JP2000240862A - ２つのパイプを接続するための一体結合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮及びトルク強度における著しい改良によ
って特徴付けられたニアフラッシュタイプの一体結合器
を提供すること。 【解決手段】 ピン部材５のフレア部８とネジ部６の開
始部との間に、環状のスロット１２があり、その深さ
（ネジ部が加工されることを許容する）は、スロット１
２の深さに略等しい厚さを有する対応する肩部１３でネ
ジ部６の端部において回復される。ボックス部材３の最
初の挿入部１１と対応するネジ部２の開始部との間に、
第１のスロット１２と同様に別の環状スロット１４があ
り、その深さ（ネジ部が加工されることを許容する）
は、可能性のある対応する肩部１５で回復されるか、ネ
ジ部２の終端部の挿入部１０内に吸収される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２つのパイプの一
体結合構造に関している。

【０００２】より詳細には、本発明は井ケーシングとし
て使用されるためのパイプのための一体結合システムに
関している。

【０００３】

【従来の技術】本明細書及び請求の範囲において用いら
れる「ケーシング」という用語は、機械的結合器によっ
て共に組立てられた種々のパイプ部分からなり、井自体
の壁の補強及び支持として、炭化水素の製造のための井
の内側にセットされる管構造を指している。

【０００４】知られているように、石油産業は、穴あけ
のコスト削減を得るために、生産井の直径を低減する傾
向にある。この結果を得るため、ケーシングを得るため
にパイプの部分を結合する接続器は、実質的にパイプ自
身の幾何形状と同一の幾何形状、すなわち、略同一の外
径及び内径を有していなければならない。

【０００５】フラッシュジョイントやニアフラッシュジ
ョイントのような一体接続器または一体結合器が、その
目的のために提案されている。それは、組立てられるパ
イプの外径に等しい外径を有している（フラッシュジョ
イント）か、または、わずかに（２−３．５％）大きい
直径を有している（ニアフラッシュジョイント）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の結合器の欠点は、パイプ自身のそれらよりもかなり小
さい引張強度、圧縮強度、トルク強度及び曲げ強度のよ
うな機械的特性との接続（関連）の供給である。特に、
フラッシュジョイントまたはニアフラッシュジョイント
の引張強度は、パイプの直径及び厚みに依存して、パイ
プ本体に対して６５％から７５％にまで変化する。圧縮
強度、曲げ強度及びトルク強度は、しばしばパイプのそ
れらのほんの少しであり、より一層低減される。

【０００７】機械的特性のこれらの低減は、制限された
深さと低い差圧とを有し（例えばライナのセメント塗布
の場合に必要とされるような）ドリル穴の内側にパイプ
を挿入する間に回転を必要としない井へのこれら接続器
の応用を制限する。

【０００８】機械的特性を改良するための好適な修正を
備えた前述のタイプの一体のニアフラッシュ結合器が、
これらの欠点を克服する目的で文献において提案されて
いる。例えば、公開された国際特許出願ＷＯ ９３／１
８３２９は、組立てられるパイプの各端に加工されピン
とボックスとの２部材からなる一体結合器、を開示して
いる。各部材は、少なくとも２つのネジ部を有してお
り、その各々はパイプが組立てられる時に互いにかみ合
うのに好適な結合肩部によって分離されている。

【０００９】公開された欧州特許出願７６７，３３５
は、組立てられるパイプの各端に加工され、先細−円錐
状の長手部を有するピンとボックスとの２つのネジ部材
からなる、パイプのための一体結合器を開示している。
２つのネジ部は、パイプの軸に直交する肩部によって、
中間位置で中断されている。

【００１０】結合器のシール効果を改良するために、ピ
ン部材のネジ部の最初部とボックス部材のネジ部の終端
部とが機械的な処理によって除去され、結合された時に
２つの面が結果として弾性変形した面と接触するように
なっている。

【００１１】前述のような接続器は、フラッシュタイプ
の結合器に対して改良された機械的特性を有するが、深
い井のための適合性を保証するには未だ十分でない。

【００１２】本件発明者は、圧縮及びトルク強度におけ
る著しい改良によって特徴付けられたニアフラッシュタ
イプの一体結合器を見出した。この改良は、以下に示す
ように、結合器のピン及びボックス部材の端部の特別な
デザインによって得られる。それは、圧縮強度を引張強
度及びトルク強度に近い値に増大するために、少なくと
も２つの肩部（外部及び中間部）の加工を許容する。そ
の最大値は、結合器の構成トルク（make-up torque）の
約２．５倍に等しい。

【００１３】加えて、肩部と特別の２段ネジ外形と共
に、２つの金属シール（内部と外部）の存在が、組合わ
された負荷に対する優れた抵抗を有する接続を許容し、
井内における極度の圧力、引張、圧縮、曲げ及びトルク
の応力に耐えることを可能にし、その接続自身をそれた
（deviated）または水平の高圧及び高温の井にとって極
めて適切にする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】従って、本発明の目的
は、 ａ）先細−円錐状の長手部を有し、第１パイプの一端に
加工された内部２段ネジ部が設けられた第１ボックス部
材； ｂ）第２パイプの一端に加工された外部２段ネジ部が設
けられ、先細−円錐状の長手部を有し、ボックス部材の
内側に適合するのに好適な第２ピン部材； ｃ）ピン部材上の、ネジ部に沿った途中に位置付けられ
た、パイプの軸に直交する肩部； ｄ）ボックス部材のネジ部に沿った途中に位置付けら
れ、接続がなされる時にピン部材の肩部と係合するのに
好適な、パイプの軸に直交する肩部；及び ｅ）ボックス部材の開始部と終端部とにそれぞれ加工さ
れ、ピン部材の開始部と終端部とに加工された対応する
フレア部と干渉するのに好適な２つの挿入部；を有する
２つのパイプの接続のための一体結合器に関しており、 ｆ）ピン部材のフレア部とネジ部の開始部との間に、環
状のスロットがあり、その深さ（ネジ部が加工されるこ
とを許容する）は、前記スロットの深さに略等しい厚さ
を有する対応する肩部でネジ部の端部において回復され
ること、及び ｇ）ボックス部材の最初の挿入部と対応するネジ部の開
始部との間に、第１のスロットと同様に別の環状スロッ
トがあり、その深さ（ネジ部が加工されることを許容す
る）は、可能性のある（possible）対応する肩部で回復
されるか、ネジ部の終端部の挿入部内に吸収されること
を特徴としている。

【００１５】本発明によれば、結合器自身に対して外径
におけるわずかな増大（２−３％）を有し、少なくとも
２つの肩部を有する一体結合器を得ることが可能であ
る。その幾何形状は、結果として接続されるパイプの幾
何形状と同一を保っている。実際、１から２ｃｍの範囲
の長さと２−４ｍｍの深さを有し得る２つのスロットの
存在のために、パイプの直径及び厚みに依存して、ネジ
部はより低い厚みでパイプの一部から始まり、ネジ部の
終端部ではスロット自身の厚みが肩部によって回復され
る。このようにして、少なくとも１つの余分（extra ）
の肩部が、接続されるパイプの端部の厚みを増大する必
要なく、結合器の端部において得られ得る。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明による２つのパイプ体の一
体結合は、図示されるが非制限的な実施の形態を示す添
付の図面を参照することによって、より容易に理解され
得る。

【００１７】図１及び図２は、非結合位置または結合位
置での、Ｘ−Ｘ軸に沿った、３つの肩部が形成された結
合器のピン及びボックス部材の長手方向半断面図であ
る。

【００１８】図５及び図６は、非結合位置または結合位
置での、Ｘ−Ｘ軸に沿った、２つの肩部が形成された結
合器のピン及びボックス部材の長手方向半断面図であ
る。

【００１９】図４及び図７は、結合されたピン及びボッ
クス部材を有する結合器の完全な断面図を示している。
特に、図４（Ｄ）及び図７（Ｄ）は、肩部／金属シール
の３つの詳細部（４（Ａ），４（Ｂ），４（Ｃ）及び７
（Ａ），７（Ｂ），７（Ｃ）の各図を参照）を有する結
合器の長手方向断面を示している。図４（Ｄ）は、３つ
の肩部デザイン（１つは外部、１つは中間部、１つは内
部）を有する結合器を示している。図７（Ｄ）は、２つ
の肩部（１つは外部、１つは内部）のみを有する結合器
を示している。

【００２０】図３は、Ｘ−Ｘ軸に沿ったネジ外形の部分
図を示している。これから、好適なデザインは、負の充
填角（loading angle ）と正の入口角（inlet angle ）
との両方を含むことが理解され得る。

【００２１】各図に示されるように、（１）は、内部ネ
ジ（２）が設けられたボックスパイプ（３）の中空端部
を示しており、（４）は、外部ネジ（６）が設けられた
ピンパイプ（５）の対応する中空端部を示している。

【００２２】パイプのピン部材及びボックス部材は、先
細−円錐状長手部を有しており、そこでは、パイプの径
及び厚みに依存して、円錐領域が８から１６％にまで変
わる。

【００２３】２つのネジ部（２）及び（６）の半分に相
当する所に、肩部（７）がある。それは、各図（Ｂ）に
示すようにパイプの軸に対して直交している。本発明の
一体結合器の端部は、それぞれ図４（Ａ）／７（Ａ）及
び図４（Ｃ）／７（Ｃ）に示されている。

【００２４】本発明の結合対象物のピン部材は、端部に
おいて外部フレア（８）及び（９）が形成されている。
それらは、ボックス部材の端部に加工された内部挿入部
（１０）及び（１１）と干渉することによって、内部と
外部との２つの金属−金属シールを形成する。それら
は、どのような作動状態の下においても、結合器の完全
なシールを保証する。ピン部材の最初のフレア部（８）
とネジ部（６）の開始部との間には、スロット（１２）
があり、その厚みはネジの端部においてフレア部（９）
に直交する肩部（１３）によって回復される（埋合わさ
れる）。ボックス部材の最初の挿入部（１１）とネジ部
（２）の開始部との間には、スロット（１４）があり、
その厚みはネジの端部において挿入部（１０）に略直交
する肩部（１５）によって回復される（図４（Ｃ）参
照）。別の解決法では、このような肩部は存在しないで
（図７（Ｃ）参照）、挿入部（１０）によって吸収され
る。

【００２５】単純に示された目的として、図１、図２及
び図４において先に記述したような本発明による結合器
の機械的特性が、径１９５．５８ｍｍ 厚み１５．１１
ｍｍのパイプに関して以下に与えられる。肩部の高さ
は、内部肩部及び外部肩部については約２ｍｍであり、
中間肩部については約１．５ｍｍである。

【００２６】３つの肩部の面積の合計は、約８６００ｍ
ｍ² のパイプ本体の断面積及び６９００ｍｍ² の結合器
の断面積に対して、約３５００ｍｍ² である。このこと
は、パイプ本体の降伏強度の約８０％に等しい結合器の
引張効率（efficiency）をもたらす（引張効率％＝６９
００／８６００×１００＝８０％）。

【００２７】３つの肩部の面積を考慮すれば、圧縮効率
は引張効率の５０％である（圧縮効率％＝３５００／６
９００×１００＝５０％）。また、ネジ部の貢献（約３
０％に評価され得る）を考慮すると、圧縮効率は結合器
の引張効率（約８０％）に等しいと言うことができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、結合器自身に対して外
径におけるわずかな増大（２−３％）を有し、少なくと
も２つの肩部を有する一体結合器を得ることが可能であ
る。その幾何形状は、結果として接続されるパイプの幾
何形状と同一を保っている。実際、１から２ｃｍの範囲
の長さと２−４ｍｍの深さを有し得る２つのスロットの
存在のために、パイプの直径及び厚みに依存して、ネジ
部はより低い厚みでパイプの一部から始まり、ネジ部の
終端部ではスロット自身の厚みが肩部によって回復され
る。このようにして、少なくとも１つの余分の肩部が、
接続されるパイプの端部の厚みを増大する必要なく、結
合器の端部において得られ得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】非結合位置での、Ｘ−Ｘ軸に沿った、３つの肩
部が形成された結合器のピン及びボックス部材の長手方
向半断面図。

【図２】結合位置での、Ｘ−Ｘ軸に沿った、３つの肩部
が形成された結合器のピン及びボックス部材の長手方向
半断面図。

【図３】Ｘ−Ｘ軸に沿ったネジ外形の部分図。

【図４】結合されたピン及びボックス部材を有する結合
器の完全な断面図。

【図５】非結合位置での、Ｘ−Ｘ軸に沿った、２つの肩
部が形成された結合器のピン及びボックス部材の長手方
向半断面図。

【図６】結合位置での、Ｘ−Ｘ軸に沿った、２つの肩部
が形成された結合器のピン及びボックス部材の長手方向
半断面図。

【図７】結合されたピン及びボックス部材を有する結合
器の完全な断面図。

【符号の説明】

１ ボックスパイプの中空端部 ２ 内部ネジ部 ３ ボックスパイプ ４ ピンパイプの中空端部 ５ ピンパイプ ６ 外部ネジ部 ７ 肩部 ８、９ 外部フレア １０、１１ 内部挿入部 １２ スロット １３ 肩部 １４ スロット １５ 肩部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先細−円錐状の長手部を有し、第１パイプ
   の一端に加工された内部２段ネジ部が設けられた第１ボ
   ックス部材と、 第２パイプの一端に加工された外部２段ネジ部が設けら
   れ、先細−円錐状の長手部を有し、ボックス部材の内側
   に適合するのに好適な第２ピン部材と、 ピン部材上の、ネジ部に沿った途中に位置付けられた、
   パイプの軸に直交する肩部と、 ボックス部材のネジ部に沿った途中に位置付けられ、接
   続がなされる時にピン部材の肩部と係合するのに好適
   な、パイプの軸に直交する肩部と、 ボックス部材の開始部と終端部とにそれぞれ加工され、
   ピン部材の開始部と終端部とに加工された対応するフレ
   ア部と干渉するのに好適な２つの挿入部と、を備え、 ピン部材のフレア部とネジ部の開始部との間に、環状の
   スロットがあり、その深さ（ネジ部が加工されることを
   許容する）は、前記スロットの深さに略等しい厚さを有
   する対応する肩部でネジ部の端部において回復され、 ボックス部材の最初の挿入部と対応するネジ部の開始部
   との間に、第１のスロットと同様に別の環状スロットが
   あり、その深さ（ネジ部が加工されることを許容する）
   は、可能性のある対応する肩部で回復されるか、ネジ部
   の終端部の挿入部内に吸収されることを特徴とする２つ
   のパイプの接続のための一体結合器。