(57)【要約】  外部のネジ部分を有するピンと、内部のネジ部分を有するボックスとを処理するプロセスであり、このプロセスにより、高いかじり耐性を有する、ネジ形成可能なジョイントを提供する。本発明の一実施形態には、ピンとボックスとの少なくとも一方のネジ山が切られた部分上に潤滑剤を適用することが含まれる。ネジ形成可能なジョイントは、米国石油学会に従って、推奨される形成トルクまで、ピンとボックスとのネジ山が切られたゾーンをネジ山で係合させることと、次いでネジ接続を分離することによって形成される。ピンとボックスとの少なくとも一方のネジ部分に潤滑剤が適用された、形成および分離ステップが、複数回実施される。ピンとボックスとのネジ部分の一方が、次いで、表面硬化される。このプロセスから形成されたネジ形成可能なジョイントは、いずれの潤滑剤も必要とすることなく、高いかじり耐性を有している。
2018528376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部のネジ部分を有するピンと、内部のネジ部分を有するボックスとを含む筒状構成要素の製造プロセスであって、前記ピンおよびボックスを含む、製造された前記筒状構成要素が、ドープのないネジ接続を形成することが可能であり、潤滑剤を使用することなく、有効なかじり耐性を有しており、
前記ピンおよびボックスを、パイプセクションの対向する各端部に結合して、筒状構成要素を形成するステップと、
前記ネジ部分を機械加工することによって準備された、前記ピンとボックスとの少なくとも一方の前記ネジ部分上に潤滑剤を適用するステップと、
米国石油学会に従って、前記ネジ接続に関して推奨される形成トルクまで、一方の筒状構成要素の前記ピンのネジ部分を、別の筒状構成要素の前記ボックスのネジ部分にネジ山で係合させることにより、前記ネジ接続を形成するステップと、前記ネジ接続を分離するステップとであって、前記ピンとボックスとの少なくとも一方の前記ネジ部分に適用された潤滑剤を伴う、前記形成および分離ステップが、複数回実施され、塑性変形を生じる、形成および分離するステップと、
複数回の形成および分離の前記ステップの実施の後に、前記ピンとボックスとの一方の前記ネジ部分を表面硬化させるステップと、を含む、製造プロセス。
【請求項２】
前記潤滑剤がコンパウンドグリスである、請求項１に記載の製造プロセス。
【請求項３】
前記ボックスの前記ネジ部分が、切られたネジ部である、請求項１に記載の製造プロセス。
【請求項４】
前記ピンの前記ネジ部分が、切られたネジ部である、請求項１に記載の製造プロセス。
【請求項５】
前記ピンとボックスとの一方のみの前記ネジ部分が表面硬化されている、請求項１に記載の製造プロセス。
【請求項６】
前記表面硬化されたネジ部分が、最小で、他方の嵌合するピンまたはボックスの前記ネジ部分の表面硬度よりも、約２００〜２６０のブリネル硬さのポイントだけ高い表面硬度を有している、請求項１に記載の製造プロセス。
【請求項７】
前記ネジ接続の形成および分離の前記ステップが、潤滑剤を伴って３回から１５回、形成および分離することである、請求項１に記載の製造プロセス。
【請求項８】
前記ネジ接続の形成および分離の前記ステップが、潤滑剤を伴って５回から１２回、形成および分離することである、請求項１に記載の製造プロセス。
【請求項９】
前記ネジ接続の形成および分離の前記ステップが、潤滑剤を伴って６回から１０回、形成および分離することである、請求項１に記載の製造プロセス。
【請求項１０】
前記推奨される形成トルクが、特定のネジ接続に関し、適用可能であるＡＰＩ推奨基準７Ｇ（ＡＰＩ  ＲＰ  ７Ｇ）に従っている、請求項１に記載の製造プロセス。
【請求項１１】
前記推奨される形成トルクが、特定のネジ接続に関し、２０１５年７月６日に有効である、ＡＰＩ推奨基準７Ｇ（ＡＰＩ  ＲＰ  ７Ｇ）に従っている、請求項１に記載の製造プロセス。
【請求項１２】
請求項１に記載のプロセスに従って準備された、外部のネジ部分を有するピンと、内部のネジ部分を有するボックスとを含む、有効なかじり耐性の筒状構成要素。
【請求項１３】
炭化水素井戸を掘削するための、かじり耐性のネジ山が切られた筒状構成要素の製造のためのプロセスであって、
ピンの端部において、外部の周表面上にネジ山が切られたゾーンを機械加工するステップと、
ボックスの端部において、内部の周表面上にネジ山が切られたゾーンを機械加工するステップと、
前記ピンとボックスとの少なくとも一方の前記ネジ山が切られたゾーン上に潤滑剤を適用するステップと、
米国石油学会に従って、実質的に、現在推奨される形成トルクまで、前記ピンの前記ネジ山が切られたゾーンを、前記ボックスの前記ネジ山が切られたゾーンにネジ山で係合させることにより、ネジ接続を形成するステップと、前記ネジ接続を分離するステップとであって、前記ピンとボックスとの少なくとも一方の前記ネジ山が切られたゾーンに適用された潤滑剤を伴う、前記形成および分離ステップが、複数回実施され、塑性変形を生じる、形成および分離するステップと、
複数回の形成および分離の前記ステップの実施の後に、前記ピンとボックスとの一方の前記ネジ山が切られたゾーンを表面硬化させるステップと、を含み、
前記製造プロセスが、炭化水素井戸の掘削において、次いで現場で使用されるために、ネジ山が切られた筒状構成要素を製造し、前記ネジ山が切られた筒状構成要素が、現場で、ネジ接続を形成するように適用され、潤滑剤を使用することなく、有効なかじり耐性を有している、製造プロセス。
【請求項１４】
前記潤滑剤がコンパウンドグリスである、請求項１３に記載の製造プロセス。
【請求項１５】
前記ボックスのネジ山が切られたゾーンを提供する前記ステップが、ネジ山を切ることによって実施される、請求項１３に記載の製造プロセス。
【請求項１６】
前記ピンのネジ山が切られたゾーンを提供する前記ステップが、ネジ山を切ることによって実施される、請求項１３に記載の製造プロセス。
【請求項１７】
前記ピンとボックスとの一方のみの前記ネジ山が切られたゾーンが表面硬化されている、請求項１３に記載の製造プロセス。
【請求項１８】
前記表面硬化された、ネジ山が切られたゾーンが、最小で、他方の嵌合するピンまたはボックスの前記ネジ山が切られたゾーンの表面硬度よりも、約２００〜２６０のブリネル硬さのポイントだけ高い表面硬度を有している、請求項１７に記載の製造プロセス。
【請求項１９】
前記ネジ接続の形成および分離の前記ステップが、潤滑剤を伴って５回から１２回、形成および分離することである、請求項１３に記載の製造プロセス。
【請求項２０】
前記ネジ接続の形成および分離の前記ステップが、潤滑剤を伴って６回から１０回、形成および分離することである、請求項１３に記載の製造プロセス。
【請求項２１】
炭化水素井戸の掘削のための、かじり耐性の、ネジ山が切られた筒状構成要素であって、前記ネジ山が切られた筒状構成要素が、ピンの端部における外周表面上のネジ山が切られたゾーンと、ボックスの端部における内周表面上のネジ山が切られたゾーンとを備え、前記ネジ山が切られた筒状構成要素が、請求項１３に記載のプロセスに従って製造され、前記ネジ山が切られた筒状構成要素が、炭化水素井戸の掘削において、次いで現場で使用されるためのものであり、潤滑剤を使用することなく、有効なかじり耐性を有している、別のネジ山が切られた筒状構成要素とネジ接続を前記現場で形成するように適用されている、筒状構成要素。
【請求項２２】
炭化水素井戸を掘削するための、ドリルパイプとして使用される、かじり耐性のネジ山が切られた筒状構成要素の製造のためのプロセスであって、
外部のネジ部分を有するピンと、内部のネジ部分を有するボックスとを形成するステップと、
前記ピンとボックスとの少なくとも一方の前記ネジ山が切られた部分上に潤滑剤を適用するステップと、
複数回、米国石油学会（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ：ＡＰＩ）に従って、推奨される形成トルクまで、前記ピンとボックスとの前記ネジ山が切られた部分をネジ山で係合させることにより、ネジ接続を形成するステップと、前記ネジ接続を分離するステップとであって、前記形成および分離ステップが、前記ピンとボックスとの少なくとも一方の前記ネジ部分に潤滑剤を適用するステップを含み、複数回実施される、前記ネジ部分に適用された潤滑材を伴う前記形成および分離のステップが塑性変形を生じる、形成および分離するステップと、
複数回の形成および分離の前記ステップの実施の後に、前記ピンとボックスとの一方の前記ネジ部分を表面硬化させるステップと、
１つのピンおよび１つのボックスを、パイプセクションに結合して、筒状構成要素を形成するステップと、を含み、
前のステップに従って製造された、複数の、ネジ山が切られた筒状構成要素は、端部同士を組み合わせて、筒状構成要素のストリングを提供することができ、この筒状構成要素において、ボックスに接続されたピンの各々が、前記接続されたピンおよびボックスの前記ネジ部分間または前記ネジ部分上に介在する、パイプドープまたは他のコーティングもしくはフィルムなしで形成される、製造プロセス。
【請求項２３】
前記推奨される形成トルクが、特定のネジ接続に関し、適用可能であるＡＰＩ推奨基準７Ｇ（ＡＰＩ  ＲＰ  ７Ｇ）に従っている、請求項２２に記載の製造プロセス。
【請求項２４】
前記推奨される形成トルクが、特定のネジ接続に関し、２０１５年７月６日に有効である、ＡＰＩ推奨基準７Ｇ（ＡＰＩ  ＲＰ  ７Ｇ）に従っている、請求項２２に記載の製造プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、雄ネジ型コネクタと雌ネジ型コネクタとで形成されたかじり耐性のネジ接続、および、雄ネジ型コネクタと雌ネジ型コネクタとを形成するためのプロセスに関し、より詳細には、筒状構成要素を接続するのに使用される筒状構成要素、特に、炭化水素井戸を掘削および作動させるのに使用される筒状構成要素のためのかじり耐性のネジジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
「炭化水素井戸を掘削および作動させるのに使用される」筒状構成要素は、同じタイプの別の要素に接続されることが意図されているか、別様に、炭化水素井戸の掘削用のストリング、あるいは、改修用の立ち管などのメンテナンス用もしくは製造用立ち管などの作業用もしくは井戸の作業に使用されるケーシングストリングまたは配管ストリング用に意図された立ち管、のいずれかを最終的に構成することが意図されている、形状がほぼ筒状の任意の要素を意味している。本発明は、ドリルパイプ、高重量ドリルパイプ、ドリルカラーなどのドリルストリング、ならびに、ツールジョイントとして知られるパイプ接続および高重量パイプの一部分に使用される構成要素にも適用可能である。
【０００３】
ツールジョイントは、特定の合金鋼で形成されたパイプ、通常はドリルパイプのための重い結合要素である。ツールジョイントは、ドリルステムの重量を支え、頻繁な結合および結合解除の引張りに耐え、漏洩防止シールを提供するように設計された、粗い、テーパが付けられたネジ山、および、着座用の肩部を有している。ジョイントの雄セクション、またはピンは、ドリルパイプの長さの一方の端部に取り付けられており、雌セクション、またはボックスは、他方の端部に取り付けられている。ツールジョイントは、パイプの端部に溶接されているか、ネジ山で取り付けられているか、それらの両方がされている場合がある。パイプのジョイントは、ツールジョイントによってともに接続されている。
【０００４】
ピンのツールジョイントは、そのジョイント上に形成された雄（外部）ネジを有し、ボックスのツールジョイントは、そのジョイントの内部に形成された雌（内部）ネジを有している。結合または接続は、１つの筒状構成要素のピンのツールジョイントを、第２の筒状構成要素のボックスのツールジョイントと、ネジ山によって係合させることで形成される。接続を形成するには、一方の筒状構成要素を他方の筒状構成要素に対して回転させる。接続を外すには、相対回転の方向を逆にする。
【０００５】
現在、沖合の油田におけるいくつかの深い油井が、２０，０００’から３０，０００’（フィート）の深さに達している。井戸に採用される多くのパイプおよびケーシングは、約３０’の長さの、ネジ山が切られた筒状体である。たとえば、井戸の穴の掘削を促進するために使用されるドリルパイプのジョイントは、通常、約３０フィート（３０’）または約４５フィート（４５’）の長さを有している。このため、いくつかの深い井戸内で、ドリルパイプ全体のストリングが、数百、場合によっては数千を超える、ネジ山でともに接続されたパイプのジョイントを含み得ることが容易にわかる。
【０００６】
油田の筒状のネジジョイントは、接続されたジョイントストリングと、個別のジョイント自体との重量によって生じる軸方向の引張り力にさらされている。さらに、ネジジョイントは、内圧および外圧、ならびに、過度の温度にさらされている。通常、より深い井戸は、より浅い井戸よりも温度が高く、かつ圧力が高い。これら高温および／または高圧にさらされた試錐孔内に位置するパイプのネジ接続は、気密性を維持しつつ、そのような厳しい環境に耐えなければならない。
【０００７】
配管またはケーシングを井戸内に下げていくプロセスの間、ときには、別の筒状部材を形成したパイプジョイントを外して、井戸の外にパイプを出し、次いで、ふたたび接続し、そして、パイプを井戸内にふたたび下げる必要がある。井戸を掘る間、ドリルストリングを形成する、ネジ山が切られた筒状構成要素は、数回の形成および分離サイクルを経なければならない場合がある。形成作業は、通常、高い軸方向の負荷の下で行われる。たとえば、ネジ接続によって接続されることになる、３０または４５フィートの長さのパイプジョイントの重量は、接続されるネジ要素の軸のわずかなズレにより、一部に集中する場合がある。これにより、ネジ山の領域におけるかじりのリスクを生じる場合がある。
【０００８】
従来、ネジ山の領域は、現場における形成および分離の作業の間、かじりに対して保護される。最初に、ネジ山の領域は、腐食に対して保護するために予め適用されている場合があるグリスが除去される。接続部の接触表面は、洗浄され、掘削流体、および他の汚染物質の残りが存在しない。この理由は、掘削流体および泥内に存在する固体が、かじりを促進し、次に適用されるコンパウンドグリスのかじり耐性を低減し得るためである。コンパウンドグリスは、現場で、ネジジョイントの接触表面に適用される。コンパウンドグリスは、亜鉛、鉛、および銅などの重金属の大量のパウダを含む粘性液体の潤滑剤である。コンパウンドグリスは通常、「パイプドープ」と呼ばれる。パイプドープは豊富かつ一様に、ピンとボックスとの両方の接触表面全体に適用され、ネジ底まで動かされ、肩部表面を完全にカバーする。米国石油学会の規格のＡＰＩ  Ｂｕｌｌｅｔｉｎ  ５Ａ２または５Ａ３によって特定されるコンパウンドグリスは、コンパウンドグリスが適用された接触表面にさび防止の性質を付与し、また、ネジ山のシールの向上、および、接続の形成の際の潤滑の提供もすることができる必要がある。
【０００９】
しかし、パイプのネジジョイントを形成する際、適用されたコンパウンドグリスは洗い落とされるか、外側表面にはみ出る。また、特に有害な重金属に起因して、コンパウンドグリスが、環境、特に海洋生物に有害な影響を与える可能性がある。また、コンパウンドグリスを適用するプロセスは、作業環境を悪化させ、このコンパウンドグリスが人間に有害な影響を与える懸念がある。
【００１０】
このため、パイプドープを現場でネジ部に適用するステップは、時間と労力を要する。この時間は、貴重であり、費用がかかる。さらに、鉛などの重金属および／または有毒金属を含むそのようなコンパウンドグリスを使用することは、形成時に、余分なグリスがネジ接続から排出されることから、井戸および環境の汚染を生じる欠点を被っている。
【００１１】
過去に、コンパウンドグリスの保持力を増大させ、滑動特性を向上させるために、パイプのネジジョイントの接触表面上に、窒化処理などの様々なタイプの表面処理、亜鉛の被覆および複合材料の被覆を含む様々なタイプの被覆、ならびに、リン酸塩化成処理を行って、１つまたは複数の層を形成することが提案されてきた。しかし、上述のように、コンパウンドグリスの使用は、環境および人間に有害な影響を生じる虞がある。
【００１２】
従来技術では、侵入手順が現場での新たな接続に使用されるものであることを理解されたい。通常、この手順は、パイプジョイントを流す前に、２から３の接続の形成を含んでいる。この２から３の形成は、最終的な接続の形成トルクの５０から７５％での、低速の形成である場合がある。この作業は、かじり耐性を向上させるために、接触応力を完全に適用する前に、接続表面を磨き、加工硬化させることになると考えられる。しかし、この作業は、耐久力のあるかじり耐性を提供しない。
【００１３】
かじり耐性があり、複数回の接続の形成および分離を経た後にかじり耐性を維持する、筒状のネジジョイントの接続を有することが望ましい。コンパウンドグリスまたは他の化学物質を使用せず、環境に優しく、接続の形成作業の間、時間と労力を節約する、かじり耐性のネジ接続を有することが望ましい。高温にさらされるのに耐えることができる、かじり耐性のネジ接続を有することが望ましい。
【発明の概要】
【００１４】
本発明の好ましい実施形態は、ピンのツールジョイントとボックスのツールジョイントとを備えた、筒状のネジジョイント接続である。ピンのツールジョイントとボックスのツールジョイントとの各々は、ネジ山が形成された接触表面と、ネジ山が形成されていない接触表面とを含む接触表面を有している。ピンのツールジョイントとボックスのツールジョイントとの一方の接触表面は、ピンのツールジョイントまたはボックスのツールジョイントの他方の表面硬度よりも高い表面硬度を有している。使用時には、ネジジョイント接続が、潤滑材またはコンパウンドグリスなしで形成され、かじりに対して高い耐性を有している。好ましい実施形態では、現場で接続を形成する際に、潤滑材は使用されない。
【００１５】
本発明の一態様は、筒状のネジジョイント接続の、ピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイントの製造時に使用されるプロセスである。ボックスのツールジョイントの内部のネジ山と、ピンのツールジョイントの外部のネジ山とは、産業上慣習的な方式で最初に準備される。コンパウンドグリスなどの潤滑材は、ピンのツールジョイントとボックスのツールジョイントとの一方または両方の接触表面に適用され、ネジ接続が形成され、次いで分離される。ネジジョイントは、複数回、もっとも好ましくは、約６回から１０回、形成および分離が行われる。形成および分離の各々の間、コンパウンドグリスがネジ山上に存在する。形成および分離のセットの完了の後に、ボックスのツールジョイントまたはピンのツールジョイントに、表面硬化プロセスを施し、それにより、表面硬化された部材が、表面硬化されていない部材よりも高い硬度を有するようになっている。このプロセスの後に、筒状のネジジョイント接続は、コンパウンドグリス、または他の潤滑剤の適用なしで、形成を行う準備がされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明は、開示の実施形態の以下の詳細な説明を、以下の図面と併せて考慮する際に、よりよく理解することができる。
【００１７】
【図１】本発明が適用される例示的なピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイントの概略図であり、ボックスのツールジョイントと、ピンのツールジョイントの上半分とが、断面で示されている。
【００１８】
【図２】本発明の好ましい実施形態に係る、かじり耐性のネジ接続を製造するためのプロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態は、多数の形成および分離の後でさえも、かじりに対する高い耐性を有する、ネジ山の結合または接続のネジ山の構成要素を製造するためのプロセスである。さらに、好ましい実施形態の製造プロセスは、現場で潤滑剤を使用することなく、ネジ部材が高いかじり耐性を有することに繋がる。本発明は、油田で使用されるネジ接続に限定されないが、好ましい実施形態は、炭化水素井戸の掘削および／または作業のために使用される筒状構成要素で特に有用である。結果として、好ましい実施形態は、油田の筒状のネジジョイントの接続を参照して、以下に論じられる。
【００２０】
本プロセスは、通常は筒状部材である部材の端部にネジ山を準備するステップ１００を含んでいる。好ましい実施形態では、ネジ山は、図１に示すように、ピンのツールジョイント１０と、ボックスのツールジョイント２０とに準備される。外部のネジ山１２は、ピンのツールジョイント１０に準備され、内部のネジ山２２は、ボックスのツールジョイント２０に準備される。ネジ山は、産業で慣習的な任意の方式で準備され得る。たとえば、ネジ山は、ネジ山を形成する際に鋼材料を除去する、ネジ山を切る作業によって準備され得る。通常、ツールジョイントは、ツールジョイントのテーパが付された部分に形成された、テーパが付されたネジ部を有している。ネジ山が完全に切られている場合であっても、わずかな振動と、微小な金属のうねりが依然として、ネジ山の側面に存在し、このため、局所的な応力のエリアを増大させ、かじりのリスクを増大させる。
【００２１】
上述のようにネジ部がツールジョイント１０およびツールジョイント２０に準備された後に、コンパウンドグリス（すなわち、パイプドープ）などの潤滑剤が、ピンのツールジョイント１０とボックスのツールジョイント２０との一方または両方のネジ山１２、２２と、ネジ山が形成されていない接触表面とに適用され、ネジ接続または結合が、ステップ２００において、複数回またはサイクルで形成され、次いで分離される。標準的な形成および分離の手順が適用される。ネジジョイントは、複数回、好ましくは３〜１５回、より好ましくは５〜１２回、もっとも好ましくは６〜１０回、または、ほとんどの塑性変形が起こるまで、形成および分離が行われる。形成および分離の手順により、ネジ山１２およびネジ山２２に塑性変形が生じ、それにより、ネジ山を切ることによって生じ得るうねり、わずかな振動、および表面の不完全性が、除去されるか、実質的に最小にされることになる。接続の形成および分離の６サイクルの後に、塑性変形のほとんどが生じる。好ましくは、形成および分離の各々の間、コンパウンドグリスがネジ山１２およびネジ山２２上に存在する。したがって、最終的な表面は、より平滑であり、かじりの生じる傾向がかなり低減される。
【００２２】
好ましい実施形態では、このフェイズ中に適用される形成のトルクは、ＡＰＩ推奨基準（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ：ＡＰＩ  ＲＰ）に基づいて判定される。ＡＰＩにより、様々なタイプのネジ接続に関する、推奨される形成トルク（Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ  Ｍａｋｅ−ｕｐ  Ｔｏｒｑｕｅ）が公表されている。たとえば、ＡＰＩ  ＲＰ  ７Ｇ−−Ａｄｄｅｎｄｕｍ  Ｉは、７−１／２”ＯＤ×３”ＩＤの寸法を有する、５−１／２”ＦＨ（完全な穴）の接続に関し、５２，０５９フィート／ポンド（ｆｔ／ｌｂｓ）の形成トルクを推奨している。一方、６−５／８”ＯＤ×２−３／４”ＩＤの寸法を有するＮＣ５０接続は、３８，０３６ｆｔ／ｌｂｓの形成トルクが推奨されている。
【００２３】
好ましくは、パイプドープを伴う形成／分離サイクルのこのステップ２００の間、接続には、ＡＰＩによって推奨されたトルクに近いトルクが与えられるか、少なくともＡＰＩによって推奨されたトルクが与えられる。好ましくは、ジョイントの形成の各々には、ＡＰＩによって推奨されたトルクに近いトルクが与えられるか、少なくともＡＰＩによって推奨されたトルクが与えられる。好ましくは、基本的な形成および分離手順には、ＡＰＩの推奨トルクまで接続部にトルクを与え、次いで、トルクがほとんどないか、存在しなくなるまで、接続部を分離することが含まれている。このことは、第１のサイクルを含んでいる。次いで、ＡＰＩが推奨するトルクまで接続部を形成し、次いで、トルクがほとんどないか、存在しなくなるまで、接続部を分離する。これにより、第２のサイクルを完了する。接続は、ＡＰＩが推奨するトルクまでふたたび形成され、次いで、完全に分離されて、第３のサイクルを完了する。第３のサイクルの終了時に、ピンとボックスとは、全体的にネジ山が付いていない状態であり、ジョイントは、パイプドープを、ネジ山がある接触表面とネジ山がない接触表面とにふたたび適用する前に、かじりに関して試験される。
【００２４】
形成および分離サイクルの完了の後に、ボックスのツールジョイントとピンのツールジョイントとの一方に、ステップ３００で表面硬化プロセスを施し、それにより、表面硬化された部材が、表面硬化されていない部材よりも高い表面硬度を有するようになる。代替的には、表面硬化プロセスは、ピンのツールジョイント１０とボックスのツールジョイント２０とに適用され得るが、各ジョイント部材に異なる大きさを適用して、異なる表面硬度を得る。好ましくは、表面硬化プロセスは、ピンのツールジョイント１０および／またはボックスのツールジョイント２０の選択されたエリアのみ、好ましくは、ネジ山領域と、ネジ山が切られていない接触表面に行われる。
【００２５】
窒化処理または、表面硬化のいくつかの他の手段を使用することができる。窒化処理は、表面硬化プロセスであり、それにより、窒素雰囲気内で、一定の温度領域で材料を保持することにより、窒素が材料の表面内に導入される。表面硬化は、たとえば、浸炭窒化、浸炭、高周波焼入れ、レーザ焼入れ、または、材料の表面硬度を増大させることを目的とする他の類似の技術を介して行うこともできる。
【００２６】
部品を表面硬化することには、２つの効果がある。第１に、前のステップ２００で得られた塑性変形のレベルを固定し、こうして、表面硬化されていない嵌合部に生じ得る表面の小さい不完全部分を塑性変形することを可能にしつつ、さらに変形することをかなり困難にする。第２に、報告によれば、材料の対かじり特性に肯定的影響を有する、２つの部品間の硬度差を生じる。
【００２７】
好ましくは、２つの嵌合部品間の硬度差は、最小で約２００から２６０のブリネル硬さのポイント、より好ましくは、約２６０のブリネル硬さのポイントであるものとする。たとえば、表面硬化された部品は、約５７０から５８０のブリネル数を有し得、表面硬化されていない部品は、約３１０から３２０のブリネル数を有し得る。
【００２８】
表面硬化プロセスの後に、筒状のネジジョイント接続は、コンパウンドグリス、または他の潤滑剤の適用なしで、形成および分離を行う準備がされる。ネジジョイント接続の製造に伴う上述のステップの順番は、かじりに対する高い耐性を有し、作動時に潤滑剤またはコンパウンドグリスを必要としない筒状ジョイントのネジ接続を提供するには、重要である。しかし、各ステップの順番は、本発明の好ましい実施形態のプロセスが、他のステップがプロセス内または上述のステップ間に含まれ得ないように制限されることは意味していないことを理解されたい。たとえば、ピンのツールジョイント１０およびボックスのツールジョイント２０には、ステップ１００とステップ２００との間に、リン酸処理ステップを施す場合がある。リン酸処理は、当該技術ではよく知られたプロセスである。追加的または代替的に、リン酸処理ステップは、ピンのツールジョイント１０とボックスのツールジョイント２０とに、表面硬化ステップ３００の後に実施する場合もある。リン酸処理は一般的に、さびの防止を補助するために使用される。
【００２９】
製造の好ましいプロセスでは、ネジ山の表面および形状は、ネジ接続の、もっとも好ましくは６から１０回の形成／分離による表面硬化の前、または、塑性変形のほとんどが生じるまでに、「完成している」か「古くなって」いる。塑性変形により、不完全性の部分が摩耗することで、ネジ山の表面が平滑になる。１つの「完成した」ネジ山表面部は、表面硬化されて、前に達成された塑性変形のレベルを「固定」し、その部分の硬度を増大させ、それにより、この表面部が、嵌合するネジ部よりも高い硬度を有するようになっている。
【００３０】
代替的実施形態では、ステップ２００は、ツールジョイント上のネジ山のネジ形成およびネジ転造によって最小にされるか除去され得る。ネジ形成は、内部のネジ山を形成するためのプロセスであり、ネジ転造は、外部のネジ山を形成するためのプロセスである。これらプロセスの両方で、ネジ転造ダイを部材に対して押圧することにより、ネジ山が部材内に形成される。ネジ山は冷間成形される（すなわち、冷間圧造プロセス）。結果として、材料は、可鍛性の材料に限定される。転造／形成されたネジ山は、切られたネジ山よりも強度がある。ネジ山を切る、研磨する、および平削りするなどのプロセスにより、材料を除去してネジ山を提供するが、ネジ転造／形成では、材料を、硬化した鋼のダイと置き換える。材料の粒子をネジ山の形状にする結果、根の部分および側部−ネジ山の重要な部分−で、粒子がより密になり、ネジ山の形態の品質を向上させる。さらに、鋼のダイの研磨作業により、より優れた平滑仕上げを行うことができる。これにより、内部のネジ山と外部のネジ山との組合せが向上する。
【００３１】
このため、ネジ転造およびネジ形成によってネジ山が準備される例では、上述の形成および分離ステップ２００は、ネジ山がすでに平滑であり、ネジ山の形成の間に塑性変形が生じたことから、除去され得る。次に、および／または最後に、２つの嵌合部材の一方の、ネジ山表面およびネジ山が形成されていない接触表面は、上述のように、ステップ３００において表面硬化される。
【００３２】
別の代替的実施形態では、ネジ形成またはネジ転造プロセスにより、部材の一方にネジ山が形成される。たとえば、外部のネジ山１２は、雄部材１０上のネジ転造プロセスによって形成され、内部のネジ山２２は、たとえば、雌部材２０上にネジ山を切るプロセスによって形成される。一実施形態では、パイプドープが、ネジ山表面と、ネジ山が形成されていない接触表面との一方または両方に適用され、形成および分離ステップ２００が、上述のように実施される。次に、または最後に、嵌合した雄部材１０と雌部材２０との一方の、ネジ山表面およびネジ山が形成されていない接触表面は、上述のように、ステップ３００において表面硬化される。代替的には、この例では、表面硬化ステップ３００は、表面硬化プロセスがネジ形成またはネジ転造プロセスによって形成されたネジ山を有する部材（すなわち、上述の例では雄部材１０）に対するものである限り、形成分離ステップ２００の前に実施され得る。
【００３３】
別の実施形態では、ネジ山は、通常は研磨機の研磨ホイールで実施される研磨によって形成され得る。このプロセスは、正確なネジ山を設けるか、硬度のある材料のネジ山を設けるために使用され得る。研磨によってネジ山が形成される場合、ステップ２００の形成および分離サイクルは、除去され得る。ネジ山のラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）として知られる別のプロセスは、達成可能な最高の正確さと表面仕上げを達成するために、ネジ山を切るか研磨した後に行われ得る。ネジ山のラッピングは、ステップ２００の必要性をも除去する。
【００３４】
以下の一連のテストでは、以下のピンのツールジョイントとボックスのツールジョイントとを、一般的な切削インサートを使用して、ＣＮＣ旋盤によって製造した。
【表１】
2018528376.tif 000003
【００３５】
「Ｈ」は表面硬化したことを意味し、「Ｓ」は表面硬化していないことを意味している。
【００３６】
ツールジョイントは、ツールジョイントの典型的な材料であるＡＩＳＩ  ４１３７Ｈのタイプの炭素鋼で形成した。ボックスのツールジョイントのネジ山とピンのツールジョイントのネジ山とは、すべてのジョイント番号、および、３つのＡＰＩタイプの接続の各々に関し、類似の技術によって形成した。ＡＰＩタイプの接続は、５−１／２  ＦＨ、ＮＣ５０、およびＮＣ３８である。ＡＰＩタイプの接続の各々の１０のボックスおよびピンは、テストの目的のために、以下の手順に従って製造した。
【００３７】
ＡＰＩタイプの接続の各々に関する、ジョイント番号の各々のピンおよびボックスは、互いに形成および分離を９回（すなわち、９サイクル）行った。各サイクルに関する形成トルクは、ＡＰＩタイプの接続に関する、ＡＰＩが推奨するトルクとした。たとえば、５−１／２  ＦＨ（寸法：７−１／２”ＯＤ×３”ＩＤ）に関してＡＰＩが推奨する形成トルクは、５２，０５９ｆｔ／ｌｂｓである。５−１／２  ＦＨジョイントの各々の９サイクルの各々に関する形成トルクは、５２，０５９ｆｔ／ｌｂｓとした。ＮＣ５０（寸法：６−５／８”ＯＤ×２−３／４”ＩＤ）に関してＡＰＩが推奨する形成トルクは、３８，０３６ｆｔ／ｌｂｓである。ＮＣ５０ジョイントの各々の９サイクルの各々に関する形成トルクは、３８，０３６ｆｔ／ｌｂｓとした。最後に、ＮＣ３８（寸法：５”ＯＤ×２−１／８”ＩＤ）に関してＡＰＩが推奨する形成トルクは、１５，９０２ｆｔ／ｌｂｓである。ＮＣ３８ジョイントの各々の９のテストの各々に関する形成トルクは、１５，９０２ｆｔ／ｌｂｓとした。
【００３８】
以下の３つの一連の９回のテストは、本発明の好ましい実施形態の上述のプロセスに従って製造したピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイントを採用して行った。一連の９回のテストの各々は、異なるＡＰＩタイプの接続を伴うものとした。
【００３９】
定義：
【００４０】
「Ｎｅｗ（新規）」は、製造プロセスの間以外で、トライアルの開始前に形成および分離が行われていないコネクタ（ピンのツールジョイントまたはボックスのツールジョイント）を意味している。
【００４１】
「Ｕｓｅｄ（使用済）」は、トライアルの開始前に、潤滑剤またはコンパウンドグリスなしで形成および分離を行ったコネクタ（ピンのツールジョイントまたはボックスのツールジョイント）を意味している。
【００４２】
「Ｈ」は表面硬化したことを意味している。
【００４３】
「Ｓ」は表面硬化していないことを意味している。
【００４４】
［Ａ．５−１／２”のＦＨ接続での一連のテスト］
【００４５】
接続タイプ：５−１／２”ＦＨ（完全な穴）；寸法：７−１／２”ＯＤ×３”ＩＤ。ＡＰＩ  ＲＰ  ７Ｇ−Ａｄｄｅｎｄｕｍ  Ｉに従って推奨される形成トルク：５２０５９ｆｔ／ｌｂｓ。テストは、以下の表に従って、一連の形成および分離手順で行った。テストは、形成および分離マシンのトルクの限界のため、８５０００ｆｔ／ｌｂｓで停止した。
【００４６】
［トライアル１Ａ−テストの目的：ネジ山上でのかじりの発生の評価］
【００４７】
ボックス＃１（新規−Ｓ）とピン＃１（新規−Ｈ）
【表２】
2018528376.tif 000004
【００４８】
トライアル１Ａ中、新規の表面硬化したピンのツールジョイントと、新規のボックスのツールジョイントとを使用した。ピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイント（すなわち、ピン＃１およびボックス＃１）は、最初は、ツールジョイントの製造プロセスの間、コンパウンドグリスを伴って互いに形成および分離を行った。最初は、５の形成および分離サイクルを、３０，０００ｆｔ／ｌｂｓの目標の形成トルクで行った。各場合において、分離トルクは、３０，０００ｆｔ／ｌｂｓの目標の形成トルクよりも低かった。ピンのツールジョイントのネジ山およびボックスのツールジョイントのネジ山は、かじり、ネジ山の摩耗および損傷の検出のために、目標の形成トルクにおいて、一連のサイクルの各々の後に可視的に点検し、結果を記録した。次の５サイクルは、最後の３５サイクルが、８５，０００ｆｔ／ｌｂｓの目標の形成トルクで行われるまで、３５，０００ｆｔ／ｌｂｓなどの目標の形成トルクで行った。コンパウンドグリスを使用せずに、同じピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイントでの、１５０の総サイクルを完了した後は、分離トルクは、常に、目標の形成トルクよりも低く、ツールジョイントのネジ山のゾーンに対する、かじり、ネジ山の摩耗または損傷は可視的に検出されなかった。
【００４９】
［トライアル２Ａ−テストの目的：ネジ山上でのかじりの発生の評価］
【００５０】
ボックス＃２（新規−Ｈ）とピン＃２（新規−Ｓ）
【表３】
2018528376.tif 000005
【００５１】
トライアル２Ａにおいては、やはり、ピンのツールジョイントとボックスのツールジョイントとは、両方とも新規であるが、ボックスのツールジョイントは、ピンのツールジョイントとは対照的に、表面硬化させた。トライアル１Ａと同様に、ピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイント（すなわち、ピン＃２およびボックス＃２）は、最初は、ツールジョイントの製造プロセスの間、コンパウンドグリスを伴って互いに形成および分離を行った。テストは、トライアル１Ａと同じ作業に従って、５２，０５９ｆｔ／ｌｂｓの、ＡＰＩによって推奨される形成トルクでの１５サイクルで開始した。コンパウンドグリスを使用せずに、同じピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイントでの、１６０の総サイクルを完了した後は、分離トルクは、常に、目標の形成トルクよりも低く、ツールジョイントのネジ山のゾーンに対する、かじり、ネジ山の摩耗または損傷は可視的に検出されなかった。
【００５２】
［トライアル３Ａ−テストの目的：使用済のボックスの、使用済のピンとの相互交換可能性］
【００５３】
ボックス＃３（使用済−Ｓ）とピン＃４（使用済−Ｈ）
【表４】
2018528376.tif 000006
【００５４】
ボックス＃３およびピン＃４が、トライアル３Ａの開始時に両方とも「使用済」であったが、製造の間を含み、予め相互に使用されてはいなかった。コンパウンドグリスを使用せずに、同じピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイントでの、４０の総サイクルを完了した後は、分離トルクは、常に、目標の形成トルクよりも低く、ツールジョイントのネジ山のゾーンに対する、かじり、ネジ山の摩耗または損傷は可視的に検出されなかった。
【００５５】
［トライアル４Ａ−テストの目的：使用済のボックスの、使用済のピンとの相互交換可能性］
【００５６】
トライアル３Ａは、ボックス＃４（使用済−Ｓ）、および、ピン＃３（使用済−Ｈ）を使用して繰り返した。ボックス＃４とピン＃３とは、両方とも「使用済」であったが、製造の間を含み、予め相互に使用されてはいなかった。トライアル４Ａは、トライアル３Ａと同じ結果であった。
【００５７】
トライアル３Ａおよびトライアル４Ａは、ピンのツールジョイントとボックスのツールジョイントとの、使用済−使用済のツールジョイントの場合の、相互交換可能性を示した。
【００５８】
［トライアル５Ａ−テストの目的：使用済のボックスの、新規のピンとの相互交換可能性］
【００５９】
ボックス＃３（使用済−Ｓ）とピン＃５（新規−Ｈ）
【００６０】
ボックス＃３（使用済−Ｓ）とピン＃６（新規−Ｈ）
【００６１】
ボックス＃３（使用済−Ｓ）とピン＃７（新規−Ｈ）
【表５】
2018528376.tif 000007
【００６２】
トライアル５Ａでは、使用済のボックスのツールジョイントは、３つの新規の表面硬化したピンのツールジョイントとともに使用した。各サイクルは、目標の形成トルクとして、ＡＰＩによって推奨される形成トルクを含めた。コンパウンドグリスを使用せずに、新規のピンのツールジョイントの各々での、１０の総サイクルを完了した後は、分離トルクは、常に、目標の形成トルクよりも低く、いずれのツールジョイントのネジ山のゾーンに対しても、かじり、ネジ山の摩耗または損傷は可視的に検出されなかった。
【００６３】
［トライアル６Ａ−テストの目的：使用済のボックスの、新規のピンとの相互交換可能性］
【００６４】
ボックス＃４（使用済−Ｓ）とピン＃８（新規−Ｈ）
【００６５】
ボックス＃４（使用済−Ｓ）とピン＃９（新規−Ｈ）
【００６６】
ボックス＃４（使用済−Ｓ）とピン＃１０（新規−Ｈ）
【００６７】
トライアル５Ａは、ボックス＃４（使用済−Ｓ）、および、ピン＃＃８、９、および１０（新規−Ｈ）を使用して繰り返した。形成、分離の同じシーケンス、および、サイクルは、トライアル５Ａと同じように実施した。トライアル６Ａは、トライアル５Ａと同じ結果であった。
【００６８】
トライアル５Ａおよびトライアル６Ａは、使用済のボックスのツールジョイントを、新規のピンのツールジョイントとともに使用する能力を示した。
【００６９】
［トライアル７Ａ−テストの目的：使用済のピンの、新規のボックスとの相互交換可能性］
【００７０】
ピン＃３（使用済−Ｈ）とボックス＃５（新規−Ｓ）；
【００７１】
ピン＃３（使用済−Ｈ）とボックス＃６（新規−Ｓ）；
【００７２】
ピン＃３（使用済−Ｈ）とボックス＃７（新規−Ｓ）；
【表６】
2018528376.tif 000008
【００７３】
トライアル７Ａでは、使用済の表面硬化したピンのツールジョイントを、３つの新規のボックスのツールジョイントとともに使用した。各サイクルは、目標の形成トルクとして、ＡＰＩによって推奨される形成トルクを含めた。コンパウンドグリスを使用せずに、新規のボックスのツールジョイントの各々での、１０の総サイクルを完了した後は、分離トルクは、常に、目標の形成トルクよりも低く、いずれのツールジョイントのネジ山のゾーンに対しても、かじり、ネジ山の摩耗または損傷は可視的に検出されなかった。
【００７４】
［トライアル８Ａ−テストの目的：使用済のピンの、新規のボックスとの相互交換可能性］
【００７５】
ピン＃４（使用済−Ｈ）とボックス＃８（新規−Ｓ）；
【００７６】
ピン＃４（使用済−Ｈ）とボックス＃９（新規−Ｓ）；
【００７７】
ピン＃４（使用済−Ｈ）とボックス＃１０（新規−Ｓ）；
【００７８】
トライアル７Ａは、ピン＃４（使用済−Ｈ）と、ボックス＃＃８、９、および１０（新規−Ｓ）とを使用して繰り返した。形成、分離の同じシーケンス、および、サイクルは、トライアル７Ａと同じように実施した。トライアル８Ａは、トライアル７Ａと同じ結果であった。
【００７９】
トライアル７Ａおよびトライアル８Ａは、使用済のピンのツールジョイントを、新規のボックスのツールジョイントとともに使用する能力を示した。
【００８０】
［トライアル９Ａ−テストの目的：ツールジョイントの総合的な相互交換可能性（過去の形成および分離とは無関係）］
【００８１】
ピン＃６（使用済−Ｈ）とボックス＃７（使用済−Ｓ）；
【表７】
2018528376.tif 000009
【００８２】
トライアル９Ａでは、ボックス＃７とピン＃６とは、トライアル９Ａの開始時に両方とも「使用済」であったが、製造の間を含み、予め相互に使用されてはいなかった。
【００８３】
コンパウンドグリスを使用せずに、同じピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイントでの、４０の総サイクルを完了した後は、分離トルクは、常に、目標の形成トルクよりも低く、ツールジョイントのネジ山のゾーンに対する、かじり、ネジ山の摩耗または損傷は可視的に検出されなかった。トライアル９Ａは、使用済のピンのツールジョイントとボックスのツールジョイントとを使用することの、それらの前の形成および分離手順とは無関係の、相互交換可能性を示した。
【００８４】
［Ｂ．ＮＣ５０接続での一連のテスト］
【００８５】
接続タイプ：ＮＣ５０；寸法：６−５／８”ＯＤ×２−３／４”ＩＤ。ＡＰＩ  ＲＰ  ７Ｇ−Ａｄｄｅｎｄｕｍ  Ｉに従って推奨される形成トルク：３８０３６ｆｔ／ｌｂｓ。テストは、以下の表に従って、一連の形成および分離手順で行った。テストは、形成および分離マシンのトルクの限界のため、８５０００ｆｔ／ｌｂｓで停止した。
【００８６】
［トライアル１Ｂ−テストの目的：ネジ山上でのかじりの発生の評価］
【００８７】
ボックス＃１（新規−Ｓ）とピン＃１（新規−Ｈ）
【表８】
2018528376.tif 000010
【００８８】
トライアル１ＢＡ中、新規の表面硬化したピンのツールジョイントと、新規のボックスのツールジョイントとを使用した。ピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイント（すなわち、ピン＃１およびボックス＃１）は、最初は、ツールジョイントの製造プロセスの間、コンパウンドグリスを伴って互いに形成および分離を行った。最初は、５の形成および分離サイクルを、１５，０００ｆｔ／ｌｂｓの、目標の形成トルクで行った。各場合において、分離トルクは、１５，０００ｆｔ／ｌｂｓの目標の形成トルクよりも低かった。ピンのツールジョイントのネジ山およびボックスのツールジョイントのネジ山は、かじり、ネジ山の摩耗および損傷の検出のために、目標の形成トルクにおいて、一連のサイクルの各々の後に可視的に点検し、結果を記録した。次の５サイクルは、最後の３５サイクルが、８５，０００ｆｔ／ｌｂｓの目標の形成トルクで行われるまで、２０，０００ｆｔ／ｌｂｓなどの目標の形成トルクで行った。コンパウンドグリスを使用せずに、同じピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイントでの、１５０の総サイクルを完了した後は、分離トルクは、常に、目標の形成トルクよりも低く、ツールジョイントのネジ山のゾーンに対する、かじり、ネジ山の摩耗または損傷は可視的に検出されなかった。
【００８９】
［トライアル２Ｂ−テストの目的：ネジ山上でのかじりの発生の評価］
【００９０】
ボックス＃２（新規−Ｈ）とピン＃２（新規−Ｓ）
【表９】
2018528376.tif 000011
【００９１】
トライアル２Ｂにおいては、やはり、ピンのツールジョイントとボックスのツールジョイントとは、両方とも新規であるが、ボックスのツールジョイントは、ピンのツールジョイントとは対照的に、表面硬化させた。トライアル２Ａと同様に、ピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイント（すなわち、ピン＃２およびボックス＃２）は、最初は、ツールジョイントの製造プロセスの間、コンパウンドグリスを伴って互いに形成および分離を行った。テストは、トライアル２Ａと同じ作業に従って、３８，０３６ｆｔ／ｌｂｓの、ＡＰＩによって推奨される形成トルクでの１５サイクルで開始した。コンパウンドグリスを使用せずに、同じピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイントでの、１６０の総サイクルを完了した後は、分離トルクは、常に、目標の形成トルクよりも低く、ツールジョイントのネジ山のゾーンに対する、かじり、ネジ山の摩耗または損傷は可視的に検出されなかった。
【００９２】
［トライアル３Ｂ−テストの目的：使用済のボックスの、使用済のピンとの相互交換可能性］
【００９３】
ボックス＃３（使用済−Ｓ）とピン＃４（使用済−Ｈ）
【表１０】
2018528376.tif 000012
【００９４】
ボックス＃３とピン＃４とは、トライアル３Ｂの開始時に両方とも「使用済」であったが、製造の間を含み、予め相互に使用されてはいなかった。コンパウンドグリスを使用せずに、同じピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイントでの、４０の総サイクルを完了した後は、分離トルクは、常に、目標の形成トルクよりも低く、ツールジョイントのネジ山のゾーンに対する、かじり、ネジ山の摩耗または損傷は可視的に検出されなかった。
【００９５】
［トライアル４Ｂ−テストの目的：使用済のボックスの、使用済のピンとの相互交換可能性］
【００９６】
トライアル３Ｂは、ボックス＃４（使用済−Ｓ）、および、ピン＃３（使用済−Ｈ）を使用して繰り返した。ボックス＃４とピン＃３とは、両方とも「使用済」であったが、予め相互に使用されてはいなかった。トライアル４Ｂは、トライアル３Ｂと同じ結果であった。
【００９７】
トライアル３Ｂおよびトライアル４Ｂは、ピンのツールジョイントとボックスのツールジョイントとの、使用済−使用済のツールジョイントの場合の、相互交換可能性を示した。
【００９８】
［トライアル５Ｂ−テストの目的：使用済のボックスの、新規のピンとの相互交換可能性］
【００９９】
ボックス＃３（使用済−Ｓ）とピン＃５（新規−Ｈ）
【０１００】
ボックス＃３（使用済−Ｓ）とピン＃６（新規−Ｈ）
【０１０１】
ボックス＃３（使用済−Ｓ）とピン＃７（新規−Ｈ）
【表１１】
2018528376.tif 000013
【０１０２】
トライアル５Ｂでは、使用済のボックスのツールジョイントは、３つの新規の表面硬化したピンのツールジョイントとともに使用した。各サイクルは、目標の形成トルクとして、ＡＰＩによって推奨される形成トルクを含めた。コンパウンドグリスを使用せずに、新規のピンのツールジョイントの各々での、１０の総サイクルを完了した後は、分離トルクは、常に、目標の形成トルクよりも低く、いずれのツールジョイントのネジ山のゾーンに対しても、かじり、ネジ山の摩耗または損傷は可視的に検出されなかった。
【０１０３】
［トライアル６Ｂ−テストの目的：使用済のボックスの、新規のピンとの相互交換可能性］
【０１０４】
ボックス＃４（使用済−Ｓ）とピン＃８（新規−Ｈ）
【０１０５】
ボックス＃４（使用済−Ｓ）とピン＃９（新規−Ｈ）
【０１０６】
ボックス＃４（使用済−Ｓ）とピン＃１０（新規−Ｈ）
【０１０７】
トライアル５Ｂは、ボックス＃４（使用済−Ｓ）と、ピン＃＃８、９、および１０（新規−Ｈ）とを使用して繰り返した。形成、分離の同じシーケンス、および、サイクルは、トライアル５Ｂと同じように実施した。トライアル６Ｂは、トライアル５Ｂと同じ結果であった。
【０１０８】
トライアル５Ｂおよびトライアル６Ｂは、使用済のボックスのツールジョイントを、新規のピンのツールジョイントとともに使用する能力を示した。
【０１０９】
［トライアル７Ｂ−テストの目的：使用済のピンの、新規のボックスとの相互交換可能性］
【０１１０】
ピン＃３（使用済−Ｈ）とボックス＃５（新規−Ｓ）；
【０１１１】
ピン＃３（使用済−Ｈ）とボックス＃６（新規−Ｓ）；
【０１１２】
ピン＃３（使用済−Ｈ）とボックス＃７（新規−Ｓ）；
【表１２】
2018528376.tif 000014
【０１１３】
トライアル７Ｂでは、使用済の表面硬化したピンのツールジョイントを、３つの新規のボックスのツールジョイントとともに使用した。各サイクルは、目標の形成トルクとして、ＡＰＩによって推奨される形成トルクを含めた。コンパウンドグリスを使用せずに、新規のボックスのツールジョイントの各々での、１０の総サイクルを完了した後は、分離トルクは、常に、目標の形成トルクよりも低く、いずれのツールジョイントのネジ山のゾーンに対しても、かじり、ネジ山の摩耗または損傷は可視的に検出されなかった。
【０１１４】
［トライアル８Ｂ−テストの目的：使用済のピンの、新規のボックスとの相互交換可能性］
【０１１５】
ピン＃４（使用済−Ｈ）とボックス＃８（新規−Ｓ）；
【０１１６】
ピン＃４（使用済−Ｈ）とボックス＃９（新規−Ｓ）；
【０１１７】
ピン＃４（使用済−Ｈ）とボックス＃１０（新規−Ｓ）；
【０１１８】
トライアル７Ｂは、ピン＃４（使用済−Ｈ）と、ボックス＃＃８、９、および１０（新規−Ｓ）とを使用して繰り返した。形成、分離の同じシーケンス、および、サイクルは、トライアル７Ｂと同じように実施した。トライアル８Ｂは、トライアル７Ｂと同じ結果であった。
【０１１９】
トライアル７Ｂおよびトライアル８Ｂは、使用済のピンのツールジョイントを、新規のボックスのツールジョイントとともに使用する能力を示した。
【０１２０】
［トライアル９Ｂ−テストの目的：ツールジョイントの総合的な相互交換可能性（過去の形成および分離とは無関係）］
【０１２１】
ピン＃５（使用済−Ｈ）とボックス＃９（使用済−Ｓ）；
【表１３】
2018528376.tif 000015
【０１２２】
トライアル９Ｂでは、ボックス＃９とピン＃５とは、トライアル９Ｂの開始時に両方とも「使用済」であったが、製造の間を含み、予め相互に使用されてはいなかった。
【０１２３】
コンパウンドグリスを使用せずに、同じピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイントでの、４０の総サイクルを完了した後は、分離トルクは、常に、目標の形成トルクよりも低く、ツールジョイントのネジ山のゾーンに対する、かじり、ネジ山の摩耗または損傷は可視的に検出されなかった。トライアル９Ａは、使用済のピンのツールジョイントとボックスのツールジョイントとを使用することの、それらの前の形成および分離手順とは無関係の、相互交換可能性を示した。
【０１２４】
［Ｃ．ＮＣ３８接続での一連のテスト］
【０１２５】
接続タイプ：ＮＣ３８；寸法：５”ＯＤ×２−１／８”ＩＤ。ＡＰＩ  ＲＰ  ７Ｇ−Ａｄｄｅｎｄｕｍ  Ｉに従って推奨される形成トルク：１５９０２ｆｔ／ｌｂｓ。テストは、以下の表に従って、一連の形成および分離手順で行った。
【０１２６】
［トライアル１Ｃ−テストの目的：ネジ山上でのかじりの発生の評価］
【０１２７】
ボックス＃１（新規−Ｓ）とピン＃１（新規−Ｈ）
【表１４】
2018528376.tif 000016
【０１２８】
＊５５０００ｆｔ／ｌｂｓまでの形成の間、ピンの欠損が生じた。
【０１２９】
トライアル１Ｃ中、新しい表面硬化したピンのツールジョイントと、新しいボックスのツールジョイントとを使用した。ピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイント（すなわち、ピン＃１およびボックス＃１）は、最初は、ツールジョイントの製造プロセスの間、コンパウンドグリスを伴って互いに形成および分離を行った。最初は、５の形成および分離サイクルを、１０，０００ｆｔ／ｌｂｓの、目標の形成トルクで行った。各場合において、分離トルクは、１０，０００ｆｔ／ｌｂｓの目標の形成トルクよりも低かった。ピンのツールジョイントのネジ山およびボックスのツールジョイントのネジ山は、かじり、ネジ山の摩耗および損傷の検出のために、目標の形成トルクにおいて、一連のサイクルの各々の後に可視的に点検し、結果を記録した。次の１０サイクルは、５５，０００ｆｔ／ｌｂｓまで形成する間、５３，２７５ｆｔ／ｌｂｓにおいてピンが欠損するまで、１５，０００ｆｔ／ｌｂｓなどの目標の形成トルクで行った。表面硬化したピン＃１は、ネジセクションの最大の引張り強度を超える過度の引張りに起因して、第３のネジ山の高さで先端が切れた。コンパウンドグリスを使用せずに、同じピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイントでの、１３５の総サイクルを完了した後は、分離トルクは、常に、目標の形成トルクよりも低く、ツールジョイントのネジ山のゾーンに対する、かじり、ネジ山の摩耗または損傷は可視的に検出されなかった。さらに、材料の限界に達した場合であっても、かじりは生じなかった。
【０１３０】
［トライアル２Ｃ−テストの目的：ネジ山上でのかじりの発生の評価］
【０１３１】
ボックス＃２（新規−Ｈ）とピン＃２（新規−Ｓ）
【表１５】
2018528376.tif 000017
【０１３２】
トライアル２Ｃにおいては、やはり、ピンのツールジョイントとボックスのツールジョイントとは、両方とも新規であるが、ボックスのツールジョイントは、ピンのツールジョイントとは対照的に、表面硬化させた。トライアル１Ｃと同様に、ピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイント（すなわち、ピン＃２およびボックス＃２）は、最初は、ツールジョイントの製造プロセスの間、コンパウンドグリスを伴って互いに形成および分離を行った。テストは、トライアル１Ｃと同じ作業に従って、１５，９０２ｆｔ／ｌｂｓの、ＡＰＩによって推奨される形成トルクでの１５サイクルで開始した。ピンの欠損を避けるために、トルクが５０，０００ｆｔ／ｌｂｓを超えないように規定した。コンパウンドグリスを使用せずに、同じピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイントでの、１５０の総サイクルを完了した後は、分離トルクは、常に、目標の形成トルクよりも低く、ツールジョイントのネジ山のゾーンに対する、かじり、ネジ山の摩耗または損傷は可視的に検出されなかった。
【０１３３】
［トライアル３Ｃ−テストの目的：使用済のボックスの、使用済のピンとの相互交換可能性］
【０１３４】
ボックス＃３（使用済−Ｓ）とピン＃４（使用済−Ｈ）
【表１６】
2018528376.tif 000018
【０１３５】
ボックス＃３とピン＃４とは、トライアル３Ｃの開始時に両方とも「使用済」であったが、製造の間を含み、予め相互に使用されてはいなかった。コンパウンドグリスを使用せずに、同じピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイントでの、４０の総サイクルを完了した後は、分離トルクは、常に、目標の形成トルクよりも低く、ツールジョイントのネジ山のゾーンに対する、かじり、ネジ山の摩耗または損傷は可視的に検出されなかった。
【０１３６】
［トライアル４Ｃ−テストの目的：使用済のボックスの、使用済のピンとの相互交換可能性］
【０１３７】
トライアル３Ｃは、ボックス＃４（使用済−Ｓ）、および、ピン＃３（使用済−Ｈ）を使用して繰り返した。ボックス＃４とピン＃３とは、両方とも「使用済」であったが、予め相互に使用されてはいなかった。トライアル４Ｃは、トライアル３Ｃと同じ結果であった。
【０１３８】
トライアル３Ｃおよびトライアル４Ｃは、ピンのツールジョイントとボックスのツールジョイントとは、使用済−使用済のツールジョイントの場合に、相互交換可能性を示した。
【０１３９】
［トライアル５Ｃ−テストの目的：使用済のボックスの、新規のピンとの相互交換可能性］
【０１４０】
ボックス＃３（使用済−Ｓ）とピン＃５（新規−Ｈ）
【０１４１】
ボックス＃３（使用済−Ｓ）とピン＃６（新規−Ｈ）
【０１４２】
ボックス＃３（使用済−Ｓ）とピン＃７（新規−Ｈ）
【表１７】
2018528376.tif 000019
【０１４３】
トライアル５Ｃでは、使用済のボックスのツールジョイントは、３つの新規の表面硬化したピンのツールジョイントとともに使用した。各サイクルは、目標の形成トルクとして、ＡＰＩによって推奨される形成トルクを含めた。コンパウンドグリスを使用せずに、新規のピンのツールジョイントの各々での、１０の総サイクルを完了した後は、分離トルクは、常に、目標の形成トルクよりも低く、いずれのツールジョイントのネジ山のゾーンに対しても、かじり、ネジ山の摩耗または損傷は可視的に検出されなかった。
【０１４４】
［トライアル６Ｃ−テストの目的：使用済のボックスの、新規のピンとの相互交換可能性］
【０１４５】
ボックス＃４（使用済−Ｓ）とピン＃８（新規−Ｈ）
【０１４６】
ボックス＃４（使用済−Ｓ）とピン＃９（新規−Ｈ）
【０１４７】
ボックス＃４（使用済−Ｓ）とピン＃１０（新規−Ｈ）
【０１４８】
トライアル５Ｃは、ボックス＃４（使用済−Ｓ）と、ピン＃＃８、９、および１０（新規−Ｈ）とを使用して繰り返した。形成、分離の同じシーケンス、および、サイクルは、トライアル５Ｃと同じように実施した。トライアル６Ｃは、トライアル５Ｃと同じ結果であった。
【０１４９】
トライアル５Ｃおよびトライアル６Ｃは、使用済のボックスのツールジョイントを、新規のピンのツールジョイントとともに使用する能力を示した。
【０１５０】
［トライアル７Ｃ−テストの目的：使用済のピンの、新規のボックスとの相互交換可能性］
【０１５１】
ピン＃３（使用済−Ｈ）とボックス＃５（新規−Ｓ）；
【０１５２】
ピン＃３（使用済−Ｈ）とボックス＃６（新規−Ｓ）；
【０１５３】
ピン＃３（使用済−Ｈ）とボックス＃７（新規−Ｓ）；
【表１８】
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【０１５４】
トライアル７Ｃでは、使用済の表面硬化したピンのツールジョイントを、３つの新規のボックスのツールジョイントとともに使用した。各サイクルは、目標の形成トルクとして、ＡＰＩによって推奨される形成トルクを含めた。コンパウンドグリスを使用せずに、新規のボックスのツールジョイントの各々での、１０の総サイクルを完了した後は、分離トルクは、常に、目標の形成トルクよりも低く、いずれのツールジョイントのネジ山のゾーンに対しても、かじり、ネジ山の摩耗または損傷は可視的に検出されなかった。
【０１５５】
［トライアル８Ｃ−テストの目的：使用済のピンの、新規のボックスとの相互交換可能性］
【０１５６】
ピン＃４（使用済−Ｈ）とボックス＃８（新規−Ｓ）；
【０１５７】
ピン＃４（使用済−Ｈ）とボックス＃９（新規−Ｓ）；
【０１５８】
ピン＃４（使用済−Ｈ）とボックス＃１０（新規−Ｓ）；
【０１５９】
トライアル７Ｃは、ピン＃４（使用済−Ｈ）、および、ボックス＃＃８、９、および１０（新規−Ｓ）を使用して繰り返した。形成、分離の同じシーケンス、および、サイクルは、トライアル７Ｃと同じように実施した。トライアル８Ｃは、トライアル７Ｃと同じ結果であった。
【０１６０】
トライアル７Ｃおよびトライアル８Ｃは、使用済のピンのツールジョイントを、新規のボックスのツールジョイントとともに使用する能力を示した。
【０１６１】
［トライアル９Ｃ−テストの目的：ツールジョイントの総合的な相互交換可能性（過去の形成および分離とは無関係）］
【０１６２】
ピン＃８（使用済−Ｈ）とボックス＃１０（使用済−Ｓ）；
【表１９】
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【０１６３】
トライアル９Ｃでは、ボックス＃１０とピン＃８とは、トライアル９Ｃの開始時に両方とも「使用済」であったが、製造の間を含み、予め相互に使用されてはいなかった。
【０１６４】
コンパウンドグリスを使用せずに、同じピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイントでの、４０の総サイクルを完了した後は、分離トルクは、常に、目標の形成トルクよりも低く、ツールジョイントのネジ山のゾーンに対する、かじり、ネジ山の摩耗または損傷は可視的に検出されなかった。トライアル９Ｃは、使用済のピンのツールジョイントおよびボックスのツールジョイントを使用することの、それらの前の形成および分離手順とは無関係の、相互交換可能性を示した。
【０１６５】
本発明の好ましい実施形態により、以下を含むが、それらに限定されない、従来技術に対するいくつかの利益および利点が提供される。
【０１６６】
かじりが生じないこと。
【０１６７】
かなり耐久性がある−ネジ山上の潤滑剤（化学物質）のコーティング／層がないこと。
【０１６８】
環境に優しい−クリーンであること。
【０１６９】
化学物質を必要としないこと。
【０１７０】
ドープを必要としないこと。
【０１７１】
高温にさらされることに耐えられること。
【０１７２】
ネジ山上の材料層の堆積が生じない−ネジ山によるコネクタを形成する処理ステップを最小にすること。
【０１７３】
熱的に安定であること。
【０１７４】
金属対金属の接触に起因する、摩擦の要素が増大すること。
【０１７５】
パイプドープを適用するために、準備のフロア上におけるマンパワーを必要としない−「自動的な準備」作業が可能であること。
【０１７６】
形成／分離において時間が失われないこと。
【０１７７】
任意のタイプのネジ接続に適用可能であること。
【０１７８】
本発明を、特定の実施形態を参照して上に詳細に記載してきたが、開示の実施形態の変形および変更は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者によって実施され得ることを理解されたい。そのような変形および変更はすべて、包含されることが意図されている。さらに、本明細書で列挙される公表物はすべて、当該技術のスキルのレベルを示すものであり、参照することでその全体が、各々が個別に、参照することによって組み込まれ、完全に説明されているように、本明細書に組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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