JPH0696933B2 - ドリルストリング用スタビライザ及びその取付方法 - Google Patents

ドリルストリング用スタビライザ及びその取付方法

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JPH0696933B2
JPH0696933B2 JP61164543A JP16454386A JPH0696933B2 JP H0696933 B2 JPH0696933 B2 JP H0696933B2 JP 61164543 A JP61164543 A JP 61164543A JP 16454386 A JP16454386 A JP 16454386A JP H0696933 B2 JPH0696933 B2 JP H0696933B2
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トマス・アール・ビーズレイ
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デイレイ・ペトロリアム・サ−ビセス・コ−ポレ−シヨン
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    • E21B17/10Wear protectors; Centralising devices, e.g. stabilisers
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は油井ボーリング作業に使用され、カラーストリ
ング(collar string)に沿つて任意の場所に位置づけ
されることができるドリルカラー(drill collar)スタ
ビライザ(stabilizer)に関する。スタビライザは典型
的には外部ブレードを装備している。スタビライザはド
リルカラーがボアホールの壁に固着して動かなくなるの
を防止する助けとして使用される。スタビライザはまた
ボアホールが非常に深い深さまでボーリングされるとき
長いドリルストリングの偏心作用を防止する。
従来の技術及び発明が解決しようとする問題点 伝統的に、スタビライザはドリルストリング(drill st
ring)が穴内で回転しているときドリルカラー間に組み
立てられてきた。しかし乍ら、この配置はいくつかの望
ましくない特徴を有していた。例えば、それはドリルカ
ラー間に特殊ツールジヨイント接合部を必要とし、そし
てこれ等の接合部はストリングにおける金属疲労の可能
性のある点を増加する。それはまたドリルカラースタン
ド(stand)長さの変化を生じ、これが更にジヨイント
組立時間を増し、そしてボーリング(rig)作業者のた
めの安全作業条件を減ずる。更に、伝統的なスタビライ
ザの慣用手段では特殊な底部穴(bottom hole)組立体
を必要とし、これはボーリングコストを増加し、且つド
リルカラーの標準長さを変更せずにドリルカラーに沿つ
てスタビライザの調整ができない。
解放可能なドリルストリングスタビライザの初めの型は
ドリルストリングに沿つて任意の場所に位置づけを許容
することによつていくつかの問題を解決した。しかし、
同時に、これ等は1部片のスリツプ又はウエツジ(wedg
e)(セグメント)が各々の端部キヤツプ(cap)内に置
かれるという点で他の問題を生じた。このセグメント
は、セグメントを圧縮して、正しく位置づけするために
法外な量の力を必要とする。油田作業において非常に望
ましい非磁性材料の使用は、圧縮した1部片のスリツプ
セグメントがその原形を取り戻すことができず、従つて
正しく端部キヤツプ内に位置づけされることができない
という点で追加の問題を生ずる。1部片のスリツプセグ
メントを安全に圧縮するのに必要であつた特殊な工具及
び装置は残念乍ら望ましくない新しい労力及び設備費と
なつた。これ等の費用は油井ボーリングオペレータによ
つて望ましいと思われていなかつた。米国特許第4,258,
804号は1つのこのような1部片のスリツプセグメント
について記述している。
外部に延びているブレードを有する本体と、本体に連結
するための2つの端部キヤツプとより成つているスタビ
ライザ上のロツクの使用が、標準外のドリルカラースタ
ンド長さの望ましくない面を解決するために提案されて
きた。1つのこのようなスタビライザは本体の内側に内
側ロツキングリングを位置づけし、その後内側ロツキン
グリングに面しているテーパーの付いた面によつて本体
の各々の端上に外側ロツキングリングを位置づけするこ
とによつてドリルストリング上のピンとボツクスジヨイ
ントとの間に連結される。2つの端部キヤツプはスタビ
ライザをドリルカラーに連結するために本体内に一緒に
リングを押し込むのに使用される。この装置で遭遇した
主たる困難は1旦取付けられた後中実の(solid)リン
グの再使用不可能なことであつた。この困難はリングが
ドリルストリングの周りにクランプされるとき変形さ
れ、従つて端部キヤツプが除去されても解放されないと
いう事実によるものである。米国特許第3,916,998号、
米国特許第4,101,179号、米国特許第4,105,262号はスプ
リツトリング及び/又はウエジングクランプ(wedging
clamp)の組合わせを示しており、これ等は伝統的にス
タビライザをドリルカラーに取付けるために使用されて
きた。
更に、従来技術の装置のいくつかは極端な数の部品を有
している。これ等いくつかの実例が米国特許第4,438,82
2号、米国特許第4,131,167号、及び米国特許第4,245,70
9号に示されている。一般的に、これ等の装置はスタビ
ライザを井戸現場において組立てるのが困難であり、又
はこれ等は極めて複雑な組立て手順を必要とする。極端
な数の部品はウエツジ、スリツプセグメント、O−リン
グ、端部キヤツプ、スプリング、編組(braided)スリ
ーブ、ベレビユ(belleville)ワツシヤー及び他の同様
な装置の使用に由来している。
問題点を解決するための手段 本発明の一般的な目的は、比較的少い部品であつて、簡
単な、且つ費用のかからないスタビライザを提供するこ
とである。このスタビライザはドリルカラーに解放可能
に連結されており、ドリルカラーに沿つて任意の場所に
配置可能であり、且つ特殊な設備なしで、最小の労力で
ボーリングプラツトホームに容易に組立てられることが
できる。
一般的に言うと、本発明の1実施態様は、円筒状又は管
状の本体部材の内部上に2つの螺旋又はねじ表面を有し
ている中心の穴を備えた円筒状又は管状の本体部材を含
んでいる。スタビライザ本体の内部表面上の各々の螺旋
又はねじ表面は各々の端部分から中央部分の方へ穴に沿
つて内方の螺旋を有している。更に、螺旋又はねじ表面
はユニークなテーパーを有しており、このテーパーはス
タビライザがカラー上に締付けられるときスタビライザ
本体に対して内部スリツプ(slip)の長手方向の運動を
制御する。上方端から中央部分までの本体の上方部分は
左螺旋又はねじ表面を有している。下方端から中央部分
までの本体の下方部分は右螺旋又はねじ表面を有してい
る。本体部材はまたドリルカラーを収容するのに充分大
きな中央穴を規定している。スリツプセグメントは各々
の端から本体部材の中央部分内に挿入される。上方スリ
ツプセグメントの外表面は左螺旋又はねじ表面をしてお
り、これに反して下方スリツプセグメントの外表面は右
螺旋又はねじ表面を有している。各々のこのような螺旋
又はねじ表面はスタビライザ本体の対応する内部表面の
螺旋又はねじ表面と協働的に適合している。セグメント
の螺旋又はねじ状の外表面の反対の各々のスリツトセグ
メントの内部表面は鋸歯状になつているか又はさもなく
ばドリルカラーにしつかりと係合するように形成されて
いる。本発明の1実施態様において、各々のスリツプセ
グメントはまた複数の長手方向の溝又はスリツトを有し
ている。これ等のスリツトは、カラーがスタビライザ本
体内に挿入されるとき、スリツプが膨張するのを許容す
る。この特徴は任意の1つのカラー標準サイズに対する
ドリルカラー直径の広い変化のために重要である。
本発明の1実施態様において、スリツプは更に外方端の
反対の端にあり、且つ本体の中央部分に隣接している、
周辺の、全体的に弧状のスロツトを有している。このス
ロツトはスタビライザ本体の中央においてキーを相互に
係合するのに使用される。
本発明のスタビライザは、本出願に譲受人によつて所有
されている1984年5月29日出願の係属中の米国特許出願
第614,474号に開示されたスタビライザに関する改良さ
れた特性を有している。
本発明の本質及び利点は図面を参照して本発明の以下の
詳細な説明を読むことによつてより明らかとなるであろ
う。
実施例 第1図はドリルカラー26を含んでおり、当技術において
公知の方法でドリルビツト23によつて形成されているボ
アホール22内に位置づけされているドリルストリング
(drill string)を示している。また公知の如く、ドリ
ルビツト23がボアホール22をボーリングするとき、24で
例示された如く従来のピン及びボツクスジヨイントによ
つてドリルストリングに対してドリルパイプ21の部分を
加える必要がある。全体的に数字25によつて示された本
発明の単一のスタビライザがドリルカラー26に取付けら
れている。しかし乍ら、多数のこのようなスタビライザ
が所望され、且つ必要であればドリルストリングの安定
を維持するのに使用されることができる。
第2図に例示された如く、スタビライザ25はスタビライ
ザブレード28を有しており、井戸ボアホール22(第1図
参照)の側部に接触するためにスタビライザブレード28
から外方に延びているスタビライザ本体27を含んでい
る。スタビライザ25はまた左螺旋、又は左ねじ表面を有
している上方スリツプセグメント又はバスケツトスリツ
プ29と、右螺旋又は右ねじ表面を有している下方スリツ
プセグメント又はバスケツトスリツプ30とを含んでい
る。更にスタビライザ25はキー31及びキー保持リング32
を含んでいる。
スタビライザ本体27は、頂部開口33、底部開口34、及び
中央部分35を有している中央穴36を備えている円筒状又
は管状部材である。
スタビライザ本体27の上方部分は上方内部表面36a及び
下方内部表面36bを備えた内部中央穴36を有している。
スタビライザ27の上方部分は、一定の平均半径の左螺旋
又は左ねじ表面39を備えた、内部表面36aを有してい
る。
左螺旋又はねじ表面39は前縁39aを有しており、これは
スタビライザ本体27の長手方向の軸線に対してほぼ直角
である。更にねじ39はまた傾斜した又はテーパーのつい
た後縁39bを有しており、これは前縁39aから離れて傾斜
又はテーパーが付けられている。
同様の方法で右螺旋又は右ねじ表面40は前縁40aを有し
ており、これはスタビライザ本体27の長手方向の軸線に
対してほぼ直角である。更にねじ40はまた傾斜した又は
テーパーの付いた後縁40bを有しており、これは前縁40a
から離れて傾斜又はテーパーが付いている。
左螺旋又は左ねじ表面39は中央穴36の頂部開口33から中
央部分35まで一定平均半径の内向き螺旋を有している。
同様の様式でスタビライザ本体27の下方部分は右螺旋又
は右ねじ表面40を備えた内部表面36bを有している。こ
の右螺旋又は右ねじ表面40は同様に中央穴36の下方開口
34から中央部分35まで一定平均半径の内向き螺旋を有し
ている。
また第2図に示された如くドリルカラー26が中央穴36を
通り挿入されている。ドリルカラー26は図解のみのため
に頂部端37及び底部端38で切断されている。
左螺旋又は左ねじ表面39は中央部分35において肩41で終
つている。同様な様式で右螺旋又は右ねじ表面40は中央
部分35において肩42で終つている。肩41及び42は中央部
分35において円周の、又は弧状のスロツト43を規定して
いる。
第5図を参照すると、スロツト43はキー31を収容してい
る。キー31は複数のリング状セグメント46、47と、2つ
の長手方向の突出部又は突起44、45とを具備している。
スタビライザ本体27の機械加工を容易にするために、キ
ー部材31は好ましくは長方形断面を備えたセグメントの
リングである。長手方向の突出部又は突起44、45は、ス
タビライザ本体27の長手方向の軸線に平行な長手方向の
軸線を備えた長方形断面を有している。第5図に示され
た如く、リングセグメント47はそれが長手方向の突出部
又は突起を有していないことを除き、リングセグメント
46に類似している。好ましい実施態様において、2つの
リングセグメント47及び1つのリングセグメント46が使
用される。2つのリングセグメント47は長手方向の突出
部又は突起を有していない。セグメント46及び47は保持
器リング32を収容するために保持器リングスロツト48を
有している。保持器リング32は、円周のスロツト43内に
半径方向外方にキー部材46及び47を解放するように押し
ている。
キーセグメント46及び47は半径方向の、又は弧状のスロ
ツト43の内径内に、そしてまた肩41と肩42との間に適合
するように大きさを定められた断面面積及び外径を有し
ている。
第5図に最もよく示された如く、左螺旋又は左ねじ内表
面39はスタビライザ本体27の中央部分35において上方長
手方向スロツト50によつて中断されている。スロツト50
は上方キー部材又は突起44を収容するように大きさを定
められた外径及び断面面積を有している。
同様な様式で、右螺旋又は右ねじ内部表面40は下方長手
方向のスロツト51によつて中断されている。スロツト50
は下方キー部材又は突起45を収容するように大きさを定
められた外径及び断面面積を有している。
第3図を参照すると、上方突起44は、十分に中央部分35
から半径方向外方に突出しており、ドリルカラー26と摩
擦することなく上方スリツプセグメント又はバスケツト
スリツプ29を把握する。
また回転矢印52が第3図に例示されている。矢印52の時
計の針の方向が標準ドリルストリング/カラー回転(下
方に見て)を例示している。本発明の更にこれ以上の説
明はこの標準時計方向の回転に関して説明する。また反
時計の針の方向の矢印53が第3図に例示されており、こ
れはカラー回転矢印52によつて示された如くストリング
が回転されているときドリルストリングに対する、スタ
ビライザ25上の回転力又はトルクを例示している。矢印
53によつて例示された、スタビライザの回転力又はトル
クはカラー26が回転されているとき、ボアホール22の壁
によつて加えられる摩擦力によるものである。
次に第4図を参照すると、上方スリツプセグメント又は
バスケツトスリツプ29が例示されている。この上方スリ
ツプセグメント又はバスケツトスリツプ29はスタビライ
ザ本体27内の左螺旋又は左ねじ表面39に協働的に適合す
る左螺旋又は左ねじ表面54を有している。上方スリツプ
セグメント又はバスケツトスリツプ29はスリツプ又はバ
スケツトセグメント29の底部端56aから頂部端56bに切断
された長手方向のスロツト55を有している。スロツト55
は、スリツプ29及びスタビライザ25がドリルカラー26上
に据付けられるときスリツプ29の膨張を許容する。更
に、複数の部分的な長手方向スロツト57が、スリツプを
カラーの外径に一致可能にするために、好ましくはスリ
ツプ29上に設けられている。部分的な長手方向のスロツ
ト57は部分的な長手方向のスロツト57の底部部分58aか
ら部分的な長手方向スロツト57の頂部端58bまで走つて
いる。更に、ストレスレリーフ点61が各々の長方向のス
ロツト57の底部部分58aに配置されている。ストレスレ
リーフ点61は全体的に円形形状であり、且つセグメント
29の壁を通る孔を有している。
バスケツトスリツプ29は好ましくはスリツプ29の外周辺
上の仮想長手方向の線に沿つて同等の点に同じ半径を生
づるような方法で製造される。
例えば、第4図を参照すると、点59a、59b、59c、及び5
9dはすべてスリツプ29の長手方向の中心線から等しい半
径を有している。同様な方法で、点60a、60b、60c及び6
0dはスリツプ29の長手方向の中心線から等しい半径を有
している。
しかし乍ら、点59a及び60aの半径は等しくない。点60a
の半径は点59aの半径よりも小さい。点59aから60aに引
かれた線の傾斜は点59bから60aに引かれたラインの傾斜
は点59bから点60bに引かれた線の傾斜に等しい。同様な
様式で点59c乃至60c;そして59d乃至60dまで引かれた線
の傾斜は点59a乃至60aまで引かれた線の傾斜に等しい。
上述の如く、スリツプ上の同等な点における等しい半径
では、螺旋又はねじ表面54はスリツプ上で切られる。そ
の表面はスリツプ29の頂部部分29aからスリツプ29の底
部部分29bまで螺旋状である。螺旋表面は頂部29aから底
部29bまで連続する螺旋表面である。
前述の如く、スタビライザ本体27の内部の内部螺旋又は
ねじ表面は一定の平均半径を有している。この一定の平
均半径は本体27の内部上に仮想長手方向の線に沿つて同
様な点に対して一定の内側半径を描く。
下方のスリツプセグメント又はバスケツトスリツプ30は
長手方向のスロツト55と同様な長手方向スロツトと、部
分的な長手方向のスロツト57と同様な部分的な長手方向
のスロツト57と、ストレスレリーフ点61とを有してい
る。下方スリツプセグメント又はバスケツトスリツプ30
は本質的に第8図に例示されており、この場合第8図は
第7図乃至第10図を含む例示された他のスタビライザの
実施態様に関連して引用されている。第2図に例示され
た実施態様に対して、スリツプセグメント又はバスケツ
トスリツプ29及び30は同じ長さである。
同様な又は同等の点に対する内側半径は、本体27の内側
表面39及び40が本体27の中央部分35の方に螺旋状になつ
ていて、スリツプ29及び30が本体27の内部上の対応する
螺旋又はねじ表面に適合するようになつているから、一
定に保たれる。
上方スリツプセグメント又はバスケツトスリツプ29は鋸
歯状の縁及び/又は歯62をその内部表面上に含んでい
る。鋸歯状の縁及び/又は歯62はスタビライザ25の中央
部分を通り挿入されたドリルカラー26を把握するのを助
ける。
上方スリツプセグメント又はバスケツトスリツプ29上の
左螺旋又は左ねじ表面54はセグメントストツプ63及び63
a(図示せず)で急に終つている。セグメントストツプ6
3及び63a(図示せず)はスリツプ29の底部64からスリツ
プ29の頂部65まで上方に延びている本質的には肩であ
る。ストツプ又は肩63及び63a(図示せず)の長さは第
5図に示された上方キー部材又は突起44に対して十分に
保たれなければならない。
第4図を参照すると、セグメントストツプ63及び63a
(図示せず)はスリツプ29の底部内に弧状のノツチを単
に切抜くことによつて作られることができる。セグメン
トストツプ63及び63a(図示せず)の配置は、セグメン
トストツプ63が第4図に示された如く長手方向のスロツ
ト55に接近して近くに位置づけされなければならないと
いう点で重要である。
また第2図に示された下方スリツプセグメント又はバス
ケツトスリツプ30は第4図に例示されたセグメントスト
ツプ63と同様なセグメントストツプを有しているが、し
かし乍ら、スリツプセグメント又はバスケツトスリツプ
30のストツプは第5図に示された下方キー又は突起45に
対して保たれる。
スタビライザ25をドリルカラー26上に置くために、スリ
ツプセグメント29及び30は各々のスリツプをそのそれぞ
れの螺旋又はねじ内部表面39及び40と相互に係合するこ
とによつてスタビライザ25の内部に初めに挿入される。
スリツプ29及び30は、各々のスリツプ29及び30上のスリ
ツプストツプ63がそのそれぞれの長手方向の突出部又は
突起44及び45に相互に係合するまでスリツプ29、30のそ
れぞれスタビライザ本体内部ねじ39及び40内にねじ込ま
れる。
スリツプ29及び30上のスリツプ又はセグメントストツプ
63がそのそれぞれの長手方向の突出部又は突起44及び45
に当接するとき、スリツプは更にそれ以上本体内にねじ
込まれることができない。
スリツプセグメント29及び30は空所66及び66a(第2図
参照)が存在しないような方法で挿入され、従つて本質
的に解放されたスタビライザ位置を表わしている各々の
スリツプセグメントの鋸歯状の縁の間に内径を提供す
る。この解放された位置においてスリツプ内径は、カラ
ーがスタビライザ内に挿入されるときその最大直径に膨
脹することができる。この解放されたスタビライザ位置
において、スタビライザはドリルカラー上に据付けられ
ることができる。
スタビライザ25はスタビライザをカラーの長さの上に配
置することによって次の長さのためのピン及びボツクス
ジヨイント連結を組立てる前にドリルカラー上に据付け
られる。スタビライザはスタビライザを時計の針の方向
に回転し、且つカラーを比較的固定に維持しながらカラ
ー上に配置される。それからスタビライザはスタビライ
ザ25を時計の針の方向に回転し、且つスタビライザが所
望の高さに位置づけされるまでカラー26に対して任意の
回転運動を与えながら、カラーを含めて、ドリルストリ
ングを持ち上げることによってカラー上に位置づけされ
る。スタビライザ25が所望の高さに位置づけされたと
き、スタビライザはカラー26を比較的固定に保ちながら
スタビライザ本体27をカラー26上で反時計の針の方向に
回転することによってカラー上にロックされる。
スタビライザ25の緊め付けはスタビライザ25をドリリン
グテーブルバイス又はトング(tong)で把持することに
よって達成される。カラー26は他のトングによって把持
される。スタビライザはカラー26が比較的固定に保たれ
ているときに反時計の針の方向に回転される。この回転
によってスタビライザ本体27はスリツプ29及び30が比較
的固定に保たれている間に回転せしめられる。スリツプ
29及び30は固定カラー26上の鋸歯状の縁62の把握作用に
よって比較的固定に保たれる。
スタビライザ本体27がスリップに対して反時計の針の方
向に回転するとき、スリップ29及び30はカラー26を把持
する。スリップ29及び30がカラー26を把持するので、回
転トルクが時計の針の方向に(下方に見て)スリップ29
及び30に加えられる。
スリップ29及び30に加えられたこの回転トルクはスリッ
プ29及び30をスタビライザ本体27から外れる(unthrea
d)ように作用するのに役立つ。スタビライザ25がカラ
ー26上にあるとき、カラー26上のスリップ29の把持作用
及びカラー26上のスリップ30の把持作用がスリップ29及
び30をスタビライザ本体から外れるのを抑制する。スリ
ップ29及び30は外れるのを抑制するので;スタビライザ
25に加えられた回転トルクはスリップをスタビライザ本
体ねじ39及び40の傾斜した又はテーパーの付いた後縁39
b及び40b上に乗せしめる。これは更にスリップ29及び30
の内径の減少を生じ、これがカラー26の把持となる。
この締付け作用は、スタビライザ25のねじ39及び40がス
タビライザ25の長手方向の中心線の周りに回転するに従
ってつくり出される空所66及び66aを生ずる。
スリップ29及び30上の対応する螺旋又はねじ表面54に連
結されたスタビライザ25の内部上の螺旋又はねじ表面39
及び40は、スタビライザ25がカラー26の長手方向の中心
線の周りに回転するに従って、スリップ29及び30のクラ
ンピング作用を生ずる。このクランピング作用は、スリ
ップ内径を減少するのに役立つように本体27の螺旋又は
ねじ表面39及び40によってスリップ29及び30上の螺旋又
はねじ表面54を押す結果となる。スリップ内径のこの減
少はその結果として、カラー26のクランピングとなる。
本体27上の螺旋又はねじ表面39及び40の形状及びスリッ
プ29及び30の各々の上の適合している螺旋又はねじ表面
54は、カラー26に対してスタビライザ25の非常に少ない
回転で非常に速やかにスタビライザ25をカラー26上に締
付け可能にする。
スタビライザ25の非常に少ない回転による、カラー26上
へのスタビライザ25のこの緊付けは、スタビライザ本体
27に対してスリップ29及び30の比較的少ない長手方向の
変位を生ずる。本体27に対する、スリップ29及び30のこ
の比較的少ない長手方向の変位は、スリップが緊付けら
れるときにスリップ29及び30上のスリップの鋸歯状の縁
63がカラー26に対して比較的固定を保たなければならな
いので、重要である。カラー26に対するスリップ29及び
30のいかなる長手方向の変位をも最小にするために、ス
リップ29及び30に対する本体27の長手方向の変位は同様
に好ましくは最小にされる。
本体27に対するスリップ29及び30の比較的少ない長手方
向の変位はカラー26上へのスタビライザ25の更により有
効な緊付けを生ずる。
スタビライザ本体27の螺旋ねじ39及び40と協働してスリ
ップ29及び30の螺旋表面は、カラー26に対するスリップ
29,30又は本体27のほとんど長手方向の変位をせずに、
カラー26に対するスタビライザ本体27の相対的回転をス
リップ29及び30の緊付け力に移すことができる。これは
本体ねじ39及び40の傾斜した縁又は後縁39b及び40b上に
スリップ29及び30を楔作用(wedging)又は乗せること
によって、従ってスリップ29及び30の内径を減少せしめ
ることによって達成される。このより小さいスリップ内
径がカラー26の「把持(gripping)」を生ずる。
本発明の他のユニークな革新的な面は、カラー26に対す
るスタビライザ25の非常に小さい回転がスタビライザを
カラー上に緊付けるのに必要であるから、ドリルストリ
ングが作動している間、スタビライザ25が緊付けられた
ままであることである。従って万一カラーが穴中でゆる
んだ場合、スタビライザ25に対する穴22の壁によて加え
られる摩擦力が、スタビライザ25のいかなるかなりの長
手方向の運動が起きる前に、速やかにスタビライザ25を
カラー26上に締付ける。従って、スタビライザの緊付け
は、鋸歯状の縁62及び/又はカラー26が摩損(gall)さ
れる前に達成される。
スタビライザ25をカラー26から解放するために、スタビ
ライザ本体27がドリリングテーブルバイス又はトング
(tong)によって把持される。カラー26は他のトングに
よって把持される。カラー26が固定に保持されていると
き、スタビライザ本体27は時計の針の方向に回転され
る。時計の針の方向(下方に見て)のスタビライザの回
転は時計の針の反対方向にカラー26及びスリップ29,30
に加えられる相対的な回転力を生ずる。この相対的な回
転力がスリップ29を時計の針の反対方向に(下方に見
て)回転し、且つスリップ30を時計の針の方向に(上方
を見て)回転する結果となる。スリップ29及び30が上述
の如く回転するとき、スリップはスタビライザ本体ねじ
39及び40の傾斜した又はテーパーの付いた後縁39b及び4
0bから離れる(楔止されなくなる)。これはカラー26を
スリップの鋸歯状の縁から解放し、従ってスタビライザ
25を弛める結果となる。この回転は本体27及び突起44,4
5をスリップ29のストップ29が突起44を押し、そしてス
リップ30のストップ63が突起45を押す点まで回転せしめ
る。
スリップ29及び30の弛緩はスタビライザをカラー上に再
位置づけ可能にし、又はカラーをピン及びボツクスジヨ
イントにおいて抜き出し、そしてスタビライザ本体を時
計の針の方向に(下方に見て)回転し、一方同時にカラ
ーに対していかなる回転をも加えることなくカラーを持
上げることによってカラーの頂部から離してスタビライ
ザを移動することによって取外し可能である。
例示のみの目的のために、スタビライザ27のねじ表面39
は、標準外径ドリルカラー(7−3/4インチ(約197mm)
標準直径ドリルカラー)を収容するように設計されたス
タビライザに対して第20図に例示されている。ねじピッ
チ及びテーパーが同様に例示されている。これ等の寸法
は7−3/4インチ(約197mm)のドリルカラーに対するも
のであり、そして本発明の範囲を限定する意図を有して
いない。ねじ表面40に対するテーパー及びピッチはねじ
39と同一であるがしかしねじ40は右ねじである。
スリップ29及び30上のねじ表面はねじ表面39及び40と対
応して適合していると理解されるべきであり、従って、
スリップねじ表面は第20図に例示されたねじ設計に対応
するように設計される。
第4図に示された上方スリップセグメント又はバスケッ
トスリップ29及び第8図に示された下方スリップセグメ
ント又はバスケットスリップ30はスリップセグメントが
スタビライザ本体27内に挿入されるとき同時にスタート
する1又はそれ以上の螺旋又はねじ表面を有するように
形成されるとができる。スリップが本体内に挿入される
とき1つの螺旋又はねじ表面のみが係合されるとき、そ
の形状は一条ねじと呼ばれる。2つの螺旋が同時に係合
すれば、その形状は、二条ねじと呼ばれる。この二条ね
じ以上のねじはの形状は、同様に理解できるであろう。
何条ねじかは、本発明の範囲を限定するものではない。
しかし、一条ねじが、二条ねじ以上のねじよりも好まし
いことが判明した。
勿論、スタビライザ本体27において二条ねじを使用した
場合には、ストリップセグメント又はバスケットストリ
ップ29及び30においても、二条ねじを使用することが必
要である。また、本体27に一条ねじを使用した場合に
は、上方及び下方ストリップセグメント29及び30におい
ても、一条ねじを使用する必要がある。
本体27の左及び右螺旋又はねじ表面39及び40は螺旋及び
/又はねじ表面として上記に説明した。左表面の螺旋又
はねじ39は頂部開口33から中央部分35まで存在する。同
様に右ねじ40は底部34から中央部分35までの螺旋又はね
じ表面を有している。
本発明のユニークな革新的な面の1つは、ドリルストリ
ング21及びドリルビット23が回転されているとき、スリ
ップセグメント29及び30が回転トルクをスタビライザに
伝えることである。この回転トルクは、ストリング21及
びビット23が回転されているとき、絶えずスタビライザ
をカラー26上に緊付けるように作用する。
スタビライザ25が穴22内で動かなくなった場合に、ドリ
ルストリング21の上方の引つ張り、結果的にはドリルカ
ラー26上の上方への引つ張りは、引つ張り作用が動かな
くなったスタビライザ25に対してカラー26及び下方スリ
ップ30を上方に引っ張る傾向があるので、下方スリップ
セグメント30をカラー26により緊付けて把持せしめる。
これは、スリップの内径が減少しつづけて、これによっ
てカラー26上へのスリップ30の把持をより緊付ける傾向
があるように下方スリップ30をスタビライザ本体ねじ40
の傾斜した又はテーパーの付いた後縁40b上を走行する
結果となる。従ってこの緊付け作用は同様にスタビライ
ザ25をカラー26によりしっかり把持する結果となる。同
様な方法でドリルカラー26上の下方への押しが上方スリ
ップセグメント29をカラーによりしっかり把持せしめ
る。
知る限りでは、現在使用しているスリップ−オンスタビ
ライザのどれも下記の3つの方法の中のいかなる方法を
用いてもスタビライザの緊付けを許容していない:1)ド
リルストリングがその標準方向に回転しているときスタ
ビライザスリップの把持がドリルカラー上を絶えず緊付
ける傾向があるように回転トルクを伝えること;2)下方
スリップ30を緊付ける傾向があるように上方への引っ張
りをカラー上に移すこと;そして3)上方スリップ39を
緊付ける傾向があるように下方への押しをカラー上に移
すこと。
本発明のその他の実施態様が第7図に例示されている。
第7図に例示された実施態様は1つのスリップセグメン
トのみが使用されているという点で第1に第2図に例示
された実施態様と異なっている。この実施態様におい
て、スタビライザが動かなくなれば、カラーが時計の針
の方向に回転するに従って、スリップはドリルカラー26
上を緊付ける。同様にスタビライザは、ドリルストリン
グ21及びドリルカラー26が上方に引っ張られるに従っ
て、カラー26上へ緊付けられる。
第7図はスタビライザ本体72と、井戸ボアホール22の側
部に接触するためにスタビライザ本体72から外方に延び
ているスタビライザブレード73とを備えたスタビライザ
71を例示している。スタビライザ71は右螺旋又はねじ表
面88と、キー75と、キー保持リング76bとを有している
スリップセグメント74を含んでいる。スリップセグメン
ト74は第2図に示された下方スリップセグメント又はバ
スケットスリップ30に本質的に類似している。スリップ
74上の螺旋又はねじ表面88はスリップ30上のねじ表面に
本質的に類似している。
スタビライザ本体72は頂部開口78、底部開口79を有する
中央穴77と、中央部分80とを備えた円筒状又は管状部材
である。スタビライザ本体72は内表面81を有しており、
これは一定の平均直径の右螺旋又はねじ表面82を有して
いる。ねじ表面82は中央穴77の頂部78から肩79aまで螺
旋状になっている。右螺旋又はねじ表面は、前縁82aを
有しており、これはスタビライザ本体72の長手方向の軸
線に対してほぼ直角である。更にねじ82は傾斜した又は
テーパーの付いた後縁72bを有しており、これは前縁82a
から離れて傾斜し、又はテーパーが付けられている。
また第7図に示された如く、ドリルカラー26は中央穴77
を通り挿入される。ドリルカラー26は例示のみのために
頂部端37及び底部端38において切断されている。
右螺旋又はねじ表面あるいはねじ82はスタビライザ本体
72の底部開口79における肩79a(第9図参照)で終って
いる。右螺旋ねじ表面は頂部開口78で始まっている。肩
83はスタビライザ本体72の頂部肩85と肩83との間に周辺
のスロット84を表示している。スロット84はキー75を収
容する。
キー75は、それが上方突出部又は突起に欠けていること
を除いて第3図及び第5図に示されたキーに類似してい
る。第3図及び第5図に示されたキーの場合における如
く、キー75は複数のセグメントを備えたセグメントリン
グであつて、このセグメントは長方形断面を有してい
る。この形式の断面はスタビライザ本体72内に周辺スロ
ット84の機械加工を容易にする。この実施態様では、セ
グメントリングは3つのセグメントを有している。
この実施態様におけるキー75は3つのリングセグメント
75a、75b(図示せず)、75c(図示せず)を有してい
る。セグメントの1つ(例示のために、セグメント75
a)は第5図における突起45に類似の長手方向の突出部
又は突起86を有している。突起86は第9図に例示された
凹部87内に適合するように大きさが定められている。第
5図に示されたセグメントと同様に、セグメント75a、7
5b及び75cは、第5図において示された保持器リング32
に類似の保持器リング76bを収容するために、それ等の
内面に周辺のスロット又は溝76a(第10図参照)を有し
ている。保持器リング76bはセグメント75a、75b、75cを
周辺スロット又は溝84に係合するために半径方向外方に
押しいる。
リングセグメント75a、75b及び75cはスロット又は溝84
の内径に適応し、且つ底部肩83と頂部肩85との間に適合
するように大きさを定められた断面面積及び外径を有し
ている。
スタビライザ本体72上の右螺旋又はねじ表面82は長手方
向のスロット又は凹部87によって中断されている。スロ
ット又は凹部87はキー又は突起86を収容するように大き
さを定められた外径及び断面面積を有している。突起86
はドリルカラー26(第6図参照)に対してこすることな
くスリップセグメント74を把持するのに十分に半径方向
内方に突出している。
第8図を参照すると、スリップセグメント74は右螺旋又
はねじ表面88を有しており、これはスタビライザ本体72
における右螺旋テーパー付き表面82と協働している。ス
リップセグメント74はその頂部端90aからその底部端90b
まで切られた長手方向のスロット89を有している。スロ
ット89は、カラー26がスタビライザ本体72内に挿入され
るときに、スリップ74を膨張可能にする。複数の部分的
な長手方向のスロット91が、スリップ74をカラー26の直
径に容易に一致可能にするために、スリップ74内に設け
られている。部分的な長手方向のスロット91はスリップ
74の底部端92aから上方部分92bに走っている。好ましく
はストレスレリーフ点95は各々の部分的な長手方向のス
ロット91の頂部部分92bに配置されている。ストレスレ
リーフ点95は全体的に円形形状であり、且つスリップ74
の壁を通る穴である。
バスケットスリップ74は好ましくは、スリップ74の外周
辺上の仮想長手方向の線に沿って同等の点において同じ
半径を生成するような方法で機械加工される。
例えば点93a、93b、93c、93d、93eはすべてスリップ74
の長手方向の中心線から同じ半径を有している。同様の
方法で、点94a、94b、94c、94d、94eはスリップ74の長
手方向の中心線から同じ半径を有している。
点93a及び点94aの半径は等しくない。点94aの半径は93a
の半径よりも小さい。点93aから点94aに引かれた線の傾
斜は点93bから点94bに引かれた線の傾斜に等しい。同様
な様式で、点93cから点94cに、点93dから点94dに、点93
eから点94eに引かれた線の傾斜は点93aから点94aに引か
れた線の傾斜に等しい。
スリップ74上の同等の点において同じ半径であるよう
に、螺旋又はねじ表面88がスリップ74上に切られる。こ
の表面はスリップ74の底部部分74aからスリップ74の頂
部部分74bまで螺旋状である。
前に論述した如く、スタビライザ本体72の内部の内部螺
旋テーパー付け表面は一定の平均半径を有している。こ
の一定の平均半径は本体72の内部上の仮想長手方向の線
に沿って同様な点に対して一定の内側半径を表示してい
る。
スリップ74を本体72の内部上の螺旋又はねじ表面に適合
可能にするために、本体72の内側表面は本体の頂部78か
ら肩79aまで螺旋状であるように、同様な又は同様な点
に対する内側半径は一定に維持されている。
スリップ74はその内面に鋸歯状の縁及び/又は歯96を含
んでいる。この鋸歯状の縁又は歯96はスタビライザ本体
72の中央穴を通り挿入されたドリルカラー26を把持する
助けとなる。
スリップ74の右螺旋又はねじ表面88は、ねじがストレス
レリーフ点95に交差する如くねじストップ88bで終って
いる。セグメントストリップ97及び97aの配置はセグメ
ントストリップ97aが長手方向のスロット89とほとんど
一致してなければならないという点で重要である。突起
86が肩97aに係合されるとき、空所70(第7図参照)が
スリップ88の肩88と本体72の螺旋又はねじ表面82の前縁
との間に存在してはならない。セグメントストップ又は
肩97a及び97はスリップの頂部98aから肩の底部98bまで
長手方向下方に延びている本質的には肩である。肩97及
び97aの長さは凹部87内にキー又は突起86を押すのに十
分である。セグメントストップ又は肩97,97aはスリップ
74の頂部に弧状のノッチを切抜くことによって簡単に作
られることができる。
例示のみの目的のために、スタビライザ本体72のねじ表
面82は7−3/4インチ(約197mm)標準外径ドリルカラー
(7−3/4インチNom.Dia.D.C.)に適応するように設計
されたスタビライザに対して第20図に例示されている。
このねじピッチ及びテーパーも同様に例示されている。
その寸法は7−3/4インチドリルカラーに対するもので
あり、そして本発明の範囲を限定する意図はない。
スリップ74上のねじ表面はねじ表面82に対応して適合す
ると理解されるべきであり、従って、スリップ74のねじ
表面88は第20図に例示されたねじ設計に対応するように
設計される。
ドリル上への第7図及び第10図に示されたスタビライザ
の据付けは第2図に示されたスタビライザの据付けに類
似しているが、しかし乍らスリップセグメント74は、セ
グメントキー75がスロット84内に置かれる前にスタビラ
イザ本体72内にねじ込まなければならない。第7図及び
第10図に示されたスタビライザのスリップ74及び螺旋又
はねじ表面82は、解放(第10図参照)及び締付け(第7
図参照)位置の両方において第2図に示されたスリップ
30及び螺旋又はねじ表面40と同様な様式で行ない、且つ
機能する。
第8図に示されたスリップセグメント74はスリップセグ
メントがスプライザ本体72内に挿入されると同時に1又
はそれ以上の螺旋ねじ表面でスタートするように形成さ
れることができる。スリップが本体内に挿入されるとき
1つの螺旋又はねじ表面のみが係合されるとき、その形
状は一条ねじと呼ばれる。2つの螺旋が同時に係合すれ
ば、その形状は、二条ねじと呼ばれる。二条ねじ以上の
ねじはの形状は、同様に理解できるであろう。本体72に
おいて二条ねじを使用した場合には、セグメント74にお
いても、二条ねじを使用することが必要である。また、
本体72に一条ねじを使用した場合には、ストリップセグ
メント74においても、一条ねじを使用する必要がある。
スリップ74の螺旋表面88は、スタビライザ本体72の螺旋
ねじ82と協働して、カラー26に対するスタビライザ本体
72の相対的回転を、カラー26に対してスリップ74又は本
体72のほとんど長手方向の変位なく、スリップ74の緊付
けの力に伝えられることができる。これは本体ねじ82の
傾斜した縁又は後縁82b上にスリップ74の螺旋表面88を
乗せ、従ってスリップ74の内径を減少せしめることによ
って達成される。この小さいスリップの内径がカラー26
の「把持つ(gripping)」となる。
第11図に示されたスタビライザ125は、それがコイル型
スリップを使用している点で第1に第2図に示されたス
リップ25と異なる。スタビライザ125はスタビライザブ
レード128を備えたスタビライザ本体127と、上方コイル
スリップ129と、下方コイルスリップ130とを含んでい
る。スタビライザ本体127は、頂部開口133、底部開口13
4及び中央部分135を備えた円筒状又は管状部材である。
スタビライザ125はその上方内面136a上に左螺旋又はね
じ表面139と、その下方内面136b上に右螺旋又はねじ表
面140とを有している。上方ねじ139の下方端及び下方ね
じ140の上方端はそれぞれ上方ねじ肩141a及び下方ねじ
肩142aで終っている。肩141bと肩142bとの間に突出部14
3が本体127の中央部分135の周りに半径方向に配置され
ている。肩141a及び肩141bが周辺のスロット142を形成
する。螺旋又はねじ表面139は頂部開口133から中央部分
135まで螺旋状である。螺旋表面140は下方開口134から
中央部分135まで螺旋状である。
第11図に示された如く、ドリルカラー26が中央穴132を
通り挿入されている。ドリルカラー26は例示のみのため
に頂部端37及び底部端38で切断されている。
特に第11図を参照すると、突出部143が中央部分135から
半径方向の突出していて、ドリルカラー26をこすること
なくスリップ129及び130の底部164のための支え(res
t)として役立っている。
周辺のスロット141は第11図及び第12図に例示されてい
る如く、上方スリツプキー143aを収容している。周辺の
スロット143は第11図に例示されている如く下方スリツ
プキー143bを収容している。キー143a及び143bはカラー
26に対してこすることなくコイルスリツプ129及び130上
に肩163aを把持するために半径方向内方に充分突出して
いる。
左螺旋又はねじ表面139は、スタビライザ本体127の長手
方向の軸線に対してほぼ直角である前縁139aを有してい
る。更に、ねじ139はまた前縁139aから離れて傾斜又は
テーパーが付いている傾斜又はテーパーの付いた後縁13
9bを有している。
同様の方法で右螺旋又はねじ表面140はスタビライザ本
体127の長手方向の軸線に対してほぼ直角である前縁140
aを有している。更に、ねじ140はまた前縁140aから離れ
て傾斜又はテーパーがついている傾斜又はテーパーが付
いた後縁140bを有している。
例示のみの目的のためにスタビライザ127のねじ表面139
は7−3/4インチ(約197mm)標準外径ドリルカラー(7
−3/4インチNom.Dia.D.C)に適応するように設計された
スタビライザに対して第20図に例示されている。ねじピ
ツチ及びテーパーが同様に例示されている。ねじ140は
ねじ139と類似の寸法を有しているが、しかしねじ140は
右螺旋ねじである点が異なる。これ等の寸法は7−3/4
インチドリルカラーに対するものであり、そして本発明
を限定する意図を有していない。
スリツプ129及び130はねじ表面139及び140に対応して適
合していると理解されなければならない;従つて、スリ
ツプ129及び130は第20図に例示されたねじ設計に適合す
るように設計される。
上方コイル形スリツプ129及び下方コイル形スリツプ130
がまた第11図に示されている。上方コイル形スリツプ12
9はまた第13図に斜視図で示されている。上方スリツプ
は細長い金属の螺旋部材であり、その螺旋はスタビライ
ザ本体127の左螺旋又はねじ表面139に適合するように形
成され、且つ間隔をへだてられている。スリツプ129及
び130はそれ等の内面上に鋸歯状の縁及び/又は歯162を
有している。鋸歯状の縁及び/又は歯162はスタビライ
ザ125の中央穴132を通り挿入されたドリルカラー26を把
持するのを助ける。
コイル形のスリツプ129及び130は好ましくはスリツプ12
9及び130の外周辺上の仮想長手方向の縁に沿つて同等の
点において同じ半径を生成するような方法で製造され
る。スリツプ129及び130についての同じ半径のこの記述
はスリツプ29及び30に対する同じ半径の記述と同様であ
る。
同様の方法でスタビライザ本体127の螺旋又はねじ表面1
39及び140は一定の平均半径を有している。この一定の
平均半径は本体127の内部の仮想長手方向の線に沿つて
同様な点に対して一定の内側半径を表わしている。同様
な点に対するこの一定の内径の記述は上記の本体27に対
する記述と同様である。
スリツプ129上の左螺旋表面は後端部(trailing)129c
で終つており、そしてセグメントスリツプ又は肩163aで
急に始まつている。肩163aはスリツプの165の頂部から
底部164まで延びている。スリツプ129上の肩の長さ163a
は第11図に示されたキー143aを押すのに十分である。同
様に、スリツプ130上の肩の長さを163aはキー143bを押
すのに十分である。
上部スリツプ129はスタビライザ本体の上方端内にねじ
込まれまたは螺旋状に巻かれることができる。本体127
内へのスリツプのこの螺旋巻き(spiraling)は、スリ
ツプの下方端におけるセグメントストツプ163aがスタビ
ライザ本体のキー143aに衝突し、そしてスリツプ129の
底部164が肩141b上に静止するまで続く。
下方スリツプ130は、それが下方スタビライザ本体の右
螺旋又はねじ表面140に適応する(made up with)右螺
旋又はねじ表面を有していることを除いて、設計及び機
能において上方スリツプ129に類似している。下方スリ
ツプ130はまた上部スリツプ129のためのストツプ163aに
類似のストツプを有している。スリツプ130の上方端上
のセグメントストツプ163aがスタビライザ本体のキー14
3bに衝突して、そしてスリツプ130の底部164が肩142b上
に静止するまで、下方スリツプ130はスタビライザ本体
の下方端内にねじ込まれ又は螺旋状に巻かれる。
また回転矢印152が第12図に例示されている。矢印152の
時計の針の方向が標準ドリルストリング/カラー回転を
例示している(下方に見て)。本発明の更にこれ以上の
説明はこの標準の時計の針の方向の回転に関して説明さ
れている。また反時計の針の方向の矢印153が第12図に
例示されており、これはストリングがカラー回転矢印15
2によつて示された如く回転されているときドリルスト
リングに対するスタビライザ125の回転力又はトルクを
例示している。矢印153によつて例示されたスタビライ
ザの回転トルクはボアホール22の壁によつて加えられる
摩擦力によるものである。
ドリルカラー26上にスタビライザ本体127を取付けるに
は、スリツプセグメント129及び130がスタビライザ本体
127の内部内にねじ込まれ又は螺旋状に巻かれ、これに
よつて各々のスリツプはそのそれぞれの螺旋又はねじ内
表面139及び140と相互に係合する。
スリツプセグメント129及び130は、空所166及び166aが
存在しないような方法で挿入されるので、従つてスリツ
プを鋸歯状の縁間で最大内径まで膨脹を許容する。各々
のスリツプセグメントの鋸歯状の縁162間のこの最大許
容内径は本質的には解放されたスタビライザ位置であ
る。この解放されたスタビライザ位置において、スタビ
ライザ125はドリルカラー26上に据付けられることがで
きる。
スタビライザ125は、カラーを比較的に固定に維持し、
且つスタビライザ125を時計の針の方向に回転しなが
ら、ピン及びボツクスジヨイント連結を組み立てる前に
スタビライザをカラー上に配置することによつて、ドリ
ルカラー上に、且つ所望のドリルカラーの高さに据付け
られる。それからスタビライザ125は、スタビライザ125
を時計の針の方向に回転しながら、一方カラー26にいか
なる回転運動をも加えずに、カラーを含めてストリング
を引き上げることによつてカラー上に位置づけされる。
スタビライザ125が所望の高さに位置づけされたとき、
次にスタビライザはカラー26を比較的固定に保ちながら
カラー26上でスタビライザ本体127を反時計の針の方向
に回転することによつてカラー上にロツクされる。
スタビライザ125の緊付けはスタビライザ本体127をドリ
ルテーブルバイス又はトング(tong)によつて把持する
ことによつて達成される。カラー26は他のトングによつ
て把持される。スタビライザ本体はカラー26が比較的固
定に保たれているとき反時計の針の方向に回転される。
この回転は、スリツプ129及び130が比較的固定に保たれ
ている間に、本体127を回転せしめる。スリツプは固定
カラー26上への鋸歯状の縁162の把持作用によつて比較
的固定に保たれる。
スタビライザ本体127がスリツプに対して反時計の針の
方向に回転するとき、スリツプ129及び130はカラー26を
把持し、そして比較的に固定を保つ。スリツプ129及び1
30がカラー26を把持すると、回転トルクが時計の針の方
向に(下方に見て)スリツプ129及び130に加えられる。
スリツプ129及び130に加えられるこの回転トルクはスリ
ツプ129及び130をスタビライザ本体127から外す(unthr
ead)ように作用する傾向がある。スタビライザがカラ
ー上にあるとき、カラー26上のスリツプ129の把持作用
及びカラー26上のスリツプ130の把持作用がスリツプを
スタビライザ本体から外れる(unthreading)のを抑制
する。スリツプ129及び130は外れるのを抑制されるの
で、スタビライザ本体に加えられた回転トルクはスリツ
プ129及び130をスタビライザ本体のねじ139及び140の傾
斜した又はテーパーの付いた後縁139b及び140b上に乗ら
しめる。これは更にスリツプ129及び130の内径の減少を
生じ、これがカラー26の更にそれ以上の把持となる。
スリツプ129及び130が傾斜した縁又は後縁139b及び140b
上に乗るに従つて、空所166及び166aが作り出され、か
くてスリツプ129及び130をカラー26上に更にそれ以上締
付けせしめる。
本体127上の螺旋又はねじ表面139、140の形状及びコイ
ル形スリツプ129、130の各々の上の適合する螺旋又はね
じ表面によつて、スリツプはカラー26に対して本体127
の非常に僅かな回転で非常に速やかに緊付けられること
が可能である。
本体125の非常に僅かな回転によるカラー26に対するス
リツプ129及び130の緊付けは、スタビライザ本体127に
対するスリツプ129及び130の長手方向の変位をほとんど
生じない。本体127に対するスリツプ129及び130の比較
的少ないこの長手方向の変位は、スリツプから緊付けら
れるときスリツプ129及び130上のスリツプの鋸歯状の縁
162が比較的固定を保たれれなければならないので重要
である。カラー26に対するスリツプ129及び130の長手方
向の変位を最少にするために、スリツプ129及び130に対
する本体127の長手方向の変位も同様に最少にされるの
が好ましい。
本発明のユニークな、且つ革新的な面の1つは、本体12
7上の急な螺旋又はねじ表面139及び140並びにコイルス
リツプ129及び130上の対応する急な螺旋又はねじ表面で
ある。これ等の急な螺旋又はねじ表面はスリツプが機械
加工されるときにコイルスリツプ129及び130上に達成さ
れる。本体127上の螺旋又はねじ表面の形状と組合せて
スリツプ129及び130上のこれ等のねじはカラー26に対す
る本体127の最小量の相対的回転によつて達成されるカ
ラー上へのスタビライザの緊付けとなる。この最小量の
回転は本体127に対してスリツプ129及び130の最小の長
手方向の変位となる。
本体127に対するスリツプ129及び130の最小の長手方向
に変位はカラー26上へのスタビライザ125の更により有
効な緊付けとなる。
万一スタビライザ125が穴22内にある間に弛緩する場合
にはカラーに対するスタビライザ本体の僅かな回転のみ
でスタビライザは再び緊付けられる。従つてスタビライ
ザの緊付けは鋸歯状の縁162及び/又はカラー26が摩損
される(galled)前に達成される。
本発明のユニークな、且つ革新的な面の1つはドリルス
トリング21及びドリルビツト23が回転されているとき、
スリツプセグメント129及び130が回転トルクをスタビラ
イザに伝えることである。この回転トルクは、ストリン
グ21及びビツト23が回転されているとき、絶えずカラー
26上にスタビライザ125を緊付ける作用をする。
スタビライザ125が穴22内で動かなくなつた場合には、
ドリルストリング21上の上方への引つ張り(pull)、結
果としてドリルカラー26の上方への引つ張りは、この引
つ張り作用が動かなくなつたスタビライザ125に対して
カラー26及び下方スリツプ130を上方に引つ張る傾向が
あるので、下方スリツプセグメント130をカラー26によ
りきつく把持せしめる。これにより、スリツプの内径が
減少し、これによつてカラー26上へのスリツプ130の把
持を締付ける傾向があるように下方スリツプ130がスタ
ビライザ本体ねじ140の傾斜又はテーパーの付いた後縁1
40b上を走行する結果となる。従つてこの締付け作用は
同様にスタビライザ125をカラー26によりきつく把持す
る結果となる。同様な方法でドリルカラー26上の下方へ
の押しは上方スリツプセグメント129をカラーによりき
つく把持せしめる。
知る限りでは、現在使用中のスリツプ−オン(slip-o
n)スタビライザのどれも下記の3つの方法の任意の1
つを用いてスタビライザ本体の締付けを許容していな
い:1)ドリルストリングがその標準方向に回転している
ときドリルカラー上へのスタビライザスリツプの把持を
絶えず締付ける傾向があるように回転トルクを伝えるこ
と;2)下方スリツプ130を締付ける傾向があるようにカ
ラー上に上方への引つ張りを移すこと;3)上方スリツプ
129を緊付ける傾向があるようにカラー上の下方への押
しを移すこと。
スタビライザ125をカラー26かから解放するために、ス
タビライザ本体127はドリリングテーブルバイス又はト
ング(tong)によつて把持される。カラー26は他のトン
グによつて把持される。スタビライザ125は、カラー26
が固定に保たれているとき、時計の針の方向に回転され
る。この回転は本体26キー143a及び143bを、コイル形ス
リツプ139及び140のセグメントストツプ136aがキー143a
及び143bを押す点まで、回転せしめる。
時計の針の方向(下方に見て)のスタビライザの回転は
反時計の針の方向にスリツプ129及び130に加えられる相
対的回転力を生ずる。この相対的回転力はスリツプ129
を反時計の針の方向(下方に見て)に回転し、そしてス
リツプ130を時計の針の方向(下方に見て)に回転する
結果となる。上記の如くスリツプ129及び130が回転する
とき、スリツプはスタビライザねじ139及び140の傾斜し
た又はテーパーの付いた後縁139b及び140bから離れる
(ride off)。これはスリツプの鋸歯状の縁162をカラ
ーから解放し、従つてスタビライザの弛緩を生ずる。
スリツプ129及び130の弛緩はスタビライザ125をドリル
カラー内において上下に動くのを可能にし、従つてスタ
ビライザをカラーに再位置づけし、又はカラーから除去
可能にする。
スタビライザ本体127のスリツプ129とねじ表面139との
間の相互作用をよりよく理解するために、第14図乃至第
19図を含めて参照されるべきである。第14図及び第15図
はドリルカラー26の挿入前にスタビライザ本体127の頂
部内にねじ込まれたスリツプ129を例示している。
第14図はねじ表面139内にねじ込まれたスリツプ129を例
示している。スリツプ129の肩163aはキー143に対してお
り、1方スリツプ129の底部164は肩141bに対して静止す
る。更にコイル129は左螺旋又はねじ表面139の前縁139a
に対して静止する。第14図の平面図である第15図を参照
すると、スリツプ129の肩163aに対してキー143aの相対
的位置が例示されている。
次に第6図を参照すると、コイルスリツプ129がカラー2
6の挿入直後解放された又は緊め付けていない位置で例
示されている。カラー26がスタビライザ本体127内に挿
入されるとき、スリツプ129は半径方向外方に膨脹し、
これによつてスリツプ129の後縁129cをカラー26の中心
線から離してスリツプ129の後縁129cを動かすことに注
目すべきである。更に、左螺旋又はねじ表面139のねじ
前縁139a上のスリツプ129の保持表面は増加する。しか
し乍らキ−143aに対する肩163aの位置は変化しない。こ
れは更に第17図、第16図の平面図によつて例示されてい
る。
スリツプ129及びスタビライザ本体127を通り挿入された
カラー26は、スリツプ129とカラー26との間の最小間隙
によつてスタビライザはカラー26上に緊付けられていな
いが、鋸歯状の縁162によつて把持されている。
第18図を参照すると、スリツプ129が緊付けられた位置
で例示されている。スタビライザ本体127はカラー26上
にロツクされるか又はカラー26上に緊付けられる。スリ
ツプ129の後縁129cは第16図に例示された位置から目に
見えるほど動かされない。しかし乍ら、コイルスリツプ
129はもはや前縁139aあるいは左螺旋又はねじ表面139上
に静止せずに、むしろ左螺旋ねじ表面139の傾斜又はテ
ーパーの付いた後縁139b上に乗る。スリツプ129が左螺
旋又はねじ表面139の傾斜又はテーパーの付いた後縁139
b上に乗るに従つて、スリツプ129の内径は減少される。
スリツプ129の内径の減少はカラー26上へのスリツプ129
の緊付けとなり;従つて歯又は鋸歯状の縁162によつて
よりきつい把持を生ずる。第19図、第18図の平面図を参
照すると、肩163aに対するキー143aの相対的位置が例示
されている。ほぼ90度の角度変位が緊付けていない位置
から緊付けられた位置にキー143aとセグメントストツプ
163aとの間に予期されることに注目されるべきである。
第13図に示された上方スリツプ129及び第11図に示され
た下方スリツプ130は1つのみの螺旋又はねじ表面で、
又はスリツプセグメントがスタビライザ本体127内に挿
入されると同時にスタートするねじで形成されるこどで
きる。
追加の他のスタビライザ実施態様は、第13図に例示され
たスリツプに類似の単一右螺旋又はねじのコイル形スリ
ツプを使用することによつてこの単一スリツプを第9図
に例示されたスタビライザの如きスタビライザに組合わ
せることによつて実現されることができる。
第12図を参照すると、スタビライザの個々のブレード12
8は後縁よりも徐々に傾斜している前縁を有しているこ
とに気付かれるであろう。同様に、第3図及び第6図を
参照するとスタビライザのブレード28及び73は後縁より
もより徐々に傾斜している前縁を有している。ブレード
28、73及び128の前縁の徐々の傾斜はフオーメーシヨン
カツテイング(formation cuttings)構造を避けるのに
役立ち、一方後縁のへこんだ特徴は掘削泥水のための大
きな流路を提供する。
特定の実施態様に関して説明したスタビライザが本発明
によつて提供されたが、しかし、他の代りのもの、変更
及び変化は前記から当業者において明らかであろう。従
つて、本開示は、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲
内に入るすべてのこのような代りのもの、変更、及び変
化を含む意図を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は井戸内のドリルカラー上に据付けられた本発明
のスタビライザを示している、部分断面立面図である; 第2図は第1図に示されたスタビライザの詳細な構成を
例示しており、且つ第3図における2−2線に沿つて切
断したときのスタビライザの部分断面拡大立面図であ
る; 第3図は第2図における切断線3−3に沿つて切断した
ときの、スタビライザブレード、ドリルカラー、スリツ
プセグメント及びキーの平面図である; 第4図は第2図及び第3図に示された1つのスリツプセ
グメントの詳細な斜視図である; 第5図は第2図乃至第4図におけるスリツプセグメント
のためのキーセグメント及びキーセグメントを所定の場
所に保持するのに使用される保持リングを例示している
部分的に断面で示された拡大立面図である; 第6図は本発明の他の実施態様のスタビライザブレー
ド、ドリルカラー、スリツプセグメント及び解放キーの
全体的な構成及び輪郭を詳細に示している、第7図の切
線線6−6に沿つて切断したときの平面図である; 第7図はスリツプセグメントが把持位置にあるときの第
1図に示されたスタビライザの他の実施態様の断面立面
図である; 第8図は第7図に示されたスタビライザの他の実施態様
のために使用されるスリツプセグメントの詳細な斜視図
面である; 第9図は第7図に示された他の実施態様の詳細を例示し
ている部分断面拡大立面図である; 第10図はスリツプセグメントがレリーズ位置にあるとき
の第7図に例示された他の実施態様のスタビライザブレ
ード、ドリルカラー及びスリツプセグメントの全体的な
構成及び輪郭を例示している部分断面詳細立面図であ
る; 第11図は他の形状のスリツプセグメントを備えている、
第1図及び第2図に示された形式のスタビライザの部分
断面拡大立面図である; 第12図は第11図に示されたスタビライザの平面図であ
る; 第13図は第11図に示されたスタビライザに使用される上
方スリツプセグメントの詳細な斜視図である; 第14図はスリツプセグメントがレリーズ位置にあり、且
つカラーの挿入前のときの第11図に示されたスタビライ
ザの部分断面立面図である; 第15図はスリツプ及びスタビライザ本体キーの相対的位
置を例示している第14図の簡単化された平面図である; 第16図はスリツプセグメントがレリーズ位置にあり、且
つカラー挿入直後のときの第11図に示されたスタビライ
ザの部分断面立面図である; 第17図はスリツプ及びスタビライザ本体キーの相対的位
置を例示している第16図の簡単化された平面図である; 第18図はスリツプセグメントが締付け位置にあり、従つ
てカラーを把持しているときの、第11図に示されたスタ
ビライザの部分断面立面図である; 第19図はスリツプ及びスタビライザ本体キーの相対的位
置を例示している第18図の簡単化された平面図である; 第20図は7−3/4インチ(約197mm)標準外径ドリルカラ
ーに対するねじピツチ及びテーパーを詳細に示してい
る。 22……ボアホール 23……ドリルビツト 25……スタビライザ 26……ドリルカラー 28……スタビライザブレード 27……スタビライザ本体 29……上方スリツプセグメント 30……下方スリツプセグメント 31……キー 32……キー保持リング 35……中央部分 36……内部中央穴 39、54……左螺旋又はねじ表面 39a……前縁 39b……後縁 40……右螺旋又はねじ表面 43……弧状のスロツト 46、47……リングセグメント 57……長手方向スリツト 63……セグメントストツプ

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ドリルストリングに使用するスタビライザ
    において、 該ドリルストリングを収容する中央通路を有し、該中央
    通路の内側表面に右螺旋ねじが形成されており、該右螺
    旋ねじの端部に周方向に延びている凹部が形成されてい
    る略円筒状の本体部材と、 該本体部材の該凹部に設置されており、該本体部材の長
    手方向に延びている突起を有するキー部材と、 該本体部材と該ドリルストリングとの間に配置されるス
    リップ部材とを具備し、 該スリップ部材が、テーパーの付いた部分を有する右螺
    旋ねじを形成しており、 該スリップ部材の一端が、該突起に当接可能な長手方向
    に配置された肩で終わっている ことを特徴とするスタビライザ。
  2. 【請求項2】該突起が、該本体部材と一体である特許請
    求の範囲第1項記載のスタビライザ。
  3. 【請求項3】該凹部が、該本体部材の内側表面の周方向
    に延びており、 該キー部材が、該凹部に収容さる複数のリング状セグメ
    ントと、該セグメントから長手方向に延びている突起
    と、該セグメントの内面の周方向の延びているくぼみに
    配置された保持器リングとを備えている特許請求の範囲
    第1項記載のスタビライザ。
  4. 【請求項4】該スリップ部材が、一体のバスケット状部
    材である特許請求の範囲第1項記載のスタビライザ。
  5. 【請求項5】該バスケット状部材が、その底部から頂部
    までその全長に亙って長手方向に延びているスロットを
    有する特許請求の範囲第4項記載のスタビライザ。
  6. 【請求項6】該バスケット状部材が、その底部と頂部と
    の間において部分的に長手方向に延びているスロットを
    有する特許請求の範囲第5項記載のスタビライザ。
  7. 【請求項7】該スリップ部材が、コイル状部材である特
    許請求の範囲第1項記載のスタビライザ。
  8. 【請求項8】該スリップ部材が、その内面に、該ドリル
    ストリングに隣接する鋸歯状部分を有する特許請求の範
    囲第1項記載のスタビライザ。
  9. 【請求項9】該本体部材が、その外表面に長手方向に延
    びている少なくとも1つのブレードを備えている特許請
    求の範囲第1項記載のスタビライザ。
  10. 【請求項10】該スリップ部材及び該本体部材が、一条
    ねじを有する特許請求の範囲第1項記載のスタビライ
    ザ。
  11. 【請求項11】該スリップ部材及び該本体部材が、二条
    ねじ以上のねじを有する特許請求の範囲第1項記載のス
    タビライザ。
  12. 【請求項12】該本体部材の該右螺旋ねじが、長手方向
    軸線に対して略直角な前縁と、該前縁から離間したテー
    パの設けられた後縁とを有する特許請求の範囲第1項記
    載のスタビライザ。
  13. 【請求項13】該本体部材が、その外側に、前縁の傾斜
    よりも後縁の傾斜の方が大きいブレードを備えている特
    許請求の範囲第1項記載のスタビライザ。
  14. 【請求項14】ドリルストリングに使用されるスタビラ
    イザにおいて、 (a)該ドリルストリングを収容する中央通路を備えて
    おり、該中央通路が、上方内側表面と下方内側表面と中
    央部の周方向に延びている凹部とを有する略円筒状の本
    体部材であって、 該上方内側表面が、該本体部材の頂部から中央部に延び
    ている左螺旋ねじを備えており、 該左螺旋ねじが、テーパーの付いた部分を有し、中央部
    において該凹部において終わっており、 該下方内側表面が、該本体部材の底部から中央部に延び
    ている右螺旋ねじを備えており、 該右螺旋ねじが、テーパーの付いた部分を有し、中央部
    において該凹部において終わっている本体部材と、 (b)上方に延びている上方突起と下方に延びている下
    方突起とを有する、該本体部材の該凹部に設置されたキ
    ー部材と、 (c)該本体部材の該上方内側表面と該ドリルストリン
    グとの間に配置される、左螺旋ねじを形成する上部スリ
    ップ部材であって、 下方端が、該上方突起に当接可能である長手方向に配置
    された肩で終わっている上部スリップ部材と、 (d)該本体部材の該下方内側表面と該ドリルストリン
    グとの間に配置される、右螺旋ねじを形成する下部スリ
    ップ部材であって、 上方端が、該下方突起に当接可能である長手方向に配置
    された肩で終わっている下部スリップ部材と を具備することを特徴とするスタビライザ。
  15. 【請求項15】該上方突起及び該下方突起が、該本体部
    材と一体である特許請求の範囲第14項記載のスタビライ
    ザ。
  16. 【請求項16】該凹部が、該本体部材の内側表面の周方
    向に延びており、 該キー部材が、該凹部に収容さる複数のリング状セグメ
    ントと、該セグメントから長手方向に延びている突起
    と、該セグメントの内面の周方向の延びているくぼみに
    配置された保持器リングとを備えている特許請求の範囲
    第14項記載のスタビライザ。
  17. 【請求項17】該スリップ部材が、一体のバスケット状
    部材である特許請求の範囲第14項記載のスタビライザ。
  18. 【請求項18】該バスケット状部材が、その底部から頂
    部までその全長に亙って長手方向に延びているスロット
    を有する特許請求の範囲第17項記載のスタビライザ。
  19. 【請求項19】該バスケット状部材が、その底部と頂部
    との間において部分的に長手方向に延びているスロット
    を有する特許請求の範囲第18項記載のスタビライザ。
  20. 【請求項20】該スリップ部材が、コイル状部材である
    特許請求の範囲第14項記載のスタビライザ。
  21. 【請求項21】該スリップ部材が、その内面に、該ドリ
    ルストリングに隣接する鋸歯状部分を有する特許請求の
    範囲第14項記載のスタビライザ。
  22. 【請求項22】該本体部材が、その外表面に長手方向に
    延びている少なくとも1つのブレードを備えている特許
    請求の範囲第14項記載のスタビライザ。
  23. 【請求項23】該スリップ部材及び該本体部材が、一条
    ねじを有する特許請求の範囲第14項記載のスタビライ
    ザ。
  24. 【請求項24】該スリップ部材及び該本体部材が、二条
    ねじ以上のねじを有する特許請求の範囲第14項記載のス
    タビライザ。
  25. 【請求項25】該本体部材の該左螺旋ねじ及び該右螺旋
    ねじが、長手方向軸線に対して略直角な前縁と、該前縁
    から離間したテーパの設けられた後縁とを有する特許請
    求の範囲第14記載のスタビライザ。
  26. 【請求項26】該ドリルストリングが上方に引かれるに
    従って、該下方スリップ部材の右螺旋ねじに係合する該
    本体部材の該左螺旋ねじが、該下方スリップ部材を、該
    ドリルストリングに締め付け、 該ドリルストリングが下方に押されるに従って、該上方
    スリップ部材の左螺旋ねじに係合する該本体部材の該右
    螺旋ねじが、該上方スリップ部材を、該ドリルストリン
    グに締め付ける特許請求の範囲第14項記載のスタビライ
    ザ。
  27. 【請求項27】該本体部材が、その外側に、前縁の傾斜
    よりも後縁の傾斜の方が大きいブレードを備えている特
    許請求の範囲第14項記載のスタビライザ。
  28. 【請求項28】ドリルストリングに使用されるスタビラ
    イザにおいて、 (a)該ドリルストリングを収容する中央通路を備えて
    おり、該中央通路が、上方内側表面と下方内側表面と中
    央部の周囲方向に延びた凹部とを有する略円筒状の本体
    部材であって、 該上方内側表面が、該本体部材の頂部から中央部に延び
    ている左螺旋ねじを備えており、 該左螺旋ねじが、中央部において該凹部において終わっ
    ており、 該下方内側表面が、該本体部材の底部から中央部に延び
    ている右螺旋ねじを備えており、 該右螺旋ねじが、中央部において該凹部において終わっ
    ている本体部材と、 (b)上方に延びている上方突起と下方に延びている下
    方突起とを有する、該本体部材の該凹部に設置されたキ
    ー部材と、 (c)該上方内側表面と該ドリルストリングとの間に配
    置された左コイルと、該下方内側表面と該ドリルストリ
    ングとの間に配置された右コイルとを備えたスリップ部
    材と を具備することを特徴とするスタビライザ。
  29. 【請求項29】スタビライザを、時計回転方向に回転せ
    しめられるドリルストリングに取り付ける方法におい
    て、 (a)中央通路を有する本体部材を提供すること、 (b)該本体部材の上方部分に、テーパーの付いた部分
    を有する左螺旋ねじを備えた上方内側表面を設けるこ
    と、 (c)該本体部材の下方部分に、テーパーの付いた部分
    を有する右螺旋ねじを備えた下方内側表面を設けるこ
    と、 (d)該上方内側表面と該ドリルストリングとの間に、
    右螺旋ねじを備えた上方スリップ部材を配置すること、 (e)該下方内側表面と該ドリルストリングとの間に、
    左螺旋ねじを備えた下方スリップ部材を配置すること、 (f)該本体部材に対して該ドリルストリングを反時計
    回転方向に回転することによって、該本体部材を該ドリ
    ルストリングに対して緩め、該本体部材を該ドリルスト
    リングの所望位置に移動せしめること、 (g)該本体部材に対して該ドリルストリングを時計回
    転方向に回転することによって、該上方スリップ部材及
    び該下方スリップ部材を、それぞれ、該上方内側表面の
    左螺旋ねじのテーパー付いた部分及び該下方内側表面の
    左螺旋ねじのテーパー付いた部分に乗せ、これによっ
    て、該本体部材を該ドリルストリングの所望位置に固定
    すること、 (h)該ドリルストリングが下方に押されるとき、該上
    方内側表面の該左螺旋ねじが、該上方スリップ部材を該
    ドリルストリングに締め付けること、 (i)該ドリルストリングが上方に引かれるとき、該下
    方内側表面の該右螺旋ねじが、該下方スリップ部材を該
    ドリルストリングに締め付けること を含むことを特徴とする方法。
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