(57)【要約】  管状炭化水素作業ストリングでの使用を目的とした鋼管（４）の結合箱部分（２０）のための本発明の装置（２）は、結合箱部分（２０）を受容するように意図された内部空洞（６０）を画定する円筒形スリーブ部分（２８）を含む。保護装置（２）は、結合箱部分（２０）を取り囲むように構成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状炭化水素作業ストリングでの使用を目的とした鋼管（４，７８）の結合箱部分（２０）のための装置（２，８０）であって、
前記装置（２，８０）は、前記結合箱部分（２０）を受容するように意図された内部空洞（６０）を画定する円筒形スリーブ部分（２８）を含み、
前記装置（２，８０）は、前記結合箱部分（２０）を取り囲むように構成されることを特徴とする、
装置（２，８０）。
【請求項２】
前記円筒形スリーブ部分（２８）の軸方向長さ（ｌ３４，ｌ３４’）は、１４５ｍｍ〜３０５ｍｍの範囲内である、
請求項１に記載の装置（２，８０）。
【請求項３】
前記円筒形スリーブ部分（２８）は、円形の半径方向断面を有する外側円筒面（３４）によって半径方向外向きに境界を画定される、
請求項１または２に記載の装置（２，８０）。
【請求項４】
前記外側円筒面（３４）の半径方向断面の直径（ｄ３４）は、１１３．３ｍｍ〜１１５．３ｍｍの範囲内、または１２６ｍｍ〜１２８ｍｍの範囲内、または１３８．７ｍｍ〜１４０．７ｍｍの範囲内、または１７６．８ｍｍ〜１７８．８ｍｍの範囲内、または２４３．４７５ｍｍ〜２４５．４７５ｍｍの範囲内、または３３８．７２５ｍｍ〜３４０．７２５ｍｍの範囲内である、
請求項３に記載の装置（２，８０）。
【請求項５】
前記内部空洞（６０）は、遠位肩面（４２）と、近位肩面（５８）と、を含む、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置（２，８０）。
【請求項６】
前記近位肩面（５８）は、少なくとも２つのスナップフィットコネクタ（５０）の一部であり、前記スナップフィットコネクタ（５０）の数は、好ましくは４〜１２の範囲内、より好ましくは６〜１０の範囲内である、
請求項５に記載の装置（２，８０）。
【請求項７】
金属リング（５９）をさらに備え、前記近位肩面（５８）は、前記金属リング（５９）の一部である、
請求項５に記載の装置（２，８０）。
【請求項８】
前記金属リング（５８）は、前記装置（２，８０）上にねじ込まれる、
請求項７に記載の装置（２，８０）。
【請求項９】
前記円筒形スリーブ部分（２８）の外側円筒面（３４）に半径方向に隣接する少なくとも１つの軸方向外側溝（６２）をさらに含み、前記軸方向外側溝（６２）の数は、好ましくは２つ〜８つの範囲内、より好ましくは２つ〜４つの範囲内である、
請求項３〜８のいずれか１項に記載の装置（２，８０）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの軸方向外側溝（６２）の全体的な半径方向断面積（Ａｏｖｅｒａｌｌ）は、前記円筒形スリーブ部分（２８）の半径方向断面の面積に係数ｃを掛けたものに等しく、前記係数ｃは、０．０５〜０．５の範囲内である、
請求項９に記載の装置（２，８０）。
【請求項１１】
前記円筒形スリーブ部分（２８）は、前記円筒形スリーブ部分（２８）の外面（３４）から半径方向内向きに延在する環状の溝（３６）を含み、前記装置（２，８０）は、前記環状の溝（３６）内に配置された円筒形の金属エンベロープ（６４）を含む、
請求項９または１０に記載の装置（２，８０）。
【請求項１２】
前記円筒形の金属エンベロープ（６４）の半径方向断面は、前記円筒形スリーブ部分（２８）の軸方向
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の周りで円の円弧を形成し、前記円弧（γ）は、３２０度〜３５０度の範囲内である、
請求項１１に記載の装置（２，８０）。
【請求項１３】
前記円筒形の金属エンベロープ（６４）の半径方向断面は、第１の端部（６６）と第２の端部（６８）とによって接線方向に境界を画定され、前記第１の端部（６６）および前記第２の端部（６８）のうちの少なくとも一方は、半径方向内向きに突出し、これにより、前記円筒形スリーブ部分（２８）に対して前記円筒形の金属エンベロープ（６４）を回転可能にロックするための手段が形成される、
請求項１２に記載の装置（２，８０）。
【請求項１４】
前記円筒形スリーブ部分（２８）から軸方向に突出する少なくとも１つの中空部分をさらに含み、前記中空部分は、
・  内側円筒面（５４）によって半径方向内向きに境界を画定され、外側テーパ面（５６）によって半径方向外向きに境界を画定され、前記外側テーパ面（５６）が前記内側円筒面（５４）の軸（１２）に対して１５度〜５０度の範囲内の角度（β）を形成する、中空の近位部分（３２）、および
・  外側円筒面（４６）によって半径方向外向きに境界を画定され、内側テーパ面（４８）によって半径方向内向きに境界を画定され、前記内側テーパ面（４８）が前記外側円筒面（４６）の軸（１２）に対して２０度〜４５度の範囲内の角度（α）を形成する、中空の遠位部分（３０）、
からなる群から選択され、
前記中空の近位部分（３２）の軸方向長さ（ｌ５４）は、好ましくは２０ｍｍ〜５５ｍｍの範囲内であり、前記中空の遠位部分（３０）の軸方向長さ（ｌ４６）は、好ましくは７０ｍｍ〜２０５ｍｍの範囲内である、
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置（２，８０）。
【請求項１５】
無線周波数識別チップ（７２）をさらに含む、
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置（２，８０）。
【請求項１６】
圧力センサまたは温度センサ（７４，７５，７６，７７）をさらに含み、前記センサ（７４，７５，７６，７７）は、好ましくは前記円筒形スリーブ部分（２８）上に配置され、より好ましくは前記円筒形スリーブ部分（２８）から軸方向に突出する中空の遠位部分（３０）の内側テーパ面（４８）上に配置される、
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の装置（２，８０）。
【請求項１７】
ポリマーを含む材料から形成される、
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の装置（２，８０）。
【請求項１８】
付加製造手段または射出成形によって製造される、
請求項１〜１７のいずれか１項に記載の装置（２，８０）。
【請求項１９】
前記装置は、保護装置である、
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の装置（２，８０）。
【請求項２０】
前記装置は、クロスカップリングクランプである、
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の装置（２，８０）。
【請求項２１】
管状炭化水素作業ストリングでの使用を目的とした、好ましくは完成管（４）である鋼管（４，７８）であって、前記管（４，７８）は、雄部分と、別の鋼管の雄部分を受容するように適合された結合箱部分（２０）と、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の装置（２，８０）と、を含む、
鋼管（４，７８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状炭化水素作業ストリングでの使用を目的とした鋼管の結合箱部分のための装置、およびそのような装置を具備する鋼管に関する。より詳細には、該装置は、結合箱部分のための保護装置および／または結合箱部分のためのクロスカップリングクランプである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、管状炭化水素作業ストリングは、連続して取り付けられた複数の管からなる。より具体的には、炭化水素坑井または同様の坑井のための管状炭化水素作業ストリングは、一般的に、チューブストリングと、複数のケーシングストリングとを含む。チューブストリングは、ケーシングストリング内に収容された複数の完成管からなる。ケーシングストリングは、坑井の掘削孔内に配置された複数のケーシング管からなる。ケーシング管は、完成管よりも大きな直径の断面を有し、完成管を取り囲む。ケーシングストリングの下部では、ケーシング管は、ライナー管とも呼ばれる。
【０００３】
ストリングの２つの管が、ねじ継手によって取り付けられ得る。第１の管を第２の管に接続するための典型的なねじ継手は、第１の管の外周面上に形成された雄ねじ部分と、第２の管の内周面上に形成された雌ねじ部分を含み得る。ねじ部分は、第１の管を第２の管に取り付けるように協働して、ねじ継手を形成する。
【０００４】
別の既知のタイプのねじ継手は、第１の管および第２の管を取り付けるための結合箱（coupling box）を含み得る。各管は、その両端に、外周面上に形成された雄ねじ部分を有するパイプを含む。第１の管は、孔の内周に形成された雌ねじ部分を含む内側孔を有する結合箱を含む。結合箱は、鋼パイプの一端の雄ねじ部分と結合箱の雌ねじ部分とによって、鋼パイプの一端に事前に接続される。この配置によって、第１の管は、雄ねじ部分と、雌ねじ部分を含む結合箱部分とを有する。第２の管は、第１の管に取り付けられて、作業ストリングを形成し得る。
【０００５】
一般的に、管のストリングの堅固性は、ねじ継手を形成する要素または部分に摩耗がないことに依存する。そのため、雄ねじ部分と雌ねじ部分とを有する管のねじ部分を保護するための装置が提案されてきた。比較すると、結合箱を含むねじ継手を保護するために適合された装置は少ない。
【０００６】
ねじ継手を保護するための従来の装置は、結合箱の雌ねじ部分のみを保護する。したがって、結合箱部分の他の部分への衝撃や摩耗は、ねじ継手および／または作業ストリングの故障を引き起こす場合がある。また、坑井内に管を設置する前に、装置を取り除く必要がある。したがって、このような装置を使用すると、作業ストリングの設置プロセスがより複雑になり、作業ストリングの設置中に管の弱点が保護されない。
【０００７】
また、管状炭化水素作業ストリングは、陸上または沖合の掘削リグに設置され、ポンプ、安全弁やその他のダウンホール機器のような水中機器に電力を供給するための電気ケーブルを支持するために使用され得る。このような電気ケーブルを収容するために、クロスカップリングクランプと呼ばれる器具が使用される。このクロスカップリングクランプは、通常、管、特に結合部（カップリング）上に設置される。そのため、このようなクロスカップリングクランプを作業ストリングのすべての結合部上に設置することは、リグ上で時間がかかり、コストのかかる操作に繋がる。操作前に取り付けることができ、管の取り扱いを妨げないクロスカップリングクランプが必要とされている。
【０００８】
本発明の装置は、制御線が結合部を横切って遷移するときに制御線を遮蔽するために少なくともチャネルを使用する。これにより、完成管の設置中に生じる損傷を防止することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的の１つは、上述した欠点を克服することである。
【００１０】
特に、本発明の目的は、管の設置プロセスを改善することである。また、一部の態様によれば、本発明の目的は、管の設置プロセス中に、ねじ継手を形成することを目的とした管の結合箱部分の保護を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、管状炭化水素作業ストリングでの使用を目的とした鋼管の結合箱部分のための装置が提供される。装置は、結合箱部分を受容するように意図された内部空洞を画定する円筒形スリーブ部分を含む。
【００１２】
一般的な特徴のうちの１つによれば、装置は、結合箱部分を取り囲むように構成される。
【００１３】
このような装置を設けることで、ねじ継手によって取り付けられるように意図された管の結合箱部分、特に結合箱部分の外周が保護される。換言すると、装置は、結合箱部分を封入する。さらに、管の設置前に装置を取り除く必要がなくなる。その結果、作業ストリングの設置プロセスが容易になり、この設置プロセス中に管が保護される。
【００１４】
好ましくは、円筒形スリーブ部分の軸方向長さは、１４５ｍｍ〜３０５ｍｍの範囲内である。
【００１５】
このような長さは、結合箱部分の典型的な軸方向寸法に適合される。これにより、装置は、特に結合箱部分の肩部（shoulder）を保護することができる。
【００１６】
一実施形態において、円筒形スリーブ部分は、円形の半径方向断面を有する外側円筒面によって半径方向外向きに境界を画定される。
【００１７】
本明細書において、「外向きに境界を画定された」という表現は、第１の面によって外向きに境界を画定された固体について、第１の面が固体の外面と全体的に共通であることに理解されたい。この場合、固体の外面は、第１の面に対して局所的に内側にオフセットされ得る。
【００１８】
このような装置によって、周囲の円筒壁内で管を中央に配置することができる。特に、完成管と共に使用される場合、装置は、ケーシングストリングに対して管を中央に配置する。ケーシング管と共に使用される場合、装置は、坑井の掘削孔に対して管を中央に配置する。したがって、このような装置によって、セントラライザーを使用することなく管を設置して、チューブストリングまたはケーシングストリングを形成することができる。
【００１９】
好ましくは、外側円筒面の半径方向断面の直径は、１１３．３ｍｍ（４．４６インチ）〜１１５．３ｍｍ（４．５４インチ）の範囲内、または１２６ｍｍ（４．９６インチ）〜１２８ｍｍ（５．０４インチ）の範囲内、または１３８．７ｍｍ（５．４６インチ）〜１４０．７ｍｍ（５．５４インチ）の範囲内、または１７６．８ｍｍ（６．９６インチ）〜１７８．８ｍｍ（７．０４インチ）の範囲内、または２４３．４７５ｍｍ（９．５８インチ）〜２４５．４７５ｍｍ（９．６６インチ）の範囲内、または３３８．７２５ｍｍ（１３．３３インチ）〜３４０．７２５ｍｍ（１３．４１インチ）の範囲内である。
【００２０】
これらの範囲は、ケーシング管、ライナーまたはドリルビットの典型的な直径に適合される。このようにして定義された直径によって、坑井の掘削孔のケーシングストリングに対して管をより効率良く中央に配置することができる。
【００２１】
別の実施形態において、内部空洞は、遠位肩面と、近位肩面と、を含む。
【００２２】
一実施形態において、近位肩面は、少なくとも２つのスナップフィットコネクタの一部である。スナップフィットコネクタの数は、好ましくは４〜１２の範囲内、より好ましくは６〜１０の範囲内である。
【００２３】
一実施形態において、装置は、保護装置であり、ねじ継手を有する結合箱によって取り付けられるように意図された管に適合した容易な方法で、結合箱部分に固定されてもよい。
【００２４】
また、円筒形スリーブ部分の外面に半径方向に隣接する少なくとも１つの軸方向外側溝が設けられてもよい。軸方向外側溝の数は、好ましくは２つ〜８つの範囲内であってもよく、より好ましくは２つ〜４つの範囲内であってもよい。後述するように、このような溝によって、作業ストリングがチューブストリングであるかケーシングストリングであるかに関わらず、作業ストリングが設置しやすくなる。完成管と共に使用される場合、制御線および掘削液が溝を介して装置を通過することができる。これにより、チューブストリングに沿って配置されたセンサとデータ接続することができ、ケーシングストリング内のチューブストリングを降ろしやすくなる。ケーシング管またはライナーと共に使用される場合、湿式セメントおよび掘削液が溝を介して装置を通って流れることができる。これにより、掘削孔内にケーシングストリングを降ろしやすくなり、ケーシングストリングと掘削孔との間にセメントを注入しやすくなる。
【００２５】
好ましくは、少なくとも１つの軸方向外側溝の全体的な半径方向断面積は、円筒形スリーブ部分の半径方向断面の面積に係数を掛けたものに等しい。この係数は、０．０５〜０．５の範囲内である。
【００２６】
このような係数によって、その堅固性を減少させないようにしながら、装置を介して流体連通を良好にすることができる。
【００２７】
円筒形スリーブ部分は、円筒形スリーブ部分の外面から半径方向内向きに延在する環状の溝を含んでもよい。ここで、装置は、環状の溝内に配置された円筒形の金属エンベロープを備える。
【００２８】
このようなエンベロープは、軸方向外側溝内に制御線を維持するのに役立つ。
【００２９】
一実施形態において、円筒形の金属エンベロープの軸方向断面は、円筒形スリーブ部分の軸方向の周りで円の円弧を形成する。この円弧は、３２０度〜３５０度の範囲内である。
【００３０】
このような断面によって、軸方向外側溝内に制御線を挿入することができる。円の円弧の範囲によって、制御線を収容するための最大の軸方向外側溝を使用することができる。
【００３１】
別の実施形態において、円筒形の金属エンベロープの軸方向断面は、第１の端部と第２の端部とによって接線方向に境界を画定される。ここで、第１の端部および第２の端部のうちの少なくとも一方は、半径方向内向きに突出する。これにより、円筒形スリーブ部分に対して円筒形の金属エンベロープを回転可能にロックするための手段が形成される。
【００３２】
特定の実施形態において、装置は、円筒形スリーブ部分から軸方向に突出する中空の近位部分をさらに含む。中空の近位部分は、内側円筒面によって半径方向内向きに境界を画定され、外側テーパ面によって半径方向外向きに境界を画定される。外側テーパ面は、内側円筒面の軸に対して１５度〜５０度の範囲内の角度を形成する。中空の近位部分の軸方向長さは、好ましくは２０ｍｍ〜５５ｍｍの範囲内である。
【００３３】
このような中空の遠位部分は、円錐台形状の漏斗部を形成して、現在の管の結合箱部分内に後続の管の雄部分を挿入するのに役立つ。
【００３４】
有利には、装置は、円筒形スリーブ部分から軸方向に突出する中空の遠位部分をさらに含む。中空の遠位部分は、外側円筒面によって半径方向外向きに境界を画定され、内側テーパ面によって半径方向内向きに境界を画定される。内側テーパ面は、外側円筒面の軸に対して２０度〜４５度の範囲内の角度を形成する。中空の遠位部分の軸方向長さは、好ましくは７０ｍｍ〜２０５ｍｍの範囲内である。
【００３５】
中空の近位部分は、円錐台形状の面取り部（chamfer）を形成する。これにより、ドリル内、または場合によっては周囲のケーシングストリング内に現在の管を挿入しやすくなる。完成管と共に使用される場合、装置は、結合箱部分の肩部とケーシングストリングの軸方向上端部との間で一般的に生じる衝撃を回避することができる。ケーシング管と共に使用される場合、装置は、結合箱部分の肩部と掘削孔の軸方向上端部との間で一般的に生じる衝撃を回避することができる。
【００３６】
一実施形態において、装置は、金属リングを使用して結合箱部分に固定されてもよい。金属リングは、装置２を具備する管が持ち上げられたときに装置２および結合部に加えられる負荷を耐えるために必要な支持を提供してもよい。有利には、金属リングは、結合箱部分の軸方向下側前面に接触してもよい。金属リングは、管の取り扱い中および輸送中に、装置２が結合部から外れることを防止する。
【００３７】
金属リングは、上記近位肩面を備えてもよい。
【００３８】
金属リングは、ねじ込みによって装置の主要部分に取り付けられてもよい。
【００３９】
別の実施形態において、装置は、無線周波数識別チップをさらに含む。
【００４０】
また、圧力センサまたは温度センサが設けられてもよい。センサは、好ましくは円筒形スリーブ部分上に配置され、より好ましくは円筒形スリーブ部分から軸方向に突出する中空の遠位部分の内側テーパ面上に配置される。
【００４１】
このようなセンサによって、管を設置するときにセンサを設置するステップを設ける必要がなく、ケーシングストリング内またはチューブストリング内の圧力または温度を監視することができ、管の輸送状態または保管状態を監視することができる。円筒形スリーブ部分上に配置されたセンサによって、結合箱部分の外周で過剰な応力および／または過剰な温度が生じたことを検知することができる。また、内側テーパ面上に配置されたセンサによって、掘削液または場合によってはセメントの圧力および／または温度を監視することができる。
【００４２】
別の実施形態において、装置は、フッ素ポリマー、イミド化ポリマーまたはスルホンポリマーなどのポリマーを含む材料から形成される。
【００４３】
このような材料によって、ケーシングストリングまたはチューブストリングの軸方向上端部と装置との衝撃のエネルギーを装置で適切に吸収することができる。
【００４４】
別の実施形態において、装置は、付加製造手段によって製造される。
【００４５】
このような製造手段によって、成形技術では得にくい形状を製造することができる。
【００４６】
上述した実施形態に適合する第１の態様において、装置は、保護装置である。
【００４７】
上述した実施形態に適合する第２の態様において、装置は、クロスカップリングクランプである。
【００４８】
本発明の別の態様によれば、管状炭化水素作業ストリングでの使用を目的とした、好ましくは完成管である鋼管が提供される。管は、雄部分と、別の鋼管の雄部分を受容するように適合された結合箱部分と、上述した装置と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
本発明およびその利点は、非限定的に例示する特定の実施形態の以下の詳細な説明および添付の図面を参照してより明確になるであろう。
【図１】本発明の一態様による装置の３次元図である。
【図２】図１の装置を半径方向から見た図である。
【図３】図１および図２の装置の平面ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った長手方向断面図である。
【図４】図１〜図３の装置の平面ＩＶ−ＩＶに沿った長手方向断面図である。
【図５】図１〜図４の装置を含む本発明の別の態様による完成鋼管の、図３と同じ平面ＩＩ−ＩＩに沿った長手方向部分断面図である。
【図６】図１〜図４の装置と同様の装置を含む別の実施形態によるケーシング鋼管の、図３および図５と同じ平面ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った長手方向部分断面図である。
【図７】別の実施形態による装置の長手方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
図１〜図４を参照すると、装置２が模式的に示されている。装置２は、鋼管４、特に完成鋼管の一部を保護する目的で設けられる。装置２は、図５において完成鋼管４と共に示されている。
【００５１】
ここで、装置２に取り付けられた正規直交の直接ベクトルベース６が画定される。ベース６は、ベクトル
2021522430.tif 000003
、ベクトル
2021522430.tif 000004
、およびベクトル
2021522430.tif 000005
からなる。装置２および管４は、ベクトル
2021522430.tif 000006
に平行な軸に対して全体的に軸対称である。断平面ＩＩＩ−ＩＩＩおよびＩＶ−ＩＶは、ベクトル
2021522430.tif 000007
を含む。断平面ＩＶ−ＩＶは、ベクトル
2021522430.tif 000008
に垂直である。
【００５２】
本明細書において、「下」、「上」、「水平」、および「垂直」という用語は、装置２および管４が通常ケーシングストリング内または掘削孔内に設置される場合、すなわちベクトル
2021522430.tif 000009
が垂直方向上向きに向けられると仮定した場合、ベース６を基準として参照するものであることに留意されたい。
【００５３】
また、特にそれを否定する記載がない限り、「軸方向（axial、axially）」「半径方向（radial、radially）」「接線方向（tangential、tangentially）」という用語は、装置２の垂直対称軸すなわちベクトル
2021522430.tif 000010
の方向を基準として参照するものであることに留意されたい。
【００５４】
また、「円筒形」という用語は、一般的な定義に従うものであることに留意されたい。すなわち、円筒面とは、所与の線に平行な線上、および所与の線に平行でない平面内の固定曲線を通るすべての点から構成される面である。
【００５５】
図４を参照すると、管４は、パイプ８と、結合箱９と、を含む。
【００５６】
パイプ８は、ベクトル
2021522430.tif 000011
に平行な軸１２の周りで実質的に円筒形の形状を有する。パイプ８は、円形の水平方向断面を有する。パイプ８は、その下端部（図示せず）の外周上に雄ねじ部分を含む。パイプ８は、その上端部１４の外周上に雄ねじ部分１６を含む。
【００５７】
結合箱９は、軸１２の周りで実質的に円筒形の形状を有するスリーブを形成する。結合箱９は、軸方向上側前面１０と軸方向下側前面１１との間で軸方向に延在する。結合箱９は、雌ねじ山１８を有する内側円筒面（参照符号なし）によって半径方向内向きに境界を画定される。雌ねじ山１８は、雄ねじ部分１６、および後続の鋼管（図示せず）のパイプ８の下端部の雄ねじ部分と協働するように適合される。
【００５８】
図５に示すように、結合箱９は、パイプ８の上端部１４にねじ込まれる。この配置によって、パイプ８および結合箱９が、上側結合箱部分２０を有する鋼管４を形成する。部分２０は、パイプ８の外周と共に肩部を形成する面１１によって軸方向下向きに境界を画定される。部分２０は、外側円筒面２６によって半径方向外向きに境界を画定される。
【００５９】
図１、図３および図４を参照すると、装置２は、円筒形スリーブ部分２８と、中空の上側部分３０と、中空の下側部分３２と、を含む。装置２が管４上に配置される場合、部分３２がパイプ８に近位であり、部分３０がパイプ８に遠位である。部分２８、３０および３２の間の境界は、図３において破線で示されている。図１、図３および図４に示すように、部分３０は、部分２８から軸方向上向きに突出する。また、部分３２は、部分２８から軸方向下向きに突出する。
【００６０】
部分２８は、軸１２の周りで水平な円形断面を有する円筒を形成する。より具体的には、部分２８は、外側円筒面３４によって半径方向外向きに境界を画定される。面３４は、軸１２の周りで円筒状であり、直径ｄ３４を含む円形の半径方向断面を有する。面３４は、ベクトル
2021522430.tif 000012
の方向に沿った長さｌ３４を有する。好ましくは、長さｌ３４は、１４５ｍｍ〜１５５ｍｍの範囲内、または２９５ｍｍ〜３０５ｍｍの範囲内である。
【００６１】
部分２８には、面３４から半径方向内向きに延在する環状の溝３６が形成される。溝３６は、図３および図４に示されている。溝３６は、円筒面３７によって半径方向内向きに境界を画定される。面３７は、軸１２の周りで円筒状であり、直径ｄ３４よりも小さい直径ｄ３７を含む円形の半径方向断面を有する。面３７は、ベクトル
2021522430.tif 000013
の方向に沿った長さｌ３７を有する。
【００６２】
部分２８は、軸方向下側前面３３によって軸方向下向きに境界を画定される。部分２８は、上側の内側円筒面３８および下側の内側円筒面４０によって半径方向内向きに境界を画定される。面３８，４０は、軸１２の周りで円筒状であり、直径ｄ３８，ｄ４０をそれぞれ含む円形の半径方向断面を有する。直径ｄ３８は、直径ｄ４０よりも小さい。部分２８は、面３８および４０を接続する環状肩部を形成する軸方向前面４２をさらに含む。
【００６３】
部分３０は、軸方向上側前面４４によって軸方向に境界を画定される。部分３０は、外側円筒面４６によって半径方向外向きに境界を画定される。面４６は、軸１２の周りで円筒状であり、直径ｄ４６を含む円形の半径方向断面を有する。直径ｄ３４およびｄ４６は、互いに等しい。ベクトル
2021522430.tif 000014
の方向に沿った面４６の長さｌ４６は、好ましくは７０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲内、または１９５ｍｍ〜２０５ｍｍの範囲内である。部分３０は、内側テーパ面４８によって半径方向内向きに境界を画定される。面４８は、軸１２の周りで円錐台形状を形成する。面４８は、より大きい直径ｄ４８ｌを有する上端部と、より小さい直径ｄ４８ｓを有する下端部との間で延在する。面４８は、軸１２に対して角度αを形成する。角度αは、２７度〜３５度の範囲内であり、好ましくは２９度〜３２度の範囲内である。
【００６４】
部分３２は、軸１２の周りで軸対称である。より具体的には、部分３２は、８つのスナップフィットコネクタ５０を含む。ただし、部分３２は、別の数のスナップフィットコネクタを含んでもよい。特に、部分３２は、奇数の数のスナップフィットコネクタを含んでもよい。この場合、部分３２は、軸対称ではない。スナップフィットコネクタ５０は、面３３から軸方向下向きに延在する。８つのスナップフィットコネクタ５０は、前面３３の上で円周方向に離間して配置される。
【００６５】
図３を参照すると、部分３２は、面３３の平面によって軸方向上向きに境界を画定される。部分３２は、軸方向下側前面５２によって軸方向下向きに境界を画定される。スナップフィットコネクタ５０は、共通の内側円筒面５４によって半径方向内向きに境界を画定される。面５４は、軸１２の周りで円筒状であり、直径ｄ５４を含む円形の半径方向断面を有する。直径ｄ５４は、ｄ４０よりも小さい。ベクトル
2021522430.tif 000015
の方向に沿った面５４の長さｌ５４は、好ましくは２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内、または４５ｍｍ〜５５ｍｍの範囲内である。スナップフィットコネクタ５０は、共通の外側テーパ面５６によって半径方向外向きに境界を画定される。面５６は、軸１２の周りで円錐台形状を形成する。面５６は、より大きい直径ｄ５６ｌを有する上端部と、より小さい直径ｄ５６ｓを有する下端部との間で延在する。直径ｄ５６ｌおよびｄ３４は、互いに等しい。直径ｄ５６ｓは、直径ｄ５４よりもわずかに大きい。面５６は、軸１２に対して１７．５度〜２５度の範囲内、好ましくは１９度〜２２度の範囲内の角度βを形成する。
【００６６】
この配置によって、部分３２は、複数の軸方向上側前面５８を有する複数のクリップを形成する。各面５８は、スナップフィットコネクタ５０の軸方向上方に配置される。面５８は、面３３の平面内に軸方向に位置する環状肩部を形成する。
【００６７】
装置２は、面４０，４２および５８によって画定される内部空洞６０を含む。空洞６０は、結合箱９を受容するように意図されており、スナップフィットコネクタ５０は、パイプ８を半径方向外向きに取り囲むように意図されている。
【００６８】
装置２には、図１、図２および図４に示す８つの軸方向外側溝６２が設けられる。溝６２は、面４４と面５６との間で軸方向に延在する。溝６２は、面３４、４６および５６から半径方向内向きに延在する。溝６２は、同一のものであり、装置２の円周上に規則的に離間して配置される。特に、溝６２の軸方向の水平方向断面は、同一の個別領域Ａｉｎｄｉｖｉｄｕａｌを有する。
【００６９】
【数１】
2021522430.tif 000016
式中、Ａｏｖｅｒａｌｌは軸方向外側溝６２の全体的な半径方向断面を表し、ｃは０．０５〜０．５の範囲内の係数を表す。
【００７０】
装置２は、円筒形の金属エンベロープ６４をさらに含む。図１に示すように、エンベロープ６４は、軸１２の周りで円筒状である。エンベロープ６４は、直径ｄ３７に実施的に等しい直径を有する内側円筒面（参照符号なし）によって半径方向内向きに境界を画定される。エンベロープ６４は、直径ｄ３４およびｄ４６に実施的に等しい直径を有する外側円筒面（参照符号なし）によって半径方向外向きに境界を画定される。ベクトル
2021522430.tif 000017
の方向に沿ったエンベロープ６４の長さｌ６４は、実質的に長さｌ３７に等しい。エンベロープ６４は、溝３６内に配置され、その内側円筒面は、面３７に接触する。
【００７１】
図２に示すように、エンベロープ６４の半径方向断面は、角度γの周りで円の円弧を形成する。角度γは、エンベロープ６４の半径方向断面の接線方向端部６６および６８が同じ溝６２内に収容されるように選択される。図１〜図３に示す８つの溝を有する実施形態において、角度γは、３２０度〜３５０度の範囲内である。両方の端部６６および６８において、エンベロープ６４は、半径方向の内側突出部７０を含む。
【００７２】
装置２は、２つ〜８つの溝６２を有してもよい。より好ましくは、装置２は、２つ〜４つの溝６２を有してもよい。
【００７３】
装置２は、図３に示すように無線周波数識別チップ７２（ＲＦＩＤチップ）をさらに含む。チップ７２には、管および／またはねじ部分の寸法などのデータが含まれてもよい。チップ７２が設けられることで、そのようなデータを決定するために装置２を管４から取り外す必要がなくなる。
【００７４】
装置２は、図３に示す第１の圧力センサ７４および第１の温度センサ７５を含む。センサ７４および７５は、面４０に隣接する。センサ７４は、装置２を具備する鋼管４の結合箱９上の部分２８によって加えられる圧力を監視するために設けられる。センサ７５は、装置２を具備する鋼管４の結合箱９の温度を監視するために設けられる。また、装置２は、図３に示す第２の圧力センサ７６および第２の温度センサ７７を含む。センサ７６および７７は、面４８に隣接する。センサ７６および７７は、掘削液、または場合によってはセメントの圧力および温度をそれぞれ検出するために設けられる。センサ７６および７７が設けられることで、鋼管４の設置プロセスを監視することができる。
【００７５】
図１〜図３に示す装置２の寸法は、次のように定義される：
ｌ３４＝１５０ｍｍ±０．５ｍｍ、
ｄ３４＝１１４．３ｍｍ±０．５ｍｍ、
α＝３０度±０．５度、
β＝２０度±０．５度、
ｌ４６＝７５ｍｍ±１ｍｍ、および
ｌ５４＝２５ｍｍ±１ｍｍ。
【００７６】
図４を参照すると、完成管４は、その製造直後から装置２を具備してもよい。そのためには、装置２は、結合箱９の上方（図５に対して）に垂直方向に配置される。装置２は、面５２が面１０に接触するように垂直方向に降ろされる。このとき、スナップフィットコネクタ５０は、半径方向外向きに曲がり始める。結合箱９は、スナップフィットコネクタ５０内に半径方向にスライドし、その後、空洞６０内を通る。装置２に対する結合箱９の動きは、面１０が面４２に軸方向に接触したときに止まる。このとき、スナップフィットコネクタ５０は、もはや半径方向外向きに曲げられておらず、面５４は、パイプ８の外周に半径方向に接触する。その結果、管４は、装置２に固定されるように取り付けられ、装置２は、ベクトル
2021522430.tif 000018
の方向に沿って、結合箱部分２０の全長を取り囲む。「取り囲む」という表現から、装置２が、遠位面１０を越えて上向きに延在し、近位面１１を越えて下向きに延在するものであると理解される。図示する実施形態において、結合箱９の軸方向長さは、空洞６０の軸方向長さに等しい。その結果、結合箱９は、両方の面４２および５８に軸方向に接触する。ただし、結合箱９と面４２および５８との間には、わずかな遊びが設けられてもよい。この遊びは、例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍである。
【００７７】
このように、装置２は、管４の輸送中および保管中に結合箱部分２０を完全に保護することができる。したがって、装置２は、保護装置２とみなされてもよい。また、センサ７４および７５が設けられることで、結合箱９の摩耗を監視することができる。
【００７８】
図７に示す装置２は、下側部分３２の代わりに金属リング５９を有するように示されている。金属リングは、近位肩面５８を備えるように、および結合箱の軸方向下側前面１１に接触するように、主円筒形部分２８の内径よりも小さい内径を有する。金属リングは、主円筒形部分２８の内面上の対応するねじ山と協働するように配置された外面上の環状ねじ山を備える。
【００７９】
金属リング５８を備える装置２の実施形態を使用することで、完成管４は、その製造直後からまたはそれ以降に装置２を具備してもよい。そのためには、金属リング５８は、完成管２の雄端部から完成管の周りに配置され、次いで、主円筒形部分２８が結合箱９の上方に配置された後に結合箱９の周囲に導入され、金属リング５９が主円筒形部分２８にねじ込まれる。次いで、装置２は、一方の側から遠位肩面（４２）によって、および他方の側から近位肩面（５８）によって、所定の位置に保持される。これらは、結合箱の上側結合箱部分２０および軸方向前面１１とそれぞれ相互に作用する。
【００８０】
完成管４を設置する前に、制御線は、端部６６および６８を収容する溝６２に挿入される。次いで、エンベロープ６４は、端部６６と６８とが異なる溝６２に収容されるように、軸１２の周りで回転される。他の制御線を別の溝６２に挿入する必要がある場合、同じステップが繰り返される。このように設計された溝６２およびエンベロープ６４が設けられることで、制御線を７つの溝６２内に挿入および維持することができる。
【００８１】
装置２は、管４がケーシングストリング内に挿入されたときに、管４の結合箱部分２０を保護し続ける。特に、肩面１１とケーシングストリングの軸方向上端部との間の衝撃は、面５６から形成された面取り部によって回避される。また、装置２を取り外す必要がなくなるため、管４の設置プロセスが容易になる。
【００８２】
完成管４がケーシングストリング内に降ろされると、面４６および３４は、ケーシングストリングの内周に対して完成管４を中央に配置する。面３４および４６の円形の半径方向断面の直径が典型的なケーシング管の直径に等しいことによって、中央への配置が可能になる。その結果、セントラライザーを使用する必要がなくなる。それでも、完成管４がケーシングストリング内に降ろされると、溝６２によって、掘削液が装置２を通って流れることができる。
【００８３】
完成管４を設置した後に、後続の完成管（図示せず）が面５６によって形成された漏斗部によって案内されてもよい。これにより、後続の完成管の雄ねじ部分が結合箱９内に挿入される。
【００８４】
直径ならびに角度αおよびβの様々な値は、装置２を完成管の他の典型的な寸法に適合させるために変更されてもよい。特に、直径ｄ３４は、初期値と同じ公差で１２７ｍｍ、１３９．７ｍｍまたは１７７．８ｍｍに等しくなるように変更されてもよい。上側部分３０および下側部分３２は、本発明において任意選択される特徴である。上側部分または下側部分を有さない装置は、好ましくは１７５ｍｍ〜５５０ｍｍ±０．５ｍｍの範囲内になるように増加した長さｌ３４を有する。
【００８５】
図６を参照すると、ケーシング管７８が示されている。管７８は、掘削孔内に配置されたケーシングストリング内に設置されるように意図されている。上記実施形態と同じ要素には、同じ参照符号が付されている。
【００８６】
管７８は、装置８０を具備する。装置８０は、寸法ｄ３４、ｄ３８、ｄ４０、ｄ４８ｓ、ｄ４８ｌ、ｄ５４、ｄ５６ｓ、ｄ５６ｌ、αおよびβがケーシング管７８に適合するように選択される点で、装置２とは異なる。特に、管７８は、円筒面３４の円形断面の直径ｄ３４’と、ベクトル
2021522430.tif 000019
の方向に沿った面３４の長さｌ３４’と、ベクトル
2021522430.tif 000020
の方向に沿った部分３０の長さｌ４６’と、ベクトル
2021522430.tif 000021
の方向に沿った部分３２の長さｌ５４’と、を有するように設計され、ここで、
ｄ３４’＝２４４．４７５ｍｍ±０．５ｍｍ、
ｌ３４’＝３００ｍｍ±０．５ｍｍ、
ｌ４６’＝２００ｍｍ±０．５ｍｍ、および
ｌ５４’＝５０ｍｍ±０．５ｍｍ
である。
【００８７】
装置８０は、装置２と同様の方法で管７８に取り付けられてもよい。掘削孔内への管７８の設置は、ケーシングストリング内への管４の設置と同様に実施されてもよい。そのため、装置８０は、ケーシング管７８と共に使用される場合、完成管４と共に使用される装置２と同様の利点を有する。さらに、掘削孔内への管７８の設置の後に、湿式セメントが装置８０を通って流れることができる。
【００８８】
装置２と同様に、装置８０は、ケーシング管および掘削孔の他の典型的な寸法に適合させるために異なる寸法を有してもよい。特に、直径ｄ３４’は、初期値と同じ公差で３３９．７２５ｍｍに等しくなるように変更されてもよい。
【００８９】
上記を鑑みて、装置２および８０は、完成管４または場合によってはケーシング管７８の結合箱部分２０の保護を改善し、ケーシングストリング内または掘削孔内の管の設置プロセスを容易にする。装置２および８０は、陸上の坑井および沖合の坑井で使用されてもよい。
【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】
2021522430.tif 000027
【図６】
2021522430.tif 000028
【図７】
2021522430.tif 000029
【国際調査報告】
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2021522430.tif 000031
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