JP2021533298A - 管状炭化水素作業ストリングで使用するように意図された鋼管の雄端部のための保護装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、管状炭化水素作業ストリングで使用するように意図された鋼管（１０）の雄端部（２０）のための保護装置（１）に関する。該装置（１）は、主軸（Ｘ）を有し且つ雄端部（２０）を受容するように意図された内部空洞（５）を画定する円筒状スリーブ本体（２）と、係合部（３）と、を含み、円筒状スリーブ本体（２）は、接合部（４）によって共に保持される少なくとも２つのシェル（７，８）に軸方向に分割され、係合部（３）は、所定の軸方向の力が第１の係合面（９ｂ）または第２の係合面（９ｈ）に加えられたときに、少なくとも２つのシェル（７，８）を分離するように構成される。【選択図】図２

Description

本発明は、管状炭化水素作業ストリングで使用するように意図された鋼管のピン端部のための保護装置、およびそのような保護装置を具備する鋼管に関する。

管状炭化水素作業ストリングは、一般に、次々と取り付けられた複数の管からなる。より詳細には、炭化水素井や同様の坑井のための管状炭化水素作業ストリングは、一般に、１つのチューブストリングと複数のケーシングストリングとを含む。チューブストリングは、ケーシングストリング内に収容された複数の完成管からなる。ケーシングストリングは、坑井の掘削孔内に配置された複数のケーシング管からなる。ケーシング管は、完成管よりも大きい直径の断面を有し、完成管を取り囲む。ケーシングストリングの下部では、ケーシング管は、ライナー管とも呼ばれる。

ストリングの２つの管は、ねじ付き継手によって取り付けられる場合がある。第１の管と第２の管とを接続するための典型的なねじ付き継手は、ピン端部としても設計された第１の管の外周面に形成された雄ねじ部と、第２の管の内周面に形成された雌ねじ部と、を含む場合がある。これらのねじ部は、協働して、第１の管を第２の管に取り付けて、ねじ付き継手を形成する。

別のタイプの既知のねじ付き継手は、第１の管および第２の管を取り付けるためのカップリングボックスを含む場合がある。各管は、その両端に、外周面に形成された雄ねじ部を有するパイプを含む。第１の管は、内孔を有するカップリングボックスを含み、孔の内周には、雌ねじ部が形成される。カップリングボックスは、一方の端部の雄ねじ部およびカップリングボックスの雌ねじ部を介して、鋼製パイプの一方の端部に予め接続される。この配置により、第１の管は、ピン端部としても設計された雄ねじ部と、雌ねじ部を有するカップリングボックス部とを有する。第２の管は、作業ストリングを形成するように、第１の管に取り付けられる場合もある。

一般に、管のストリングの堅牢性は、ねじ付き継手を形成する部品や部分の摩耗がないことに依存している。したがって、雄ねじ部と雌ねじ部とを有する管のねじ部を保護するための装置が提案されてきた。

現場での作業では、管を坑井内に設置する前に、装置を取り外す必要がある。そして、管を坑井内に設置する前の最終段階で、装置を取り外すことが好ましい。さらに、保護装置を管から取り外す必要がある。これらの作業には時間がかかり、管の管理もする必要がある操作者は、その取り外しにも注意を払う必要がある。このような装置を使用すると、作業ストリングの設置プロセスがより複雑になり、作業ストリングの設置中に管の弱点を保護することができない。

本発明の目的の１つは、上述した欠点を克服することである。

特に、本発明の目的は、現場での作業を改善することであり、特に、保護装置の取り扱いに伴う作業の容易さおよび速さを向上させると共に、管を坑井内に設置する前の最終段階で保護装置を取り外すことができるようにすることである。

また、本発明は、刺し込み（stabbing）動作を改善して、管の端部の位置合わせを容易にすることができる。

一態様によれば、本発明は、管状炭化水素作業ストリングで使用するように意図された鋼管１０の雄端部２０のための保護装置１に関する。該装置１は、主軸Ｘを有し且つ雄端部２０を受容するように意図された内部空洞５を画定する円筒状スリーブ本体２と、係合部３と、を含み、円筒状スリーブ本体２は、接合部４によって共に保持される少なくとも２つのシェル７および８に軸方向に分割され、係合部３は、所定の軸方向の力が第１の係合面９ｂまたは第２の係合面９ｈに作用したときに、少なくとも２つのシェル７および８を分離するように構成されることを特徴とする。

一態様によれば、係合部３は、少なくとも２つの部分に分割され、係合部の各部分は、対応する１つのシェルに取り付けられ、係合部３は、軸Ｘを中心に回転する傾斜面である第１の係合面９ｂおよび９ｈを形成する。第２のパイプによって係合面９ｂに加えられる力は、一方のシェルを他方のシェルから押し出す。

一態様によれば、第１の係合面９ｂおよび９ｈは、軸Ｘに対する円錐面６３および６４の一部であり、６０°〜１２０°の範囲の円錐角度を有する。これにより、軸方向の力を、シェルを効率的に分離する半径方向の力に伝達および変換することができる。

別の態様によれば、第１の係合面９ｂは、軸Ｘに対する円錐面６３および６４の一部であり、１２０°〜１７０°の範囲の円錐角度を有する。

一態様によれば、第１の係合面９ｂは、第２の管によって加えられる力を伝達するように、円筒状スリーブ本体の反対側に位置する。

一態様によれば、第１の係合部３は、保護装置が取り付けられる第１の管によって加えられる力を伝達するように、円筒状スリーブ本体の側に位置する第２の係合面（９ｈ）を備える。

係合部３は、第１の内部空洞の延長線上に、第２の内部空洞１６を有してもよい。保護装置は、第２の内部空洞１６を閉じるための取り外し可能なキャップを備えてもよい。

別の態様によれば、円筒状スリーブ本体２は、２つのハーフシェル７および８に軸方向に分割されてもよい。２つのハーフシェルは、面取りされた継ぎ目２１を有する。係合面６は、面取りされた継ぎ目２１によって形成された２つのスリットを有する。この保護装置は、小型であるが、第２の管または第２の管の雌端部保護装置との角度調整を必要とする。

一態様によれば、接合部は、フック７１を備えてもよい。フック７１は、シェルの第１の壁の縁部に位置し、シェルの第２の壁の縁部における対応する溝７２に連結される。

シェルは、プラスチック成形されてもよく、接合部は、シェルの壁よりも薄い壁であってもよく、所定の軸方向の負荷に対応する所定の半径方向の負荷の下で破断するように構成されてもよい。

代替的にまたは補完的に、接合部は、シェルの壁の間の接着剤またはプラスチック製のはんだ付けから形成されてもよい。シェルは、２つのシェルの２つの隣接する壁において中空の孔を有してもよく、接合部は、中空の孔を貫通してその周りに巻き付けられたタイラップを備える。

一態様によれば、第１の円筒状スリーブ本体２は、内面に形成されたねじ山１２を有する。

また、本発明は、本明細書に記載された任意の実施形態による保護装置と、管状炭化水素作業ストリングで使用するように意図された鋼管１０の雌端部２１のための保護装置との集合体に関する。ここで、雌端部２１のための保護装置は、係合部３と接触するように、および所定のしきい値を超える力を加えて一方のシェルが他方のシェルから分離されるように構成された作動面２２を備える。

また、本発明は、
・ 第１のパイプの雄端部に保護装置を取り付けるステップと、
・ 保護装置を有する第１のパイプを第２のパイプ２３の近傍に降ろして、係合部３を介して保護装置を第２のパイプと接触させ、第２のパイプ２３または第１のパイプ１０によって係合部３に加えられる力の下でハーフシェル７および８を分離させるステップと、
を含む、保護装置の使用法に関する。

一態様によれば、第２のパイプ２３は、雌端部保護装置２１を具備してもよく、雌側保護装置は、保護装置１の係合部３と接触して、雌端部保護装置または第１のパイプによって係合部３に加えられる力の下でシェル７および８を分離させる。

本発明およびその利点は、添付の図面を参照して非限定的に例示された特定の実施形態に関する以下の詳細な説明からより明確になるであろう。
本発明の第１の態様による保護装置の断面斜視図である。 本発明の第２の態様による保護装置の断面斜視図である。 本発明の第３の態様による保護装置の断面斜視図である。 本発明の第１の態様による保護装置および本発明の第１の態様よる管を含む集合体の断面図である。 本発明の第４の態様による保護装置および本発明の第２の態様による集合体の斜視図である。 本発明の別の態様による保護装置の断面図である。

図１および図４を参照すると、保護装置１が模式的に示されている。装置１は、第１の鋼管または第１のパイプ１０の端部、特に完成鋼管１０の端部を保護することを目的としている。このような管は、保管、搬送および取り扱い中に保護を必要とするシーリングなどの機能的な表面を有する。

保護装置１および管１０は、軸Ｘに対して全体的に軸対称である。

なお、特に明示されない限り、「軸方向（axial，axially）」および「半径方向（radial，radially）」という用語は、装置１の縦方向の対称軸に対して、すなわち軸Ｘの方向に対して言及していることに理解されたい。

第１のパイプ１０は、軸Ｘを中心とした実質的に円筒形の形状を有する。また、第１のパイプ１０は、円形の水平断面を有する。第１のパイプ１０は、その下端部の外周に雄ねじ部１１を含む。同様に、第２のパイプ２３は、軸Ｘを中心とした実質的に円筒形の形状を有する。また、第２のパイプ２３は、円形の水平断面を有する。第２のパイプ２３は、その上端部の内周に雌ねじ部１３を含む。

保護装置１は、内部空洞５を画定する、軸Ｘを中心とした実質的に円筒形の形状を有するスリーブ本体２を形成する。スリーブ本体２は、その一方の側に、内部空洞５内に第１のパイプ１０を導入するための入口を有する。スリーブ本体２は、スリーブ本体２の内面に形成され且つ第１のパイプ１０の雄ねじ部１１と協働するように適合された雌ねじ部１４を有してもよい。これにより、保護装置は、第１のパイプ１０にねじ込まれて取り付けられる。

図１に示すスリーブ本体２は、２つのハーフシェル７および８を備える。２つのハーフシェルは、接合部分４によって共に保持される。図を簡潔にするためおよびより明確にするために、本発明の保護装置を２つのハーフシェルで示している。本発明による保護装置は、３つ以上のシェルを有してもよく、特に、保護装置は、３つまたは４つのシェルを有してもよい。

保護装置は、プラスチック製であってもよい。このプラスチック製の要素は、金属製の挿入部で補強されてもよい。保護装置は、成形されてもよい。接合部４は、シェルの主要な壁の隣接する縁部を接続する薄い壁であってもよい。薄い壁の厚さは、保護装置の使用目的に適した破断強度と、応力下で破断する所定の力を必要とするように保護対象のパイプの直径とに基づいて計算される。円筒状スリーブ本体が２つのシェルに分割された場合には２つの接合部があってもよく、円筒状スリーブ本体が３つのシェルに分割された場合には３つの接合部があってもよく、円筒状スリーブ本体が４つのシェルに分割された場合には４つの接合部があってもよい。

また、接合部４は、シェルの主要な壁の縁部の間に接着剤を塗布することで形成されてもよい。この解決策は、保護装置の二次使用に適している。代替的に、接合部は、プラスチック製のはんだ付けによって実現されてもよい。

図６に示すように、接合部は、第１のシェルの第１の縁部に位置するフック７１であってもよい。フック７１は、第２のシェルの第２の縁部に位置する溝７２と連結する。

図６に示す保護装置１は、４つのシェルを備える。第１および第２の接合部がフック７１および溝７２から構成され、第３および第４の接合部がシェル７および８の主要な壁の隣接する縁部を接続する薄い壁７３から構成される。

接合部は、タイラップまたはケーブルタイを備えてもよく、シェルは、第１のシェルの第１の貫通孔と、第２のシェルの第２の貫通孔と、をさらに有する。タイラップは、第１および第２の孔を通過してそこに巻き付けられる。タイラップは、所定の負荷の下で破断するように設計されており、再利用のために容易に交換され得る。

図４に示すように、保護装置１は、第１のパイプ１０の下端部にねじ込まれる。保護装置は、第１の管１０の端部の機能的な表面を保護するように、第１の管１０の表面と協働するように配置されたシーリング１５をさらに有してもよい。

本発明の第１の態様によれば、保護装置１は、管１０のための入口の反対側のスリーブ本体の端部に位置する係合部３を有する。係合部３は、保護装置１を具備する管の搬送中または取り扱い中に起こり得る衝撃を抑制するバンパーとして機能してもよい。図１に示す係合部３は、所定の軸方向の力で一方のシェルを他方のシェルから分離するように構成される。この軸方向の力は、第１のパイプ１０自体によって、または第２のパイプ２３によって直接的に、または第２のパイプ１２の上端部に取り付けられた第２の保護装置によって間接的に加えられる。この第２の保護装置は、雌端部保護装置４０であってもよい。

接合部４は、所定のしきい値を超える力の下で破断するように定義されている。定義されたしきい値は、第１または第２の係合面に加えられる軸方向の力に対応する第１のしきい値と、接合部４を破断するように加えられる半径方向の力に対応する第２のしきい値の２つであってもよい。

図１に示す係合部３は、一般的に、軸Ｘを中心とした回転に対する傾斜面である係合面９ｂを備える。係合面は、凹面であってもよく、凸面であってもよい。ただし、係合面９ｂは、円筒状スリーブ本体２のシェルを互いから分離するように、軸方向の力の一部を半径方向の力に変換できるように一般的な傾斜を示している。係合面９ｂは、円錐面であってもよい。図１に示す係合部３は、２つの係合部分６３および６４から構成される。これらの２つの部分は半分の部分であってもよく、その各々は、ハーフシェル７および８とそれぞれ接合される。これらの２つの係合部分６３および６４は、大きさが異なっていてもよい。ただし、その各々は、ハーフシェル７および８にそれぞれ取り付けられる必要がある。円筒状スリーブ本体を構成するシェルが３つ以上ある場合、各シェルは、シェルごとに複数の係合部分がある場合であっても、シェルの分離の信頼性を向上させるために、別個の係合部分に取り付けられる必要がある。

一態様によれば、図１に示す係合面９ｂは、６０°〜１２０°の範囲の円錐角度を有する円錐面である。これは、円錐の母線が軸Ｘに対して３０°〜６０°の範囲の角度を有することを意味する。この構成によって、係合面９ｂおよび係合部３は、スリーブ本体２の外面から半径方向外向きに延在することができる。この構成は、保護装置の重量および材料を増やしてしまう円筒状スリーブ本体の壁を厚くすることを回避することで実現される。

図２に示す第２の態様による保護装置は、主に、図２に示す保護装置では９０°である係合面９ｂの円錐面の角度が減少しているという点で、第１の態様による保護装置とは異なる。保護装置の体積は、軸方向に大きくなるが、係合面９ｂに加えられる軸方向の力を、２つのハーフシェル７および８を分離する半径方向の力に、より良好に変換することができる。

図３に示す本発明の第３の態様による保護装置は、主に、係合面９ｂの円錐面の角度が増加しているという点で、第１の態様による保護装置とは異なる。この角度は、１５０°〜１７５°の範囲である。係合面９ｂは、円筒状スリーブ本体２の反対側の係合部の側に位置する第１の係合面９ｂである。図３に示す保護装置は、円筒状スリーブ本体２の側の係合部の上側に位置する第２の係合面９ｈを備える。第２の係合面９ｈの機能は、第１のパイプ１０自体によって加えられる力の下で円筒状スリーブ本体２のシェルを分離することである。第１のパイプ１０および保護装置１の集合体を降ろしている間に保護装置１０が第２のパイプ２３によってブロックされると、第１のパイプ１０は、その自重によって第２の係合面９ｈに圧力を加えることができる。第２の係合面９ｈは、全体的に傾斜しており、一方のシェルを他方のシェルから分離させるように構成される。第２の係合面９ｈは、円錐面であってもよく、凸面であってもよく、凹面であってもよく、軸Ｘに対して３０°〜６０°の範囲の向きを有してもよい。

係合部の上側に位置する第２の係合面９ｈが設けられて第１の係合面が絶対に必要ではないとしても、係合部の下側に第１の係合面９ｂを設けることで、シェルの分離に貢献して、特にシェルの分離におけるねじ山１２の干渉を克服することができる。

また、上述したいずれかの実施形態による保護装置は、図３に示す内部係合面９ｈを有してもよい。この内部係合面９ｈは、第１のパイプ１０と、第１のパイプ１０が取り付けられる複数の管のカラムの第２のパイプとを整列させたときに、刺し込み作業時に加えられるような第１のパイプ１０によって加えられる軸方向の力の下で、シェルを分離させるように構成される。内部係合面９ｈは、シェルに対する分離効果を向上させる。

また、係合面９ｂおよび９ｈに加える必要がある軸方向の力は、図４に示す雌側保護装置２１によって加えられてもよい。雌側保護装置２１は、作動面２２を有してもよい。有利には、作動面２２は、係合面を補完するものであってもよい。例えば、係合面が円錐凹面であるときに、作動面２２は円錐凸面であってもよく、円錐面は、円錐凹面の角度と実質的に等しい角度を有してもよい。このようにして、雌側保護装置によって係合面に加えられる軸方向の力を効率的に伝達することができる。

作動面２２は、第２の管２３の端部に嵌め込まれた鋼製リング上に位置してもよい。

第２の管２３と組み立てるために第１の管１０を現場で取り扱う場合、第１の管１０は、第２の管１２の上方に垂直方向に運ばれて、その後、第１の管１０の第１の接続部が第２の管２３の第２の端部に刺し込まれるように降ろされる。この刺し込み動作のために、接続部から保護装置を取り除く必要がある。第１の管１０に関連する本発明の保護装置は、保護装置を取り外すための作業者による長い手動操作を必要としない集合体を形成する。また、保護装置を最後の瞬間に取り外すことができる。したがって、本発明は、本明細書に記載されたいずれかの実勢形態による保護装置と管の集合体に関する。

また、本発明は、本明細書に記載されたいずれかの実施形態による第１の保護装置の使用法に関する。この使用法において、第１の保護装置は、初期状態では第１の管１０に取り付けられ、次いで、保護装置が第２の管１２または第２の管１２に取り付けられた第２の保護装置と接触して、第２の管または第２の保護装置または第１の管によって第１の保護装置の係合部に加えられる力の下で、第１の保護装置のシェルの一方を他方から分離させるように、第１の管１０および第１の保護装置の集合体は、第２のパイプ２３に刺し込まれるように降ろされる。

本発明による保護装置の利点は、現場での迅速な取り外しという特定の特徴を提供しながら、操作者が従来通りに操作することができ、且つ管の製造後または管や管の端部の検査後にねじ込みによって取り付けることができることである。操作者は、現場での刺し込み作業時に、装置に対してほかに作業を行う必要がない。

図５に示す保護装置の特定の実施形態は、２つの部分に分割された係合面５１を有する係合部３を備える。係合面は、シェルの継手縁部の延長線上にある面取りされた継ぎ目５２を備える。面取りされた継ぎ目５２は、軸Ｘに対して３０°〜６０°に向けられた面である。本実施形態の利点は、保護装置が小型になることであるが、保護装置と、雌側保護装置５３の作動面５４のような作動装置との角度的な整合性が要求される。

Claims (18)

1. 管状炭化水素作業ストリングで使用するように意図された鋼管（１０）の雄端部（２０）のための保護装置（１）であって、主軸（Ｘ）を有し且つ前記雄端部（２０）を受容するように意図された内部空洞（５）を画定する円筒状スリーブ本体（２）と、係合部（３）と、を含み、前記円筒状スリーブ本体（２）は、接合部（４）によって共に保持される少なくとも２つのシェル（７，８）に軸方向に分割され、前記係合部（３）は、所定の軸方向の力が第１の係合面（９ｂ）または第２の係合面（９ｈ）に加えられたときに、前記少なくとも２つのシェル（７，８）を分離するように構成されることを特徴とする、
   保護装置（１）。
2. 前記係合部（３）は、少なくとも２つの部分に分割され、前記係合部の各部分は、対応する１つのシェルに取り付けられ、前記係合部（３）は、前記軸Ｘを中心に回転する傾斜面である第１の係合面（９ｂ，９ｈ）を形成する、
   請求項１に記載の保護装置（１）。
3. 前記第１の係合面（９ｂ，９ｈ）は、前記軸Ｘに対する円錐面（６３，６４）の一部であり、６０°〜１２０°の範囲の円錐角度を有する、
   請求項２に記載の保護装置（１）。
4. 前記第１の係合面（９ｂ）は、前記軸Ｘに対する円錐面（６３，６４）の一部であり、１２０°〜１７０°の範囲の円錐角度を有する、
   請求項２に記載の保護装置（１）。
5. 前記第１の係合面（９ｂ）は、前記円筒状スリーブ本体の反対側に位置する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の保護装置（１）。
6. 前記第１の係合部（３）は、前記円筒状スリーブ本体の側に位置する第２の係合面（９ｈ）を備える、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の保護装置（１）。
7. 前記係合部（３）は、前記第１の内部空洞の延長線上に、第２の内部空洞（１６）を有する、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の保護装置（１）。
8. 前記保護装置は、前記第２の内部空洞（１６）を閉じるための取り外し可能なキャップを備える、
   請求項７に記載の保護装置（１）。
9. 前記円筒状スリーブ本体（２）は、２つのハーフシェル（７，８）に軸方向に分割され、前記２つのハーフシェルは、面取りされた継ぎ目（２１）を有し、前記係合面（６）は、前記面取りされた継ぎ目（２１）によって形成された２つのスリットを有する、
   請求項１に記載の保護装置（１）。
10. 前記接合部は、フック（７１）を備える、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の保護装置（１）。
11. 前記フックは、前記シェル（７，８）の第１の壁の縁部に位置し、前記シェルの第２の壁の縁部における対応する溝に連結される、
    請求項１０に記載の保護装置（１）。
12. 前記シェルは、プラスチック成形され、前記接合部は、前記シェルの壁よりも薄い壁であり、前記所定の軸方向の負荷に対応する所定の半径方向の負荷の下で破断するように構成される、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の保護装置（１）。
13. 前記接合部は、前記シェルの壁の間の接着剤またはプラスチック製のはんだ付けから形成される、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の保護装置（１）。
14. 前記シェルは、２つの前記シェルの２つの隣接する壁に中空の孔を有し、前記接合部は、前記中空の孔を貫通してその周りに巻き付けられたタイラップを備える、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の保護装置（１）。
15. 前記第１の円筒状スリーブ本体（２）は、その内面に形成されたねじ山（１２）を有する、
    請求項１〜１４のいずれか１項に記載の保護装置（１）。
16. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載の保護装置と、管状炭化水素作業ストリングで使用するように意図された鋼管（１０）の雌端部（２１）のための保護装置との集合体であって、前記雌端部（２１）のための前記保護装置は、前記係合部（３）と接触するように、および所定のしきい値を超える力を加えて一方の前記シェルが他方の前記シェルから分離されるように構成された作動面（２２）を備えることを特徴とする、
    集合体。
17. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載の保護装置の使用法であって、
    第１のパイプの雄端部に前記保護装置を取り付けるステップと、
    前記保護装置を有する前記第１のパイプを第２のパイプ（２３）の近傍に降ろして、前記係合部（３）を介して前記保護装置を第２のパイプと接触させ、前記第２のパイプ（２３）または前記第１のパイプ（１０）によって前記係合部（３）に加えられる力の下で前記ハーフシェル（７，８）を分離させるステップと、
    を含む、
    保護装置の使用法。
18. 前記第２のパイプ（２３）は、雌端部保護装置（２１）を具備しており、前記雌側保護装置は、前記保護装置（１）の係合部（３）と接触して、前記雌端部保護装置または前記第１のパイプによって前記係合部（３）に加えられる力の下で前記シェル（７，８）を分離させる、
    請求項１７に記載の保護装置の使用法。
    

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