(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油井管のネジとカップリングとの締付けを行なう締付け装置のチャックに装着されて、前記締付けの際に前記油井管あるいは前記カップリングを把持するジョーであって、締付け時に前記油井管あるいは前記カップリングに対向する締付け対向面が前記油井管あるいは前記カップリングの外径と同一の曲率で円弧状に湾曲し、かつ前記締付け対向面に平均粒径が590〜840μｍである粒子状の炭化チタンを接着させてなることを特徴とする締付け装置用のジョー。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管端部にネジを有する鋼管（たとえば油井管等）にカップリングを締付けるための締付け装置で使用するジョーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石油や天然ガスを採掘する井戸（いわゆる油井）で使用する鋼管は油井管と呼ばれており、油井管の製造工場にて管端部のネジにカップリングを締付けた状態で出荷される。油井管の製造工場にてカップリングを締付ける際に用いる締付け装置は、油井管を保持するチャック（以下、パイプチャックという）とカップリングを保持するチャック（以下、カップリングチャックという）とを備えており、パイプチャックによって油井管を所定の位置に保持しつつ、カップリングチャックを回転させることによってカップリングを回転させて螺合する構成になっている。
【０００３】
つまり締付けを行なう間は、油井管本体とパイプチャックとの相対的な位置関係、および、カップリングとカップリングチャックとの相対的な位置関係は一定である。それぞれのチャックには、油井管やカップリングに当接する複数個の治具（以下、ジョーという）がチャックに固定されており、その鋼製のジョーが油井管やカップリングに密着して把持する構成になっている。
【０００４】
カップリングの締付け時に滑りが生じると、締付け不良となって、油井管の歩留りの低下を招く。そこで、滑りを防止するために、油井管やカップリングに対向するジョーの表面（以下、締付け対向面という）に爪を有するジョーを使用し、油井管本体やカップリングに爪を引っ掛けて締付けを行なっている。そのためジョーに起因する表面疵が油井管やカップリングに発生し易いという問題がある。
【０００５】
近年、石油資源は、浅い油井（いわゆる浅井戸）で採掘可能な埋蔵量が減少し、高深度の油井（いわゆる深井戸）の掘削が進められている。深井戸においては、高温かつ腐食性の環境にある深奥部から石油資源を採掘するので、表面疵を有する油井管やカップリングを使用すると、上記の浅井戸と同じ問題点に加えて、表面疵から腐食が進行する惧れがある。また、浅井戸においては、油井の現場で、表面疵によって作業員が怪我をする、あるいは表面疵を起点として亀裂が生じる惧れがある。
この問題を解決するために、油井管やカップリングの締付けによる表面疵を防止する技術が検討されている。
【０００６】
たとえば、特許文献１に開示されたノンスリップテープをジョーの当接面に貼付けて、締付けを行なう技術が検討されている。しかし、200回程度の締付けを行なうと、ノンスリップテープが破れる、あるいは剥離する等の問題がある。つまり油井管200本ごとにノンスリップテープを交換しなければならないので、油井管の生産性の低下を招く。
また、締付け密着面にＷＣ（タングステンカーバイド）を電着して締付けを行なう技術が開発されているが、微細な疵が油井管やカップリングに発生し易いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平6-206447号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来の技術の問題点を解消し、油井管とカップリングとの締付けを行なうにあたって、油井管やカップリングの表面疵を防止することができ、しかも優れた耐用性を有する締付け装置用のジョーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、油井管やカップリングの表面疵を防止する技術について検討するために、ジョーの締付け密着面の性状を種々変化させて、油井管とカップリングとの締付けの実験を行なった。そして、油井管やカップリングの外径に合わせて円弧状に湾曲した締付け対向面に非金属材料（たとえば、炭化チタン、ダイアモンド等）の粒子を固着させたジョーは、
(A)締付け対向面に固着した非金属材料の粒子が油井管やカップリングに密着し、締付け時に滑りが生じるのを防止できる、
(B)締付け時に油井管やカップリングと締付け対向面との間に非金属材料の粒子が存在するので、極めて小さい隙間が発生する、
(C)その隙間が油井管やカップリングの表面疵の防止に寄与する、
(D)非金属材料である炭化チタンやダイアモンドは耐摩耗性に優れた素材であるから、ジョーの耐用性を高める効果が得られる
という利点を有し、さらに
(E)締付け対向面の表層に電流を流して薄いメッキ層を形成し、そのメッキ層に非金属材料の粒子を埋め込むことによって、締付け対向面に非金属材料の粒子を固着（以下、接着という）させることができる（図２参照）
という知得を得た。
【００１０】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、油井管のネジとカップリングとの締付けを行なう締付け装置のチャックに装着されて、締付けの際に油井管あるいはカップリングを把持するジョーであって、締付け時に油井管あるいはカップリングに対向する締付け対向面が油井管あるいはカップリングの外径と同一の曲率で円弧状に湾曲し、かつ締付け対向面に非金属材料の粒子を接着させてなるジョーである。
【００１１】
本発明のジョーにおいては、非金属材料としてダイアモンドを使用することが好ましい。また、その非金属材料あるいはダイアモンドの平均粒径が590〜840μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、油井管とカップリングとの締付けを行なうにあたって、油井管やカップリングの表面疵を防止することが可能となり、しかも、ジョーを長期間にわたって使用できるので、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のジョーの例を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１のジョーの締付け対向面を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明のジョーの例を模式的に示す斜視図であり、その締付け対向面を拡大して図２に断面図として示す。
鋼製のジョー１の締付け対向面1aは、締付けを行なう油井管やカップリングの外径と同一の曲率で円弧状に湾曲しており、その締付け対向面1aに非金属材料の粒子２が接着されている。非金属材料の粒子２を接着する際には、締付け対向面1aの表層に電流を流して薄いメッキ層３を形成し、そのメッキ層３に非金属材料の粒子２を埋め込み、次いで冷却することによって、図２に示すように、非金属材料の粒子２の一部分が埋没し、先端部分が突出した状態で接着できる。
【００１５】
そのジョー１をパイプチャックやカップリングチャックに装着して、締付けを行なう。締付け時には、非金属材料の粒子２の先端が油井管やカップリングに接触するので、ジョー１の締付け対向面1aと油井管やカップリングとは密着せず、その間に極めて小さい隙間が生じる。したがって、締付け時にジョー１が原因となって発生する油井管やカップリングの表面疵を防止できる。
【００１６】
非金属材料の粒子２の平均粒径が小さすぎる場合は、締付け時に滑りが生じて、締付け不良となる。平均粒径が大きすぎる場合は、非金属材料の粒子２が原因となって、油井管やカップリングに表面疵が発生する。したがって非金属材料の粒子２の平均粒径は、590〜840μｍが好ましい。
非金属材料の粒子２は、炭化チタンの粒子を使用する。
【００１７】
ジョー１の寸法は特に限定せず、締付けを行なう油井管やカップリングの外径、締付け装置の設備仕様、チャックの構成等に応じて適宜設定する。
また、締付け対向面1aにおける非金属材料の粒子２の分布密度（粒／cm2）も特に限定せず、締付けを行なう油井管やカップリングの外径、締付け装置の設備仕様、チャックの構成等に応じて適宜設定する。
なお、本発明のジョー１は、パイプチャックおよびカップリングチャックのいずれにおいても使用できる。
本発明のジョーをパイプチャックやカップリングチャックに装着する手段は、特に限定しない。たとえば、キーを介してパイプチャックやカップリングチャックにジョーを装着する等、従来から知られている手段を用いる。
【実施例】
【００１８】
図１に示す鋼製のジョーの締付け対向面に炭化チタンの粒子（平均粒径650μｍ）を接着したものをパイプチャックとカップリングチャックに装着して、油井管とカップリングの締付け（500回）を行なった。これを発明例とする。
次いで、鋼製のジョーの締付け対向面にダイアモンドの粒子（平均粒径715μｍ）を接着したものをパイプチャックとカップリングチャックに装着して、油井管とカップリングの締付け（500回）を行なった。これを参考例とする。
【００１９】
発明例および参考例は、いずれもパイプチャック、カップリングチャックやキーに関わる設備故障は発生せず、かつ締付け時のトルクおよび回転数は全て規定の範囲を満たし、円滑に操業できた。
【００２０】
その後、パイプチャックとカップリングチャックからジョーを取外して、ジョーの表面を目視で観察して、亀裂や欠損の有無を調査した。その結果、本発明のジョーは、亀裂や欠損が発生せず、優れた耐用性を有することが確かめられた。
次に、締付けを行なった油井管とカップリングの表面を目視で観察して、表面疵の有無を調査した。その結果、表面疵は認められなかった。つまり、本発明のジョーを用いて締付けを行なうことによって、油井管とカップリングの表面疵を防止できることが確かめられた。
【符号の説明】
【００２１】
１  ジョー
1a  締付け対向面
２  非金属材料の粒子
３  メッキ層
【図１】
0006489066.tif 000002
【図２】
0006489066.tif 000003