JP2016522877A - 炭化水素坑井の掘削および操業のためのねじ接続を形成するアセンブリ、および結果として生じるねじ接続 - Google Patents

Abstract

ねじ接続を形成するアセンブリであって、回転軸（１０）を備え、夫々、ねじ端部が雄型または雌型であるかにより管状コンポーネントの外周面または内周面の同じ螺旋上に連続して設けられた少なくとも第１（３１，４１）、第２（３２，４２）および第３（３３，４３）の連続ねじ領域が、それらの端部（１，２）の１つに設けられ、組立時に協働することが可能な第１および第２の管状コンポーネントを備え、前記第１，第２または第３のねじ領域の少なくとも１つが、可変幅のねじ山プロファイルを有し、自動ロック式であり、前記端部（1，２）は夫々自由端面（７，８）で終端し、前記端部（１，２）の各々は特定の隣接面がなく、接続が形成された状態にあるとき、対応する端部に設けられた封止面（６１，６２）と封止締り嵌めで協働するために、少なくとも１つの封止面（５１，５２）が隣接するねじ領域間に設けられるアセンブリ。【選択図】図１

Description

本発明は、炭化水素坑井を掘削（drilling）および／または操業（operating）するため、より正確には、接続が圧縮／緊張時に機能する場合の効率と密閉に関して、接続全体の性能を最適化するためのねじ接続に関する。

「ねじ接続」とは、実質的に管状で、金属製であり、特に、水素坑井を掘削するためのステム、またはメンテナンス用ライザー（改修ライザーとしても知られる）、またはそのような水素坑井を操業するためのライザー、例えば坑井を操業する際に使用されるライザーまたはケーシングまたはチュービングストリングの何れかを構成することを目的とする組立により接続されることが可能な要素によって構成されたアセンブリを意味している。

各管状要素は、類似の要素の対応する端部とともに組み立てられる雄型ねじ領域または雌型ねじ領域を備えた端部を備えている。組み立てられたとき、それらの要素が接続を形成する。

このような管状ねじコンポーネントは、使用条件によって課せられる締り嵌めと封止要件に対応するために、既定の荷重下で組み立てられる。また、そのねじ管状コンポーネントは、特に稼働中に、数回の組立・分解サイクルを経る可能性があることを留意すべきである。

このようなねじ管状コンポーネントが使用される条件は、ねじ領域、隣接領域または封止面等のコンポーネントの敏感な部分に作用する広範囲にわたる機械的負荷を生じさせる。

このため、接続の設計仕様は複雑であり、多数のパラメータを同時に考慮することを必要としている。したがって、接続の効率ならびに封止面を支持する管状コンポーネントの領域の厚さが維持されること、その接続が圧縮／緊張時に機能するとき、封止接触点がずれる危険性を最小限にすることが望まれている。

雄型端部のリップに設けられた第１の封止面および第２の封止面である２つのねじ領域を用いる、ＶＡＭ ＨＴＦ（著作権）タイプの接続によって、一つの解決策が開発されている。その設計により、ねじ領域間に設けられた第１のシールの良好な安定性を得ることができるが、第２のシールがそのシールの機能を脆弱にする非常に薄いリップ上に配置されていることを意味している。加えて、その接続が圧縮／緊張時に機能するとき、第２のシールは交番荷重のため不安定である。そして、雄型端部のリップにおけるシールの存在は雌型端部の効率を低下させている。

米国特許第４５７０９８２（Ａ１）号明細書には、別の種類の解決策も開示されている。その種類の接続は、３つのスタガ状ねじ部を有し、３つのねじ領域のテーパが一致していないが、平行であることを意味している。それらのねじ領域間には、封止面と隣接部がある。しかしながら、その隣接部は、負荷の振幅が高いとき、特定の荷重がかかる領域であるため、封止面に隣接して隣接部を配置することは、前記封止面を弱くする。それらのねじ領域は自動ロック式ではなく、ロードフランク（load flanks）および／またはスタビングフランク（stabbing flanks）においてギャップを呈している。しかしながら、そのギャップのため、接続が圧縮／緊張時に機能する場合、封止面の安定性が損なわれる。

また、封止面がそれらの間にある２つの自動ロック式ねじ領域を採用しているＶＡＭ Ｅｄｇｅ（著作権）タイプの接続を用いたある種の解決策も開発されている。ＶＡＭ ＨＴＦ（著作権）の場合と同様に、その設計は、ねじ領域における介在シールの良好な安定性をもたらすが、単一の封止面は、フラッシュまたはセミフラッシュ接続の場合、内圧および外圧の両方に耐えるためには不十分である。

したがって、本発明の目的は、接続の効率を維持することと、封止面を支える管状コンポーネントの領域の厚さを最大限にすることと、接続が圧縮／緊張時に機能する場合に、封止接触点のずれの危険性を回避することとから成る三つの目的に対応することである。

より具体的には、本発明は、ねじ接続を形成するアセンブリであって、同じ回転軸を備え、夫々、ねじ端部が雄型または雌型であるかにより管状コンポーネントの外周面または内周面の同じ螺旋上に連続して設けられた少なくとも第１、第２および第３の連続ねじ領域が、それらの端部の１つに設けられ、組立時に協働することが可能な第１および第２の管状コンポーネントを備え、第１，第２または第３のねじ領域の少なくとも１つが、可変幅のねじ山プロファイルを有し、自動ロック式であり、前記端部は夫々、自由端面で終端し、前記端部の各々は特定の隣接面がなく、接続が形成された状態にあるとき、対応する端部に設けられた封止面と封止締り嵌め（sealed interference fit）で協働するために、少なくとも１つの封止面が隣接するねじ領域間に設けられるアセンブリに関する。

本発明の任意の補足的または代替的な特徴は以下に列挙されている。

各端部の前記第１、第２および第３の連続ねじ領域は、同じテーパ母線内に延びてもよい。

前記封止締り嵌めで協働する隣接するねじ領域間に設けられた少なくとも１つの封止面は、トーラス・オン・コーン（torus-on-cone）接触を形成する。

前記封止面の１つが３０〜１００ｍｍの半径を有するドーム状面で、対応する封止面がテーパ面で、ピーク半角の接線が０．０２５〜０．１、すなわち５％〜２０％であってもよい。

前記連続ねじ領域の少なくとも１つは蟻継ぎ（dovetail）として形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有してもよい。

前記蟻継ぎとして形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有する前記連続ねじ領域は、ねじ山の頂部とねじ山の谷部との間に０．０５〜０．５ｍｍの半径方向ギャップを有してもよい。

前記蟻継ぎとして形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有する前記連続ねじ領域は、ねじ山の頂部とねじ山の谷部との間に０．１〜０．３ｍｍの半径方向ギャップを有してもよい。

前記蟻継ぎとして形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有する連続ねじ領域は、そのスタビングフランク間に０．００２〜１ｍｍの半径方向ギャップを有してもよい。

前記蟻継ぎとして形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有する連続ねじ領域は、そのスタビングフランク間に０．００２〜０．２ｍｍの半径方向ギャップを有してもよい。

前記蟻継ぎとして形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有する連続ねじ領域は、１〜１５度の負のスタビングフランク角を有してもよい。

前記蟻継ぎとして形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有する連続ねじ領域は、５〜８度の負のスタビングフランク角を有してもよい。

前記蟻継ぎとして形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有する連続ねじ領域は、１〜１５度の負のロードフランク角を有してもよい。

前記蟻継ぎとして形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有する連続ねじ領域は、５〜８度の負のロードフランク角を有してもよい。

前記蟻継ぎとして形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有する連続ねじ領域は５〜２０ｍｍのピッチを有し、前記ピッチは全てのねじ領域に対して同一であってもよい。

各端部の前記第１、第２および第３の連続ねじ領域は、５％〜２５％の傾斜度を有する同じテーパ母線に沿って延びていてもよい。これは０．０２５〜０．１２５のピーク半角の接線に相当する。

各端部の前記第１、第２および第３の連続ねじ領域は、１０％〜１８％の傾斜度を有する同じテーパ母線に沿って延びていてもよい。これは０．０５〜０．０９のピーク半角の接線に相当する。

前記連続ねじ領域の少なくとも１つは、ＡＰＩ規格５ＣＴに準拠するテーパ状またはバットレスタイプのねじ山プロファイルを有してもよく、または負のロードフランク角を有している。

前記管状コンポーネントの各々は、別の多条形の螺旋上に形成された少なくとも１つの第４の連続ねじ領域を備えていてもよい。

また、本発明は、本発明のアセンブリの自動ロック式接続によって生じるねじ接続に関する。

本発明の特徴と利点は、添付図面を参照した以下の説明で詳細に開示されている。

図１は、組立により２つの管状コンポーネントの接続よって生じる、本発明の一実施の形態の接続の長手方向断面の概略図である。 図２Ａ、２Ｂは、本発明の一実施の形態による、組立により２つの管状コンポーネントを接続することによって生じる接続のねじ領域の詳細の長手方向断面の概略図である。 図３Ａ〜図３Ｎは、様々な実施形態による、組立により２つの管状コンポーネントを接続することによって生じる接続の長手方向断面の概略図である。 図３Ａ〜図３Ｎは、様々な実施形態による、組立により２つの管状コンポーネントを接続することによって生じる接続の長手方向断面の概略図である。 図４Ａ、４Ｂは、封止面の相対的ずれの比較結果を示す図である。

図１は、回転軸１０を有する第１および第２の管状コンポーネントを備えた、ねじ接続を形成するアセンブリを示している。これらのコンポーネントの１つには、そのコンポーネントの外周面に形成され、同じ螺旋を辿る、第１の連続ねじ領域３１、第２の連続ねじ領域３２および第３の連続ねじ領域３３を備え、雄型端部として知られた端部が設けられている。「同じ螺旋を辿る」とは、第１、第２および第３の連続ねじ領域が連続して同じ螺旋上に位置することを意味し、それらは組立が可能なように同期されていることを意味している。

他方のコンポーネントには、そのコンポーネントの内周面に形成され、同じ螺旋を辿る、第１の連続ねじ領域４１、第２の連続ねじ領域４２および第３の連続ねじ領域４３を備え、雌型端部２として知られた端部が設けられている。「同じ螺旋を辿る」とは、第１、第２および第３の連続ねじ領域が連続して同じ螺旋上に位置することを意味し、それらは組立が可能なように同期されていることを意味している。

第１の連続ねじ領域３１，４１、第２の連続ねじ領域３２，４２および第３の連続ねじ領域３３，４３は、夫々、組立を可能にするために、相互協働可能になっている。

端部１，２は自由端面７，８で夫々終端している。「自由」とは、それらの端面の各々に隣接面がないことを意味し、組み立てられた状態にあるとき、それらの端面が互いに圧縮されていないことを意味している。

本発明のねじ接続は、特定の隣接面を備えていない。「特定の隣接面」とは、単に隣接部として作用する何らかの面を意味し、すなわち、その唯一の役割は、その接続が形成された状態にあるとき、対応する面に押し付けられることである。既知の方法において、それらの隣接面は、一般に、その接続の軸に対して実質的に直角に方向付けられた面である。また、それらを２つのスタガ状ねじ切り部（staggered threadings）の間に見出してもよい。特定の隣接面はそのねじ切り部には属していない。

雄型端部１には、隣接するねじ領域３１，３２間に第１の封止面５１が設けられている。それは、その接続が形成された状態にあるとき、締り嵌めとして、対応する雌型端部上の隣接するねじ領域４１，４２間に設けられた第１の封止面６１とともに協働することが可能である。

雄型端部１には、隣接するねじ領域３３，３２間に第２の封止面５２が設けられている。それは、その接続が形成された状態にあるとき、締り嵌めとして、対応する雌型端部上の隣接するねじ領域４３，４２間に設けられた第２の封止面６２とともに協働することが可能である。

ねじ切り部に関して、「連続ねじ領域」とは、連続ねじ切り部を有する、すなわち、ねじ切り部の螺旋に対して途切れることのない管状コンポーネントの周方向面の部分を意味している。

本発明によれば、第１，第２または第３のねじ領域の少なくとも１つは、自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有している。そのプロファイルは蟻継ぎとして形成することができるため、有利には、組み立てられた接続に負荷がかかったとき、ねじ山が外れるのを防止できる。

「半径方向の締り嵌めねじ切り部」とは、図２Ａに詳細に描かれた特徴を備えたねじ領域を意味している。雄型ねじ山フランク（または歯）３４は、雌型ねじ山フランク（または歯）４４と同様に、一定のピッチを有しているが、それらのねじ山の幅は、夫々の端面の方向において縮小し、その結果、組立中に、雄型および雌型のねじ山（または歯）が所定の位置で他方のねじ山内に固定されることによって完成する。より具体的には、雌型ねじ領域のスタビングフランク４５間のピッチＳＦＰｂと同様に、雌型ねじ領域のロードフランク４６間のピッチＬＦＰｂは一定であり、ロードフランク間のピッチが、スタビングフランク間のピッチよりも大きいという特定の特徴を備えている。同様に、雄型ロードフランク３６間のピッチＬＦＰｐと同様に、雄型スタビングフランク３５間のピッチＳＦＰｐは一定である。加えて、雄型スタビングフランク３５と雌型スタビングフランク４５の夫々のピッチＳＦＰｐ，ＳＦＰｂは等しく、同様に互いに等しい雄型ロードフランク３６と雌型ロードフランク４６の夫々のピッチＬＦＰｐ，ＬＦＰｂよりも小さい。

また、図１は、雄型端部１の外径ＯＤｐと内径ＩＤｐとの差によってではなく、ねじ領域３１のベースにおいて、すなわち最後のねじ山において定義される、前記端部の重要部分（critical section）とも呼ばれる雄型端部１の厚さｅｐも示している。同様に、雌型端部１の重要部分とも呼ばれる雌型端部２の厚さは、前記端部の外径ＯＤｂと内径ＩＤｂとの差によってではなく、ねじ領域４３のベースにおいて、すなわち最後のねじ山において定義される。

したがって、雄型端部１の厚さｅｐは雄型端部の重要部分から定義され、雌型端部２の厚さｅｂは雌型端部の重要部分から定義され、前記重要部分は実際には厚さｅｐ，ｅｂを有する領域の雄型端部または雌型端部の断面によって形成された面である。

したがって、その接続の効率は、雄型端部の重要部分と、雌型端部の重要部分と、該チューブの規則的な部分との間の最小値間の比に等しい。必然的に、該チューブの規則的部分は、ねじ領域から一定距離で測定したねじ付きコンポーネントの厚さから採用する必要がある。したがって、この厚さは、雄型コンポーネントと雌型コンポーネントに対して一定である。この厚さは、ＯＤｂとＩＤｂとの差から、およびＯＤｐとＩＤｐとの差から等しく計算することができる。その接続の効率の概念は、その接続の疲労強度に関連している。

有利には、各端部の第１、第２および第３の連続ねじ領域は、同じテーパ母線９内に延びることができる。これらのねじ領域を一直線にしたことにより、機械加工工程を容易にしている。別の変形例は、互いに平行であるテーパ母線内でねじ領域を互い違いにすることにある。

有利には、締り嵌めで封止するように互いに協働する、隣接するねじ領域間に設けられた少なくとも１つの封止面はトーラス・オン・コーン接触を形成することができる。「点」接触として知られたこの種の接触は、実際にはより安定的である。

有利には、そのトロイド面は、ドーム状のトロイド凸状面であり、その半径Ｒは、好ましくは３０〜１００ｍｍである。そのトロイド面に対して大きすぎる半径、すなわち１００ｍｍ以上の半径はコーン・オン・コーン（ｃｏｎｅ−ｏｎ−ｃｏｎｅ）接触のそれに対して同一の欠点を生じさせる。小さすぎる半径、すなわち３０ｍｍ未満の半径は不十分な接触幅を生じさせる。

トロイド封止面（toroid sealing surface）に対向して、テーパ状封止面（tapered sealing surface）が、その接続の軸１０に対してある角度を形成するテーパ母線によって支持され、そのピーク半角の接線が０．０２５〜０．１であり、これは５％〜２０％のテーパに相当している。

有利には、図２Ｂから分かるように、連続ねじ領域の少なくとも１つが、蟻継ぎとして形成された自動ロック式でない可変幅ねじ山プロファイルを有してもよい。

この構成において、図２Ｂから分かるように、蟻継ぎとして形成された自動ロック式でない可変幅ねじ山プロファイルを有する連続ねじ領域は、ねじ山頂部とねじ山谷部との間に０．０５〜０．５ｍｍの半径方向ギャップＴＲＧを有してもよい。このようにして、そのギャップは、雄型ねじ山頂部３７と雌型ねじ山谷部４７との間に設けられている。このため、組立中にグリースを回収することができ、過剰な圧力の領域を回避することができる自由体積が設けられている。

好ましくは、ねじ山頂部とねじ山谷部との間の半径方向ギャップＴＲＧは、０．１〜０．３ｍｍである。この値は、接続効率に影響を及ぼすことなくグリースを蓄えるための十分な自由体積があることを意味している。

この構成において、図２Ｂから分かるように、蟻継ぎとして形成され、自動ロック式でない可変幅ねじ山プロファイルを有する連続ねじ領域は、スタビングフランク間に０．００２〜１ｍｍの軸方向ギャップＴＡＧを有してもよい。この場合、ギャップＴＡＧは、雄型スタビングフランク３５と雌型スタビングフランク４５の間に設けられている。このため、組立中にグリースを回収することができ、過剰な圧力の領域を回避することができる自由体積が設けられている。

好ましくは、スタビングフランク間の半径方向ギャップＴＡＧは、０．００２〜０．２ｍｍである。この値は、交番荷重の間の軸方向のずれを最小限にすることができることを意味している。

この構成において、図２Ｂから分かるように、蟻継ぎとして形成され、自動ロック式でない可変幅ねじ山プロファイルを有する連続ねじ領域は、１〜１５度の負のスタビングフランク角ＳＦＡを呈する可能性がある。この構成は、ねじ山を径方向に固定できることを意味している。

好ましくは、負のスタビングフランク角ＳＦＡは５〜８度である。これらは機械加工工程の数が許容可能であることを意味している。

同様に、蟻継ぎとして形成され、自動ロック式でない可変幅ねじ山プロファイルを有する連続ねじ領域は、１〜１５度の負のロードフランク角ＬＦＡを有してもよい。

同様に、負のロードフランク角ＬＦＡは、好ましくは５〜８度である。

この構成において、蟻継ぎとして形成された可変幅ねじ山プロファイルを有し、自動ロック式でない連続ねじ領域は、５〜２０ｍｍのピッチを有してもよい。そのため、そのピッチは全てのねじ領域に対して同一である。

この構成において、組立を容易にするため、各端部の第１、第２および第３の連続ねじ領域は、５％〜２０％の傾斜度を有する同じテーパ母線９に沿って延びてもよい。

好ましくは、テーパ母線９は、１０％〜１８％の傾斜度を有している。

図面に詳細に図示されていない別の変形例において、連続ねじ領域の少なくとも１つは、ＡＰＩ規格５ＣＴに準拠するテーパ状またはバットレスタイプのねじ山プロファイルを有してもよい。また、負のロードフランク角を有してもよい。

図面に詳細に図示されていない別の変形例において、管状コンポーネントの各々は、組立中に対応するねじ領域と協働することができる、少なくとも１つの第４の連続ねじ領域を備えてもよい。多条ねじ切り部として知られているねじ切り部を用いた、この構成は、摩耗リスクを最小限にするために用いることができる。

図３Ａ〜図３Ｎは、採用することができる様々な可能性のある構成をまとめている。

図３Ａは、左から右へ、蟻継ぎとして形成された自動ロック式でない可変幅ねじ山プロファイルを有する第１の連続ねじ領域ＮＳＬＴと、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第２の連続ねじ領域ＳＬＴと、蟻継ぎとして形成された自動ロック式でない可変幅ねじ山プロファイルを有する第３の連続ねじ領域ＮＳＬＴと、を含んでいる。

図３Ｂは、左から右へ、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第１の連続ねじ領域ＳＬＴと、蟻継ぎとして形成された自動ロック式でない可変幅ねじ山プロファイルを有する第２の連続ねじ領域ＮＳＬＴと、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第３の連続ねじ領域ＮＳＬＴと、を含んでいる。

図３Ｃは、左から右へ、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第１の連続ねじ領域ＮＳＬＴと、蟻継ぎとして形成された自動ロック式でない可変幅ねじ山プロファイルを有する第２の連続ねじ領域ＮＳＬＴと、蟻継ぎとして形成された自動ロック式でない可変幅ねじ山プロファイルを有する第３の連続ねじ領域ＳＬＴと、を含んでいる。

図３Ｄは、左から右へ、蟻継ぎとして形成された自動ロック式でない可変幅ねじ山プロファイルを有する第１の連続ねじ領域ＳＬＴと、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第２の連続ねじ領域ＳＬＴと、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第３の連続ねじ領域ＳＬＴと、を含んでいる。

図３Ｅは、左から右へ、蟻継ぎとして形成された自動ロック式でない可変幅ねじ山プロファイルを有する第１の連続ねじ領域ＮＳＬＴと、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第２の連続ねじ領域ＳＬＴと、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第３の連続ねじ領域ＳＬＴと、を含んでいる。

図３Ｆは、左から右へ、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第１の連続ねじ領域ＳＬＴと、蟻継ぎとして形成された自動ロック式でない可変幅ねじ山プロファイルを有する第２の連続ねじ領域ＮＳＬＴと、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第３の連続ねじ領域ＳＬＴと、を含んでいる。

図３Ｇは、左から右へ、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第１の連続ねじ領域ＳＬＴと、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第２の連続ねじ領域ＳＬＴと、蟻継ぎとして形成された自動ロック式でない可変幅ねじ山プロファイルを有する第３の連続ねじ領域ＮＳＬＴと、を含んでいる。

図３Ｈは、左から右へ、テーパ状またはバットレスのねじ山プロファイルまたは負のロードフランク角を有するねじ山プロファイルを有する第１の連続ねじ領域と、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第２の連続ねじ領域ＳＬＴ−Ａと、蟻継ぎとして形成された自動ロック式でない可変幅ねじ山プロファイルを有する第３の連続ねじ領域ＮＳＬＴ−Ａと、を含んでいる。

図３Ｉは、左から右へ、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第１の連続ねじ領域ＳＬＴ−Ａと、テーパ状またはバットレスのねじ山プロファイルまたは負のロードフランク角を有するねじ山プロファイルを有する第２の連続ねじ領域と、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第３の連続ねじ領域ＳＬＴ−Ｂと、を含んでいる。

図３Ｊは、左から右へ、テーパ状またはバットレスのねじ山プロファイル、または、負のロードフランク角を有するねじ山プロファイルを有する第１の連続ねじ領域と、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第２の連続ねじ領域ＳＬＴ−Ａと、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第３の連続ねじ領域ＳＬＴ−Ｂと、を含んでいる。

図３Ｋは、左から右へ、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第１の連続ねじ領域ＳＬＴ−Ａと、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第２の連続ねじ領域ＳＬＴ−Ｂと、テーパ状またはバットレスのねじ山プロファイルまたは負のロードフランク角を有するねじ山プロファイルを有する第３の連続ねじ領域と、を含んでいる。

図３Ｌは、左から右へ、テーパ状またはバットレスのねじ山プロファイル、または、負のロードフランク角を有するねじ山プロファイルを有する第１の連続ねじ領域と、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第２の連続ねじ領域ＳＬＴと、テーパ状またはバットレスのねじ山プロファイルまたは負のロードフランク角を有するねじ山プロファイルを有する第３の連続ねじ領域と、を含んでいる。

図３Ｍは、左から右へ、テーパ状またはバットレスのねじ山プロファイル、または、負のロードフランク角を有するねじ山プロファイルを有する第１の連続ねじ領域と、テーパ状またはバットレスのねじ山プロファイルまたは負のロードフランク角を有するねじ山プロファイルを有する第２の連続ねじ領域と、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第３の連続ねじ領域ＳＬＴと、を含んでいる。

図３Ｎは、左から右へ、蟻継ぎとして形成された自動ロック式の可変幅ねじ山プロファイルを有する第１の連続ねじ領域ＳＬＴと、テーパ状またはバットレスのねじ山プロファイルまたは負のロードフランク角を有するねじ山プロファイルを有する第２の連続ねじ領域と、テーパ状またはバットレスのねじ山プロファイルまたは負のロードフランク角を有するねじ山プロファイルを有する第３の連続ねじ領域と、を含んでいる。

比較シミュレーションを、ＶＡＭ ＳＬＩＪ−ＩＩ接続と本発明の接続とで実行した。ＶＡＭ ＳＬＩＪ−ＩＩ接続は、中間隣接部と一方が内側で他方が外側の２つの封止面とによって分けられた２つのスタガ状ねじ領域を備える一体型の接続である。

図４Ａのグラフの曲線１は、外径が９−７／８”（すなわち２５０．８３ｍｍ）、公称重量が６２．８（すなわち厚さが１５．８８ｍｍ）、降伏強度がＰ１１０、すなわち７５８ＭＰａの炭素鋼製のＶＡＭ ＳＬＩＪ−ＩＩ接続の接点における内側封止面の相対的ずれを示している。

図４Ａのグラフの曲線２は、外径が９−７／８”（すなわち２５０．８３ｍｍ）、公称重量が６２．８（すなわち厚さが１５．８８ｍｍ）、降伏強度がＰ１１０、すなわち７５８ＭＰａの本発明の炭素鋼製接続の接点における内側封止面の相対的ずれを示している。

曲線２は、水平軸付近を維持していることがグラフから明確に分かる。これは、本発明の接続が、内圧（ＩＰ）または外圧（ＥＰ）、引張応力（Ｔ）、圧縮荷重（Ｃ）、または、これらの幾つかの組合せに関わらず、印加荷重に余り敏感ではないことを意味している。

対照的に、曲線１は、水平軸からそれた部分を含んでいる。これは、ＶＡＭ ＳＬＩＪ−ＩＩ接続が上述した荷重に対してより敏感であることを意味している。

図４Ｂのグラフには、図４ＡのＶＡＭ ＳＬＩＪ−ＩＩ接続の接点の外部封止面の相対的ずれと、図４Ａの本発明の接続の接点における封止面の相対的ずれとの比較結果が示されている。その結果は、図４Ａの結果と同じである。

この種のねじ山は、雄型端部と雌型端部のシールの有効部分には封止面がなく、先細りのねじ山があるだけであるため、利得効率に関連している。加えて、上述したように、封止面は２つの連続ねじ領域の間に設けられており、それによって圧縮荷重と引張荷重の交番中の接点のより大きな安定性をもたらし、それらの封止面の下の材料のより大きな厚さによるそれらの接触圧力を増加させ、その結果、内圧と外圧が高いときの封止能力が向上する。同様に、これらの封止面の配置は、少なくとも１つの自動ロック式ねじ切り部を用いて実行され、隣接部を用いることを回避し、その結果、ねじ山面と接続の長さを最適化し、組立がより良好になることを意味している。

Claims (19)

1. ねじ接続を形成するアセンブリであって、回転軸（１０）を備え、夫々、ねじ端部が雄型または雌型であるかにより管状コンポーネントの外周面または内周面の同じ螺旋上に連続して設けられた少なくとも第１（３１，４１）、第２（３２，４２）および第３（３３，４３）の連続ねじ領域が、それらの端部（１，２）の１つに設けられ、組立時に協働することが可能な第１および第２の管状コンポーネントを備え、前記第１，第２または第３のねじ領域の少なくとも１つが、可変幅のねじ山プロファイルを有し、自動ロック式であり、前記端部（1，２）は夫々自由端面（７，８）で終端し、前記端部（１，２）の各々は特定の隣接面がなく、接続が形成された状態にあるとき、対応する端部に設けられた封止面（６１，６２）と封止締り嵌めで協働するために、少なくとも１つの封止面（５１，５２）が隣接するねじ領域間に設けられるアセンブリ。
2. 各端部（１，２）の前記第１（３１，４１）、第２（３２，４２）および第３の連続ねじ領域（３３，４３）は、同じテーパ母線（９）内に延びることを特徴とする、請求項１記載のねじ接続を形成するアセンブリ。
3. 前記封止締り嵌めで協働する隣接するねじ領域間に設けられた少なくとも１つの封止面（５１，５２，６１，６２）は、トーラス・オン・コーン接触を形成することを特徴とする、先行する請求項の何れか１項記載のねじ接続を形成するアセンブリ。
4. 前記封止面の１つが３０〜１００ｍｍの半径を有するドーム状面で、対応する封止面がテーパ面で、ピーク半角の接線が０．０２５〜０．１、すなわち５％〜２０％のテーパであることを特徴とする、請求項３記載のねじ接続を形成するアセンブリ。
5. 前記連続ねじ領域の少なくとも１つは蟻継ぎ（dovetail）として形成され、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有することを特徴とする、先行する請求項の何れか１項記載のねじ接続を形成するアセンブリ。
6. 前記蟻継ぎとして形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有する前記連続ねじ領域は、ねじ山の頂部とねじ山の谷部との間に０．０５〜０．５ｍｍの半径方向ギャップを有することを特徴とする、先行する請求項に記載のねじ接続を形成するアセンブリ。
7. 前記蟻継ぎとして形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有する前記連続ねじ領域は、ねじ山の頂部とねじ山の谷部との間に０．１〜０．３ｍｍの半径方向ギャップを有することを特徴とする、先行する請求項に記載のねじ接続を形成するアセンブリ。
8. 前記蟻継ぎとして形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有する連続ねじ領域は、そのスタビングフランク間に０．００２〜１ｍｍの半径方向ギャップを有することを特徴とする、先行する請求項の何れか１項記載のねじ接続を形成するアセンブリ。
9. 前記蟻継ぎとして形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有する連続ねじ領域は、そのスタビングフランク間に０．００２〜０．２ｍｍの半径方向ギャップを有することを特徴とする、先行する請求項に記載のねじ接続を形成するアセンブリ。
10. 前記蟻継ぎとして形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有する連続ねじ領域は、１〜１５度の負のスタビングフランク角を有することを特徴とする、先行する請求項の何れか１項記載のねじ接続を形成するアセンブリ。
11. 前記蟻継ぎとして形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有する連続ねじ領域は、５〜８度の負のスタビングフランク角を有することを特徴とする、先行する請求項に記載のねじ接続を形成するアセンブリ。
12. 前記蟻継ぎとして形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有する連続ねじ領域は、１〜１５度の負のロードフランク角を有することを特徴とする、先行する請求項の何れか１項記載のねじ接続を形成するアセンブリ。
13. 前記蟻継ぎとして形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有する連続ねじ領域は、５〜８度の負のロードフランク角を有することを特徴とする、先行する請求項に記載のねじ接続を形成するアセンブリ。
14. 前記蟻継ぎとして形成された、自動ロック式でない可変幅のねじ山プロファイルを有する連続ねじ領域は５〜２０ｍｍのピッチを有し、前記ピッチは全てのねじ領域に対して同一であることを特徴とする、先行する請求項の何れか１項記載のねじ接続を形成するアセンブリ。
15. 各端部（１，２）の前記第１（３１，４１）、第２（３２，４２）および第３（３３，４３）の連続ねじ領域は、５％〜２５％の傾斜度を有する同じテーパ母線（９）に沿って延びることを特徴とする、先行する請求項の何れか１項記載のねじ接続を形成するアセンブリ。
16. 各端部（１，２）の前記第１（３１，４１）、第２（３２，４２）および第３（３３，４３）の連続ねじ領域は、１０％〜１８％の傾斜度を有する同じテーパ母線（９）に沿って延びることを特徴とする、先行する請求項の何れか１項記載のねじ接続を形成するアセンブリ。
17. 前記連続ねじ領域の少なくとも１つは、ＡＰＩ規格５ＣＴに準拠するテーパ状またはバットレスタイプのねじ山プロファイルを有し、または負のロードフランク角を有することを特徴とする、先行する請求項の何れか１項記載のねじ接続を形成するアセンブリ。
18. 前記管状コンポーネントの各々が、別の多条形の螺旋上に形成された少なくとも１つの第４の連続ねじ領域を備えることを特徴とする、先行する請求項の何れか１項記載のねじ接続を形成するアセンブリ。
19. 先行する請求項の何れか１項記載のアセンブリの組み立てによるねじ接続。
    

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