(57)【要約】  本発明は、雄ねじ付き管状要素（１８）と雌ねじ付き管状要素（１６）を備えるねじ接続（１４）に適用可能である。この方法において、雄ねじ付き要素（１８）の雌ねじ付き要素（１６）への組立中に、前記要素（１６、１８）の少なくとも一方の寸法特性の経時変化が予め定義された方向において測定される。次に、前記特性の経時変化が前記ねじ接続（１４）の組立状態を決定するために分析される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状ねじ接続（１４）の組立状態をモニタする方法であって、前記管状ねじ接続（１４）は雄ねじ付き管状要素（１８）と雌ねじ付き管状要素（１６）を備え、前記雄ねじ要素（１８）の前記雌ねじ要素（１６）への組立中に、前記要素（１６、１８）の内の少なくとも一方の寸法特性の経時変化が予め定義された方向において測定され、前記特性の前記経時変化が前記ねじ接続（１４）の組立状態を決定するために分析されることを特徴とする方法。
【請求項２】
この寸法特性は超音波信号によって測定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記寸法特性を測定するために、前記超音波信号が前記要素（１６）の体内に放射され、その信号の往復伝搬時間が前記予め定義された方向において分析される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記寸法特性は、前記ねじ要素（１６）の実質的に半径方向の予め定義された方向における厚み、または前記ねじ要素（１６）の実質的に軸方向の予め定義された方向における長さを表す、請求項１乃至３の何れか一つに記載の方法。
【請求項５】
前記寸法特性は、封止表面（２４）および／または肩当接部（２６）を備える前記ねじ要素（１６）の一部で測定される、請求項１乃至４の何れか一つに記載の方法。
【請求項６】
前記寸法特性の変化は、前記予め定義された方向における前記要素（１６）の伸長および／または収縮と対応する、請求項１乃至５の何れか一つに記載の方法。
【請求項７】
傾斜の変化を有する少なくとも一つのゾーンが、前記寸法特性の変化の前記プロファイルにおいて識別され、このゾーンと前記ねじ接続（１６）の組立状態との間の対応が確立される、請求項１乃至６の何れか一つに記載の方法。
【請求項８】
前記対応を確立するために、前記変化のプロファイルが、例えば有限要素法のような数学的方法を使用してモデル化され、前記変化の前記測定されたプロファイルが前記モデルプロファイルと比較される、請求項１乃至７の何れか一つに記載の方法。
【請求項９】
前記接続（１４）の組立の停止が、前記寸法特性の前記測定の関数として管理される、請求項１乃至８の何れか一つに記載の方法。
【請求項１０】
接続する方法であって、雌型要素（１６）と雄型要素（１８）が組立によって接続され、請求項１乃至９の何れか一つに記載のモニタ方法を使用することを特徴とする方法。
【請求項１１】
管状ねじ接続（１４）の組立状態をモニタする装置（１００）であって、前記管状ねじ接続（１４）は雄ねじ付き管状要素（１８）と雌ねじ付き管状要素（１６）を備え、前記装置（１００）は、予め定義された方向における前記要素（１６、１８）の少なくとも一方の寸法特性の経時変化を測定する手段（１０２）と、前記ねじ接続（１４）の組立状態を決定するために前記特性の経時変化を分析する手段（１０６）と、を備える装置（１００）。
【請求項１２】
前記寸法特性の前記測定の関数として前記接続の組立の停止を管理する手段を備える、請求項１１に記載の装置（１００）。
【請求項１３】
前記測定手段（１０２）は少なくとも一つの超音波変換器（１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ）を備える、請求項１１または１２に記載の装置（１００）。
【請求項１４】
第２のねじ付き管状要素（１８）との接続中に、第１のねじ付き管状要素（１６）をガイドする装置（２００）であって、前記第１の管状要素（１６）のための把持ヘッド（２０２）を備え、前記装置（２００）は、請求項１乃至９の何れか一つに記載のモニタ方法を可能にするために、前記把持ヘッド（２０２）に少なくとも部分的に配置される前記第１の管状要素の寸法の経時変化を測定する手段（１０２）のためのハウジングを備えることを特徴とする装置（２００）。
【請求項１５】
前記把持ヘッド（２０２）は、前記第１の要素（１８）が前記第２の要素（１６）に接続されるとき、前記第１の要素（１８）を囲むことができる内側円筒状表面（２０３）を備え、前記ハウジング（２０４）は、前記把持ヘッド（２０２）の前記内側円筒状表面（２０３）に開口する穴を形成する、請求項１４に記載の装置（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に石油やガスの掘削のための管状ねじ接続の組立状態（makeup state）をモニタする方法に関し、より具体的には「プレミアム」接続として知られる管状ねじ接続に適用される。
【背景技術】
【０００２】
このタイプの管状ねじ接続は、一般的に、第１の非常に長い管の端部に雄ねじ要素と、非常に長い管またはカップリングでもよい第２の管の端部に雌ねじ要素を備えている。二つの非常に長い管を接続する場合、それは一体接続として知られ、カップリングによる二つの管の接続の場合、ねじカップリング接続（threaded and coupled connection）として知られている。
【０００３】
「プレミアム」ねじ接続の特別な場合、雄ねじ要素と雌ねじ要素は夫々雄封止表面と雌封止表面、および接続されるときに協働する肩当接部を有している。
【０００４】
このようなねじ接続は、特に、炭化水素井戸や、地熱井等の同様な井戸のためのケーシングストリング、管状ストリングまたは掘削パイプストリングを構成するために使用される。
【０００５】
このタイプの管は一般的には垂直に接続され、地表にあるそのストリングの自由端は、雌ねじを有する雌ねじ要素を備えている。
【０００６】
井戸にストリングを降下するために、新しい管がストリングの上に位置し、新しい管は、ストリングの自由端の雌ねじと対応する雄ねじを備える雄ねじ要素を備え、新しい管の雄ねじはストリングの対応する雌ねじと係合し、新しい管は予め定義された組立トルクに達するまで組み立てられる。
【０００７】
予め定義された組立トルクは、その接続がその接続自体の特徴にも依存する特定の基準を満たす必要がある。したがって、特に「プレミアム」接続や封止表面を含む場合、接続の十分な封止を確保する封止部のため、これらの部分の可塑化を回避しながら一定の圧力を得るため、印加される組立トルクの量の定義が重要である。
【０００８】
その結果として、組立トルクの量を正確にモニタすることが必要である。
【０００９】
従来技術では、特にＪＰ６‐２２１４７５（特開平６‐２２１４７５号）の明細書に、管状ねじ接続の組立状態をモニタする方法が開示されており、その方法において、組立中にトルクの大きさが組立ターン数の関数として分析される。図面に描かれているように、その曲線は、接続のための三つの組立状態と対応する三つの特徴部分、すなわち、ねじ同士の干渉が生じている第１の状態と対応する第１の部分と、封止表面同士間の干渉が生じている第２の状態と対応する第２の部分と、最後に、二つのねじ付き管の当接部が接触し、圧縮状態にある第３の状態と対応する第３の部分を示している。明らかに従来技術には他のプロファイルが存在し、特に曲線は、三つではなくて二つの離散する傾斜のみを示す組立ターン数の関数として振幅の変化を表すことができる。
【００１０】
しかしながら、ねじ要素に存在する特定の欠点が、要素の組立中に組立トルクの突然の上昇を引き起こす可能性がある。そのようなトルクの上昇が生じたとき、実際には接続がまだ第１の状態にあり、封止されていないにもかかわらず、従来技術の方法は当接部の圧縮に対する組立状態に対応すると誤って解釈される可能性があり、不利な点に悩まされることになる。同様に、対照的に、幾つかの欠点は、解釈されることができないまたは解釈が困難であるトルクのプロファイルの変化を引き起こす可能性があり、適切に組み立てられるにもかかわらず、接続が拒絶される可能性がある。結果として、石油プラットフォームの安全性と生産性に関して問題を提起することになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、高い信頼性を有する封止ねじ接続を提供するために使用できる二つのねじ付き管状要素の組立をモニタする方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
したがって、本発明は、管状ねじ接続の組立状態をモニタする方法であって、前記管状ねじ接続は、雄ねじ付き管状要素と雌ねじ付き管状要素を備え、前記雄ねじ要素の前記雌ねじ要素への組立中に、前記要素の内の少なくとも一方の寸法特性の経時変化が予め定義された方向において測定され、前記特性の前記経時変化が前記ねじ接続の組立状態を決定するために分析される。
【００１３】
本発明は、前記ねじ付き要素が前記接続の特定の組立状態と対応する組立期間にわたって特性変形を受けるという事実に基づいている。したがって、例えば、雄型要素が雌型要素内に組み立てられるとき、この雌型要素は、ねじ同士と封止表面同士の干渉と対応する軸方向の圧縮を受ける。次に、当接部同士が接触するとき、雌型要素が軸方向の伸長を受け、当接部の圧縮が増加する。
【００１４】
これらの変形の研究は、予め定義された方向への組立中の要素の変形時間の特徴的性質（伸長および／または圧縮）を定義するために使用される。同じ要素の幾つかの特徴的性質は、接続の組立状態に関してより多くの情報を得るために、幾つかの方向に定義できることは明白である。
【００１５】
したがって、検討中の要素の寸法特性の経時変化、すなわち接続の組立中の変化、すなわち変形の分析が、接続の組立状態を決定するために使用できる。
【００１６】
寸法特性は、本発明において、予め定義された方向に依存する要素の内の１つの一部の寸法、例えば、その部分の長さまたは幅を意味している。
【００１７】
この寸法特性は、超音波信号によって測定されることが好ましい。この測定の手段は、非破壊的であるという利点を有している。
【００１８】
寸法特性を測定するために、前記超音波信号が前記要素の体内に放射され、その信号の往復伝搬時間が前記予め定義された方向において分析されることが好ましい。信号の伝搬時間と距離の単純な関係のため、問題の材料における音波の伝搬速度を知ることによって、接続の寸法特性を容易に決定することができる。
【００１９】
接続の組立の中断は、寸法と特性の測定の関数として管理されることが好ましい。これは、接続の即座の状態が経験上の結果に基づく状態よりも考慮されることを意味している。
【００２０】
傾きの変化を有する少なくとも一つのゾーンが、寸法特性の変化のプロファイルで識別され、このゾーンとねじ接続の組立状態との間の対応が確立されることが好ましい。
【００２１】
一例として、傾斜の変化するゾーンと当接部同士の押し（shoulder）や封止表面同士の接触のような接続の二つの機能部分の接触との間の対応が確立できる。
【００２２】
更に、本発明の方法は、以下の特徴の内の１つ以上を備えることができる。
・ 寸法特性は、前記ねじ要素の実質的に半径方向の予め定義された方向における厚み、または前記ねじ要素の実質的に軸方向の予め定義された方向における長さを表す。
・ 寸法特性は、封止表面および／または肩当接部を備える前記ねじ要素の一部で測定される。
・ 寸法特性の変化は、前記予め定義された方向における前記要素の伸長および／または収縮と対応する。
・ この対応を確立するために、その変化のプロファイルが、例えば有限要素法のような数学的方法を使用してモデル化され、測定された変化のプロファイルがモデルのプロファイルと比較される。
・ 雌型要素は雌／雌の実質的に対称的なカップリング接続に属し、且つ雄型要素は非常に長い管の一端部に属し、または雌型要素と雄型要素は各々非常に長い管の一端部に属する。
【００２３】
また、本発明は、雌型要素と雄型要素を組立によって接続する方法を提供し、本発明のモニタ方法が実行されることを特徴とする。
【００２４】
好ましくは、前記接続の組立の停止が、前記寸法特性の測定の関数として管理される。
【００２５】
また、本発明は、管状ねじ接続の組立状態をモニタする装置であって、前記管状ねじ接続は、雄ねじ付き管状要素と雌ねじ付き管状要素を備え、前記雄型要素および雌型要素は、前記雌型要素の前記雄型要素への組立によって協働し、前記装置は、予め定義された方向における前記雄型要素および雌型要素の内の少なくとも一方の寸法特性の経時変化を測定する手段と、前記ねじ接続の組立状態を決定するために前記特性の経時変化を分析する手段を備えることを特徴とする装置に関する。
【００２６】
モニタ装置は、前記寸法特性の前記測定の関数として前記接続の組立の停止を管理する手段を備えることが好ましい。
【００２７】
この特徴は、前記接続の組立の管理が非常に正確であることを意味している。それは、経験値に基づく制御よりも即座に測定される実際の物理値に基づくからである。
【００２８】
また、本発明の装置はその特徴を含むことができ、それによって、前記測定手段は少なくとも一つの超音波変換器を備えている。
【００２９】
最後に、本発明は、第２のねじ付き管状要素との接続中に、第１のねじ付き管状要素をガイドするガイダンス装置を提供し、このガイダンス装置は前記第１の管状要素を把持するヘッドを備え、前記装置は、本発明のモニタ方法の実行を可能にするために、前記把持ヘッドに少なくとも部分的に配置される前記第１の管状要素の寸法特性の経時変化を測定する手段のためのハウジングを備えることを特徴としている。
【００３０】
このタイプのガイダンス装置は、しばしばスタビングガイドとして知られている。従来、そのような装置は、接続を形成する管状要素が石油掘削作業設備の穴内に案内されることができるように使用される。本発明の装置の利点は、設置が容易で、接続の組立状態の迅速で単純な決定が可能なことある。
【００３１】
一例として、前記測定手段は、前記スタビングガイドの前記把持ヘッド内に収容され、測定手段を迅速に所定位置に置くことができ、且つ前記測定手段が前記接続に効率的に保持されることを意味している。また、前記測定手段に対するサポートを形成するために何ら追加の装置を必要としない、という利点を有している。
【００３２】
前記把持ヘッドは、前記第１の要素が前記第２の要素に接続されるとき、前記第１の要素を囲むことができる内側円筒状表面を備え、前記ハウジングは、前記把持ヘッドの前記内部円筒状表面に開口する孔を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本発明の更なる特徴と利点は、添付図面を参照して成された下記記述から明らかになる。
【図１】図１は、本発明の方法に係るねじ接続をモニタする装置を示している。
【図２Ａ】図２Ａは、二つの対称的に配置されたねじ接続の一部を示す長手方向断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１のモニタ装置の一部を示す、図２Ａの接続の単純化されたレイアウト図である。
【図３】図３は、本発明の方法を実行するスタビングガイドタイプのガイダンス装置の部分的に切り取られた斜視図である。
【図４】図４は、図３の装置の断面図である。
【図５】図５は、時間の関数として寸法特性の変化を示す曲線である。
【図６】図６は、時間の関数として寸法特性の変化を示す曲線である。
【図７】図７は、時間の関数として寸法特性の変化を示す曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、接続された管のねじ接続の組立状態（makeup state）をモニタする本発明の方法を実行するためのモニタ装置を図式的に示している。本装置は一般的な参照番号１００を有し、管状接続は参照番号１０を有する。
【００３５】
図１に示すように、管状接続１０はカップリングタイプのものである。接続１０は、回転軸Ｘを有する二つの非常に長い管Ｔ１、Ｔ２のカップリング接続１２を備え、対称的な第１、第２のねじ接続１４を定義している。これらのねじ接続の内の一つ、例えばカップリング１２と管Ｔ２によって形成されるねじ接続１４、が以下に記述される。
【００３６】
用語「非常に長い管」は、数メートルの長さ、例えば約１０メートルの長さの管を意味している。
【００３７】
従来、ねじ接続１４は、雌型の第１のねじ付き管状要素１６と雄型の第２のねじ付き管状要素１８を備えている。この例では、第１のねじ付き管状要素１６は雌／雌のカップリング接続１２に属し、雄ねじ付き要素１８は非常に長い管Ｔ１の一端部に属している。
【００３８】
変形例では、図示されていないが、雌型要素１６と雄型要素１８は各々「非常に長い管」の一端部に属することができる。この場合、それは「一体接続」として知られている。
【００３９】
管Ｔ１、Ｔ２は、機械的荷重の度合いや、管内／管外の流体の腐食性の度合い等の異なるサービス条件に適合するために、任意の非合金、軽合金または高合金鋼、或いは磁性または非磁性合金から形成されることが好ましい。
【００４０】
図２Ａは図１の管状要素の断面を示している。この図から分かるように、雄ねじ付き要素１８は、カップリング接続１２の雌ねじ付き要素１６への組立によって夫々接続され、ラグ２０によって接続される二つの対称的なねじ接続１４を構成している。このラグ２０は、一般的には２〜３センチメートルの長さである。カップリング１２のラグ２０は、内部を移動する流体の流れが乱されないように管Ｔ１、Ｔ２の内径と実質的に同じ内径を有することが好ましい。
【００４１】
図２Ａに示すように、雌ねじ付き要素１６の内部は、雌ねじ部２２と、雌ねじ部２２とラグ２０の間に延在するねじ無し部を備えている。また、雌ねじ付き要素１６は、封止表面２４と肩当接部２６を備えることが好ましい。したがって、ねじ無し部は、特に、ラグ２０の端部で肩部２６を形成する当接部を実質的に横切る向きを有する角度表面と、封止表面２４を形成する肩部に続く円錐支持表面を備えている。
【００４２】
同様に、雄ねじ付き要素１８は、封止表面３０と肩当接部３２を備えることが好ましい。雌ねじ付き要素の場合のように、封止表面が、雄ねじ部２８の後に雄型要素１８のねじ無し部内に延在している。このねじ無し部は、雄肩部３２を形成する実質的に半径方向へ配向される当接部を有する環状表面と、封止表面３０を形成する肩部に続くテーパー状支持表面を備えている。
【００４３】
雄ねじ２８の雌ねじ２２への完全な組立後、雄３２と雌２６の当接表面は互いに支持し、雄３０と雌２４の支持表面は半径方向に干渉し、したがって、金属対金属の接触圧力下にある。したがって、これらの支持表面は、高内部流体圧または高外部流体圧下で且つ種々の荷重（軸方向張力、軸方向圧縮、曲げ、捩じり等）下でさえ、シールを有するねじ接続を提供する封止表面を構成する。
【００４４】
また、この図１は、管状ねじ接続の組立状態をモニタする装置１００を示している。本発明に基づいて、この装置１００は、第１または第２の管状要素の寸法特性を測定する手段１０２を備えている。この実施例では、図１に示すように、その手段１０２は、雌型の管状ねじ付き要素１６の寸法特性を測定するために配置されている。図示されてはいないが、変形例では、その手段１０２は、雄型の管状ねじ付き要素の寸法特性を測定するように配置されてもよい。
【００４５】
これらの測定手段１０２は、寸法特性を測定するための少なくとも一つのユニットを備えることが好ましい。図示するように、測定手段１０２は、第１、第２、第３の寸法特性夫々に対する三つの測定ユニット１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃを備えることが好ましい。各測定ユニットは、超音波変換器を備えることが好ましい。従来のように、超音波変換器は超音波発振器と受信器を備えている。
【００４６】
一例として、発振器と受信器は同じケース内に配置される。従来のように、発振器は波列を放射し、この波列は検出対象物から反射されて受信器に戻る。往復するのに掛かる時間「Ｔ」は、式：ｄ＝ｖ×Ｔを使用してソース（変換器）に対する対称物の距離「ｄ」の決定に使用することができる。
【００４７】
この実施例では、超音波はねじ付き管状要素の体内に放射され、この往復信号の伝搬時間Ｔが分析される。この例では、“ｖ”は管状要素を構成する材料内での音波の速度であり、検出対象物（例えば、超音波を反射する境界）は管／空気境界である。
【００４８】
また、各変換器１０４は、雌ねじ付き要素１６の外側管状表面に対して配置されることが好ましい。一例では、変換器のケースは、雌型要素の管状表面に対して固定できる磁化表面を含んでいる。
【００４９】
記述の実施例では、第１、第２、第３の寸法特性は各々両頭矢印（図２Ｂ）によって図示される。
【００５０】
より正確には、この実施例では、第１の特性は、封止表面２４を備える雌型要素１６の一部の実質的に半径方向の予め定義された方向の厚み（参照記号Ｆ１の矢印）と対応し、第２の寸法特性は、同じ方向であるが当接部２６を備える要素１６の一部の厚み（参照符号Ｆ２の矢印）と対応している。実際、表面２４と肩当接部２５は、発明者等によって観察されたように、特徴的に組立中に変形される。寸法特性の変化は、予め定義された方向の雌型要素の伸長および／または収縮と対応している。
【００５１】
第３の寸法特性は、ねじ付き要素１６の実質的に軸方向の予め定義された方向の長さ（参照符号Ｆ３の矢印）と対応している。同様に、雌ねじ付き要素１６は、その長さ方向において組立中に特徴的に変形される。この第３の特性は、この要素の上部の雌型要素を備えるカップリングの全長、即ち、雌型要素のラグ上方に軸方向に延在する最も長い部分と対応している。
【００５２】
また、雌ねじ付き要素の三つの寸法特性の寸法の変化の曲線は、図５、６、７に夫々示されている。これらの曲線は、時間ｔ（秒）の関数として超音波信号（ナノ秒）に対する往復伝搬時間Ｔの変化を表している。
【００５３】
したがって、図５は、封止表面での変換器１０４Ａによって測定された第１の寸法特性の経時変化を表している。この曲線は、最初に水平部分を有し、次にその曲線は、最大「Ｍ１」まで上方に正の傾斜でゆっくりと変化する（期間Ｐ１）。曲線は傾斜が突然変化し、次に曲線は最小「ｍ２」まで負の傾斜で非常に迅速に変化する（期間Ｐ２）。次に、この曲線はジグザグとなる第３の期間Ｐ３を表している。
【００５４】
物理的観点から、識別された期間Ｐ１は、雄型要素１８の雌型要素１６への導入に起因して雌型要素１６の封止表面２４（Ｐ１）における雌型要素１６の半径方向の伸長と対応し、それは軸方向の圧縮を引き起こし、したがって、雌型要素１６の僅かな半径方向の拡大を引き起こす。したがって、この伸長は信号の伝搬のための往復時間を増加する結果となる。第２の期間Ｐ２は、雄型要素１８と雌型要素１６の封止表面２４、３０が接触する時に始まる。この時、封止表面における半径方向の厚みは、迅速に減少される。第３の期間Ｐ３は、当接部同士の押し（shouldering）と対応し、この時、封止表面２４での半径方向の厚みは、雄管状要素によるカップリングの軸方向の圧縮に起因して再び増加する。
【００５５】
図６は、変換器１０４Ｂによって測定された時間の関数であり、したがって、組立中の第２の寸法特性の変化を表している。また、この曲線は、三つの期間Ｐ１〜Ｐ３を有し、したがって、曲線は、最初にゼロ傾斜（Ｐ１）を表し、次に、正の傾斜で非常に迅速に変化し（Ｐ２）、次に、よりゆっくりと変化する（Ｐ３）。
【００５６】
物理的には、第１の期間Ｐ１は、雄の当接部３２と雌の当接部２８の接触が無いことと対応し、この部分の変形が見られず、信号の伝搬時間は一定である。第２の期間Ｐ２は、雄型要素１８による雌型要素１６の圧縮と関連する雌当接部の厚みの伸長と対応し、半径方向へ雌型要素１６のラグを変形する傾向を有する。最後に、第３の期間Ｐ３は、より低い傾斜を有し、当接部３２、２６の可塑化の始まりと対応している。
【００５７】
図７は、変換器１０４Ｃによって測定された第３の寸法特性の経時変化を表している。この曲線は、４つの期間Ｐ１〜Ｐ４を表している。第１の期間Ｐ１は、略ゼロの傾斜と背景ノイズを表している。第２の期間Ｐ２は正の傾斜を表し、次に、第３の期間Ｐ３は、曲線における突然の実質的に線形の変化と対応し、期間Ｐ４は、非線形変化と対応している。
【００５８】
物理的には、期間Ｐ１は、ねじ付き要素の長さ方向の不規則な変形を示している。これは、ねじ同士がこの期間に接触しているという事実によって説明できる。この変形は、本質的に半径方向に起こる。期間Ｐ１から期間Ｐ２への切替えは、封止表面同士が接触することと対応している。これは、雌型要素の僅かな伸長を引き起こす。期間Ｐ２から期間Ｐ３への切替え中に、当接部同士が接触する。互いに対する接触部の圧縮は、軸方向の雌型要素の高い特徴的な伸長を引き起こす効果を有する。この伸長は、雌型要素の弾性領域で起こり、実質的に線形の期間Ｐ３の曲線の部分を説明している。最後に、雌型要素１６の変形は、それを構成する材料の弾性限界に達し、その曲線の挙動は、第４の期間Ｐ４において非線形になる。
【００５９】
したがって、変化の曲線の傾斜の変化とねじ接続の組立状態との間の対応を確立することができる。用語「ねじ接続の組立状態」は、原則的に以下の状態、即ち、ねじ同士の係合、当接部同士の接触、封止表面同士の接触、および可塑化の始まりから選択された１つの状態を意味している。しかしながら、他の状態は、本発明の範囲から離れることなく、これらの変化の曲線において識別できる。
【００６０】
装置１００は、測定された変化の曲線を分析する手段１０６も有することが好ましい。これらの分析手段１０６は、寸法特性の変化のプロファイルにおいて、少なくとも一つの傾斜変化ゾーンを識別でき、且つこのゾーンとねじ接続の組立状態との間の対応が確立できる。
【００６１】
これらの種々の傾斜変化ゾーンとねじ接続の組立状態との間の対応を確立するために、変化のプロファイルのモデルが、例えば有限要素法のような数学的モデルを使用して生成され、分析手段が変化の測定プロファイルとモデルのプロファイルを比較できることが好ましい。
【００６２】
また、例えば、組立設備は、掘削トング（図示せず）を備えている。したがって、ねじ接続は、一般的には、ねじ接続が軸方向当接表面同士の押し（shouldering）を越えて組み立てられる必要があるので、大きなトルクを発現できる掘削トングとして知られる機械的または油圧機械を用いて所定位置に組み立てられる。
【００６３】
従来技術では、トングは所与の組立トルクに達する（名目トルク）と停止する。しかしながら、トングの慣性のために、得られる実際のトルクは、望ましい名目トルクに関してシフトし得る。このシフトは多くの要素に依存し、組立生産性に悪影響を及ぼす組立速度を減少することによって、それは減少するかもしれない。
【００６４】
装置１００は、寸法特性の測定の関数として接続の組立の中断を管理する手段（図示せず）を備えることが好ましい。好ましくは、この手段が、例えば上述の分析手段１０６によって提供される寸法特性が達する予め定義された値の関数として接続の掘削トングを管理する。これは、組立をモニタすることにおいて良好な信頼性が得られることを意味し、接続部の過剰な締め付けが回避され、十分な封止を保証することを意味している。有利には、接続部の一部の伸長または収縮の測定の関数として組立を制御することは、それ自体の特性が考慮できることを意味している。したがって、これは、各接続部の特定の性質を考慮しない現場で従来使用される経験的基準が不要であることを意味している。
【００６５】
図３、４は、本発明の特定の実施の形態のモニタ装置１００を示している。このモニタ装置１００は、第２のねじ付き管、例えば雄管状要素１８との組立による第１のねじ付き管、例えば雌管状要素１６の接続中にその第１のねじ付き管、例えば雌管状要素１６のガイダンスの装置２００内に位置している。
【００６６】
このようなガイダンス装置２００は、より一般的にはスタビングガイドとして知られている。この装置２００は、第１の管に対する把持ヘッド２０２を備えている。寸法特性を測定する手段は、少なくとも部分的に把持ヘッド２０２内に配置されることが好ましい。したがって、図４は、雌管状要素に接触または近接するように把持ヘッド２０２に位置する超音波変換器１０４Ａ、１０４Ｃを備える二つの測定ユニット１０４を示している。好ましくは、測定手段１０２が、図３に示すように、把持ヘッド２０２内に収容される。図示の実施例では、空洞２０４は、変換器１０４Ａを収容するために把持ヘッドの内側に設けられている。更に、変換器１０４Ｃを所定位置に保持するため、支持体２０６は、例えば把持ヘッドに固定される。一例として、支持体は、フランジとスプリングを備えるタイプのシステムを備えている。
【００６７】
従来と同様に、装置２００は、把持ヘッド２０２を囲むことができるクランプカラー２０８を備えている。
【００６８】
本発明のモニタ方法の主要なステップが上記図１乃至図７を参照して以下に記載される。
【００６９】
最初に、一般的に、図１に示される接続を構成するため、第１の雄管Ｔ１はカップリング１２に予め組み立てられる。このステップは、例えば、生産ショップにおいて最初に実行されてもよい。次に、カップリング１２と第１の雄管Ｔ１を含む組立体が、例えば石油プラットフォーム（図示せず）に搬送される第１の生産ショップ事前組立ねじ接続１４を形成する。
【００７０】
次に、第１の接続１４は、例えば石油プラットフォーム上に垂直に位置決めされる。この実施例では、この第１の接続１４は、ガイダンス装置２００、すなわちスタビングガイドによって垂直に位置決めされ、この装置は把持ヘッド２０２によってカップリング１２を介して第１の接続１４を保持する。したがって、図示の実施例では、カップリング１２は、第２の雄管Ｔ２の雄端１８の一つとの接続のための自由雌端１６を有している。
【００７１】
この特定の実施の形態のガイダンス装置２００は、組立中、ねじ付き要素の寸法特性を測定する手段のハウジングを備えている。しかしながら、変形例では、測定手段１０２は、モニタ方法が実行できる任意の他の方法で配置されてもよい。
【００７２】
好ましくは、把持ヘッド２０２は、第２の要素１８と接続される第１の要素１６を囲むことができる内側円筒状表面２０３を備えている。好ましくは、ハウジングが、把持ヘッド２０２に、内側円筒状表面２０３に開口する穴２０４を形成する。したがって、測定手段１０２が穴に挿入されるとき、これらの手段は、第１の管状要素と直接に接触し、測定が実行できる。ハウジングを形成する穴の位置は、例えば、測定が実行できるように注意深く選択されることは明らかである。
【００７３】
したがって、カップリング１２と第１の管Ｔ１を備える組立体１０の挿入中、超音波変換器１０４は、カップリング接続部１２に対して位置決めされ、それによって、これらの超音波変換器１０４は、第１から第３の寸法特性を測定できる。
【００７４】
モニタステップの順序が以下に詳述される。組立中、手段１０２は予め定義された方向の雌型要素１６の寸法特性の経時変化を測定する。この要素１６はガイダンス装置２００内に配置されている。
【００７５】
この実施例では、雌型要素の三つの寸法特性の変化が測定される。
・ 第１の特性は、封止表面に対する半径方向の雌型要素１６の厚みと対応する。
・ 第２の特性は、当接表面に対する半径方向の雌型要素１６の厚みと対応する。
・ 第３の特性は、雌ねじ付き要素１６の上側半径部分の軸方向における、すなわち、当接表面の上方の雌ねじ付き要素１６の長さと対応する。
【００７６】
次のステップの間に、手段１０６は、経時変化の代表的な曲線を分析する。したがって、三つの寸法特性の経時変化が夫々図５〜７の曲線によって示される。勿論、この分析は、プラットフォームの操作によって直接に実行されてもよい。
【００７７】
次に、手段１０６は、寸法特性の変化のプロファイルの、傾斜が変化する少なくとも一つのゾーンを識別し、そのゾーンとねじ接続の組立状態との間の対応を確立する。このステップは分析手段によって実行されても、プラットフォームの操作によって実行されてもよい。
【００７８】
好ましくは、この対応を確立するため、分析手段１０６が、例えば有限要素法のような数学的方法を使用して作られる変化のプロファイルのモデルを比較する。次に、分析手段１０６は、変化の測定プロファイルの特徴ゾーンを識別するために、変化の測定プロファイルをモデルプロファイルと比較する。
【００７９】
この実施例では、ユニットが、寸法特性の変化の分析の結果の関数として接続部の組立の停止を管理する手段を備えることが好ましい。一例として、その手段は一つの掘削トングを直接管理する。予め定義された組立ステップが検出されたとき、組立が中断される。
【００８０】
他の実施の形態は、本発明の範囲から逸脱することなく想定することができる。したがって、当業者は、一例として記述された本発明に対して種々の変更を行うことができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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