通常，导管用于石油钻探的操作中，以便保证在碳氢化合物没 有上升到表面上之前去除含在碳氢化合物中的沙子。导管通常安装 在刚性钻孔管周围，所述刚性钻孔管保证抗挤压强度。由于导管可 以通过不同的长度来实现，因此导管形成组件，该组件可以通过连 接套管彼此相接地组装，以便构成安装在钻井中的刚性导管。因此， 该导管可以插入所述井的底部，以便达到钻探层，该钻探层可以具 有直到10km的深度。
通常，钻井被造成几乎直的、垂直于地平面或者具有略微倾斜 角度。
在某些情况下，尤其对于海上钻探的情况，从同一平台甲板上 实现多个钻孔在节约成本方面来看是有利地。因此，实现一些偏斜 钻孔，即相对于垂直的、直的或略微弯曲的方向倾斜。因此，钻井 只能达到相对远离平台甲板的层，因为考虑到开采导管的几何限 制，在达到足够的钻孔深度以便进入层之前，必须经过很长的距离。
从同一个固定的平台甲板可以达到位于平台甲板周围不同距 离的层将会是有意义地，这些层可以离平台甲板远，也可以离平台 甲板近。

尤其地，本发明旨在能够达到该目的。
为此，本发明提供一种钻探导管，所述钻探导管包括多个钻孔 刚性管状组件，所述钻孔刚性管状组件通过球窝铰接装置以密封的 方式两两首尾相接地连接，所述球窝铰接装置允许开采的流体流过 串联的所有所述组件，并且允许连续的所述组件彼此在任何方向倾 斜地移动。有利地，限定最大倾斜角以便确保保持铰接处的密封性。 这些管状组件还限定具有内部通道的导管，该内部通道在导管的长 度上具有近似均匀的截面，以便保证在所述导管的整个长度上的最 小负载损耗(perte de charge)。
因此，根据本发明的导管由多个管状组件构成，所述管状组件 被组装为具有所有彼此倾斜的自由度并且可各自定向，因而组件的 整体在空间中可以采用任何类型的形状，并且尤其地，导管可以遵 循弯曲的轨迹。
该导管尤其用于插入到安置在井中的钻探管中。该导管通过过 滤能够开采位于钻井底部的流体、液体或气体，以便将它们带到地 面上。
构成导管的不同组件彼此之间自由移动的事实有利地允许根 据本发明的导管采用适合钻探管部分的形状，该导管位于钻探管 中，以便随着所述导管由从外部传递的力的推动在所述管中继续前 进。
球窝铰接装置被设计为允许连续管状组件之间的密封连通，因 而流体可以在由根据本发明的导管限定的导管中无断续地从一端 流向另一端，而没有外部微粒污染流体或干扰流体流动的危险。在 每个铰接区域保证密封性，以便防止在该区域的任何泄露。
因此，根据本发明的导管可以有利地沿着曲线前进，该曲线具 有很小的弯曲半径，因此导管不仅可以用于直线钻井，还可以用于 弯曲形状的钻井。
根据本发明的有利特征，导管被设计为可以沿着最小为4m的 小半径曲线前进。
因此，导管能够从同一固定的平台甲板通向所有靠近平台甲板 的区域。尤其有利地，导管可以用于90°钻孔，即从平台甲板垂直 向下然后在期望的钻孔深度形成小半径的弯曲，以便沿着接近水平 的方向朝向存在于地底的层继续前进。
优选地，铰接装置被设计为将一个组件相对于另一个组件的倾 斜角限定在0°到30°之间。对于一个组件相对于另一个组件的所有 容易进入的相对位置，该特征保证保持铰接装置的密封性。
根据本发明的有利特征，导管还包括用于围绕导管所限定的导 管的轴线(由导管包括的不同组件的纵向轴线连接而成)旋转地连 接所有管状组件的连接装置，所述组件彼此倾斜或非倾斜。
有利地，该特征允许从导管位于井外的一端驱动根据本发明导 管的整体围绕它的轴线旋转，以便容易强行通过井中可能的堵塞区 域。
因此，根据本发明的导管可以适应任何结构的钻井，并且可以 沿着任何类型的路线前进。
考虑到从外部操作导管围绕它的轴线旋转的可能性，在井的内 部存在障碍的情况下，尤其在堵塞区域情况下，导管适应井的形状 的能力允许将导管插入井中并且允许将导管容易地从井中拔出。无 论是对弯曲的井还是对直井这都是完全有利地。
有利地，根据本发明导管的管状组件的球窝铰接装置还被设计 为具有近似等于所述管状组件截面的外截面，因而导管在整个长度 上的体积是匀称的。
并且，有利地，导管可以分为多个部分在工厂中借助球窝铰接 装置通过管状组件之间首尾相接的组装来实现，直到获得和运输兼 容的长度(例如12m)，从而完全限制在外面组装的操作量。然后 导管的多个部分被运送到钻探的地方，随后就地彼此组装。因此， 根据本发明的导管可以具有实现钻孔所需要的任何长度，通常为几 公里的量级。
根据本发明的另一个有利特征，每个组件的长度以及两个连续 组件之间允许的最大倾斜角度根据所希望的导管的最大弯曲来共 同确定。因此，在本发明的范围内可以考虑所有可能的结。
根据工业实践中的优选实施例，本发明还符合以下可以分开实 现的特征或者符合这些特征在技术上有效的组合中的每一个。
因此，每个管状组件在它们的端部具有未钻孔的、光滑的管状 接头，所述管状接头的轴线与所述组件的轴线重合。有利地，这些 光滑接头作为球窝铰接装置的不同部分的支架，该球窝铰接装置能 够使钻孔管状组件彼此连接，以便形成根据本发明的导管。
在本发明的优选实施例中，球窝铰接装置尤其包括：内环套， 同轴地固定在一对连续组件中的第一组件的一端的光滑接头上；以 及普通圆柱形的外环套，同轴地连接在所述内环套上，以便和内环 套一起形成球窝的容纳腔，该球窝连接所述一对连续组件的第二组 件。设置在球窝和内、外环套之间的两个环形密封垫圈使装置完整 并且保证装置的密封性。
在这样的实施例中，球窝具有管状接头，围绕该管状接头同轴 地固定普通圆柱形连接套管，该连接套管能够同轴地安置在第二组 件的端部的光滑接头上。
根据本发明的不同的实施例，上述元件(在第一组件的光滑接 头上的内环套、在所述内环套上的外环套、在球窝接头上和第二组 件的光滑接头上的连接套管)之间的连接可以被实现为可拆卸的或 不可拆卸的。例如这些连接可以通过设置在所述元件上的互补的螺 纹部分和攻丝扣部分的旋拧来实现，并且通过径向插入旋拧区域中 的螺钉或销钉来保证这些组装的安全性。
然而，根据本发明的优选实施例，这些连接优选地通过密封焊 接来实现。在时间上这能够实现快速且可靠的组装。这对于在地面 压力很小然而当插入到井的深度时压力可以增大到很高的值(例如 可以直到500bars)的情况是更加有利地。通过连接的实现和组装 模式，根据本发明的导管更好的抵抗施加在导管上的压力。
根据本发明的一个特征，当组装两个连续管状组件时，在所述 连接套管和上述外环套之间设有间隙，以便允许所述管状组件彼此 倾斜。伴随所述内、外环套的分别的形状，该间隙参与了根据本发 明的导管的两个连续管状组件之间的相对最大倾斜角的确定。根据 希望给与所述导管的最终形状来定义所述间隙。
然而，应当注意，在外环套和连接套管之间的上述间隙可以捕 获一些微粒，因而，久而久之会限制两个连续组件的相对移动，因 此降低了根据本发明导管的可弯性和性能。
为了克服该缺点，有利地以密封的方式围绕所述连接套管和所 述外环套之间的连接区域设置软套，以便使所述间隙与根据本发明 导管的外部环境隔离。
根据本发明的另一个特征，该特征在更上面被提到过，球窝铰 接装置允许从导管的一端驱动根据本发明导管的整体围绕它的轴 线旋转。
为此，上述外环套和连接套管具有互补的形状，一旦组装球窝 铰接装置，该互补形状能够彼此接合，并且当如此铰接的组件中的 一个被带动围绕它的轴线旋转时能够彼此带动旋转。
因此，传递到根据本发明导管的一个组件上的旋转移动被传递 到下一个组件。接连不断地，对于所有连续的组件都是如此，因而 当所述组件中的一个(尤其位于钻井外的端部组件)被驱动围绕它 的轴线旋转时，导管的整体进行同样的移动。
有利地，容纳在钻探管中的根据本发明的导管的定中心装置也 设置在上述球窝铰接装置的周围。
根据本发明的优选实施例，这些定中心装置由规则分别在所述 铰接装置周围的一组弹簧片构成。有利地，所述弹簧片中的每一个 的一端抵靠在所述铰接装置的外围上，并且另一端抵靠在所有所述 弹簧片的公共环上，并且能够在通过所述铰接装置彼此铰接的两个 管状组件中的一个周围滑动或者能够在所述铰接装置的一端周围 滑动。
这些定中心装置能够引导根据本发明的导管进入钻探管中，以 致使导管保持在所述钻探管的轴线上，因此有利于由所述导管实现 的过滤的有效性以及有利于导管在所述管中的移动。
应当注意，根据本发明的不同实施例，尤其根据钻井的形状以 及因此根据本发明的导管希望的最终结构，所述定中心装置可以安 置在导管的每个铰接装置上或者仅安置在某些所述铰接装置上。
根据本发明不同的实施例，每个管状组件可以由钻孔刚性管构 成，所述钻孔刚性管的钻孔密度对应于所希望的过滤性能，或者每 个管状组件可以由具有金属网的钻孔刚性管组成，该金属网密封地 镶嵌在所述管的外表面周围。
此外，应当注意，根据本发明的具体实施例，仅有的几个位于 钻井底部的管状部件可以被钻孔，同样的铰接装置能够使根据本发 明导管的管状组件两两铰接，这些组件可以是钻孔的或者未钻孔 的。
附图说明
现在，通过参照本说明书的附图1至5，将会在本发明的优选 特征和优点的范围内完整地描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的导管的一部分的侧视图；
图2示出了图1中的导管的侧视图，其中，管状组件彼此分开；
图3示出了沿着导管图1中的一部分导管的纵向面的半-剖面 图，其中，包括球窝铰接装置；
以及图4示出了沿着图1中的一部分导管的纵向面的剖面图， 其中，管状组件彼此倾斜。

图1部分地示出了根据本发明的导管。导管包括多个连续的钻 孔管状组件1，所述管状组件通过铰接装置2一个接着一个串联连 接。
管状组件1可以是一样的或者不同的。尤其，可以设置管状组 件朝向用于延伸至钻探过程中的井的底部的导管端部具有递减的 直径，以便所述导管因此可以进入越来越窄的钻探管中。
同样地，可以设置所有的管状组件1被钻孔，或者只有用于安 置在钻井底部的几个所述组件被钻孔。
此外，根据本发明的不同实施例，钻孔管状组件可以是刚性管， 所述刚性管的钻孔密度对应于所追求的性能，或者所述钻孔管状组 件由具有金属网3的钻孔刚性管构成，该金属网密封地镶嵌在所述 钻孔刚性管的外表面上。
在这种情况下，为了安装组件，每个金属网3的每一端有利地 具有光滑环30，每个金属网3设置在管状组件1周围，然后通过导 管金属网的端部环30处的密封焊接带(cordon)100镶嵌在所述管 状组件1的外表面上，以便在管状组件的每个端部留有光滑接头11 (见图3)。
在所有情况中，每一个所述管状组件1的每个端部包括未钻孔 的光滑接头11，该光滑接头用于将所述管状组件1密封连接在连接 装置2的不同元件上。
管状组件1由适合根据本发明导管的特别应用的材料制成，对 于石油钻探，尤其由钢制成。使连续组件两两连接的铰接装置2与 管状组件的材料相同。
帽4被设置为用于封闭插入到井中的第一组件的端部，以便强 迫流体只进入金属网中。
图2示出了彼此分开的管状组件1。图中示出的每个组件1的 一端固定在铰接装置2的第一部分2’上，并且另一端固定在铰接装 置2的第二配合部分2”上。第一部分2’包括球窝9并且第二部分2” 包括该球窝的容纳腔10。
组件1的配合部分2’和下一个组件的配合部分2”在使用的标 准构造中彼此组装。
图3更详细地示出了铰接装置2。铰接装置连接两个管状组件 1和1’，这两个组件在图中从左到右被定义为前组件和后组件。
铰接装置包括内环套5，该内环套的前端50嵌套在管状组件1 的后光滑接头11周围。根据附图示出的本发明的优选实施例，在 所述后光滑接头11和内环套5之间的连接通过密封焊接带200来 实现。
内环套5的旋转轴线X与管状组件1的旋转轴线重合，内环套 5由近似圆柱形的前部51、口子放大地向环套5的后方延伸所述前 部51的圆锥台形的中间部52、以及延伸所述圆锥台部分52的近似 圆柱形的后部53组成，并且所述后部53的外径小于所述圆锥台部 分52的后部外径。因此，所述圆锥台部分52和后部53在它们的 交界处形成凸肩54，该凸肩能够接受外环套6的前端60的抵靠， 该外环套在更下面将会详细描述。
有利地，内环套5的前部的内径等于管状组件1的内径或者接 近管状组件1的内径，以便定义用于开采流体的恒定通道的截面。 根据本发明的特征，该内径在所述内环套5的后端附近规则地增大， 因此，所述内环套5在它的后端附近具有圆锥台形状55。根据本发 明，所述椎体的柱身顶端的角被定义为所述圆锥台形状55能够近 似成切线地相对球窝9的前部安置。
铰接装置2还包括外环套6，该外环套6的外径等于彼此铰接 的管状组件1和1’的外径，或者接近彼此铰接的管状组件1和1’ 的外径。外环套6的前部61的内径略大于内环套5的后部53的外 径，以便所述前部61可以在所述后部53的整个长度上覆盖在所述 后部53的周围。
因此，内环套5和外环套6定义球窝9的容纳腔10。
该球窝被孔轴向穿过，孔的直径近似等于彼此铰接的组件1和 1’的内径，该球窝的后部通过圆柱形球窝接头90延伸，球窝接头的 内径等于所述球窝9的轴向孔的直径，并且球窝接头的外径小于所 述球窝的外径。
有利地，外环套6的内壁形成边缘(lèvre)62，该边缘的直径 大于球窝接头90的外径且小于球窝9的外径。根据本发明，当组 装铰接装置2时所述边缘62能够安置所述球窝9和所述球窝接头 90的交界处。一旦球窝9定位在它的容纳腔10中，这导致只能通 过拆开铰接装置2取出球窝9。根据本发明的优选实施例，边缘62 沿着对应于球窝9的外部形状的近似球形形状与腔10的内壁的前 部连接在一起。
此外，根据本发明的特征，外环套6的后部63具有朝向所述 外环套后端65口子放大的圆锥台形的内部形状64。当球窝9围绕 管状组件1的纵向轴线X的不同轴线旋转地移动时，该形状(将会 在更后面明确指出)参与球窝接头90的旋转(débattement)。
根据本发明，当组装铰接装置2时，外环套6的前端60固定 在内环套5上，如更上面已经明确指出地，该前端60抵靠在所述 内环套5的肩54上。根据附图所示的本发明的优选实施例，该组 装通过密封焊接带300来实现。
此外，两个环形密封垫圈7和8设置在外环套6的内表面和球 窝9的外表面之间，以便在不约束相对移动的情况下保证两个零件 之间的密封性。有利地，这些密封垫圈贴在为此设置在外环套6的 内壁上的槽中，并且这些密封垫圈抵靠紧压它们的球窝9。
有利地，所述密封垫圈中的一个(在图3中的标号为7)还抵 靠在内环套5的后端56上，并且当外环套6的前端60抵靠在内环 套5(所述外环套安置在所述内环套5周围)的肩54上时所述密封 垫圈因此被压紧，因此保证三个零件的交界处的接触密封性，所述 三个零件是外环套6、内环套5和球窝9。
因此，如更前面已经提及地，根据本发明的导管的铰接装置2 除了包括内环套5、外环套6和球窝9以外，还包括连接套管12， 该连接套管能够将所述球窝9连接到要和管状组件1铰接的管状组 件1’的光滑接头11’上。
根据本发明，连接套管12的旋转轴线与管状组件1’的轴线X’ 重合，该连接套管的后部122包括同轴加工(usinage)123，该同 轴加工能够在它的整个长度上嵌套容纳上述光滑接头11’，因此实 现所述套管12与管状组件1’的连接。根据附图所示的本发明的优 选实施例，密封焊接带400能够固定该连接。
此外，连接套管12的前部包括锪孔121，该锪孔允许将连接套 管同轴地紧配在球窝接头90的后部周围，该球窝接头的后端91抵 靠在所述锪孔121的底部。根据附图所示的本发明优选实施例，密 封焊接带500实现在焊接接头90的所述后端91和锪孔121底部之 间，以便将所述连接套管12与球窝9连接在一起。
应当注意，根据图3所示的结构，管状组件1和1’的分别的轴 线X’和X重合，所述钻孔管状组件1’和1彼此对齐。当根据本发 明的导管弯曲时，所述轴线X’和X不再重合：所述轴线X对于管 状组件1、内环套5和外环套6是共有的，并且所述轴线X’对于管 状组件1’、连接套管12和具有球窝接头90的球窝9是共有的，所 述组件1和1’之间的倾斜角通过球窝围绕垂直于轴线X和X’的轴 线的旋转移动来获得。
根据本发明的重要特征，锪孔121的深度被定义为：当所述连 接套管安置在球窝接头90上时，锪孔的深度允许在连接套管12的 前端120和外环套6的后端65之间留有间隙13。
结合外环套的后内圆锥台形状64和内环套5的后内圆锥台形 状55，当球窝9围绕与管状组件1’的轴线X’不重合的轴线移动时， 间隙13允许球窝接头90的旋转(débattement)。因此，更清楚地显 示出，所述间隙13和圆锥台形状64和55还能够限制该旋转，并 且因此限制相对于管状组件1的管状组件1’的相对角度旋转。根据 本发明的优选实施例，所述间隙13和所述圆锥台形状64和55被 定义为允许在钻孔管状组件1和1’之间的60°的最大相对角度旋转。 尤其，该旋转能够保证由上述密封垫圈7和8确保的密封性。
因此，诸如刚刚描述的本发明能够实现导管，该导管包括多个 彼此首尾铰接的钻孔管状组件，并且，由于连接不同的铰接元件彼 此之间的焊接带以及由于上述的密封垫圈7和8，管状组件的铰接 装置对于外部是密封的。
然而，明显地，外部微粒可以被捕获到间隙13中，这导致限 制球窝接头90旋转的可能性，并且因此使根据本发明的导管的可 弯曲性受影响。
为了克服该缺点，本发明在连接套管12和外环套6周围安置 软套14，该软套例如由可塑材料或弹性材料制成，该弹性材料的机 械特征和热特征与其中安置根据本发明导管的化学和物理环境兼 容导管。
有利地，所述软套14的前端和后端分别包括边缘140和边缘 141，这些边缘能够插入到适当的凹槽中，所述凹槽分别设置在外 环套6的外壁中以及连接套管12的外壁中。因此，软套14覆盖间 隙13，使所述间隙与根据本发明的导管的外部环境隔离，并且软套 阻止任何微粒进入间隙。
根据图3所示的本发明优选实施例，后边缘141实现在软套14 的后端，并且能够抵靠肩124，该肩形成在连接套管12的外壁上。 有利地，边缘141和肩124的配合部分朝向套管12的后面定向， 以便当软套14定位时纵向扩展地安置软套14。
应当注意，同样通过限制软套14的最大扩展，两个连续管状 组件之间的相对最大角度限制能够保证软套的机械性能。
为了保证软套14的固定，因此阻挡环15有利地套在连接套管 12的后部的周围和边缘141的后部的周围。根据图3所示的本发明 优选实施例，一旦所述阻挡环15如上述安置，密封焊接带600能 够使所述连接套管12和所述阻挡环15连接在一起。
在软套14的另一端，相似地，保护环16允许所述软套的前部 保持固定。保护环的外径大于软套14的外径，保护环16还能够避 免软套(容易机械损坏)和能够容纳根据本发明导管的钻探管的壁 之间的任何接触(尤其是摩擦)，久而久之，该接触可以损坏所述 软套并且因此使微粒进入到上述的间隙13中。
为此，本发明还设置定中心装置17，该装置能够保证导管在容 纳它的钻探管中的有效且可再生(reproductible)的定中心。定中心 装置17还能够使所述软套14与所述钻探管的壁分开，因此对保护 软套作出贡献。
根据附图所示的本发明优选实施例，定中心装置17包括规则 分布在铰接装置2的外围上的一组弯曲弹簧片170。
有利地，所述弹簧片170中的每个的前端通过焊接连接在弹簧 片公共环171上，并且每个弹簧片的后端插入到外环套6的外径和 上述保护环16之间。有利地，所述环171的内径略微大于内环套5 的前部51的外径，因而当弹簧片170被压紧时，所述环171可以 在内环套的周围自由滑动。
因此，本发明能够实现铰接的钻探导管，钻探导管的铰接区域 对外部微粒密封并且没有卡住的危险，所述导管可以居中固定在它 能够插入的钻探管中。
根据另一个重要特征，导管可以通过在构成导管的管状组件中 的仅一个组件上的作用力来驱动根据本发明的导管围绕它的轴线 旋转。
为此，上述的外环套6和连接套管12分别在它们的后端65和 前端120具有互补形状(在图3中未示出)，所述互补形状能够彼 此配合并且当组装铰接装置2时能够彼此旋转地驱动。有利地，所 述互补形状被设定尺寸，以便最大地限制当球窝9移动时在球窝接 头90的旋转中互补形状可能导致的约束。作为非限制性的例子， 因此所述互补形状可以包括规则分布在所述端部表面的一组销钉， 并且当互补形状围绕它的轴线的旋转移动传递到管状组件1和1’ 中的一个上时，所述互补形状能够相互抵靠。因此，管状组件1和 1’中的一个围绕它的旋转轴线的旋转驱动另一个管状组件围绕它的 旋转轴线旋转，并且无论它们的相对位置怎样，只有最靠近表面的 销钉彼此接触。
作为非限制性的例子，以下方式制造整体。
管状组件1以及构成铰接装置2和定中心装置17的不同零件 在工厂制造。然后被组装的铰接装置2固定在连续组件1之间，以 便将连续组件两两首尾相接地组装。为此，具有密封垫圈7和8的 外环套6首先定位在球窝9周围。然后由这两个元件构成的整体一 方面连接且焊接在内环套5上，并且另一方面连接且焊接在连接套 管12上。因此，被组装的铰接装置随后分别地连接且焊接在管状 组件1的光滑接头11以及管状组件1’的光滑接头11’上。因此，软 套14可以安置在连接套管12和外环套6的周围，以便保护上述的 间隙13。然后，通过在套管12的外部周围卡套且焊接阻挡环15并 且通过安置保护环16来完成软套14的安置。最后，如更前面已经 描述地，将定中心装置17安置在被组装的铰接装置2的周围。
因此，被实现的导管的多个部分随后在车间根据需要的长度 (通常6至12m)彼此组装并且随后运送到钻探的地方。
重复的操作是必须的，以便组装所希望的导管长度。
如图4中所示，按照间隙13和上述圆锥台形状64和55所允 许的间隙，通过根据本发明的铰接装置2连接的管状组件1和1’ 可以彼此倾斜。这通过球窝9在容纳腔10的内部中的旋转来实现。
因此，导管的整体可以为弯曲形状。
此外，由于连接套管12的前端120和外环套6的后端65的配 合互补形状的存在，传递到导管一端的旋转移动自动地传递到构成 导管的组件整体上，因而可以从井的外部操纵所述导管旋转，以便 方便导管进入堵塞区域。
根据本发明导管的实施例，尤其构成导管的不同组件的彼此固 定还使导管能够抵抗强应力，诸如在石油钻探时遇到的应力。
上述内容清楚地解释了本发明怎样能够达到确定的目标。具体 地，本发明提供一种专门用于钻探领域的铰接导管，该铰接导管具 有自动适应井的形状的很强的能力、可以遵循小弯曲半径的轨迹、 形成围绕它的轴线旋转的刚性整体、能够从井外部操纵移动、并且 保证在整个长度上用于开采流体的均匀通道截面。
然而，本发明不局限于具体描述的以及附图所示的实施例，并 且相反地，本发明扩展到通过等同技术手段实现的所有变型。