EA008205B1

EA008205B1 - Расширяемые трубные изделия для использования в геологических структурах, способы расширения трубных изделий и способы их изготовления

Info

Publication number: EA008205B1
Application number: EA200600283A
Authority: EA
Inventors: Джеффри А. Спрей
Original assignee: Джеффри А. Спрей
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2004-08-25
Publication date: 2007-04-27
Also published as: DE602004003962D1; DE602004003962T2; BRPI0413886A; CA2533640A1; CN1842635A; AU2004268229A1; EP1658416A1; CA2533640C; EA200600283A1; WO2005021931A1; ATE349598T1; US7677321B2; AU2004268229B2; EP1658416B1; CN1842635B; US20050109517A1

Abstract

Изобретение относится к расширяемым трубным изделиям (50) для использования в геологических структурах, способам расширения трубных изделий и способам их изготовления. Предлагаемые изделия содержат элементы аккумулирования энергии расширения, которая обеспечивает возможность саморасширения трубных изделий.

Description

Изобретение относится к расширяемым трубным изделиям для использования в геологических структурах, в частности для использования при добыче углеводородов, таких как нефть и газ, или к трубным изделиям для нефтяных промыслов, а также для использования в аналогичных буровых скважинах и структурах, таких как водозаборные скважины, скважины для контроля и восстановления эксплуатационных скважин, туннели и трубопроводы, способам расширения трубных изделий для нефтяных промыслов и других трубных изделий, и способам изготовления расширяемых трубных изделий. К расширяемым трубным изделиям относятся в частности колонны-хвостовики, подвески хвостовиков, песчаные фильтры, пакеры и изолирующие муфты, которые обычно используются в геологических структурах, например, при добыче углеводородов, и которые расширяются наружу для взаимодействия со стенкой скважины или обсадной колонны, а также изделия для использования в аналогичных скважинах и структурах, упомянутых выше.

3. Информация, вводимая ссылкой.

Заявитель вводит ссылкой в данную заявку патенты США № 5,785,122, 6,089,316, и 6,298,914, имеющие одинаковое название «Скважинный фильтр с проволочной обмоткой» и принадлежащие заявителю по данной заявке.

4. Предшествующий уровень техники.

Бурение и строительство нефтяных и газовых скважин остается медленным, опасным и очень затратным процессом, несмотря на непрерывное улучшение технологий. Основной причиной высокой стоимости скважин, которая в отдельных случаях может достигать 100 миллионов долларов, является необходимость в приостановке бурения для ремонта секций скважины, что связано с геологическими условиями проходки.

Основные проблемы, связанные с зонами поглощения, нестабильностью условий в скважине и трудностями контроля давления, обычно решаются только с использованием дорогостоящих и отнимающих много времени операций по креплению скважины обсадными трубами и ее цементированию. В каждом таком случае необходимо проведение известных операций по уплотнению, которые часто требуют установки в большинстве скважин нескольких колонн обсадных труб уменьшающегося диаметра или телескопических обсадных колонн. Обычно для каждой проблемной зоны с поверхности устанавливается обсадная колонна, и для скважины глубиной 10000 футов (3130 м) часто требуется до 20000-30000 футов (6260-9390 м) трубных изделий.

Использование телескопических обсадных колонн связано с рядом недостатков, в том числе с необходимостью дополнительных работ по выемке грунта и с требованиями по использованию соответствующего оборудования, предназначенного для бурения скважин увеличенного диаметра, что связано с увеличением отходов производства. Обычно для получения диаметра оконечной секции производственной обсадной колонны, равного 5 дюймов (127 мм) и менее, необходим начальный диаметр, превышающий 24 дюйма (610 мм). В настоящее время для проведения буровых работ по бурению может потребоваться оборудование, имеющее грузоподъемность порядка 2000000 фунтов (908000 кг), и площадка для проведения бурильных работ может занимать несколько акров (порядка 1 га), что, в основном, определяется операциями с колоннами обсадных труб. Зачастую несмотря на значительные затраты и усилия, размер оконечной части телескопической обсадной колонны, или ее эксплуатационной секции, оказывается слишком мал для экономически оправданной добычи углеводородного продукта, в результате чего от скважины приходится отказываться.

Развитие энергетики в последние годы потребовало разработки альтернативных систем «одноствольных» обсадных колонн, в которых используются обсадные колонны одного размера на всем протяжении скважины от поверхности до конечной зоны, обычно 1-7 миль (1,6-11,3 км). Концепции одноствольных обсадных колонн позволяют заменить установку нескольких концентрических обсадных колонн от поверхности до проблемной зоны скважины установкой одной расширяемой колонны. Обсадные трубы среднего внешнего диаметра 7-5/8 дюйма (194 мм) идеально подходят для расширения до номинального диаметра скважины 10 дюймов (254 мм) с использованием способа механической деформации металла (холодная обработка), что может быть выполнено непосредственно в скважине. Узел расширяемой обсадной колонны должен удовлетворять конкретным требованиям по прочности и обеспечивать прохождение последующих обсадных труб внешним диаметром 7-5/8 дюйма (194 мм) по мере углубления скважины и возникновения новых проблемных зон.

Вышеупомянутый процесс деформации по своему существу требует использование мягких марок сталей, которые не обладают механической прочностью, необходимой в тяжелых условиях нефтяных и газовых скважин. Считается, что 60-70% потенциальных заказчиков не могут рассматривать применение имеющихся расширяемых трубных изделий в связи с принципиально неразрешимыми техническими

- 1 008205 проблемами. Деформированная обсадная колонна не обеспечивает уплотнения, и поэтому по-прежнему требуются операции цементирования.

В настоящее время в нефтегазовой промышленности используются различные виды внутрискважинных расширяемых трубных изделий и «инструментов». Окончательный успех этих новых расширяемых трубных изделий и/или внутрискважинных инструментов будет зависеть от их способности прилегать к участкам скважины различной геометрии, в которых они расширяются, и от их использования для обеспечения управления потоками жидкостей в скважине. Условия в скважине постоянно изменяются на протяжении ее жизненного цикла, что связано с износом под действием абразивных частиц, с проседанием пород или с различными биологическими, химическими или геохимическими процессами, происходящими на протяжении нескольких лет. Расширяемые трубные изделия после расширения должны, в основном, сохранять свое прилегание к стенкам на протяжении всего срока службы.

Имеющиеся в настоящее время расширяемые трубные изделия не обеспечивают надлежащего прилегания поверхностей из-за естественного свойства сталей пружинно возвращаться из деформированного состояния к их начальной форме. Пружинное возвращение к начальной форме также иногда называется «восстановление», «упругость», «упругое восстановление», «упругий гистерезис» и/или «динамическая ползучесть». Этот принцип действует на всех стадиях обработки сталей, или других металлических материалов, вплоть до точки разрыва из-за избыточной деформации. Перед разрывом трубы существуют различные уровни деформации, определяемые степенью изгиба трубы, трансформируемой в гарантированное упругое возвращение к начальной форме, которое изменяется в зависимости от степени изгиба, соответствующей серьезности деформации. Конечно «упругое возвращение к начальной форме» будет больше, если металлический материал, например сталь, не подвергся деформации, выходящей за пределы упругости материала.

Способы расширения, используемые в настоящее время, и расширяемые устройства способны обеспечивать деформацию материала только в одном направлении, предполагают свободу устройства и не рассчитаны на препятствия или на требования по дополнительному действию такому, как давление на породу стенок скважины. Так, местное расширение существенно уменьшается в случае такого препятствия, и расширение не обеспечивает 100% прилегания к стенкам. Расширение по существу прекращается при встрече с препятствием или фрагментом породы, и расширяемое трубное изделие после этого сокращается, и практически всегда при современных технологиях возникают кольцевые зазоры.

Чрезмерное расширение и избыточная деформация материала, возникает на ограниченных участках контакта с дефектами, которые являются обычными для любой скважины, в том числе укрепленной обсадными трубами; однако расширенное устройство, в основном, не обеспечивает плотного прилегания к стенкам. Эта проблема сочетается с расширением, происходящим в условиях неправильной геометрии. Поскольку после окончания расширения устройство находится в статическом состоянии, и отсутствует тенденция к восстановлению или пружинному возврату к начальной форме, пустоты, являющиеся результатом неплотного прилегания, или неконтролируемые «горячие точки» потоков жидкостей с высокими скоростями и высокими давлениями в скважине могут создавать проблемы.

Целью расширяемых трубных изделий является обеспечение прохождения жестких трубчатых конфигураций таких, как обсадные трубы, подвески хвостовиков, изолирующие муфты, пакеры и/или песчаные фильтры сквозь наименьший просвет обсадной колонны и/или скважины для добычи углеводородных продуктов, и затем последующего расширения для прилегания к стенкам обсадной колонны или непосредственно к стенкам скважины, не укрепленной обсадными трубами. Важный экономический выигрыш заключается в том, что исключаются или существенно сокращаются затраты и потери времени на цементирование или установку гравийных фильтров.

Что касается песчаных фильтров, то выигрыш определяется улучшением прилегания фильтра к стенкам скважины, и, кроме того, улучшаются возможности поступления в фильтр скважинных жидкостей. Дальнейшие преимущества могут включать улучшенный доступ и механическую эффективность при удалении бурового раствора, ремонте повреждений скважины и восстановлении потенциала добычи. Кроме того, создается увеличенная действующая площадь фильтра, которая обеспечивает увеличенную действующую площадь потока жидкости и противодействие засорению. Еще одним достоинством расширения фильтра скважины является увеличенный внутренний диаметр расширяемого трубного изделия. Это обеспечивает установку в производственную часть скважины насосов и другого оборудования и инструментов, которые имеют больший диаметр и которые используются в различных элементах систем управления потоками в «интеллектуальной» скважине таких, как насосы, вентили и внутрискважинные сепараторы.

В основном, в имеющихся расширяемых трубных изделиях и способах их расширения используется базовая труба с перфорациями или щелями, или исходный трубчатый элемент, который расширяется или деформируется с выходом за пределы упругости материала, из которого изготовлена базовая труба, то есть деформируется пластически, в результате проталкивания расширяющего устройства, например, болванки или сердечника сквозь базовую трубу или протягиванием сквозь нее или вращением суживающихся клиньев или роликов для обеспечения расширения и постоянной деформации базовой трубы. Считается, что расширяемые трубные изделия, используемые в настоящее время, обеспечивают расширение

- 2 008205 на 25 - 50%, в то время как желательным является расширение на 100%. Другим недостатком расширяемых трубных изделий, имеющихся в настоящее время, является надежность расширения. Проблемы надежности порождаются сложностью самих устройств, в которых требуется координированное действие нескольких элементов-слоев известных расширяемых трубных изделий. Такие факторы, как неоднородности скважины, в частности крутые изгибы, ограничения диаметра, связанные с поддуванием, и отклонения от концентричности могут нарушать координированное действие указанных элементов.

Другой недостаток расширяемых трубных изделий, имеющихся в настоящее время, относится к их ограниченной прочности. В результате расширения и постоянной деформации известных базовых труб, принципиально происходит утончение их стенок. Для обеспечения необходимой прочности требуется увеличенная толщина стенок по мере того, как растет диаметр расширяемых труб или устройств. Предел прочности некоторых известных изделий при их полном расширении не превышает 270 ρκί (1860 кПа), хотя другие изделия могут обеспечивать прочность порядка 1000 ρκί (6890 кПа). Однако для промышленности предпочтительным является величина предела прочности не менее 3500 ρκί (24115 кПа). Утончение стенок известных расширяемых трубных изделий происходит довольно быстро по мере увеличения их диаметра. Также известно, что высокие уровни деформаций вызывают растрескивание в результате напряжений и ряд других проблем, обусловленных природой металлических материалов. Степень падения сопротивления деформированного устройства силам разрушения при некоторых условиях пропорциональна кубической степени его внешнего диаметра. Считается, что потеря сопротивления силам разрушения более существенна в случае базовых труб со щелями. Конечно, использование базовых труб с увеличенной толщиной стенок является решением проблемы обеспечения сопротивления силам разрушения, однако понятно, что в этом случае существенно увеличивается дополнительная механическая работа, необходимая для расширения изделия. Эта дополнительная работа не может быть обеспечена существующими расширяющими устройствами, и ее проведение потребует дополнительных расходов и потерь времени, что снижает конкурентоспособность известных расширяемых изделий. Далее, слишком жесткое проведение процесса расширения может создавать дополнительные пустоты в стенках скважины и прилегающих геологических структурах.

Еще одним недостатком является то, что известные расширяемые изделия рассчитаны на идеальную геометрию скважины, которая отсутствует в реальных условиях, и поэтому не обеспечивается точное прилегание к стенкам. В частности, скважины в своем сечении не имеют правильной круглой формы, которая является необходимым условием для эффективного применения существующих технологий расширяемых изделий. Даже обсадные колонны не обеспечивают идеальной круглой формы, поскольку всегда имеются некоторые отклонения от соосности и эллиптичность. Скважины без обсадных колонн могут иметь самые различные отклонения от идеальной геометрии. Считается, что известные расширяемые трубные изделия не обеспечивают приемлемого качества в скважинах, сечение которых отличается от круглого, поскольку в этих условиях все напряжения, ведущие к разрушению, нарастают по экспоненте в соответствии с формулами Тимошенко и аналогичными формулами для пластин и оболочек.

Еще одним недостатком известных расширяемых трубных изделий является отсутствие точного прилегания в форме сохранения энергии расширения и возможностей динамического регулирования. В настоящее время отсутствует механизм для обеспечения максимального прилегания расширенного расширяемого устройства, что обусловливается следующими факторами: эффекты ослабления энергии, создаваемые деформацией пластичных материалов, неэффективная передача энергии через несколько слоев некоторых расширяемых трубных изделий и принципиальное «упругое возвращение к первоначальной форме», присущее любой фазе материала. Кроме того, расширение и деформация мягких, пластичных материалов базовой трубы с выходом за пределы их эластичности/упругости могут создавать хорошо известные проблемы, связанные с растрескиванием под действием напряжений.

Еще одним недостатком известных расширяемых трубных изделий является то, что по мере того как базовая труба, или исходный трубчатый элемент, деформируется в направлении к стенкам скважины, это радиальное расширение приводит к тому, что общая длина трубчатого элемента уменьшается. Такая усадочная деформация по продольной оси трубчатого элемента может затруднять радиальное расширение в случае прихвата в каких-то местах обсадной колонны и создавать проблемы с пространственным размещением и соединением при соединении в скважине ряда секций базовых труб, поскольку могут быть аксиально разнесенные пустоты разной длины в зависимости от степени радиального расширения базовой трубы, которое приводит к ее нежелательному аксиальному сокращению.

Краткое описание изобретения

В основном, объектом настоящего изобретения является расширяемое трубное изделие, содержащее по меньшей мере один элемент аккумулирования энергии так, что при расширении трубного изделия из первого нерасширенного состояния во второе расширенное состояние накопленная энергия высвобождается для приведения расширенного расширяемого трубного изделия во взаимодействие с внутренними частями геологической или аналогичной структуры, например, стенками скважины или обсадной колонны с обеспечением плотного прилегания.

- 3 008205

Краткое описание чертежей

На чертежах показано:

Фиг. 1 - общий вид варианта осуществления расширяемого трубного изделия в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 2 - вид поперечного сечения по линии 2-2 фиг. 1;

фиг. 3 - вид поперечного сечения другого варианта осуществления расширяемого трубного изделия, аналогичный виду, показанному на фиг. 2;

фиг. 4 - вид поперечного сечения варианта осуществления расширяемого трубного изделия, показанного на фиг. 3, после того как началось его расширение;

фиг. 5 - вид поперечного сечения варианта осуществления расширяемого трубного изделия, показанного на фиг. 2, после того как оно практически расширено до его наибольшего диаметра;

фиг. 6 - общий вид другого варианта осуществления расширяемого трубного изделия в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 7 - частичный вид другого варианта осуществления расширяемого трубного изделия в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 8 - общий вид другого варианта осуществления расширяемого трубного изделия в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 9 - общий вид другого варианта осуществления расширяемого трубного изделия в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 10 - общий вид песчаного фильтра в соответствии с настоящим изобретением; и фиг. 11 - общий вид муфты в соответствии с настоящим изобретением.

В то время как изобретение будет описано в соответствии с предпочтительным вариантом его осуществления, необходимо понимать, что оно не ограничивается этим вариантом осуществления. Напротив, изобретение имеет целью охватить все альтернативные варианты, модификации и эквиваленты, которые могут быть включены в рамках существа и объема изобретения, определенных в прилагаемой формуле изобретения.

Подробное описание изобретения

На фиг. 1 показан вариант осуществления настоящего изобретения в формерасширяемого трубного элемента 50. Термин расширяемое трубное изделие используется с целью охватить (но не ограничить) изделия, имеющие, в основном, трубчатую форму, предназначенные для использования в геологических структурах, в частности для использования в буровых скважинах или в обсадных колоннах буровых скважин,укрепленных обсадными колоннами, или изделия, имеющие, в основном, трубчатую форму, предназначенные для использования в аналогичных скважинах и структурах таких, как водозаборные скважины, скважины для контроля и восстановления эксплуатационных скважин, туннели и трубопроводы. Такие изделия, имеющие, в основном, трубчатую форму, включают, но не ограничиваются ими, колонны-хвостовики, подвески хвостовиков, песчаные фильтры, пакеры и изолирующие муфты, известные в промышленности добычи углеводородов, в частности нефти и газа, а также изделия для использования в аналогичных скважинах и структурах, упомянутых выше. Расширяемое трубное изделие 50, показанное на фиг. 1, в сочетании с фильтром, как будет описано ниже более подробно, может использоваться в качестве песчаных фильтров или скважинных фильтров. Расширяемое трубное изделие, или трубное изделие, 50, покрытое сплошным слоем пластмассы или эластомерного материала 53 (фиг. 2), например, каучука, пластмассы или аналогичного эластомерного материала, на внешней поверхности 51 трубного изделия 50, становится изолирующей муфтой. На протяжении всего описания используются одинаковые ссылочные номера для обозначения элементов, имеющих одну и ту же или аналогичную функцию и структуру, причем ссылочные номера со штрихами, в основном, указывают различные варианты осуществления описываемого элемента.

Расширяемое трубное изделие 50 содержит первую часть 55, которая имеет первый, начальный диаметр Ό, а длина части 55, измеренная по продольной оси 56 трубного изделия 50, равна Ь. Вторая часть 57 расширяемого трубного изделия 50 представляет собой переходную или промежуточную секцию, имеющую длину Ь¹ и показанную в процессе расширения от начального диаметра Ό к диаметру расширенной части, который превышает начальный диаметр нерасширенной части. Третья часть 58 расширяемого трубного изделия 50 представляет собой его конфигурацию после завершения процесса расширения, как будет описано подробно ниже, до нужного диаметра Ό'. Таким образом, на фиг. 1 показана секция расширенного трубного изделия 50 в процессе его расширения и достижения конечного диаметра Ό'.

Возвращаясь к фиг. 1, можно видеть, что расширяемое трубное изделие 50, в основном, содержит известную расширяемую базовую трубу, или элемент 60, имеющий, в основном, трубчатую форму, с внешней поверхностью 51 и внутренней поверхностью 52 стенки. Базовая труба 60 может быть снабжена множеством отверстий, или перфораций 61, первоначально имеющими, в основном, овальную или эллиптическую форму, как можно видеть на первой части 55 расширяемого трубного изделия 50, где первая часть 55 имеет начальный диаметр Ό. Базовая труба 60 расширяется известным способом путем проталкивания или протягивания сквозь нее болванки или сердечника. В процессе расширения базовой тру

- 4 008205 бы 60 она проходит промежуточную стадию, показанную в форме переходной второй части 57, на которой видно, что овальные перфорации или отверстия приобретают промежуточную овальную или эллиптическую форму 62. При дальнейшем расширении и деформации базовой трубы 60 она приобретает конфигурацию третьей части 58, имеющей диаметр Ό', а отверстия или перфорации в ней приобретают круглую форму 63. Изменение формы отверстий 61-63, в основном, является результатом расширения диаметра базовой трубы 60 в радиальном направлении по отношению к продольной оси 56 расширяемого трубного изделия 50. Аналогично, по мере расширения общая длина расширяемого трубного изделия 50, или базовой трубы 60, будет уменьшаться в направлении вдоль ее продольной оси 56. Кроме того, толщина стенки 65, формирующая базовую трубу 60, несколько уменьшится, то есть она станет тоньше, при расширении до диаметра Ό'.

Перфорации 61, представленные на фиг. 1, могут быть обработаны путем нагрева и быстрого охлаждения в направлении их большего размера. Общая окончательная масса, обеспечивающая сопротивление разрушению расширяемого трубного изделия 50, может быть увеличена, если отверстия или перфорации 61 изготовлены штамповкой вместо сверления, поскольку в процессе сверления удаляется материал изделия. Аналогичным образом может быть осуществлена термическая обработка трубных изделий, имеющих множество щелей, как описано ниже.

В качестве альтернативы базовая труба 60 может иметь множество чередующихся щелей, расположенных в шахматном порядке и сформированных одним из известных способов, при этом щели, в основном, расположены вдоль продольной оси 56 расширяемого трубного изделия 50. При расширении этого варианта осуществления базовой трубы 60 (не показан), отверстия или щели, сформированные в базовой трубе 60, как это известно из практики, принимают при расширении базовой трубы 60 шестиугольную форму. Обычно базовая труба 60 расширяется или деформируется с выходом за пределы упругости материала, из которого она изготовлена, а это обычно сталь, имеющая характеристики прочности и износостойкости, обеспечивающие функционирование в качестве расширяемого трубного изделия в условиях, имеющихся внутри скважины. В качестве альтернативного материала для изготовления базовой трубы 60 может быть использован любой другой материал, имеющий характеристики прочности, износостойкости и упругости, необходимые для обеспечения ее функционирования внутри скважины.

Снова возвращаясь к фиг. 1, можно видеть, что расширяемое трубное изделие 50 также содержит по меньшей мере один, а предпочтительно несколько пружинных элементов, или элементов 70 аккумулирования энергии, которые описаны ниже более подробно. Пружинные элементы, или элементы 70 аккумулирования энергии, используются для накопления и хранения в них энергии, в данном случае энергии расширения, когда базовая труба находится в нерасширенном состоянии (исходный диаметр Ό), и элемент 70 аккумулирования энергии высвобождает по меньшей мере часть, предпочтительно значительную часть хранящейся в нем энергии, предпочтительно непрерывно после того, как расширяемое трубное изделие 50 опущено в нужное положение внутри обсадной колонны или скважины 75 (фиг. 2). Высвобождение аккумулируемой энергии способствует смещению внешней поверхности 51 стенки расширяемого трубного изделия 50 наружу в радиальном направлении, в основном, перпендикулярно его продольной оси 56. Эта смещающая сила способствует постоянному воздействию на расширяемое трубное изделие 50, когда оно находится в конечном расширенном состоянии (диаметр Ό'), заставляя его прижиматься к внутренней поверхности обсадной колонны или скважины 75, обеспечивая его улучшенное прилегание.

Элемент 70 аккумулирования энергии в варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 1 и 2 может первоначально содержать желоб, канал или углубление 71 в базовой трубе 60. Углубление 71 может быть отдельным элементом, или пружиной в форме желоба, расположенного между двумя соседними секциями базовой трубы 60, и элемент аккумулирования энергии 70, или желоб 71, может быть прикреплен к соседним секциям базовой трубы 60 посредством сварки. В качестве альтернативного варианта элемент аккумулирования энергии 70, или углубление 71, может быть выполнен как единое целое с базовой трубой 60, например, путем его формирования с помощью валка, или с использованием любой другой подходящей технологии. Элемент аккумулирования энергии 70, или желоб 71, в основном, проходит в направлении продольной оси 56 расширяемого трубного изделия 50, и как показано на фиг. 1, элемент аккумулирования энергии 70, в основном, обвивает базовую трубу 60 по спирали.

Как можно видеть на фиг. 2, желоб 71 в первой части 55 расширяемого трубного изделия 50 первоначально может быть сформирован так, чтобы получить желобообразную конфигурацию, в которой внешняя поверхность 72 стенки 74 желоба 71 является выпуклой по отношению к внешней поверхности 51 стенки базовой трубы 60, и внутренняя стенка 73 является вогнутой по отношению к внутренней поверхности 52 стенки базовой трубы 60. Поперечное сечение элемента аккумулирования энергии 70, или желоба 71, обычно может иметь полукруглую или другую форму, при которой внешняя поверхность 72 стенки желоба является выпуклой по отношению к внешней поверхности 51 стенки базовой трубы 60. Энергия, в данном случае энергия расширения, накапливается внутри элемента аккумулирования энергии 70, или стенки 74 желоба 71, путем сжатия стенки 74 радиально внутрь к продольной оси 56 базовой трубы 60. Как можно видеть на фиг. 2, путем сжатия или продвижения вперед иным образом стенки 74 желоба 71, желоб 71 располагается так, что внешняя стенка 72 является вогнутой по отношению к внеш

- 5 008205 ней поверхности 51 стенки базовой трубы 60 и выпуклой по отношению к ее внутренней поверхности 52. В конфигурации, показанной на фиг. 2, энергия накапливается в элементе 70 аккумулирования энергии при условии, что стенка 74 деформируется без выхода за пределы ее упругости.

Иными словами, стенка 74, которая формирует желоб, углубление или канал 71, выступает в роли пружинного элемента, который аккумулирует энергию при его сжатии. Для поддержания желоба 71, или элемента аккумулирования энергии 70, в его сжатом состоянии, когда он хранит необходимую энергию, может использоваться любое подходящее удерживающее устройство такое, как внешняя обвязка в форме одной, предпочтительно нескольких, лент или ремней (не показаны), на внешней поверхности 51 стенки первой части 55 расширяемого трубного изделия 50. В качестве альтернативного варианта для ограничения или поддержания элемента 70 аккумулирования энергии в его сжатом состоянии могут использоваться накладные разрезные или удаляемые растворением металлические или пластмассовые ленты, покрытия или ремни, зафиксированные с помощью прихваточных сварных швов, пайки или клея. После высвобождения сжимающей силы, которая действует на элемент 70 аккумулирования энергии, посредством растворения, разрезания, травления, удаления или разрыва внешней обвязки, или ремней, или растворением сварных швов или химических адгезивов, и т. п. стенка 74 желоба 71 начнет упруго действовать наружу в направлении внутренних стенок обсадной колонны или скважины 75. При этом стенка 74 может перемещаться наружу до тех пор, пока она не окажется в одной плоскости с внутренней 51 и внешней 52 поверхностями стенки базовой трубы 60, как показано обозначением 80 на фиг. 1, и затем стенка 74 упруго выгибается наружу так, что внешняя поверхность 72 стенки 74 имеет форму, показанную на фиг. 1 обозначением 81 в отношении третьей части 58 расширяемого трубного изделия 50. Затем элемент 70 аккумулирования энергии действует как пружина, или саморасширяющаяся пружина, смещающая внешнюю поверхность 51 стенки расширенной третьей части 58 расширяемого трубного изделия 50 наружу для прилегания к внутренним стенкам обсадной колонны или скважины 75, как показано на фиг. 5.

Усилие или энергия, накопленная в элементе аккумулирования энергии, или в пружине 70, может быть также высвобождена одновременно с расширением базовой трубы с использованием обычного способа, в частности проталкиванием или протягиванием болванки или сердечника сквозь базовую трубу 60. Расширение базовой трубы 60 могло бы в свою очередь раскрепить удерживающее устройство, использованное для поддержания стенки 74 элемента 70 аккумулирования энергии, или желоба 71, в его начальном сжатом состоянии. Таким образом, если на внешней поверхности 51 стенки базовой трубы 60 имелась обвязка в форме ремней, лент и т. п. (не показаны), то расширение базовой трубы 60 вызывает разрыв или раскрытие ремней или обвязки, высвобождая таким образом энергию пружины, накопленную в элементе 70 аккумулирования энергии.

Необходимо отметить, что в качестве альтернативного варианта вышеописанные элементы 70 аккумулирования энергии и другие элементы аккумулирования энергии, описанные ниже, могут быть также использованы самостоятельно в базовой трубе 60 без использования отверстий или перфораций 61 или чередующихся щелей. Таким образом, необходимое расширение расширяемого трубного изделия может быть получено исключительно за счет элементов аккумулирования энергии в соответствии с настоящим изобретением, которое обеспечивает саморасширяющееся расширяемое трубное изделие.

Еще раз обращаясь к фиг. 2, можно видеть, что базовая труба 60 размещена внутри скважины 75, и показано ее нерасширенное состояние, в котором она может иметь диаметр 4 дюйма (102 мм), с по меньшей мере одним элементом аккумулирования энергии, или высокопрочным арочным пружинным элементом, или желобом 71, расположенным по спирали. Естественная форма желоба 71 может быть вогнутой, как показано и описано со ссылками на фиг. 2, но он также может быть первоначально выпуклым, поскольку в его конечном расширенном рабочем состоянии, показанном на фиг. 5, он выпуклый. Далее, создание в процессе изготовления конфигурации, имеющей выгиб в противоположном направлении, является дополнительным способом обеспечения увеличенной способности саморасширения базовой трубы 60.

Среднему специалисту в данной области должно быть очевидно, что элемент 70 аккумулирования энергии мог бы иметь другую форму, а также другие устройства могли бы быть использованы для обеспечения энергии, необходимой для смещения. Например, вместо желоба 71, имеющего в сечении полукруглую форму, обеспечивающую получение элемента аккумулирования энергии, элемент аккумулирования энергии 70' мог бы быть частью или частями стенки 74, имеющей в поперечном сечении форму серпантина или латинской буквы «Ζ», как показано на фиг. 3. Форма серпантина, показанная на фиг. 3, в отличие от формы латинской буквы «Ζ» (не показана) пружины 70', имеет более изогнутые соединительные части 91, которые соединяют между собой участки 92 пружины 70'. Поверхность 90 стенки, имеющая форму серпантина или латинской буквы «Ζ», действует в качестве пружины 70', которая может быть сжата для аккумулирования энергии. Элемент 70' аккумулирования энергии, имеющий форму латинской буквы «Ζ», может располагаться практически параллельно продольной оси 56 расширяемого трубного изделия 50 или может проходить по спирали по отношению к продольной оси 56, как это показано для желоба 71 на фиг. 1. Элемент 70' аккумулирования энергии, имеющий в поперечном сечении форму сер

- 6 008205 пантина или латинской буквы «Ζ», действует как пружина, которая может быть сжата для аккумулирования необходимой энергии, как описано выше.

На фиг. 4 показан частичный вид поперечного сечения расширяемого трубного изделия 50', приведенного на фиг. 3, который находится в переходной или промежуточной стадии 57 (фиг. 1). Этот конкретный тип пружинного элемента, или элемента 70' аккумулирования энергии, переходит к его форме серпантина или латинской буквы «Ζ» в процессе трансформации от вогнутой к его рабочей выпуклой форме. На фиг. 5 показан частичный вид поперечного сечения конечной расширенной части 58' базовой трубы 60, или расширяемого трубного изделия 50, приведенного на фиг. 1, однако показана только форма 81 (фиг. 1) элемента 70 аккумулирования энергии. Выпуклая форма элемента 70 аккумулирования энергии, изображенная с увеличением для целей иллюстрации, упругого элемента или желоба 71, показана с внешней поверхностью 72 стенки 74 желоба 71, взаимодействующей тангенциально со стенкой скважины 75.

Пружинный элемент, смещенный наружу, или элемент аккумулирования энергии 70, 70' и другие, описанные ниже, выполняют три функции. Первое, такой элемент является упругой контактной зоной, в которой проявляется энергия расширяемого трубного изделия, заранее определяя конкретную геометрию и поведение изделия в скважине 75. Второе, пружина 70 создает усилие для обеспечения прилегания к стенкам, или для смещения, обеспечивающего сопротивление к разрушению по всей окружности изделия, используя принцип эквивалентности массы и энергии. И наконец, элемент аккумулирования энергии, или пружина 70, 70' обеспечивает увеличенный конечный диаметр Ό' базовой трубы 60.

В схеме расширения до 200%, например, увеличение внешнего диаметра базовой трубы 60 от 4 дюймов (102 мм) до 8 дюймов (204 мм) с прочной стенкой толщиной ‘Л дюйма (12,7 мм) или более допускается замена пружинного элемента 70 другими конструкциями из материалов повышенной прочности, например, скользящие или выталкиваемые радиально наружу пружинные элементы. Элементы аккумулирования энергии, или пружины 70, в этом варианте осуществления изобретения, как это будет описано ниже, напоминают шпильку и имеют сравнительно тонкие стенки. В качестве носителей упругого давления могут использоваться устройства, имеющие форму цилиндра малого диаметра с утолщенными стенками, или частично трубчатые элементы. Трансформируя такие цилиндры в трубчатые элементы диаметром ‘Л или % дюйма (12,7 мм или 19,0 мм) и снабжая их короткими панелями для получения формы шпильки, можно обеспечить управление подходящим сжатием вне скважины и конечной упругостью, обеспечивающей конечное упругое прилегание элементов в скважине. Безусловно, множество таких пружинных элементов малых размеров может быть размещено слоями.

На фиг. 6 показан другой вариант осуществления изобретения, в котором расширяемое трубное изделие 50 имеет три части 55, 57, 58, представляющие различные стадии расширения, показанные в связи с расширяемым трубным изделием 50 на фиг. 1. Часть (или стадия) 55 имеет исходный диаметр Ό, а часть 58 является полностью расширенной частью и имеет конечный диаметр Ό'. Расширяемое трубное изделие 50 имеет по меньшей мере одно, и предпочтительно несколько, элементов 70 аккумулирования энергии, размещенных радиально вокруг изделия, и практически параллельных продольной оси 56 расширяемого трубного изделия 50. Элементы 70 аккумулирования энергии располагаются между проходящими аксиально по существу жесткими элементами, стенками или опорными пластинчатыми элементами 110. Элементы 70 аккумулирования энергии могут быть выполнены в виде удлиненных пружинных элементов 111, имеющих, в основном, форму латинской буквы V или И, которые предварительно сжаты и размещены между стенками 110 так, что формируется базовая труба 60', как показано в части 55. Расширение части 55 расширяемого трубного изделия 50 первоначально ограничивается с использованием любых известных средств, как было описано выше в связи с расширяемыми трубными изделиями 50, 50'. Как только элементы 70 аккумулирования энергии, или пружины 111, разнесенные по периметру внешней поверхности 51 стенки базовой трубы 60 освобождаются, они начинают расширяться и скользят наружу по радиусу, пока не возникнет конфигурация, показанная в части 58 расширяемого трубного изделия 50, показанного на фиг. 6. Для целей иллюстрации часть 120 расширяемого трубного изделия 50 показана слева на фиг. 6, и на ней иллюстрируются пружины 111, обращенные внутрь и разнесенные по периметру внешней поверхности 51 расширяемого трубного изделия 50, при этом каждый из пружинных элементов 111 предпочтительно размещается между удлиненными опорными элементами 110. При этом часть 120 расширяемого трубного изделия 50 более представительна, чем на переходной стадии, или в части 57, показанной на фиг. 6.

На фиг. 7 представлен частичный вид сечения другого варианта осуществления расширяемого трубного изделия 50', аналогичного изделию 50, показанному на фиг. 6. Расширяемое трубное изделие 50' показано в состоянии полного расширения, то есть в состоянии части 58, показанной на фиг. 6, в которой удлиненные пружинные элементы 111, имеющие, в основном, форму латинской буквы V или И, размещены между удлиненными опорными элементами 110'. Пластины или опорные элементы 110' в отличие от сравнительно жестких опорных элементов 110 варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 6, выполнены так же, как элементы аккумулирования энергии 70, или удлиненные пружинные элементы 112, имеющие, в основном, форму латинской буквы V или И. Можно полагать, что это расширяемое трубное изделие 50' может обеспечить лучшее прилегание при взаимодействии элементов 70

- 7 008205 аккумулирования энергии, или пружинных элементов 111, 112. В этом варианте осуществления расширяемого трубного изделия 50' в соответствии с изобретением предпочтительно используется обшивка 53. Обшивка 53 может быть мембраной, фильтрующей песок, или сплошным слоем в зависимости от назначения расширяемого трубного изделия 50'.

На фиг. 8 показан другой вариант осуществления расширяемого трубного изделия 50 в соответствии с изобретением в его нерасширенном состоянии, или часть 55, а также в расширенном состоянии, то есть часть 58. Конструкция этого расширяемого трубного изделия может быть точно такой же или похожей на конструкции, описанные со ссылками на фиг. 6 и 7 так же, как последующие варианты осуществления расширяемых трубных изделий, которые будут описаны ниже. При необходимости может быть использован принцип последующего напряжения в связи с расширяемым трубным изделием, в котором дополнительное смещение наружу или саморасширение внешней поверхности 51 стенки базовой трубы 60' может быть обеспечено вытягиванием или приложением растягивающего усилия в направлении, показанном стрелками 130 к удлиненным элементам 110, или в альтернативном варианте, к удлиненным элементам 110'. Усилие вытягивания прикладывается от закрепленной точки, в которой диаметр больше, или с использованием технологии последующего напряжения, при которой смещение наружу с прогибанием создается установкой элементов напряжения ниже других элементов. Для обеспечения наглядности на фиг. 8 показаны напряженными только несколько удлиненных элементов 100, однако предпочтительно напряжению подвергаются все удлиненные элементы 110. Как было указано выше, при необходимости также может использоваться оболочка или покрытие 53.

На фиг. 9 показан другой вариант расширяемого трубного изделия 50 в соответствии с изобретением в его нерасширенном состоянии, часть 55, и в его расширенном состоянии практически до конечного диаметра Ό', часть 58. Внешняя поверхность 51 стенки базовой трубы формируется множеством элементов 70 аккумулирования энергии, которые проходят по существу параллельно продольной оси 56 базовой трубы 60' расширяемого трубного изделия 50. В качестве альтернативного варианта по меньшей мере часть внешней поверхности 51 стенки базовой трубы 60' формируется некоторыми элементами 70 аккумулирования энергии, а другая часть может формироваться другими элементами такими, как ранее описанные стенки 110. Предпочтительно практически вся внешняя поверхность 51 стенки базовой трубы 60 формируется множеством элементов 70 аккумулирования энергии.

По меньшей мере часть элементов 70 аккумулирования энергии, показанных на фиг. 9, а предпочтительно большая их часть, если не все, выполнены в виде удлиненных пружинных элементов 111', имеющих по существу форму латинской буквы V или И, каждый из которых, в основном, расположен по существу параллельно продольной оси 56 базовой трубы 60'. Каждый удлиненный пружинный элемент 111' предпочтительно включает удлиненную криволинейную поверхность 140 стенки, которая располагается в направлении по существу параллельном продольной оси 56 базовой трубы 60'. Поверхность 140 стенки охватывает пространство между участками 92 пружинных элементов 111'. Как можно видеть на фиг. 9, пружинные элементы 111', содержащие криволинейные поверхности 140 стенок, могут восприниматься как цилиндрическая поверхность, опирающаяся на стенки, или участки 92, что обычно называется сводчатой структурой. Криволинейные поверхности 140 стенок по существу могут рассматриваться как последовательность параллельных арок. Криволинейные поверхности 140 стенок могут быть прикреплены к участкам 92 пружинных элементов 111' любым приемлемым способом, который позволяет получить структуру, способную обеспечить расширение наружу расширяемого трубного изделия 50 при устранении ограничивающей силы, как было описано выше. В случае изготовления расширяемого трубного изделия из подходящей стали или другого металла криволинейные стенки 140 предпочтительно могут быть прикреплены к участкам 92 посредством сварки. Если используется пластмасса, криволинейные поверхности стенок, или стенки 140, могут быть прикреплены к участкам 92 с помощью адгезива или эпоксидной смолы, или другого аналогичного соединительного средства, или с использованием любого подходящего способа соединения. Хотя показаны только два участка 92, в пружинных элементах 111' может использоваться большее или меньшее число эти частей.

Расширяемое трубное изделие 50 может быть собрано соединением множества элементов 70 аккумулирования энергии, или пружин 111', в расширенномсостоянии, соответствующем части 58, и затем сжато радиально для получения исходной конфигурации 55. При сжатии расширяемого трубного изделия 50 участки 92 пружинных элементов 111' перемещаются навстречу друг другу, и криволинейные поверхности стенок или стенки 140 выталкиваются наружу в радиальном направлении от продольной оси 56 базовой трубы 60, как показано обозначением 145. Затем сжатое расширяемое трубное изделие 50 фиксируется в сжатом состоянии, соответствующем части 55, имеющей уменьшенный диаметр, как это было описано выше в связи с другими вариантами осуществления расширяемых трубных изделий в соответствии с настоящим изобретением. После того как расширяемое трубное изделие 50 помещается в геологическую структуру или, например, в скважину 75, удерживающее устройство может быть удалено, как это описано выше, после чего участки 92 каждого пружинного элемента 111' перемещаются друг от друга, то есть происходит саморасширение, в результате чего кривизна внешних поверхностей 140 стенок пружинных элементов 111' уменьшается, и в то же время происходит увеличение диаметра расширяемого трубного изделия 50.

- 8 008205

В качестве альтернативы расширяемое трубное изделие 50, показанное на фиг. 9, может иметь конструкцию, собранную из множества отдельных сжатых пружинных элементов 111' так, что формируется базовая труба 60 в конфигурации части 55, имеющей уменьшенный диаметр. В каждом случае, каждый пружинный элемент 111' предпочтительно связан или некоторым образом соединен с соседними пружинными элементами или стенками 110 (не показано) с использованием удерживающих средств таких, как прихваточные сварные швы, химические адгезивы или эпоксидная смола, или с использованием аналогичных технологий. В качестве альтернативного варианта расширяемое трубное изделие 50 может быть сформировано как неразъемная гофрированная структура, имеющая, в основном, цилиндрическую форму, в которой каждая складка гофрированной структуры представляет собой пружинящий или пружинный элемент.

Необходимо иметь в виду, что когда криволинейные поверхности стенок, или стенки 140, а также участки 92 пружинных элементов 111' сжимаются, необходимо предпринимать меры, обеспечивающие, чтобы постоянная деформация участков 92 или криволинейных поверхностей 140 стенок не выходила за пределы их упругости. Для специалиста среднего уровня в данной области техники должно быть очевидно, что если участки 92 или криволинейные поверхности 140 стенок деформируются с выходом за предел упругости, расширяемое трубное изделие 50 возможно не будет расширяться или саморасширяться до нужных размеров, или если оно все-таки будет продолжать саморасширяться, то расширение не будет достаточно эффективным. Например, если участки 92 сжимаются с усилием, величина которого не превышает предел упругости материала, из которого они изготовлены, а поверхности 140 стенок при этом сжимаются с усилием, превышающем предел упругости материала, из которого изготовлены криволинейные стенки 140, возможно, что пружинные элементы 111' не будут обеспечивать саморасширения, или же не будут саморасширяться в полной мере, так как их перемещение может быть ограничено постоянно деформированными поверхностями 140 стенок.

На фиг. 10 показано расширяемое трубное изделие в форме песчаного фильтра, или скважинного фильтра 150 для использования в буровой скважине. Песчаный фильтр 150 имеет конструкцию, которая, в основном, аналогична конструкции песчаных фильтров, введенных в описание ссылкой, однако песчаный фильтр 150 в соответствии с настоящим изобретением, показанный на фиг. 10, является саморасширенным, или саморасширяющимся в соответствии с настоящим изобретением. Конструкция песчаного фильтра 150 аналогична конструкции расширяемого трубного изделия 50, показанного на фиг. 6, и содержит множество элементов 70 аккумулирования энергии, размещенных радиально вокруг продольной оси 56 песчаного фильтра 150. Элементы 70 аккумулирования энергии могут быть выполнены в виде удлиненных элементов, имеющих форму латинской буквы V или И. Вместо пружинных элементов 111', размещенных между аксиальными по существу жесткими элементами или стенками 110, как показано на фиг. 6, используются продольные пружинные элементы 111', размещенные на расстоянии от соседних пружинных элементов 111' с помощью проставок 151. Проставки 151 обеспечивают пустоты или проходы между соседними пружинными элементами 111', по которым в песчаный фильтр 150 может поступать жидкость (не показано) с использованием известных способов. Как можно видеть на фиг. 10, поскольку песчаный фильтр 150 расширяется из состояния части 55, имеющей уменьшенный диаметр, в состояние части 58, соответствующей конечному диаметру расширения, обеспечивается нужная конфигурация песчаного фильтра. Как и случае других вариантов осуществления расширяемых трубных изделий песчаный фильтр 150 может быть первоначально сжат до нужной конфигурации части 55 и временно зафиксирован в этом состоянии с использованием способов, указанных выше в отношении других вариантов осуществления изобретения. После того как удерживающее усилие снято, как указано выше, песчаный фильтр 150 расширяется или саморасширяется до состояния части 58. Песчаный фильтр 150, действующий в качестве расширяемого песчаного фильтра, может служить в качестве накладки на другой базовой трубе 60 или может выступать в роли базовой трубы 60, которая может использоваться со слоем каучука или пластмассы (не показано), как было описано выше в связи с фиг. 2 и 7.

На фиг. 11 иллюстрируется песчаный фильтр 150, показанный на фиг. 10 со слоем 53 эластомерного материала на внешней поверхности 51 песчаного фильтра 150, где песчаный фильтр 150 в сочетании со слоем 53 эластомерного материала может функционировать как прилегающая муфта для использования в геологической структуре. Пружинные элементы 111' могут иметь такую же конструкцию, как показано на фиг. 10, в том числе проставки 151. При необходимости также может использоваться внутренний эластомерный слой 160. Кроме того, также может использоваться расширяемый слой фильтрационного материала на внешней поверхности стенки скважинного фильтра или песчаного фильтра 150.

Необходимо отметить, что в каждом из вариантов осуществления расширяемых трубных изделий в соответствии с настоящим изобретением при расширении расширяемого трубного изделия или песчаного фильтра наружу в нужное расширенное состояние, по существу не происходит уменьшения длины расширяющегося трубного изделия или песчаного фильтра вдоль продольной оси. Можно полагать, что эта особенность настоящего изобретения, заключающаяся в том, что длина расширяющегося трубного изделия остается по существу одинаковой, как в расширенном состоянии части 58, так и в сжатом состоянии части 55, дает возможность легкого и эффективного соединения длинных секций расширяемых трубных изделий, а также их легкой и эффективной установки в геологических структурах таких, как

- 9 008205 буровые скважины. Также можно полагать, что в условиях помех, которые встречаются в геологических структурах, в частности в буровых скважинах, гибкая природа элементов аккумулирования энергии, или пружин, обеспечит лучшее прилегание расширяемых трубных изделия в соответствии с настоящим изобретением к поверхностям внутренних стенок буровой скважины или другой геологической структуры.

Необходимо также понимать, что изобретение не ограничивается только элементами конструкции, функционированием, материалами и вариантами осуществления, приведенными и описанными выше, поскольку очевидные модификации и эквиваленты будут очевидны специалисту среднего уровня в данной области техники. Например, внутрискважинный фильтр, раскрытый в патентах, введенных ссылкой, мог бы быть изготовлен с использованием: приложения и запирания, или аккумулирования, в фильтре усилия продольного натяжения или вытягивания; приложения и запирания, или аккумулирования, в фильтре радиального сжимающего усилия; или приложения и аккумулирования в фильтре торсионного или скручивающего усилия. Все эти силы (усилия), или аккумулированная энергия, будучи приложенными, уменьшают первоначально диаметр внутрискважинного фильтра. После высвобождения этой силы или энергии, аккумулированная энергия обеспечивает силу смещения, направленную наружу, после того, как внутрискважинный фильтр достигнет второго увеличенного диаметра. Все прилагаемые силы должны быть меньше предела упругости материала, подвергнутого натяжению, сжатию или скручиванию. Соответственно, изобретение ограничивается только объемом прилагаемой формулы.

Claims

1. Расширяемое трубное изделие для использования в геологических структурах, которое содержит трубчатый элемент, имеющий, в основном трубчатую форму, имеющий первый диаметр, внешнюю поверхность стенки и продольную ось;

трубчатый элемент содержит дополнительно по меньшей мере один элемент аккумулирования энергии, который аккумулирует в трубчатом элементе энергию расширения в состоянии, когда он имеет первый диаметр, причем трубчатый элемент выполнен с возможностью расширения до состояния, в котором он имеет второй диаметр, превышающий первый диаметр, при высвобождении энергии расширения по меньшей мере из одного элемента аккумулирования энергии.

2. Расширяемое трубное изделие по п.1, в котором по меньшей мере один элемент аккумулирования энергии является по меньшей мере одной пружиной.

3. Расширяемое трубное изделие по п.2, в котором пружина представляет собой желоб, образованный во внешней поверхности стенки трубчатого элемента.

4. Расширяемое трубное изделие по п.2, в котором пружина является частью внешней поверхности стенки, имеющей в целом форму серпантина или латинской буквы Ζ.

5. Расширяемое трубное изделие по п.2, в котором пружина представляет собой удлиненный пружинный элемент, имеющий в целом форму латинской буквы V или И, причем пружинный элемент располагается примерно параллельно продольной оси трубчатого элемента.

6. Расширяемое трубное изделие по п.5, в котором пружинный элемент содержит поверхность удлиненной криволинейной стенки, расположенной примерно параллельно продольной оси трубчатого элемента.

7. Расширяемое трубное изделие по п.6, в котором пружинный элемент содержит по меньшей мере два участка, а поверхность криволинейной стенки прикреплена по меньшей мере к двум участкам.

8. Расширяемое трубное изделие по п.1, дополнительно содержащее удерживающее устройства, которое удерживает трубчатый элемент в состоянии, имеющем первый диаметр.

9. Расширяемое трубное изделие по п.8, в котором удерживающее устройство удерживает по меньшей мере один элемент аккумулирования энергии в сжатом состоянии, при этом энергия расширения аккумулируется по меньшей мере в одном элементе аккумулирования энергии.

10. Расширяемое трубное изделие по п.1, в котором по меньшей мере один элемент аккумулирования энергии формирует по меньшей мере часть внешней поверхности стенки трубчатого элемента.

11. Расширяемое трубное изделие по п.1, дополнительно содержащее слой эластомерного материала, размещенного по внешней поверхности стенки трубчатого элемента.

12. Расширяемое трубное изделие по п.1, дополнительно содержащее слой фильтрационного материала, размещенного по внешней поверхности стенки трубчатого элемента.

13. Расширяемое трубное изделие по п.1, дополнительно содержащее отверстия или щели, сформированные во внешней поверхности стенки трубчатого элемента, и при этом трубчатый элемент может быть расширен и деформирован с помощью сердечника.

14. Способ расширения расширяемого трубного изделия в геологической структуре, содержащий следующие стадии:

обеспечивают наличие расширяемого трубного изделия, имеющего первый диаметр, внешнюю поверхность стенки и продольную ось, причем расширяемое трубное изделие дополнительно содержит по

- 10 008205 меньшей мере один элемент аккумулирования энергии для постоянного смещения, который аккумулирует в расширяемом трубном изделии энергию расширения в состоянии, когда оно имеет первый диаметр;

вводят расширяемое трубное изделие в геологическую структуру; и высвобождают энергию расширения по меньшей мере из одного элемента аккумулирования энергии, которое заставляет расширяемое трубное изделие расширяться до состояния, в котором оно имеет второй диаметр, превышающий первый диаметр.

15. Способ по п.14, в котором по меньшей мере один элемент аккумулирования энергии является по меньшей мере одной пружиной.

16. Способ по п. 15, в котором пружина размещается примерно параллельно продольной оси расширяемого трубного изделия.

17. Способ по п.14, содержащий дополнительно стадию удерживания расширяемого трубного изделия в состоянии, в котором оно имеет первый диаметр, с помощью удерживающего устройства.

18. Способ по п.14, содержащий дополнительно стадию удерживания по меньшей мере одного элемента аккумулирования энергии в сжатом состоянии, в котором расширяемое трубное изделие имеет первый диаметр, для того, чтобы энергия расширения аккумулировалась по меньшем мере в одном элементе аккумулирования энергии.

19. Способ по п.14, содержащий дополнительно стадию нанесения слоя эластомерного материала на внешнюю поверхность стенки расширяемого трубного изделия в состоянии, когда трубчатый элемент имеет первый диаметр.

20. Способ по п.14, содержащий дополнительно стадию нанесения слоя фильтрационного материала на внешнюю поверхность стенки расширяемого трубного изделия.

21. Способ по п.14, содержащий дополнительно стадию снабжения внешней поверхности стенки расширяемого трубного изделия отверстиями или щелями и стадии расширения и деформирования по меньшей мере части расширяемого трубного изделия после того, как оно помещено в геологическую структуру.

22. Способ формирования расширяемого трубного изделия для использования в геологической структуре, содержащий следующие стадии:

обеспечивают наличие трубчатого элемента, имеющего первый диаметр; и формируют по меньшей мере один элемент аккумулирования энергии для постоянного смещения, который аккумулирует энергию расширения, после высвобождения которой расширяемое трубное изделие будет иметь второй диаметр, превышающий первый диаметр.

23. Способ по п.22, в котором по меньшей мере один элемент аккумулирования энергии является по меньшей мере одной пружиной.

24. Способ по п.23, в котором пружина размещается примерно параллельно продольной оси расширяемого трубного изделия.

25. Способ по п.22, содержащий дополнительно стадию снабжения трубчатого элемента удерживающим устройством для удерживания трубчатого элемента в состоянии, в котором оно имеет первый диаметр.

26. Способ по п.22, содержащий дополнительно стадию удерживания по меньшей мере одного элемента аккумулирования энергии в сжатом состоянии, в котором трубчатый элемент имеет первый диаметр для того, чтобы энергия расширения аккумулировалась по меньшем мере в одном элементе аккумулирования энергии.

27. Способ по п.22, содержащий дополнительно стадию нанесения слоя эластомерного материала на внешнюю поверхность стенки трубчатого элемента в состоянии, когда он имеет первый диаметр.

28. Способ по п.22, содержащий дополнительно стадию снабжения внешней поверхности стенки трубчатого элемента отверстиями или щелями и стадии расширения и деформирования по меньшей мере части трубчатого элемента после того, как он помещен в геологическую структуру.

29. Расширяемое трубное изделие для использования в геологических структурах, которое содержит по меньшей мере один элемент аккумулирования энергии для постоянного смещения, который аккумулирует энергию расширения и формирует элемент, имеющий в основном трубчатую форму, имеющий первый диаметр, внешнюю поверхность стенки и продольную ось; и выполненный с возможностью расширения до состояния, в котором он имеет второй диаметр, превышающий первый диаметр, причем продольная ось по существу не уменьшается по длине после высвобождения энергии расширения по меньшей мере из одного элемента аккумулирования энергии.

30. Расширяемое трубное изделие по п.29, в котором по меньшей мере один элемент аккумулирования энергии является по меньшей мере одной пружиной.

31. Расширяемое трубное изделие по п.30, в котором пружина представляет собой удлиненный пружинный элемент, имеющий в целом форму латинской буквы V или И, причем пружинный элемент располагается примерно параллельно продольной оси трубчатого элемента.

- 11 008205

32. Расширяемое трубное изделие по п.31, в котором пружинный элемент содержит поверхность удлиненной криволинейной стенки, расположенной примерно параллельно продольной оси трубчатого элемента.

33. Расширяемое трубное изделие по п.32, в котором пружинный элемент содержит по меньшей мере два участка, и поверхность криволинейной стенки прикреплена по меньшей мере к двум участкам.

34. Расширяемое трубное изделие по п.29, дополнительно содержащее удерживающее устройство, которое удерживает трубчатый элемент в состоянии, имеющем первый диаметр.

35. Расширяемое трубное изделие по п.34, в котором удерживающее устройство удерживает по меньшей мере один элемент аккумулирования энергии в сжатом состоянии, и при этом энергия расширения аккумулируется по меньшей мере в одном элементе аккумулирования энергии.

36. Расширяемое трубное изделие по п.29, дополнительно содержащее слой фильтрационного материала, размещенного по внешней поверхности стенки трубчатого элемента.

37. Расширяемое трубное изделие по п.29, дополнительно содержащее слой эластомерного материала, размещенного по внешней поверхности стенки трубчатого элемента.

38. Расширяемое трубное изделие по п.29, дополнительно содержащее отверстия или щели, сформированные во внешней поверхности стенки трубчатого элемента.

39. Способ расширения расширяемого трубного изделия в геологической структуре, содержащий следующие стадии:

обеспечивают наличие расширяемого трубного изделия, имеющего первый диаметр, внешнюю поверхность стенки и продольную ось, при этом расширяемое трубное изделие сформировано по меньшей мере из одного элемента аккумулирования энергии для постоянного смещения, который аккумулирует энергию расширения в состоянии, когда расширяемое трубное изделие имеет первый диаметр;

вводят расширяемое трубное изделие в геологическую структуру; и высвобождают энергию расширения по меньшей мере из одного элемента аккумулирования энергии, что приводит к расширению расширяемого трубного изделия в состояние, имеющее второй диаметр, превышающий первый диаметр, причем длина продольной оси по существу не уменьшается.

40. Способ по п.39, в котором по меньшей мере один элемент аккумулирования энергии является по меньшей мере одной пружиной.

41. Способ по п.40, в котором пружина размещается примерно параллельно продольной оси песчаного фильтра.

42. Способ по п.39, содержащий дополнительно стадию удерживания расширяемого трубного изделия в состоянии, в котором оно имеет первый диаметр, с помощью удерживающего устройства.

43. Способ по п.39, содержащий дополнительно стадию удерживания по меньшей мере одного элемента аккумулирования энергии в сжатом состоянии, в котором расширяемое трубное изделие имеет первый диаметр, для того, чтобы энергия расширения аккумулировалась по меньшей мере в одном элементе аккумулирования энергии.

44. Способ по п.39, содержащий дополнительно стадию нанесения слоя фильтрационного материала на внешнюю поверхность стенки расширяемого трубного изделия.

45. Способ формирования расширяемого трубчатого изделия для использования в геологической структуре, заключающийся в формировании элемента, имеющего, в основном, трубчатую форму по меньшей мере из одного элемента аккумулирования энергии для постоянного смещения, который аккумулирует энергию расширения, при этом трубчатый элемент имеет первый диаметр и продольную ось, и при высвобождении энергии расширения трубчатый элемент будет иметь второй диаметр, превышающий первый диаметр, в то время как длина продольной оси по существу не уменьшается.

46. Способ по п.45, в котором по меньшей мере один элемент аккумулирования энергии является по меньшей мере одной пружиной.

47. Способ по п.46, в котором пружина размещается примерно параллельно продольной оси расширяемого трубного изделия.

48. Способ по п.45, содержащий дополнительно стадию снабжения трубчатого элемента удерживающим устройством для удерживания трубчатого элемента в состоянии, в котором он имеет первый диаметр.

49. Способ по п.45, содержащий дополнительно стадию удерживания по меньшей мере одного элемента аккумулирования энергии в сжатом состоянии, в котором трубчатый элемент имеет первый диаметр, для того, чтобы энергия расширения аккумулировалась по меньшей мере в одном элементе аккумулирования энергии.

50. Способ по п. 45, содержащий дополнительно стадию нанесения слоя эластомерного материала на внешнюю поверхность стенки трубчатого элемента в состоянии, когда он имеет первый диаметр.

51. Способ по п.45, содержащий дополнительно стадию снабжения внешней поверхности стенки трубчатого элемента отверстиями или щелями.

52. Расширяемое трубное изделие для использования в геологических структурах, которое содержит

- 12 008205 элемент, имеющий, в основном, трубчатую форму, имеющий первый диаметр, внешнюю поверхность стенки и продольную ось;

трубчатый элемент содержит по меньшей мере одну пружину, сформированную в виде желоба на внешней поверхности стенки трубчатого элемента так, что пружина аккумулирует в трубчатом элементе энергию расширения в состоянии, когда он имеет первый диаметр, причем при высвобождении энергии расширения по меньшей мере из одного элемента аккумулирования энергии трубчатый элемент может расширяться до состояния, в котором он имеет второй диаметр, превышающий первый диаметр.