично достигается гибкость трубы в нерабочем состоянии и в случае, когда профиль 2 представляет собой два одинаковых параллелограмма, наложенных друг на друга (фиг. 5).

Осевая жесткость трубы в нерабочем состоянии при приложении крутящего момента и осевых сжимающих усилиях достигается за счет входа в зацепление и заклинивания соседних витков профиля 2, каркасирующего слоя 3, что повыщает осевую устойчивость трубы и позволяе:т увеличить как значение величины крутящего момента, так и осевой сжимающей силы.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в расширении технических возможностей гибкой трубы. Так, применение гибкой трубы при бурении скважины позволит в более щироких пределах изменять величину давления долота на забой 5 и крутящего момента, что в свою очередь приведет к увеличению скорости проходки, срока службы долота, уменьшению непроизводительного времени спуско-подъемных работ и соответственно к увеличению срока службы наземного оборудования и самой гибкой трубь, что в целом значительно снизит стоимость и ускорит процесс проводки скважин.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

/

I

-72