JP6463347B2 - 炭化水素坑井の掘削と操業のためのねじ接続を形成するアセンブリ、ねじ接続、およびそのねじ接続を形成するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、炭化水素坑井の掘削と操業のためのねじ接続に関し、より正確には、その接続が圧縮／緊張時に機能するときの効率と密閉に関する接続全体の性能の最適化に関する。

「ねじ接続」という用語は、実質的に管状、金属製で、特に、炭化水素坑井を掘削するためのステム、メンテナンス用ライザー（改修ライザーとしても知られている）、またはそのような坑井の操業のためのライザー、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、組立により一緒に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末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有する末端部を備えている。このようにして組み立てられるとき、これらの要素が接続として知られたものを組み立てる。

接続の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まりばめおよび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、このねじ管状コンポーネントは、特に稼働中に、数回の組立・分解サイクルを経なければならない可能性があることに留意すべきである。

そ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の機械的負荷を生じる。

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要する。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と、その接続が圧縮／緊張時に機能するときに、封止接触点がずれる危険性を改善しなければならないことが推奨される。

雄型末端のリップに設けられた第１の封止面と第２の封止面の２つのねじ領域を用いたＶＡＭ ＨＴＦ（著作権）タイプの接続によって、一種の解決策が開発されている。その設計は、ねじ領域間に設けられた第１のシールの良好な安定性が得られるが、第２のシールは、そのシールの機能を脆弱にする非常に薄いリップ上に設けられ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、交番荷重のために第２のシールは不安定である。そして、雄型末端のリップにおけるシールの存在が雌型末端の効率を低下させている。

米国特許第４５７０９８２（Ａ１）号明細書には、他の種類の解決策も開発されている。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。ねじ領域の各々の間には封止面と隣接部がある。しかしながら、隣接部は、負荷の振幅が高い場合、特定の荷重がかかる領域であるため、封止面に隣接した隣接部の配置が前記封止面を弱くしている。それらのねじ領域は自動ロック式ではなく、ロードフランクおよび／またはスタビングフランクにおいてギャップを呈している。しかしながら、それらのギャップのため、接続が圧縮／緊張時に機能するとき、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た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、そのデザインは、ねじ領域の介在シールの良好な安定性をもたらすが、単一の封止面のフラッシュまたはセミフラッシュ接続の場合、内圧と外圧の両方に耐えるには不十分である。

例えば、ＶＡＭ ２１ ＳＣ８０（著作権）接続等の接続が開発されている。しかしながら、この種の接続はＴ＆Ｃタイプの接続であり、すなわち大きな外径を有し、長さが短い雌型ねじ要素が設けられ、その各末端において、縮小された直径および長い雄型ねじ要素と結合される。

このため、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化することと、接続が圧縮／緊張時に機能するときに、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。

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、回転軸を有する第１，第２，第３，第４の管状コンポーネントを備えるアセンブリであって、前記第１の管状コンポーネントの各末端の内周面に第１および第２のねじ領域が設けられ、前記第２の管状コンポーネントの各末端の外周面に第３および第４のねじ領域が設けられ、前記第３の管状コンポーネントの末端の内の１つの内周面および外周面に第５および第６のねじ領域が夫々設けられ、前記第４の管状コンポーネントの末端の内の１つの内周面および外周面に第７および第８のねじ領域が夫々設けられ、組み立てた状態で、前記第１のねじ領域と前記第６のねじ領域、前記第３のねじ領域と前記第５のねじ領域、前記第２のねじ領域と前記第８のねじ領域、前記第４のねじ領域と前記第７のねじ領域が互いに協働することが可能であり、前記第１および第６のねじ領域のピッチが前記第４および第７のねじ領域のピッチに等しく、および／または前記第２および第８のねじ領域のピッチが前記第３および第５のねじ領域のピッチに等しく、および／または前記第１および第６のねじ領域のピッチが前記第３および第５のねじ領域のピッチに等しく、および前記第２および第８のねじ領域のピッチが前記第４および第７のねじ領域のピッチに等しい。

本発明の任意の補足的または代替的な特徴を以下に記載した。

前記第１および前記第６のねじ領域のピッチが前記第４および前記第７のねじ領域のピッチに等しくてもよく、前記第３の管状コンポーネントの前記第６のねじ領域が前記第４の管状コンポーネントの前記第７のねじ領域のテーパと同じテーパを有してもよく、前記テーパは０．０２５〜０．１２５のピーク半角の接線に相当する５％〜２５％であり、好ましくは０．０５〜０．０９のピーク半角の接線に相当する１０％〜１８％のテーパである。

前記第２および前記第８のねじ領域のピッチが前記第３および前記第５のねじ領域のピッチに等しくてもよく、前記第３の管状コンポーネントの前記第５のねじ領域が前記第４の管状コンポーネントの前記第８のねじ領域のテーパと同じテーパを有してもよく、前記テーパは０．０２５〜０．１２５のピーク半角の接線に相当する５％〜２５％にあり、好ましくは０．０５〜０．０９のピーク半角の接線に相当する１０％〜１８％のテーパである。

前記第３の管状コンポーネントが前記回転軸に対して実質的に垂直に延びる末端面を有してもよく、前記末端面には、前記第１の管状コンポーネントのショルダに設けられた対応する第２の面に隣接して協働することが可能な第１の隣接面が設けられ、前記末端面には、前記第２の管状コンポーネントのショルダに設けられた対応する第４の面に隣接して協働することが可能な第３の隣接面が設けられる。

前記第４の管状コンポーネントが前記回転軸に対して実質的に垂直に延びる末端面を有してもよく、前記末端面には、前記第１の管状コンポーネントのショルダに設けられた対応する第６の面に隣接して協働することが可能な第５の隣接面が設けられ、前記末端面には、前記第２の管状コンポーネントのショルダに設けられた対応する第８の面に隣接して協働することが可能な第７の隣接面が設けられる。

前記第３の管状コンポーネントの外周面は、前記第１の管状コンポーネントのショルダに設けられた対応する第２の面に隣接して協働することが可能な第１の隣接面を設けたショルダを有してもよく、前記第３の管状コンポーネントの内周面は、前記第２の管状コンポーネントのショルダに設けられた対応する第４の面に隣接して協働することが可能な第３の隣接面を設けたショルダを有してもよい。

前記第４の管状コンポーネントの外周面は、前記第１の管状コンポーネントのショルダに設けられた対応する第６の面に隣接して協働することが可能な第５の隣接面を設けたショルダを有してもよく、前記第４の管状コンポーネントの内周面は、前記第２の管状コンポーネントのショルダに設けられた対応する第８の面に隣接して協働することが可能な第７の隣接面を設けたショルダを有してもよい。

前記第３の管状コンポーネントの外周面が、その末端に先行する非ねじ部を有し、前記第１の管状コンポーネントに設けられた対応する第２の面と封止締まりばめ状態で協働することが可能な第１の封止面を設けてもよい。

前記第３の管状コンポーネントの内周面が、その末端に先行する非ねじ部を有し、前記第２の管状コンポーネントに設けられた対応する第４の面と封止締まりばめ状態で協働することが可能な第３の封止面を設けてもよい。

前記第４の管状コンポーネントの外周面が、その末端に先行する非ねじ部を有し、前記第１の管状コンポーネントに設けられた対応する第６の面と封止締まりばめ状態で協働することが可能な第５の封止面を設けてもよい。

前記第４の管状コンポーネントの内周面が、その末端に先行する非ねじ部を有し、前記第２の管状コンポーネントに設けられた対応する第８の面と封止締まりばめ状態で協働することが可能な第７の封止面を設けてもよい。

前記第３および前記第４の管状コンポーネントの封止面を、夫々前記管状コンポーネントの隣接面を有するショルダと前記管状コンポーネントの自由端の間に設けてもよい。

前記封止面の一方がテーパ形の面であってもよく、他方の対応する対向封止面が２．５〜６０ｍｍの半径Ｒの環状体よりなるトロイド面であってもよい。

前記第１および前記第２の管状コンポーネントは一つのコンポーネントを構成するように一体的であってもよく、前記第１および前記第６のねじ領域のピッチが前記第３および前記第５のねじ領域のピッチに等しく、かつ前記第２および前記第８のねじ領域のピッチが前記第４および前記第７のねじ領域のピッチに等しくてもよい。

また、本発明は、上述したアセンブリの内の何れか１つのアセンブリの組立によって生じるねじ接続に関する。

また、本発明は、接続を形成する第１の方法に関し、その方法は、
・ 本発明のねじ接続を形成するアセンブリを設け、第１および第６のねじ領域のピッチが第４および第７のねじ領域のピッチに等しく、第３の管状コンポーネントの第６のねじ領域が第４の管状コンポーネントの第７のねじ領域のテーパと同じテーパを有し、前記テーパが０．０２５〜０．１２５のピーク半角の接線に相当する５％〜２５％であり、好ましくは０．０５〜０．０９のピーク半角の接線に相当する１０％〜１８％のテーパであるステップと、
・ 前記第３の管状コンポーネントと前記第２の管状コンポーネントを組立によって接続するステップと、
・ 前記第４の管状コンポーネントと前記第１の管状コンポーネントを組立によって接続するステップと、
・ 先行の２つのステップの結果として生じるものを組立によって接続するステップと、を含むことを特徴とする。

有利には、前記第１および前記第６のねじ領域のピッチは、前記第３および前記第５のねじ領域のピッチに対して逆方向である。

また、本発明は、接続を形成する第２の方法に関し、その方法は、
・ 本発明のねじ接続を形成するアセンブリを設け、第２および第８のねじ領域のピッチが第３および第５のねじ領域のピッチに等しく、第３の管状コンポーネントの第５のねじ領域が第４の管状コンポーネントの第８のねじ領域のテーパと同じテーパを有し、前記テーパが０．０２５〜０．１２５のピーク半角の接線に相当する５％〜２５％であり、好ましくは０．０５〜０．０９のピーク半角の接線に相当する１０％〜１８％のテーパであるステップと、
・ 前記第４の管状コンポーネントと前記第２の管状コンポーネントを組立によって接続するステップと、
・ 前記第３の管状コンポーネントと前記第１の管状コンポーネントを組立によって接続するステップと、
・ 先行の２つのステップの結果として生じるものを組立によって接続するステップと、を含むことを特徴とする。

有利には、前記第１および前記第６のねじ領域のピッチは、前記第３および前記第５のねじ領域のピッチに対して逆方向である。

また、本発明は、接続を形成する第３の方法に関し、その方法は、
・ 本発明のねじ接続を形成するアセンブリを設け、第１および第２の管状コンポーネントが一つのコンポーネントを構成するように一体となり、第１および第６のねじ領域のピッチが第３および第５のねじ領域のピッチに等しく、第２および第８のねじ領域のピッチが第４および第７のねじ領域のピッチに等しいステップと、
・ 前記第１および前記第２の管状コンポーネントを互いに固定することによって生じるコンポーネントと第３の管状コンポーネントを組立によって接続するステップと、
・ 前記第１および前記第２の管状コンポーネントを互いに固定することによって生じるコンポーネントと第４の管状コンポーネントを組立によって接続するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の特徴と利点が添付図面を参照して以下に詳述される。

図１は、本発明の一実施の形態のアセンブリを組立によって接続することによって生じる接続の、接続の軸を通る長手方向断面の概略図である。 図２は、本発明の一実施の形態のアセンブリの一部を示す、接続の軸を通る長手方向断面の概略図である。 図３は、本発明の実施の形態のアセンブリの他の一部を示す、接続の軸を通る長手方向断面の概略図である。 図４は、本発明の一実施の形態のアセンブリの細部を示す、接続の軸を通る長手方向断面の概略図である。 図５は、本発明の一実施の形態のアセンブリの他の細部を示す、接続の軸を通る長手方向断面の概略図である。 図６は、本発明の実施の形態のアセンブリの他の細部を示す、接続の軸を通る長手方向断面の概略図である。 図７は、本発明の実施の形態のアセンブリの他の細部を示す、接続の軸を通る長手方向断面の概略図である。 図８Ａ、８Ｂはテストのグラフである。

図１は、本発明の一実施の形態のねじ接続を形成するアセンブリを示している。この接続は回転軸１０を備えている。また、この接続は、回転軸１０を伴う、第１の管状コンポーネントＵＣＳ、第２の管状コンポーネントＢＣＳ、第３の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ａ、第４の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ｂを備えている。

第１の管状コンポーネントＵＣＳの各末端の内周面には、第１および第２のねじ領域Ｔ１、Ｔ２が設けられている。第１の管状コンポーネントＵＣＳは、比較的短い、すなわち１００〜８００ｍｍのチューブである。「ねじ領域」という用語は管状コンポーネントの円周面に属する領域を意味し、ねじ切り部（threading）を備えている。ねじ切り部は、場合によって連続的、断続的、複合的、簡潔的、規則的、不規則的である。このねじ領域は、台形、自動ロック式、蟻継、または他のねじ式とすることができる。

第２の管状コンポーネントＢＣＳの各末端の外周面には、第３および第４のねじ領域Ｔ３、Ｔ４が設けられている。第２の管状コンポーネントＢＣＳも、比較的短い、すなわち１００〜８００ｍｍの長さのチューブである。

第３の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ａの末端の内の１つには、そのコンポーネントの内周面と外周面に第５および第６のねじ領域Ｔ５、Ｔ６が夫々設けられている。第３の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ａは、長さが長い、すなわち１０００〜１３０００ｍｍのチューブである。

第４の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ｂの末端の内の１つには、そのコンポーネントの内周面と外周面に第７および第８のねじ領域Ｔ７、Ｔ８が夫々設けられている。第４の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ｂも、長さが長い、すなわち１０００〜１３０００ｍｍのチューブである。

本発明によれば、第１のねじ領域と第６のねじ領域、第３のねじ領域と第５のねじ領域、第２のねじ領域と第８のねじ領域、第４のねじ領域と第７のねじ領域は、組み立てたときに二つ一組で協働することが可能である。「組立てたときに二つ一組で協働する」という用語は、第１のねじ領域のねじ山が、形態、寸法、テーパ等に関して第６のねじ領域に適合しなければならないことを意味している。第３のねじ領域のねじ山、第５のねじ領域のねじ山に対しても同様である。

このため、第１および第６のねじ領域のピッチは必然的に第４および第７のねじ領域のピッチに等しく、第２および第８のねじ領域のピッチは第３および第５のねじ領域のピッチに等しく、第１および第６のねじ領域のピッチは第３および第５のねじ領域のピッチに等しく、第２および第８のねじ領域のピッチは、第４および第７のねじ領域のピッチに等しくなければならない。

有利には、組立の進捗を容易にするため、管状コンポーネントのねじ領域はテーパを有してもよく、このテーパは、番号１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを付して図１に示されている。この構成において、第３の管状コンポーネントの第６のねじ領域Ｔ６は、第４の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ｂの第７のねじ領域Ｔ７のテーパ１１ｂと同じテーパ１１ｄを有する必要がある。または、第３の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ａの第５のねじ領域Ｔ５は、第４の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ｂの第８のねじ領域Ｔ８のテーパ１１ｃと同じテーパ１１ａを有している。

有利には、そのテーパは、０．０２５〜０．１２５のピーク半角の接線に相当する５％〜２５％であり、好ましくは１０％〜１８％のテーパであり、これは０．０５〜０．０９のピーク半角の接線に相当する。

有利には、第３および／または第４の管状コンポーネントは、第１および／または第２の管状コンポーネントに隣接して協働してもよい。

したがって、図４，５から分かるように、第３の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ａは、回転軸１０に対して実質的に垂直に延びる末端面を有している。その末端面は、第１の管状コンポーネントＵＣＳのショルダに設けられた対応する第２の面Ｃ２に隣接して協働することが可能な第１の隣接面Ｃ１を備えている。

同様に、前記末端面は、第２の管状コンポーネントＢＣＳのショルダに設けられた対応する第４の面Ｃ４に隣接して協働することが可能な第３の隣接面Ｃ３を備えている。

同様に、第４の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ｂは、回転軸１０に対して実質的に垂直に延びる末端面を有している。その末端面は、第１の管状コンポーネントＵＣＳのショルダに設けられた対応する第６の面Ｃ６に隣接して協働することが可能な第５の隣接面Ｃ５を備えている。

同様に、前記末端面は、第２の管状コンポーネントＢＣＳのショルダに設けられた対応する第８の面Ｃ８に隣接して協働することが可能な第７の隣接面Ｃ７を備えている。

変形例では、図６，７から分かるように、第３の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ａの外周面は、第１の管状コンポーネントＵＣＳのショルダに設けられた対応する第２の面Ｃ２に隣接して協働することが可能な第１の隣接面Ｃ１を備えるショルダを有している。

同様に、第３の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ａの内周面は、第２の管状コンポーネントＢＣＳのショルダに設けられた対応する第４の面Ｃ４に隣接して協働することが可能な第３の隣接面Ｃ３を備えるショルダを有している。

同様に、第４の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ｂの外周面は、第１の管状コンポーネントＵＣＳのショルダに設けられた対応する第６の面Ｃ６に隣接して協働することが可能な第５の隣接面Ｃ５を備えるショルダを有している。

同様に、第４の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ｂの外周面は、第２の管状コンポーネントＢＣＳのショルダに設けられた対応する第８の面Ｃ８に隣接して協働することが可能な第７の隣接面Ｃ７を備えるショルダを有している。

有利には、第３および／または第４の管状コンポーネントは、第１および／または第２の管状コンポーネントに設けられた対応する封止面と封止締まりばめ状態で協働することが可能な封止面を備えていてもよい。

したがって、図４，５から分かるように、第３の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ａは、その末端に先行する非ねじ部を有し、その外周面に第１の封止面Ｓ１が設けられ、第１の管状コンポーネントＵＣＳに設けられた対応する第２の面Ｓ２と封止締まりばめ状態で協働することが可能である。

同様に、第３の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ａの内周面には第３の封止面Ｓ３が設けられ、第２の管状コンポーネントＢＣＳに設けられた対応する第４の面Ｓ４と封止締まりばめ状態で協働することが可能である。

同様に、第４の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ｂの外周面には第５の封止面Ｓ５が設けられ、第１の管状コンポーネントＵＣＳに設けられた対応する第６の面Ｓ６と封止締まりばめ状態で協働することが可能である。

同様に、第４の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ｂは、その末端に先行する非ねじ部を有し、その内周面に第７の封止面Ｓ７が設けられ、第２の管状コンポーネントＢＣＳに設けられた対応する第８の面Ｓ８と封止締まりばめ状態で協働することが可能である。

有利には、封止面の一方はテーパ状面であり、他方の同様の対向する封止面はトロイド面である。

また、有利には、そのトロイド面がドーム形の管状凸状面であり、その半径Ｒが好ましくは２．５〜６０ｍｍである。トロイド面に対して半径が大き過ぎる場合、すなわち６０ｍｍを超える場合には、コーン・オン・コーン（ｃｏｎｅ−ｏｎ−ｃｏｎｅ）接触の欠点と同じ欠点を生じる。ドーム状面の半径が小さ過ぎる場合、すなわち２．５ｍｍ未満の場合には、不十分な接触幅を生じる。

トロイド封止面に対向して、テーパ状封止面は、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は０．０２５〜０．２５であり、これは５％〜５０％のテーパに相当する。

また、本発明は、第一に、本発明のアセンブリを設けることから成り、第１および第６のねじ領域のピッチが第４および第７のねじ領域のピッチに等しく、第３の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ａの第６のねじ領域Ｔ６が、第４の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ｂの第７のねじ領域Ｔ７のテーパと同じテーパを有する、ねじ接続を形成する方法に関する。次に、第３の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ａは組立によって第２の管状コンポーネントＢＣＳと接続され、次いで、第４の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ｂは組立によって第１の管状コンポーネントＵＣＳと接続され、最後に、先行の２つのステップの結果として生じるものが組立によって接続される。

本発明のアセンブリの他の変形例では、第一に、第２および第８のねじ領域のピッチが第３および第５のねじ領域のピッチに等しく、第３の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ａの第５のねじ領域Ｔ５が第４の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ｂの第８のねじ領域Ｔ８のテーパと同じテーパを有している。次に、第４の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ｂは組立によって第２の管状コンポーネントＢＣＳと接続され、次いで、第３の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ａは組立によって第１の管状コンポーネントＵＣＳと接続され、最後に、先行の２つのステップの結果として生じるものが組立によって接続される。

本発明のアセンブリの他の変形例では、第１の管状コンポーネントＵＣＳと第２の管状コンポーネントＢＣＳが単一のコンポーネントを構成するように結合される。この結合は、溶接、ボルト締め、ねじ締め等によって実行できる。

また、第１および第６のねじ領域のピッチは第３および第５のねじ領域のピッチに等しく、第２および第８のねじ領域のピッチは第４および第７のねじ領域のピッチに等しい。次に、第３の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ａは、組立によって第１の管状コンポーネントＵＣＳと第２の管状コンポーネントＢＣＳを結合することによって生じるコンポーネントと接続される。次いで、第４の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ｂは、組立によって第１の管状コンポーネントＵＣＳと第２の管状コンポーネントＢＣＳを結合することによって生じるコンポーネントと接続される。

有利には、第１の管状コンポーネントＵＣＳ，第２の管状コンポーネントＢＣＳ，第３の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ａ，第４の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ｂは、逆のねじ切り方向を備えるねじ領域を有してもよい。その結果、第１，第６，第４，第７のねじ領域Ｔ１，Ｔ６，Ｔ４，Ｔ７は「反時計回りの」ねじピッチを有し、一方、第２，第８，第３，第５のねじ領域Ｔ２，Ｔ８，Ｔ３，Ｔ５は「時計回りの」ねじピッチを有してもよい。このことは、コンポーネントが所定の順に組み立てなければならないため、明らかにそのアセンブリの取付けに影響がある。

同様に、第１，第６，第３，第５のねじ領域Ｔ１，Ｔ６，Ｔ３，Ｔ５は「反時計回りの」ねじピッチを有し、一方、第２，第８，第４，第７のねじ領域Ｔ２，Ｔ８，Ｔ４，Ｔ７は「時計回りの」ねじピッチを有してもよい。これは、第１の管状コンポーネントＵＣＳと第２の管状コンポーネントＢＣＳが最初に互いに結合される構成に採用される。

これは、アセンブリを組み立てるときの組立トルクに容易に達することが可能であり、組み立てられた接続が稼働するときの想定外の分解を制限または不可能にすることを意味している。

ＶＡＭ ＳＬＩＪ‐ＩＩ接続と本発明の接続に関して比較シミュレーションを行った。ＶＡＭ ＳＬＩＪ‐ＩＩ接続は、中間隣接部によって離間された２つのスタガ状ねじ領域と、一方が内側で、他方が外側の２つの封止面を備える一体型接続である。

図８Ａ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）および降伏強度がＰ１１０（すなわち７５８ＭＰａ）の炭素鋼製のＶＡＭ ＳＬＩＪ‐ＩＩの場合の接点における内側封止面の相対的ずれ（relative displacement）を示している。

図８Ａ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）および降伏強度がＰ１１０（すなわち７５８ＭＰａ）の本発明の炭素鋼製の接続の場合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、水平軸近傍を維持していることが図から明らかである。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、またはこれらの内の幾つかの組合せの変動に関係なく、印加荷重に対する感受性が低いことを意味している。

対照的に、曲線１は、水平軸からかなり外れている部分を含んでいる。これは、ＶＡＭ ＳＬＩＪ‐ＩＩ接続が、上述した荷重に対して感度がより高いことを意味している。

図８Ｂのグラフでは、図８ＡのＶＡＭ ＳＬＩＪ‐ＩＩ接続の接点における外側封止面の相対的ずれと、図８Ａの本発明の接続の接点における封止面の相対的ずれの比較結果が示されている。その結果は、図８Ａの結果と同じである。

この種の接続は、特にフラッシュまたはセミフラッシュタイプの接続に適合していることに留意する必要がある。

第１の管状コンポーネントＵＣＳ，第３の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ａ，第４の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ｂの外径は異なっても、等しくてもよいことに留意する必要がある。好ましくは、第１の管状コンポーネントＵＣＳの外径は、第３の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ａおよび第４の管状コンポーネントＰＩＮ‐Ｂの外径よりも大きいことに留意する必要がある。

封止面に関して小さな相対的ずれを有することの利点は、複合的な軸方向のずれを発生したときに微小溝を形成する可能性があり、その結果として、引張および圧縮性の複合的荷重が掛かるときに封止を喪失する可能性がある封止面の過度の鈍化を防げることを意味している。

この種の接続は、第１および第２の管状コンポーネントＵＣＳ，ＢＣＳの封止面の役割の最大化と、引張時および圧縮時の相対的ずれの限定に用いることができる。また、この種の接続は、良好な接続効率を先細りのねじ山で保持できることを意味している。

Claims (16)

1. 炭化水素坑井の掘削と操業のためのねじ接続を形成するアセンブリであって、回転軸（１０）を有する第１（ＵＣＳ），第２（ＢＣＳ），第３（ＰＩＮ‐Ａ），第４（ＰＩＮ‐Ｂ）の管状コンポーネントを備えるアセンブリであり、
   ・ 前記第１の管状コンポーネント（ＵＣＳ）の各末端の内周面に第１（Ｔ１）および第２（Ｔ２）のねじ領域が設けられ、
   ・ 前記第２の管状コンポーネント（ＢＣＳ）の各末端の外周面に第３（Ｔ３）および第４（Ｔ４）のねじ領域が設けられ、
   ・ 前記第３の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ａ）の末端の内の１つの内周面および外周面に第５（Ｔ５）および第６（Ｔ６）のねじ領域が夫々設けられ、
   ・ 前記第４の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ｂ）の末端の内の１つの内周面および外周面に第７（Ｔ７）および第８（Ｔ８）のねじ領域が夫々設けられ、
   ・ 組み立てた状態で、前記第１のねじ領域と前記第６のねじ領域、前記第３のねじ領域と前記第５のねじ領域、前記第２のねじ領域と前記第８のねじ領域、前記第４のねじ領域と前記第７のねじ領域が互いに協働することが可能であり、
   ・ 前記第１および第６のねじ領域のピッチが前記第４および第７のねじ領域のピッチに等しく、および／または
   ・ 前記第２および第８のねじ領域のピッチが前記第３および第５のねじ領域のピッチに等しく、および／または
   ・ 前記第１および第６のねじ領域のピッチが前記第３および第５のねじ領域のピッチに等しく、かつ、前記第２および第８のねじ領域のピッチが前記第４および第７のねじ領域のピッチに等しく、
   前記第１および前記第６のねじ領域のピッチが前記第４および前記第７のねじ領域のピッチに等しく、前記第３の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ａ）の前記第６のねじ領域（Ｔ６）が前記第４の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ｂ）の前記第７のねじ領域（Ｔ７）のテーパと同じテーパを有し、前記テーパが０．０２５〜０．１２５のピーク半角の接線に相当する５％〜２５％にあり、好ましくは０．０５〜０．０９のピーク半角の接線に相当する１０％〜１８％のテーパであり、
   前記第３の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ａ）の外周面が、その末端に先行する非ねじ部を有し、前記第１の管状コンポーネント（ＵＣＳ）に設けられた対応する第２の面（Ｓ２）と封止締まりばめ状態で協働することが可能な第１の封止面（Ｓ１）を設けた
   ことを特徴とするアセンブリ。
2. 前記第２および前記第８のねじ領域のピッチが前記第３および前記第５のねじ領域のピッチに等しく、前記第３の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ａ）の前記第５のねじ領域（Ｔ５）が前記第４の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ｂ）の前記第８のねじ領域（Ｔ８）のテーパと同じテーパを有し、前記テーパが０．０２５〜０．１２５のピーク半角の接線に相当する５％〜２５％にあり、好ましくは０．０５〜０．０９のピーク半角の接線に相当する１０％〜１８％のテーパであることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記第３の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ａ）が、前記回転軸（１０）に対して実質的に垂直に延びる末端面を有し、前記末端面には、前記第１の管状コンポーネント（ＵＣＳ）のショルダに設けられた対応する第２の面（Ｃ２）に隣接して協働することが可能な第１の隣接面（Ｃ１）が設けられ、前記末端面には、前記第２の管状コンポーネント（ＢＣＳ）のショルダに設けられた対応する第４の面（Ｃ４）に隣接して協働することが可能な第３の隣接面（Ｃ３）が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のアセンブリ。
4. 前記第４の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ｂ）が、前記回転軸（１０）に対して実質的に垂直に延びる末端面を有し、前記末端面には、前記第１の管状コンポーネント（ＵＣＳ）のショルダに設けられた対応する第６の面（Ｃ６）に隣接して協働することが可能な第５の隣接面（Ｃ５）が設けられ、前記末端面には、前記第２の管状コンポーネント（ＢＣＳ）のショルダに設けられた対応する第８の面（Ｃ８）に隣接して協働することが可能な第７の隣接面（Ｃ７）が設けられることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のアセンブリ。
5. 前記第３の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ａ）の外周面は、前記第１の管状コンポーネント（ＵＣＳ）のショルダに設けられた対応する第２の面（Ｃ２）に隣接して協働することが可能な第１の隣接面（Ｃ１）を設けたショルダを有し、前記第３の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ａ）の内周面は、前記第２の管状コンポーネント（ＢＣＳ）のショルダに設けられた対応する第４の面（Ｃ４）に隣接して協働することが可能な第３の隣接面（Ｃ３）を設けたショルダを有することを特徴とする請求項１または２に記載のアセンブリ。
6. 前記第４の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ｂ）の外周面は、前記第１の管状コンポーネント（ＵＣＳ）のショルダに設けられた対応する第６の面（Ｃ６）に隣接して協働することが可能な第５の隣接面（Ｃ５）を設けたショルダを有し、前記第４の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ｂ）の内周面は、前記第２の管状コンポーネント（ＢＣＳ）のショルダに設けられた対応する第８の面（Ｃ８）に隣接して協働することが可能な第７の隣接面（Ｃ７）が設けたショルダを有することを特徴とする請求項５に記載のアセンブリ。
7. 前記第３の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ａ）の内周面が、その末端に先行する非ねじ部を有し、前記第２の管状コンポーネント（ＢＣＳ）に設けられた対応する第４の面（Ｓ４）と封止締まりばめ状態で協働することが可能な第３の封止面（Ｓ３）を設けたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のアセンブリ。
8. 前記第４の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ｂ）の外周面が、その末端に先行する非ねじ部を有し、前記第１の管状コンポーネント（ＵＣＳ）に設けられた対応する第６の面（Ｓ６）と封止締まりばめ状態で協働することが可能な第５の封止面（Ｓ５）を設けたことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のアセンブリ。
9. 前記第４の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ｂ）の内周面が、その末端に先行する非ねじ部を有し、前記第２の管状コンポーネント（ＢＣＳ）に設けられた対応する第８の面（Ｓ８）と封止締まりばめ状態で協働することが可能な第７の封止面（Ｓ７）を設けたことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のアセンブリ。
10. 前記第３（ＰＩＮ‐Ａ）および前記第４（ＰＩＮ‐Ｂ）の管状コンポーネントの夫々の前記第１および第３の封止面、並びに前記第５および第７の封止面を、夫々前記管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ａ，ＰＩＮ‐Ｂ）の隣接面を有するショルダと前記管状コンポーネントの自由端の間に設けることを特徴とする請求項９に記載のアセンブリ。
11. 前記第１の封止面と前記第２の面、前記第３の封止面と前記第４の面、前記第５の封止面と前記第６の面、および前記第７の封止面と前記第８の面よりなる夫々の封止面の対のうちの一方の封止面がテーパ形の面であり、他方の対応する対向封止面が２．５〜６０ｍｍの半径Ｒの環状体よりなるトロイド面であることを特徴とする請求項９または１０に記載のアセンブリ。
12. 前記第１（ＵＣＳ）および前記第２（ＢＣＳ）の管状コンポーネントは一つのコンポーネントを構成するように一体的であり、前記第１および前記第６のねじ領域のピッチが前記第３および前記第５のねじ領域のピッチに等しく、かつ前記第２および前記第８のねじ領域のピッチが前記第４および前記第７のねじ領域のピッチに等しいことを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載のアセンブリ。
13. 請求項１〜１２の何れか１つのアセンブリの組立によって生じるねじ接続。
14. 接続を形成する方法であって、
    ・ 請求項１のねじ接続を形成するアセンブリを設けるステップと、
    ・ 前記第３の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ａ）と前記第２の管状コンポーネント（ＢＣＳ）を組立によって接続するステップと、
    ・ 前記第４の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ｂ）と前記第１の管状コンポーネント（ＵＣＳ）を組立によって接続するステップと、
    ・ 先行の２つのステップの結果として生じるものを組立によって接続するステップと、を含むことを特徴とする方法。
15. 炭化水素坑井の掘削と操業のための接続を形成する方法であって、
    ・ 請求項２のねじ接続を形成するアセンブリを設けるステップと、
    ・ 前記第４の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ｂ）と前記第２の管状コンポーネント（ＢＣＳ）を組立によって接続するステップと、
    ・ 前記第３の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ａ）と前記第１の管状コンポーネント（ＵＣＳ）を組立によって接続するステップと、
    ・ 先行の２つのステップの結果として生じるものを組立によって接続するステップと、を含むことを特徴とする方法。
16. 炭化水素坑井の掘削と操業のための接続を形成する方法であって、
    ・ 請求項１２のねじ接続を形成するアセンブリを設けるステップと、
    ・ 前記第１の管状コンポーネント（ＵＣＳ）と前記第２の管状コンポーネント（ＢＣＳ）を互いに固定することによって生じるコンポーネントと前記第３の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ａ）を組立によって接続するステップと、
    ・ 前記第１の管状コンポーネント（ＵＣＳ）と前記第２の管状コンポーネント（ＢＣＳ）を互いに固定することによって生じるコンポーネントと第４の管状コンポーネント（ＰＩＮ‐Ｂ）を組立によって接続するステップと、を含むことを特徴とする方法。

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