(57)【要約】  本発明は、管接続部と、雌側接続部を製造する方法に関する。管接続部は、内面ねじ山を具備する雄側接続部と、外面ねじ山を具備する雌側接続部とを具備する。外面ねじ山は結合されて、内面ねじ山とねじのようにはまり合う。実質的に螺旋形状の溝は雌側接続部の外面に形成される。雌側接続部を製造する方法は、接続器具が選択した曲げ応力比よりも大きな曲げ応力比となるよう、雌側接続部に対して外径を選択する。螺旋形状の溝は雌側接続部の外径に形成され、螺旋形状の溝は曲げ応力比をおよそ選択した曲げ応力比まで減少させる。内面ねじ山は、雌側接続部の内面に形成される。雌側接続部の他の製造方法は、円筒部の内面に内面ねじ山を形成する方法、及び円筒の外面に実質的に螺旋形状の溝を形成する方法である。実質的に螺旋形状の溝は、内面ねじ山に実質的に対応する位置にある。【選択図】図５
2008516157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面ねじ山を具備する雌側接続部と；
外面ねじ山を具備する雄側接続部であって、
前記外面ねじ山が結合され、前記内面ねじ山とねじのように（Ｔｈｒｅａｄｅｄｌｙ）はまり合うものと；
前記雌側接続部の外面に形成された実質的に螺旋形状の溝と；
を具備する管状接続部。
【請求項２】
前記実質的に螺旋形状の溝は、
前記内面ねじ山に実質的に対応する位置にある、
請求項１に記載の管状接続部。
【請求項３】
前記雌側接続部は、
さらに第一の密着面を具備し、
前記雌側接続部は、
さらに第二の密着面を具備し、
前記管状接続部が放射状に可塑的に拡大した後に、前記第一及び第二の密着面が結合し、密封状態となる、
請求項１に記載の管状接続部。
【請求項４】
前記内面ねじ山及び外面ねじ山は、
実質的にあり継手状の（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）ねじ山を具備する、
請求項１に記載の管状接続部。
【請求項５】
少なくとも１つの前記実質的に螺旋形状の溝が、
長方形の断面、台形の断面、Ｖ字型の断面、放物線状の断面、Ｕ字型の断面、又は半円状の断面からなる郡から選ばれる断面を有する、
請求項１に記載の管状接続部。
【請求項６】
少なくとも１つの前記実質的に螺旋形状の溝が、
前記雌側接続部の軸方向の長さに沿って変化する断面を有する、
請求項１に記載の管状接続部。
【請求項７】
前記内面ねじ山及び前記外面ねじ山が、
楔型のねじ山を具備する、
請求項１に記載の管状接続部。
【請求項８】
少なくとも１つの前記実質的に螺旋形状の溝の幅が、
前記内面ねじ山の頂部の幅の変化と実質的に等しい割合で変化する、
請求項７に記載の前記管状接続部。
【請求項９】
前記内面ねじ山及び外面ねじ山が、
実質的にあり継手状の（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）ねじ山を具備する、
請求項７に記載の前記管状接続部。
【請求項１０】
内面ねじ山と、第一の密着面と、第二の密着面と、
を具備する雌側接続部と、
外面ねじ山と、第三の密着面と、第四の密着面と、
を具備する雄側接続部であって、
前記外面ねじ山が結合し、前記内面ねじ山とねじのように（Ｔｈｒｅａｄｅｄｌｙ）はまり合い、
及びそのはまりあう部分において、前記第一と第三の密着面が結合され外部の圧力に対して密着状態となり、及び前記第二と第四の密着面が結合され、内部の圧力に対して密着状態となり、
前記雌側接続部の外面に形成された実質的に螺旋形状の溝と、
を具備する管状接続部であって、
前記実質的に螺旋形状の溝は、前記内面ねじ山に実質的に対応する位置にある管状接続部。
【請求項１１】
前記第二の密着面付近の前記雌側接続部の内面に形成される溝であって、
前記溝は、密封リングに結合し、密封リングを支えるように形成されるものを更に具備する、
請求項１０に記載の管状接続部。
【請求項１２】
前記第三の密着面付近の前記雄側接続部の外面に形成される溝であって、
前記溝は、密封リングに結合し、密封リングを支えるように形成されるものを更に具備する、
請求項１０に記載の前記管状接続部。
【請求項１３】
前記内面ねじ山及び前記外面ねじ山が
実質的にあり継手状の（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）ねじ山を具備する、
請求項１０に記載の前記管状接続部。
【請求項１４】
少なくとも１つの前記実質的に螺旋形状の溝が、
長方形の断面、台形の断面、Ｖ字型の断面、放物線状の断面、Ｕ字型の断面、又は半円状の断面からなる郡から選ばれる断面を有する、
請求項１０に記載の前記管状接続部。
【請求項１５】
少なくとも１つの前記実質的に螺旋形状の溝が、
前記雌側接続部の軸方向の長さに沿って変化する断面を有する、
請求項１３に記載の前記管状接続部。
【請求項１６】
前記内面ねじ山及び前記外面ねじ山が、
楔型のねじ山を具備する、請求項１０に記載の前記管状接続部。
【請求項１７】
少なくとも１つの前記実質的に螺旋形状の溝の幅が
前記内面ねじ山の頂部の幅の変化と実質的に等しい割合で変化する、
請求項１６に記載の前記管状接続部。
【請求項１８】
前記内面ねじ山及び外面ねじ山が
実質的にあり継手状の（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）ねじ山を具備する、
請求項１６に記載の前記管状接続部。
【請求項１９】
雌側接続部に外径により、前記接続器具が、選択された曲げ応力比よりも大きな曲げ応力比を持つように、雌側接続部の外径を決定し、
螺旋形状の溝が、前記曲げ応力比をおおよそ前記選択された曲げ応力比まで減少させるように、前記雌側接続部の前記外径上に螺旋形状の溝を形成し、そして、
前記雌側接続部の内面上に内面ねじ山を形成する、
雌側接続部の製造方法。
【請求項２０】
前記実質的に螺旋形状の溝が、
前記内面ねじ山に実質的に対応する位置にある、
請求項１９に記載の前記方法。
【請求項２１】
内面ねじ山に実質的に対応する位置に雌側接続部の外面に実質的に螺旋形状の溝を形成する、
内面ねじ山を具備する雌側接続部を修正する方法。
【請求項２２】
雌側接続部の製造方法であって、
円筒の内面に内面ねじ山を形成し、そして、
実質的に螺旋形状の溝が前記内面ねじ山に沿って実質的に位置するように、前記円筒の外面に前記実質的に螺旋形状の溝を形成する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、管状の部分上にあるねじ山を有する接続部に関する。さらに言えば、本発明は、結合されて可塑的に放射状に拡大する管状の部分上にあるねじ山を有する接続部に関する。
【背景技術】
【０００２】
被覆継ぎ手、敷金、その他油田の管状物は、坑井を掘削する、完成させる、及び作成するときによく用いられる。たとえば、被覆継ぎ手は、構造を安定させるため、坑内の高い圧力（たとえば、構造の圧力より高い坑内の圧力）から構造を保護するため、及びそれに似通った理由のため、坑内に取り付けられている。被覆継ぎ手は、ねじ山を有する接続部、溶接された接続部、及び従来技術である他の接続部によって、端と端を接する方法で連結されることもある。前記接続部は、連結される前記被覆継ぎ手の内部と、前記被覆継ぎ手の外壁面と坑内の壁面との間に形成される環状の空間と、の間が密着状態となるように設計される。たとえば、前記密着は、天然ゴムの密着（すなわち、Ｏリング状の密着）、前記接続部付近で形成される金属同士の密着、又は従来技術と同様の密着のこともある。
【０００３】
坑井の建設作業において、掘削（開ける）穴の中で又は被覆された坑内において、ねじ山を有するパイプ又は被覆継ぎ手が、放射状に可塑的に拡大することは都合が良い。たとえば、被覆された坑内の中で、放射状に拡大する被覆部は、前記古い被覆部の割合を上昇させ、それによって前記穴のより早い放棄を避けるために、磨耗した又は損傷した被覆部を強化することに用いることが出来る。前記坑内の掘削穴部においては、前記放射状に拡大する被覆部の使用が、望まれる最終的な被覆された穴の直径に対して、掘削の穴の必要な直径を減少させることができ、及び坑内の被覆部を直すために必要となるセメントの必要量も減らすことができる。
【０００４】
放射的で可塑的な拡大の後の、放射状に拡大された被覆部の端部で、油田の被覆部及び管状物で見られるような、ねじ山を有する管状の接続部付近で生じる変形は、問題を生じさせる。問題は、少なくとも三つの領域で起こる。一つ目は、もし雄側接続部に形成される雄側先端が、雌側接続部に形成される密着面から離れる方向に変形すると、密着状態になるために放射状の接触応力に依存するのだが、内部の金属同士の密着に荷重がかからなくなる（すなわち、密着の結合が失われる）ことがある。二つ目は、前記ねじ山の接続部付近のパイプ端部の全変形は、いくつかの前記ねじ山が放射状に移動し、その結果荷重がかからなくなる原因となる。このことは、前記ねじ山を有する接続部の性能を維持するための荷重に、悪影響を与える。三つ目は、それぞれ個々のねじ山付近における局所的な変形は、前記個々のねじ山をねじ切り、それによって個々のねじ山間の荷重の分布に悪影響を与える。
【０００５】
冷間加工での拡大過程が用いられるとき（たとえば、前記被覆部を放射状に可塑的に拡大するために、冷間加工での拡大器具又はピッグが、前記被覆部の中を動かされるとき）、前記被覆部材は、通常前記穴の中に雌側を下にして取り付けられている（たとえば、前記雌側の又は雌のねじ山を有する接続部が、前記穴の中に坑井に面するように取り付けられるので、その結果、前記拡大器具が前記被覆部材に上向きに押し込まれるとき、前記拡大器具（ピッグ）がそれぞれの接続部の前記雄側先端を変形しない）。掘削用パイプ、被覆部、又は同類の管状接続部のような管状の部材は、前記管状の部材の中に前記ねじ山を有する接続部を形成することが容易であるから、通常、前記坑井の中に雄側を下にして取り付けられていることが示されている。
【０００６】
拡大するねじ山を有する管状接続部について従来技術での分析は、前記可塑的な変形領域であっても、圧力とひずみの関係は相対的に線形であるという暗黙の仮定に対する、前記接続部における前記拡大後の応力の分析に関係する。しかし、可塑的な変形の間、特に可塑的な降伏がリューダース帯の形状によって特徴付けられる、降伏点にすぐに従うほとんど可塑的な領域において、油田の管状物で典型的に用いられる薄い壁状の炭素鋼は、圧力とひずみの関係が完全に非線形である。この理由のため、拡大後のねじ山を有する管状接続部は、前記接続部において望ましい圧力に達するために設計されるよりは、むしろ拡大に起因する可塑的な圧力を制御する又は収束させるために設計されることが望ましく、その結果、前記ねじ山の接続部（及びねじ山を有する接続部が形成されている前記密着された管状接続部）が放射状に可塑的に拡大した後においても、ねじ山を有する接続部及び密着の密着性は保たれる。
【０００７】
拡大に起因する可塑的な圧力を制御及び収束させるために設計した管状接続部の一例が、本発明の譲渡人に譲渡され、その全ては引用することによってここに組み込んでいる、米国特許Ｎｏ．６，６０７，２２０Ｂ２に示してある。前記‘２２０発明では、前記放射状に可塑的に拡大する間ずっと前記ねじ山を有する接続部のゆがみを制御するために、円周方向の溝が前記雌側接続部の前記外面の１つ又は複数の場所に位置している。前記‘２２０発明では、前記外面ねじ山の根部と実質的に等しい軸方向の位置に、前記雄側接続部の内面及び外面に螺旋形状の溝を形成することも開示されている。
【特許文献１】米国特許Ｎｏ．６，６０７，２２０Ｂ２明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある側面においては、本発明は、内面ねじ山を具備する雄側接続部と、外面ねじ山を具備する雌側接続部と、を具備する管接続部に関する。前記外面ねじ山は結合されて、前記内面ねじ山とはまり合う。実質的に螺旋形状の溝は、雌側接続部の外面に形成される。
【０００９】
別の側面においては、本発明は、内面ねじ山と第一の密着面と第二の密着面とを具備する雌側接続部と、外面ねじ山と第三の密着面と第四の密着面とを具備する雄側接続部と、を具備する管接続部に関する。前記外面ねじ山は結合して前記内面ねじ山とはまり合い、前記第一と第三の密着面は結合して外部の圧力に対して密着状態となり、及び前記第二と第四の接続面は結合されて内部の圧力に対して密着状態となる。実質的に螺旋形状の溝は前記雌側接続部の外面に形成されている。前記実質的に螺旋形状の溝は、前記内面ねじ山に実質的に対応する位置にある。
【００１０】
別の側面においては、本発明は、接続器具の雌側接続部の製造方法に関する。前記方法は、前記接続器具が望ましい曲げ応力比よりも大きな曲げ応力比を有するように、雌側接続部の外径を決定する工程を含む。螺旋形状の溝は、雌側接続部の外径上に構成され、前記曲げ応力比をおおよそ前記選択した曲げ応力比まで減少させる。内面ねじ山は、雌側接続部の内面に形成される。
【００１１】
別の側面においては、本発明は、内面ねじ山を具備する雌側接続部を修正する方法に関する。前記方法は、雌側接続部の外面に実質的に螺旋形状の溝を形成する工程を含む。前記実質的に螺旋形状の溝は、前記内面ねじ山に実質的に対応するように位置付けられる。
【００１２】
別の側面では、本発明は、雌側接続部の製造方法に関する。前記方法は、円筒の内面に内面ねじ山を形成する工程、及び前記円筒の外面に実質的に螺旋形状の溝を形成する工程、を含む。前記実質的に螺旋形状の溝は、前記内面ねじ山に実質的に対応するように位置付けられる。
【００１３】
本発明の他の側面及び利点は、以下の記述と添付された特許請求の範囲の記載から明白である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
ある側面において、本発明は、菅接続部に関する。さらに言えば、本発明は、菅状接続部の圧力の管理に関する。
【００１５】
拡大器具は、典型的に、坑内に設置する被覆部又は菅の部材を、最初の状態（たとえば、最初の直径）から拡大される状態（たとえば、拡大した直径）まで可塑的に放射状に拡大するために用いられる。図１に示される、ある一般的な従来技術の拡大過程では、坑内で被覆部を拡大するために、先細り状の円錐形の冷間成形の拡大器具１０１（一般的に「ピッグ」と呼ばれる）を用いる。前記拡大器具１０１は、一般的に、前記坑内に取り付けられた被覆部材の下方端部に密着された、鐘型状の断面であるピッグランチャー（示されていない）の内部に密着されている。前記ピッグランチャーは坑内にすでに設置された親被覆部を通り抜ける必要があるので、前記ピッグランチャーは前記親被覆部の坑道の直径よりも小さな外径である。本明細書において用いられるように、前記坑道の直径は、坑内に通すことができる最大の外径である。一般的に、前記坑内が完全にまっすぐでないため、前記坑道の直径は前記坑内の内径よりもやや小さい。このため、器具が前記坑内の内径と厳密に同じ直径であれば、坑内を自由に移動することができない。
【００１６】
特に、前記坑内に被覆部材が取り付けられた後は、前記被覆部材は前記坑内でスリップ（示されていない）を用いて留められている。そのとき、掘削用パイプ（示されていない）は前記坑内に取り付けられていて、前記拡大器具１０１上に掛け留めされている。前記掘削用パイプの接続後は、前記被覆部材の重さは前記拡大器具１０１によって支えられる。そのとき、前記掘削用パイプは、前記坑内の選択された位置で、さらに下位の被覆部材として用いられる。前記拡大器具１０１は、一般的に５度から４５度の間で先細る角度９８Ｂを有する、先細り状の部位９８Ａを具備する。前記拡大器具１０１は、一般的に水平軸９７に対し対称である。前記拡大器具１０１は、先細り状の部位９５に続く被覆部材（示されていない）の望ましい拡大された内径と同じ直径を有する、円筒状の部位９６も具備する。
【００１７】
この特定の拡大過程において次の段階は、前記掘削用パイプを通して、前記ピッグ上のセメント排出口から、セメントを注入することである。前記セメントは、拡大された被覆部材の外部と坑内の内部との間に注入される。前記選択された量のセメントが注入された後は、一般的に前記セメント排出口に固定するように設計された蓋によって、前記セメント排出口は密閉される。前記蓋は、通常、掘削流体とともに前記掘削用パイプを通して投入する。掘削流体を注入し続けると、坑内において、前記拡大器具１０１を前方に（すなわち、前記表面の上方に）、及び前記被覆部をもっと先に動かすピッグランチャーに、圧力がかかる。前記拡大器具１０１が前方に動くと、前記被覆部材が拡大する。前記全ての被覆部材が拡大するまで、拡大は続く。多くの場合、前記被覆部材は、拡大後に前記親被覆部の内部に残されている、被覆部の長さを具備している。前記被覆部の余分な長さは、前記被覆部材の敷金留め具として機能するように及び親被覆部と拡大された被覆部材とを密着するように設計される。
【００１８】
この拡大過程では、放射状に拡大する割合は、たとえば、被覆部材を拡大するために必要な可塑的なひずみの総和と、先細りの角度９８Ａと、被覆部材を通る拡大器具１０１の軸方向の変位の割合とによって、決定される。前記拡大過程の一貫性（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）は、たとえば、前記拡大器具１０１に沿った変移、前記被覆部材を形成する被覆部の長さのはまり合う範囲、前記被覆部の長さを連結するねじ山を有する接続部、及びそれに類似するものによって、制御される。
【００１９】
上記の拡大過程は、従来技術の拡大過程の一例に過ぎない。前記拡大器具１０１は、器具のデザイン及び仕様によるが、被覆部材の底部又は上部のどちらかから始められる。放射状の拡大は、たとえば、一分間に２５から６０フィートの割合で行われる。局所的な水圧下での拡大又は油圧成形のような、他の拡大過程が従来技術として知られているが、冷間成形の拡大過程ほど一般的に用いられていない。冷間成形ための他の拡大器具も存在する。当業者であれば、本発明の範囲を離れることなく、本発明のいくつかの実施の態様を適宜修正して用いることができる。
【００２０】
前記先細りの拡大器具の方法が、被覆部材の管部上で十分に機能することが証明されると、ねじ山を有する接続部を形成する前記拡大は、拡大されたねじ山を有する接続部で構造上の密着の問題を生じさせる。放射的で可塑的な拡大を受けたねじ山を有する接続部は、不均一な軸方向の伸びを示す傾向にあり、及び拡大後に保たれる残留周方向応力に異なる反応を示す。特に、ねじ山を有する雄側接続部及びねじ山を有する雌側接続部は、放射状の拡大の間じゅうずっと異なる変形となる。前記雌側接続部は、一般的に、前記雄側接続部から離れる方向に変形する。この異なる変形の現象は、軸方向にはめ合せて密着するための予荷重の損失につながり、従来の金属同士の密着（たとえば、肩部の密着を具備する）を、放射状に可塑的に拡大された被覆部及びチューブにとって効果のないものとさせる。
［プレーンエンドパイプの放射状で可塑的な拡大］
【００２１】
被覆部又は管部の接続部が可塑的に放射状に拡大されるとき、一般にポアソン過程と呼ばれる過程によって前記被覆継ぎ手の側壁の厚さ及び軸方向の全長が減少し、前記被覆継ぎ手に残留応力が保持される。各々個別の領域の作用は、隣接する個別の領域から支えられるので、前記被覆継ぎ手の中央部付近で、被覆継ぎ手は実質的に均一な直径及び側壁の厚さに保たれる。しかしながら、被覆継ぎ手の端部付近の変位は、拡大器具が移動する方向に依存する。
【００２２】
図２Ａは、直径と側壁の厚さの公称比率［ｄ／ｔ］が約２０である、拡大されていないパイプ１００の継ぎ目を示す。拡大前のパイプ１００は、たとえば、８００００［ｐｓｉ］の炭素鋼で形成されている。図２Ａの前記拡大前のパイプ１００上には、接続が形成されていない。前記拡大されていないパイプ１００は、内径（ＩＤ）１００Ａと、外径（ＯＤ）１００Ｂと、壁面１００Ｃと、から構成される。前記拡大されていないパイプ１００は、前記拡大されていないパイプ１００の内部を、拡大されていない一方端部１０２から拡大されていない他方端部１０３まで、一定の方向１０１Ａに一般的に動かされる拡大器具１０１によって、拡大されるように設計されている。
【００２３】
図２Ｂは、拡大後のパイプ１０４の継ぎ手を示す。拡大後のパイプ１０４は、内径１０４Ａと、外径１０４Ｂと、側壁１０４Ｃと、から構成されている。前記拡大されたパイプ１０４は、拡大されていないプレーンエンドパイプ（図２Ａの１００）よりも短く（図２Ｂでは、明確にするために、短くなった長さを誇張して示す）、及び前記拡大されたパイプ１０４の側壁１０４Ｃは、一般的に前記拡大されていないパイプ（図２Ａの１００）の側壁よりも薄い。前記拡大されたプレーンエンドパイプ１０４の端部１０５、１０６は、図２Ａに示される前記拡大器具１０１のような、円錐形の先細り状の冷間成形の「ピッグ」によって拡大される、被覆部及び管部の特徴的な変形を示す。拡大された一方端部１０５は、前記パイプの前記端部が放射状に鐘形に拡がっていること、及び前記端部付近のパイプ部が軸方向に対して「しわになっている」又は「波打っている」ことを示す。拡大された他方端部１０６は、前記端部周辺が放射状に鐘形に縮んでいることを示す。前記パイプの側壁の前記放射状の変位は、明確にするために誇張して示す。
【００２４】
図３Ａは、前記一方端部周辺（図２Ｂの１０５）の前記パイプ（図２Ｂの１０４）の長さに沿った、拡大されたプレーンエンドパイプ（図２Ｂの１０４）の変位のプロットを示す。前記第一の拡張端部（図２Ｂの１０５）の変位は表の端１０８Ａに示されており、前記パイプの胴部付近のひずみは表の端１０８Ｂに示されている。図３Ｂは、図３Ａに示される前記プロットによって、物理的な結果が表されているパイプの断面図である。
【００２５】
図３Ａにおいて、拡大された内径（図３Ｂの１０４Ａ）のひずみが、内径の周方向のひずみ曲線１０７Ａ、内径の軸方向のひずみ曲線１０７Ｃ、及び内径の放射状のひずみ曲線１０７Ｅとして示されている。拡大された外径（図３Ｂの１０４Ｂ）のひずみが、外径の周方向のひずみ曲線１０７Ｂ、外径の軸方向のひずみ曲線１０７Ｄ、及び外径の放射状のひずみ曲線１０７Ｆとして示されている。前記拡大器具（図２Ａの１０１）によって拡大された後は、予想されるとおり、前記パイプ（図３の１０４）が短くなること及び減少する側壁の厚さを有することは明らかであるが、前記パイプの胴部において前記軸方向のひずみ（１０７Ｃ及び１０７Ｄ）、及び前記放射状のひずみ（１０７Ｅ及び１０７Ｆ）は、表の端部１０８Ｂに示されるとおり実質的に一定及び負である。
【００２６】
変曲点１０９の付近で、前記外径の軸方向のひずみ１０７Ｄ及び前記内径の軸方向のひずみ１０７Ｃは分かれ、前記外径の軸方向のひずみ１０７Ｄは上昇（すなわち、負の値が小さくなる）し、及び前記内径の軸方向のひずみ１０７Ｃは減少（すなわち、負の値が大きくなる）して、前記パイプ（図３Ｂの１０４）が外部方向に放射状に膨らみ始めることを示している。変曲点１１０Ａを左から右へ見るとき、前記外径の軸方向のひずみ１０７Ｄは減少し始め、内径の軸方向のひずみ１０７Ｃは増加し始めるので、前記パイプ（図３Ｂの１０４）が内部方向に放射状に縮むことを示している。変曲点１１０Ｂでは、前記軸方向のひずみは曲線１０７Ｃ，１０７Ｄであり、交差する。変曲点１１１では前記パイプ（図３Ｂの１０４）が外部方向に放射状に拡がり始め、変曲点１１２では、前記外径の軸方向のひずみ１０７Ｄが上昇し続けるのに対し、前記内径の軸方向のひずみ１０７Ｃが減少し始める（たとえば、前記パイプ（図３Ｂの１０４）の前記端部（図３Ｂの１０５）付近で、放射状の拡大の割合が減少する）。
【００２７】
図３Ｂでは、前記パイプ１０４のわずかに拡大された外径１０４Ｄが、前記変曲点１０９、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１１、１１２での前記パイプ１０４の放射状の変位に対する基準として示されている。前記パイプの側壁の放射状の変位は、明確にするために、わずかに誇張して示す。変曲点１１１で変位が最大となり、及び側壁の厚さ１０４Ｃは前記パイプ１０４の前記端部１０５の周辺でわずかに減少している。
【００２８】
前記「しわになっている」又は「波打っている」前記パイプの前記端部付近では、たとえば、急激に減衰する折曲状の関数に類似している。前記拡大過程について、有限要素解析（ＦＥＡ）及び物理的実験を基にすると、本発明では、前記振幅、周期、及び前記「波打っている」減衰は、前記パイプで要求される放射状の拡大の総量と、前記直径と側壁の厚さの比率［ｄ／ｔ］と、前記拡大器具の設計（特に前記先細りの角度）と、前記拡大器具と前記拡大されていないパイプの摩擦係数と、に依存すると仮定される。
【００２９】
図４Ａは、前記拡大された他方端部１０６の付近の前記パイプの長さに沿った、前記パイプ１０４のひずみのプロットを示す。前記拡大された他方端部１０６付近のひずみは、表の端１１４Ａに示してあり、前記パイプの胴部付近のひずみは表の端１１４Ｂに示されている。図４Ｂは、図４Ａに示されている前記プロットによって物理的な結果が表されている、前記パイプの断面図である。
【００３０】
拡大された内径１０４Ａのひずみは、内径の周方向のひずみ曲線１１３Ａと、内径の軸方向のひずみ曲線１１３Ｃと、及び内径の放射状のひずみ曲線１１３Ｅとして示されている。拡大された外径１０４Ｂのひずみは、外径の周方向のひずみ曲線１１３Ｂと、外径の軸方向のひずみ曲線１１３Ｄと、及び外径の放射状のひずみ曲線１１３Ｆとして示されている。前記軸方向のひずみ（１１３Ｃ及び１１３Ｄ）、及び前記放射状のひずみ（１１３Ｅ及び１１３Ｆ）は、表の端１１４Ｂ周辺に示されるとおり、前記パイプの胴部で実質的に一定で負であり、予想されるとおり、前記拡大器具（図２Ａの１０１）によって拡大されたときは、前記パイプ（図４Ｂの１０４）が短くなること及び側壁の厚みが減少することは明らかである。また、図４Ａに示される前記パイプ（図４Ｂの１０４）の前記胴部のひずみ量（すなわち、表の端部１１４Ｂのひずみ量）は、図３Ａに示される前記パイプの前記胴部のひずみ量（すなわち、表の端部１０８Ｂ）に一致する。
【００３１】
図４Ａにおいて、変曲点１１５Ａの左側から右側にかけて見ると、前記軸方向のひずみ曲線１１３Ｄが上昇（すなわち、負の値が小さくなる）し、前記内径の軸方向のひずみ曲線１１３Ｃが減少（すなわち、負の値が大きくなる）して、前記パイプ（図４Ｂの１０４）が外部方向に放射状に鐘形に膨らみ始めることを示す。変曲点１１５Ｂでは、前記外径の軸方向のひずみ曲線１１３Ｄが減少し、前記内径の軸方向のひずみ曲線１１３Ｃが上昇するので、前記パイプ（図４Ｂの１０４）が内部方向に放射状に鐘形に拡がることを示す。前記「内部方向に鐘形に拡がること」は、表の端１１４Ａに示されている拡大された他方端部（図４Ｂの１０６）まで続く傾向にある。
【００３２】
図４Ｂでは、前記拡大されたパイプの胴部の公称外径１０４Ｄが、前記変曲点１１５Ａ及び１１５Ｂでの前記パイプ１０４の放射状の変位に対する基準として示されている。前記パイプの側壁の放射状の変位は、明確にするためにわずかに誇張しており、側壁の厚さ１０４Ｃは実質的に一定である。変曲点１１５Ａでは、前記パイプが外部方向に鐘形に拡がることが指示されている。図４Ａ上の点について検討すると、前記パイプ１０４が変曲点１１５Ｂで内部方向に放射状に鐘形に拡大し始め、前記変曲点１１５Ｂから前記拡大された他方端部１０６まで放射状に鐘形に拡大し続ける。
［ねじ山を有する管状の継ぎ目の放射的で可塑的な拡大］
【００３３】
放射的に拡大された管部又は被覆部の継ぎ目にねじ山を有する接続部を設計するに際し、本発明では、前記ねじ山を有する接続部付近の前記管部の継ぎ目で起こる前記軸方向及び放射状の変位を補償するための方法を発見している。したがって、本発明の実施態様では、可塑的で放射的な拡大後に、管状のパイプの継ぎ目及び被覆継ぎ手、継ぎ目の管部、の端部付近の前記軸方向の及び放射状の変位が補償できるように設計される。本発明の実施態様では、可塑的で放射的な拡大後に、前記ねじ山を有する接続部が前記結合を保てるように、選択して配置された溝が使われてもよい。
【００３４】
Ｖ字型又は正方形肩部のねじ山を有する接続部（ＡＰＩの丸み歯又は鋸歯状のねじ山）を包含するパイプ部の長さが可塑的に放射状に拡大するとき、接続部の可塑的な変形は、プレーンエンドパイプが可塑的に放射状に拡大する際の前記軸方向及び放射状の変位と同様である、軸方向及び放射状の変位の原因となることが実験に示されている。なぜなら、前記ねじ山は、前記雄側及び雌側接続部の放射状の相対的な変位にとって大きな抵抗を示さないからである。たとえば、放射的に拡大させるための器具が被覆部（通常、坑内で、雄側接続部の下向きに尖っている端部（雄側下方）に取り付けられる）の典型的な部材を軸方向に上向きに移動するとき、ＡＰＩの鋸歯状のねじ山を具備する接続部が構成されている雄側端部は、図２Ｂに示されている拡大された一方端部（図２Ｂの１０５）と同様の方法で変形され、雌側端部は図２Ｂに示される前記拡大された他方端部（図２Ｂの１０６）と同様の方法で変形する。前記雄側及び雌側端部（この例では、ＡＰＩの鋸歯状のねじ山を包含する）は、互いに関連し放射状に制限を受けるということがないので、上記に詳細に記述したとおり、前記雌側端部は一般的に放射状に外部方向に拡大し、及び前記雄側端部は一般的に放射状に内部方向に拡大する。
【００３５】
しかしながら、もしねじ山を有する接続部が放射状の変形に対して抵抗するなら、ねじ山を有する接続部を形成するために、あり継手状（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）のねじ山が用いられている場合に、雌側及び雄側接続部の被覆されていない端部（前記最後にはまり合ったねじ山を越えて拡大する、前記ねじ山を有する接続部の一部分）は、一般的に、図２Ｂに示される拡大された他方端部（図２Ｂの１０６）と同様の方法で、内部方向に放射状に拡大することが、実験及び有限要素法（ＦＥＡ）を通して示されている。したがって、可塑的に放射状に拡大した後、前記雌側端部と、前記雌側端部が放射状に内側に拡大する際に形成される前記雌側端部付近の雄側肩部と、の間の上昇する接触応力のために、外部の金属同士の密着（すなわち、前記雌側接続部の端部によって形成される外部肩部付近で、前記雄側接続部と前記雌側接続部との間に形成される密着）は、一般的に、あり継手状（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）のねじ山で形成することができる。しかしながら、可塑的に放射状に拡大された後は、前記雄側頭部の端部は内側に拡大する（前記雌側接続部から離れる）傾向にあり、内部の金属同士の密着（たとえば、前記雄側接続部の頭部付近に形成される密着）は、一般的なあり継手状（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）のねじ山であっても保つことが困難である。ゴムの弾性を利用した密着のような、管状接続部のための他の密着機構も同様の困難に直面する。
【００３６】
本発明の譲渡人に譲渡され、及びその全てをこの中に引用として組み込まれる、ブロス（Ｂｌｏｓｅ）らの米国特許Ｎｏ．５，４２３，５７９では、ねじ山を有する管状接続部として金属同士の密着が開示されている。確実な金属同士の密着状態を形成するために、前記雄側及び雌側接続部は、薄い円筒状の接着部を形成すべく一般的に互いに接触しており（たとえば、対応する雄側及び雌側の要素上で不釣り合いの角度によって達成される）、及び前記接続部は、前記密着部で最小の接触応力を選択するように形成すべく一般的に固くはめ合わされなければならない（たとえば、内部及び／又は外部の圧力に逆らって密着するために）。したがって、可塑的に放射状に拡大された被覆部に構成される、ねじ山を有する接続部付近の確実な金属同士の密着状態を形成するため、前記接続部は、前記接続部の破損を避けるため及び密着部を保つために、拡大応力を緩和するように設計されなければならない。
【００３７】
ここに示されている前記発明の実施態様において、ねじ山を有する接続部を形成するために用いられるねじ山は、ねじ山の幅が収束する、あり継手状（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）のねじ山として一般的に構成される楔形のねじ山である。楔形のねじ山は従来技術として知られており、すべてが本発明の譲渡人に譲渡されている、たとえば、ブロスら米国特許Ｎｏ．ＲＥ３０，６４７、リーブス（Ｒｅｅｖｅｓ）による米国特許Ｎｏ．Ｒｅ３４，４６７、オルトロフ（Ｏｒｔｌｏｆｆ）らの米国特許Ｎｏ．４，７０３，９５４、及びモット（Ｍｏｔｔ）による米国特許Ｎｏ．５，４５４，６０５に開示されている。これらの特許はそれぞれ、ここに引用として組み込まれている。前記発明のこれらの特有な実施態様に用いられている楔形のねじ山は、一般的に、あり継手状（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）のねじ山として形成される。たとえば、ねじ山の頂部は前記ねじ山の根よりも幅が広くなっており、その中で二つのねじ山の側面は、異なるが一定の進み（ｌｅａｄｓ）を具備する。楔形のねじ山の形状の幅は、一般的に、前記ねじ山の長さに沿って（たとえば、螺旋状のねじ山の形状に沿って）変わる。前記接続部が（螺旋状に）構成されるとき、雄側及び雌側接続部の結合を構成するねじ山側面は相互に接近している。加えて、前記発明の実施態様では、両方の側面は対応する負の角度（それらが形成される前記管状接続部の前記軸との関係で）を有し、一方の側面は負の角度となり一方の側面は正の角度となり、及び前記ねじ山の頂部が一般的に前記ねじ山の根部よりも広ければ前記と同様となる、楔形のねじ山の形状を具備することもある。さらに、楔形のねじ山があり継手状（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）のねじ山でないこともある。
【００３８】
楔形のねじ山は、たとえば別個のトルクを与える肩部を必要としないので、前記発明の実施態様で用いられる。荷重が集中していること及び前記楔形のねじ山の形状に形成される側面が鋭いことにより構成上互いに反発しあうため、別個のトルクを与える肩部を必要としない。加えて、前記ねじ山を有する構成の前記一般的なあり継手状（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）は、前記接続部が可塑的に放射状に拡大する間ずっと、前記雌側及び雄側の放射状の分離に対して抵抗を与える。
【００３９】
可塑的に放射状に拡大する際の前記被覆部材の軸方向の減耗（たとえば、ポアソン過程のために）は、前記被覆部材を形成する金属同士の最大圧縮応力を超えて前記肩部の接触応力を上昇させるため、伝統的な肩部のあるねじ山を有する接続部において前記肩部が激しく磨耗し及び／又は崩壊に至るので、楔形のねじ山は、可塑的に放射状に拡大する被覆部及びそれと同様なものに、いくつかの利点を与えることが示されている。しかしながら、可塑的で放射的な適度な拡大（たとえば、実質的に１０％以下の拡大）では、拡大の間ずっと、一般的なあり継手状（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）のねじ山を具備する肩部の結合は、前記接続部の放射的な分離に対し適度な抵抗、及び前記肩部の十分な接触応力を与える。準あり継手状（ｓｅｍｉ−ｄｅｖｅｔａｉｌｅｄ）の前記ねじ山の形状（たとえば、前記溝部の側部の一部分を形成するねじ山が、前記パイプの軸との関係で約９０度の角度である）も、拡大の間じゅうずっと前記接続部の放射状の分離に対して抵抗を与えることが、これらの従来技術によって理解されている。他の実施態様では、あり継手が完全に示されていない。したがって、前記発明は、あり継手状（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）のねじ山を具備するここに示されている実施態様に制限されることを意味しない。
【００４０】
図５では、実質的に拡大されていない状態の前記発明の実施態様を示す。前記接続部は外面ねじ山１５３を具備する雄側接続部１３０と、内面ねじ山１３２を具備する雌側接続部１３１と、を具備する。加えて、前記雄側接続部１３０、及び前記雌側接続部１３１は、それぞれ、結合し、前記接続部構成上に金属同士の密着１３４を構成する、対応する隣接密着面１３４Ａ、１３４Ｂを具備する。実施態様では、前記ねじ山１５３及び１３２は、図５に示される楔形のねじ山であることもある。この実施態様では、前記ねじ山１５３及び１３２は一般的にあり継手状（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）であり、前記雄側接続部１３０及び前記雌側接続部１３１が、可塑的な放射状の拡大の間ずっと、互いに関連して放射状に変形することを防ぐ。上述したように、可塑的に放射状に前記接続部を拡大するために用いる拡大器具（示されていない）の移動する方向１３３は、前記雄側接続部１３０が、隣接した密着面１３４Ａ、１３４Ｂ間の密着によって定められる前記密着１３４の領域で、プレーンエンドパイプ（図３Ａの１０６）の拡大された前記他方端部と同じように作用すること、を決定する（すなわち、前記雄側１３０の末端部１３５は、可塑的で放射的な拡大後に内側に拡がる傾向にある）。
【００４１】
図５に示された実施態様では、直角の断面図で示される螺旋形状の溝１５０が前記雌側接続部１３１の外部に形成されている。当業者は、前記螺旋形状の溝１５０の前記断面図が、前記発明の範囲から逸脱しない範囲で、大きさ及び形状を様々に変更することができる。たとえば、他の実施態様において、前記螺旋形状の溝１５０は、Ｖ字型、放物線型、Ｕ字型、又は半円型の断面図となる。前記螺旋形状の溝１５０は、前記内面ねじ山１３２の頂部１５２と、実質的に前記同じ軸方向の位置である。前記螺旋形状の溝のこの位置は、前記内面ねじ山１３２の上部に対応する位置であることを表している。前記拡大器具は前記雌側接続部に接触しないので、前記雄側接続部だけが前記拡大器具によって押しつけられ、軸方向の力を直接受ける。このことは、前記雄側接続部１３０は引き延ばされる原因となり、それにより、前記二つの接続部間が結合しているので前記雌側接続部１３１も多少引き延ばされる。前記雌側接続部の前記楔形のねじ山１３２は、前記頂部１５２が厚いために、引き延ばす力に耐える。前記螺旋形状の溝１５０が前記内面ねじ山の前記頂部１５２の上部に対応する位置にあるので、通常は厚みが増す前記雌側接続部の前記側壁の厚みは減少する。前記螺旋形状の溝１５０が起因する側壁の厚みの前記減少は、前記内面ねじ山１３２による前記軸方向の応力を緩和する。それと同時に、前記接続部の軸方向及び周方向の強度の総和は、前記雌側接続部の前記壁面の厚みの最小値（前記内面ねじ山１３２の前記根部１５５で生じる）が減少しないので、著しく減少することがない。
【００４２】
図６Ａ及び６Ｂでは、本発明の実施態様である雌側接続部２１５及び雄側接続部２１６が示されている。前記雌側接続部２１５及び雄側接続部２１６は、それぞれ、内面ねじ山２１１と、及び外面ねじ山２１２とを具備しており、及び二つの管状接続部を接続するように、結合し、ねじのように（ｔｈｒｅａｒｌｙ）互いにはまり合う。台形の断面を有する螺旋形状の溝２０７は、前記雌側接続部２１５の前記外面に形成されている。前記螺旋形状の溝２０７の位置は、前記螺旋形状の溝２０７から前記内面ねじ山２１１への斜線によって示されている。前記螺旋形状の溝２０７の前記位置及び螺旋形状は、前記雌側接続部２１５の限界断面２１０を著しく減少させず、それにより、前記雌側接続部２１５が耐えうる前記最大の伸び及び圧縮が決まる。前記限界断面は、前記最大の軸方向の荷重に耐えなければならない、前記雌側接続部２１５の最小の断面に存在する。前記限界断面２１０の領域は、前記管部の前記軸（示されていない）に対して交差して配置される。この特定の実施態様では、前記限界断面２１０の位置は、前記周方向の溝２０５に一致する。周方向の溝２０５を具備していない実施態様では、前記限界断面２１０はねじ山を有する逃げ（ｒｅｌｉｅｆ）溝（示されていない）に位置すればよい。前記限界断面２１０は、圧縮及び伸長の荷重を受ける間、一般的に雌側接続部にとって破壊点である。前記螺旋形状の溝２０７は、前記雌側接続部の軸方向の位置から金属のほんの一部分だけを取り除くので、前記限界断面２１０に与える影響は小さい。
【００４３】
図６Ａ及び６Ｂに示される前記実施態様は、四つの別個の密着がある。前記雌側接続部２１５は二つの密着領域２０１Ａ及び２０３Ａを具備し、それぞれ前記雄側接続部２１６に設けられた密着領域２０１Ｂ及び２０３Ｂと結合し、密着状態となる。前記雌側接続部２１５及び雄側接続部２１６は溝２０５及び２０６を有し、それぞれそこで結合し、たとえばゴム状のＯリングのような、別個の密着リング（示されていない）を有する。密着領域２０１Ａ及び２０１Ｂ、及び溝２０６に設けられる前記密着リングは、外部の圧力に対抗するように密着する。密着領域２０３Ａ及び２０３Ｂ、及び溝２０５に設けられる前記密着リングは、内部の圧力に対抗するように密着する。本発明の前記実施態様の特性は、前記接続部の可塑的で放射状の拡大の間に、これらの密着を保つのに役立つ。
【００４４】
上述した前記実施態様では一定の断面を持つ螺旋形状の溝が形成されているが、本発明に係る請求の範囲では一定の断面に限定されない。ある実施態様では、前記螺旋形状の溝の幅が、前記雌側接続部の楔形のねじ山の前記頂部の幅の変化と等しい割合で変化することもある。ある実施態様では、前記螺旋形状の溝の深さが、前記雌側接続部の軸方向の長さに沿って変化してもよい。たとえば、前記断面が薄い前記雌側接続部の末端部に、浅い螺旋形状の溝が具備されることは望ましい。当業者は、本発明に係る請求の範囲から逸脱せずに、前記螺旋形状の溝の前記断面の前記形状及び大きさを変えることができることを理解する。さらに、前記螺旋形状の溝は、内側のねじ山の長さよりも短い長さである。当業者は、本発明に係る請求の範囲から逸脱せずに、前記螺旋形状の溝が、前記雌側接続部の部分だけに又は前記全体に渡り形成できることを理解できる。
【００４５】
上記の実施態様で説明された前記螺旋形状の溝が、可塑的に放射状に拡大される、管状接続部上の接続部の強度及び密着の密着性を保つことに有用であるため、前記螺旋形状の溝は前記雌側接続部の前記外面上の損傷の影響に耐えることにも役立つ。激しく擦られる及び削られることが、表面を処理する間（たとえば、接続部を形成する間）、及び前記井戸の中を前記管状の接続部が移動するときに、前記雌側接続部の前記外面で生じる。前記管状接続部が井戸の中に形成される被覆窓（ｃａｓｉｎｇ  ｗｉｎｄｏｗ）を通過するときに、付加的に擦られる及び削られることが生じる。これらの擦られる及び削られることは応力として働き、前記拡大過程の間、前記雌側接続部が裂ける原因となる。激しい応力の間、これらの擦られる及び削られることは、伝播するひびを形成する。井戸の中で前記雌側接続部が移動する間に生じるような、軸方向に擦られる及び削られることが原因のひびは、激しい周方向の応力が加わっているとき、典型的に前記雌側接続部の軸に沿って伝播する。螺旋形状の溝は、前記軸方向及び外周方向の両方で、これらのひびの伝播を減らすことに役立つ。前記雌側接続部の外面に形成される前記螺旋形状の溝のこの利点は、拡大することのない接続部にとっても有用である。
【００４６】
掘削用パイプ及び掘削用環管のような管の接続部にとって特に有用となるように、雌側接続部の前記外径上に螺旋形状の溝を形成することが、本発明によって見出された。掘削用環管は、特に、実質的に一定の外径を具備するパイプを１つの部品として製造される。掘削用環管の接続部は、一般的に、前記掘削用環管の胴部と同じ外径を具備する。掘削用パイプは、特に、管の部材の各々の末端に、接続器具を溶接することによって製造される。前記接続器具は、特に、前記掘削用パイプよりも大きな外径を有する。前記接続器具は、内面ねじ山（雌側）又は外面ねじ山（雄側）のどちらかを包含する接続部を具備する。掘削用パイプの標準的な構成は、一方端部に雄側接続部の端部を、及びそれとは逆の端部に雌側接続部の端部を有する。
【００４７】
図７Ａは、従来技術の接続器具の断面図を示す。前記接続器具は、結合し互いに接続を形成する雄側接続部７０１及び雌側接続部７０２を具備する。前記雄側接続部７０１は、掘削用パイプ７０６Ａに取り付けてある。前記雌側接続部７０２は、掘削用パイプ７０６Ｂに取り付けてある。接続器具の前記外径７０３は、前記掘削用パイプ７０６Ａ及び７０６Ｂの前記外径よりも大きい。前記接続器具の前記内径７０５は、前記掘削用パイプ７０６Ａ及び７０６Ｂの前記内径よりも一般的に小さい。
【００４８】
図７の説明を続けると、接続器具の前記外面７０３は、使用される間、磨耗する。前記磨耗の多くは、前記井戸の中で前記掘削用パイプが回転することが原因である。特に前記坑内の状態に依存するが、磨耗の割合は仕様によって変わる。前記外径７０３が磨耗するとき、前記断面領域が減少するので、大半の接続部で回転モーメント及び張力に対する強度が減少する。耐久力に対して肩部７０８に依存しない図７の楔形のねじ山７０７は、先端面取り部７０９の直径まで、実質的に十分な耐久力を維持する。肩部まで形成することが要求される他の接続部では、前記外径７０３の磨耗の間、徐々に耐久力が減少する。前記先端面取り部７０９を超えるほど、前記外径７０３が磨耗により減少した後は、前記掘削用パイプは取り替えられる。
【００４９】
磨耗を減少させるため、接続器具は、前記接続器具の一部分に形成された硬い帯状部７０４を具備する。硬い帯状部７０４は、溶着金属の母体中にカーバイド粒子を用いることにより、加えられる。前記接続器具の前記外径７０３の磨耗に加え、特に金属の被覆部において、硬い帯状部７０４は前記坑内の前記磨耗を減少することに役立つ。前記硬い帯状部７０４を用いているにも関わらず、特定の高い割合で磨耗が起こる状況もある。ある範囲を掘削する時によく出くわすのだが、玄武岩の岩壁が存在する状況もある。地熱の井戸では、一般的に玄武岩の岩壁が存在する場所がよくある。前記玄武岩の岩壁は、非常に重い掘削用パイプ及び掘削用環管はもちろんだが、掘削用パイプの前記外径７０３を放射状に侵食する高い磨耗性がある。玄武岩の岩壁のある岩層での掘削は、掘削用パイプの使用寿命を、期待される典型的な使用寿命を短く見積もった、井戸三つに減らすことが知られている。
【００５０】
図７Ｂでは、本発明の実施態様に従った、接続器具の断面図が示されている。図７Ａと同じ大きさの坑内での使用に適するようにされている、図７Ｂの前記接続器具は、前記図７Ａの接続器具と実質的に同じ外径７０３を具備する。螺旋形状の溝７１５は、前記接続器具の前記外面７０３に形成されている。前記螺旋形状の溝７１５は、本発明の一つ又は複数の利点を示すためには、前記ねじ山７０７に対応する位置に形成する必要はない。しかしながら、もし前記螺旋形状の溝が前記ねじ山７０７に対応する位置に形成されると、前記雌側接続部７０２はより丈夫になる。
【００５１】
図７Ａと図７Ｂを以下のように比較することは、具体的な実施例について説明するためのものであって、本発明の範囲が限定されるものではない。具体的な実施例として、図７Ａの前記接続器具は、Ｈｙｂｒｉｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ＬＰによって販売されているＷＴ５０接続器具である。前記ＷＴ５０接続器具は、通常、６―３／４インチの外径７０３及び内径７０５を有しており、結合されて、５インチの外径及び４―１／４インチの内径を有する１９．５０ｌｂ／ｆｏｏｔの掘削用パイプに取り付けられる。前記先端面取り部７０９の直径は、６−１１／３２インチである。図７Ｂの前記接続器具は、Ｈｙｂｒｉｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ＬＰによって販売されているＷＴ４６接続器具と同じであり、したがって、もし前記内径７０５がＷＴ５０接続器具と同じ内径を維持していれば、一般的に図７ＡのＷＴ５０接続器具よりも小さな外径を有し、及び図７ＡのＷＴ５０接続器具よりも低い強度を有する。もし強度の減少を許さないとすれば、そのとき前記内径７０５は減少する。しかし、掘削流体が前記掘削用パイプを通して注入される際に、内径の減少は圧力損失を上昇させる原因となる。しかしながら、図７Ｂに示される前記実施態様では、前記内径７０５が前記ＷＴ５０接続器具の内径と同じになるように保たれるので、前記接続器具の前記外径は前記ＷＴ５０接続器具の前記外径と等しくなるように大きくなる。その結果、前記接続器具の前記雄側接続部７０１は、前記ＷＴ５０接続器具と比べて低い強度を有する。
【００５２】
図７Ｂに示される前記接続器具の外径が通常よりも大きいので、前記雌側接続部７０２の強度が前記雄側接続部との関係で上昇する。雄側接続部の強度に対する雌側接続部の強度の前記割合は、一般には、曲げ強さ比（ＢＳＲ）として知られている。ＢＳＲが１の場合（すなわち、１：１の場合）、前記雌側接続部及び雄側接続部は等しい強度である。ＢＳＲが１よりも大きい場合、前記雌側接続部の方が雄側接続部よりも強度がある。もし雌側接続部が前記雄側接続部との曲げの関係でとても強度があるならば、前記雄側接続部は前記接続器具が曲る際に破損する。前記望ましいＢＳＲは、異なるねじ山によって変わる。たとえば、楔形のねじ山の接続器具（前記ＷＴ４６及びＷＴ５０）では、一般的に１．０と１．５の間のＢＳＲが望ましい。大半の米国石油学会（ＡＰＩ）の接続器具にとって、前記ＢＳＲは約２．５にしなければならない。大半のＡＰＩの接続部にとって、前記雄側接続部の相対柔軟度は、前記接続部に先行荷重をかけて前記接続を形成する間じゅうずっと、前記雄側接続部が伸縮する原因となる。当業者は、前記望ましいＢＳＲが前記個々の管状接続部に依存して変わってもよいことを理解する。したがって、本発明の実施態様は、前記ＢＳＲに対して特定の値に制限されない。
【００５３】
前記ＷＴ５０接続器具と等しくなるように、前記ＷＴ４６接続器具の前記外径７０３及び内径７０５を維持することは、結果として望まれるよりも高いＢＳＲになる。これは、前記雌側接続部７０１が、前記雄側接続部７０２との関係で強化されるからである。前記ＢＳＲが減少するとき、螺旋形状の溝７１５は前記外径７０３に形成されることもある。前記螺旋形状の溝７１５は、前記雌側接続部７０２から金属を取り除いて形成し、前記雌側接続部７０２がより柔軟になる。前記螺旋形状の溝７１５の深さ、幅、及び間隔は、前記ＢＳＲの必要な減少に依存して、変ることもある。多くの金属を取り除くことは前記ＢＳＲを減少させるが、摩耗に対抗するための金属が少なくなる結果となる。ある実施態様では、前記螺旋形状の溝７１５は、前記雌側接続部の前記ねじ山７０７に対応した位置にあり、及び前記先端面取り部７０９と等しい深さを有する。当業者は、本発明に係る請求の範囲を逸脱せずに、前記ＢＳＲの釣り合い及び耐摩耗性が変ることもあることを理解する。前記雌側接続部７０２上の過剰な金属は、使用中に磨耗する多くの金属を提供する。したがって、前記同じ磨耗の割合であれば、長い使用寿命を提供することになる。加えて、前記螺旋形状の溝７１５は、容易に観察可能な磨耗の指標を提供する。もし前記螺旋形状の溝７１５の深さが前記接続器具の最小の有用な外形に近ければ、前記螺旋形状の溝７１５がもはや見えないので、人は前記掘削用パイプを交換すべきことに気付く。
【００５４】
図７Ａ及び７Ｂは特定の例を提供し、当業者は、本発明の一つ又は複数の利点を達成するために、前記同じ原理を他の接続部に適用できることを理解しうる。要約すれば、より大きな接続器具の外径を維持しているのに、通常よりも小さな接続器具が選ばれることもある。前記螺旋形状の溝を加えることは、前記雌側接続部から金属を取り除くことになり、より柔軟性のある雌側接続部になり、望ましいＢＳＲが達成される。有用な磨耗の指標を提供するため及び前記雌側接続部の柔軟性を上昇させるために、同様の方法で螺旋形状の溝は掘削用環管の雌側接続部に形成されることもある。さらに、外径の磨耗が本発明の利点の１つ又は複数の達成に関係する場合に、螺旋形状の溝は応用されて接続部に形成されることもある。
【００５５】
前記発明がわずかな数の実施態様と関係することが示されているが、ここに開示す利点を持つこれらの技術は、ここに開示されている前記発明に係る請求の範囲を逸脱することなく、他の実施態様に応用できることを示す。したがって、前記発明に係る請求の範囲は、添付されている前記請求項だけに限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、一般的に、管状の部分上にあるねじ山を有する接続部などに関する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、典型的な放射状拡大器具を示す。
【００５８】
【図２Ａ】図２Ａは、拡大前のプレーンエンドパイプ（端面が平坦なパイプ）の継ぎ目のａを示す。
【００５９】
【図２Ｂ】図２Ｂは、拡大後の図２Ａに示されるプレーンエンドパイプの継ぎ目を示す。
【００６０】
【図３Ａ】図３Ａは、図２Ｂに示された放射状に拡大されたパイプにおいて、拡大された第一の端部付近が変形する様子を長さ方向にしたがって示すグラフである。
【００６１】
【図３Ｂ】図３Ｂは、図２Ｂに示される放射状に拡大されたパイプの断面を示す。
【００６２】
【図４Ａ】図４Ａは、図２Ｂに示される放射状に拡大されたパイプにおいて、拡大された第二の端部付近が変形する様子を長さ方向にしたがって示すグラフである。
【００６３】
【図４Ｂ】図４Ｂは、図２Ｂに示される放射状に拡大されたパイプの断面図を示す。
【００６４】
【図５】図５は、本発明の実施態様における、拡大されていない状態での管状接続部の断面を示す。
【００６５】
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施態様における、雌側接続部の断面を示す。
【００６６】
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の実施態様における図６Ａに示される、前記雌側接続部にはめ合わされて雌側接続部と接続する雄側接続部の断面を示す。
【００６７】
【図７】図７は接続器具の断面を示す。図７Ａは、従来技術の接続器具の断面を示す。図７Ｂは、本発明の実施態様における、接続器具の断面を示す。
【図１】
2008516157.tif 000003
【図２Ａ】
2008516157.tif 000004
【図２Ｂ】
2008516157.tif 000005
【図３Ａ】
2008516157.tif 000006
【図３Ｂ】
2008516157.tif 000007
【図４Ａ】
2008516157.tif 000008
【図４Ｂ】
2008516157.tif 000009
【図５】
2008516157.tif 000010
【図６Ａ】
2008516157.tif 000011
【図６Ｂ】
2008516157.tif 000012
【図７】
2008516157.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月18日(2007.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面ねじ山を具備する雌側接続部と；
外面ねじ山を具備する雄側接続部であって、
前記外面ねじ山が結合され、前記内面ねじ山とねじのように（Ｔｈｒｅａｄｅｄｌｙ）はまり合うものと；
前記雌側接続部の外面に形成された実質的に螺旋形状の溝と；
を具備する管状接続部。
【請求項２】
前記実質的に螺旋形状の溝は、
前記内面ねじ山に実質的に対応する位置にある、
請求項１に記載の管状接続部。
【請求項３】
前記雌側接続部は、
さらに第一の密着面を具備し、
前記雌側接続部は、
さらに第二の密着面を具備し、
前記管状接続部が放射状に可塑的に拡大した後に、前記第一及び第二の密着面が結合し、密封状態となる、
請求項１に記載の管状接続部。
【請求項４】
前記内面ねじ山及び前記外面ねじ山は、
実質的にあり継手状の（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）ねじ山を具備する、
請求項１に記載の管状接続部。
【請求項５】
少なくとも１つの前記実質的に螺旋形状の溝が、
長方形の断面、台形の断面、Ｖ字型の断面、放物線状の断面、Ｕ字型の断面、又は半円状の断面からなる郡から選ばれる断面を有する、
請求項１に記載の管状接続部。
【請求項６】
少なくとも１つの前記実質的に螺旋形状の溝が、
前記雌側接続部の軸方向の長さに沿って変化する断面を有する、
請求項１に記載の管状接続部。
【請求項７】
前記内面ねじ山及び前記外面ねじ山が、
楔型のねじ山を具備する、
請求項１に記載の管状接続部。
【請求項８】
少なくとも１つの前記実質的に螺旋形状の溝の幅が、
前記内面ねじ山の頂部の幅の変化と実質的に等しい割合で変化する、
請求項７に記載の前記管状接続部。
【請求項９】
前記内面ねじ山及び前記外面ねじ山が、
実質的にあり継手状の（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）ねじ山を具備する、
請求項７に記載の前記管状接続部。
【請求項１０】
内面ねじ山と、第一の密着面と、第二の密着面と、
を具備する雌側接続部と、
外面ねじ山と、第三の密着面と、第四の密着面と、
を具備する雄側接続部であって、
前記外面ねじ山が結合し、前記内面ねじ山とねじのように（Ｔｈｒｅａｄｅｄｌｙ）はまり合い、
及びそのはまりあう部分において、前記第一と第三の密着面が結合され外部の圧力に対して密着状態となり、及び前記第二と第四の密着面が結合され、内部の圧力に対して密着状態となり、
前記雌側接続部の外面に形成された実質的に螺旋形状の溝と、
を具備する管状接続部であって、
前記実質的に螺旋形状の溝は、前記内面ねじ山に実質的に対応する位置にある管状接続部。
【請求項１１】
前記第二の密着面付近の前記雌側接続部の内面に形成される溝であって、
前記溝は、密封リングに結合し、密封リングを支えるように形成されるものを更に具備する、
請求項１０に記載の管状接続部。
【請求項１２】
前記第三の密着面付近の前記雄側接続部の外面に形成される溝であって、
前記溝は、密封リングに結合し、密封リングを支えるように形成されるものを更に具備する、
請求項１０に記載の前記管状接続部。
【請求項１３】
前記内面ねじ山及び前記外面ねじ山が
実質的にあり継手状の（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）ねじ山を具備する、
請求項１０に記載の前記管状接続部。
【請求項１４】
少なくとも１つの前記実質的に螺旋形状の溝が、
長方形の断面、台形の断面、Ｖ字型の断面、放物線状の断面、Ｕ字型の断面、又は半円状の断面からなる郡から選ばれる断面を有する、
請求項１０に記載の前記管状接続部。
【請求項１５】
少なくとも１つの前記実質的に螺旋形状の溝が、
前記雌側接続部の軸方向の長さに沿って変化する断面を有する、
請求項１３に記載の前記管状接続部。
【請求項１６】
前記内面ねじ山及び前記外面ねじ山が、
楔型のねじ山を具備する、請求項１０に記載の前記管状接続部。
【請求項１７】
少なくとも１つの前記実質的に螺旋形状の溝の幅が
前記内面ねじ山の頂部の幅の変化と実質的に等しい割合で変化する、
請求項１６に記載の前記管状接続部。
【請求項１８】
前記内面ねじ山及び前記外面ねじ山が
実質的にあり継手状の（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）ねじ山を具備する、
請求項１６に記載の前記管状接続部。
【請求項１９】
雌側接続部に外径により、前記接続器具が、選択された曲げ応力比よりも大きな曲げ応力比を持つように、雌側接続部の外径を決定し、
螺旋形状の溝が、前記曲げ応力比をおおよそ前記選択された曲げ応力比まで減少させるように、前記雌側接続部の外面に螺旋形状の溝を形成し、そして、
前記雌側接続部の内面上に内面ねじ山を形成する、
雌側接続部の製造方法。
【請求項２０】
前記実質的に螺旋形状の溝が、
前記内面ねじ山に実質的に対応する位置にある、
請求項１９に記載の前記方法。
【請求項２１】
内面ねじ山に実質的に対応する位置に雌側接続部の外面に実質的に螺旋形状の溝を形成する、
内面ねじ山を具備する雌側接続部を修正する方法。
【請求項２２】
雌側接続部の製造方法であって、
円筒の内面に内面ねじ山を形成し、そして、
実質的に螺旋形状の溝が前記内面ねじ山に沿って実質的に位置するように、前記円筒の外面に前記実質的に螺旋形状の溝を形成する、
方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
この拡大過程では、放射状に拡大する割合は、たとえば、被覆部材を拡大するために必要な可塑的なひずみの総和と、先細りの角度９８Ｂと、被覆部材を通る拡大器具１０１の軸方向の変位の割合とによって、決定される。前記拡大過程の一貫性（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）は、たとえば、前記拡大器具１０１に沿った変移、前記被覆部材を形成する被覆部の長さのはまり合う範囲、前記被覆部の長さを連結するねじ山を有する接続部、及びそれに類似するものによって、制御される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
図５では、実質的に拡大されていない状態の前記発明の実施態様を示す。前記接続部は外面ねじ山１５３を具備する雄側接続部１３０と、内面ねじ山１３２を具備する雌側接続部１３１と、を具備する。加えて、前記雄側接続部１３０、及び前記雌側接続部１３１は、それぞれ、結合し、前記接続部構成上に金属同士の密着１３４を構成する、対応する隣接密着面１３４Ａ、１３４Ｂを具備する。実施態様では、前記ねじ山１５３及び１３２は、図５に示される楔形のねじ山であることもある。この実施態様では、前記ねじ山１５３及び１３２は一般的にあり継手状（ｄｅｖｅｔａｉｌ−ｓｈａｐｅｄ）であり、前記雄側接続部１３０及び前記雌側接続部１３１が、可塑的な放射状の拡大の間ずっと、互いに関連して放射状に変形することを防ぐ。上述したように、可塑的に放射状に前記接続部を拡大するために用いる拡大器具（示されていない）の移動する方向１３３は、前記雄側接続部１３０が、隣接した密着面１３４Ａ、１３４Ｂ間の密着によって定められる前記密着１３４の領域で、プレーンエンドパイプ（図３Ａの１０６）の拡大された前記他方端部と同じように作用すること、を決定する（すなわち、前記雄側接続部１３０の末端部１３５は、可塑的で放射的な拡大後に内側に拡がる傾向にある）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
【図２Ａ】図２Ａは、拡大前のプレーンエンドパイプ（端面が平坦なパイプ）の継ぎ目を示す。
【国際調査報告】
2008516157.tif 000014