(57)【要約】  防噴装置用のシールの製造、認証、及び最適化の方法。この方法は、第一有限要素分析シールモデルの生成と、第一有限要素分析シールモデルのスムージングと、変位条件に基づいてスムージングされた有限要素分析シールモデルのひずみプロットの分析と、を含む。【選択図】図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
防噴装置のシールの製造方法において、
シール設計の選択工程と、
選択されたシール設計からの第一有限要素分析シールモデルの生成工程と、
前記第一有限要素分析シールモデルのスムージング工程と、
変位条件に基づいたスムージングされた前記第一有限要素分析シールモデルのひずみプロットの分析工程と、
シールの製造工程と、
を備える、防噴装置のシール製造方法。
【請求項２】
少なくとも一つの特定の基準に対して前記第一有限分析シールモデルを認証する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記スムージング工程が、前記第一有限要素分析シールモデルの剛体物質挿入部の内角の変更工程からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記スムージング工程が、前記第一有限要素分析シールモデルの剛体物質挿入部の外角の変更工程からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記スムージング工程が、前記第一有限要素分析シールモデルの弾性ボディの圧縮面の変更工程からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記スムージング工程が、前記第一有限要素分析シールモデルの剛体物質挿入部のフランジの端部の変更工程からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記スムージング工程が、前記第一有限要素分析シールモデルの剛体物質挿入部のウェブの端部の変更工程からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記スムージング工程が、前記第一有限要素分析シールモデルの剛体物質挿入部のフランジの横部の変更工程からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記スムージング工程が、前記第一有限要素分析シールモデルの剛体物質挿入部のウェブの横部の変更工程からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
スムージングされた前記第一有限要素分析シールモデルの分析されたひずみプロットに基づいた第二有限要素分析シールモデルの生成工程と、
前記変位条件に基づいた前記第二有限要素分析シールモデルのひずみプロットの分析工程と、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第二有限要素分析シールモデルは第一有限要素分析シールモデルより更にスムーズにされる工程を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも一つの前記第一有限要素分析シールモデル及び前記第二有限要素分析シールモデルは約１％の許容範囲以内に集中する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも一つの前記第一有限要素分析シールモデル及び前記第二有限要素分析シールモデルは約０．５％の許容範囲以内に集中する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記第二有限要素分析シールモデルの弾性ボディのボリュームは、スムージングされた有限要素分析シールモデルのボリュームで実質的に一定に維持される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記第一有限要素分析シールモデルの弾性ボディのボリュームは、スムージング工程の間、実質的に一定に維持される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記シールは、弾性体及び剛体物質からなる請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記剛体物質は、スチール、銅、及び混合物の一つからなる請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記防噴装置の前記シールは、ラム防噴装置用の上部シールである、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記防噴装置の前記シールは、ラム防噴装置用の可変孔ラムパッカーである、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記防噴装置の前記シールは、アニュラー防噴装置用のパッキングユニットである、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記変位条件は少なくとも約３００％のひずみからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記変位条件は少なくとも約４５０％のひずみからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ひずみプロットは、最大主ひずみ、軸方向ひずみ、及びシェアーひずみの一つからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記ひずみプロットは、前記第一有限要素分析シールモデルの断面図からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
防噴装置のシールを認証する方法において、
第一有限要素分析シールモデルを生成する工程と、
前記第一有限要素分析シールモデルをスムージングする工程と、
変位条件に基づいてスムージングされた前記第一有限要素分析シールモデルのひずみプロットの分析工程と、
少なくとも一つの特定基準に対して前記スムージングされた第一有限要素分析シールモデルのひずみプロットの比較工程と、
を備える、防噴装置のシールを認証する方法。
【請求項２６】
前記分析したひずみプロットに基づいた第二有限要素分析シールモデルを生成する工程と、
前記変位条件に基づいた前期第二有限要素分析シールモデルのひずみプロットの分析工程と、
少なくとも一つの特定基準に対して前記第二有限要素分析シールモデルのひずみプロットの比較工程と、
を更に含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第二有限要素分析シールモデルのスムージング工程を更に含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記シールは、弾性体及び剛体物質からなる請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
少なくとも一つの特定基準は、シールに対する必要条件、顧客要求、及び産業必要条件の一つを基にする、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
産業必要条件は、API 16A / ISO 13533:2001からなる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
防噴装置のシールの最適化方法において、
第一有限要素分析シールモデルのスムージング工程と、
変位条件に基づいてスムージングされた前記第一有限要素分析シールモデルのひずみプロットの分析工程と、
前記スムージングされた第一有限要素分析シールモデルのひずみプロットの前記分析されたひずみに基づいて第二有限要素分析シールモデルを生成する工程と、
前期第二有限要素分析シールモデルのスムージング工程と
変位条件に基づいてスムージングされた前記第二有限要素分析シールモデルのひずみプロットの分析工程と、
最適化されたシールモデルに到達するまで、スムージングされた有限要素分析シールモデルの分析及び生成の反復工程と、
を備える、防噴装置のシールの最適化方法。
【請求項３２】
前記シールは、弾性体及び剛体物質からなる請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記第一有限要素分析シールのボリューム及び前記第二有限要素分析シールのボリュームは実質的に同じである、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記最適化されたシールモデルは、少なくとも一つの特定基準と比較される、請求項３１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明において開示されている実施形態は、一般的に石油及びガス産業で使用される防噴装置に関するものである。特に、実施形態に選択されたものは、防噴装置に使用されるためのシールの設計と製造方法に関するものであり、そのシールは弾性及び剛体物質からなる。
【背景技術】
【０００２】
坑井抑圧は、石油及びガス探査にとって重要な側面である。坑井を掘削する際、例えば、人々を怪我から守るため、また掘削作業によって生じる予期せぬ出来事から機械へのダメージを防ぐために安全装置が取り付けられなければならない。
【０００３】
坑井の掘削は、可変な地下の地質構造又は「層」を貫通する作業を伴う。時折、掘削孔は、掘削孔内で維持されている圧力より実質的に高い地層圧を有する層を貫通する場合がある。これが生じたとき、その坑井に「キック」が生じると言われている。キックに伴う圧力上昇は徐々に掘削孔への地層流体の流入により起こる。その流体は液体、ガス、又はそれらの混合物からなる場合もある。比較的高圧のキックは、掘削孔の上部の掘削開始部分から高圧域から低圧域に向かって広がる傾向がある。もしキックが地表に向かってしまうと、掘削流体、坑井器具、及びその他の掘削構造が掘削孔からブローアウト（暴噴）する場合がある。このような「ブローアウト」は、掘削機の壊滅的な破壊（例えば掘削リグを含む）や掘削作業人員の実質的な怪我又死亡を引き起こす場合がある。
【０００４】
暴噴の危険性により、防噴装置として知られている装置が、表面の坑口の上または深海掘削装置の海底に、キックを抑制するための手段が取られるまで、掘削孔を効果的に密閉するために設置される。防噴装置を起動させるので、キックは十分に制御され、「還流して」装置の外に噴出される。防噴装置にはいくつかの種類があり、一般的なものはアニュラー防噴装置（球形防噴装置を含む）及びラム防噴装置である。これらの種類の防噴装置は、後に詳しく説明される。
【０００５】
アニュラー防噴装置は、一般的に「パッキングユニット」と呼ばれる、金属挿入部を有する大型アニュラー、ゴム又は弾性シールを使用する。パッキングユニットは、防噴装置の内部で、パイプ又は掘削機及び掘削孔の間の「アニュラス（環帯）」を完全に密封するためにドリルパイプと掘削機を封じ込めるために作動される。パッキングユニットの孔内部にドリルパイプ又は掘削機が存在しない場合、その孔自体を全体に閉鎖するようにパッキングユニットは圧縮される。アニュラー防噴装置の完全に封鎖されたパッキングユニットは、遮断弁のような働きをする。一般的に、パッキングユニットは、防噴の原因となる孔圧を防ぐために、そのシールに作用するように急速に圧縮される場合、パッキングユニットはドリルパイプ周囲を密閉する。
【０００６】
パッキングユニットを有するアニュラー防噴装置の一例として、本発明の譲受人であるＫｎｏｘに付与された米国特許第２，６０９，８３６は、その全体の開示が本明細書に組み入れる。パッキングユニットは、複数の金属挿入部分が埋め込まれている弾性ボディを含み、金属挿入部は完全に弾性ボディに接合されている。その金属挿入部は通常、パッキングユニットの中心軸及び掘削孔から伸びた放射面に等間隔に配置されている。その挿入部は、パッキングユニットが孔圧を密閉するために放射状に圧縮されたとき、弾性ボディの構造支柱を提供する。パッケージングユニットのドリルパイプ又はそれ自体の圧縮において、弾性ボディは内方向に放射状に圧縮され、金属挿入部も同じく内方向に放射状に移動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第０５１１６０１７号
【特許文献２】米国特許第０４６５７２６３号
【特許文献３】米国特許第０４９８６５１１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１において、ハウジング１０２を有するアニュラー防噴装置１０１が示される。アニュラー防噴装置は、掘削孔１０３に対応しその延長にある孔１２０を有する。パッキングユニット１０５は、弾性アニュラーボディ１０７及び複数の金属挿入部１０９を含む。金属挿入部１０９は、パッキングユニット１０５の弾性アニュラーボディ１０７の内部に配置され、その金属挿入部１０９は通常輪状に間隔を置いて掘削孔１０３から伸びる放射面に配置されている。更に、パッキングユニット１０５は、防噴装置１０１の孔１２０の周囲の孔１１１を含む。
【０００９】
アニュラー防噴装置１０１は、ピストンチャンバ１１２の開口１１３から注入される流体により作動する。その流体はピストン１１７を上部へ移動させる圧力をピストン１１７へ加える。ピストン１１７が上部へ移動すると同時に、ピストン１１７はくさび面１１８を通じてパッキングユニット１０５へ力を運ぶ。くさび面１１８からのパッキングユニット１０５に対して運ばれた力は、アニュラー防噴装置１０１のリムーバブルヘッド１１９に対して上向きに、またアニュラー防噴装置１０１の縦軸１０３に対して内側に方向付けられる。アニュラー防噴装置１０１のリムーバブルヘッド１１９がパッキングユニット１０５に逆らって保持されているため、パッキングユニット１０５は、ピストン１１７からパッキングユニット１０５へ運ばれた力により上方向にずれることはない。しかしながら、パッキングユニット１０５は、アニュラー防噴装置１０１の縦軸１０３に対してパッキングユニット１０５を圧縮する移動された力から内側に移動する。結果的には、ドリルパイプは十分な放射状圧縮とともに孔１２０の内部に配置され、パッキングユニット１０５はドリルパイプの周囲を「閉位置」に密閉する。閉位置は図５に示される。トリルパイプが存在しない場合には、十分な放射状圧縮とともにパッキングユニット１０５が孔１１１を完全に密閉する。
【００１０】
開口１１３に代わって、ピストンチャンバ１１２の開口１１５に流体が注入された場合、アニュラー防噴装置１０１は、上述した動きと類似した逆の動きをする。ピストン１１７のくさび面１１８は、パッキングユニット１０５が放射状に“開位置”に広がることができるように、流体はピストン１１７へ下方向の力を運ぶ。開位置は図４に示される。更に、アニュラー防噴装置１０１のリムーバブルヘッド１１９は、必要に応じてパッキングユニット１０５の修理や変更のためのパッキングユニット１０５へのアクセスを可能にする。
【００１１】
図２、図３Ａ及び図３Ｂは、アニュラー防噴装置に使用されるパッキングユニット１０５と金属挿入部１０９とを詳細に示したものである。図２において、パッキングユニット１０５は弾性アニュラーボディ１０７及び複数の金属挿入部１０９を含む。金属挿入部１０９は、パッキングユニット１０５の弾性アニュラーボディ１０７の内部で放射状に間隔を置いて、通常輪状に配置されている。図３Ａ及び図３Ｂは、パッキングユニット１０５の弾性アニュラーボディ内部に配置され埋め込まれる金属挿入部１０９の例を示している。一般的に、金属挿入部１０９は、パッキングユニット１０５に構造支柱を提供するために、弾性アニュラーボディ１０７に埋め込まれ、完全に接合される。アニュラーボディ１０７と金属挿入部１０９との結合は、アニュラーボディ１０７と金属挿入部１０９との間の相対する動きを制限し、その動きは弾性アニュラーボディ１０７内部の弾性体の不具合を引き起こすとみなされている。パッキングユニット内部の弾性ボディと金属挿入部との結合のさらなる説明は、Ｓｉｍｏｎｓに付与された米国特許第５，８５１，０１３で開示され、その全体の開示が本明細書に組み入れられる。
【００１２】
図４及び図５は、「開位置」（図４）及び「閉位置」（図５）のパッキングユニット１０５の例を示したものである。「開位置」のとき、パッキングユニットは緩み、ドリルパイプ１５１の周囲を密閉するために圧縮されておらず、その間に隙間ができ、そのアニュラスを流体が流れることを可能にする。図５に示されるように、「閉位置」のとき、パッキングユニット１０５はドリルパイプ１５１の周囲を密閉するために圧縮され、流体がアニュラスを流れることができない。そのため、防噴装置は、下から派生する防噴からの掘削孔圧を密閉するためにパッキングユニットを閉めることができる。
【００１３】
同様に、球形防噴装置も大型で半球形のパッキングユニットとして金属挿入部を有した弾性シールを使用する。図６は、掘削孔軸１０３の周囲に配置された球形防噴装置の例を示す。図６は、米国特許第３，６６７，７２１（Vujasinvicに付与され、その全体を参照として本明細書に組み入れる）から引用したものである。それ自体、球形防噴装置３０１は、開放可能なように複数のボルト３１１で固定された下部ハウジング３０３及び上部ハウジング３０４を含む。ハウジング部３０３及び３０４はカーブした球形の内表面を有していても良い。パッキングユニット３０５は、球形防噴装置３０１の内部に配置され、通常カーブした弾性アニュラーボディ３０７とハウジング部３０３及び３０４のカーブした球形内表面に対応したカーブした複数の金属挿入部３０９とを含む。金属挿入部３０９は従って、アニュラーボディ３０７の内部に通常輪状に間隔を置いて、掘削孔１０３の中心軸から伸びた放射面に配置される。
【００１４】
さらに、ラム防噴装置もまた金属挿入部を有した弾性シールを有する。大型シールは一般的にラムブロックの上部又は先端にその間にシールを供給するために配置される。図７は、ハウジング７０３と、ラムブロック７０５と、上部シール７１１とを含んだラム防噴装置７０１を示す。図７に関して、ラムブロック７０５のみが示されるが、一般的には二つの対応するラムブロック７０５が掘削孔１０３の反対側にそれぞれは位置されている。ラム防噴装置７０１はそこに延びる孔７２０と、ハウジング７０３に固定されたボンネット７０７と、ピストン作動ロッド７０９と、を有し、掘削孔１０３の中心軸の周囲に配置されている。ロッド７０９はラムブロック７０５に接合されており、掘削孔１０３に対して内向きに移動するように作動されてもよい。ラムブロック７０５は、パイプラム、可変孔ラム、シェアーラム、又はブラインドラムのいずれかでもよい。パイプ及び可変孔ラムは、作動したとき、ドリルパイプ及び／又は掘削機が掘削孔を密閉するのに連動するために動く。その一方、シェアーラムはワイアライン、ドリルパイプ及び／又は掘削孔１０３内の掘削機と連結し物理的にせん断する。一方でブラインドラムは障害物が存在しない場合、掘削孔１０３を閉じる。ラム防噴装置の詳しい説明は、Berckenhoffに付与された米国特許第６，５５４，２４７において開示され、その全体を参照として本明細書に組み入れる。
【００１５】
図８は、ラム防噴装置７０１に使用されるラムブロック７０５A及び７０５B及び上部シール７１１A、７１１Bの詳細が示される。図８に示されるように、上部シール７１１Ａ、７１１Ｂは、ラムブロック７０５Ａ及び７０５Ｂの溝７１３内部にそれぞれに、及びラムブロック７０５の上部とハウジング７０３（図７に示す）の間のシール内部に配置される。図に示されるように、ラムブロック７０５Ａは上部シール７０５Ａを有する上部シェアーラムブロックであり、ラムブロック７０５Ｂは上部シール７０５Ｂを有する下部シェアーラムブロックである。稼動されると、ラムブロック７０５Ａ及び７０５Ｂは、シェアー７１５Ａがシェアー７１５Ｂの上側でドリルパイプ１５１に物質的にせん断するために連動するとき、連動するために移動する。ラムブロック７０５Ａ及び７０５Ｂが移動すると上部シール７０５Ａ及び７０５Ｂは、ハウジング７０３及びラムブロック７０５Ａ及び７０５Ｂの間のいかなる圧力又は流入漏れを防ぐためにハウジング７０３を密閉する。
【００１６】
図９Ａ及び図９Ｂは、上部シール７１１Ａ及び７１１Ｂの詳細な図である。具体的に図９Ａで示されるように、上部シール７１１Ａ及び７１１Ｂは、弾性バンド７５１と、弾性バンド７５１の各端に取り付けられた弾性セグメント７５３と、各弾性セグメント７４３内部に配置された金属挿入部７５５と、からなる。ラムブロック７０５Ａ用の上部シール７０５Ａ（すなわちシェアーラムブロック）は、弾性セグメント７５３の間に結合された支持構造７５７を含んでもよい。図９Ｂの断面図が示すように、弾性セグメント７５３の内部に配置された金属挿入部７５５は、Ｈ型の断面図を有する。金属挿入部７５５のＨ型の断面図は、弾性セグメント７５３にサポート及び最適剛体を提供する。更に、上部シール７１１Ａ，７１１Ｂは、パイプラム、ブラインドラム、又はシェアーラム（図８に示す）のいずれかに使用されてもよいことは当然のことである。
【００１７】
図１０は、ラム防噴装置に使用される上部シールを有するラムブロック７０５Ａ及びラムパッカー７１７Ａを示す（例えば図７の７０１）。図１０は、（Ｇｒｉｆｆｅｎ他に付与され、その全体を参照として本明細書に組み入れる）米国出願第２００４／００６６００３Ａ１から抜粋したものである。シェアーラムの代わりに（図７及び図８に示す）、図１０は、弾性体及び金属から成る可変孔ラムパッカー７１７Ａを有するパイプラム組立部を描写する。図１０に示されるように、可変孔ラムパッカー７１７Ａは、弾性ボディ７６１で生成された金属パッカー挿入部７６３を有する半楕円形の弾性ボディ７６１からなる。金属パッカー挿入部７６３は、弾性ボディ７６１の孔７６５の周囲に配置される。パイプラム又は可変孔ラムに関して上述したように、作動したとき、ラムパッカー７１７Ａ（ラムパッカー７１７Ａの反対に位置する対応したラムパッカーとともに）は、掘削孔を密閉するために孔７６５に位置するドリルパイプ及び／又は掘削機と連結するために移動する。
【００１８】
防噴装置（例えばアニュラー及び球形防噴装置のパッキングユニット、及びラム防噴装置の上部シール及びラムパッカー）において弾性体及び金属からなるいかなる密閉構造に対して、防噴装置の多様な要素の間に圧力を封じ込めるために負荷が加えられてもよい。例えば、図１に示されるアニュラー防噴装置に関して、掘削孔１０３の中心軸に向かってパッキングユニット１０５を閉じるために流体力がピストン１１７及びくさび面１１８からパッキングユニット１０５に対して移動されると、流体力が、下部からの掘削孔圧に対して密閉するために、密閉表面（例えばくさび面１１８及びドリルパイプ１５１）に接触しているそこの領域とボリュームで圧力及びひずみをパッキングユニット１０５内部で発生する。パッキングユニット１０５の中で発生している圧力は、パッキングユニット１０５に移動される流体力におおよそ比例する。
【００１９】
防噴装置シールで反力が発生すると、シール部材は反力に適応するようにひずみ、そしてシール結合を供給する。シールの部材内で起こるひずみの量は、物質の弾性係数に左右される。弾性係数は、反力とひずみとの比率を測るものであり、それに力または圧力が加えられたときに変形する物質の傾向と描写されてもよい。例えば、弾性係数が高い物質は、与えられる圧力に対して、弾性係数が低い物質より少ないひずみを生じる。防噴装置に使用される物質の金属挿入部は、弾性部より実質的に大きい弾性係数を有している。例えば、スチール（一般的に30,000,000 psi, 200GPa）の弾性係数は、ほとんどの弾性体（一般的に役1,500 psi, 0.01GPa）の弾性係数より約20,000から30,000倍大きい。
【００２０】
歴史的に、防噴装置のパッキングユニットのようなシールを実験、設計、及び製造するとき、シール内において発生する圧力及び／またはひずみの位置と量は、大きな懸念事項であり、多くの注目と分析を受けている。シールが負荷を受けるので（例えば、ドリルパイプやそれ自体のアニュラー防噴装置のパッキングユニットの反復的で周期的な密閉）、シール全域での圧力及びひずみに対する大きさ及び方向は、シールの性能を決定するために評価される。この評価に使われる一般的な技術は、有限要素分析（finite element analysis “ＦＥＡ”）である。特に、ＦＥＡは規定の変位条件下でシールに生じる圧力及び／又はひずみ集中を想定し評価する。
【００２１】
ＦＥＡでは従来、防噴装置用のシールは、様々な変位条件下でのシール性能を決定するために有限要素で形成されている。例えば、ＦＥＡモデルを使用したとき、アニュラー防噴装置のパッキングユニットは、アニュラー防噴装置及びドリルパイプからピストンと着脱可能ヘッドの間で圧縮され、ドリルパイプ周囲の「閉位置」に移動するために変位条件でシミュレートされる。ＦＥＡモデルは、その特定の変位条件下のシール部材内でのひずみ集中を表示するためのシールのひずみプロットの作成に使われてもよい。
【００２２】
しかしながら、このひずみ集中の測定は、最も正確な予測及び防噴装置に使用されるシールの性能の説明を導き出さない場合がある。一般的に、防噴装置に使用されるシールは、受けるであろう圧力により極めて高いひずみを生じる。例えば、パッキングユニットがドリルパイプ部分の周囲を密閉する「閉位置」に圧縮された時、パッキングユニットの弾性ボディは、ひずみ集中の範囲において300％を超えるひずみを生じる場合もある。更に、ドリルパイプが存在しない場合では、パッキングユニットはシーリング自身の周囲で約400-450％のひずみを生じるようになる場合がある。これらの上昇したひずみは、パッキングシール上で特に繰り返して循環的に作動したとき、大抵シールの最終的な不具合を導く。
【００２３】
更に上述されたように、防噴装置のシールに使用される金属及び弾性体は、一般的に大きく異なる弾性係数を有する。この弾性係数の違いにより、それらが結合された場合、防噴装置内で圧縮されたとき金属は「流速」及びシール部材の弾性体の変形を制御する傾向がある。大きいひずみ、特に繰り返して循環的な変位から生じる、シール部材の弾性係数の顕著な異なりと一体となったひずみとともに、ひずみ集中を評価するＦＥＡは、シールの能力を正確に示さない場合がある。
【００２４】
ＦＥＡアプリケーションでは、剛体物質及び弾性体からなるシールは、通常メッシュと呼ばれる多様な有限要素（すなわち不連続部位）からなる幾何学的に類似した表現によって示されてもよい。有限要素は、モデルに対してシールと互いに作用し、シミュレーションデータを提供し、多様な変位条件の結果をもたらす。しかしながら、弾性の物質係数間の実質的な違いの高い圧力及び／又ひずみ（すなわち圧力及び／又は集合）の範囲内の有限要素は不適切に変形する場合がある。起こりうる有限要素の一般的な不適切な変形は、それ自体における要素崩壊、結合なしの破壊、又は圧力、ひずみ及び／又はエネルギーでの持続損失を含む。有限要素の不適切な変形に付随して、これらは、モデル全般で発生する圧力とひずみに対する不正確な結果を導く場合がある。
【００２５】
歴史的に、ＦＥＡが誤った結果を引き起こした場合、メッシュの有限要素の数は、少なくともいくつかの選択された位置（例えば高圧力またはひずみ集中の範囲）において、より良い結果のために増加される。従って、他の範囲よりＦＥＡにおけるモデリングの際、圧力及び／又はひずみ集中の範囲がより局所的な「焦点（attention）」を受けることは一般的である。しかしながら、このプロセスは、圧力及び／又はひずみ集中のシールモデルの範囲でその分析を本質的に局所的にでき、綿密に構成された及び／又は不確定なソリューションに導く。例えば、ＦＥＡ実施が、集中箇所内部でシミュレーション圧力及びひずみの正確性を増加するためにこれらの集中の範囲でシールモデルの要素の数を増加することは一般的である。同様のことがひずみ集中の範囲のシールモデルにも行われる。しかしながら、要素の数を増加又はメッシュサイズを減少させることでソリューション時間及び必要とされる演算能力の量は増加することは当然のことである。これはソリューションの妨げ（コンピュータのエラーによる）及び／又は不確実な結果の発生を導く場合がある。
【００２６】
図１１は、ＦＥＡでのひずみ（ｙ軸）対、反復の数（ｘ軸）を示したグラフである。特に、ｙ軸に示された模擬ひずみは、所定の変位条件のためのシールモデルの有限要素全体でシミュレートされた特定の方向で発生する主なひずみの大きさであってもよい。例えば、当業者は、グラフのｙ軸は、変位条件（例えばドリルパイプ周囲でのパッキングユニットの密閉）でシールモデルがシミュレートされたときに有限要素内で発生する主なひずみ（例えばｚ軸の方向で発生するひずみ、ｙ軸とｚ軸との面で発生するシェアーひずみ）の大きさが示されると認識する。更に、ｘ軸に示された反復の数は、シールの形成時に使用されたＦＥＡの模擬の量を示す。同じように、各「反復」は、防噴装置用のシールの変位をシミュレートするＦＥＡプロセスの一回の履行を言及し、従ってシールモデルの有限要素のひずみの大きさを決定する。
【００２７】
この方法では、メッシュ（シールモデル）における有限要素の分解は、各反復により増加される。特に上述されたように、多量の圧力及び／ひずみを受ける範囲のメッシュの有限要素の分解が増加することは通常である。しかしながら、金属強化弾性体シールの特性のため、そのような局所分析は、実験的な観測された解明と互いに関わり合わないＦＥＡ圧力及び／又はひずみ出力をもたらす場合がある。更に、複雑性のため、ＦＥＡ圧力及び／又はひずみ出力は、ソリューションへの収斂に全く役立たない場合がある。
【００２８】
図１１に示されるように、図１１のｙ軸から模擬主要ひずみの方向で生じる有限要素の仮説ひずみは測定され、変位条件化の防噴装置のシールのために示されている。ＦＥＡモデルに対し反復回数が増えるにつれ、それによって生成されるシミュレーションひずみソリューション（すなわち、ＦＥＡを使用して生成される各反復から見受けられるひずみポイントの傾向線）は、同程度の変位条件下で仮説ひずみに対応及び集中しない場合がある。仮説ひずみの±１％の許容帯は、内部に集中するシミュレーションひずみソリューションに対し受け入れられるであろう幅を指し示す。ＦＥＡ圧力及び／又はひずみ出力の集中のこのコンセプトは、シミュレーション圧力／ひずみソリューションが許容帯内のソリューションに到達したとき、シミュレーション圧力／ひずみソリューションが更なる解決の反復が続くとともに、許容帯内に留まり続けることが理解されている。
【００２９】
従って、示されるように、剛体挿入部を含む高ひずみ弾性シールを設計及び製造するとき、ＦＥＡによって予測された仮想圧力及びひずみと、実際の圧力及びひずみとの間に大きな矛盾が存在する場合がある。従って、従来の防噴装置シールの形成及び分析技術は、それ自体の設計及び製造を改良するための正確な情報を提供しない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
ひとつの観点において、ここに開示されている実施形態は、防噴装置のシールの製造方法に関する。その方法は、シール設計の選択と、選択されたシール設計から第一有限要素分析シールモデルの生成と、第一有限要素分析シールモデルのスムージングと、変位条件に基づいてスムージングされた第一有限要素分析シールモデルのひずみプロットの分析と、シールの製造と、を含む。
【００３１】
その他の観点において、ここに開示されている実施形態は、防噴装置のシールを認証する方法に関する。その方法は、第一有限要素分析シールモデルの生成と、第一有限要素分析シールモデルのスムージングと、変位条件に基づいてスムージングされた第一有限要素分析シールモデルのひずみプロットの分析と、少なくとも一つの特定基準に対してスムージングされた第一有限要素分析シールモデルのひずみプロットの比較と、を含む。
【００３２】
更に他の観点において、ここに開示されている実施形態は、防噴装置のシールを最適化する方法に関する。その方法は、第一有限要素分析シールモデルのスムージングと、変位条件によるスムージングされた第一有限要素分析シールモデルのひずみプロットの分析と、スムージングされた第一有限要素分析シールモデルの分析されたひずみプロットに基づいて第二有限要素分析シールモデルの生成と、第二有限要素分析シールモデルのスムージングと、変位条件に基づいてスムージングされた第二有限要素分析シールモデルのひずみプロットの分析と、分析の反復と、最適化されたシールモデルに到達するまでスムージングされた有限要素分析シールモデルの生成と、からなる。
【００３３】
ここに開示されている実施形態のその他の観点及びメリットは、後述される説明及び請求の範囲により明白にされる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】アニュラー防噴装置の断面図である。
【図２】アニュラー防噴装置用のパッキングユニットの断面図である。
【図３Ａ】アニュラー防噴装置用のパッキングユニットのための金属挿入部の斜視図である。
【図３Ｂ】アニュラー防噴装置用のパッキングユニットのための代替金属挿入部の横図である。
【図４】「開位置」のアニュラー防噴装置用の従来のパッキングユニットの断面図である。
【図５】「閉位置」のアニュラー防噴装置用のパッキングユニットの断面図である。
【図６】球形防噴装置の断面図である。
【図７】ラム防噴装置の断面図である。
【図８】ラム防噴装置用のラムシェアーの斜視図である。
【図９Ａ】ラム防噴装置のラムブロック用の上部シールの斜視図である。
【図９Ｂ】ラム防噴装置のラムブロック用の上部シールの断面図である。
【図１０】ラム防噴装置のラムブロック用の可変孔ラムパッカーの斜視図である。
【図１１】ひずみ対ＦＥＡ反復回数のグラフ表示である。
【図１２】開示された実施形態に従った防噴装置用シールの製造方法を示したフローチャートである。
【図１３】開示された実施形態に従った二次元プロット（ｘ及びｚ軸を使用）におけるアニュラーパッキングユニットの軸方向プロファイルの断面図である。
【図１４】開示された実施形態に従った二次元プロット（ｘ及びｙ軸を使用）におけるアニュラーパッキングユニットの放射状プロファイルの断面図である。
【図１５】開示された実施形態に従った三次元プロット（ｘ、ｙ及びｚ軸を使用）におけるアニュラーパッキングユニットのシールモデルの一部である。
【図１６】開示された実施形態に従った三次元プロット（ｘ、ｙ及びｚ軸を使用）におけるアニュラーパッキングユニットのシールメッシュの一部である。
【図１７Ａ】アニュラー防噴装置用のパッキングユニットのための金属挿入部の端図である。
【図１７Ｂ】開示された実施形態に従ったアニュラー防噴装置用のパッキングユニットの金属挿入部の端図である。
【図１８Ａ】アニュラー防噴装置用のパッキングユニットの金属挿入部の上面図である。
【図１８Ｂ】アニュラー防噴装置用のパッキングユニットの金属挿入部の上面図である。
【図１９Ａ】開示された実施形態に従ったアニュラーパッキングユニットのシールモデルのひずみプロットである。
【図１９Ｂ】開示された実施形態に従ったアニュラーパッキングユニットのシールモデルのひずみプロットである。
【図２０Ａ】開示された実施形態に従ったアニュラーパッキングユニットのシールモデルのひずみプロットである。
【図２０Ｂ】開示された実施形態に従ったアニュラーパッキングユニットのシールモデルのひずみプロットである。
【図２１Ａ】開示された実施形態に従ったアニュラーパッキングユニットのシールモデルのひずみプロットである。
【図２１Ｂ】開示された実施形態に従ったアニュラーパッキングユニットのシールモデルのひずみプロットである。
【図２２】開示された実施形態に従った、ひずみ対ＦＥＡ反復回数のグラフ表示である。
【図２３Ａ】開示された実施形態に従った、選択された分離のアニュラーパッキングユニットのシールモデルのひずみプロットである。
【図２３Ｂ】開示された実施形態に従った、選択された分離のアニュラーパッキングユニットのシールモデルのひずみプロットである。
【図２４Ａ】開示された実施形態に従った、選択された分離のアニュラーパッキングユニットのシールモデルのひずみプロットである。
【図２４Ｂ】開示された実施形態に従った、選択された分離のアニュラーパッキングユニットのシールモデルのひずみプロットである。
【図２５Ａ】開示された実施形態に従った、選択された分離のアニュラーパッキングユニットのシールモデルのひずみプロットである。
【図２５Ｂ】開示された実施形態に従った、選択された分離のアニュラーパッキングユニットのシールモデルのひずみプロットである。
【図２６】開示された実施形態に従った、防噴装置用のシールの設計に使用されるコンピュータシステムを描写したものである。
【図２７Ａ】開示された実施形態に従った、アニュラーパッキングユニットのシールモデルのひずみプロットである。
【図２７Ｂ】開示された実施形態に従った、アニュラーパッキングユニットのシールモデルのひずみプロットである。
【図２８】開示された実施形態に従った、アニュラーパッキングユニットのシールモデルである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
一つの観点において、ここに開示されている実施形態は、防噴装置用のシールの製造方法に関する。他の観点において、ここに開示されている実施形態は、この方法においてひずみプロットの使用を組み入れる防噴装置用のシールの最適化方法に関する。ほかの観点において、ここに開示されている実施形態は、モデルがスムージング及びバルク分析された後、変位条件に応えてひずみプロットを生成するためにＦＥＡを使用する防噴装置用のシールモデルを認証する方法に関する。
【００３６】
ここに使用されているように、「剛体物質」とは、金属又は非金属両方の防噴装置のシールに対して構造を提供するいかなる物質を言及する。剛体物質の例として、スチールと、銅と、高力複合材（例えば炭素複合材、エポキシ複合材及び熱可塑性物質）とを含むがこれに制限されない。更にここに使用されているように、「シール」とは、低圧力の区域から高圧力の区域を分離することができる装置のことを言及する。防噴装置シールの例としては、アニュラーパッキングユニットと、上部シールと、可変孔ラムと、が含まれるがこれに制限されない。
【００３７】
上述されたように、防噴装置用の弾性体及び剛体物質を有したシールを設計及び製造するために歴史的に使用されてきた技術及びモデルは、シールの設計の性能を改良するための正確な情報を提供しない場合がある。そのため、ここに開示された実施形態に従った防噴装置用のシールの設計、製造及び認証において、バルクひずみのＦＥＡを含む方法及びひずみプロットの生成は、所定の変位条件の下、より正確な収束結果をもたらすのに使用されてもよい。シールモデルの生成及び修正のための特定な技術に付随して、このＦＥＡ手法は、シールのひずみをより正確に測定することができる。なぜなら防噴装置シールによって受ける大量の圧力及びひずみに対応できるように作られているからである。そのようなＦＥＡを行うのに最適なソフトウェアは、ABAQUS（ABAQUS, Inc.で入手可能）と、MARC（MSC Software Corporationで入手可能）と、ANSYS（ANSYS, Inc.で入手可能）とを含むが、それに限定されない。
【００３８】
特に、ここに開示されている実施形態及び方法は、大量のひずみにより特徴づけられる変位条件下において、シール反応を測定するＦＥＡによりシールモデルを生成及び分析するための技術を有利に提供することができる。ここに開示された方法は、シールの分析において役に立つために簡素化されたシール設計及び／又はシールモデルを使用する場合がある。例えば、ここに開示されている方法は、構造を「スムージング」することで複雑なシール設計の圧力及びひずみ集中を分析するのを避ける場合がある。
【００３９】
ここに使用されているように、“スムージング”という用語は、ＦＥＡで使用するシール設計の複雑な形状を簡素化する多様な技術を意味する。これらの技術は、スムーズではないモデルの分析が可能で無い場合に、実験的に測定された条件と相関させ、また最も確実な結果に集約させるためのスムーズモデル（すなわちスムーズ設計から構成されるＦＥＡモデル）の分析を可能とする。また、スムージング設計により構成されたモデルは、総合的又はバルクひずみ条件を測定するためにＦＥＡ内で分析される。このバルク（すなわち局部的でない）条件を分析することで、多様な変位条件に置かれたシールがより正確に予測されるであろう。バルクひずみ条件のスムーズモデルの分析に従ったとき、そこから得られた知識は、製造される（スムーズではない）シール設計に組み込むことができる。
【００４０】
図１２は、弾性及び剛体物質を含んだシールの製造方法を描いたフローチャートである。最初のステップ１２１０として、シールの材料の特性（例えば弾性物質、剛体物質、及び使用するのであれば架橋剤）が決定される。物質の特性は、実証的テストを通じて決定されるか、または別の方法では工業的に入手可能な物質の特性データから提供される。次に、シール用の三次元シールモデル（すなわちメッシュ）が１２２０で生成される。また、シールモデルの生成（１２２０）は、シールモデルの取り込み（１２２２）と、ＦＥＡ分析を簡素化するためその後取り込まれたシールモデルのスムージング（１２２２）と、からなる。
【００４１】
次に、変位条件は、スムージングされたシールモデル（１２３０）を使用してＦＥＡによってシミュレートされる。好ましくは、これらのシミュレーション変位条件は、力、負荷条件、又は稼働中にシールが生じるであろうと予測されるひずみを反映する。さらに、変位条件をシミュレートした後、シールモデルの中で生じているひずみと変形を示したひずみプロットが生成され分析される（１２４０）。理想的には、ひずみプロットは、シミュレーション変位条件に応えてシールモデルの中で発生している位置とひずみ量とを示す。ひずみプロットは１２４０でシールモデルの性能特性を決定するために分析され再考される。シールモデルに改良が必要な場合は、その方法はシール用の他の材料の物質特性を決定するため１２１０まで戻るか、或いは代替として他のシールモデルの生成及び分析のために１２２０まで戻ってもよい。この手順はシールモデルが、更なる変更又は型の生成後それの性能を決定するＦＥＡで更にシミュレートされることを可能にする。さもなければ、シールモデルが許容範囲内であり且つ特定の規定に見合っている場合、シールモデルは防噴装置のためのシールの製造のために使用されてもよい（１２５０）。
【００４２】
最初のステップ１２１０において、シール物質の特性が決定付けられる。物質の中で、弾性物質は剛体物質より低い弾性係数を有している。従って、シールが大量の圧力の対象となるとき、シールの弾性部は剛体部よりも更にひずむ。例えばアニュラー防噴装置のパッキングユニットが「閉位置」で圧迫されたとき、パッキングユニットの弾性ボディは金属挿入部より更に著しくひずむ。弾性体は所定の入力された圧力に対して剛体物質より更に著しくひずむため、これはシールに使用される弾性体の物質特性、特に弾性体にわたる圧力とひずみの関係を決定付けるために特に重要である。
【００４３】
一定の圧力下の粘弾性物質において、ひずみは時間とともに増加する（すなわちクリープ）。逆に、一定のひずみレベルでは、粘弾性物質の圧力は時間とともに減少する（すなわち緩和）。更に、高レベルのひずみ及び低温度は、粘弾性物質のための弾性係数における増加を導く場合がある。物質の伸張は、物質の長さの変化の割合を示す。不具合前の対象となる物質に対しての引張強度の最大量又は伸張は、破損時の伸張と示される。物質は、高い又は低い弾性係数を有する場合があるが、物質が強いひずみを生じることなく不具合になるように低い伸張を示す場合がある。更に、物質の引張強度は、物質が不具合となる前の最大量の（引張）圧力である。圧力が物質に圧力がかかると、物質はその圧力に対応するためにひずむ。一旦過剰な圧力が物質に対してかかるとそれ以上ひずむことができなくなり、物質は破損する。物質の破損ポイントは最大抗張力として知られている。
【００４４】
更に、繰り返し変位が弾性物質に加えられると、力学的エネルギーの消失を引き起こすヒステリシス（履歴現象）（位相のずれ）が生じる場合がある。ヒステリシスは、例えば、ストレス誘導軟化が存在するとき生じる場合がある。これは、物質の圧力−ひずみカーブの移動を引き起こす、加えられた変位が従来の最高値を超えて増加したとき、物質への瞬間及び不可逆効果説明されても良い。マリン効果（Mullin’s effect）とも言われているこのストレス誘導軟化は、物質における連結の微小な破損に少なくとも部分的に起因すると考えられている。これは弾性物質を弱めるので、初期変形の間、物質は次々にその後に起こる物質の変形により更に弱くなる。
【００４５】
従って、本開示の一つの実施形態において、上述されたように、防噴装置のシールのための弾性体の物質特性の少なくとも一つを決定するために、弾性体の実証的テストが使用されてもよい。具体的に、テストは弾性物質の特性を決定するために行われる。行われるテストの例は、単軸引っ張りテストと、一軸圧縮テストと、ラップシェアーテストと、二軸引っ張りテストと、を含むがこれに限定されない。単軸引っ張りテストは、一方向に張力負荷を物質に加えて、物質により誘発される対応するひずみを測定する。一軸圧縮テストは、一方向に圧縮負荷を物質に加えて、物質により誘発される対応するひずみを測定する。ラップシェアーテストは、シェアー負荷を物質に加え、物質により誘発される対応するシェアーひずみを測定する。更に、軸引っ張りテストは、二方向に張力負荷を加えて、物質により誘発される対応するひずみを測定する。こられのテストの使用は、当業者に一般的に知られている他のテストに付随して、弾性体の物質特性を分析及び決定付けることを手助けする場合がある。更に、ほとんどの物質の物質特性が温度により変化すると、異なる温度での複数のテストの性能は、特定の物質特性を確立するのに慎重であることは、当業者には当然のことである。
【００４６】
ステップ１２２０では、シール用のモデル（すなわちメッシュ）が生成される。シール用のモデルを生成するとき、シールの設計特徴が選択されモデルに適用される。例えば、アニュラー防噴装置用のパッキングユニットに対して、使用される挿入部の数と、剛体物質挿入部の幅と、剛体物質挿入部に使用される特定物質と、はシールモデルを生成するときに選択されてもよい。シールモデルは、コンピュータ支援設計（キャド：ＣＡＤ）ソフトウェアパッケージ(Autodesk, Inc.,により入手可能なAutoCAD及びParametric Technology Corporationにより入手可能なPro/Engineerなど)により生成され、ＦＥＡソフトウェアパッケージに組み込まれてもよく、又は代替として、ＦＥＡパッケージ（ABAQUS及びPATRAN）の中で生成されてもよい。 
【００４７】
図１３乃至図１６は、ここに開示された実施形態に従ったシールモデルの生成方法を示している。具体的に、図に示されるように、アニュラー防噴装置のパッキングユニット１０５のモデルは、ＣＡＤソフトウェアを使用して作り出されたシール設計から生成されてもよい。図１３に示されるように、シール設計の断面、軸方向プロファイル１３０１は、アニュラーパッキングユニット１０５の２次元プロット（ｘ軸及びｚ軸を使用）で生成されてもよい。パッキングユニット１０５は、弾性ボディ１０７及び孔１１１を有した剛体（例えば金属）物質挿入部１０９を含む。複数放射状及び軸方向断面プロファイルは、シールの異なった断面を示すために生成されてもよい。例えば、プロファイルは、金属挿入部１０９を有する又は有さないパッキングユニット１０５の断面から生成されても良い。
【００４８】
ここからは、図１４に示されるように、断面図の生成に加え、軸方向プロファイル１３０１と、断面図と、シール設計の放射状プロファイル１４０１と、は２次元プロット（ｘ軸及びｙ軸を使用）でシールの異なった放射状断面を示すために生成されてもよい。パッキングユニット１０５の対称により、図に示されるように、断面の放射状部分の放射状プロファイル１４０１のみが生成される必要があってもよい。そして、図１５に示されるように、軸方向及び放射状プロファイル１３０１、１４０１を結合させることにより、３次元シール設計１５０１が、３次元プロット（図１３及び図１４の対応したｘ、ｙ、及びｚ軸を使用）のパッキングユニット１０５の少なくとも一部を示すために生成されてもよい。３次元シール設計１５０１において、金属挿入部１０９及び弾性ボディ１０７は相互に作用する個別のボディとして生成される。シールの設計の複雑性により（この場合はパッキングユニット）、更なるシールの設計１３０１、１４０１が、シール設計１５０１においてより詳細に生成されてもよい。
【００４９】
更に、図１５に示されるように、シール設計及びモデル１５０１又はメッシュ１６０１（後述にて説明される）は、パッキングユニット１０５の放射状断面のみを示してもよい。しかしながら、パッキングユニット１０５の残余物は、パッキングユニット１０５の対称形状を利用して容易に生成される場合がある。放射状対称モデルの場合、対称断面及びプロファイルはモデルの生成を簡素化するために使用され複製されてもよいことは、当業者には言うまでもない。
【００５０】
図１６を参照すると、ＣＡＤソフトウェアを使用して生成されたシール設計１５０１は、多数の有限要素１６０３のモデル又はメッシュ１６０１を生成するためにＦＥＡソフトウェアに組み込まれても良い。メッシュ１６０１の有限要素１６０３は、圧力及び力が加えられた時、シール及びパッキングユニットをシミュレートさせるために共に作用する。パッキングユニット１０５の弾性ボディ１０７の有限要素１６０３は、弾性物質の物質特性に対応した圧力と力（すなわちひずみを生じる）にシミュレートし反応する。
【００５１】
同じく、パッキングユニット１０５の金属挿入部１０９の有限要素１６０３は、金属挿入部の物質特性に対応した圧力及び力にシミュレートし反応する。従って、有限要素１６０３は、それらの物質特性に従って、シールの異なった物質（例えば弾性体及び剛体物質）の反応をシミュレートするために変形し、ひずむ。有限要素１６０３が８節要素（すなわちレンガ要素）として示される一方で、当業者に知られているいかなる形状の有限要素が使用されてもよい。
【００５２】
更に、シールモデル１２２０を生成する一方で、いくつかのスムージング技術がシール設計１２２２に使用されてもよい。多くの環境において、上述されたように、ＦＥＡを使用したシールの実際に製造された形状の分析は、多量の圧力及びひずみがシミュレートされたとき、複雑性を引き起こす場合がある。特に、金属シール要素の形状は、製造された際に、使用中に要素に負荷が加わるにつれ、要素全体に圧力をより平等に分配するための放射状のコーナーと圧力集中の減少特性とを含む。しかしながら、これらの技術は、ＦＥＡの中のＦＥＡモデルに悪影響を及ぼすということが発見されている。すなわち、それらはモデルの複雑性を増し、またＦＥＡが正確な結果を生み出すことを妨げる。そのため、スムーズ設計から生成されたシールモデルは、ＦＥＡの結果を改良するための試みにおいて製造時の圧力集中の特性の除去を含んでもよい。
【００５３】
一つの実施形態において、シール設計の剛体物質は、それの複雑性を減らすために変更（すなわちスムーズに）される。図１７Ａは、ウェブ１７０５によって結合されたフランジ１７０３を含む金属挿入部１７０１の端面図である。金属挿入部１７０１は、放射状の内部角１７０７と、四角い外部角１７０９を一般的に有している。しかしながら、スムージング設計の一つの実施形態において、金属挿入部の角は、変更される場合がある。例えば、図１７Ｂは、ここに開示されている実施形態に従った、ウェブ１７１５によって結合されたフランジ１７１３を含む金属挿入部１７１１の端面図である。スムージング設計においては、内部角１７１７は、その後構成されたモデルの簡素化を試みて半径（図参照）を減らすか消滅するために変更される場合がある。さらに、スムージング設計においては、外部角１７１９は、その後構成されたモデルの簡素化を試みて半径（図参照）を追加あるいは増やすために変更される場合がある。この方法で構成されたシールモデルは、ＦＥＡが、従来の、より“局部的”なアプローチの使用より、さらに正確で決定的な結果を生み出すためにバルク伝導性と硬化のために分析されてもよい。 
【００５４】
さらに他の実施形態では、剛体物質挿入部の内部角及び外部角を修正することで設計をスムーズにする代わりに、スムージングは、剛体物質挿入部の形と弾性ボディ内での位置の変更を含んでもよい。図１８Ａは、アニュラーパッキングユニットの弾性ボディ１８０２の一部の中に配置された金属挿入部１８０１の上面図である。図に示されている金属挿入部１８０１のフランジ１８０３及びウェブ１８０５は四角い形状をしており、フランジ１８０３のフランジ端１８０４Ａ及び１８０４Ｂと、ウェブ１８０５のウェブ端１８０６Ａ及び１８０６Ｂとは、直線で定義されている。フランジ端１８０４Ａ及びウェブ端１８０６Ａはフランジ端１８０４Ｂ及びウェブ端１８０６Ｂより中心軸１０３の近くに放射状に位置する。
【００５５】
しかしながら、図１８Ｂを参照すると、金属挿入部の形と方向性とはバルクひずみ分析のためにスムーズにされてもよい。図１８Ｂでは、ここに開示されている実施形態に従ったアニュラーパッキングユニットの弾性ボディ１８０２の一部内に配置された金属挿入部の上面図である。示されるように、金属挿入部１８１１のフランジ１８１３とウェブ１８１５（アウトラインが示されている）は、中心軸１０３の周りを中心とした放射状アウトラインを決定するアーチ形の端部を有している。特に、フランジ１８１３の側面１８１４Ｃ及び１８１４Ｄは、中心軸１０３から外側に放射状に伸びた放射ライン１８１７に沿っていてもよい。ウェブ１８１５の側面１８１６Ｃ及び１８１６Ｄは、同じように放射ライン（図示せず）に沿っていてもよい。これに基づいて、フランジ側面１８１４Ｃ及び１８１４Ｄの間に配置されているフランジ端部１８１４Ａ及び１８１４Ｂと、ウェブ側面１８１６Ｃ及び１８１６Ｄとの間に配置されているウェブ端部１８１６Ａ及び１８１６Ｂとは、弧、弓形、又は屈曲を有するためにアーチ型に沿っていてもよい。好ましくは、アーチ状端部１８１４Ａ、１８１４Ｂ，１８１６Ａ、及び１８１６Ｂは、中心軸１０３周囲を明確にした放射状パスに沿っている。それ故、図に示されるように、１８１４Ａ、１８１６Ａの端部から１８１４Ｂ、１８１６Ｂの端部にむけて、１８１４Ｃ、１８１４Ｄ、１８１６Ｃ及び１８１６Ｄに沿ったとき、フランジ１８１３とウェブ１８１５の幅は広がる。それ自体は、この方法で構成されたシールモデルは、より正確で決定的な結果を生み出すためにＦＥＡの間のひずみをより正確にシミュレートすることができる。
【００５６】
更に、シール設計の弾性ボディもまたスムーズにされてもよい。図１５を参照すると、弾性ボディ１０７はピストン（図１の１１７）のくさび面１１８に対応する圧縮面１０８を含む。ピストン１１７が起動されると、くさび面１１８はパッキングユニット１０５に接触し、坑井を密閉するために圧縮する。他の技術において、シール設計は、ピストンのくさび面と同程度の角度を有するように圧縮面を変更することによりスムーズにされてもよい。または、くさび面及び圧縮面はその間の接触面を増やすために変更されてもよい。圧縮面及びくさび面、または両面を変更することにより、そこから構成されたシールモデルはＦＥＡ中のひずみプロットに、より正確にシミュレートすることができる。弾性ボディの圧縮面がさもなければピストンのくさび面と異なった角度を有するとすると、ＦＥＡの出力は移動されたとき、より正確な又は決定的な結果を生成するために簡素化されてもよい。
【００５７】
これらの説明されたスムージング技術と変更に付随して、その他の技術が付随して使用されてもよいことは、当業者にとっては言うまでもない。例えば、その他の実施形態において、剛体物質挿入部のウェブは、例えば挿入部のウェブの空洞化など、剛体物質挿入部が、いかなる全ての変位条件下のとき、そこに加えられる力をシールが維持するための十分な構成支柱を提供する限り変更されてもよい。 
【００５８】
好ましくは、シールモデルをステップ１２２０において生成するとき、特にシールモデルのシール設計をステップ１２２２でスムージングするとき、弾性ボディのボリューム及びシールモデルの剛体物質挿入部は、実質的に一定に保たれる。ボリュームが一定に保たれないと、ＦＥＡによって生成されたひずみプロットからの結果及びシミュレーションひずみは、正確又は一貫性のあるものではない場合がある。例えば、一つの要素に力を加えたとき、要素上の力は、要素に圧力を加え、その圧力に対応するため要素がひずむことを引き起こす。その要素に加えられた圧力は、しかしながら、要素に加えられた力に正比例し、要素の範囲又はボリュームに反比例する。それ故、もし要素に加えられた力が増加し、及び／又は要素のボリュームが減少すると、要素の中で圧力は対応して増加する。
【００５９】
この概念を利用するとき、弾性ボディ及び剛体物質挿入部の各ボリュームは、好ましくは正確な結果を供給するために実質的に一定でとどまる。例えば、シール設計の全体のボリュームが実際のシールから実質的に変化した場合、シール設計のひずみプロットは、対応する変位条件の弾性ボディでひずみにおける増加を示す場合がある。更に、スムージング工程におけるシール設計の弾性ボディのボリュームの増加のように、シールモデルのシール設計に適用されたスムージング技術からシールモデルのボリュームが変化した場合、スムージングしたモデルのひずみプロットは、対応する変位条件のシミュレートしたひずみにおいて減少を示す場合がある。従って、シールのモデルの弾性ボディ及び剛体物質挿入部のボリュームが増加又は減少する場合、シールモデルがいかなる改良のために変更されたら、モデル内のシミュレーションひずみは本質的に独立したものに変化するであろう。更に、シール全体のボリュームが、弾性ボディ及び剛体挿入部の相対したボリュームは変化するが、スムージングしていないモデル及びスムージングしたモデルの間で一定のままである場合、ひずみプロットは同様に低下する。
【００６０】
次にステップ１２３０に続くと、変位条件は生成されたシールモデルを使用するＦＥＡでの防噴装置用のシールにおいてシミュレートされる。好ましくは、シミュレーション変位条件は、シールが硬化中に経験すると予測されているであろう負荷とひずみである。例えば、アニュラー防噴装置のパッキングユニットのモデルは、ドリルパイプの部位の周囲を密閉する「閉位置」への圧縮に関連するシミュレーション変位条件を必要とする場合がある。更に、ドリルパイプが存在しない場合は、モデルは孔を密閉するためにそれ自身の周囲を密閉する圧縮に関連するシミュレーション変位条件を受ける。
【００６１】
ステップ１２４０では、変位条件に応じてシールモデルで生じるひずみ及び変形を示すひずみプロットは、形成されたシールの性能を決定するために分析され再考される。図１９乃至図２１は、ここに開示された実施形態に従ったシールモデルの断面ひずみプロットである。特に、シールモデルは、アニュラー防噴装置要のパッキングユニットのものであり、パッキングユニットモデルはまずドリルパイプ１５１を閉めるとともに変位条件でシミュレートされる。そして、パッキングユニットは、変位条件でシミュレートされる前のパッキングユニットが原状で示されるが、シミュレーション変位条件からのひずみは、変位していないパッキングユニットに重ね合わせられている。この技術は、変位条件でのシールモデルの各要素からのひずみを測定し、又は原状のシールモデルの対応している各要素におけるひずみを示すことにより行われてもよい。これは、シミュレーション変位条件下でパッキングユニット内で発生するひずみをパッキングユニットの元の位置に「位置づけ直される」ことを可能にする。
【００６２】
図１９Ａのパッキングユニットモデルのひずみプロットは、ドリルパイプ１５１周囲で閉じられたパッキングユニットのシミュレーション変位条件のシールモデル内で発生する最大対数の主枝を示す。図１９Ｂでは、シールモデルのひずみプロットは、図１９Ａにおいてシールモデル全体が変位条件でシミュレートされる前の元のパッキングユニットを示すが、図１９Ａの最大対数の主枝プロットは、ゆがんでいないシールモデル全体に重ね合わせられている。特に、図１９Ａにおける変位条件でのシールモデル内の各要素のひずみは、図１９Ｂのゆがんでいないシールモデルの各要素に加えられる。これは、変位条件でないとき、ひずみ集中が位置するところのひずみプロットを示すことを可能にする。
【００６３】
同様に図２０Ａでは、パッキングユニットモデルのひずみプロットは、ドリルパイプ１５１周囲で閉じられたパッキングユニットのシミュレーション変位条件のシールモデル内で発生する軸方向対数ひずみを示したものである。図２０Ｂでは、シールモデルのひずみプロットは、図２０Ａにおいてシールモデル全体が変位条件でシミュレートされる前の元のパッキングユニットを示すが、図２０Ａの軸方向対数ひずみプロットは、ゆがんでいないシールモデル全体に重ね合わせられている。
【００６４】
同様に図２１Ａにおいても、パッキングユニットモデルのひずみプロットは、ドリルパイプ１５１周囲で閉じられたパッキングユニットのシミュレーション変位条件のシールモデル内で発生するシェアー対数ひずみを示したものである。図２１Ｂでは、シールモデルのひずみプロットは、図２１Ａにおいてシールモデル全体が変位条件でシミュレートされる前の元のパッキングユニットを示すが、図２１Ａのシェアー対数ひずみプロットは、ゆがんでいないシールモデル全体に重ね合わされている。
【００６５】
図１９乃至図２１に示されるように、パッキングユニットは、シールモデルとシミュレーション変位条件をシミュレートした「閉位置」に対応するため大量の負荷（ひずみ）を受ける。これらの大量のひずみにより、モデルかメッシュの有限要素は、正確或いは決定的な結果に集まるために適切に変形しない場合がある。しかしながら、ステップ１２４０のスムージングしたモデルのバルクひずみプロットを分析することで、決定的な結果が見つけられる場合がある。バルクひずみの評価に注目したＦＥＡは、より正確な結果を生成するために使用されてもよい。
【００６６】
図２２は、ＦＥＡにおけるひずみ（ｙ軸）に対する反復の数（ｘ軸）を示したグラフである。ｙ軸上のシミュレートひずみは、所定の変位条件のシールモデルの有限要素全体をシミュレートした特定方向における主要ひずみの大きさである。更に、ｘ軸上の反復の数は、シールを形成する際に使用されるＦＥＡのシミュレーションの量を言及している。しかしながら、それによりモデルが、反復的に更に局部的（すなわち複雑）にされる図１１のＦＥＡ反復に反して、図２２の各反復は、事実上そのような分析をより単純にするために付加的に分析モデルをスムーズにする。同じように、分析がバルクひずみ分析（すなわちｘ軸の右側）からより局部的なひずみ分析（すなわちｘ軸の左側）に進むにつれ、ソリューションは一点に集中し、約±１％の許容帯内に含まれる。特に、図１１においてＦＥＡソリューションが一点に集中するように見受けられるのは、シミュレーションひずみソリューションが許容帯内に到達したとき、更なる反復が継続されてもそのソリューションは許容帯内に留まり続けるからである。望ましくは、シールモデルのシミュレーションひずみは、仮説ひずみの少なくとも約０．５％の許容範囲内に集中してもよい。
【００６７】
同じように、当業者が直感的に信じることと対照的に、簡素化されスムージングされたモデルは、複雑で詳細なモデルより更に収束で正確なＦＥＡソリューションを生成することができる。実施形態で示されるように、ＦＥＡを使用して生成されたシミュレーションひずみは実験的に観測されたソリューションと相互に関連し、仮説ひずみ及び許容帯範囲内の決定的且つ正確な結果を収束する。反復の数が増えるにつれ（及びモデルが更にスムーズになるにつれ）、ＦＥＡによって生成されたシミュレートひずみソリューションは、実証的試験を通じてシール内で見つけられるひずみに対応する。これらの結果から、バルクひずみＦＥＡは、防噴装置用のシールの設計を更に改良するためシミュレーションへ実用的な結果を供給する。
【００６８】
例えば、図２７Ａ、図２７Ｂ及び図２８を参照すると、変位条件でシミュレートされたときシールモデルが持ちこたえるひずみは、まだ変位条件でないときにひずみプロットに示されてもよい。この技術は、まだ変位条件ではない間、ひずみがシールモデルの領域と要素の中で決定されるのを可能にする。図２７Ａにおいて、パッキングユニットモデルのひずみプロット拡大図は、ドリルパイプ１５１周囲で閉じられたパッキングユニットのシミュレーション変位条件のシールモデル内で発生する最大対数の主枝を示す。密閉された変位条件でシミュレートされたときひずみが生じる３つの有限要素２７１１、２７１３及び２７１５には印がつけられ特定される。図２７Ｂにおいて図２７Ａのシールモデル全体が変位条件でシミュレートされる前の元のパッキングユニットを示すが、図２７Aの変位条件のシールモデルの中で発生している最大対数の主枝は、シールモデル全体に重ね合わせられている。図２７Ａで変位条件時の３つの有限要素２７１１、２７１３及び２７１５に印がつけられているように、図２７Ｂの有限要素２７１１、２７１３及び２７１５は、それらが生じるひずみの大きさと方向を図で示すためにシールモデルの中でそれらの元の位置を決定するために図２７Ｂに従ってもよい。図２８は、図２７A、２７Bからの要素２７１１、２７１３、２７１５のパッキングユニットシールモデル及びメッシュを示している。これ及び同様な技術を使用するとき、ひずみ集中のシールモデルの範囲は、必要に応じて、シールモデルのデザインを更に改良するためにより容易に決定付けられてもよい。
【００６９】
更に、ステップ１２４０のひずみプロットを分析するとき、そのひずみプロットは、防噴装置に使用されるためのシールモデルを認証するために使用されてもよい。特に、そのひずみプロットは、シールモデルの性能が必要条件を満たしているかどうかを決定するための一つかそれ以上の特定の基準に対して比較されてもよい。特定の基準は、例えば、性能必要条件、顧客の必要条件、又はシールに対する産業必要条件をも含む。更に、そのような基準は、分析されたシールモデルのひずみプロットに対して、モデルに従って製造されたシールがそのような必要条件を満たしているかどうかを決定するために比較されてもよい。例えば、ある顧客は、アニュラー防噴装置のパッキングユニットが３００％超過のひずみに耐えうることを要求する場合がある。閉位置の変位条件のシールモデルパッキングユニットのひずみプロットはそして、特定の基準に対して、そのシールモデルがそのような必要条件を満たしているかどうかを決定するために比較されてもよい。
【００７０】
他の例では、特定基準としてAPI 16A / ISO 13533:2001のような産業必要条件が、シールモデルを比較及び認証するために使用されてもよい。具体的には、API 16A, Section 5.7.3がアニュラータイプ防噴装置の密閉試験を基準としている一方で、API 16A, Section 5.7.2は、ラムタイプ防噴装置の“密閉試験”を基準としている。API 16A／ISO 13533:2001の下で、パッキングユニットはドリルパイプの周囲が６箇所密閉されていることを必要としており、７箇所の密閉においては、200-300 psi (1.4-2.1 MPa)程度の圧力に対して効果的な密閉が可能であることが必要とされている。従って、産業必要条件からの変位条件は、シミュレーションと併せて、シールがそのような必要条件を満たしているかどうかを決定するために使用されてもよい。ここに開示されている方法及び実施形態を使用するとき、シールモデルは、これらの特定の基準に対してシールモデルのひずみプロットを比較することで認証されてもよい。
【００７１】
ステップ１２２０で生成され、ステップ１２４０で分析されたシールモデルは、さらに改良されると（例えば、そのモデルが特定基準に満たない場合）、その方法は、シールの他の物質の物質特性を決定するために、ステップ１２１０まで又は必要に応じて、シールモデルを再生成又は修正するためにステップ１２２０に戻ってもよい。
【００７２】
一つの実施形態において、パッキングユニットの弾性ボディの選択部分は、ひずみの量及び位置を減らすためにステップ１２２０でシールを再生成するために手順を戻ったとき、剛体物質挿入部から分離されてもよい。一般的に、従来技術に関して上述されたように、弾性ボディは、最大剛性を維持するためにパッキングユニット用の金属挿入部に完全に結合されている。しかしながら、弾性ボディの選択部分が剛体物質挿入部に結合されていないと、ひずみプロットを示すためのＦＥＡにおいてパッキングユニットが生成されたときこれがパッキングユニットの弾性体のひずみを減らす場合がある。
【００７３】
図２３乃至図２５は、そのような部分分離を有したスムージングされたシールモデルのひずみプロットを示す。特に、シールモデルはアニュラー防噴装置用のパッキングユニットであって、パッキングユニットモデルは、ドリルパイプ１５１の周囲を閉じ、変位条件で最初にシミュレートされる。そして、変位条件でシミュレートされるパッキングユニット以前の元の条件のパッキングユニットが示されるが、シミュレーション変位条件からのひずみが、パッキングユニット全体に重ね合わせられている。この技術は、上述の図１９乃至図２１に類似している。しかしながら、図２３乃至２５のシールモデルの弾性ボディは、金属挿入部１０９のヘッド１０９Ａの後ろの裏面１０９Ｂから付随的に分離されている。
【００７４】
図２３Ａを参照すると、「選択的に分離された」弾性ボディのようなパッキングユニットモデルのひずみプロットが、ドリルパイプ１５１の周囲を閉じるシミュレーション変位条件のシールモデル内で発生する最大対数の主枝のひずみを示す。図２３Ｂでは、シールモデルのひずみプロットが、図２３Ａにおいてシールモデル全体でシミュレートされた変位条件の前の、当初選択的に分離されたパッキングユニットモデルが示される。しかし、２３Ａの最大対数の主枝は、ゆがんでいないシールモデルの全体に重ね合わせられている。これは、変位条件ではないとき、ひずみ集中が位置するであろう場所をひずみプロットが示すことを可能にする。
【００７５】
同様に、図２４Ａを参照すると、選択的に分離された弾性ボディのパッキングユニットモデルのひずみプロットが、ドリルパイプ１５１の周囲を閉じるシミュレーション変位条件のシールモデル内で発生する軸方向対数ひずみを示している。図２４Ｂでは、シールモデルのひずみプロットが、図２４Ａにおいてシールモデル全体でシミュレートされた変位条件の前の、当初選択的に分離されたパッキングユニットモデルが示される。しかし、２４Ａの軸方向対数ひずみは、ゆがんでいないシールモデルの全体に重ね合わせられている。
【００７６】
同様に、図２５Ａを参照すると、選択的に分離された弾性ボディのパッキングユニットモデルのひずみプロットが、ドリルパイプ１５１の周囲を閉じるシミュレーション変位条件のシールモデル内で発生するシェアー対数ひずみを示している。図２５Ｂでは、シールモデルのひずみプロットが、図２５Ａにおいてシールモデル全体でシミュレートされた変位条件の前の、当初選択的に分離されたパッキングユニットモデルが示される。しかし、２５Ａのシェアー対数ひずみは、ゆがんでいないシールモデルの全体に重ね合わせられている。
【００７７】
選択的に分離された弾性ボディ（すなわち図２３から図２５）のパッキングユニットモデルの各ひずみプロットは、弾性ボディの選択分離（すなわち図１９から図２１）のないパッキングユニットモデルのひずみプロットより少ないひずみを示している。特に、剛体物質挿入部のヘッドの裏面に隣接している弾性ボディのボリュームは、剛体物質挿入部から弾性ボディが分離されたとき、シールモデルのひずみプロットより少ないひずみを示す。従って、選択的に分離されたパッキングユニットに示されるように、シールモデルは、シールモデル内で発生するひずみ位置及び量を軽減する最適化されたシールモデルを生成するために、変更され再生成されてもよい。
【００７８】
ステップ１２２０でシールモデルを生成する上述に関して同様に、シールモデル１２３０全体の変位条件をシミュレーションするとき、シールモデルのボリューム及び要素は、実質的に一定のままであることが望ましい。もしボリュームが一定のままではない場合、ひずみプロットの結果及びＦＥＡでシミュレートされたひずみは、実験的に観察された結果又はお互いに関連したものではない場合があるため、不正確な結果を提供する。例えば、図１９から図２１のひずみプロットで占めされるパッキングユニットのシールモデルのボリュームが、図２３から図２５のひずみプロットで示されるパッキングユニットのシールモデルのボリュームから変化した場合、ボリューム変化の付随した要因によりそのひずみプロットを比較することは難しくなるだろう。パッキングユニットのシールモデルのボリュームが増加又は減少するにつれ、シールモデルがいかなる改良のために変更されたら、パッキングユニット内のシミュレーションひずみは本質的に独立したものに変化する。
【００７９】
ステップ１２５０では、生成、分析及び場合により再生成（必要な場合）の後、シールモデルは防噴装置用シールを製造するために使用されてもよい（１２５０）。特に、当業者に知られている技術を使用する場合、３次元シールモデルを基にしたシールは、例えばアニュラー防噴装置用のパッキングユニット、又は上部シール、又はラム防噴装置の可変孔ラムパッカー防噴装置などに使用されるために製造されてもよい。例えば、図２３から図２５で示され説明された選択的な分離を有するアニュラー防噴装置用のパッキングユニットのシールモデルは、その産業で使用されるために製造されてもよい。ＦＥＡで生成された選択分離パッキングユニットは、「閉位置」において、図１９から図２１で示されたパッキングユニットと比較して、パッキングユニット内でひずみ集中を減少した。この選択分離シールモデルはそして、ＦＥＡで示される他のパッキングユニット間で改良された性能により、防噴装置内部で使用されるため又はテストされるために製造される。
【００８０】
ＦＥＡを使用して防噴装置用のシールのシールモデルを生成及び分析するようなここに開示されている実施形態の観点は、使用されるプラットフォームにかかわらず、いかなる種類のコンピュータで実施されてもよい。例えば、図２６に示されるように、ここで開示されている実施形態に従ったネットワーク化されたコンピュータシステム３０６０は、プロセッサ３０６２と、関連メモリ３０６４と、保存デバイス３０６６と、今日のコンピュータ（図示せず）の一般的な多数の他の要素及び機能と、を含む。ネットワーク化されたコンピュータ３０６０はまた、キーボード３０６８及びマウス３０７０などの入力手段と、モニター３０７２のような出力手段とを含む。ネットワーク化されたコンピュータシステム３０６０は、ネットワークインターフェース接続（不図示）を介して、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（例えばインターネット）に接続されている。このような入力及び出力方法は、他の形態を有していてもよいことは当業者には言うまでもない。付随して、コンピュータシステムはネットワークに接続されていなくてもよい。更に、前述のコンピュータ３０６０の一つかそれ以上の要素は、遠隔地に配置されていてもよく、またネットワークを通じて他の要素に接続されていてもよいことは、当業者には当然のことである。
【００８１】
ここに開示された方法及び実施形態は、有利にＦＥＡを使用したとき改善されたより正確な結果を提供することができる。ここに開示された方法及び実施形態は、シミュレートされた変位条件下において防噴装置用のシールの性能特性を決定付するためのＦＥＡ内でのひずみを使用する。これは、大量のひずみと順応したとき、シールモデル内の有限要素を移動させることができる。
【００８２】
更に、ここに開示された方法及び実施形態は、ＦＥＡを使用したシールモデルの分析、スムージング、簡素化及び、修正のための技術を提供しても良い。これらの技術を使用するとき、ＦＥＡを使用して生成されたひずみプロット結果の正確性は改善される場合がある。加えて、これらの技術を使用するとき、シミュレートされたひずみプロットのシールモデルで発生するひずみ量及び位置（例えばひずみ集中）を軽減するために修正されてもよい。
【００８３】
更に、ここに開示されている方法及び実施形態は、改良された稼動寿命を有した防噴装置用のシールを提供してもよい。例えば、パッキングユニットは、設計特性を決定付ける繰り返しの閉じ（すなわち、ドリルパイプ周辺或いはシール自身の繰り返しの閉じ）のシミュレートされた変位条件で設計されてもよい。
【００８４】
本発明が限定された数の実施形態に関して説明しているが、本開示のメリットを有する当事者が、ここに開示されたような本発明の範囲を逸脱することなく他の実施形態が考案されるであろうことは言うまでもない。従って本発明の範囲は、添付の請求の範囲にのみ限定される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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