(57)【要約】  炭化水素井を掘削又は操作するためのねじ管状継手であって、長手方向軸線と、ダブテール形くさびねじ山を有する先細の２ステップのくさびピンねじ山と、小径ねじ山ステップと大径ピンねじ山ステップとの間に位置するピン封止面とを有する金属ピン部材と、ダブテール形くさびねじ山を有する先細の２ステップのくさびボックスねじ山と、小径ボックスねじ山ステップと大径ボックスねじ山ステップとの間に位置するボックス封止面とを有する金属ボックス部材とを含み、ボックス部材に対するピン部材の最終組立て位置を規定するいずれの最終組立て停止肩部も有さず、小径くさびねじ山セット及び大径くさびねじ山セットは、第１の軸線方向隙間及び第２の軸線方向隙間を有する寸法に形成されている、ねじ管状継手。【選択図】図１Ａ
2020506346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素井を掘削又は操作するためのねじ管状継手であって：
−長手方向軸線と、
−小径ピンねじ山ステップと、大径ピンねじ山ステップと、前記小径ピンねじ山ステップと大径ピンねじ山ステップとの間に位置するピン封止面とを含む、先細の２ステップのくさびピンねじ山を有する金属ピン部材であって、前記小径ピンねじ山ステップ及び前記大径ピンねじ山ステップは、各々、外側ダブテール形くさびねじ山を含む、金属ピン部材と、
−小径ボックスねじ山ステップと、大径ボックスねじ山ステップと、前記小径ボックスねじ山ステップと大径ボックスねじ山ステップとの間に位置するボックス封止面とを含む、先細の２ステップのくさびボックスねじ山を有する金属ボックス部材であって、前記小径ボックスねじ山ステップ及び前記大径ボックスねじ山ステップは、各々、内側ダブテール形くさびねじ山を含む、金属ボックス部材と、
を含み、
−−前記２ステップのくさびピンねじ山及び前記２ステップのくさびボックスねじ山の前記くさびねじ山は、スタブフランク及びロードフランクを有し、
−−前記小径ピンねじ山ステップ及びボックスねじ山ステップは、前記管状継手の回転組立て中に協働し、小径くさびねじ山セットを形成するように構成され、
−−前記大径ピン及びボックスねじ山ステップは、前記管状継手の回転組立て中に協働し、大径くさびねじ山セットを形成するように構成され、
−−前記ピン封止面及び前記ボックス封止面は、径方向の金属−金属シールを形成するように構成され、
−−前記管状継手は、前記ボックス部材に対する前記ピン部材の最終組立て位置を規定するいずれの最終組立て停止肩部も有さず、
−−前記小径くさびねじ山セット及び前記大径くさびねじ山セットの一方は、前記管状継手の前記回転組立ての主要部分中に、そのくさびねじ山の間に第１の軸線方向隙間を有する寸法に形成され、前記小径くさびねじ山セット及び前記大径くさびねじ山セットの他方は、前記管状継手の前記の回転組立ての前記主要部分中に、そのくさびねじ山の間に第２の軸線方向隙間を有する寸法に形成され、第１の軸線方向隙間は、前記第２の軸線方向隙間よりも大きく、
−−前記管状継手の前記の回転組立ての前記主要部分は、組立て中に、最適組立てトルクの２０〜８０％のトルクを前記管状継手に適用することに関する、ねじ管状継手。
【請求項２】
前記第２の軸線方向隙間を有する前記くさびねじ山セットは、前記回転組立ての前記主要部分中に、前記ピン封止面及び前記ボックス封止面の互いに対する位置付けを決定する、請求項１に記載のねじ管状継手。
【請求項３】
前記第１の軸線方向隙間及び前記第２の軸線方向隙間は、前記最適組立てトルクにおいて０ｍｍである、請求項１又は２に記載のねじ管状継手。
【請求項４】
前記ピン部材は更なるピン封止面を含み、前記ボックス部材は更なるボックス封止面を含み、前記更なるピン封止面及び前記更なるボックス封止面は、各々と協働して更なる径方向金属−金属シールを形成するように構成され、前記第１の軸線方向隙間を有する前記くさびねじ山セットは、前記径方向金属−金属シールと前記更なる径方向金属−金属シールとの間に位置する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のねじ管状継手。
【請求項５】
前記管状継手は、唯一の径方向金属−金属シールを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のねじ管状継手。
【請求項６】
−前記第１の軸線方向隙間を有する前記くさびねじ山セットの前記くさびねじ山は、それらのスタブフランクにおける第１のスタブフランク隙間と、それらのロードフランクにおける第１のロードフランク隙間とを含み、
−前記第２の軸線方向隙間を有する前記くさびねじ山セットの前記くさびねじ山は、それらのスタブフランクにおける第２のスタブフランク隙間と、それらのロードフランクにおける第２のロードフランク隙間とを含む、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のねじ管状継手。
【請求項７】
前記第１のスタブフランク隙間は、前記第２のスタブフランク隙間よりも小さい、請求項６に記載のねじ管状継手。
【請求項８】
前記第１のスタブフランク隙間は、前記第２のスタブフランク隙間から０．０１０〜０．０１５ｍｍ（又は０．０１３ｍｍ）を引いたものと等しい、請求項６又は７に記載のねじ管状継手。
【請求項９】
前記第１のロードフランク隙間は、前記第２のロードフランク隙間よりも大きい、請求項６〜８のいずれか一項に記載のねじ管状継手。
【請求項１０】
前記第２のロードフランク隙間は０ｍｍである、請求項６〜９のいずれか一項に記載のねじ管状継手。
【請求項１１】
前記第１のスタブフランク隙間は０．０１０〜０．０１５ｍｍ（又は０．０１３ｍｍ）であり、前記第１のロードフランク隙間は０．０３５〜０．０４０ｍｍ（又は０．０３８ｍｍ）であり、前記第２のスタブフランク隙間は０．０２３〜０．０２８ｍｍ（又は０．０２５ｍｍ）である、請求項６〜１０のいずれか一項に記載のねじ管状継手。
【請求項１２】
前記第１のロードフランク隙間は前記第１のスタブフランク隙間よりも大きく、及び／又は、前記第２のスタブフランク隙間は前記第２のロードフランク隙間よりも大きい、請求項６〜１１のいずれか一項に記載のねじ管状継手。
【請求項１３】
前記ピン部材はピン自由端を含み、前記第１の軸線方向隙間を有する前記くさびねじ山セットは、前記第２の軸線方向隙間を有する前記くさびねじ山セットよりも、前記ピン自由端に近い箇所に位置する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のねじ管状継手。
【請求項１４】
前記ピン部材はピン自由端を含み、前記第１の軸線方向隙間を有する前記くさびねじ山セットは、前記第２の軸線方向隙間を有する前記くさびねじ山セットよりも、前記ピン自由端から遠い箇所に位置する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のねじ管状継手。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のねじ管状継手の組立て方法であって、
−前記第２の軸線方向隙間を有する前記くさびねじ山セットを、前記管状継手の前記回転組立てのための参照ねじ山セットとして選択するステップと、
−前記ねじ管状継手の前記組立てを、前記参照ねじ山セットに基づいて制御して、前記ピン封止面及び前記ボックス封止面を互いに対して位置付けるステップと、を含む方法。
【請求項１６】
前記ピン封止面及びボックス封止面を互いに対して位置付ける前記ステップは、前記最適組立てトルクの２０％から前記最適組立てトルクの８０％まで、前記管状継手にトルクを適用することにより制御される、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素井を掘削又は操作するためのねじ管状継手に関する。管状継手は、２つのチューブ部分を互いに接続して、より大きいチューブを形成するのに使用される。このタイプのチューブは、井を掘削し又は完成し又は生成するために高頻度で使用される掘削チューブ、ケーシング、ライナー又は他の油田チューブであり得る。
【０００２】
一般に、雄−雌ねじ管状継手において、継手の雄構成要素は「ピン部材」と称され、雌構成要素は「ボックス部材」と称されている。用語「組立て」は、ピン部材をボックス部材内に係合させ、トルクを適用することにより該部材同士を螺合することを指す。
【０００３】
ピン及びボックス部材は、一般に、協働する封止面を有し、これらは組立てが完了した後、互いに接触して金属−金属シールを形成する。金属−金属シールは、接続したチューブ部分の内部を外部から密封する。
【０００４】
ねじ山の形状を参照して、用語「ロードフランク（ｌｏａｄ  ｆｌａｎｋ）」は、ねじ山が形成されているピン又はボックス部材の各々の外側端の反対方向に向いたねじ山の側壁面を示し、これは、鉛直状態に配置された際（例えば、裸孔内に吊るされた際）、チューブ下部の重量（即ち、引張荷重）を支持する。同様に、用語「スタブフランク（ｓｔａｂ  ｆｌａｎｋ）」は、ピン又はボックス部材の各々の外側端の方向に向いたねじ山の側壁面を示し、ジョイントの最初の組立て中の上部管状部材の重量、又は下部管状部材を掘削孔の底に押し付けるために加えられる力のような、ジョイントを互いに押し付ける力（即ち、圧縮力）を支持する。
【背景技術】
【０００５】
「くさびねじ山」は、特定のねじ山形態にかかわらず、ピン部材及びボックス部材に関して反対方向に幅が増大するねじ山により特徴付けられる。継手に沿ったねじ山の幅の変化率は、一般に「くさび比」として既知の変数により規定される。くさび比（技術的には比ではないが）は、スタブフランクリードとロードフランクリードとの差を指し、これは継手に沿ったねじ山の幅の変化を生じさせる。ねじ山の「リード」は、連続的なねじ山上のねじ山の構成要素間の特異距離（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）を指す。従って、「スタブフランクリード」は、ねじ管状継手の軸線方向の長さに沿った連続的なねじ山ピッチのスタブフランク間の距離である。
【０００６】
くさび比の詳細な論考は、Ｍａｌｌｉｓに付与され、本発明の譲受人に譲渡された特許文献１に提供されている。この特許は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００７】
くさびねじ山は、Ｂｌｏｓｅに発行された特許文献２、Ｒｅｅｖｅｓに発行された特許文献３、Ｏｒｔｌｏｆｆに発行された特許文献４、及び、Ｍｏｔｔに発行された特許文献５に開示されており、これらは全て本発明の譲受人に譲渡され、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００８】
回転組立てが完了した際に、ボックス部材に対するピン部材の最終的な組立て位置を規定する、最終組立て停止肩部を有する様々なくさびねじ山継手が存在するが、くさびねじ山は、一般的にはそのような最終組立て停止肩部を有さない。これはそれらの組立てを「不確定」とし、その結果、最終組立て停止肩部を有する管状継手の場合よりも、ボックス部材に対するピン部材の位置が、組立て中、適用される所定のトルク範囲に対してより大きく多く変動し得る。
【０００９】
前述したように、「組立て」は、ピン部材とボックス部材とを螺合することを指す。最終組立ては、ピン部材とボックス部材とを所望のトルク量まで螺合することにより、組立てが完了した状態を指す。
【００１０】
径方向の金属−金属シール及びくさびねじ山を有し、最終組立て停止肩部を有さない管状継手の組立てが不確定であるという事実は、径方向の金属−金属シールが雄及び雌要素の封止面の非常に正確な相対的位置付けを必要とするため、大きな問題である。適切な作業のために、正確な接触圧を生成するように封止面の正確な位置付けが必要である。従って、封止面は、互いに対して特定の位置に位置付けられる必要があり、その最終位置の変動により、そのシール面は必要な接触圧を生成しない可能性がある。
【００１１】
くさびねじ山を有する管状継手においては、ねじ山間のくさび締め効果が組立てプロセスを左右するであろう。従って、シール面の軸線方向位置は、通常、ねじ山に対して測定される。
【００１２】
２ステップのねじ山を有する管状継手を有する場合、一方のねじ山ステップを参照ねじ山ステップとして選択して、シール面を軸線方向に位置付ける必要がある。くさびねじ山ステップの両方は不確定であるため、どちらのねじ山ステップが組立て、及び、従って封止面の位置付けを決定するかは分からない。封止面の位置付けが、組立てプロセスを支配するねじ山ステップに基づいていない場合、最終組立てにおけるシール面の互いに対する軸線方向位置を確保することができない。これにより、シールの隔離が発生する場合があり、密封性の問題が生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第６，２０６，４３６号
【特許文献２】米国再発行特許第３０，６４７号
【特許文献３】米国再発行特許第３４，４６７号
【特許文献４】米国特許第４，７０３，９５４号
【特許文献５】米国特許第５，４５４，６０５号
【発明の概要】
【００１４】
本発明の目的は、改良された、又は、少なくとも代替的な、ねじ管状継手を提供することである。本発明による管状継手は、長手方向軸線、金属ピン部材及び金属ボックス部材を含む。ピン部材は、先細の２ステップのくさびピンねじ山を有し、該ねじ山は、小径ピンねじ山ステップ、大径ピンねじ山ステップ、及び、小径ピンねじ山ステップと大径ピンねじ山ステップとの間に位置するピン封止面を含む。小径ピンねじ山ステップ及び大径ピンねじ山ステップは、各々、外側ダブテール形くさびねじ山を含む。金属ボックス部材は、先細の２ステップのくさびボックスねじ山を有し、該ねじ山は、小径ボックスねじ山ステップ、大径ボックスねじ山ステップ、及び、小径ボックスねじ山ステップと大径ボックスねじ山ステップとの間に位置するボックス封止面を含む。小径ボックスねじ山ステップ及び大径ボックスねじ山ステップは、各々、内側ダブテール形くさびねじ山を含む。２ステップのくさびピンねじ山のくさびねじ山及び２ステップのくさびボックスねじ山のくさびねじ山は、スタブフランク及びロードフランクを有する。小径ピンねじ山ステップ及びボックスねじ山ステップは、管状継手の回転組立て中に協働し、小径くさびねじ山セットを形成するように構成されている。大径ピン及びボックスねじ山ステップは、管状継手の回転組立て中に協働し、大径くさびねじ山セットを形成するように構成されている。ピン封止面及びボックス封止面は、径方向の金属−金属シールを形成するように構成されている。管状継手は、ボックス部材に対するピン部材の最終組立て位置を規定するいずれの最
終組立て停止肩部も有さない。小径くさびねじ山セット及び大径くさびねじ山セットの一方は、管状継手の回転組立ての主要部分中に、そのくさびねじ山の間に第１の軸線方向隙間を有する寸法に形成され、小径くさびねじ山セット及び大径くさびねじ山セットの他方は、管状継手の回転組立ての前記主要部分中に、そのくさびねじ山の間に第２の軸線方向隙間を有する寸法に形成されている。第１の軸線方向隙間は、第２の軸線方向隙間よりも大きい。管状継手の回転組立ての主要部分は、組立て中に管状継手にトルクを適用することに関し、該トルクは、最適組立てトルクの２０〜８０％である。
【００１５】
管状継手の回転組立て、及び、従ってピン封止面とボックス封止面の互いに対する位置付けは、最初に付勢されるくさびねじ山セットにより決定される。第１の軸線方向隙間は第２の軸線方向隙間よりも大きいため、第２の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットは、確実に最初に付勢され、従って組立てを左右するであろう。従って、第２の軸線方向隙間を有するくさびねじ山を参照ねじ山セットとして選択することにより、参照ねじ山セットが組立てを左右するものであることが確実となる。このことにより、組立てが２ステップのくさびねじ山を有する管状継手のものであり、最終組立て停止肩部が完成していない場合、ピン封止面及びボックス封止面の互いに対するより正確な位置付けを達成することができる。
【００１６】
本技術分野で販売されているねじ管状継手を有するチューブ部分の仕様書は、常に、継手の回転組立てを完了するための最適組立てトルクを指示している。最適組立てトルクは、最大組立てトルクと、最小組立てトルクとの間にある。
【００１７】
第２の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットは、実際には、最適組立てトルクの約２０％のトルクで組み立てを左右するように、十分付勢される。８０％のトルクに達した際、ピン及びボックス部材は、実際には、互いに対してそれらの最終位置に位置する。これは、組立て中、最適組立てトルクの８０％よりも大きい（及び最適組立てトルクまで）のトルクが適用された場合、ピン部材とボックス部材との間にいずれの（有意な）変位も存在しないことを意味する。その結果、ピン及びボックス封止面は、実際には、組立て中に最適組立てトルクの８０％のトルクが適用された際、互いに対してそれらの最終位置に達している。
【００１８】
組立て中に最適組立てトルクの２０〜８０％のトルクが適用される場合、第２の軸線方向隙間が第１の軸線方向隙間よりも小さいという事実に起因して、十分付勢される瞬間から、ピン及びボックス封止面の互いに対する最終位置に達するまで、第２の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットが組立てを左右することが確実となる。
【００１９】
管状継手の一実施形態において、第１の軸線方向隙間及び第２の軸線方向隙間は、最適組立てトルクにおいて０ｍｍである。これは、小径くさびねじ山セット及び大径くさびねじ山セットの各々において、ロードフランクは最適組立てトルクにおいて互いに接触し、スタブフランクは最適組立てトルクにおいて互いに接触していることを意味する。
【００２０】
管状継手の一実施形態において、ピン部材は、更なるピン封止面を含み、ボックス部材は、更なるボックス封止面を含み、更なるピン封止面及び更なるボックス封止面は、各々と協働して、更なる径方向金属−金属シールを形成するように構成され、第１の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットは、径方向金属−金属シールと更なる径方向金属−金属シールとの間に位置する。径方向金属−金属シールと更なる径方向金属−金属シールとの間のくさびねじ山セットの組立ては、特に前記くさびねじ山セットにダブテール形くさびねじ山が提供された状況で、両方の径方向金属−金属シールの影響を受ける。両方の径方向金属−金属シールにおける径方向の妨害は、ピン部材を内側方向に移動し、ボックス部材を外側方向に移動するであろう。これは前記くさびねじ山セットのくさびねじ山に対し
て効果を有し得る。ダブテール形くさびねじ山が使用される場合、ピン及びボックス部材のこの移動は、ダブテール形くさびねじ山の間に更なるくさび締めを生じるであろう。第２の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットが両方の径方向金属−金属シールの間に位置する場合、これは組立ての時期尚早の終了をもたらし、従ってシールを隔離し得る。
【００２１】
管状継手の一実施形態において、管状継手は、唯一の径方向金属−金属シールを含む。
【００２２】
管状継手の一実施形態において、第１の軸線方向隙間は、第２の軸線方向隙間の２倍の大きさである。
【００２３】
管状継手の一実施形態において、第１の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットのくさびねじ山は、それらのスタブフランクにおいて第１のスタブフランク隙間を含み、それらのロードフランクにおいて第１のロードフランク隙間を含み、第２の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットのくさびねじ山は、それらのスタブフランクにおいて第２のスタブフランク隙間を含み、それらのロードフランクにおいて第２のロードフランク隙間を含む。
【００２４】
管状継手の一実施形態において、第１のスタブフランク隙間は、第２のスタブフランク隙間よりも小さい。第１の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットは、組立てが完了した際、第２の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットと比較して遥かに低いトルク妨害を有し得る。第１のスタブフランク隙間を第２のスタブフランク隙間よりも小さくすることにより、第１の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットにおいて高いトルク妨害がもたらされるであろう。
【００２５】
管状継手の一実施形態において、第１のスタブフランク隙間は、第２のスタブフランク隙間から０．０１０〜０．０１５ｍｍ（又は０．０１３ｍｍ）を引いたものと等しい。このことは、第１の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットにおける好適な、より高い、トルク妨害を形成する傾向がある。
【００２６】
管状継手の一実施形態において、第１のスタブフランク隙間は、第２のスタブフランク隙間から０．０００４〜０．０００６インチ（又は０．０００５インチ）を引いたものと等しい。
【００２７】
管状継手の一実施形態において、第１のロードフランク隙間は、第２のロードフランク隙間よりも大きい。
【００２８】
管状継手の一実施形態において、第２のロードフランク隙間は、０ｍｍである（ロードフランクが互いに接触していることを意味する）。このことは、第２の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットを用いて回転組立てを管理する上で正の作用を有する。
【００２９】
管状継手の一実施形態において、第１のスタブフランク隙間は、０．０１０〜０．０１５ｍｍ（又は０．０１３ｍｍ）であり、第１のロードフランク隙間は、０．０３５〜０．０４０ｍｍ（又は０．０３８ｍｍ）であり、第２のスタブフランク隙間は、０．０２３〜０．０２８ｍｍ（又は０．０２５ｍｍ）である。このことは、回転組立てをより正確に管理することを可能にする。
【００３０】
管状継手の一実施形態において、第１のスタブフランク隙間は、０．０００４〜０．０００５インチ（又は０．０００５インチ）であり、第１のロードフランク隙間は、０．００１４〜０．００１６インチ（又は０．００１５インチ）であり、第２のスタブフランク隙間は、０．０００９〜０．００１１インチ（又は０．００１インチ）である。
【００３１】
管状継手の一実施形態において、第１のロードフランク隙間は、第１のスタブフランク隙間よりも大きい。
【００３２】
管状継手の一実施形態において、第２のスタブフランク隙間は、第２のロードフランク隙間よりも大きい。
【００３３】
管状継手の一実施形態において、第１の軸線方向隙間は、第１のスタブフランク隙間及び第１のロードフランク隙間により形成され、第２の軸線方向隙間は、第２のスタブフランク隙間及び第２のロードフランク隙間により形成される。
【００３４】
管状継手の一実施形態において、ピン部材はピン自由端を含み、第１の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットは、第２の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットよりもピン自由端に近い箇所に位置する。
【００３５】
管状継手の一実施形態において、ピン部材はピン自由端を含み、第１の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットは、第２の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットよりもピン自由端から遠い箇所に位置する。
【００３６】
上述した管状継手の実施形態の特徴は組み合わせることができ、任意の数の前記実施形態の任意の組み合わせを為すことができる。
【００３７】
本発明は更に、本発明によるねじ管状継手の組立て方法に関し、該方法は、第２の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットを、管状継手の回転組立てのための参照ねじ山セットとして選択するステップと、ねじ管状継手の組立てを、参照ねじ山セットに基づいて制御して、ピン封止面及びボックス封止面を互いに対して位置付けるステップと、を含む。
【００３８】
本方法の一実施形態において、ピン封止面及びボックス封止面を互いに対して位置付けるステップは、最適組立てトルクの２０％から最適組立てトルクの８０％まで、管状継手にトルクを適用することにより制御される。
【００３９】
ねじ管状継手及びねじ管状継手の組立て方法の実施形態を、対応する参照記号が対応する部分を示す添付の概略図を参照して、単なる例として記載する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】本発明による管状継手の第１の実施形態の断面図を概略的に示す。
【図１Ｂ】図１Ａの管状継手のピン部材の断面図を概略的に示す。
【図１Ｃ】図１Ａの管状継手のボックス部材の断面図を概略的に示す。
【図１Ｄ】回転組立て中の図１Ａの部分Ｄの拡大図を概略的に示す。
【図１Ｅ】回転組立て中の図１Ａの部分Ｅの拡大図を概略的に示す。
【図１Ｆ】図１Ｄに関する第１の代替的な実施形態を概略的に示す。
【図１Ｇ】図１Ｅに関する第１の代替的な実施形態を概略的に示す。
【図１Ｈ】図１Ｄに関する第２の代替的な実施形態を概略的に示す。
【図１Ｉ】図１Ｅに関する第２の代替的な実施形態を概略的に示す。
【図２】本発明による管状継手の第２の実施形態の断面図を概略的に示す。
【図３】本発明による管状継手の第３の実施形態の断面図を概略的に示す。
【図４】本発明による管状継手の第４の実施形態の断面図を概略的に示す。
【図５】図１Ａの管状継手の組立てに関するグラフを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１Ａは、本発明による管状継手１の第１の実施形態の断面図を示す。管状継手１は、長手方向軸線２、金属ピン部材３、及び、金属ボックス部材９を含む。管状継手１は、管状継手１の回転組立てが完了した状態で示されている。
【００４２】
図１Ｂに、ピン部材３の断面図を示す。ピン部材３は、先細の２ステップのくさびピンねじ山４を有し、該ねじ山４は、小径ピンねじ山ステップ５、大径ピンねじ山ステップ６、及び、小径ねじ山ステップ５と大径ピンねじ山ステップ６との間に位置するピン封止面７を含む。小径ピンねじ山ステップ５及び大径ピンねじ山ステップ６は、各々、外側ダブテール形くさびねじ山８を含む。ピン部材３は、ピン自由端３４を有する。
【００４３】
図１Ｃに、ボックス部材９の断面図を示す。金属ボックス部材９は、先細の２ステップのくさびボックスねじ山１０を有し、該ねじ山１０は、小径ボックスねじ山ステップ１１、大径ボックスねじ山ステップ１２、及び、小径ボックスねじ山ステップ１１と大径ボックスねじ山ステップ１２との間に位置するボックス封止面１３を含む。小径ボックスねじ山ステップ１１及び大径ボックスねじ山ステップ１２は、各々、内側ダブテール形くさびねじ山１４を含む。ボックス部材９は、ボックス自由端３５を有する。
【００４４】
図１Ａに示すように、小径ピンねじ山ステップ５及びボックスねじ山ステップ１１は、管状継手１の回転組立て中に協働し、小径くさびねじ山セット１５を形成（ｆｒｏｍ）するように構成されている。大径ピンねじ山ステップ６及びボックスねじ山ステップ１２は、管状継手１の回転組立て中に協働し、大径くさびねじ山セット１６を形成するように構成されている。
【００４５】
ピン封止面７及びボックス封止面１３は、径方向の金属−金属シール１７を形成するように構成されている。ピン部材３は、更なるピン封止面２３を含み、ボックス部材９は、更なるボックス封止面２４を含む。更なるピン封止面２３及び更なるボックス封止面２４は、更なる径方向金属−金属シール２５を形成するように構成されている。
【００４６】
管状継手１は、ボックス部材９に対するピン部材３の最終的な組立て位置を規定するいずれの最終組立て停止肩部も有さない。ボックス部材９は、過剰組立て停止肩部３６を有して、過剰な回転組立ての場合に管状継手１に対する損傷を制限する。
【００４７】
管状継手１の回転組立てが完了した際、ピン部材３は、ボックス部材９に対して図１Ａに示すように位置している。ピン部材３のピン自由端３４は、ボックス部材９の過剰組立てトルク肩部３６から距離を置いて位置している。従って、過剰組立て停止肩部３６に対するピン自由端３４の当接は存在しない。このことは管状継手１の回転組立てを「不確定」とする。
【００４８】
小径くさびねじ山セット１５は、管状継手１の回転組立ての主要部分中に、そのくさびねじ山８、１４の間に第１の軸線方向隙間２１を有する寸法に形成されている。大径くさびねじ山セット１６は、管状継手１の回転組立ての主要部分中に、そのくさびねじ山８、１４の間に第２の軸線方向隙間２２を有する寸法に形成されている。第１の軸線方向隙間２１は、第２の軸線方向隙間２２よりも大きいため、大径くさびねじ山セット１６は、ピン封止面７及びボックス封止面１３の互いに対する位置付けを決定する。
【００４９】
管状継手１の回転組立ての主要部分は、組立て中に管状継手１にトルクを適用することに関し、該トルクは、最適組立てトルクの２０〜８０％である。
【００５０】
管状継手１は、大径くさびねじ山セット１６（第２の軸線方向隙間２２を有する）が管状継手１の回転組立てのために参照ねじ山セット１９として選択されることを可能にする
。従って、管状継手１の回転組立ては、参照ねじ山セット１９に基づいて制御されて、ピン封止面７及びボックス封止面１３を互いに対して位置付けることができる。これは、同様の様式で、更なるピン封止面２３及び更なるボックス封止面２４にも適用される。
【００５１】
小径くさびねじ山セット１５（第１の軸線方向隙間２１を有する）は、大径くさびねじ山セット１６（第２の軸線方向隙間２２を有する）よりもピン自由端３４に近い箇所に位置する。
【００５２】
管状継手１の組立ては、最適組立てトルクに達した際に完了する。第１の軸線方向隙間２１及び第２の軸線方向隙間２２は、最適組立てトルクにおいて０ｍｍであり得る。これは、小径くさびねじ山セット１５及び大径くさびねじ山セット１６の各々において、ロードフランク２９Ａ、２９Ｂが最適組立てトルクにおいて互いに接触し、スタブフランク２８Ａ、２８Ｂが最適組立てトルクにおいて互いに接触することを意味する。
【００５３】
図１Ｄ及び１Ｅは、各々、回転組立ての主要部分中の図１Ａの部分Ｄ及びＥの拡大図を概略的に示す。２ステップのくさびピンねじ山４のくさびねじ山８は、スタブフランク２８Ａ及びロードフランク２９Ａを有する。２ステップのくさびボックスねじ山１０のくさびねじ山１４は、スタブフランク２８Ｂ及びロードフランク２９Ｂを有する。
【００５４】
小径くさびねじ山セット１５のくさびねじ山８、１４は、それらのスタブフランク２８Ａ、２８Ｂにおいて第１のスタブフランク隙間３０を含む（図１Ｄ）。大径くさびねじ山セット１６のくさびねじ山８、１４は、それらのスタブフランク２８Ａ、２８Ｂにおいて第２のスタブフランク隙間３１を含む（図１Ｅ）。
【００５５】
小径くさびねじ山セット１５のくさびねじ山８、１４は、それらのロードフランク２９Ａ、２９Ｂにおいて第１のロードフランク隙間３２を含む（図１Ｄ）。大径くさびねじ山セット１６のくさびねじ山８、１４は、それらのロードフランク２９Ａ、２９Ｂにおいて第２のロードフランク隙間３３を含む（図１Ｅ）。
【００５６】
第１のスタブフランク隙間３０及び第１のロードフランク隙間３２は、同じサイズである。第２のスタブフランク隙間３１及び第２のロードフランク隙間３３は、同じサイズである。
【００５７】
第１の軸線方向隙間２１は、第１のスタブフランク隙間３０及び第１のロードフランク隙間３２により形成されている。第２の軸線方向隙間２２は、第２のスタブフランク隙間３１及び第２のロードフランク隙間３３により形成されている。
【００５８】
図１Ｆ及び１Ｇは、各々、図１Ｄ及び１Ｇの第１の代替的な実施形態を示す。この第１の代替的な実施形態では、第１のスタブフランク隙間３０は、第２のスタブフランク隙間３１よりも小さい。第１のロードフランク隙間３２は、第２のロードフランク隙間３３よりも大きい。
【００５９】
第１の軸線方向隙間２１は第２の軸線方向隙間２２よりも大きいため、小径くさびねじ山セット１５は、組立てが完了した際、大径くさびねじ山セット１６と比較した場合に、遥かに低いトルク妨害を有し得る。第１のスタブフランク隙間３０を第２のスタブフランク隙間３１よりも小さくすることにより、小径くさびねじ山セット１５においてより高いトルク妨害がもたらされるであろう。
【００６０】
別の代替的な実施形態では、第１のロードフランク隙間３２は、第２のロードフランク隙間３２よりも小さく作製されている。その状態では第１のスタブフランク隙間３０は、
第２のスタブフランク隙間３１よりも大きいであろう。
【００６１】
図１Ｈ及び１Ｉは、各々、図１Ｄ及び１Ｅに関する第２の代替的な実施形態を示す。この第２の代替策において、第１のスタブフランク隙間３０は、第２のスタブフランク隙間３１よりも小さい。第１のロードフランク隙間３２は、第２のロードフランク隙間３３よりも大きい。より詳細には、第２のロードフランク隙間３３は０ｍｍである（ロードフランク２９Ａ、２９Ｂが互いに接触していることを意味する）。
【００６２】
加えて、第１のロードフランク隙間３２は第１のスタブフランク隙間３０よりも大きく、第２のスタブフランク隙間３１は第２のロードフランク隙間３３よりも大きい。このことは、くさびねじ山セット１５、１６の協働するくさびねじ山８、１４の間の妨害に正の作用を有する。
【００６３】
第１のスタブフランク隙間３０は０．０１３ｍｍであり、第１のロードフランク隙間３２は０．０３８ｍｍであり、第２のスタブフランク隙間３１は０．０２５ｍｍである。管状継手１の別の実施形態では、第１のスタブフランク隙間３０は０．０１０〜０．０１５ｍｍであり、第１のロードフランク隙間３２は０．０３５〜０．０４０ｍｍであり、第２のスタブフランク隙間３１は０．０２３〜０．０２８ｍｍである。
【００６４】
図１Ａに示すように、（第１の軸線方向隙間２１を有する）小径くさびねじ山セット１５は、径方向金属−金属シール１７と更なる径方向金属−金属シール２５との間に位置する。小径くさびねじ山セット１５の組立ては、径方向金属−金属シール１７、２５の両方の影響を受ける。径方向金属−金属シール１７、２５の両方における径方向の妨害は、ピン部材３を内側方向へ、及び、ボックス部材９を外側方向へ移動させるであろう。小径くさびねじ山セット１５はダブテール形くさびねじ山８、１４を含むため、このピン及びボックス部材３、９の移動は、ダブテール形くさびねじ山８、１４の間の更なるくさび締めを生じるであろう。
【００６５】
図２は、本発明による管状継手１の第２の実施形態の断面図を示す。この実施形態は、大径くさびねじ山セット１６が、管状継手１の回転組立ての主要部分中に、そのくさびねじ山８、１４の間に第１の軸線方向隙間２１を有する寸法に形成され、小径くさびねじ山セット１５が、管状継手１の回転組立ての前記主要部分中に、そのくさびねじ山８、１４の間に第２の軸線方向隙間２２を有する寸法に形成されている点で、図１とは異なる。加えて、更なる径方向金属−金属シール２５は、ボックス自由端３５の付近に位置している。第１の軸線方向隙間２１を有するくさびねじ山セットは、第２の軸線方向隙間２２を有するくさびねじ山セットよりも、ピン自由端３４から遠い箇所に位置している。
【００６６】
図３は、本発明による管状継手１の第３の実施形態の断面図を示す。この実施形態は、管状継手１が唯一の径方向金属−金属シール１７を含む点で図１とは異なる。小径くさびねじ山セット１５は、管状継手１の回転組立ての主要部分中に、そのくさびねじ山８、１４の間に第１の軸線方向隙間２１を有する寸法に形成され、大径くさびねじ山セット１６は、管状継手１の回転組立ての前記主要部分中に、そのくさびねじ山８、１４の間に第２の軸線方向隙間２２を有する寸法に形成されている。
【００６７】
図４は、本発明による管状継手１の第４の実施形態の断面図を示す。この実施形態は、大径くさびねじ山セット１６が、管状継手１の回転組立ての主要部分中に、そのくさびねじ山８、１４の間に第１の軸線方向隙間２１を有する寸法に形成され、小径くさびねじ山セット１５が、管状継手１の回転組立ての前記主要部分中に、そのくさびねじ山８、１４の間に第２の軸線方向隙間２２を有する寸法に形成されている点で、図３とは異なる。
【００６８】
図５は、図１Ａの管状継手の組立てに関するグラフを示す。ピン部材３とボックス部材９との間の回転（Ｎ）と、組立てトルク（Ｔ）との間の関係が示されている。最適組立てトルク（Ｔｏｐ）は、最適組立てトルクの２０％（Ｔ０．２）及び８０％（Ｔ０．８）のレベルと共に示されている。組立て中、堅固な径方向金属−金属シール１７を得るための、ピン封止面７とボックス封止面１３との間の最適な変位は、最適組立てトルクの２０〜８０％で付与される。
【００６９】
本発明は更に、以下の条項のいずれかによる、ねじ継手及び方法に関する。
１．炭化水素井を掘削又は操作するためのねじ管状継手であって：
−長手方向軸線と、
−小径ピンねじ山ステップと、大径ピンねじ山ステップと、小径ピンねじ山ステップと大径ピンねじ山ステップとの間に位置するピン封止面とを含む、先細の２ステップのくさびピンねじ山を有する金属ピン部材であって、小径ピンねじ山ステップ及び大径ピンねじ山ステップは、各々、外側ダブテール形くさびねじ山を含む、金属ピン部材と、
−小径ボックスねじ山ステップと、大径ボックスねじ山ステップと、小径ねじ山ステップと大径ボックスねじ山ステップとの間に位置するボックス封止面とを含む、先細の２ステップのくさびボックスねじ山を有する金属ボックス部材であって、小径ボックスねじ山ステップ及び大径ボックスねじ山ステップは、各々、内側ダブテール形くさびねじ山を含む、金属ボックス部材と、
を含み、
−−２ステップのくさびピンねじ山及び２ステップのくさびボックスねじ山のくさびねじ山は、スタブフランク及びロードフランクを有し、
−−小径ピンねじ山ステップ及びボックスねじ山ステップは、管状継手の回転組立て中に協働し、小径くさびねじ山セットを形成するように構成され、
−−大径ねじ山ステップピン及びボックスねじ山ステップは、管状継手の回転組立て中協働し、大径くさびねじ山セットを形成するように構成され、
−−ピン封止面及びボックス封止面は、径方向の金属−金属シールを形成するように構成され、
−−管状継手は、ボックス部材に対するピン部材の最終組立て位置を規定するいずれの最終組立て停止肩部も有さず、
−−小径くさびねじ山セット及び大径くさびねじ山セットの一方は、管状継手の回転組立ての主要部分中に、そのくさびねじ山の間に第１の軸線方向隙間を有する寸法に形成され、小径くさびねじ山セット及び大径くさびねじ山セットの他方は、管状継手の回転組立ての前記主要部分中に、そのくさびねじ山の間に第２の軸線方向隙間を有する寸法に形成され、第１の軸線方向隙間は、第２の軸線方向隙間よりも大きい、ねじ管状継手。
２．第２の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットが、回転組立ての主要部分中に、ピン封止面及びボックス封止面の互いに対する位置付けを決定する、条項１によるねじ管状継手。
３．管状継手の回転組立ての主要部分が、組立て中に最適組立てトルクの２０〜８０％のトルクを管状継手に適用することに関する、条項１又は２によるねじ管状継手。
４．ピン部材が更なるピン封止面を含み、ボックス部材が更なるボックス封止面を含み、更なるピン封止面及び更なるボックス封止面が、各々と協働して更なる径方向金属−金属シールを形成するように構成され、第１の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットは、径方向金属−金属シールと更なる径方向金属−金属シールとの間に位置する、条項１〜３のいずれか１つによるねじ管状継手。
５．管状継手が、唯一の径方向金属−金属シールを含む、条項１〜３のいずれか１つによるねじ管状継手。
６．
−第１の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットのくさびねじ山が、それらのスタブフランクにおける第１のスタブフランク隙間と、それらのロードフランクにおける第１のロ
ードフランク隙間とを含み、
−第２の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットのくさびねじ山が、それらのスタブフランクにおける第２のスタブフランク隙間と、それらのロードフランクにおける第２のロードフランク隙間とを含む、
条項１〜５のいずれか１つによるねじ管状継手。
７．第１のスタブフランク隙間が、第２のスタブフランク隙間よりも小さい、条項６によるねじ管状継手。
８．第１のスタブフランク隙間が、第２のスタブフランク隙間から０．０１０〜０．０１５ｍｍ（又は０．０１３ｍｍ）を引いたものと等しい、条項６又は７によるねじ管状継手。
９．第１のロードフランク隙間が、第２のロードフランク隙間よりも大きい、条項６〜８のいずれか１つによるねじ管状継手。
１０．第２のロードフランク隙間が０ｍｍである、条項６〜９のいずれか１つによるねじ管状継手。
１１．第１のスタブフランク隙間が０．０１０〜０．０１５ｍｍ（又は０．０１３ｍｍ）であり、第１のロードフランク隙間が０．０３５〜０．０４０ｍｍ（又は０．０３８ｍｍ）であり、第２のスタブフランク隙間が０．０２３〜０．０２８ｍｍ（又は０．０２５ｍｍ）である、条項６〜１０のいずれか１つによるねじ管状継手。
１２．第１のロードフランク隙間が第１のスタブフランク隙間よりも大きく、及び／又は、第２のスタブフランク隙間が第２のロードフランク隙間よりも大きい、条項６〜１１のいずれか１つによるねじ管状継手。
１３．ピン部材がピン自由端を含み、第１の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットが、第２の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットよりも、ピン自由端に近い箇所に位置する、条項６〜１２のいずれか１つによるねじ管状継手。
１４．ピン部材がピン自由端を含み、第１の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットが、第２の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットよりも、ピン自由端から遠い箇所に位置する、条項１〜１２のいずれか１つによるねじ管状継手。
１５．第１の軸線方向隙間及び第２の軸線方向隙間が、最適組立てトルクにおいて０ｍｍである、条項１〜１４のいずれか１つによるねじ管状継手。
１６．条項１〜１５のいずれかによるねじ管状継手の組立て方法であって；
−第２の軸線方向隙間を有するくさびねじ山セットを、管状継手の回転組立てのための参照ねじ山セットとして選択するステップと、
−ねじ管状継手の組立てを、参照ねじ山セットに基づいて制御して、ピン封止面及びボックス封止面を互いに対して位置付けるステップと、を含む方法。
１７．ピン及びボックス封止面を互いに対して位置付けるステップが、最適組立てトルクの２０％から最適組立てトルクの８０％まで、管状継手にトルクを適用することにより制御される、条項１６による方法。
【００７０】
本発明の詳細な実施形態は必要に応じて本明細書に開示されているが、開示された実施形態は、様々な形態で具現化できる本発明の単なる例示であることを理解するべきである。従って、本明細書に開示した特定の構造及び機能の詳細は、限定するものとして解釈するべきではなく、特許請求の範囲の根拠としてのみ解釈するべきであり、また事実上、詳細された任意の適切な構造で多様に使用するために、当業者に教示するための代表的な根拠として解釈するべきである。更に、本明細書で使用される用語及び表現は、限定することを意図するものではなく、本発明の理解可能な説明を提供することを意図する。
【００７１】
本明細書で使用される用語「ａ」又は「ａｎ」は、１つ又は１つを超えるとして定義される。本明細書で使用される用語、複数は、２つ又は２つを超えるとして定義される。本明細書で使用される用語、他は、少なくとも第２の又はそれを超えるとして定義される。本明細書で使用される用語、含む、及び／又は、有するは、含む（即ち、他の要素又はス
テップを除外しない開放的用語（ｏｐｅｎ  ｌａｎｇｕａｇｅ））として定義される。特許請求の範囲における任意の参照の表示は、本発明の特許請求の範囲を限定するものとして解釈するべきではない。
【００７２】
特許請求の範囲及び条項に定義される範囲から逸脱することなく、ねじ管状継手及び方法に様々な修正を加え得ることが当業者に明らかであろう。
【図１Ａ】
2020506346.tif 000003
【図１Ｂ】
2020506346.tif 000004
【図１Ｃ】
2020506346.tif 000005
【図１Ｄ】
2020506346.tif 000006
【図１Ｅ】
2020506346.tif 000007
【図１Ｆ】
2020506346.tif 000008
【図１Ｇ】
2020506346.tif 000009
【図１Ｈ】
2020506346.tif 000010
【図１Ｉ】
2020506346.tif 000011
【図２】
2020506346.tif 000012
【図３】
2020506346.tif 000013
【図４】
2020506346.tif 000014
【図５】
2020506346.tif 000015
【国際調査報告】
2020506346.tif 000016
2020506346.tif 000017