JP2017532512A - 多目的二重当接シール接続 - Google Patents

Abstract

二重当接ショルダを有し、第２の管状コンポーネントと組み合わされる第１の管状コンポーネントを備えたねじ接続（３０）であって、前記管状コンポーネントは炭化水素坑井の探査または稼働を目的とし、・前記第１の管状コンポーネント（Ｃ１）は外部当接部（ＢＥ）を有し、雄ねじ接続部（ＰＣ１）がその軸方向の末端において内部当接部（ＢＩ）を画定する非ねじ終端部（ＰＴ１）によって延長され、・前記第２の管状コンポーネント（Ｃ２）は自由端において前記外部当接部に押し付けられるベアリング面（ＳＡ）を画定する雌型の末端を有し、前記雌型の末端は内表面に前記雄ねじ接続部と組み合わされる雌ねじ接続部（ＰＣ２）を有し、前記内部当接部に対して押し付けられる内部ショルダ（ＥＩ）で終端し、非ねじの始端部（ＰＴ２）が前記雌ねじ接続部と内部ショルダを繋なぎ、前記雄ねじ接続部と前記内部当接部の間に位置する封止面を局所的に形成する最大の半径方向の干渉部を有し、前記最大の干渉部は、前記内部当接部から非ゼロの距離に配置され、この距離は前記終端部の軸方向の距離（ｄ１）の少なくとも５０％を上回る。【選択図】 図３

Description

本発明は、油田またはガス田で使用される管状コンポーネント等の鋼管同士を特に接続するために使用される高品質の管状ねじ接続に関する。特に、本発明は、掘削（drilling）に使用される管状コンポーネント、および高い内圧および外圧の条件下で採用される管状コンポーネントに適用される。これらの管状コンポーネントは、岩石の水圧破砕、坑井のセメンチングのための作業中、または坑井に対して完全性の試験を行うときに直面する荷重等の引張荷重および圧縮荷重の両方に耐えなければならず、これらの作業は、これらが海上で行われるときには、より一層重要である。

掘削のためおよびシールを保証するために使用できる接続が必要である。

また、本発明は、海中のウェルヘッドを掘削プラットフォームに接続する「海上」プラットフォームとして知られるプラットフォームから海上で使用されるストリングに適用され、これらのストリングは、波、潮流および海流の作用による曲げ、引張およびねじり応力だけでなく大きな疲労応力を受ける。「ドリルパイプライザ」として知られる海上で使用されるこれらのストリングは、生産の準備ができている坑井の操作パラメータを監視するために必要な道具および器具（この場合は「ワークオーバーライザ」として知られる）と、坑井の生産の最初のステップのために必要な道具および器具（この場合は「早期生産ライザ」として知られる）を搬送するために使用することができる。

これらのストリングは、頻繁に組立および解体され、これらの使用中ずっと完全性が維持される接続を必要としている。

これらの管の間に形成される接続のシールに対しては、その柱状構造物の内部と外部の間に生じ得る大きな圧力変化のため、改良の必要性が存在する。また、生産現場で行われる様々な活動、特に掘削とセメンチングの両方のために管の多目的使用を可能にする接続の経済的な必要性が存在する。

先行技術では、掘削ステップのためには、内部当接と外部当接の両方による、すなわちねじ部の上流と下流の二重当接ねじ接続（double abutment threaded connection）を使用することが一般的である。特に、米国特許第５９０８２１２号、国際公開第２００５／０９５８４０号および国際公開第２００６／０９２６４９号には、この種類の二重当接部を備える様々なねじ接続の解決法が開示されており、各々が、ねじ部のねじ山の設計、ねじ部の傾き、当接部の軸方向の荷重の分布、またはこの種類の接続に必要な組立トルク―これらは全て実施条件を事実上規定するパラメータである―のトレードオフを表している。

さらに、米国特許第６５１１１０２号には、海底のウェルヘッドを海上の石油プラットフォームに接続するために使用される固定ストリング専用の接続が記載されている。この米国特許第６５１１１０２号には、張力下での耐力（ｃａｐａｃｉｔｙ）を増大させるために使用可能なねじ山を備え、二重シール面を有する二重当接ねじ接続が開示されている。このねじ接続は、坑井内での臨時作業用のストリングの実施、または照明装置および付属品を必要とする坑井内での生産試験を行うには十分であるが、この接続は１５０００ｐｓｉを超える内圧の動作条件に関して保証されておらず、１００００ｐｓｉ以下の外圧の動作条件に対しても保証されていない。さらに、この種類の接続は、当接面積が小さいため、掘削作業での使用が妨げられる。

したがって、高い組立トルクを得るために使用することができ、多目的に使用され、かつ、掘削に加えて、坑井セメンテーション、坑井封止および完全性試験を実施すること、または第１の生産ステップにおいてウェルヘッドから行われる試験から選択される少なくとも一つのその他の作業に使用することができる二重当接接続の改良の必要性がある。シール試験を行うことと共に坑井セメンテーションにより、ストリングは非常に高い内圧を受ける。セメンテーション作業は、坑井に落とされたケーシングを所定の位置に固定すること、または将来的な作業を視野に入れてまたはその坑井の稼働期間の終わりに坑井の入口を一時的に閉鎖することを意図している。

特に、ストリング内の低圧条件等の異常な圧力条件下での掘削のために使用され得る接続への必要性がある。

本発明は、二重当接ショルダを有し、第２の管状コンポーネントと組み合わされる第１の管状コンポーネントを備えたねじ接続を提供することによって生じる問題への解決法を提供することを目的とし、前記管状コンポーネントは炭化水素坑井の探査または稼働を目的とし、
・ 前記第１の実質的に円筒形の管状コンポーネントは回転軸を有し、雄型の末端を備え、前記雄型の末端は外部当接部を備え、雄ねじ接続部がその軸方向の末端において内部当接部を画定する非ねじ終端部によって延長され、非ねじ雄ベースが前記外部当接部と前記雄ねじ接続部の間に画定され、
・ 前記第２の実質的に円筒形の管状コンポーネントは、自由端において前記外部当接部に押し付けられるベアリング面を画定する雌型の末端を備え、前記雌型の末端は内表面に前記雄ねじ接続部と組み合わされる雌ねじ接続部を有し、前記内部当接部に押し付けられる内部ショルダで終端し、非ねじの始端部が前記雌ねじ接続部と内部ショルダを繋なぎ、雌型の非ねじベースが前記雌ねじ接続部と前記ベアリング面の間に画定され、
前記雄ねじ接続部と前記内部当接部または前記外部当接部の何れかの間に配置する封止面を局所的に形成する最大の半径方向の干渉部を有し、前記最大の干渉部は前記内部当接部および前記外部当接部から夫々非ゼロの距離に配置され、この距離は前記終端部の軸方向の距離と前記始端部の軸方向の距離の間の最小値の少なくとも５０％を上回ることを特徴とする。

一例として、この最大の半径方向の干渉部が、前記雄ねじ接続部と前記内部当接部の間に位置してもよい。

特に、前記内部当接部から前記最大の半径方向の干渉部まで連続的な干渉が生成されてもよい。

更に詳しくは、前記最大の半径方向の干渉部が、トロイダル部の頂点とテーパ部の間の相互作用によって得られ、前記トロイダル部が、前記終端部と前記始端部の何れか一方によって提示され、前記テーパ部が、前記終端部と前記始端部の何れか他方によって提示されてもよい。

一例として、前記トロイダル部が前記始端部によって提示され、前記テーパ部が前記終端部の雄型の傾き領域によって提示されてもよい。

特に、前記トロイダル部の曲率半径は５０ｍｍ超であり、例えば３００ｍｍ程度であってもよい。

特に、前記トロイダル部の頂点が、前記内部当接部に対して軸方向の距離を置いて配置され、この軸方向の距離は、前記内部ショルダに対する前記始端部の軸方向の距離の６０％〜９０％の範囲内、特に７０％〜８０％の範囲内であってもよい。

有利には、前記雄型の傾き領域に対する前記トロイダル部の頂点の衝撃点が、前記内部当接部に対して５〜２５ｍｍの範囲内、好ましくは１０〜２０ｍｍの範囲内、特に約１８ｍｍの軸方向の距離にあってもよい。

一例として、前記最大の半径方向の干渉部は、前記ねじ接続部の始点から半径距離を置いて配置され、この半径距離は例えば２〜５ｍｍの範囲内であってもよい。

特に、前記雄ねじおよび雌ねじ接続部は、接続の軸に対して８．３３ｃｍ／ｍ（１．０インチ／フィート）〜１０ｃｍ／ｍ（１．２インチ／フィート）の範囲のねじの傾き（Ｙ）を有してもよい。

また、本発明は、本発明のねじ接続の連結方法に関し、前記ねじ接続は、１３．０２ｃｍ（５インチと８分の１インチ）を超える外径および７．１８ｃｍ（２インチと８分の７インチ）を超える内径を有するとき、２２２５０Ｎ／ｍを超える公称組立トルクで組み合わされる。

特に、この連結方法の特徴は、前記ねじ接続が２０．３２ｃｍ（８インチ）を超える外径および１３ｃｍ（５．１１９インチ）を超える内径を有するとき、公称組立トルクが７００００Ｎ／ｍを超えてもよい。

本発明の接続は、ＡＰＩ標準に従って生成される接続の公称組立トルクよりも高い公称組立トルクを得るために使用可能である。本発明の接続は、半径方向のメタル‐メタル干渉によって得られる環状の封止システムがない先行技術の接続の公称組立トルクの少なくとも９０％を得るために使用可能である。

本発明は、以下の説明および添付図面によってさらに理解を深めることができる。これらの図面は専ら指標として示されたものであって、本発明を決して制限するものではない。
図１は、本発明の管状コンポーネントのストリングの使用を示す図であり、海上の石油プラットフォームを表している。 図２は、本発明の二重当接ねじ接続の図１の差し込み図Ａの詳細な縦断面図である。 図３は、図２の差し込み図Ｂの詳細な縦断面図であり、本発明のねじ接続の雄要素と雌要素が互いに分離されている。 図４は、図３の差し込み図Ｃ１の詳細な縦断面図であり、本発明のねじ接続の雄要素の非ねじ終端部の封止部を表している。 図５は、図３の差し込み図Ｃ２の詳細な縦断面図であり、本発明のねじ接続の雌要素の非ねじ始端部の封止部を表している。 図６は、本発明のねじ接続の係合状態のねじ接続部の縦断面図である。 図７は、本発明の接続の組立時の当接部および最大のメタル‐メタルの半径方向の干渉領域の弾性変形の変化のグラフである。 図８ａ，８ｂ，８ｃは、組立時に本発明のねじ接続のねじ接続部と内部当接の間の部分が係合するときの詳細な断面図であり、図８ｃは、組立後に最終的な位置にある接続を表している。

図１は、本発明が有益な効果のために使用され得る海上の掘削施設１０を表している。記載の例では、施設１０は、海上に浮遊している海上プラットフォーム１２を含んでいる。プラットフォーム１２は、坑井の組立および坑井を稼働するために使用される様々な要素を把持して操作するための回転テーブル１６および様々な付属設備を備えるリグ１４を含んでいる。したがって、プラットフォーム１２は、海底Ｆに掘削される海底坑井２０の真上に位置する。海底坑井２０は、ここでは、ケーシングされた状態２１で表されている。施設１０は、海流に曝される導管を形成し、坑井形成のステップのため、特に掘削のために保護された内部空間を維持し、浮遊プラットフォーム１２とウェルヘッド２３を接続するストリング２２（マリンライザという）を含んでいる。

図１に示す例では、ドリルストリング２４が、ストリング２２内に移動可能に配置されている。ドリルストリング２４は、各々の末端を介して末端同士を繋いで接続された複数の管状コンポーネントを含んでいる。本発明の管状コンポーネントは、鋼から作製される。

本発明によれば、図示のドリルストリングの管状コンポーネントは、本発明のねじ接続３０を用いて末端同士が組み合わされる。組み合わせは、「ピン」として知られる雄ねじ接続部と「ボックス」として知られる雌ねじ接続部の間で行われる。

管状ねじ接続は、最適化された組立仕様に応じて、例えば引張荷重だけでなく稼働中の意図しないジャンプアウトに関して、および最適化された封止性能に関して、生成される接続において最適化した機械的強度が確保される。

詳細には、図２において、本発明のねじ接続３０は、第１の管状コンポーネントＣ１および第２の管状コンポーネントＣ２を含んでいる。

第１の管状コンポーネントＣ１は、回転軸Ｘを有する実質的に円筒形の第１の本体３を含んでいる。この第１の本体３は、第２の管状本体１０に対して例えば摩擦によって環状に溶接される。特に、第１の本体３は、その外径Ｐ_ＯＤおよび内径Ｐ_ＩＤによって画定されもてよい。局所的に溶接領域６の近くでは、第１の本体３は、その本体の他の部分の肉厚よりも大きな肉厚を有している。この肉厚は、より大きな外径ＰＵ_ＯＤ、またはより小さな内径ＰＵ_ＩＤによって局所的に得られてもよい。特に、第１の本体３の外径Ｐ_ＯＤは、７．３０ｃｍ（２インチ＋８分の７インチ）〜２２．８６ｃｍ（９インチ）の範囲内、好ましくは１０．１６ｃｍ（４インチ）〜１９．３７ｃｍ（７インチ＋８分の５インチ）の範囲内であり、１４．９２ｃｍ（５インチ＋８分の７インチ）を含んでいる。

第２の管状コンポーネントＣ２と関連付けるため、第２の本体１０は、第２の管状コンポーネントＣ２が有する相補的な接続要素１３と協働することができる接続要素１１を有している。接続要素１１と接続要素１３の係合により、本発明のねじ接続３０が形成される。図２に表された例では、接続要素１１は雄要素であり、接続要素１３は雌要素である。

特に、回転軸Ｘを有する実質的に円筒形であるツールジョイントとして知られる第２の本体１０は、その最大の外径ＴＪ_ＯＤおよびその内径ＴＪ_ＩＤによって画定され得る。特に、第２の本体１０の最大の外径ＴＪ_ＯＤは、１２．０６ｃｍ（４インチ＋４分の３インチ）〜２２．２２ｃｍ（８インチ＋４分の３インチ）の範囲内である。第２の本体１０の外径は、第１の本体３の外径よりも大きい。特に、第２の本体１０の最大の内径ＴＪ_ＩＤは、６．１９ｃｍ（２インチ＋１６分の７インチ）〜１４．２９ｃｍ（５インチ＋８分の５インチ）の範囲内、さらには最大で１５．８７ｃｍ（６インチ＋４分の１インチ）である。

第２の本体１０は、好ましくは１２００００〜１４００００ｐｓｉの範囲内の降伏強度を有する１３０ｋｓｉとほぼ同程度のグレードの鋼から作製されもてよいが、この鋼は、より高い約１４０ｋｓｉ、１５０ｋｓｉおよび１６５ｋｓｉのグレードから、および約８０ｋｓｉまたは９５ｋｓｉまたは実際には１１０ｋｓｉに規定されるグレード等のより低い鋼のグレードから選択されてもよい。

第２の管状コンポーネントＣ２は、第１の本体３’および第３の本体１２を含んでいる。第１の本体３’は、第１の本体３と実質的に同一の構造および同一の寸法特徴を有している。この第１の本体３’も、第３の本体１２と夫々溶接領域６において環状に溶接される。第３の本体１２は、上記の相補的な接続要素１３を有している。

接続３０は、第２の本体１０および第３の本体１２の外径および内径が、少なくとも差し込み図Ｂによって表わされる接続領域の近くに同一の最大の外形寸法および同一の内径を有するように製造される。

第３の本体１２は、第２の本体１０と同一のグレードの鋼から製造されると有利である。

接続要素１１および接続要素１３の外形は、好ましくは機械加工によって得られる。特に、これらの機械加工された部分には、化学的または機械的な表面処理が行われてもよい。これは、マンガンまたは亜鉛を使用するリン酸塩皮膜処理、または実際にはサンディング処理による処理でもよい。表面処理の後、保存または組立グリースが接続要素１１および接続要素１３に塗布されもてよい。

接続３０は、内側と外側の両方で二重当接する。

第２の本体１０は、その外周面に外部当接部ＢＥを有している。この外部当接部ＢＥは、平らな環状の陥凹の形状を呈している。この陥凹の平らな部分は、軸Ｘと鋭角または直角を成し、特に図３では９０°を成している。

外部当接部ＢＥは、ベースＢ１を介して雄ねじ接続部ＰＣ１と繋がっている。雄ベースＢ１は、ねじが切られておらず、軸Ｘに沿って延在し、その外周面に軸Ｘに実質的に平行な環状の表面を有している。雄ねじ接続部ＰＣ１の全体的な形状は、ベースＢ１から離れるにつれて減少する直径を有する外側円錐台状である。雄ねじ接続部ＰＣ１は、その外周面にねじが切られている。雄ねじ接続部ＰＣ１は、非ねじ終端部ＰＴ１によって延長される。終端部ＰＴ１は、その自由な軸方向の末端において内部当接部ＢＩを形成する横断面と繋がる。

この内部当接部ＢＩは、平らな環状の表面の形状を呈している。この表面の平らな部分は、軸Ｘと鋭角または直角を成し、特に図３では９０°を成している。内部当接部ＢＩは、本体Ｃ１によって画定される内周と繋がっている。

外部当接部ＢＥ、雄ベースＢ１、雄ねじ接続部ＰＣ１、および終端部ＰＴ１によって外周面が画定される本体Ｃ１の領域において、内径ＴＪ_ＩＤは実質的に一定である。

実際、この接続が二つの本体Ｃ１と本体Ｃ２の間で行われる場合、これらの本体の夫々の回転軸は実質的に一致する。

第３の本体１２は、軸Ｘに沿って延在する。第３の本体１２は、例えば最大の外径ＴＪ_ＯＤに略等しい最大の外径を有する円形の断面を有している。本発明の接続３０が形成されるときに第１の本体１０に面する第３の本体１２の自由な軸方向の末端は、ベアリング面ＳＡを画定している。

ベアリング面ＳＡは、平らな環状の表面の形状を呈している。この表面の平らな部分は、軸Ｘと鋭角または直角を成し、特に図３では９０°を成している。ベアリング面ＳＡは、第２の本体１２の外周面と繋がっている。ベアリング面ＳＡは、この中空の第３の本体１２の内周面、特にこの内周面の雌ベースＢ２にも繋がっている。雌ベースＢ２は、ねじが切られておらず、軸Ｘに平行な軸を有する円筒形の内周面を画定している。

ベースＢ２は、ベアリング面ＳＡと雌ねじ接続部ＰＣ２を繋げている。雌ねじ接続部ＰＣ２は、内周面の周りに略テーパ形状を有し、雄ねじ接続部ＰＣ１のねじと協働することができるねじを有している。

ベアリング面ＳＡと外部当接部ＢＥの間に画定される接触面の寸法を最適化するために、ベースＢ１は円筒形のまま、ベースＢ２が傾けられてもよい。

雌ねじ接続部ＰＣ２は、始端部ＰＴ２によって内部へ延長される。この始端部ＰＴ２は、実質的に軸Ｘに沿って延在する。この始端部ＰＴ２は、軸Ｘに対して横断して画定される内部ショルダＥＩと繋がっている。内部ショルダＥＩは、内部当接部ＢＩの軸Ｘに対する傾きと実質的に同一の軸Ｘに対する傾きを有している。図３に見られるように、内部ショルダＥＩは、軸Ｘに垂直な平面において平らな環状の表面を画定している。

接続３０が形成されるとき、ベアリング面ＳＡは、外部当接ＢＥの表面の少なくとも一部を覆うように外部当接部ＢＥと接触し、同様に、内部当接部ＢＩは、内部ショルダＥＩの表面の少なくとも一部を覆うように内部ショルダＥＩと接触する。

雄ねじ接続部ＰＣ１と雌ねじ接続部ＰＣ２が有するねじ山間の相互作用によって形成されるねじ接続３０の接続部が、図６により詳細に表されている。

特に、ねじの傾きＹは、接続軸Ｘに対して８．３３ｃｍ／ｍ（１．０インチ／フィート）〜１０ｃｍ／ｍ（１．２インチ／フィート）の範囲内である。好ましくは、これらのねじ山は、フランク間の干渉の状態にあってもよい。一例として、雄ねじ接続部ＰＣ１および夫々の雌ねじ接続部ＰＣ２のねじ山は、ねじの軸Ｙに対して３５°〜４２°の範囲内の、特に約４０°のスタビングフランク１４と、ねじの軸Ｙと２５°〜３４°の範囲内の角度、特に約３０°の角度を形成するロードフランク１５とを有してもよい。一例として、ねじ山の谷底１６は、楕円形の一部の形状を有してもよい。ねじ山の山頂１７は、ねじの勾配とは反対の方向に勾配を有することが有利な場合がある。

特に、この接続部は、米国特許第５９０８２１２号に記載のねじ等のねじを含んでもよい。このねじは、テーパねじまたは台形ねじを含んでもよい。この接続部は、完全ねじ山領域の上流および下流にあり、同一のねじ山形状を有する不完全ねじ山領域を含んでもよい。

本発明のねじ接続３０は、終端部ＰＴ１と始端部ＰＴ２の間、すなわち内部ショルダＥＩに対する内部当接部のＢＩの加圧係合によって得られる内部当接部と雌ねじ接続部ＰＣ２との雄ねじ接続部ＰＣ１の係合によって得られる接続部の間に生成されるメタル‐メタルシール部を含んでいる。この例を、以下により詳細に説明する。

しかしながら、その代わりに、詳細には提供されない上記に定められた一実施の形態との対称性によって推測される一実施の形態では、メタル‐メタルシール部は、ベースＢ１およびベースＢ２の箇所に、すなわち外部当接部ＢＥと接続部の間に形成されてもよい。

このメタル‐メタルシール部は、環状の干渉領域の局所的な形成によって、特に半径方向の干渉によって得られる。

終端部ＰＴ１は、フィレット部４０を介して内部当接部ＢＩと繋がっている。フィレット部４０は、例えば１ｍｍ〜１．６ｍｍの範囲内の曲率半径、好ましくは約１．３ｍｍであるように選択された曲率半径を有する丸みを帯びた部分である。フィレット部４０から開始される終端部ＰＴ１の外周面は、軸Ｘに対して傾いた雄型の傾き領域４１を有している。特に、この傾きは、軸Ｘに対するねじ軸Ｙの傾きよりも大きい。特に、この雄型の傾き領域４１は、軸Ｘと５°〜１５°の範囲内の角度、例えば７．１２５°（テーパ１／４）とほぼ同程度の角度を成している。雄型の傾き領域４１は、この例では、同一の傾きによって連続的に傾いている。雄型の傾き領域４１は、テーパ部を画定している。

終端部ＰＴ１は、内部当接部ＢＩと雄ねじ接続部ＰＣ１の間で軸Ｘに平行な軸方向の距離ｄ１に沿って延在する。この距離ｄ１は、５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内でもよい。

好ましくは、雄型の傾斜領域４１が同一の傾きで延在する軸方向の距離ｄ３は、フィレット部４０から画定される。この距離ｄ３は、軸方向の長さｄ１の５０％超、好ましくは７０％超相当である。

始端部ＰＴ２は、フィレット部４３を介して内部ショルダＥＩと繋がっている。フィレット部４３は、例えば１〜１．６ｍｍの範囲内の曲率半径、好ましくは約１．３ｍｍの曲率半径を有する湾曲部である。フィレット部４３から開始して、始端部ＰＴ２は、軸Ｘに対して傾いた雌型の傾き雌領域４２と、トロイダル部４５と、を連続的に含んでいる。

雌型の傾き領域４２はテーパ面を画定している。この雌型の傾き領域４２の傾きは、特に、軸Ｘに対するねじ軸の傾きよりも大きい。特に、この雌型の傾き領域４２は、軸Ｘに対して、５°〜１５°の範囲内の角度、例えば７．１２５°（テーパ１／４）とほぼ同程度の角度を成している。好ましくは、雌型の傾き領域４２の傾きは、雄型の傾き領域４１の傾きと実質的に同一であるように選択される。同一の傾きのために、これらの傾き領域に沿う傾きの変更は、任意の点で、接線が回転軸と８０°未満、好ましくは７０°未満の角度であれば許容される。

始端部ＰＴ２は、内部当接部ＥＩと雌ねじ接続部ＰＣ２の間で軸Ｘに平行な軸方向の距離ｄ２に沿って延在する。この距離ｄ２は、５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内でもよい。

好ましくは、トロイダル部４５は、大きい曲率半径を有している。トロイダル部４５は、管の内側に向かって突出し、半径方向の干渉によるシールを局所的に保証するような方法で雄型の傾き領域４１と干渉接触が意図されている。

トロイダル部４５は、可能な限り干渉圧力を分散するため、および雄型の傾き領域４１の局所的な可塑化を回避するために、５０ｍｍ〜８００ｍｍの範囲内の曲率半径、例えば３００ｍｍとほぼ同程度の曲率半径を有している。

トロイダル部４５の頂点４６は、本発明の接続３０が生成されるときの終端部（ＰＴ１）の雄型の傾き領域４１と始端部（ＰＴ２）の間で望ましい最大の半径方向の干渉の位置を画定する。この頂点４６は、内部ショルダＥＩの軸Ｘに平行な距離ｄ５にて画定される。

トロイダル部４５の頂点４６は、内部当接部ＢＩに対する雄型の傾き領域４１へのトロイダル部４５のこの頂点の衝撃点の軸方向の距離に実質的に同一な軸方向の距離ｄ５に画定される。

この距離ｄ５は、内部当接部に対して接続要素１１と接続要素１３の間で得られる最大の半径方向の干渉の位置を画定している。この距離ｄ５は、例えば５ｍｍ〜２５ｍｍの範囲内、好ましくは１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内、例えば１８ｍｍとほぼ同程度である。この距離ｄ５は、距離ｄ１の半分および距離ｄ２の半分によって画定される最小値よりも大きい。
ｄ５＞最小値（ｄ１の５０％、ｄ２の５０％）
好ましくは、ｄ５＞最小値（ｄ１の７０％、ｄ２の７０％）
全ての場合において、ｄ５はｄ３未満かつｄ２未満である。

軸方向の距離ｄ５は、例えば内部ショルダに対して始端部ＰＴ２の軸方向の距離ｄ２の６０％〜９０％の範囲内、特にこの距離ｄ２の７０％〜８０％の範囲内である。

軸方向の距離ｄ５は、例えば内部当接部に対して終端部ＰＴ１の軸方向の距離ｄ１の６０％〜９０％の範囲内、特にこの距離ｄ１の７０％〜８０％の範囲内である。

したがって、内部当接部が潰れることやシールの形成のランダム性を防止するために、最大干渉面４６は、内部当接ＢＩから離れて配置される。この離間は、接続３０が形成されるまで雌要素内へ雄要素を連結する間に封止領域を損傷する恐れを生じることなく、内部当接部に沿う案内機能が提供されることも意味している。最大封止面４６の位置のさらなる利点は、連結時の摩滅を制限すること、および組立の最後の応力のピークを制限することである。

図７は、このグラフの軸Ａに沿う接続３０の組立時の軸Ｂに沿う弾性変形のパーセンテージとして測定された変形の有限要素法の計算によって決定される変化に相当する。

組立開始時、期間ｔ１に渡る特定の回転数に関しては、内部当接部ＢＩも外部当接部ＢＥも接続において提供される半径方向の干渉が最も大きい部分も変形されない。次に、期間ｔ２中の組立の進行により、トロイダル部４５の頂点４６と雄型の傾き領域４１の間で半径方向の干渉が徐々に形成される。図８ａは、期間ｔ２の開始時に形成される接続に相当する。接続３０に関して、この期間ｔ２のこの干渉領域での変形には非常に緩やかで段階的な上昇があることが分かる。図８ｂは、期間ｔ２の終わりに向かう接続に相当する。

最後に、組立の終盤において、期間ｔ３は、当接部を接触させることが意図されており、まず外部当接部が接触させられ、次に内部当接部が接触させられる。期間ｔ３は、接続３０のための所定の組立トルクに到達することによって終了する。終端部ＰＴ１および始端部ＰＴ２のこの特別な構成は、最大干渉領域４６が常にその降伏強度の１００％未満の変形度に維持可能なことを意味している。図８ｃは、期間ｔ３の終わりの接続に相当する。

この特別な構成は、接続３０の形成時に摩滅が回避できることを意味している。

本発明の接続３０は、その全使用期間を通して２００００ｐｓｉの内圧および１５０００ｐｓｉの外圧の条件下でのシールを保証しながら１００回連続して組み立てられ、分解される試験に合格するという利点を有している。

実際、このシールは、ＩＳＯ標準ＩＳＯ−１３６２８に従って有効であった。直径ＴＪ_ＯＤが１３．０２ｃｍ（５インチと８分の１インチ）の接続部という状況において３００００ｐｓｉの内圧に関して気密シールも実証された。

有限要素法のモデリング試験を用いて、本発明の接続３０は、２００ＭＰａを超える圧力荷重、例えば４００ＭＰａを超える圧力荷重、さらには６００ＭＰａの圧力荷重に対するシールとしても有効であった。

実際、本発明によれば、本発明の接続３０は、以下に定義される二つの条件によって課せられる基準を満たしている。

（１）比率＝トロイダル部４５の半径（ｍｍ単位）／直径で測定される最大の半径方向の干渉（ｍｍ単位）
直径で測定される最大の半径方向の干渉は、図８ｃで表される値ｉ_ｍａｘの二倍に相当し、ｉ_ｍａｘは、半径で測定される最大の半径方向の干渉に相当する。

（２）比率＞−０．２６１×［ＭＰａの第２の本体１０の鋼のグレード］＋４００
一例として、第２の本体１０が、１３０ｋｓｉグレードの鋼、すなわち８９６ＭＰａグレードの鋼から製造されるとき、寸法は例えばトロイダル部４５の曲率半径が３００ｍｍであり、直径の最大の半径方向の干渉が０．４１ｍｍであるように選択される。

接続３０が形成されるとき、最大の半径方向の干渉部４６は、ねじ部に既に働いている荷重に影響を与えないようにねじ部の始点に対して半径距離ｅの位置に存在することが有利である。この半径距離ｅは、例えば２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内であり、例えば３．１２ｍｍとほぼ同程度である。

図８ｂおよび図８ｃから分かるように、雄型の傾き領域４１と雌型の傾き領域４２は、半径方向の干渉状態にあるように設けられることが有利である。特に、傾き領域４１と傾き領域４２の間の干渉ｉは、最大の半径方向の干渉ｉ_ｍａｘよりも小さい値である。一例として、傾きは同一であるため、干渉接触状態にある領域４１および領域４２の部分の全体に渡って一定である干渉ｉは、ｉ_ｍａｘの３分の２未満、さらにはｉ_ｍａｘの半分未満である。したがって、干渉領域は軸方向の距離ｄ５の全長に渡って延在する。好ましくは、接続３０が形成されるとき、第２の本体１０と第３の本体１２の間で得られる干渉は、フィレット部４３からこの最大の干渉の位置４６まで、さらには接続部の方向に最大の干渉の位置４６を少し超えて連続的に延在する。

終端部ＰＴ１上では、雄型の傾き領域４１は、終端部ＰＴ１に直接隣接する雄ねじ接続部ＰＣ１のねじ山の谷にて観察される直径より厳密に小さい直径を有する円筒形の部分４８までフィレット半径４７を介して接続される。或いは、フィレット４７は鋭い角度であって、丸みを帯びていなくてもよい。円筒形の部分４８は、雄ねじ接続部ＰＣ１と繋がる傾いたフィレット部５０にフィレット半径４９を介して繋がっている。

頂点４６の基準径Ｄ_４６は、円筒形の部分４８の基準径Ｄ_４８未満である。特に、基準径Ｄ_４６と基準径Ｄ_４８との差は０．５ｍｍ〜１ｍｍの範囲内であり、例えば０．８１ｍｍとほぼ同程度である。

始端部ＰＴ２上では、トロイダル部４５は、傾いたフィレット部５２に凸面状のフィレット半径５１を介して繋がっている。傾いたフィレット部５２は、雌ねじ接続部ＰＣ２と繋がっている円筒形の部分５４にフィレット半径５３を介して繋がっている。

軸方向の距離ｄ４は、雌型の傾き領域４２の軸Ｘに沿う距離とトロイダル部４５の軸Ｘに沿う距離の合計の軸Ｘに沿う軸方向の距離を画定している。この距離ｄ４は、軸方向の長さｄ２の５０％超、より好ましくは７０％超に相当する。実際、トロイダル部４５はその頂点４６の両側に延出するため、ｄ４はｄ５よりも大きい。特に、トロイダル部は、頂点４６がトロイダル部４５の中央に配置されないように設計される。トロイダル部４５は、第２の部分６０の軸方向の距離よりも大きな軸方向の距離に渡って延在する雌型の傾き領域４２に対して頂点４６とフィレット６２の間に部分６１を含み、この第２の部分６０は、頂点４６と凸面状のフィレット半径５１の間に画定される。フィレット６２は、例えばトロイダル部４５と雌型の傾き領域４２の両方に対して接線方向に接続するように設計される。

説明を通して、「を含む（備える）」という表現は、特に定めがない限り、「を少なくとも一つ含む（備える）」と同義とみなされるべきである。

Claims (12)

1. 二重当接ショルダを有し、第２の管状コンポーネントと組み合わされる第１の管状コンポーネントを備えたねじ接続（３０）であって、前記管状コンポーネントは炭化水素坑井の探査または稼働を目的とし、
   ・ 前記第１の実質的に円筒形の管状コンポーネント（Ｃ１）は回転軸（Ｘ）を有し、雄型の末端を備え、前記雄型の末端は外部当接部（ＢＥ）を備え、雄ねじ接続部（ＰＣ１）がその軸方向の末端において内部当接部（ＢＩ）を画定する非ねじ終端部（ＰＴ１）によって延長され、非ねじ雄ベース（Ｂ１）が前記外部当接部と前記雄ねじ接続部の間に画定され、
   ・ 前記第２の実質的に円筒形の管状コンポーネント（Ｃ２）は、自由端において前記外部当接部に押し付けられるベアリング面（ＳＡ）を画定する雌型の末端を備え、前記雌型の末端は内表面に前記雄ねじ接続部と組み合わされる雌ねじ接続部（ＰＣ２）を有し、前記内部当接部に押し付けられる内部ショルダ（ＥＩ）で終端し、非ねじの始端部（ＰＴ２）が前記雌ねじ接続部と内部ショルダを繋なぎ、雌型の非ねじベース（Ｂ２）が前記雌ねじ接続部と前記ベアリング面の間に画定され、
   前記雄ねじ接続部と前記内部当接部または前記外部当接部の何れかの間に配置する封止面を局所的に形成する最大の半径方向の干渉部を有し、前記最大の干渉部は前記内部当接部および前記外部当接部から夫々非ゼロの距離（ｄ５）に配置され、この距離は前記終端部の軸方向の距離（ｄ１）と前記始端部の軸方向の距離（ｄ２）の間の最小値の少なくとも５０％を上回ることを特徴とする、ねじ接続。
2. この最大の半径方向の干渉部が、前記雄ねじ接続部と前記内部当接部の間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のねじ接続。
3. 前記内部当接部から前記最大の半径方向の干渉部まで連続的な干渉が生成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のねじ接続。
4. 前記最大の半径方向の干渉部が、トロイダル部（４５）の頂点（４６）とテーパ部の間の相互作用によって得られ、
   前記トロイダル部が、前記終端部と前記始端部の何れか一方によって提示され、
   前記テーパ部が、前記終端部と前記始端部の何れか他方によって提示されることを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のねじ接続。
5. 前記トロイダル部（４５）が前記始端部（ＰＴ２）によって提示され、
   前記テーパ部が前記終端部（ＰＴ１）の雄型の傾き領域（４１）によって提示されることを特徴とする、請求項４に記載のねじ接続。
6. 前記トロイダル部の曲率半径は５０ｍｍ超であり、例えば３００ｍｍ程度であることを特徴とする、請求項４または５に記載のねじ接続。
7. 前記トロイダル部の頂点（４６）が、前記内部当接部（ＢＩ）に対して軸方向の距離（ｄ５）を置いて配置され、
   この軸方向の距離は、前記内部ショルダに対する前記始端部の軸方向の距離の６０％〜９０％の範囲内、特に７０％〜８０％の範囲内であることを特徴とする、請求項４〜６の何れか１項に記載のねじ接続。
8. 前記雄型の傾き領域（４１）に対する前記トロイダル部の頂点の衝撃点（４６）が、前記内部当接部に対して５〜２５ｍｍの範囲内、好ましくは１０〜２０ｍｍの範囲内、特に約１８ｍｍの軸方向の距離に存在することを特徴とする、請求項４〜６の何れか１項に記載のねじ接続。
9. 前記最大の半径方向の干渉部（４６）は、前記ねじ接続部の始点から半径距離（ｅ）を置いて配置され、この半径距離は例えば２〜５ｍｍの範囲内であることを特徴とする、請求項４〜６の何れか１項に記載のねじ接続。
10. 前記雄ねじおよび雌ねじ接続部は、接続の軸に対して８．３３ｃｍ／ｍ（１．０インチ／フィート）〜１０ｃｍ／ｍ（１．２インチ／フィート）の範囲のねじの傾き（Ｙ）を有することを特徴とする、請求項１〜９の何れか１項に記載のねじ接続。
11. 請求項１〜１０の何れか１項に記載のねじ接続の連結方法であって、
    前記ねじ接続は、１３．０２ｃｍ（５インチと８分の１インチ）を超える外径および７．１８ｃｍ（２インチと８分の７インチ）を超える内径を有するとき、２２２５０Ｎ／ｍを超える公称組立トルクで組み合わされることを特徴とする、ねじ接続の連結方法。
12. 前記ねじ接続が２０．３２ｃｍ（８インチ）を超える外径および１３ｃｍ（５．１１９インチ）を超える内径を有するとき、公称組立トルクが７００００Ｎ／ｍを超えることを特徴とする、請求項１１に記載の連結方法。
    

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