Складываемая труба

1 Предпосылки создания изобретения Изобретение относится к складываемой трубе и к способу размещения такой трубы в трубчатой полости. Известно складывание гибких шлангов с приданием им сплющенной формы для облегчения хранения, например, путем наматывания сплющенного шланга на намоточный барабан малого диаметра. Известен также способ ввода буровой трубы в сжатом состоянии в ствол скважины и расширение трубы внутри скважины в месте,где нужно использовать эту трубу. В описании к авторскому свидетельству СССР 633825,описании к Европейскому патенту 0897875 и описаниях к патентам США 3358760 и 3489220 раскрыто применение изначально гофрированной или насеченной трубы, которую расширяют внутри скважины, придавая полую форму. В публикацииWO 97/06345 международной заявки на патент раскрыто применение гибкой буровой трубы, которую складывают, придавая почкообразную форму, во время ее спуска по стволу скважины и которую надувают внутри скважины, придавая цилиндрическую форму, после чего трубу полимеризуют для получения обсадной трубы. Эта известная труба имеет Y-образную форму и служит для обеспечения уплотнения на стыке между основной скважиной и ответвляющейся скважиной. Недостатки этих известных расширяемых гофрированных и гибких складываемых труб заключаются в том, что они должны быть относительно тонкими для обеспечения легкого расширения внутри скважины или другой полости, и в том, что форма нерасправленной трубы не является вполне определенной. В описании к патенту США 3648895 раскрыт сжимаемый трубкообразный тюбик для зубной пасты и т.п., который имеет ряд продольных утоненных частей стенки, обеспечивающих складывание тюбика со сплющиванием и приданием ему так называемой двух-Мобразной формы для выдавливания, по существу, всего содержимого тюбика после сдавливания. В описаниях к патентам США 3508587 и 5224796 раскрыты трубы, которые содержат ряд продольных утоненных частей,которые обеспечивают легкое складывание трубы со сплющиванием во время хранения и/или транспортировки. В описании к патенту США 3811633 описана еще одна складываемая труба, изготовленная из продольных полос, которые взаимно соединены заклепками или аналогичными крепежными деталями, так что можно эту трубу складывать, сплющивая и придавая ей двух-Мобразную форму, и сматывать в бухту во время хранения и/или транспортировки, а также расправлять эту трубу, придавая ей, по существу,квадратную конфигурацию. Расправленная 2 квадратная труба является относительно неустойчивой и легко может снова сжиматься, возвращаясь к своей сплющенной форме. Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы исключить недостатки известных складываемых труб и разработать трубу, складываемую и расправляемую относительно легко, но образующую расширенную трубу, которая является прочной, которую нелегко повторно сложить и которая имеет вполне определенную полую форму. Краткое изложение сущности изобретения Складываемая труба, соответствующая изобретению, характеризуется отличительными признаками, указанными в п.1 формулы изобретения. Способ размещения складываемой трубы в полости в соответствии с настоящим изобретением заявляется в п.11 формулы изобретения. Когда в этом описании употребляется термин "расправление трубы с приданием, по существу, цилиндрической или эллиптической формы", это означает, что, по меньшей мере,шарниры расправленной трубы расположены на, по существу, цилиндрической или эллиптической поверхности вращения. Относительно жесткие сегменты стенки трубы между шарнирами могут быть криволинейными, так что когда трубу расправляют, сегменты стенки также располагаются на или близко к упомянутой цилиндрической или эллиптической поверхности вращения. В альтернативном варианте, относительно жесткие сегменты стенки трубы могут быть плоскими и образовывать хорды многоугольника в пределах упомянутой поверхности вращения. Присутствие шарниров в непосредственной близости от стенки в случае цилиндрической или эллиптической стенки полости обуславливает образование сегментами, находящимися между шарнирами, защелкивающегося замка, который исключает повторное складывание расправленной трубы. Преимущество применения пластичных или других шарниров в соответствии с настоящим изобретением заключается в том, что они фиксируют расправленную трубу в ее полой форме, и в том, что изготовление трубы можно удешевить путем создания шарниров в стенке трубы, которая имеет за пределами этих шарниров такую же прочность и толщину стенки, как и обыкновенная труба, которую обычно используют в той же ситуации. Предпочтительно, чтобы упомянутые относительно слабые зоны были образованы проходящими по всей длине стенки трубы канавками, ориентированными параллельно или по спирали относительно продольной оси трубы. В альтернативном варианте, относительнослабые зоны образованы реальными шарнирами или взаимно параллельными осевыми или спиральными рядами отверстий. Эти отверстия могут проходить стенку трубы насквозь или захо 3 дить лишь частично в наружную или внутреннюю поверхность стенки трубы. Также предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, одна группа из четырех канавок была расположена в стенке трубы с тем, чтобы каждая группа из четырех канавок ограничивала сегмент трубы, который может складываться внутрь трубы как U-образная выемка. Стороны упомянутой U-образной выемки могут также складываться в направлении друг к другу с приданием дельтаобразной формы, а концы выемки могут быть припаяны твердым припоем друг к другу для фиксации трубы в ее сложенной форме до тех пор, пока к паянному соединению не будет приложено относительно небольшое усилие растяжения. Трубу можно складывать с высокой степенью сжатия (уменьшения поперечного размера),если две группы из четырех канавок расположены симметрично на противоположных сторонах трубы таким образом, что после складывания трубы образуются две дельта- или U-образные выемки на противоположных сторонах трубы. Если нужно сложить трубу с менее высокой степенью сжатия (уменьшения поперечного размера), то на одной стороне можно расположить единственную канавку или пластичный шарнир, образованный трубкой, а на противоположной стороне внутренней стенки трубы группу из четырех канавок. Последний конкретный вариант осуществления трубы, соответствующей изобретению,можно использовать в качестве обсадного хвостовика на стыке между основной скважиной и ответвляющейся скважиной, если вокруг отверстия в стенке трубы, находящегося между единственной канавкой и соседней канавкой группы из четырех канавок на противоположной стороне трубы, закреплен патрубок. В таком случае, трубу опускают по основной скважине в направлении к стыку после складывания трубы с приданием ей сжатой формы. Затем трубу расширяют на этом стыке таким образом, что патрубок проталкивается в устье ответвляющейся скважины. Труба, соответствующая настоящему изобретению, может быть изготовлена из любого материала, который является пластически деформируемым, так чтобы труба не ломалась в результате операций складывания и расправления. Подходящими материалами являются сталь, в частности - марки формуемых сталей,таких как высокопрочные низколегированные стали и двухфазные стали, и пластмассы, такие как полипропилен и поливинилхлорид. Краткое описание чертежей Изобретение будет описано подробнее на примерах со ссылками на прилагаемые чертежи,на которых фиг. 1 изображает поперечное сечение складываемой трубы, соответствующей изобре 001910 4 тению, которая содержит две группы из четырех канавок во внутренней стенке трубы; фиг. 2 - трубу, показанную на фиг. 1, в несколько уменьшенном масштабе, причем труба сложена с приданием ей сжатой формы таким образом, что на противоположных сторонах трубы образованы две U-образные выемки; фиг. 3 - поперечное сечение альтернативного конкретного варианта осуществления складываемой трубы, соответствующей настоящему изобретению, причем на одной стороне трубы присутствует единственная канавка, а на противоположной стороне трубы присутствует группа из четырех канавок; фиг. 4 - трубу, показанную на фиг. 3, в несколько уменьшенном масштабе, причем труба сложена с приданием ей сжатой формы таким образом, что на верхней стороне трубы образована U-образная выемка,фиг. 5 - поперечное сечение складываемой трубы, соответствующей изобретению, внутри скважины, причем труба снабжена патрубком,который вводится в устье ответвляющейся скважины после расширения складываемой трубы внутри скважины,фиг. 6 - поперечное осевое сечение складываемой трубы, соответствующей настоящему изобретению, с U-образной выемкой на одной стороне и шарниром, образованным трубкой, на другой стороне; фиг. 7 - поперечное сечение складываемой трубы, соответствующей изобретению, которая содержит три осевые канавки на одной стороне трубы; фиг. 8 - поперечное сечение складываемой трубы, соответствующей настоящему изобретению, причем сложенная труба и U-образные выемки имеют дельтообразную форму; фиг. 9 - поперечное сечение складываемой трубы, соответствующей настоящему изобретению, причем на обеих сторонах трубы присутствуют дельтообразные канавки. Подробное описание изобретения На фиг. 1 изображена складываемая труба 1, которая содержит две группы осевых сквозных канавок 2-9 на внутренней стенке трубы 1. Фиг. 1 изображает трубу 1 в ее расправленной цилиндрической форме, причем каждая из канавок 2-9 имеет одну и ту же глубину и ширину. Одна группа из четырех канавок 2-5 выполнена путем механической обработки внутренней стенки на верхней стороне трубы 1,а другая группа из четырех канавок 6-9 выполнена путем механической обработки внутренней стенки на нижней стороне трубы 1, так что две группы канавок 2-5 и 6-9 симметричны относительно друг друга. Расстояния между канавками 2 и 3, канавками 4 и 5, канавками 6 и 7 и канавками 8 и 9 равны друг другу. Кроме того, расстояние между канавками 3 и 4 равно расстоянию между канавками 7 и 8, а 5 расстояние между канавками 2 и 9 равно расстоянию между канавками 5 и 6. Симметричное расположение двух групп канавок 2-5 и 6-9 обеспечивает складывание трубы таким образом, что сегменты стенки между канавками 3 и 4, 7 и 8, 5 и 6, 2 и 9 перемещаются внутрь к центру 11 трубы 1, как показано стрелками 10, и труба 1 приобретает свою сжатую форму, которая показана на фиг. 2. Фиг. 2 показывает, как относительно тонкие части трубы 1, примыкающие к канавкам 29, где толщина стенки меньше, чем толщина стенки других частей трубы 1, действуют как пластичные шарниры во время процедуры складывания. В результате шарнирного воздействия, канавки 3, 4, 7 и 8 раскрыты, тогда как канавки 2,5, 6 и 9 в основном закрыты, так что на верхней стороне трубы 1 образована первая U-образная выемка 12, а на нижней стороне трубы 1 образована вторая U-образная выемка 13. Сложенная труба 1, изображенная на фиг. 2, имеет форму заклепки, имеющей значительно меньшую наружную ширину, чем внутренняя ширина расправленной трубы, показанной на фиг. 1. Следовательно, сложенную трубу можно легко перемещать по каналу трубопровода или подземной скважины, даже по узким проходам, образованным клапанами и резкими изгибами. Фиг. 3 изображает альтернативный конкретный вариант осуществления складываемой трубы, соответствующей изобретению, причем труба 15 содержит единственную осевую канавку 16 на нижней стороне трубы 15 и группу из четырех осевых канавок 17, 18, 19 и 20 на верхней стороне трубы 15. Канавки 16, 17 и 20 выполнены путем механической обработки внутренней стенки трубы 15, а канавки 18 и 19 выполнены путем механической обработки наружной стенки трубы 15. Относительно тонкие части стенки трубы 15, примыкающие к канавкам 16-20, образуют зоны стенки, которые являются более гибкими,чем другие части трубы 15. Профиль канавок,показанный на фиг. 3, обеспечивает складывание сегмента стенки между канавками 17 и 20 внутрь в направлении стрелки 21, так что труба 15 приобретает сложенную форму, изображенную на фиг. 4. Фиг. 4 показывает, что после складывания трубы 15 сегмент стенки, ограниченный группой из четырех канавок 17-20 на верхней стенке,образует U-образную выемку 22. Таким образом, два относительно больших сегмента стенки трубы 15 между канавкой 16 на нижней стороне и канавками 17 и 20 на верхней стороне трубы 15 поворачиваются друг к другу вокруг пластичного шарнира, образованного внизу трубы 15 канавкой 16. Трубу 15, изображенную на фиг. 4, можно расправить, перемещая расширяющую оправку 6 в осевом направлении по трубе 15 и/или надувая трубу 15. При этом расправленная труба 15 приобретает свою цилиндрическую форму, изображенную на фиг. 3, а конфигурация параллельных канавок 16-20 будет после этого фиксировать форму трубы 15, поскольку сегменты стенки между канавками 16-20 образуют дуги, которые подвергаются воздействию стягивающего усилия, если гидравлическое давление снаружи трубы 15 больше, чем гидравлическое давление внутри трубы 15. Фиг. 5 изображает складываемую трубу 25,которая аналогична складываемой трубе 15,изображенной на фиг. 3 и 4, внутри основной скважины 26, в которой зацементирована по месту обсадная труба 27. Основная скважина 26 проходит через подземную формацию 28, а ответвляющаяся скважина 29 пробурена через отверстие 30 в обсадной трубе 27 сбоку основной скважины 26 в формацию 28. Труба 25 изготовлена из стали и содержит единственную канавку на своей нижней стороне и группу из четырех канавок 32-35 на своей верхней стороне. Секция 36 патрубка приварена к сегменту стенки трубы 25 между канавками 31 и 32 вокруг отверстия 37, которое получено путем механической обработки стенки трубы 25. Трубу 25 продвигают в ее сложенном сжатом положении по основной скважине до тех пор, пока не достигнут положения, в котором секция 36 патрубка находится рядом с устьем ответвляющейся скважины 29. Затем трубу 25 расширяют с помощью расширяющей оправки, придавая трубе ее цилиндрическую форму, изображенную пунктирной линией 38, при этом секция 36 патрубка вталкивается через отверстие 30 в обсадной трубе 27 в ответвляющуюся скважину 29, как показано пунктирной линией 39 и стрелкой 40. Удлиненный разрывной контейнер 41, содержащий уплотняющее вещество, находится внутри дельтообразной выемки, ограниченной группой из четырех канавок 32-25 на верхней стороне трубы 25, и этот контейнер вытесняется в пространство между внутренней стенкой обсадной трубы 27 и наружной стенкой трубы 25,если трубу расправляют, придавая ей цилиндрическую форму. При этом самым уплотняющее вещество вытесняется в кольцевое пространство, окружающее расправленную трубу 25 и сегмент патрубка, и обеспечивает после затвердевания уплотнение, которое также фиксирует расправленную трубу 25 и секцию 36 патрубка внутри основной и ответвляющейся скважин 26 и 29. Фиг. 6 изображает сложенную трубу 41,которая имеет группу из четырех канавок 42, 43,44 и 45 на своей верхней стороне и единственный трубчатый шарнир 46 на своей нижней стороне. 7 Трубчатый шарнир 46 обеспечивает зону,где стенку трубы можно деформировать в окружном направлении во время процедуры расправления. После завершения процедуры расправления внутреннее пространство 47 трубчатого шарнира 46 можно заполнить наполнителем,который обеспечивает опору и фиксирует трубчатый шарнир 46 в его расширенном положении. Внутреннее пространство 47 трубчатого шарнира 46 может также содержать электрические кабели или гидравлические трубопроводы для передачи электрической и/или гидравлической энергии и/или сигналов по длине трубы 41. Фиг. 7 изображает конкретный вариант осуществления складываемой трубы, соответствующей изобретению, причем труба 50 содержит на своей верхней стороне три параллельные осевые или спиральные канавки 51, 52 и 53, которые формируют три пластичных шарнира,обеспечивающих складывание верхней стороны трубы 50 внутрь, как показано штрихпунктирными линиями 54 и стрелками 55. После складывания верхней стороны трубы 50 внутрь, можно уменьшить внешнюю ширину нижней стороны трубы 50, как показано стрелками 56, путем стягивания проволоки (не показана), расположенной по окружности или спирали вокруг сложенной таким образом трубы 50. Трубу 50 расправляют путем увеличения гидравлического давления во внутреннем пространстве трубы 50, способствующего разрыву проволоки и заставляющего трубу 50 расправляться, приобретая свою цилиндрическую форму, изображенную на фиг. 7. Фиг. 8 изображает конкретный вариант осуществления складываемой трубы, соответствующей изобретению, причем сложенная труба 57 имеет дельтообразную форму и содержит в каждом углу дельтообразную выемку 58. Каждая дельтообразная выемка 58 образована путем изгиба концов сторон U-образной выемки друг к другу, и каждая выемка ограничена группой из четырех пластичных шарниров 59, 60, 61 и 62, в местах расположения которых стенка трубы 57 является более гибкой, чем остальные части трубы 57. Трубу 57 расправляют путем увеличения гидравлического давления во внутреннем пространстве 63 трубы 57, что вызывает расширение трубы 57 в направлении стрелок 64 таким образом, что выемки 58 исчезают. Путем дополнительного увеличения гидравлического давления во внутреннем пространстве 63 трубы 57, этой трубе 57 придают многоугольную, по существу, цилиндрическую форму (не показана). Фиг. 9 изображает трубу, соответствующую изобретению, причем труба 65 содержит группу из четырех осевых пластически деформируемых шарниров 66, 67, 68 и 69 на своей 8 верхней стороне, а также группу из четырех осевых пластически деформируемых шарниров 70, 71, 72 и 73 на своей нижней стороне. Каждая группа из четырех шарниров 66-69 и 70-73 ограничивает дельтообразную выемку 74 и 75, соответственно. Два шарнира 66 и 69 вверху сложенной трубы 65, а также два шарнира 70 и 73 внизу сложенной трубы 65 припаяны твердым припоем друг к другу. Сформированные таким образом паянные соединения 76 и 77 создают уплотнение между внутренним пространством дельтообразных выемок 74 и 75 и наружным пространством 78 трубы 65. Труба 65 в ее изображенной сложенной форме пригодна для применения в качестве бурильной трубы, в которой буровой раствор прокачивают через внутреннее пространство 79 трубы 65 и дельтообразные выемки 74 и 75 к буровой коронке (не показана). После того, как пробурен участок скважины, затем создают обсадную трубу, надувая трубу 65 с использованием текучей среды под высоким давлением или расширяющей оправки(не показана) таким образом, что паянные соединения 76 и 77 разрываются, а труба 65 расправляется, как показано стрелками 80, приобретая свою цилиндрическую форму. Затем вытаскивают буровую коронку на поверхность на талевом канате или сворачиваемой в бухту подъемной трубе, проходящей через внутреннее пространство 79 расширенной трубы 65. На наружную стенку расправленной трубы можно нанести эластомерное покрытие, которое создает уплотнение между расправленной трубой и пробуренной скважиной. Трубу 65, а также трубы конфигураций,изображены на других чертежах, можно наматывать в сложенной форме на намоточный барабан и разматывать с этого барабана в подземную скважину для создания облицовки пробуренной скважины или внутри подвергшейся коррозии или поврежденной буровой трубы. Стенки трубы, соответствующей изобретению, могут содержать фильтрационные отверстия предварительно определенного размера с тем, чтобы труба представляла собой скважинный фильтр, который опускают в скважину в сложенной форме, а затем расправляют в скважине путем перемещения расширяющей оправки по трубе или путем надувания баллона во внутреннем пространстве трубы. Процедура расправления не изменяет размер фильтрационных отверстий, вследствие чего расправленная труба может выполнять функцию фильтра песка с вполне определенным размером фильтрационных отверстий. Следует понимать, что относительно гибкие зоны, которые образуют шарниры складываемой трубы, соответствующей изобретению,также могут быть образованы упругим материалом или упругими пружинами, которые притя 9 гивают друг к другу соседние концы относительно жестких сегментов стенки. Эти пружины могут быть заключены в круглые каналы и/или канавки, а смыкающиеся концы этих сегментов могут иметь форму взаимоблокирующих выступов и гнезд, так что после расправления создается цилиндрическая или эллиптическая труба,толщина стенки которой на линиях шарниров,по существу равна толщине стенки других частей трубы. Если в таком случае, по меньшей мере,один шарнир образован трубкой, как показано на фиг. 6, и эту трубку надувают после расправления трубы внутри полости, то имеющие форму взаимоблокирующих выступов и гнезд концы сегментов стенки в других шарнирах будут жестко прижаты друг к другу в окружном направлении в конце процедуры расправления, так что расправленная труба будет иметь толщину и прочность, по существу, непрерывной стенки на линиях шарниров. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Складываемая труба (1), содержащая трубчатую стенку, имеющую, по меньшей мере, три удлиненных относительно гибких области (2-9), в которых стенка является более гибкой, чем остальные области стенки, и которые ориентированы, по существу, параллельно, по меньшей мере, вдоль значительной части длины трубы (1), так что упомянутые зоны при эксплуатации образуют шарниры, ограничивающие сегменты стенки, способны складываться внутрь для придания трубе сжатой формы и которые могут быть расправлены для придания трубе, по существу, цилиндрической или эллиптической формы, отличающаяся тем, что труба (1) является обсадной трубой для обеспечения облицовки внутри, по существу, цилиндрической или эллиптической трубчатой полости (27), а шарниры расправленной трубы при эксплуатации расположены в непосредственной близости от стенки полости (27), так что сегменты стенки между шарнирами предотвращают повторное складывание расправленной обсадной трубы. 2. Складываемая труба по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые относительно гибкие зоны образованы проходящими по всей длине канавками(2-9) в стенке трубы (1), которые ориентированы в параллельном или спиральном направлении относительно продольной оси трубы (1). 3. Складываемая труба по п.2, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна группа из четырех канавок (2-5, 6-9) расположена в стенке трубы таким образом, что каждая группа из четырех канавок ограничивает сегмент стенки, который можно складывать в виде дельта- или U-образной выемки(12, 13) внутрь трубы. 4. Складываемая труба по п.3, отличающаяся тем, что две группы из четырех канавок (2-5, 6-9) расположены симметрично на противоположных сторонах трубы (1) таким образом, что если труба(1) сложена с приданием ей сжатой формы, то на противоположных сторонах трубы образованы две дельта- или U-образных выемки (12, 13). 5. Складываемая труба по п.3, отличающаяся тем, что во внутренней стенке на одной стороне трубы (15, 25) расположена единственная канавка(16, 31), а на противоположной стороне внутренней стенки трубы (15, 25) расположена группа из четырех канавок (17-20, 32-35). 6. Складываемая труба по п.5, отличающаяся тем, что в стенке трубы (25) вокруг отверстия (37) закреплен патрубок (36), причем отверстие (37) расположено между единственной канавкой (31) в одной половине трубы и соседней канавкой (32) группы из четырех канавок (32-35) на противоположной стороне трубы (25). 7. Складываемая труба по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что складываемая труба является бурильной трубой, которая введена в сжатой форме в скважину и расширена в скважине с приданием, по существу, цилиндрической формы. 8. Складываемая труба по п.6, отличающаяся тем, что труба (35) является обсадной трубой в точке ответвления в подземной скважине и патрубок(36) образует часть обсадной трубы или облицовку в ответвляющейся скважине (29), а труба вставлена в сжатой форме в скважину и расширена в скважине с приданием, по существу, цилиндрической формы таким образом, что патрубок (36) расположен в устье ответвляющейся скважины (29) у точки разветвления. 9. Складываемая труба по п.1, отличающаяся тем, что труба (1) изготовлена из стали. 10. Складываемая труба по п.1, отличающаяся тем, что труба (1) изготовлена из пластмассы. 11. Способ размещения складываемой трубы в трубчатой полости (27), заключающийся в том,что вводят трубу (25) в сложенном состоянии в полость (27), расправляют трубу (25), придавая ей,по существу, цилиндрическую форму в выбранном месте внутри полости (27), и закрепляют трубу внутри полости, при этом полость (27) имеет, по существу, цилиндрическую или эллиптическую форму, а трубу (25) расправляют таким образом,что шарниры (31-35) располагаются в непосредственной близости от стенки полости (27), при этом сегменты стенки расправленной трубы между шарнирами предотвращают повторное складывание расправленной трубы. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, в полость вводят трубу (1), содержащую, по меньшей мере, одну группу из четырех канавок (2-5, 6-9),которые ограничивают дельта- или U-образную выемку (12, 13) внутри выемки, когда трубу вводят в полость, располагают трубчатый контейнер, содержащий уплотняющее вещество, и вытесняют и разрывают этот контейнер, открывая его, в результате расправления трубы внутри полости и обеспечивают выбрасывание уплотняющего вещества в кольцевое пространство между расправленной трубой и стенкой полости, после чего это уплотняю 11 щее вещество получает возможность создавать кольцевое уплотнение между расправленной трубой и стенкой полости. 13. Способ по п.11, отличающийся тем, что трубу (1) расправляют путем введения уплотни тельной заглушки на одном конце трубы (1) и закачивания текучей среды под высоким давлением в другой конец трубы.