JPS6137437B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属シールプラグ、特に水中の油井及
び／もしくはガス井システムの管材料を密閉する
のに使用する金属シールプラグに関する。

本発明に係る改良されたプラグは、海底管材料
用の信頼性のある、針金線あるいは管材料により
取付け及び取りはずし可能なプラグが提供する金
属対金属シールを利用するものである。金属対金
属型シールは、従来の弾力のあるエラストマー型
シールよりもすぐれた密閉信頼性を有している。
金属シール用に選択された材質は、利用可能なエ
ラストマー材料より破損およびその結果としての
漏れをおこしにくい。エラストマーシール装置
は、時間、ガス注入、低温流れあるいはクリープ
によつて変質し易い。海底の樹枝状管に使用され
る場合、改良されたプラグは、仕上作業の完了後
で且つ仕上立ち管の引き抜き前に挿入される。こ
の方法で使用される場合、当該プラグは、弾力シ
ールだけを使用する油圧作動バルブあるいはプラ
グよりも経費がかかることがなく、より信頼性の
ある圧力シールを提供し、より信頼性のある管材
料開閉装置を提供する。

本発明によれば、管材料部分を密閉するのに使
用するプラグは、第１ハウジング及び第２ハウジ
ング、及び両ハウジング間の運動を制限するため
に両ハウジングを互いに連結する内部心棒を含ん
でいる。第１ハウジングが第２ハウジングに関し
て移動する時、第１及び第２ハウジング上の固定
装置は、管材料に形成された凹所にプラグを固定
するように協働する。第２ハウジングは金属シー
ル装置を有し、当該シール装置は、固定装置が管
材料の凹所に固定されるとき管材料とプラグとの
間の環状部を密閉するように、管材料の金属密閉
面および第２ハウジングの金属密閉面と係合して
密閉する。固定装置と金属シール装置との間の距
離、及び管材料の凹所と管材料の金属密閉面との
間の距離は、プラグが管材料内に固定されたとき
金属シール装置が適切な負荷を確実に与えられる
ように選択される。

第１図に示された管材料プラグ組立体１０は、
上部管状ハウジングＡ、下部管状ハウジングＢ、
内部心棒Ｃ及び下部閉鎖先端部材Ｄを含む。上部
ハウジングＡは、本体部材１２に螺合した針金線
挿入及び回収用首部１１を有し、本体部材１２
は、１３ａで指示された固着用勾配を有する円錐
形部材１３に螺合している。本体部材１２は、流
体流路１４及びシヤーピン１６が中に配置される
向かい合つた開口１５を有している。シヤーピン
１６は、第４図に同じく示されているように心棒
Ｃの開口１７を貫通している。シヤーピン止め輪
１８が、本体部材１２に形成された溝の中に配置
されている。円錐形部材１３は、流体流路２０及
び内側係止肩部２１を有し、この肩部２１は、心
棒Ｃに形成された拡大肩部２２と係合して支持す
る。下部ハウジングＢは固着ユニツト２５を収容
し、このユニツト２５は拡張−引込み自在の固定
ラグあるいはドツグ２６を備えている。先端部材
Ｄは、固着ユニツト２５に螺合してこのユニツト
とともに環状の凹所２９を形成し、この凹所の中
に環状の三日月形金属シール部材３０が配置され
ている。固着ユニツト２５は又流体流路３２を備
えている。止めねじ３３が、下部ハウジングＢに
螺合した心棒Ｃを保持し、止めねじ３４は、先端
部材Ｄに螺合した固着ユニツト２５を保持してい
る。流路１４，２０及び３２は、プラグ内に液体
が捕えられるのを防止するために設けられてい
る。

同じく第２図に示されているように、固定ドツ
グ２６はそれぞれ傾斜上面４０を備え、この上面
４０は、管材料部分４３の内壁に形成された固定
用凹所４２の適合する傾斜肩表面４１に対して押
しやられる。第３図に示されているように、環状
のシール部材３０は傾斜密閉面４５及び４６を備
え、これら密閉面４５および４６はそれぞれ、管
材料部分４３の内壁に形成された特別の傾斜をも
つた密閉肩部受け面４７、及び凹所２９において
固着ユニツト２５に形成された傾斜密閉面４８と
適合して密閉する。管材料部分４３の面４１と４
７との間の間隔もしくは距離及びプラグ１０の面
４０と４５との間の間隔もしくは距離は、プラグ
１０がその作用位置に固定された時密閉のためシ
ール部材３０に適当な負荷が与えられるように正
確に選択される。第３Ａ図は密閉受け面４７の変
形を示すものであり、受け面４７は、シール部材
３０の移動を制限するのに役立つ停止出張り部分
４７′を備えている。固定凹所の肩部４１に関し
た出張り部分の位置は、試置圧力がプラグの上方
から加えられるときプラグの移動の阻止するため
に、プラグ本体およびシールに所望の予備負荷を
加えることができるように、寸法を制御される。

第５図において、変形された先端部材D′はエ
ラストマー製山形パツキン５０を有し、このパツ
キン５０は、密閉面４７の下方の管材料部分４３
の小さめの穴の中に配置されていて、端部材
D′と管材料４３との間の環状部を、上向き流れ
（下向き流れではない）に対し密閉する。

第６図には、第１図及び第２図で示されたプラ
グの他の変形が示されている。先端部材Ｄのかわ
りにデイバーターユニツトＥが固着ユニツト２５
に螺合していることを除いて、構成要素はすべて
第１図及び第２図の場合と同じである。ユニツト
Ｅは、向きをつけられた輪郭５７を備えるデイバ
ーター５６に取り付けられた回転継ぎ手５５を有
している。輪郭５７の上部の垂直スロツト５８で
終つている。デイバーター５６は形端５９を有
し、この形端５９は図示されている如き適当な位
置にあるとき、全体的に６１で示された油およ
び／あるいはガス生産水中樹枝状管の一部を形成
する彎曲管材料部分６０の彎曲輪郭に適合する。
垂直な管材料部分４３′は彎曲管材料部分６０へ
直結している。管材料４３′は、第２図の凹所４
２と類似の凹所４２′及び第２図及び第３図の肩
部４７の類似の肩部密閉面４７′及び配向された
キー６２を備えている。

第７図には、直径の減少した壁７０及び上肩部
７１によつて形成された下方凹所を有する固着ユ
ニツト２５″が示されている。先端部材D″は固着
ユニツト２５″の下端に螺合している。壁７０は
望ましくは研摩されていて、肩部７１と先端部材
D″の上端との間の壁７０の周りに配置され全体
的に７２で示された円錐形金属シールリング組立
体に対する密閉面を提供する。組立体７２は２個
のスペーサーリング７３及び７４を含み、これら
両リング間には２個の円錐形金属シールリング７
５が配置されている。

負荷がかかつている場合、第７図に示されてい
るように、リング７５は圧縮され、管材料部分４
３″の内壁密閉面８０において及びユニツト２
５″の壁７０において密閉する。スペーサーリン
グ７４は７６において傾斜していて肩部表面４
７″の傾斜部と適合し、肩部表面４７″の上に位置
する。

プラグ１０は、従来より周知の技術にもとずい
て管材料４３内に挿入されかつ管材料から引き抜
かれる。プラグ１０を取り付けて管材料部分４３
を密閉する場合、プラグ１０の首部１１は、挿入
具及び震動装置に連結され、環状シール３０の密
閉面４５が管材料４３の肩部４７に到達する迄、
プラグ１０の構成要素が第１図に示された状態
で、即ちハウジングＡがハウジングＢに対して移
動することなく、針金線あるいは管によつて管材
料４３を通して下げられる。それからプラグ１０
はシヤーピン１６に衝突して作動円錐形部材１３
を下に押し、固定ドツグ２６を凹所４２内へ押し
込み、そして適合面４０及び４１を互いにくさび
留めする。第３図に示されているように、リング
３０の面と固着ユニツト２５の面は、Ｐで示され
ているように、リング３０が管材料部分４３内で
密閉位置にあるとき面と向かい合う。所要の予備
負荷をプラグ１０の寸法上の限度内においてシー
ルリング３０に付与するために、先端部材Ｄは、
プラグ１０を管材料４３の中へ挿入するに先立つ
て、リング３０の上方密閉面４６に力が加えられ
て固着ユニツト２５の傾斜密閉面４８に対して密
に圧着されるまで、締めつけられる。予備負荷が
加えられた後プラグ１０を管材料部分４３内の密
閉位置へ配置する前に、リング３０の面及び固着
ユニツト２５の面は、好ましくは第１図でP′で示
されているように約0.010インチ（0.254mm）ない
し0.015インチ（0.381mm）離れている。このよう
に予備負荷を与えることによりプラグ１０の垂直
行程を最小にすることができ、かつリング３０の
傾斜密閉面４５とハウジング２５内の固定ドツグ
２６の傾斜面４０との間の離間寸法を正確に設定
することができる。固定ドツグ２６は固定凹所の
上方傾斜面４１に係合し、ドツグが心棒円錐部１
３ａによつて拡張されると、該ドツグはプラグ１
０に加わる下向きの力を分け与える。沈降具の震
動作用の結果としての下向きの衝撃によるこの下
向きの力は、ガスケツトに高残留ひずみを付与す
る。プラグ１０を更に下向きに震動させると、リ
ング３０の面４５に管材料部分４３の傾斜面４７
に対する所望の負荷を与え、プラグ１０と管材料
部分４３の面４７との間を確実に流体密に密閉す
る。円錐部１３の固定傾斜部１３ａが流体密な密
閉状態を確実に維持する。円錐形の固定心棒１３
ａは傾斜していて、沈降力は、心棒とドツグとの
間の摩擦によつてプラグ内に留保される。圧力に
より作動状態にされるように設計されたガスケツ
トと連結された機械的な作動化機能は、この密閉
システムをフランジ式連結において使用される密
閉システムに匹敵するものにする。それから流体
圧力をプラグ１０のまわりの管材料部分に加え
て、密閉試験をするのが良い。その後で震動装置
及び挿入工具を周知の方法で首部１１からとりは
ずしてとり出す。

プラグ１０をとり出したい場合、引抜用工具及
び震動装置を針金線あるいは管で吊つて管材料４
３内に挿入し、引抜用工具を首部１１に掛け止め
する。それから、作動用円錐部１３が上昇してド
ツグ２６を解放し、ドツグが引つ込んでプラグ１
０を引抜くことができるようになるまで、プラグ
を上向きに震動させる。

第５図に示された付加的なエラストマーシール
５０は流体がプラグ１０のまわりを通つて管材料
４３内を上方へ流れるのを防止するが、金属シー
ル３０を試験する場合にはプラグ１０の上方から
下方の流れを可能にする。シール５０は、座面４
７が損傷して密閉できなくなつたような場合に金
属シール３０を補助するために使用するのがよ
い。

第６図に示されたプラグ１０′の取り付け及び
取りはずしは、第１図ないし第４図のプラグ１０
の取り付け及び取りはずしと同様に行なわれる。
デイバーター５６の配向輪郭５７が配向キー６２
と係合して、垂直スロツト５８がキー６２の上に
整列するまでデイバーターを回転させるまで、プ
ラグ１０は、針金線あるいは管につるした挿入用
工具および震動装置とともに管材料４３′内を下
げられる。シールリング３０が密閉面４７′に係
合すると、デイバーター５６の彎曲面５９は彎曲
管材料６０の穴と正しく整列する。固着ユニツト
２５はしかる後、、密閉面４５を密閉面４７′に対
し、及び密閉面４６を密閉面４８に対して圧接し
て環状リングシール３０に適切十分に負荷を与え
る位置へ、震動させて挿し込む。プラグ１０′を
管材料４３′内に挿入する前にデイバーターユニ
ツトＥをハウジングＢに締めつけることによつ
て、面４６を密閉面４８に対し密に押しつけシー
ルリング３０に所望の予備負荷を与えるのが良
い。デイバーター端５８はデイバーターが図示さ
れているように正しい位置にある時、彎曲管材料
６０が該管を通る通路の外側の穴となめらかに一
致するような形状を有している。第６図のプラグ
１０′及びデイバーター５６は上向きに震動させ
ることによつて解き放され、プラグ１０の引き抜
きに関して既述したのと同じ方法で引き抜かれ
る。

第７図のプラグ１０″の挿入及び設置操作は、
第１図ないし第４図について既に述べた操作と同
様である。正しい位置への降下過程において、金
属シールリング７５は圧縮され、スペーサーリン
グ７３が肩部７１と衝合し、スペーサーリング７
４は先端部材D″の頂部と衝合する。下方のスペ
ーサーリング７４の傾斜面７６は、管材料部分４
３″の面４７″と接触する。プラグ１０″はその設
置操作によりもたらされる圧力によつて下方へ移
動し続けるとき、金属シールリング７５は圧縮さ
れてその外縁を面４７″の上側の管材料部分４
３″の壁面８０と係合するように動かされる。更
に移動を続けると、シールリング７５の外縁は面
８０に密接するように押しつけられ、一方シール
リング７５の内縁は固定ユニツト２５″の研摩さ
れた壁面７０に対して密に押しつけられて、プラ
グ１０″と管材料部分４３″との間の空間を密閉す
る。それからシールの有効性が第１図ないし第４
図に関して説明したようにして試験される。図に
は２個のシールリング７５が示されているけれど
も、望むならば、１個あるいは２個以上のシール
リング７５を使用してもよい。

第１図ないし第４図の実施態様の環状シール部
材３０は、取り替え可能なシール部材として図に
示されかつ説明されているけれども、かかるシー
ル部材を固着ユニツト２５と一体にあるいは固着
ユニツト２５の一部分として構成してもよい。こ
のような場合環状シール部材にはただ１つの密閉
面４５だけしかない。密閉面４７，４８，８０及
び７０が腐食しないように、ステンレススチール
リングの形状をなす密閉材料をこれらの面に接着
してもよい。又、以上に説明した管材料プラグは
海底装置に用いられているけれども、海底以外の
他の利用も考えられる。特許請求の範囲に記載さ
れた本発明の範囲から逸脱することなく、ここに
示されおよび／あるいは説明された本発明の実施
例を変更および変形することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラグの一実施態様を示す部
分的断面図、第２図は、管材料の中の密閉位置に
ある第１図のプラグの図、第３図は、第１図及び
第２図のシールリングの密閉位置における拡大
図、第３Ａ図は変形された密閉面を示す第３図と
類似の図、第４図は第１図の４−４線に沿つた断
面図、第５図は変形されたプラグを示す図、第６
図は、管材料の中の密閉位置にある他の変形によ
るプラグの部分的断面図、第７図は、プラグのた
めの変形されたシールリングの断面図である。 １０，１０′，１０″……プラグ、１２……本体
部材、１３……円錐形部材、１６……シヤーピ
ン、２５，２５″……固着ユニツト、２６……固
定ドツグ、２９……環状溝、３０……金属シール
部材、４３，４３′……管材料、５０……パツキ
ン、５５……回転継手、５６……デイバーター、
６０……彎曲管材料、７２……金属シール組立
体、７３，７４……スペーサーリング、７５……
金属シールリング、Ａ……上部管状ハウジング、
Ｂ，B″……下部管状ハウジング、Ｃ……中間心
棒、Ｄ，D″……下部閉先端部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 傾斜面をもつ固定用凹所を有しかつ、内壁に
   形成した傾斜密閉面を有する管材料を密閉するた
   めに使用するプラグであつて、 第１ハウジング及び第２ハウジング； 第１ハウジングと第２ハウジングとの間の運動
   を制限するために、前記第１ハウジングおよび第
   ２ハウジングを互いに連結する内部心棒； 前記第１ハウジングが前記第２ハウジングに関
   して運動する時、前記プラグを前記管材料凹所に
   固定するようになつている前記第１ハウジング上
   の固定装置及び第２ハウジング上の固定装置；を
   有し、 前記第１ハウジング上の固定装置は円錐形部分
   からなり、前記第２ハウジング上の固定装置は、
   前記円錐形部分によつて拡張され得る拡張−引込
   み自在のラグからなり、該ラグは前記凹所の前記
   傾斜面にくさび係合するための傾斜面を有し、 前記第２ハウジングは、傾斜密閉面及び環状金
   属シール装置を有し、前記金属シール装置は、前
   記管材料と前記第２ハウジングとの間の空間を密
   閉するように、前記管材料の前記密閉面を密閉す
   るための第１傾斜密閉面及び前記第２ハウジング
   の前記密閉面を密閉するための第２傾斜密閉面を
   有し、前記ラグの前記傾斜面と前記金属シール装
   置の第１密閉面との間の距離は、前記プラグが前
   記管材料凹所に固定される時、密閉のために前記
   金属シール装置に適切に負荷が確実に与えられる
   ように正確に選択されることを特徴とするプラ
   グ。 ２ 前記第２ハウジングに連結された閉鎖端部材
   を有することを特徴とする、特許請求の範囲第１
   項記載のプラグ。 ３ 前記第２ハウジングに連結された回転継手、
   及び前記回転継手に連結されたデイバーターを有
   することを特徴とする、特許請求の範囲第１項記
   載のプラグ。 ４ 前記金属シール装置の第２密閉面と前記第２
   ハウジングの密閉面との間にあらかじめ負荷与え
   るための装置を含むことを特徴とする、特許請求
   の範囲第５項記載のプラグ。 ５ 前記金属シール装置は、内方密閉縁及び外方
   密閉縁を有する少なくとも１個の密閉リングから
   なることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記
   載のプラグ。