(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のテーパ雄ねじと、前記第１のテーパ雄ねじから軸方向に離れて配置される第２のテーパ雄ねじとを有するピン部材と、
前記第１のテーパ雄ねじとの係合用の第１のテーパ雌ねじと、前記第２のテーパ雄ねじとの係合用の第２のテーパ雌ねじとを有するボックス部材と、
それぞれの前記第１のテーパ雄ねじおよび前記第1のテーパ雌ねじよりなる第1のねじと、前記第２のテーパ雄ねじおよび前記第２のテーパ雌ねじよりなる第２のねじとのそれぞれの間に、軸方向に離れて配置される前記ピン部材および前記ボックス部材の各々における螺旋状トルクショルダであって、当該螺旋状トルクショルダの各螺旋が、連結体が組み立てられる際に係合する前記螺旋状トルクショルダの前記ピン部材および前記ボックス部材の双方における圧縮フランクによる複数回転を含む螺旋状トルクショルダと、
を備え、
前記第１および前記第２のねじの各々は、前記連結体が組み立てられる際に係合するロードフランクを有する、ねじ山付き油田用管状連結体。
【請求項２】
前記螺旋状トルクショルダは、前記ピン部材の前記螺旋状トルクショルダとピンノーズとの間に軸方向に離れて配置される前記ピン部材の前記第1および第２のテーパ雄ねじの一方の面の径方向外方に離れて配置されるテーパ面に実質的に沿って延びるねじ溝を有することを特徴とする、請求項１に記載のねじ山付き油田用管状連結体。
【請求項３】
前記ピン部材および前記ボックス部材の各々における前記螺旋状トルクショルダは、前記複数回転に亘る連続ショルダであることを特徴とする、請求項１に記載のねじ山付き油田用管状連結体。
【請求項４】
前記ピン部材および前記ボックス部材と前記螺旋状トルクショルダとにおけるまたは前記ピン部材および前記ボックス部材におけるねじ山が実質的に同じねじ山形状、テーパおよびリードを有することを特徴とする、請求項１に記載のねじ山付き油田用管状連結体。
【請求項５】
前記ピン部材および前記ボックス部材における前記第１および前記第２のねじは、前記螺旋状トルクショルダにおけるねじ山とは異なるリードを有することを特徴とする、請求項１に記載のねじ山付き油田用管状連結体。
【請求項６】
前記第１および前記第２のテーパ雄ねじおよび前記第1および前記第２のテーパ雌ねじの各々は、負のロードフランクを有することを特徴とする、請求項１に記載のねじ山付き油田用管状連結体。
【請求項７】
前記ピン部材および前記ボックス部材の各々における前記螺旋状トルクショルダは、前記第１および前記第２のねじのテーパに沿って離れて配置されることを特徴とする、請求項１に記載のねじ山付き油田用管状連結体。
【請求項８】
雄ねじを有するピン部材と、
前記雄ねじとの係合用の雌ねじを有するボックス部材と、
複数回転を含む前記ピン部材および前記ボックス部材の各々における螺旋状トルクショルダであって、当該螺旋状トルクショルダの各螺旋が、連結体が組み立てられる際に係合する前記螺旋状トルクショルダの前記ピン部材および前記ボックス部材の各々における圧縮フランクを含む螺旋状トルクショルダと、
を備え、
前記雄ねじおよび雌ねじの各々は、前記連結体が組み立てられる際に係合するロードフランクを有する、ねじ山付き油田用管状連結体。
【請求項９】
前記螺旋状トルクショルダは、前記雄ねじの面の径方向外方に離れて配置される面に実質的に沿って延びるねじ溝を有することを特徴とする、請求項８に記載のねじ山付き油田用管状連結体。
【請求項１０】
前記ピン部材および前記ボックス部材の各々における前記螺旋状トルクショルダは、前記複数回転に亘る連続ショルダであることを特徴とする、請求項８に記載のねじ山付き油田用管状連結体。
【請求項１１】
前記ピン部材および前記ボックス部材と前記螺旋状トルクショルダとにおけるまたは前記ピン部材および前記ボックス部材におけるねじ山が実質的に同じテーパおよびリードを有することを特徴とする、請求項８に記載のねじ山付き油田用管状連結体。
【請求項１２】
前記ピン部材および前記ボックス部材における前記第１および前記第２のねじは、前記螺旋状トルクショルダにおけるねじ山とは異なるリードを有することを特徴とする、請求項８に記載のねじ山付き油田用管状連結体。
【請求項１３】
前記雄ねじおよび雌ねじの各々は、負のロードフランクを有することを特徴とする、請求項８に記載のねじ山付き油田用管状連結体。
【請求項１４】
前記ピン部材における他の雄ねじと、
前記他の１つの雄ねじとの係合用の前記ボックス部材における他の雌ねじと、
をさらに備えることを特徴とする、請求項８に記載のねじ山付き油田用管状連結体。
【請求項１５】
テーパ雄ねじを有するピン部材を設ける工程と、
前記テーパ雄ねじとの係合用のテーパ雌ねじを有するボックス部材を設ける工程と、
前記ピン部材および前記ボックス部材の各々における螺旋状トルクショルダであって、当該螺旋状トルクショルダの各螺旋が、連結体が組み立てられる際に係合する前記螺旋状トルクショルダの前記ピン部材および前記ボックス部材の双方における圧縮フランクによる複数回転を含む螺旋状トルクショルダを設ける工程と、
を含み、
前記テーパ雄ねじおよび前記テーパ雌ねじの各々は、前記連結体が組み立てられる際に係合するロードフランクを有する、ねじ山付き油田用管状連結体の形成方法。
【請求項１６】
前記ピン部材および前記ボックス部材の各々における前記螺旋状トルクショルダは、前記複数回転に亘る連続ショルダとして形成されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ピン部材および前記ボックス部材と前記螺旋状トルクショルダとにおけるまたは前記ピン部材および前記ボックス部材における前記テーパ雄ねじおよび前記テーパ雌ねじが実質的に同じねじ形状、テーパおよびリードを有することを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記テーパねじの各々は、負のロードフランクを有することを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記テーパ雄ねじが前記テーパ雌ねじと係合した後、前記ピン部材螺旋状トルクショルダねじ山が前記ボックス部材螺旋状トルクショルダねじ山と係合することを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
第１の径方向の内ねじと、前記第１の径方向の内ねじから軸方向に離れて配置される第２の径方向の外ねじとを有するピン部材と、
第３の径方向の内ねじと、前記第３の径方向の内ねじから軸方向に離れて配置される第４の径方向の外ねじとを有し、連結体が組み立てられる際に、前記第１の径方向の内ねじが前記第３の径方向の内ねじと嵌合するとともに前記第２の径方向の外ねじが前記第４の径方向の外ねじと嵌合するボックス部材と、
前記第１の径方向の内ねじと前記第２の径方向の外ねじとの間に離れて配置されるとともに複数の螺旋状ねじ山が形成されるピン部材螺旋状トルクショルダと、
前記第２の径方向の外ねじと前記第４の径方向の外ねじとの間に軸方向に離れて配置されるとともに複数の螺旋状ねじ山が形成されるボックス部材螺旋状トルクショルダであって、連結体が組み立てられて螺旋状トルクショルダを形成する際に、前記ピン部材螺旋状ねじ山が前記ボックス部材螺旋状ねじ山と嵌合するボックス部材螺旋状トルクショルダと、
を備え、
前記ピン部材螺旋状トルクショルダと前記ボックス部材螺旋状トルクショルダのスタブフランクが前記連結体の最終アセンブリの際に係合し、かつ前記第１の径方向の内ねじと、前記第２の径方向の外ねじと、前記第３の径方向の内ねじと、前記第４の径方向の外ねじとが前記連結体の最終組立ての際に係合する、油田用管状連結体。
【請求項２１】
前記ボックス部材の径方向外面は、前記ボックス部材からの軸方向管状延長部の径方向外面と実質的に水平であることを特徴とする、請求項２０に記載の連結体。
【請求項２２】
前記ピン部材螺旋状トルクショルダおよびボックス部材螺旋状トルクショルダは、各々の負のロードフランクを有することを特徴とする、請求項２０に記載の連結体。
【請求項２３】
前記第１の径方向の内ねじ、前記第２の径方向の外ねじ、前記第３の径方向の内ねじ、および前記第４の径方向の外ねじを形成する前記ねじの前記リードと、前記ピン部材螺旋状トルクショルダおよび前記ボックス部材螺旋状トルクショルダを形成するリードとが、実質的に同一であることを特徴とする、請求項２０に記載の連結体。
【請求項２４】
前記第１の径方向の内ねじ、前記第２の径方向の外ねじ、前記第３の径方向の内ねじ、および前記第４の径方向の外ねじの各々は、組み立てられる際に底部対頂部接触を提供することを特徴とする、請求項２０に記載の連結体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油田用（ｏｉｌ  ｆｉｅｌｄ）管状連結体に関し、より詳細には、テーパねじとトルクショルダとの高い信頼性のある連結体に関する。ねじ山付き油田用管状連結体は、圧縮およびねじれ耐性を向上させる特徴が提供され、より具体的には管状連結体は予荷重の損失を規制する。
【背景技術】
【０００２】
油田用管状連結体に関連する共通の問題点は、連結体における圧縮の影響と予荷重の損失を生じることである。多くの連結体が高圧縮荷重に耐え得ることが可能であるのに対し、圧縮力が低下すると予荷重の大部分を損失し得て、連結の漏れを生ずる。通常の油田用連結体は、異なる径で軸方向に離れて配置された２ステップねじと、ステップねじ間の中間トルクショルダとを含んでいる。
【０００３】
フラッシュあるいはセミフラッシュ外径などのノンアップセット一体型連結体は、加工されるパイプの壁厚の内在的限界を有している。フラッシュコネクタは、パイプと同じ外径を有している。また、セミフラッシュコネクタは、雌型(ボックス)コネクタが加工される端部において拡張されるので、拡張ボックスコネクタと呼ばれる。据込み(アップセット)と異なる開盤および圧延は、壁を異なる位置に移動させ得るが、厚さに著しい影響は及ぼさない。連結体の設計者は、多くの特徴の均衡を図る必要性に頻繁に直面する。これには、最も多くの場合はトルクショルダの形態において、密封、強いねじ山形状、および予荷重トルクを蓄えるための位置を含んでいる。連結体の性能を維持しながら、これらの特徴を限られた空間内に適合することは困難である。
【０００４】
いくつかの一体型、２ステップ、負のロードフランク、テーパ状、デュアルシールコネクタが市販されている。ＧＰ  ＡＮＪＯは、負のロードフランクねじ山形状、２ステップ、テーパ状ねじ山ピッチ、１５°のトルクショルダ角度、内部密封、およびボックス面における外部密封を含んでいる。ハイドリルＳＬＸは、負のロードフランクねじ山形状、２ステップ、テーパ状ねじピッチ、１５°のトルクショルダ角度、および小ステップにおける外部密封中間コネクタを有している。ＶＡＭ  ＳＬＩＪII連結体は、負のロードフランクねじ山形状、２ステップ、テーパねじピッチ、垂直トルクショルダ、内部密封、および箱表面における外部密封を有している。また、一体型、単一ステップ、負のロードフランク、テーパ状、単一密封コネクタも市販されている。ハイドリル５２３連結体は、負のロードフランクの蟻継ぎ状のねじ山形状、２ステップ、テーパ状ねじ山ピッチ、ロードフランクおよびスタブフランクの同時係合により達成されるトルクショルダ、内部密封、およびスレッドコンパウンドとねじ外形により提供される外部密封を有している。これらのコネクタは、ストップショルダとしてのスタブフランクのそれらの使用により、楔型ねじ（ｗｅｄｇｅ  ｔｈｒｅａｄ）として知られている。
【０００５】
最終組立位置においてロードフランクおよびスタブフランクを有するねじは、既に存在している。これらには、一般的にエイトラウンドと呼ばれるＬＴＣおよびＳＴＣを含んだＡＰＩコネクタを含んでいる。これらは、フランクないしフランクねじとして知られている。グラントプリデコのＴＣ−IIコネクタ製品ラインは、ロードフランクとスタブフランクの係合を有している。これらのねじは、ジャンプアウトにより、一体型コネクタにおける使用のために大部分が廃棄される。ジャンプアウトは、一体型ジョイントなどの柔軟なコネクタに特有の現象である。これらのコネクタが高引張荷重を経る際に、ロードフランクにおける径方向反力によりねじは係合が解除されて離れる。負のロードフランクは、この問題を解決する。通常のねじ山形状は、底部対頂部接触（ｒｏｏｔ−ｔｏ−ｃｒｅｓｔ  ｃｏｎｔａｃｔ）を伴っている。このことは、バトレスねじ山形状を含む複数のＡＰＩコネクタのみならず殆どの負のフランクスレッドに共通している。負のロードフランクの不存在は、この形状を一体型ジョイントにとって望ましくないものにする。負のロードフランクおよび底部対頂部ねじ山形状は、楔の不存在下において、高性能一体型ジョイントにとって最も一般的なねじ山形状である。このねじ山形状の弱点は、スタブフランクのクリアランスにある。これは、摩損を防ぐために必要であるが、圧縮、曲げおよびねじれ下で耐性を制限する。
【０００６】
最後に、楔型ねじは、正または負のフランク角度により摩損を回避しながら組立ての際にフランク対フランクおよび／または底部対頂部係合を成立させるために異なるロードフランクリードおよびスタブフランクリードを使用する。このねじ山形状の弱点は、その位置と金属対金属密封に関しての組立再現性の欠如である。これは、軸方向において高変動性を妨げる低変動性の長く低いテーパシールにより相殺され得る。高圧縮、曲げおよびねじれ強度は、ジャンプアウトを回避するための負のロードフランク角度と追加の径方向サポート用の負のスタブフランクのためのオプションとに沿った、ロードフランクと同時係合する螺旋状圧縮フランクを経て達成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
先行技術の弊害は、本発明により克服され、予荷重の損失において影響のある圧縮を規制する改善されたトルクショルダに有用な油田用管状連結体が下記に開示される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
連結体は、予荷重の損失における圧縮の影響を規制する螺旋状トルクショルダを組み込んでいる。連結体は、トルクショルダが中間ステップであり、底部対頂部（ｒｏｏｔ−ｔｏ−ｃｒｅｓｔ  ｃｏｎｔａｃｔ）接触、負のロードフランクねじ山形状を組み込み得ることを特徴とするテーパ状、２ステップコネクタ用に使用され得る。フラッシュやセミフラッシュ一体型コネクタなどのトルクショルダに使用可能な制限された材料は、これらの特徴に顕著に役立ち得る。螺旋状トルクショルダおよびトルクショルダにおいて係合する圧縮フランクは、制限された径方向空間による軸方向ベアリング領域を増大させる。螺旋状トルクショルダの軸方向長さおよびベアリング面は、これらの目的を達成するために有用である。
【０００９】
一態様において、油田用管状ねじ山付き連結体は、第１の径方向の外ねじと前記第１の径方向の内ねじから離れて配置される第２の径方向の内ねじとを有するピン部材を備える。連結体は、第３の径方向の内ねじと前記第３の径方向の内ねじから離れて配置される第４の径方向の内ねじとを有し、前記連結体が組み立てられる際に、前記第１のねじが前記第３のねじと嵌合するとともに前記第２のねじが前記第４のねじと嵌合するボックス部材を含む。ピン部材螺旋状トルクショルダは、前記第１および第２のねじの間に離れて配置されるとともに、複数の螺旋状中間ねじ山が形成される。ボックス部材螺旋状ショルダは、同様に前記第３および第４のねじの間に離れて配置されるとともに、複数の螺旋状ねじ山（螺旋ねじ）が形成される。前記ピン部材螺旋状トルクショルダは、前記連結体が組み立てられる際に、前記ボックス部材螺旋状トルクショルダと嵌合する。
【００１０】
本発明のこれらの特徴と、さらなる特徴および利点は、添付図面における図面について述べる、下記の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、油田用管状連結体のピンとボックスの断面図である。
【図２】図２は、右側は螺旋状トルクショルダにおける、左側はねじ山におけるクリアランスの断面を図示する。なお、ねじ山におけるクリアランスはスタブフランクであり、螺旋状トルクショルダにおけるクリアランスはロードフランクである。
【図３】図３は、螺旋状トルクショルダ中央部分のねじ底面下方のストップショルダの追加的特徴を示す。
【図４】図４は、ピンとボックスの初期係合を図示する。
【図５】図５は、ピンとボックスのさらなる係合を図示する。
【図６】図６は、右側に示すような螺旋状トルクショルダおよび左側に示すようなねじ山における間隙をさらに詳細に図示する。
【図７】図７は、連結体が完全に組み立てられる際の右側に示すような螺旋状トルクショルダおよび左側に示すようなねじ山の間隙をさらに詳細に説明する。
【図８】図８は、ストップショルダの径方向距離を図示する。
【図９】図９は、スタブクリアランスを補助するための代替の連結体と異なるテーパおよびねじ山形状を図示する。
【図１０】図１０は、連結体の完全な組立てに先立つ右側における螺旋状トルクショルダおよび左側におけるねじ山を示した代替の設計を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、２ステップねじ山付き連結体のテーパねじ間の螺旋状トルクショルダ部分を伴う油田用管状連結体を図示する。図１より、中央部における第３のセットは、螺旋状トルクショルダとして作用している。ねじ山付き油田用管状１０は、第１のテーパ雄ねじ１４と、第１のテーパねじから軸方向に離れて配置される第２のテーパ雄ねじ１６とを有するピン部材１２を備えている。また、連結体は、第１のテーパ雄ねじ１４との嵌係合用の第１のテーパ雌ねじ２４と、第２のテーパ雄ねじ１６との嵌係合用の第２のテーパ雌ねじとを有するボックス部材２２を含んでいる。連結体は、ピン部材およびボックス部材の各々において、それぞれ第１のねじと第２のねじとの間に螺旋状トルクショルダを含んでいる。螺旋状トルクショルダの各螺旋は、連結体が組み立てられる際に、ピン部材およびボックス部材の双方において圧縮フランクによる複数回転を含んでいる。
【００１３】
図２にさらに詳細に示すように、連結体が組み立てられる際には、ねじ山の中間セットにおけるスタブまたは圧縮フランクが係合する一方、ねじ山の第１のセットおよび第２のセットが係合する。図２は、これによるピン部材における螺旋状トルクショルダのねじ山４０と、ボックス部材における螺旋状トルクショルダの他方のねじ山４２とを示している。ピン部材における螺旋状トルクショルダは、複数の回転に沿った連続ショルダであり、ボックス部材における同様の連続ショルダと係合するためのショルダである。図２は、ねじ山の３つのセットの対称的な外形と、機能における相違性とを図示している。図２の右側における中央部分は、螺旋状トルクショルダを形成するとともに、スタブまたは圧縮フランクにおいて係合している。螺旋状トルクショルダ４０、４２は、ピン部材のトルクショルダとピンノーズとの間に軸方向に離れて配置される、ピン部材雄ねじの面の径方向外方に離れて配置されるテーパ面に沿って延びるねじ溝を有している。図２の左側に示すように、他の２ステップの各々は、ロードフランクおよび引張フランクにおいて係合している。
【００１４】
図３は、ねじ山底面３２下方にストップショルダ領域３０が設けられるという、追加的特徴を開示している。これによるスタブフランクは、ストップショルダとしても使用され得る。この代替の特徴は、ストップショルダの非対称的な特徴によりスタブフランクの螺旋面域を増大させるために使用され得る。この連結体は、金属対金属密封の密封信頼性を同じ位置で反復的に増大し得る。
【００１５】
本発明は、標準径方向トルクショルダとは別の手段により、連結体の圧縮耐性とねじれ耐性とを独立して増やす螺旋状ショルダまたは第３のねじに有用である。２ステップねじ山付き連結体にとって、螺旋状トルクショルダは好ましくは中間ステップであり、第３のねじを提供する。工業基準の負のロードフランク、底部対頂部（ｒｏｏｔ−ｔｏ−ｃｒｅｓｔ  ｃｏｎｔａｃｔ）ねじ山形状は、上下流引張ステップ用に維持され得る。ねじ山形状の融通が中央ステップに許容され、圧縮耐性を達成する。一形態では、同じ形状、テーパ、およびリードが、３ステップ全てにおいて、組み込まれた代替のストップショルダにより使用される。ねじ山干渉は、ピッチの重なりによる径方向予荷重がない以外は底部対頂部接触によりゼロにセットされ得る。図４は、初期係合または初期組立における連結体１０を図示している。この段階において、螺旋状ストップショルダはまだ係合していないが、ピン部材におけるねじ山１４、１６はボックス部材におけるねじ山２４、２６に係合している。図５の位置においては、ボックス部材２２がピン部材１２に対して回転することにより、３またはそれ以上の各々の２ステップねじ山が係合している。図６は、図５におけるねじ山係合をさらに詳細に示すとともに、ボックス部材２２における螺旋状トルクショルダ４２は、実質的に底部対頂部分離であるが、ピン部材１２において対応する螺旋状トルクショルダ４０により係合が解除され得る一方でねじ山１６、２６における圧縮フランクは係合することを示している。
【００１６】
一連の組立ての結果、中央部分は、スタブフランクと追加のストップショルダとが中央ステップにおいて係合するとともに、ロードフランクが残る２つの引張ステップにおいて係合する位置である、最終動力締め位置まで自由に延びるねじ山となる。図７に示すような変形例においては、異なるねじ山形状が、螺旋状トルクショルダ用に使用されている。このねじ山形状は、スタブクリアランスを補助する正のロードフランクを使用する。中央部分は、スタブフランクと追加のストップトルクショルダとが中央ステップにおいて係合するとともに、残る２つのステップにおいてロードフランクが係合する位置である、最終組立位置までフリーランニングねじ山を有している。これにより、スタブフランク５０、５１は図７において係合する一方、引張フランク５２、５３は各々の２ステップねじ山において係合している。ねじ山形状は、工具の共通性と共通の工具を使用することにより達成される再現性のために３ステップ全てで同じであり得る。係合していない際には、中央のステップにおいて、負のロードフランクは必要ない。負のロードフランクを伴わない構成は、スタブクリアランスのために好適であり得る。他の改善点は、追加のクリアランス用の加工仕上げの増加、引張域の増加、または外径の減少などの他の使用のためのストップショルダの径方向距離を使用し得る。この構成において、図８の下方に示す間隙または寸法５５は必要としなくてもよい。また、図８は、単独または従来の環状ストップショルダによる結合におけるいずれかのストップショルダとして使用され得る中央ステップのスタブフランクを図示している。
【００１７】
中央ステップのスタブフランクは唯一のストップショルダであり得つつ、スタブフランクは少ない位置反復性により減った形成および製造コストを提供することが好ましい。好ましい形態において、中央部分のねじ山底面下方のストップショルダ領域は、増えた組立位置反復性のために圧縮ショルダおよびストップショルダとして作用することによりスタブフランクを増大させる。同様に、図８に示す代替の底面下方の領域は、テーパを増やすために使用し得、摩損を防ぐトルクショルダのスタンドオフと遅延係合を減らす中央部分のためにテーパを異ならせる。図９は、スタンドオフと遅延係合を減らす中央部分６０における異なるテーパを図示している。この中央部分には、改質されたロードフランクとテーパによる動力締めの直前に増えたねじ山のクリアランスがある。これは、摩損回避において顕著な利点であることができる。中央部分の増えたテーパは、上述の間隙５５の大部分を埋め得る。これは、連結体径方向材料の代用ができる。
【００１８】
２ステップ間のリード差を調査すると、一連の組立てが引張ステップと圧縮ステップとの間の干渉状態を回避することが見積もられ得る。これには、異なる螺旋角度に基づく楔作用による組立てのために２つの異なるリードを得ることが可能であることにおいて顕著な利点がある。実際に、２つの分離ステップ間にこの特徴を離すことにより役立つ楔型ねじを獲得し得る。装置障害を克服するには、円滑なアセンブリを確保するためにロードフランク角度およびテーパが異なるリードと組み合わされる組み合わせにおいて使用される、設計の特徴の組み合わせが必要となり得る。図１０は、連結体であって、中央部分の螺旋状ねじ山により提供される高効率トルクショルダを伴う、ねじ山１６、２６の円滑なアセンブリを確保する異なるリードによる結合において使用されるロードフランクおよびテーパが使用される連結体を図示している。
【００１９】
図面が示す形態は、ピン部材とボックス部材における２ステップねじ山間に螺旋状トルクショルダを軸方向に配置している。他の形態では、各々のピン部材およびボックス部材は、係合用のテーパねじが設けられるとともに、軸方向に離れて配置される螺旋状トルクショルダが、油田用管状連結体の増えた圧縮耐性およびトルク耐性をもたらすためにピン部材およびボックス部材において設けられる。螺旋状トルクショルダの各螺旋は、連結体が組み立てられる際に、ピン部材およびボックス部材双方における圧縮フランクによる複数の回転を含んでいる。螺旋状トルクショルダは、テーパ雄ねじおよびテーパ雌ねじのテーパ面に沿って実質的に延びるねじ溝を形成し得る。
【００２０】
径方向反力の方向は反転され得る。負のフランク形状は、所定の許容ミスマッチ下で摩損問題によるフランク対フランク接触と互換性がなくてもよい。その形状には、ねじ山間に底部対頂部クリアランスがあってもよい。
【００２１】
管状連結体の圧縮の際には、中央方向の力がトルクショルダ（ここで開示されるものとしては螺旋状トルクショルダが好ましい）を経て、管状に通る荷重パスとトルクショルダおよびコネクタを通る荷重パスとを整列させることによる二次曲げ荷重を制限する。この特徴は、より広いトルクショルダ域を許容しつつ、ねじ山係合と最終組み立てとの間の減らされた回転がねじ山摩損を最小にする。
【００２２】
この発明のねじ山付き油田用管状連結体は、単一ステップねじとねじから軸方向に離れて配置される螺旋状トルクショルダとによる、または２つの軸方向に離れる別々の組立ねじと中間螺旋状トルクショルダとによるねじ山付き結合型であり得る。代替的に、コネクタは一体型ピン／拡大ボックスコネクタであり得、螺旋状ストップショルダが、ここで開示されるものとしては、合計３ステップねじ用に設けられる。さらに他の形態において、コネクタは一体フラッシュＯＤ型または一体アップセット型であり得、連結体において３またはそれ以上のステップ（２またはそれ以上の組立ステップと螺旋状トルクショルダ）が設けられる。
【００２３】
コネクタの一体アップセット型は、より大きなサイズ用の溶接コネクタを含み得る。ここで開示するような油田用管状連結体は、チュービング、ケーシング、ライザ、またはコンダクタ用の信頼性のあるコネクタとして役立ち得る。２つの軸方向に離れて配置された組立ねじと中間螺旋状トルクショルダは、圧縮がそれぞれの金属対金属密封により初期に密封されるためには、規制された材料が連結体のＯＤに近く、かつＩＤに近い位置において、金属対金属密封用に使用可能であることから、一体型、ノンアップセットジョイント用が好ましい。これによる形態は、材料と密封を含む十分な壁厚を残す。一組立ねじと一螺旋状トルクショルダとによる形態は、ねじ山付き結合型コネクタ、一体型ピン／拡張ボックスまたは管状の端部において溶接された一体型フラッシュＯＤコネクタ用に特に相応しい。使用可能な材料によれば、第２の組立ねじによる連結体の複雑さが必要でなくなることがあり得る。しかし、トルクショルダは螺旋状であるので、溶接または一体型ジョイントにとって一般的に必要な上記のまたはアップセットが追加の第２の組立ステップを正当化し得る。減らされた材料要件を考慮すれば、チュービングにおけるＡＰＩが提供され得るか、上質のアップセットを提供することができるかのいずれかである。ここで開示するような螺旋状トルクショルダはテーパ上に設けられるが、他の形態における螺旋状トルクショルダはテーパを含まなくてもよい。ただし、螺旋状トルクショルダは、ピン部材とボックス部材におけるテーパ状２ステップねじ間に設けられ得る。ねじ山付き結合型連結体におけるまたは一体型ピン／拡張ボックス連結体における組立ねじのロードフランク角度は負または正であり得、スタブフランク角度も負または正のいずれかであり得る。
【００２４】
組立ねじにおけるロードフランク角度が正の際には、組立ねじは、一般的に高い柔軟性を有するフラッシュＯＤおよび拡張ボックス一体型ジョイントに共通して関わるジャンプアウトに耐える。楔型ねじの不使用下においては、組立ねじにおける正のロードフランクがスタブフランクのフランク対フランク接触を許容するとともに、所望の圧縮性能および曲げ性能をアシストする。ライザ、フランク対フランクにとって、正のロードフランクは、開閉スタブフランククリアランスに関わる迅速な荷重／無荷重状態を獲得しないので、応力増幅ファクタの減少により有利であり得る。負のロードフランク組立ねじ形状により小さなスタブフランククリアランスを獲得することは、連結体が圧縮下にある際に、フランク対フランク、正のロードフランクねじ山形状にとって困難である。
【００２５】
引張りまたは組立ねじ用のスタブフランク角度に関し、ピッチ干渉角度が反力の方向を制御するので、スタブフランクはショルダを獲得するために必要なトルクに影響を及ぼし得る。フランク対フランクねじ山は一般的に、楔の不存在下において、ショルダを獲得するために必要なトルクにさらなる多様性を有する。トルクは、スタブフランク角度とロードフランク角度の双方の選択により影響され得る。多くの場合において、組立ねじ用のスタブフランクは正であろう。組立ねじ用の負のスタブフランク角度は、楔型ねじまたは正のロードフランクねじとの組み合わせでない連結体を組み立てることは困難になるが、トラップ角度として作用することができる。蟻継ぎ状態にとって、負のロードフランクとスタブフランクは、連結体をオーバードープに敏感にし得る。スタブフランク角度は、圧縮から反力の方向を決定し、垂直により近い角度が径方向反力を最小化するであろう一方、連結体の中心線と水平により近い角度がより強い径方向反力を有するであろう。また、組立ねじ用のスタブフランク角度が負であるならば、これは連結体部材を押し進め得るとともに、可能であれば、それらを別々に押し進めることができる。密封に極めて近接している際には、ねじにおける効果は密封性能を活性化または非活性化する性能に変えることができる。
【００２６】
トルクショルダ用の好ましいロードフランク角度は、この領域のスタブフランクにおいて係合が単独かどうかのファクタであり得る。そうであるならば、ロードフランク角度は、スタブフランクにおいて影響を及ぼし得る。引張ステップや組立ステップにおいて生ずる反映は、工具の共通性より正確にはステップ対ステップ関係の制御を可能にする。組立ステップのせん断受け安全ファクタが辺縁性のものであるならば、ロードフランクが係合することは利点を有し得る。張力が螺旋状組立ねじを介して変わることが許容されるのであれば、組立ねじ用の正または負の角度の利点と弊害は、既に論じたように、引張ねじのそれと同じであろう。トルクショルダステップと引張ステップとの間のリードおよびテーパにおける差により結合された際には、正の角度になる程、同様にトルクショルダステップに早期に係合してしまうことは少なくなるであろう。また、トルクショルダステップ用の好ましいスタブフランク角度も、引張ステップに関して既に述べた議論を反映させる。トルクショルダねじ山用のスタブフランク角度の係合は、本質的なものである。圧縮下で負の角度が反作用するとともに、トルク荷重が径方向内側に伝わる。負の角度は、異なるリードおよび／またはテーパが対照の組立ねじに使用された際が好ましくあり得、これによりスタブクリアランスを確保する。また、負の角度は、引張ステップにおいて負のロードフランクにより結合されるならば、オーバードープに対する感受性を増やすであろう。正の角度は、荷重がかけられた際にピンとボックスとを引き離すことに資するであろう。一体型フラッシュＯＤ連結体にとってロードフランク引張角度は９０°であり得、この型の一体型フラッシュＯＤ連結体にとってスラブフランク角度は同様に９０°であり得る。同様に、トルクショルダ範囲用のロードフランクおよびスラブフランクは、一体型フラッシュＯＤ連結体にとって９０°であり得る。
【００２７】
コネクタねじはフランク対フランク係合またはねじ山峰部および底頂部の係合を提供し得る。螺旋状トルクショルダにおけるねじ山の係合は、同様にフランク対フランクまたは底部対頂部係合であり得る。組立ねじのフランク対フランク係合は、高疲労、高圧縮、および曲げを有する連結体にとって好ましい。底部対頂部組立ねじは、点検の再現性がより高くかつより容易であり得る。フランク対フランク組立ねじは改善されたねじ密封を可能にしつつ、これらのねじの底部対頂部係合は、一般に楔型ねじと呼ばれる二元的なリードの使用を伴わずに、負のロードフランクと互換性がある。したがって、組立ねじの底部対頂部係合は、フラッシュＯＤまたは拡張一体型ジョイントを伴う多くの用途にとって好ましい。これらのねじのフランク対フランク係合は、ねじ山に外部密封をもたらすことが予期される、ねじ山および結合型コネクタや、アップセットまたは溶接一体型ジョイントおよびコネクタにとって好適であり得る。ねじ山形状が組立ねじと螺旋状トルクショルダとの間で同じであるならば、共通の工具をねじ山の切断と形成に使用し得る。さらに、組立ステップのロードフランクと螺旋状トルクショルダステップのスタブフランクとの間の距離は、この寸法の機械制御の再現性を有益にするために、工具、オフセット、およびタレット位置により制御され得る。これらのねじ山形状が異なる際には、テーパとリードにより変わるクリアランスを最大にし得るとともに、それらの個々の機能のために形状を最適にし得る。引張およびショルダトルク間のデルタリードは一定であり得るか、多様であり得、２ステップねじにおいて形成されるねじは同じであるか、異なり得る。
【００２８】
引張ステップおよびトルクショルダとして役立つ組立ねじ間のテーパはトルクショルダの係合の遅延を補助し、これによりトルクショルダの摩損を最小にする。より高いテーパは一連の組立てにおいてスタブをより深くするとともに係合をより遅くすることに資する一方、より低いテーパは「スタンドオフ」をさらに有する。組立ねじおよび／またはトルクショルダは、テーパよりもむしろ直線状であることができる。
【００２９】
本発明の連結体は、スタブフランクにより得られるものとは異なる軸方向安定性を失い得る以外は、負のロードフランクの顕著な利点を増大させ得る。維持されるパイプ耐性は、圧縮、曲げ、およびねじれである。
【００３０】
複数の詳細な本発明の具体的形態をここでは記載しているが、これは本発明の種々の態様を説明することを目的としているにすぎず、下記の特許請求の範囲において画定されるような本発明の範囲を限定することを意図しない。当業者は、示しかつ記載した実施形態は例示であり、ここで具体的に論じたに限定されない設計変更を含む種々の他の置換、代替および変形が、本発明の範囲から逸脱しない実施において作製され得ることを理解するであろう。本発明は、ここに添付された図面に特に関連して記載されているが、ここで示しまたは提案したものとは別のさらなる他の変形が本発明の範囲および思想内で作製され得ることが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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