JP2015520813A - セメンチング操作具等に用いる迅速接続継手 - Google Patents

Abstract

導管をポートに迅速接続し、また、導管をポートから迅速に分離する装置と方法とを提供する。記載されている態様においては、トップ・ドライブ・セメント注入用スイベルのポートへとセメント供給管を迅速に接続し、また、前記ポートから前記セメント供給管を迅速に分離するための迅速接続継手が記載されている。【選択図】 図２

Description

本発明は、一般に、油田坑口装置と共に使用するセメンチング装置、特に、このような装置に有用である継手に関する。

炭化水素坑井が掘削された後、ケーシングは掘削された孔の長さに沿ってセメンチングされるのが普通である。セメンチング装置は、このセメンチングを行うのに使用され、セメンチング操作中にボール又はゴム製の矢が坑井に落とされるのを可能にするトップ・ドライブ・セメントヘッドを通常有している。このセメントヘッドは、セメント供給源から坑井内へと下方にセメントを流すこともできなければならない。これらの目的に適したセメンチング装置としては、テキサス州ヒューストンのベイカーヒューズインコーポレイテッドから市販されているトップ・ドライブ・セメントヘッドを挙げることができる。

本発明は、導管をポートに迅速接続し、また、導管をポートから迅速に分離する方法と装置とを提供する。記載されている態様においては、トップ・ドライブ・セメント注入用スイベルのポートへとセメント供給管を迅速に接続し、また、前記ポートから前記セメント供給管を迅速に分離するための迅速接続継手が記載されている。好適な迅速接続継手としては、セメント注入用スイベルの閂子ボックスコネクタに可逆的に連結することのできるスティンガー・アセンブリを例示することができる。この閂子の円筒体に設けられた突起部が、閂子コネクタの孔に形成された相補的な隆起部と相互に嵌合する。

ある態様においては、スティンガー・アセンブリが閂子コネクタの中で回転しないように固定する固定機構が設けられている。一態様においては、スティンガー・アセンブリを、セメント注入用スイベルに対して回転しないように所定の位置に固定するために固定ピンが使用される。好ましい固定ピンは、セメント注入用スイベルによって保持され、固定解除位置と固定位置との間を軸方向に動くことができるものと説明される。固定位置においては、固定ピンはスティンガー・アセンブリ内の相補的な凹部の中にあり、それによって回転を防いでいる。

操作に際しては、使用者は、ハンマーや他の道具を用いる必要なく、スティンガー・アセンブリをセメント注入用スイベルと迅速且つ容易に連結することができる。スティンガー・アセンブリとそれに取り付けられたセメント導管を持ち上げて、セメント注入用スイベルの閂子ボックスコネクタに近い位置にまで移動するのにクレーンを使用することができる。操作者は、次いで、スティンガー・アセンブリの閂子突起部が、孔内の隆起部から角度的に外れるようにスティンガー・アセンブリの向きを定めることができる。そして、スティンガー・アセンブリと閂子円筒部とを孔に挿入する。さらに、使用者はスティンガー・アセンブリを回転してスティンガー・アセンブリの突起部を孔の隆起部と一列に並べる。一列に並べる際には、複数の突起部の各々を隆起部と一列に隆起部の後ろ側に配置して、スティンガー・アセンブリが閂子コネクタから抜け落ちるのを防止するのが好ましい。それから、閂子コネクタに対してスティンガー・アセンブリが回転することができないように、固定機構を嵌め込んでスティンガー・アセンブリを所定位置に固定する。

本発明の効果と更なる面とは、以下の詳細な説明を参照して添付の図面と共に検討することによってよりよく理解されるので、当業者であれば容易にその価値を評価することができるであろう。なお、図番に拘わらず、複数の図面において、類似の要素には同様の番号が付されている。

好適な採掘孔セメンチング操作具の部分の側面図である。 本発明による好適なスティンガー・アセンブリの等角図である。 図２に示されているスティンガー・アセンブリの側面図である。 図３における４−４線に沿った断面図である。 本発明によるスティンガー・アセンブリを取り付けた、好適なセメント注入用スイベルの前面図である。 図５における６−６線に沿った断面図である。 セメント注入用スイベル及びスティンガー・アセンブリの前面図であり、スティンガー・アセンブリをセメント注入用スイベルに連結した状態を示している。 本発明による好適な連結がなされている部分の拡大断面図である。 固定解除された状態にある、前記好適なセメント注入用スイベル及びスティンガー・アセンブリの側面図である。 今度は固定状態にある、図のセメント注入用スイベル及びスティンガー・アセンブリの側面図である。 固定されていない状態にある前記スティンガー・アセンブリ及びセメント注入用スイベルの部分を示す部分透視断面図である。 今度は固定されている状態にある、前記スティンガー・アセンブリ及びセメント注入用スイベルの部分を示す部分透視断面図である。 連結に用いられる他の部品とは別に示されている好適な閂子円筒体の等角図である。

図１は坑井用の好適なセメンチング操作具の部分を示している。管状のワーキングストリング10は坑口12へと下向きに延在している。ワーキングストリング10は、セメンチング操作中に当該ワーキングストリング10中に送り込まれるボール及び／又はプラグを通常含んでおり、セメンチング・ツール14はこのワーキングストリングに組み入れられている。トップ・ドライブ・セメント注入用スイベル16は、セメンチング・ツール14の上方端部に取り付けられている。セメント注入用スイベル16はセメントを受け入れ、セメンチング・ツール14内の流路を通してセメントを送出するように動作し、送出されたセメントはワーキングストリング10の中へと下方に向かって流れていくことができる。図１は、スティンガー・アセンブリ20が取り付けられたセメントホース18も示している。スティンガー・アセンブリ20がセメント注入用スイベル16に連結されると、セメントはセメント注入用スイベル16へと流れることができる。セメントホース18とスティンガー・アセンブリ20とは、滑車装置22によって持ち上げられた状態で描かれている。

好ましいスティンガー・アセンブリ20の構造と操作とは、図２〜４をさらに参照することによって、よりよく理解される。スティンガー・アセンブリ20は、セメントホース18に取り付けられる堅い湾曲管部24を含んでいる。吊上げ用アイボルト28を有するフランジ26が前記湾曲管部24から上方に延びている。スティンガー30が前記湾曲管部24から外側に向かって延びている。セメント流路32が湾曲管部24とスティンガー30との内部に作られている。閂子円筒体34がスティンガー30を半径方向外側から取り囲み、図４及び８に最もよく示されているように、閂子円筒部34がスティンガー30の周りを回転することを可能にするスリーブ36によって、閂子円筒体34がスティンガー30に取り付けられていると好ましい。図13は、スティンガー・アセンブリ20の他の部品を除いた、閂子円筒体34を示している。閂子円筒体34から半径方向外側にフランジ38が出ており、このフランジは少なくとも１つの凹部40を有している。図示されている態様では６個の凹部40がある。好ましい態様においては、大きな把持可能なハンドル42も半径方向外側からスティンガー30を取り囲んでいる。この把持可能なハンドルは、ハンドル42が回転したときにスティンガー30も回転するように、ボルト44によって閂子円筒体34に取り付けられている。

閂子円筒体34の外周面は、好ましくは、複数の閂子突起部46を有している。図２、３、４及び８から理解されるように、閂子突起部46は行（Ａ、Ｂ及びＣ）とそれに垂直な列とに系統立てて配置されている。各行Ａ、Ｂ、Ｃと各列とに沿って閂子突起部46は相互に間隔を置いて配されている。ある態様においては、各行Ａ、Ｂ、Ｃについて６個ずつの閂子突起部が、相互に約30度ずつの角度を置いて配置されている。また、ある態様においては、閂子円筒体34が回転防止固定突出部47の行を有している。図示されている態様においては、相互に約30度ずつ離して配置された６個の回転防止固定突出部47が設けられている。

好ましいトップ・ドライブ・セメント注入用スイベル16の構造は、図５〜10を参照することによってよりよく理解することができる。トップ・ドライブ・セメント注入用スイベル16が略箱形の主筐体50を有していることが見て取れる。軸方向の中央流路孔52が主筐体50を通って垂直に延在している。横方向流体流通開口部54, 56が主筐体50を通って延在し、中央流通孔52とセメント注入用スイベル16の外部との間の流体の流通を可能にしている。管状の閂子ボックスコネクタ58が主筐体50から外に向かって延びている。図11及び12に示されているように、閂子ボックスコネクタ58は内側に向かって突出している複数の隆起部62を有する内孔60を有している。複数の隆起部62は、内孔60内で半径方向及び軸方向の両方に相互に間隔を置いて配されている。好ましくは、内孔60は、該内孔60に挿入されるとスティンガー30に対して流体シールを形成する環状の流体シール63（図８）も含んでいる。さらに、内孔60は、内側に向かって突出している回転防止固定部48の列も有している。回転防止固定部48は、閂子円筒体34の回転防止固定突出部47と相補的になるように定められている。

図９及び10は、好ましくはセメント注入用スイベル16と共に使用されてセメント注入用スイベル16に対してスティンガー・アセンブリ20を連結した位置に固定するのに用いられる固定ピン64を示している。この固定ピン64は、好ましくは、スリーブ66によって保持され、２つの位置の間を軸方向に変位することができる。図９に示されている固定解除位置においては、セメント注入用スイベル16に対するスティンガー・アセンブリ20の回転を固定ピン64が妨げることがない。図10に示されている固定位置においては、フランジ38の凹部40内に固定ピン64が入り、セメント注入用スイベル16に対するスティンガー・アセンブリ20の回転が防止される。特定の態様においては、固定ピン64は、該固定ピン64を回転させ、固定解除位置と固定位置との間で固定ピン64を変位させることのできるハンドル部68を有している。

操作に際して、使用者は、セメントホース18をセメント注入用スイベル16に迅速に連結、又はセメント注入用スイベル16から迅速に連結解除することができる。スティンガー・アセンブリ20をセメント注入用スイベル16に連結するために、滑車装置22を用いて、吊上げ用のアイボルト28によってスティンガー・アセンブリ20を持ち上げて、セメント注入用スイベル16の閂子コネクタ58の近傍にスティンガー・アセンブリ20が来るまで移動させる。すると、使用者はスティンガー・アセンブリ20のハンドル42を掴んで、図７に示されている適切な位置にまでスティンガー・アセンブリ20を回転させることができる。図７においては、スティンガー・アセンブリ20は垂直位置から約30度回転されている。この回転によって、スティンガー・アセンブリ20の閂子突起部46が、閂子円筒体の内孔60の隆起部62と当該隆起部に角度方向に隣接する隆起部との間に配置される。このようにして、図11に示されているように、閂子円筒体34を内孔60に完全に挿入することができる。閂子円筒体を内孔に完全に挿入したら、使用者は、図５に示されている位置にまで、スティンガー・アセンブリ20を約30度戻す。この回転によって、閂子円筒体34の閂子突起部46が図12に示されている位置に移動する。この位置においては、内孔60の内部で、各閂子突起部46が１つの隆起部62の後ろ側に位置している。また、Ａ，Ｂ，Ｃ行の同じ列にある閂子が、ある一列の隆起部の間に配置される。回転防止固定突出部47は、内孔60の回転防止突出部48と半径方向に当接し（図12に示されているように）、30度を超える更なる回転を防止する。この位置においては、スティンガー・アセンブリ20を内孔60から軸方向に引き抜くことができない。このようにして、スティンガー・アセンブリ20はセメント注入用スイベル16に連結される。この状態において、先に記載したように、使用者は固定ピン64を固定解除位置（図９）から固定位置（図10）に動かすことができる。固定ピン64を凹部40内に着座させることにより、スティンガー・アセンブリ20が不本意に回転してセメント注入用スイベル16から固定解除されるのを防ぐことができる。こうして、セメント流路32に沿って、セメントをセメントホース18からセメント注入用スイベルの横方向流体流通開口部54へと流し、更に、セメント注入用スイベル16の中央流路孔52内へと流し込むことができる。

セメント注入用スイベル16からスティンガー・アセンブリ20を取り外すためには、使用者は逆の操作を行えばよい。固定ピン64を固定位置（図10）から固定解除位置（図９）へと動かす。すると、スティンガー・アセンブリ20を約30度回転させて図７に示されている位置に合わせることができる。そして、スティンガー・アセンブリ20を閂子コネクタ58の内孔60から軸方向に引き抜くことができる。

前記記載は、例示と説明を目的として、本発明の特定の態様に関している。しかしながら、本発明の範囲と精神から離れることなく、前記態様に対して数多くの変更を加えることが可能であるのは当業者には明らかである。

Claims (16)

1. 流体導管をポートに取り外し可能に接続する継手であって、該継手が
   該流体導管から該ポートに流体を運ぶ略円筒形のスティンガーと、該スティンガーを半径方向外側から取り囲むと共にその表面に少なくとも１つの閂子突起部を有する略円筒形の閂子円筒体とを有する、該流体導管に取り付けられているスティンガー・アセンブリと、
   前記ポートに関連し、前記スティンガー及び閂子円筒体を内部に受容する形状及び大きさであって半径方向内側に突出する少なくとも１つの隆起部を設けた孔を有する閂子コネクタと
   を有し、
   前記孔内に前記スティンガー・アセンブリを、前記少なくとも１つの閂子突起部が前記少なくとも１つの隆起部と角度的に一列に配列されない回転可能な角度で挿入し、次いで前記少なくとも１つの閂子突起部が前記少なくとも１つの隆起部の後ろ側に配置されて該隆起部と角度的に一列に配列されるように前記スティンガー・アセンブリを回転することによって、該スティンガー・アセンブリが前記閂子コネクタに固定されること
   を特徴とする継手。
2. 前記スティンガー・アセンブリが前記閂子コネクタの中で回転しないように固定する固定機構をさらに有することを特徴とする、請求項１に記載の継手。
3. 前記固定機構が、
   第一の固定解除位置と第二の固定位置との間を動くことのできる、前記ポートに関連する固定ピンと、
   前記スティンガー・アセンブリに関連して設けられ、前記固定位置にあるときに前記固定ピンが着座する凹部と
   を有することを特徴とする、請求項２に記載の継手。
4. 半径方向外側から前記スティンガーを取り囲むハンドルをさらに有することを特徴とする、請求項１に記載の継手。
5. 前記突起部と前記隆起部とが複数あることを特徴とする、請求項１に記載の継手。
6. 前記スティンガー・アセンブリを持ち上げるための吊上げ用アイボルトをさらに有することを特徴とする、請求項１に記載の継手。
7. 前記閂子円筒体に設けた回転防止固定部と、
   前記内孔に設けた回転防止固定部と
   をさらに有し、前記閂子円筒体の前記回転防止固定部と前記内孔の前記回転防止固定部とが、相互に半径方向に当接する大きさと形状とを有しており、前記内孔の中での前記スティンガー・アセンブリの回転を制限することを特徴とする、請求項１に記載の継手。
8. セメント導管を坑井セメンチング装置に関連するセメント注入用スイベルに取り外し可能に接続する継手であって、該継手が
   該セメント導管から該セメント注入用スイベルにセメントを運ぶ略円筒形のスティンガーと、該スティンガーを半径方向外側から取り囲むと共にその表面に複数の閂子突起部を有する略円筒形の閂子円筒体とを有する、該セメント導管に取り付けられているスティンガー・アセンブリと、
   前記セメント注入用スイベルに連結され、前記スティンガー及び閂子円筒体を内部に受容する形状及び大きさであって半径方向内側に突出する複数の隆起部を設けた孔を有する閂子コネクタと
   を有し、
   前記孔内に前記スティンガー・アセンブリを、前記複数の閂子突起部が前記複数の隆起部と角度的に一列に配列されない回転可能な角度で挿入し、次いで前記複数の閂子突起部の各々が前記複数の隆起部の１つの隆起部の後ろ側に配置されて該隆起部と角度的に一列に配列されるように前記スティンガー・アセンブリを回転することによって、該スティンガー・アセンブリが前記閂子コネクタに固定されること
   を特徴とする継手。
9. 前記スティンガー・アセンブリが前記閂子コネクタの中で回転しないように固定する固定機構をさらに有することを特徴とする、請求項８に記載の継手。
10. 前記固定機構が、
    第一の固定解除位置と第二の固定位置との間を動くことのできる、前記ポートに関連する固定ピンと、
    前記スティンガー・アセンブリに関連して設けられ、前記固定位置にあるときに前記固定ピンが着座する凹部と
    を有することを特徴とする、請求項８に記載の継手。
11. 半径方向外側から前記スティンガーを取り囲むハンドルをさらに有することを特徴とする、請求項８に記載の継手。
12. 前記スティンガー・アセンブリを持ち上げるための吊上げ用アイボルトをさらに有することを特徴とする、請求項８に記載の継手。
13. 前記閂子円筒体に設けた回転防止固定部と、
    前記内孔に設けた回転防止固定部と
    をさらに有し、前記閂子円筒体の前記回転防止固定部と前記内孔の前記回転防止固定部とが、相互に半径方向に当接する大きさと形状とを有しており、前記内孔の中での前記スティンガー・アセンブリの回転を制限することを特徴とする、請求項８に記載の継手。
14. セメント導管用スティンガー・アセンブリを坑井セメンチング装置に関連するセメント注入用スイベルに取り外し可能に接続する方法であって、
    前記スティンガー・アセンブリが半径方向外側に突出している突起部を有する閂子円筒体を備えたスティンガーを有し、該スティンガー・アセンブリを前記セメント注入用スイベル内の孔の近傍に移動する段階と、
    前記突起部が前記孔内の内側に突出している隆起部と角度的に一列に配列されないように前記スティンガー・アセンブリの向きを合わせる段階と、
    前記スティンガー・アセンブリの前記スティンガーと閂子円筒体とを軸方向に動かして前記孔内に入れる段階と、
    前記突起部が前記隆起部の後ろ側に配置されて該隆起部と角度的に一列に配列されるように前記スティンガー・アセンブリを回転し、該スティンガー・アセンブリが前記孔から抜けるのを防止する段階と
    を有することを特徴とする方法。
15. 前記セメント注入用スイベルに対して回転しないように前記スティンガー・アセンブリを固定する段階をさらに有することを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
16. 前記スティンガー・アセンブリを固定する段階が、前記セメント注入用スイベルに関連する固定ピンを移動させて、前記スティンガー・アセンブリに設けた凹部内に着座嵌合させることを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。

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