(57)【要約】  井戸に設置するための栓であって、該栓は、機械力によって破砕することができる脆弱な材料でできた少なくとも２枚のディスク（３、４）と、該ディスク（３、４）の間のコアとを保持するハウジング（２）を備えている。該コアは、凝集された構造の粒子材料で構成されている。
2015526619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械力によって破砕することができる脆弱な材料でできた少なくとも２枚のディスク（３、４）と、該ディスク（３、４）の間のコアとを保持するハウジング（２）を備え、
前記コアは、密に詰められた粉末材料を備え、前記ディスク（３、４）が損傷を受けていない間、該粉末の粒子は互いに対して動かないことを特徴とする井戸に設置するための栓。
【請求項２】
前記粒子の材料が、水及び炭化水素中では溶けないことを特徴とする請求項１に記載の栓。
【請求項３】
前記栓が、前記ディスクに貫入することで少なくとも一枚の前記ディスクを破砕するよう設定された突端部を備える少なくとも一つの起動装置を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の栓。
【請求項４】
前記起動装置は、前記ディスクに貫入する間、回転するように設定されたネジを備えることを特徴とする請求項３に記載の栓。
【請求項５】
前記ネジが圧媒液のための導水路と接しており、該導水路の加圧がネジを起動させることを特徴とする請求項４に記載の栓。
【請求項６】
前記起動装置が、前記ネジのネジ山に対応するネジ山を有するピストンを備えることで、該ピストンの起動が該ネジを回転させるとともに該ネジをディスクの中へ向かって押すことを特徴とする請求項４に記載の栓。
【請求項７】
前記起動装置が、前記コアに対して面する前記ディスクの側面に向かう角度に作用することを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の栓。
【請求項８】
前記粒子の材料は、砂、ガラス、金属、又はその他の硬く非圧縮性の材料であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の栓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、井戸の中に仮設するための栓、特に、井戸の耐圧試験に使用される栓に関するものであり、後続する請求項１の前書きに示される。
【背景技術】
【０００２】
一般的にこのような種類の栓は、例えば、井戸からの産出が開始される前、または井戸の総合的な保全が実施された後など、井戸で耐圧試験が実施されるときに設置される。栓を設置することで、井戸の一部分に対して圧力をかけることができ、バルブ、パイプ接続部、ガスケット等が漏れ止めされていることを確認することができる。耐圧試験が実施され、産出が開始された後、この栓は取り除かれなければならない。栓を地表まで再び上げて取り出すことは、困難であるか、または、多くの場合不可能である。そのため、栓は、それらが使用された後は、破壊可能であるように開発されている。その後、栓の残存物は、井戸からの流出により、井戸の外へと運び出される。昨今においては、破壊することで取り除かれることを意図した数種類の栓が存在する。破壊可能な栓は、1980年代早期には、エジプトにおいて開発されていた。破壊可能な栓は、800基以上の井戸に設置されてきた。
【０００３】
既知の破壊可能な栓は、数種類の方法により破壊することができる。井戸の流体と一定の時間接触して溶解するタイプの栓がある一方で、爆発物を利用して破壊される栓も存在する。後者のタイプの栓は、多くの場合ガラスで作られており、このようなタイプの栓の例は特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に記載されている。
【０００４】
特許文献４（特許文献５に対応）に記載の栓もまた知られており、この栓は、ガラスディスクの間を流体が流れるようバルブがリセットされることで、壊れるようになっている。ガラスディスクの間の圧力が減少すると、このガラスディスクは、栓の上辺にかかる圧力に耐えられなくなり、崩壊する。
【０００５】
特許文献６には、異なる栓材料について記載されている栓が開示されており、この材料は、活性化すると流体にさらされ、反応または溶解／分解過程を引き起こし、次に栓の機械的強度を失わせ、崩壊することになる。この栓材料は多孔質であってもよいことが記載されているが、栓の全体に亘って圧力差に耐えることができるように、分解工程が始まる前まで、この材料は、その構造として、「硬い」硬度のものでなければならない（例えば砂岩は硬いがかつ多孔質である）。それゆえ、栓の溶解には時間がかかり、いつ該栓が圧力に耐え得なくなる程度まで溶解が進行するのかは不明確である。
【０００６】
その他の異なる種類の破壊可能な栓が、以下の特許文献により知られている。特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４、特許文献１５、特許文献１６、特許文献１７、特許文献１８、特許文献１９、特許文献２０、特許文献２１、特許文献２２、特許文献２３、特許文献２４、及び特許文献２５。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ノルウェー国特許第３２１９７４号明細書
【特許文献２】ノルウェー国特許第３２２８７１号明細書
【特許文献３】ノルウェー国特許第３２１９７６号明細書
【特許文献４】ノルウェー国特許第３２５４３１号明細書
【特許文献５】国際公開第２００７/１０８７０１号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１０/２７００３１号明細書
【特許文献７】米国特許第４８８６１２７号明細書
【特許文献８】米国特許第５０６０７０１７号明細書
【特許文献９】米国特許第５４７９９８６号明細書
【特許文献１０】米国特許第５６０７０１７号明細書
【特許文献１１】米国特許第５７６５６４１号明細書
【特許文献１２】米国特許第５６３２３４８号明細書
【特許文献１３】米国特許第５６８０９０５号明細書
【特許文献１４】米国特許第６０７６６００号明細書
【特許文献１５】米国特許第６１６１６２２号明細書
【特許文献１６】米国特許第６４３１２７６号明細書
【特許文献１７】米国特許第６２２０３５０号明細書
【特許文献１８】米国特許第６４７２０６８号明細書
【特許文献１９】米国特許第７０４４２３０号明細書
【特許文献２０】米国特許第７０９３６６４号明細書
【特許文献２１】米国特許第７１６８４９４号明細書
【特許文献２２】米国特許第７３２５６１７号明細書
【特許文献２３】米国特許出願公開第２００３/０１６８２１４号明細書
【特許文献２４】米国特許出願公開第２００７/００１７６７６号明細書
【特許文献２５】国際公開第２００９/１１０８０５号明細書
【特許文献２６】ノルウェー国特許第３２９９８０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
既知の栓には全て、異なる欠点が存在する。溶解性の栓は、井戸の流体が、一定期間溶解性材料に作用して初めて消失する。そのため、一定の予測可能性をもって、栓が密閉を停止するのがいつなのかを確認することが不可能である。このため、最良の場合の事例でも、産出の開始に遅れが生じることがあり、最悪の場合の事例では、耐圧試験が完了する前に栓がその機能を失うことがある。後者の事態を避けるために、栓は通常、溶解するまでに比較的長時間を要するように製造されている。
【０００９】
爆発物を利用して破壊される栓は通常、安全に、かつ要求された時点において破壊される。しかしながら、これらの栓はリスクが伴う。爆発物は慎重に扱われなければならないため、特別な搬送が必要となり、また、国境を越えて栓を輸送するのは、特に、武器や爆発物に関して厳重な取り締まりが存在する地域においては、非常に困難である。さらに、栓の取り扱いのために、爆発物に関する専門知識を有する人材が必要になる。リスクは少ないものの、爆発物が爆発して人々に危害を与え、生産施設を危機にさらす危険が多少なりとも存在する。稀な事例ではあるが、爆発により井戸の内部下方の設備に損傷を引き起こす危険性もある。
【００１０】
特許文献４から知られている上述した栓は、爆発物の使用を回避することを目的としている。上述したように、栓内部の圧力がバルブ本体を用いて解放されて、（栓の上辺にかかる）外部圧力と内部圧力との圧力差が、栓のガラスディスクが耐えられる圧力差よりも高くなることで破壊が起きる。その後、ガラスディスクは崩壊する。
【００１１】
特許文献４にはまた、ペグが配置されていることによりディスクは点荷重に接しており、このペグは、バルブ本体が開いているときにガラスディスクの端部に対して押し付けられるよう設けられていることも記載されているが、このために、ガラスディスクの崩壊を確実なものとするために、栓には比較的高い圧力がかけられる必要がある。この圧力がどのくらい高いかによって、ガラスディスクの崩壊は若干変化し、そのためガラスディスクが崩壊していることが確実になるまで栓全体にかかる圧力を上昇させなければならない。この圧力上昇にはある程度時間がかかり、また、栓が崩壊した後の圧力波は井戸の内部下方へと伝搬し、井戸の構造に損傷を与える可能性がある。
【００１２】
ガラスディスクの間の液体が流出しないと、例えば、バルブ本体が開かないことの結果として、栓にかかる圧力が非常に高いレベルまで上昇しても、栓は破壊されないことになる。そうなると、栓を破壊するために、道具や爆発物を携えて降りて行かなければならない。
【００１３】
ガラスディスクを小さな破片にまで崩壊させないこともまた可能であるが、井戸からの流出によって取り除くことが困難となる可能性がある大きな欠片を残すことになる。
【００１４】
特許文献２６により、機械的影響下で破砕する、脆弱な物質でできた二枚のディスクを有する栓が知られている。このディスクの間には、ガスが充填された空洞があり、この空洞は排水溝に接続されている。この空洞からガスを外に出すため閉鎖装置が開くように設置されている。ディスクの内少なくとも一つを破砕するよう設定された、少なくとも一つの梃又はバールが、空洞内に設置されている。せん断ピンは、ディスクを互いに距離を空けて保持しているが、このせん断ピンは、ディスクの少なくとも一枚にかかる圧力差が所定の値を超えたときに破壊されるように設定されている。
【００１５】
この栓が、それ以前の栓よりも安全であるとしても、製造するのは比較的複雑であって、比較的狭い範囲内の圧力で、空洞内にガス圧をかけなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、予測可能で信頼性があり正確な栓破壊を目的にすると同時に、栓を設置する前にあっては取扱いが安全な栓を目的とするものである。本発明はまた、製造が比較的容易で、使用前に特別な設定を必要としない栓を提供することも目的としている。これらの目的は、後続する請求項１の特徴部分に示される特徴によって達成される。
【００１７】
上記栓は、添付の図面を参照して記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の栓組立品の図である。
【図２】二つの解除装置の内の一つの詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、ハウジング２を備える栓組立品１を示している。ハウジング２は、産出パイプの中間部品として接続されて共に形成されているか、または産出パイプに通じて、該パイプを密閉するよう固定されるように形成されている。  
【００２０】
栓５自体は、ハウジング２の中の、二つの肩部３及び４の間に配置されている。栓５をハウジング２の中へと配置することを可能にするために、該ハウジングは上部２ａと下部２ｂとに分けられている。これらの部分は、例えば、共にねじ止めされている。
【００２１】
栓５は、非圧縮性のコア６と、脆弱な材料、例えばガラスで作られた二枚のディスク７、８を備えている。コア６は、好ましくは粒子で形成された粉末材料、例えば砂、金属粒子、ガラス粒、または同様の材料で構成されており、各粒子は硬く、非圧縮性である。
【００２２】
粒子で形成された材料は、可能な限り小さな容積まで埋めるように一緒に詰められると、粒子の全体量は硬質の材料のように振る舞う特性を有している。この状態では、粒子は互いに動くことができない。この特性は、例えば、砂漠地帯での建物の建設において利用される。砂漠地帯では、ある程度の深さより下の砂は、凝集されており、世界中で最も高い超高層ビルの数棟はこうした砂によって支えられている。
【００２３】
しかしながら、このように凝集された粒子の総量は、粒子が互いに対して動く機会を与えられると容易に流出するものである。こうして、バケツに押し込められた砂は、制限なく重さに持ちこたえることができるが、バケツの上下を逆にすると、砂が水であるかのようにバケツを空にすることができる。
【００２４】
この粒子材料の二面的な性質が、本発明において利用される。この粒子材料は、ハウジング２と二枚のディスク３、４との中間に保たれている。ハウジング２は、図１に示される方向における上部を適宜反転させることができ、一枚のディスク３をハウジングの上部２ａの中に配置し、砂を充填することができる。コア６を可能な限り凝集するために、砂が充填されている状態でハウジングを揺らすことができる。砂がディスク８のためのスペースを残す位置まで達すると、充填が終わり、ハウジングの下部２ｂがねじ止めされる。ハウジングの下部２ｂは、好ましくは、ディスク８がコア６に対してある程度の圧力を伴って接するまで、ディスク８を押す位置にあり、これにより砂が動けるような余りの空間がなくなる。
【００２５】
コア６はディスク３、４と共に、凝集した硬質の栓として作用する。ディスク３、４はコアに対して動く余裕はなく、そのため非常に高い圧力差に持ちこたえることができる。栓の材料の非圧縮性の性質により、栓全体で変化する圧力により、圧力を受容するディスクが動かないようになっている。コアが全ての圧力を受け止める、特許文献６の栓とは対照的に、本発明においては、ガラスディスクと粉末状のコアの組合せによって圧力を受け止める。
【００２６】
該コアは、好ましくは、液体が該コアの中には浸入することがないよう、周囲が密閉されている。しかしながら、粒子材料が流出することがなく、また粒子が互いに移動することがない限り、液体がコア６の中に侵入してもよい。
【００２７】
二つの解除装置９、１０が、ハウジング内に配置されており、一つは上側ディスク３に対して作用し、もう一つは下側ディスク４に対して作用する。一つの解除装置だけで栓を取り除くことも可能であるが、二つであるほうがより安全な除去ができ、冗長性を付与する。この冗長性を向上させるために、各ディスクの周囲に数個の解除装置を備えても良い。
【００２８】
導水管１１は、解除装置９、１０双方に接続されている。導水管１１はバルブ（図示せず）を開けることによって、または水圧接続部に連結されることによって、加圧される。
【００２９】
この解除装置は、図２に詳細に示されている。解除装置は、穿孔穴１４の中に配置されたネジ１２を備え、ネジ１２はその最端部に向けられている。突端部は好ましくは硬化しており、これがディスクの中に押し込められると、脆弱なディスクを粉々に破砕させるまで、ディスクの中にさらに深く広がる亀裂が生じる。
【００３０】
ネジは、止まり穴１３ａを備える頭部１３を有する。止まり穴１３ａは、ネジ山１３ｂと嵌合している。水圧ピストン１５は、ネジ１２の頭部１３と協働し、ネジ山１３ｂと係合しているネジ山１５ａと嵌合している。ピストン１５は、例えば、リブと溝が協働することによって、該ピストンが回転しないように穿孔穴１４と協働する。水圧が導水管１１に掛かると、ピストン１５は、ネジ１２に対して押し当てられ、ピストン１５とネジ１２の頭部の間のネジ係合によって、該ネジは同時回転でディスク３に対して押し当てられる。これにより、該ネジは該ディスクに貫入し、ディスク内の亀裂形成を開始する。
【００３１】
ネジ１２の突端部は、好ましくは、ネジ１２がディスク内に穴を開けることができるようセルフタッピングネジと同様に成形することができる。
【００３２】
ピストン１５が止まり穴１３ａの底部に達すると、ネジをディスク３に対して押し当て続ける。そのため、水圧を上げることで、該ネジをディスク３、４の中に「送り込む」ことが可能なる。
【００３３】
冗長性を向上させるために、水圧供給のための独立した導水管を２つ以上設けることも可能である。
【００３４】
本発明による栓はまた、物品が穴の中へ意図せず落ちても耐えることができる。ディスク及びコアが、凝集した、硬く、非常に重い一体物を形成するため、ディスクは大きな衝撃力の影響にさえも耐えることができる。多孔質のコアは、衝撃の吸収剤として機能する。仮に上側ディスクが破壊されることになっても、コア内の粒子材料は、衝撃によるエネルギーの残りを吸収し、このため、もう一方のディスクは損傷に耐えることができる。
【００３５】
本発明による栓はまた、今日使われている栓よりも、より高い圧力と温度に耐えることができる。熱膨張率が低く、またその性質を変えることなく高温に耐え得る粒子材料を選択することができる。
【００３６】
下側ディスクが破壊されるとすぐに、粉末材料の粒子を、栓の狭い空間の中に閉じ込めることができなくなり、粒子は互いに動けるようになる。そのため、粉末材料は井戸の下方に流れ落ちる。上側ディスクは（損傷を受けていない場合）、上側からの圧力に耐えることができなくなり、崩壊する。このようにして、井戸は該栓により、迅速かつ安全に開通する。
【符号の説明】
【００３７】
１  栓組立品
２  ハウジング
２ａ  上部
２ｂ  下部
３  肩部
４  肩部
５  栓
６  コア
７  ディスク
８  ディスク
９  解除装置
１０  解除装置
１１  導水管
１２  ネジ
１３  頭部
１３ａ  止まり穴
１３ｂ  ネジ山
１４  穿孔穴
１５  ピストン
１５ａ  ネジ山    
【図１】
2015526619.tif 000003
【図２】
2015526619.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月17日(2013.12.17)
【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】
機械力によって破砕することができる脆弱な材料でできた少なくとも２枚のディスク（３、４）と、該ディスク（３、４）の間のコアとを保持するハウジング（２）を備え、
前記コアは、水及び炭化水素中では溶けない粒子材料で構成され、該材料の粒子は、前記ディスク（３、４）が損傷を受けていない間は、該粒子が互いに対して動かないよう気圧下で押し固められることを特徴とする井戸に設置するための栓。
【請求項２】
前記栓が、前記ディスクに貫入することで少なくとも一枚の前記ディスクを破砕するよう設定された突端部を備える少なくとも一つの起動装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の栓。
【請求項３】
前記起動装置は、前記ディスクに貫入する間、回転するように設定されたネジを備え、該ネジは圧媒液のための導水路と接しており、該導水路の加圧がネジを起動させることを特徴とする請求項２に記載の栓。
【請求項４】
前記起動装置が、前記ネジのネジ山に対応するネジ山を有するピストンを備えることで、該ピストンの起動が該ネジを回転させるとともに該ネジをディスクの中へ向かって押すことを特徴とする請求項３に記載の栓。
【請求項５】
前記起動装置が、前記コアに対して面する前記ディスクの側面に向かう角度に作用することを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の栓。
【請求項６】
前記粒子材料は、砂、ガラス、金属、又はその他の硬く非圧縮性の材料であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の栓。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
既知の栓には全て、異なる欠点が存在する。特許文献１７に記載されているような、溶解性の栓は、井戸の流体が、一定期間溶解性材料に作用して初めて消失する。そのため、一定の予測可能性をもって、栓が密閉を停止するのがいつなのかを確認することが不可能である。このため、最良の場合の事例でも、産出の開始に遅れが生じることがあり、最悪の場合の事例では、耐圧試験が完了する前に栓がその機能を失うことがある。後者の事態を避けるために、栓は通常、溶解するまでに比較的長時間を要するように製造されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
この栓が、それ以前の栓よりも安全であるとしても、製造するのは比較的複雑であって、比較的狭い範囲内の圧力で、空洞内にガス圧をかけなければならない。
特許文献９は、複数の実施例において、溶解性コアを記載している。しかしながら、特許文献９はまた、コアが真空密閉された砂で形成されている一つの実施例も記載している。この実施例においては、該コアはゴムで形成された筐体に囲まれている。
しかしながら、この栓が井戸の高圧に耐えることができるかは、極めて疑わしい。伸縮性の筐体は、それ自体としては、該栓にいかなる強度も与えない。該砂のみで、その圧力に耐えなければならず、また堅い物体のように作用しなければならない。
さらに、特許文献９の該真空栓は、製造するのに大変複雑である。砂粒の合間から空気が吸引されなければならず、また真空状態が維持される間、該筐体が密閉されていなければならない。また、ごく小さな要因で、該筐体が損傷して、真空状態を失うことになるのは、明らかな不利である。該筐体の中の、極めて小さい穴は発見するのが容易ではなく、該筐体が孔の中に設置された後であって、試験が完了する前であるにもかかわらず、空気またはその他の流体が該栓の中に漏れ出す危険性が存在する。仮にこのような事態が起こると、高圧の試験圧により、井戸や井戸の中の設備に損傷を与える高い危険性が存在する。少なくとも、貴重な時間が失われることになり、その結果、非常に費用が高くなる。
【国際調査報告】
2015526619.tif 000005
2015526619.tif 000006