JP2001505281A - 巻き取り可能な複合管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 石油業における用途において保管及び使用のためにリール上に巻き取ることの可能な巻き取り可能な複合管（１０）。本巻き取り可能な管は、その破裂及びつぶれ圧力を上げ、引張強度、圧縮強度及び負荷支持能力を高めつつ、尚、開放孔形状のままリール上に巻き取るべく曲げ能力が充分に維持された、独自の異方性特性を呈するものである。本巻き取り可能な複合管には、内側ライナ（１２）、接続層、ファイバ複合層、圧力隔壁層、及び外側保護層を含めることができる。ファイバ複合層は独自の三軸方向編組構造を有していてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 巻き取り可能な複合管発明の分野 本発明は概ね石油業で用いるのに適した巻き取り可能な管材料、特に、高い応 力に耐える能力を備えた複合材料から構成された巻き取り可能な管材料に関する ものである。発明の背景 巻き取りの可能な管材料、つまりリール上に巻き取ることの可能な管材料は数 多くの油井作業においてごく普通に用いられている。典型的な油井作業には、ワ イヤ線ケーブルを鑿井用工具を用いて下げ孔に挿入すること、様々な化学物質を 下げ孔に搬送する作業、及びドリル孔の内側表面に対する作業が含まれる。使用 される管は、一つの鑿井に関して用いられ、次にリールで別の鑿井位置に運搬で きるよう、巻き取りが可能であることが求められる。鋼製のコイル管材料は多く の場合巻き取りが可能であるが、それは、この製品に用いられる鋼が高い延性を 呈する（つまり弾性変形が可能であること）からである。残念ながら、鋼製のコ イル管材料を繰り返し巻き取り使用していると疲労による損傷が発生し、この損 傷により、その鋼製コイル管材料が突然破裂して損傷することがある。鋼製のコ イル管材料を扱う上での危険性、つまり人員に対する危険性と、壊れた管材料部 分を回収するのに必要な休止時間から生じる高い経費とから考えると、鑿井に僅 かな回数往復させただけで、鋼製コイル管材料を廃棄しなければならない。 鋼製のコイル管材料はまた、使用を繰り返すと膨張しやすいことが判明してい る。管が膨張すると壁厚が小さくなり、またそれに伴ってその鋼製コイル管材料 の圧力支持能力も低下する。当業において公知の鋼製コイル管材料は、多くの場 合、内圧で最大約５，０００ｐｓｉまでという制限がある。従って、それより高 い圧力及び継続的な屈曲は鋼製管の一体性及び寿命を低下させることが多い。 例えば、鋼製コイル管について現在許容されている産業基準は、７０ｋｓｉか ら８０ｋｓｉまでの降伏強度を備えたＡ６０６型４改良ＨＳＬＡ鋼である。ＨＳ ＬＡ鋼製管材料はその管材料の投入及び回収の際、その材料が弾性状態を維持す るのに必要な最小曲げ半径よりも著しく小さな半径に曲げられることが多い。弾 性変形を保った状態と、弾性変形のない状態との間で鋼製コイル管材料を繰り返 し曲げることで、鋼製管本体に回復不能な損傷が引き起こされ、少ない回数の使 用で疲労性の故障が起きる。 加えて、鋼製コイル管材料を高い内圧及び曲げ負荷にさらすと、この等方性の 鋼は、加えられた圧力及び曲げ負荷により、高い三軸方向の応力を生じる傾向に ある。高い三軸方向の応力が生じた結果、管が著しく弾性変形し、よく「膨れ」 と呼ばれる、管本体の直径の生長が起きる。鋼製コイル管に膨れが起きると、管 の平均壁厚が減少し、しばしば壁厚が減少した部分での鋼製管の破裂が起きる。 鋼製コイル管にはまた、鑿井に対する工程で用いられる材料の腐食作用や、鑿 井の内側表面に配された材料により管の壁が薄くなるということがある。様々な 材料の腐食作用から生じたこの薄肉化により、鋼製コイル管材料の圧力及び引張 力負荷定格が減少する。 従って、鑿井条件で使用及び巻き取りが可能であり、鋼製の管材料のような制 限がなく、また化学物質に対して耐性の高い非鋼製のコイル管材料を提供するこ とが好ましい。 巻き取られるよう、そしてまた流体を搬送するように設計された従来の非金属 製管状構造は、その大部分が、それらがホースと呼ばれるか呼ばれないかに関係 なくホースとして形成されたものである。このようなホースの一例は米国特許第 ３，８５６，０５２号に述べられたフォイト氏の構造であり、この構造では側壁 に長手方向の強化を有していることで柔軟性のホースが、ある一平面に優先的に つぶれることができる。しかしながら、この構造は、圧縮負荷又は高い外圧負荷 に耐えることのできない加硫ポリエステルコード層を持つ旧来のホースである。 ホースは、典型的に、ファイバを相互に保持するためにゴム等のエラストマを用 いているが、エポキシ等の高い弾性率を備えた可塑性バインダは用いていない。 ホースは曲げを行い、また内圧を支持するよう設計されているが、通常では外圧 又は高い軸方向の圧縮又は引張負荷に曝されることはない。 ホースの両端が対向する力に曝されていると、このホースには引張力が加えら れていると言う。ホースの特定の横断面における引張応力は、ホースの横断面領 域に対する対向する力による、その部分でかかっている力の比であると定義され ている。この応力は引張応力と呼ばれ、各部分がもう一方の部分に向かって引っ 張っていることを意味する。 対向する力にさらされているときのホースについて更に述べると、歪みという 用語は、応力にさらされているときのホースの寸法又は形状の相対的変化を言う 。例えば、ホースが対向する力にさらされているとき、その自然の長さがＬ０で あるホースはＬ１＝Ｌ０＋デルタＬまで伸長し、このときデルタＬはその対向す る力によるホース長の変化である。こうして、このホースの引張歪みは、デルタ ＬのＬ０に対する割り当て量、つまり、長さの増加分対自然の長さの比として定 義される。 ある歪みを生むのに必要な応力は、応力の加えられる材料の性質に左右される 。応力の歪みに対する比、又は単位歪み毎の応力は、弾性率と呼ばれる。弾性率 が大きければ大きいほど、ある歪みに対して必要な応力も大きくなる。 ホースで用いられるものなど、エラストマ種の材料の場合は、破損時の伸び率 が大変高く（典型的には４００パーセントを越える）、応力歪み反応も著しく非 線形であるため、所定の伸び率に相当する弾性率を規定しておくことが通常行わ れている。２００パーセントの伸び率に相当するエラストマ材料の弾性率は、多 くの場合、３００ｐｓｉから２０００ｐｓｉの範囲型である。対照的に、複合管 に用いられる典型的な可塑性のマトリックス材料の弾性率は、１００，０００ｐ ｓｉから５００，０００ｐｓｉ又はそれ以上の範囲にあり、破損に至る代表的な 歪みは２パーセントから１０パーセントの間である。弾性率及び破損に至る歪み における、ゴム及び可塑性材料間、ひいてはホース及び複合管間のこの大きな違 いが、比較的低い外圧でホースが概ね平らな状態につぶれてしまう理由である。 更に、この大きな違いのために、ホースは高い軸方向の引張力又は圧縮負荷を支 持することができず、一方、複合管に用いられる可塑性マトリックス材料のより 高い弾性率という特性は、ファイバに負荷を伝えるのに充分な剛性をもたらし、 ひいては、高い外圧及び軸方向の引張力並びに圧縮力に、つぶれることなく耐え ることができるものとしている。 高い外圧及び圧縮負荷に耐える複合管の構成方法には、管が充分な強度を有し ているかを確認するための複雑な複合機械工学原理の使用が含まれる。比較的に 小さな直径に曲げることができ、かつ、高い外圧要件と組み合わされた、内圧及 び高い引張及び圧縮負荷を支持することのできる本当の複合管を構成することは 不可能であると考えられてきた。特に、ホースは、高い圧縮及び外圧負荷には耐 えられないであろう。 従って、本発明のある一つの目的は、鋼製の管材料の構造上の制限がなく、ま た鑿井条件で使用及び巻き取ることのできる、概ね非金属の巻き取り可能な管を 提供するための装置及び方法を提供することである。 本発明の更なる目的は、鑿井上で使用でき、また多種の化学物質を下げ孔に迅 速かつ安価に搬送することのできる複合コイル管を提供することである。 本発明のもう一つの目的は、コイル管の破裂及び破損を起こすのに充分な疲労 を被ることのない、巻き取り及び曲げを繰り返すことの可能なコイル管を提供す ることを含む。 本発明のその他の目的は、巻き取り可能な管に腐食を起こすことなく腐食性の 流体を支持することのできる巻き取り可能な管の提供、軽量なコイル管の提供、 そしてより高い内圧及びより高い外圧に管の一体性を失うことなく耐えることの できるコイル管の提供を含む。 これらの目的及びその他の目的は、以下の説明から明らかとなるであろう。発明の概略的説明 本発明は、コイル管を形成するのに現在用いられている等方性金属の性能の限 界を越える可能性をもたらす複合コイル管を提供し、それにより、コイル管の寿 命を向上させ、またコイル管の稼働パラメータを延ばすことで上述の目的を達成 するものである。本発明の複合コイル管は、とりわけ、高い破裂圧力及びつぶれ 圧力、並びに高い引張強度、圧縮負荷強度、並びに負荷支持能力を提供すること のできる、独自の異方性的特性を呈する複合層を提供することで、現在の鋼製コ イル管材料の持つ欠点を克服するものである。 本発明の複合コイル管は、マトリックスに埋設されたファイバを有する複合層 と、ポリマ材料から形成された内側ライナとを含む。複合層のファイバは内圧及 び外圧に耐え、低い曲げ剛性を提供する方向に向き付けされている。この複合コ イル管は、等方性金属の性能の限界を越える能力をもたらすことで管の寿命を向 上させ、また稼働パラメータを延ばす。加えて、複合コイル管に用いられるファ イバ、マトリックス、及びライナは、管を腐食に対して耐性とし、また油井及び ガス鑿井又はフローラインの処理に使用される化学物質に対しても耐性を持たせ るものである。 内圧の高い、数回の可塑性変形曲げサイクルにさらした場合、本発明に基づい て構成ざれた複合コイル管の寿命は、従来の鋼製管の寿命より概ね長い。複合コ イル管は、更に、既存の同心上の鑿井作業における垂直及び水平方向のリーチを 延長することを可能とする。ある一つの稼働形態としては、本複合コイル管を鑿 井孔内で一本の連続した小径の管材料として用いて特定の鑿井孔内作業を行わせ る。作業終了時には、この小径の管材料を鑿井孔から回収して大型のリールに巻 き取り、作業位置問の移動に向ける。コイル複合管の用途としては他にも、鑿井 、フローラインのせん孔や、鑿井又はフローライン内での修理作業等、より長い リーチでの用途がある。 特に、本発明は、ポリマ材料から形成された内側ライナと、この内側ライナを 被包する複合層とを有する複合コイル管を提供するものである。複合層には、三 軸方向に編組された三本のファイバが含まれる。三軸編組構造は、特定の方向に 編組され、かつ可塑性のマトリックスに埋設された三本以上のファイバから形成 される。三軸編組においては、第一の構造ファイバは管の長手軸方向に沿って螺 旋又は軸方向に延びる。第二の編組ファイバは、第一の構造ファイバに対して、 又は管の長手軸に対して時計方向の螺旋方向に延びる。第三の編組ファイバは、 第一の構造ファイバに対して、又は管の長手軸に対して逆時計方向の螺旋方向に 延びる。加えて、第一の構造ファイバは第二又は第三あるいは両方の編組ファイ バと撚り合わされている。この三軸方向編組構造と共に構成された複合コイル管 は、向上した破裂圧力特性、つぶれ圧力特性、高い曲げ特性、引張負荷、及び圧 縮負荷を備えた独自の異方性の特性を呈する。 複合層は、少なくとも１００，０００ｐｓｉの引張弾性率、少なくとも５％の 最大引張伸び率、及び少なくとも華氏１８０度のガラス転移温度を有するマトリ ックス材料を用いて構成することができる。管の高い強度は、管の長手軸に対し て３０度から７０度の間の角度を成した螺旋方向に延びるファイバを、ファイバ 体積で少なくとも８０％有する層を形成することで達成することが可能である。 本発明の更なる態様においては、複合管は、内部の流体が管材料から漏出する ことを防ぐための圧力封止部材として働くライナを含む。この内側ライナは、同 時押出成形された複合ポリマから形成される。ライナを形成するポリマには更に ホモポリマ又はコポリマを含めてもよい。ライナを形成するポリマ材料は、流体 （つまり気体及び液体）に対して不浸透性である。内側ライナには更に、腐食物 質に対して化学的に耐性の材料を含めてもよい。 ライナは、コイル複合管の曲げ特性、強度特性、及び圧力特性を高めることと なる向上した機械的性質を有するよう構成することができる。例えば、ライナに 、少なくとも２５％の機械的伸び率、及び少なくとも華氏２５０度の溶融温度を 持たせることができる。ライナはまた、内側ライナと複合層との間の接着強度を 上げることで複合管の圧力特性を高めることができる。これは、ライナの外表面 に溝を配し、この溝が、複合層をライナの外側に接着させるマトリックス材料を 保持することができるようにすれば達成可能である。 本発明の別の特徴には、発生した静電荷を散逸させることのできるライナの提 供が含まれる。カーボンブラックの添加剤を有するライナは、静電荷の発生を防 ぐことができる。静電荷の発生を防ぐことにより、ライナは、管内を循環する可 燃性の流体の発火を、より防ぎ易い性質となる。 ある好適な実施例においては、複合層は、三軸方向に編組して撚り合わされ、 かつマトリックス材料中に懸架された三本以上のファイバから形成される。例え ば、複合層には、螺旋方向に延びる第一ファイバと、時計方向の螺旋方向に延び る第二ファイバと、逆時計方向の螺旋方向に延びる第三ファイバとを含めること ができる。第一、第二及び第三ファイバは、第一ファイバが第二ファイバ又は第 三ファイバのいずれかあるいは両方と撚り合わされているよう、向き付けされる 。複合層には更に、ファイバ及びマトリックスから形成されたプライを更に含め ることができる。加えたプライ中のファイバは、三軸方向に編組された、二軸方 向に編組された、撚り合わされた及び巻かれたフィラメントを含む、数多くの方 向 に延びるファイバを有していてもよいが、このようなファイバに限られるもので はない。 本発明の更なる態様では、ライナと複合層との間に介在する別の接続層を提供 する。この接続層により、複合コイル管は管の内側及び外側の大きな圧力に、当 該複合管の劣化を起こすことなく耐えることができる。接続層は複合層をライナ に接着するものである。加えて、接続層は、複合層及びライナの間の移行層とし て働くことができる。例えば、接続層に、ライナの軸方向弾性率と、複合層の軸 方向弾性率との間の弾性率を持たせれば、ライナ及び複合層間の弾性率の円滑な 移行を提供することができる。 本発明のその他の態様には、圧力隔壁層を有する複合コイル管が含まれる。こ の圧力隔壁層は、流体（つまり気体又は液体）が複合管に侵入するのを防ぐべく 、複合層の外側に配置することができる。圧力隔壁層はまた、外圧が内側ライナ の外側表面に直接加わるのを防ぎ、それにより外圧が内側ライナをつぶすことを 防止する。圧力隔壁層は、例えばポリマフィルム（ポリエステルを含む）、熱可 塑性材料、熱硬化性フィルム、エラストマ又は金属フィルム等の不透過性材料か ら形成することができる。この不透過性材料は複合層に対して螺旋方向に又はそ の周囲に巻き付けてもよい。加えて、圧力隔壁層には融着粒子膜を含めることが できる。圧力隔壁層は、複合コイル管の曲げ及び圧力特性を向上させる一助とな るべく、１０％の最小引張伸び率及び７５０，０００ｐｓｉ未満の軸方向弾性率 を有することが好ましい。 本発明の更なる特徴は、複合層の外側にある、外側保護層を有する複合管の提 供である。この外側保護層は、外側の保護表面及び外側の耐疲労性表面を提供す ることができる。外側保護層は更に衝撃及び摩耗に耐えることができる。本発明 の、圧力隔壁層及び外側保護層の両方を有する態様においては、圧力隔壁層は、 典型的に、複合層と外側保護層との間に挟まれている。 更に、電気配線又は光学ファイバを含むエネルギ導体を本巻き取り可能な複 合管の一体部分として形成してもよい。エネルギ導体は、通常、低歪み能力を有 するため、曲げ等による大きな曲げで容易に損傷しやすい。このように、これら のエネルギ導体は管の長手軸に対して螺旋方向に向いている。この向き付けによ り、管が曲がったときにエネルギ導体にかかる歪みが最小限となる。別の実施例 では、エネルギ導体をポリマ製のライナに直接、軸方向又は螺旋方向の向きに埋 設することができる。 上述した本発明の一つ又はそれ以上の態様及び特徴を含め、様々な本発明の実 施例が存在する。ある実施例では、本巻き取り可能な複合管は内側ライナ及び外 側の複合層を含む。すべての実施例において、当該管を、内側ライナと複合層と の間に挾まれた接続層を含めて又は除いて構成することができる。接続層により 、ライナと複合層との間の接着強度が増す。別の実施例では、ライナ、複合層、 及び圧力隔壁を含む複合管が提供される。更なる実施例にはライナ、複合層、圧 力隔壁、及び外側保護層が含まれる。更なる実施例では本複合管はライナ、複合 層、及び圧力隔壁のみを含んでいてもよい。本発明は更に、ライナ、内側の複合 層、圧力隔壁、及び、この圧力隔壁を取り囲む外側の複合層を有する巻き取り可 能な管を考察する。図面の簡単な説明 図面を参照することで本発明をより完全に理解することができよう。同図面に おいて、 図１は、ライナ及び複合層を含む、本発明に基づいて構成された複合コイル管 の一部破断側面図である。 図２は、三軸方向に編組されたファイバ成分を含み、かつ図１に示した複合管 の複合層を構成するのに適した、本発明に基づいて構成された複合層を平らに延 ばした側面図である。 図３は、複数の複合層により包囲された内側ライナを有する複合コイル管の横 断面図である。 図４は、ライナ、接続層、及び複合層を有する、本発明に基づいて構成された 複合コイル管の一部破断した側面図である。 図５は、ライナ、接続層、複合層、及び圧力隔壁を有する、本発明に基づいて 構成された複合コイル管の一部破断した側面図である。 図６は、ライナ、接続層、複合層、圧力隔壁、及び外側保護層を含む、本発明 に基づいて構成された複合コイル管の一部破断した側面図である。 図７は、ライナ、複合層、及び圧力隔壁を含む、本発明に基づいて構成された 複合コイル管の一部破断した側面図である。 図８は、ライナ、内側の複合層、圧力隔壁、及び外側の複合層を含む、本発明 に基づいて構成された複合コイル管の一部破断した側面図である。 図９は、エネルギ導体を含む、本発明に基づいて構成された複合コイル管の一 部破断した側面図である。 図１０は、鑿井孔にコイル管材料を挿入及び搬出したときに起きる曲げ事象を 図解した図である。例示の実施例の詳細な説明 複合ファイバ（グラファイト、ケブラー、ガラス繊維、ホウ素、等々）には高 い強度、高い剛性、軽量、等々、数々の利点があるが、複合ファイバの応力歪み 反応は破損率に対して線形であるため非延性である。従って複合コイル管材料は 歪みの限界に別の方法で対処しなければならない。つまり、弾性に近い反応や、 マトリックスの大きな変形により、この要件を満たす構造を提供する方法である 。このような複合構造は、曲げ応力及び内圧並びに外圧に対する高い耐性を有し ていなければならない。更に、高い軸方向剛性、高い引張強度及び圧縮強度を有 し、剪断応力に対して耐性のものでなければならない。これらの性質はすべて、 本発明の複合管状部材においては一つに統合され、適した大きさのスプールに巻 き取るのに適合した半径まで曲げることの可能なコイル管材料を提供するものと なる。 書籍「ファイバ強化複合材、材料、製造及び設計」において、Ｐ．Ｋ．マリッ ク氏は、複合材を以下のように定義している。「ファイバ強化複合材料は、相互 間に個別の境界面（境界）を保った状態でマトリックスに埋設された又は接着さ れた高い強度及び弾性率を有するファイバから構成されるものである。一般的に は、ファイバが主に負荷を支持する部材であり、他方、周囲のマトリックスはそ れらを所望の位置及び方向に維持し、それらの間の負荷伝達媒体として働き、か つ、例えば高温や湿度といった環境による損傷からそれらを保護するものである 。」カーボン、アラミド、及びガラスを含む多種の利用可能な材料から選択さ れるファイバと、エポキシ及びビニルエステル等の熱硬化性樹脂やポリエーテル エーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ナイロ ン等の熱可塑性樹脂を含む多種の利用可能な材料から選択されるマトリックス又 は樹脂とによる、本発明で用いるときの複合材とは、この定義が規定するもので ある。複合構造は、引張力、圧縮力、圧力、曲げ、及びねじれを含む様々な負荷 を組み合わされた状態又は単独の状態で支持することができるものである。 ウェブスターの第九版ニュー・カレッジエート辞典はホースを「流体を搬送す るための柔軟な管」と定義している。比較すると、ホースは複合管とは著しく異 なる。海中用途に用いられる臍点線等のホース製品は、基板となる可塑性線形の 管状構造に測地線パターン状に配されたアラミド、ダクロン、又はナイロン等の 高強度ファイバから構成される。あるいは、ホースはゴムなどの低弾性率のバイ ンダと高強度のファイバとから構成されていることもある。いずれの場合も、ホ ースは圧力負荷を支持し、かつ良好な曲げ柔軟性を呈するよう設計されているが 、ホースの有する圧縮負荷、引張負荷及びねじれ負荷又は外圧支持能力は大変限 られている。 本発明の述べる複合管は高い内圧を支持することができるだけでなく、単独又 は組み合わせた状態のいずれにおいても、高い圧縮負荷、引張負荷及びねじれ負 荷を支持することができる。このような能力は、その管材料を、高圧のレザバに 管材料が押し込まれるようなコイル管材料等の用途に用いる場合や、鑿井、特に 向きが大きく変わる又は水平の鑿井内での動きに対する摩擦力を克服しなければ ならない場合には、特に重要である。加えて、管は鑿井内では２０，０００フィ ート以上の高さに懸架されるために自らの重量を支持せねばならず、また、工具 を牽引するため、又は管に寄りかかった砂又は循環固体に捕らわれないために、 高い牽引能力を有していなければならない。このような負荷は、深い鑿井内のコ イル管材料の場合、２０，０００ポンドを越えることがある。別の用途では、管 材料は更に、高いねじれ負荷に耐えねばならない。本特許出願の表す開発がなさ れるまでは、コイル管材料の巻き取りに必要な程比較的小さな直径に曲げること ができると同時に内圧等の負荷に耐えることができるような複合管を設計及び製 造することは不可能であると考えられてきた。 複合構造物を形成するには、引抜成形、ファイバ巻線、編物、及び成形を含む いくつかの公知の技術を用いることができよう。引抜成形においては、ファイバ を樹脂含浸装置に通し、次にダイスを通して所望の形状をもたせる。あるいは、 樹脂を直接ダイス内に注入してもよい。ダイスと連係させて、構造を熱成形及び 硬化させることが行われている。ファイバ巻線の場合には、複合構造物を形成す る様々な層を、それぞれ、巻線又は包装ファイバと、マンドレル等の所望の形状 を提供する下にある構造の周りに配されるポリマ・マトリックスとから形成する 。こうして、連続する複合層を下に来る複合層上に施すことができる。三軸編物 構造は、キグリー氏の米国特許第５，１８８，８７２号及びキグリー氏の米国再 発行特許第３５，０８１号に述べられているファイバ巻線技術を用いて製造する ことができる。 図１は、内側のライナ１２及び複合層１４から構成される複合コイル管１０を 示す。この複合コイル管は概ね、軸１７方向に延びる部材として形成される。こ のコイル管は、円形、楕円形、矩形、正方形、多角形、等々を含む様々な管の横 断面形状を有することができる。図示した管は概ね円形の横断面を有するもので ある。 ライナ１２は、複合コイル管１０からの内部の流体の漏れに対抗するための圧 力封止部材として働く。ある実施例では、このライナ１２は金属製であるが、別 の実施例では、このライナ１２は１００，０００ｐｓｉを越える軸方向弾性率を 有するポリマ材料から形成される。１００，０００ｐｓｉを越える軸方向弾性率 を有するライナが好ましいが、それは、管を圧縮したり破壊したりすることのな い軸方向の高引張力に耐える管であることを示すものだからである。加えて、５ ００，０００ｐｓｉ未満の軸方向弾性率を備えたライナは、複合層がリールの周 りに巻き取られたり曲げられたりするときに複合層から引きはがされるのではな くライナが曲がることができるので有利である。 ライナ１２を成すポリマ材料は熱可塑性又は熱硬化性材料でよく、例えば、こ のライナは、ホモポリマ、コポリマ、複合ポリマ、又は同時押出成形された複合 ポリマから形成することができる。ホモポリマとは、一種類のポリマから形成さ れた材料を言い、コポリマとは二種以上のポリマを配合して形成した材料を言い 、 そして複合ポリマとは、二種以上の個別のポリマ層が永久的に接着又は融着され て形成された材料を言う。内側のライナを形成するポリマ材料は、ポリふっ化ビ ニリデン、四ふっ化エチレンエチレン、架橋ポリエチレン（「ＰＥＸ」）、ポリ エチレン、及びポリエステルを含む多種のポリマのいずれかから選択することが 好ましいが、これらに限定されるものではない。更に代表的な熱可塑性ポリマに は、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタ ラート、ポリアミド、ポリプロピレン、及びアセチル等の材料が含まれる。 ライナ１２には更に、ライナの負荷支持強度及び巻き取り可能な複合管１０全 体の負荷支持強度を増すためのファイバを含めることができる。複合ファイバの 例には、グラファイト、ケブラ、ガラス繊維、ホウ素、及びポリエステル繊維、 及びアラミドがある。 ライナ１２は、ヘテロ環式アミン、無機硫黄化合物、及び窒素有機化合物及び アセチレン有機化合物等、腐食性薬品に対して耐性となるよう形成することがで きる。ポリふっ化ビニリデン（「ＰＶＤＦ」）、四ふっ化エチレンエチレン（「 ＥＴＦＥ」）、及びポリエチレン（「ＰＥ」）の三種類のライナ材料が、複合コ イル管材料に伴う特定の用途で要求される過酷な化学的暴露という性質に見合う ものであることが判明している。ライナにとって特に魅力的な二つの材料は、ア ト ライナ１２の別の実施例としては、このライナは、例えば耐腐食性、耐摩耗性 及び電気抵抗等、ライナの特性を高めるよう形成されたコポリマを含む。例えば 、ライナが高電気抵抗を有するか、又はライナが複合管１０内で生じた静電荷を 散逸するよう、ライナ１２をポリマと添加剤とから形成することができる。具体 的には、カーボンブラックをポリマ材料に加えて１０⁸オーム／センチメートル の桁の抵抗率を有するライナ１２を形成することができる。従って、このカーボ ンブラック添加剤は、高い導電率を有したことで静電放電力を備えたライナ１２ を形成することとなる。静電放電力があれば、複合コイル管１０内を循環する可 燃性の流体の発火を防止できるので有利である。 本発明の更に別の態様では、ライナ１２は少なくとも２５％の機械的伸び率を 有する。少なくとも２５％の機械的伸び率を備えたライナは、ライナがリール上 に巻かれて多種の鑿井に挿入されたり引き抜かれるときにライナに加わる高い曲 げ歪み及び延伸歪みに耐えることができる。従って、このライナの機械的伸び率 の特性は複合コイル管１０全体の寿命を長くする。加えて、ライナ１２は、複合 コイル管材料を形成する製造過程においてライナが変質又は変化したりしないよ う、少なくとも華氏２５０度の溶融温度を有していることが好ましい。これらの 特性を有するライナは典型的には、０．０２から０．２５インチの範囲の半径方 向の厚さを有する。 複合層１４は、例えばポリマ、樹脂又は熱可塑性物質等、マトリックスと共に 配されたファイバをそれぞれが有する多数のプライから形成することができる。 ファイバは典型的には構造ファイバと柔軟性のヤーン成分とを含む。構造ファイ バはカーボン、ナイロン、ポリエステル、アラミド、熱可塑性物質又はガラスの いずれかにより形成される。柔軟性のヤーン成分、又は編組ファイバはナイロン 、ポリエステル、アラミド、熱可塑性物質、又はガラスのいずれかにより形成さ れる。層１４に含まれるファイバは、織っても、編み組みしても、編んでも、縫 い込んでも、周囲に巻かれていても、又は螺旋方向に巻かれていてもよい。特に 、ファイバを二軸又は三軸方向に編組することができる。複合層１４は引抜成形 法、編組法、又は連続フィラメント・ワインディング法により形成することがで きる。ライナ１２及び複合層１４から成る管は、リール上へ巻き取られるときに 少なくとも０．２５パーセントの最大引張歪みを有すると共に開放孔形状を維持 することのできる複合管を形成する。 図１に示したライナ１２には、更にライナの外表面上に溝１５又は連絡路を含 めることができる。この溝は、複合層１４内のファイバが係合する凹凸の付いた 表面を提供することにより、ライナ１２と複合層１４との間の接着強度を高める ものである。この溝にマトリックスを充填すると、ライナ１２と複合層１４との 間の接着強度をこの溝により更に高めることができる。このマトリックスは接着 剤として働き、複合層をその下にあるライナ１２にしっかりと付着させる。この 溝は、好ましくはライナ１２上で長手軸１７に対して螺旋方向に向き付けされて いるとよい。 図２は、ここでは時計方向の螺旋方向に向いたファイバ成分１６と逆時計方向 の螺旋方向に向いたファイバ成分１８として示された、複数の同様な又は異なる ファイバ成分に編み込まれたファイバ成分２０を有する好適な複合層１４を「平 らに拡げた」図である。図２に示す層１４の形状は、「三軸方向編組」プライと 呼ぶのが適切である。ファイバ成分１６，１８，２０はマトリックス２２中に懸 架されている。 螺旋方向に向いたファイバは渦巻き状の経路に沿って走るファイバである。典 型的には、螺旋ファイバは、複合管の下にあるマンドレルの周りを渦巻き状に走 るか、又は複合管の下にある層の周りを渦巻き状に走る。例えば、螺旋方向に向 いたファイバは、普通のネジの軸の周りにある溝に似た経路に沿って走るもので ある。螺旋ファイバは軸方向のベクトルと、姿勢方位角と、巻の方向とを有する ものとして説明することができる。軸方向のベクトルは、ファイバが管１０の長 さ方向に広がることなくその管の特定の一部分の周りのみを巻き続ける場合とは 異なり、螺旋ファイバが管の周りを螺旋状に走ることで管１０の全長に渡る経路 をたどることができることを示すものである。螺旋ファイバの姿勢方位角は、こ の螺旋ファイバの、例えば長手軸１７等の規定の軸に対する角度を示すものであ る。例えば、角度０度を有する螺旋ファイバは、長手軸に対して平行に延びるた め管１０の周りを巻かないファイバであり、他方、９０度の角度を有するファイ バは管１０の長さ方向に延びることなく管１０の周囲を巻くものである。螺旋フ ァイバの巻き方向は、管１０の周りの時計方向又は逆時計方向に巻くことのいず れかで述べられる。 熱可塑性物質、ナイロン、又はポリエステルから形成することができる。ファイ バ１６及び１８が編組ファイバとして働き、またナイロン、ポリエステル、アラ ミド、熱可塑性物質、又はガラスのいずれかから形成されることが好ましい。フ ァイバ２０は構造ファイバとして働き、カーボン、ガラス又はアラミドのいずれ かから形成される。ファイバ２０は複合層１４及び巻き取り可能な管１０の軸方 向の強度を高める。 マトリックス材料２２は、一般的には、エポキシなどの、高い伸び率、高い強 度の耐衝撃性ポリマ材料である。その他に利用できるマトリックスには、ナイロ ン−６、ビニルエステル、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリフェニレン スルフィド、ポリエチレン、ポリプロピレン、及び熱可塑性ウレタンがある。 ファイバ２０は長手軸１７に対して螺旋方向又は概ね軸方向に延びる。螺旋 方向に向き付けされたファイバ成分１６及び１８には、長手方向のファイバ成分 ２０とマトリックス材料２２とをきつく結び付けるだけでなく、軸１７方向の曲 げ剛性を高め、軸１７周りのねじれ強度を高める働きがある。螺旋方向に向き付 けされたファイバ成分１６及び１８は、これら自体が互いに撚り合わせられたも のでもよい。この目的のために、二つのファイバ成分１６及び１８の交差部は「 上」及び「下」のジオメトリが交互に繰り返される。 本発明の好適な態様によれば、複合層は、軸方向に延びるファイバ成分２０と 、時計方向に延びる第二ファイバ成分１６と、逆時計方向に延びる第三ファイバ 成分１８とを含む三軸編組を含み、該ファイバ２０はファイバ１６又はファイバ １８のいずれかに撚り合わせられる。従って、螺旋方向に向き付けされたファイ バ１６，１８をそれぞれ編組ファイバと考えることができる。本発明のいくつか の態様では、ファイバ１６等の単一の編組ファイバが、この編組ファイバ１６自 体と軸方向に延びるファイバ２０とを撚り合わせることで、ある任意のプライの ファイバ成分を相互に結び付ける。ファイバは、例えばファイバを部材の周りに 順々に巻き付け、各巻き付け毎にそのファイバ自体で輪を作って留めることによ り、相互に撚り合わせられる。 本発明の別の態様では、軸方向に延びる構造ファイバ２０は長手軸１７に対し て第一角度２８方向に向き付けされている。典型的には、ファイバ２０は長手軸 １７に対して第一角度２８を成して螺旋方向に向く。また第一角度２８は該軸１ ７に対して３０度から７０度の間で変更可能である。しかしながら、ファイバ２ ０が軸１７に対して４５度の角度に向き付けされていることが好ましい。 編組ファイバ１６は構造ファイバ２０に対して第二角度２４の方向に向き、編 組ファイバ１８は構造ファイバ２０に対して第三角度２６の方向に向き付けされ る。編組ファイバ１６及び１８の、構造ファイバ２０に対する角度は、＋／−１ ０度及び＋／−６０度の間で変更してもよい。本発明のある態様では、ファイバ １６及び１８はファイバ２０に対して＋／−２０度の角度の方向に向く。 負荷が加えられたとき、特に曲げ／圧力及び引張並びに圧縮負荷が加えられた ときの複合管の破壊のメカニズムの一つは、樹脂に微小亀裂が発生し、ファイバ 間に顕微鏡的欠陥が生まれることだと考えられる。微小亀裂の発生の中には、管 の製造及び曲げの過程で管に加えられる過重な負荷から不可避なものがあると考 えられる。しかしながら、これらの微小亀裂及び顕微鏡的欠陥の作用は、複合コ イル管の製造及び使用の際の微小亀裂及び顕微鏡的欠陥の成長及び蓄積を制限す ることで遅らせることができる。本出願人は、ナイロン、ポリエステル、ガラス 及びアラミドのいずれかのファイバからファイバ１６及び１８を選択すれば、顕 微鏡的欠陥の成長を小さくし、かつ止めることができることを発見した。このよ うに、特に記載した材料からファイバ１６及び１８を選択することで、複合コイ ル管材料１０の損傷許容度及び疲れ寿命が向上する。 本出願人は更に、複合コイル管の選択された層の特定の繊維材料の総体積が、 亀裂の生長の減少を含め、複合コイル管１０の機械的特性全体に影響を与えるこ とを確認した。このことから更に、複合コイル管全体のうちの特定の繊維材料の 総体積が複合コイル管１０の機械的特性に影響を与えることも導かれる。強度及 び耐久性の特徴が向上した複合コイル管は複合層１４を形成することで得られる が、この複合層１４においては、時計方向及び逆時計方向に延びる編組ファイバ １６及び１８の合計ファイバ体積が、複合層１４の総ファイバ体積の２０％未満 を構成している。この実施例に基づくと、更に、軸方向に延びるファイバ２０の ファイバ体積は複合層１４のファイバ体積の少なくとも８０％を構成しなくては ならない。好ましくは、第一複合層１４は、管の長手軸１７に対して３０から７ ０度の間の角度の方向に向いた概ね連続したファイバをファイバ体積で少なくと も８０％含むとよい。 マトリックス２０を複合層１４に加える時には、層１４中のマトリックスの体 積は多くの場合、複合層１４中の体積の３５％以上を占める。従って、複合層１ ４中の全ファイバの合計体積は複合層１４の体積の６５％未満を占める。このよ うに、ファイバ１６及び１８の体積は複合層１４の総体積の１３％未満を占め、 ファイバ２０の体積は複合層１４の総体積の少なくとも５２％を占めることとな るのは明らかである。 複合層１４中のマトリックス２０は、コイル複合管１０の一体性を損なうこと なく積層の横方向の剪断歪みが可能であるように選択される。歪みは多くの場合 、巻き取り可能な複合管をリール上で曲げたことを原因とするものである。これ らの歪みはファイバにとって大きな軸方向の応力を与えることはないが、マトリ ックス２０には大きな応力を与える。従って、マトリックス２０の選択は、最大 引張伸び率が５％以上になるように行われねばならない。本出願人は更に、少な くとも１００，０００ｐｓｉの引張弾性率を有するマトリックスを選ぶと、曲げ による過剰な歪みに耐えるコイル複合管の能力が向上することを示唆している。 本発明の更なる態様に基づくと、マトリックス２０は更に、この樹脂の特性がコ イル複合管１０に伴う高温での使用中に変化しないよう、少なくとも華氏１８０ 度のガラス転移温度を有する。引張弾性率の定格及び引張伸び率の定格は、一般 的にはコイル複合管が華氏７０度での製造されるときに測定される。これらの特 性を有するマトリックス材料には、エポキシ、ビニルエステル、ポリエステル、 ウレタン、フェノール樹脂、ナイロン等の熱可塑性物質、ポリロペレン、及びＰ ＥＥＫが含まれる。 図３は、内側ライナ１２及び第一複合層１４Ａ、第二複合層１４Ｂ、及び第三 複合層１４Ｃを有するコイル複合管１０を示す。各複合層はマトリックス中に埋 め込まれたファイバから形成され、また複合層はそれぞれ、下にある複合層又は ライナ１２を順に覆い、かつ取り巻いている。複合層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの うち少なくとも一層が、マトリックス中に配された螺旋方向に延びるファイバを 含む。好ましくは、複合層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃのうち少なくとも一層が図２ に示したようなプライを含んでいるとよい。具体的には、複合層１４Ａ，１４ｂ ，１４Ｃのうちの一つが第一の螺旋方向に延びるファイバと、第二の時計方向に 延びるファイバと、第三の逆時計方向に延びるファイバとを有し、この第一のフ ァイバが該第二及び第三ファイバの少なくとも一方に撚り合わされる。他方の二 つの複合層はマトリックス中に懸架されたファイバを含む。ファイバは軸方向に 延びていても、周囲に巻かれていても、又は螺旋方向に巻かれていても、二軸方 向に編組されていても、又は三軸方向に編組されていてもよい。 本発明の一態様によれば、各複合層のファイバはすべて同じ材料から選択され る。本発明の別の態様では、各複合層のファイバはすべて異なる材料から選択さ れる。例えば複合層１４Ａが、ポリエステルから形成された時計方向及び逆時計 方向の螺旋方向に延びるファイバと、ガラスから形成された螺旋方向に延びるフ ァイバとを有する三軸方向に編組されたプライを含み、複合層１４Ｂが周辺上に 巻かれたケブラ製のファイバを有するプライを含み、そして複合層１４Ｃが、ガ ラスから形成された時計方向及び逆時計方向の螺旋方向に延びるファイバと、カ ーボンから形成された螺旋方向に延びるファイバとを有する三軸方向に編組され たプライを含むようにすることができる。 本出願人は、図１の最初の複合層１４に加えて更に複合層が設けられると、コ イル複合管の能力が向上することを発見した。具体的には、更なる複合層間の相 互作用により、単一の複合層では見られない相乗効果が生じるのである。本出願 人はカーボンファイバを有する複合層は、ガラスファイバ又はアラミドファイバ を用いた同等の構造に比較すると、コイル複合管１０内の歪みが増すのに正比例 してより大きな負荷を支持することを発見した。ケブラ（つまりアラミド）ファ イバを用いた複合層は優れた圧力／環状の曲げ能力をコイル複合管１０にもたら す一方。このケブラファイバは圧縮強度の面ではカーボンファイバに比較すると 弱点があるように思われる。従って、ケブラ及びカーボンファイバの両方を取り 入れたコイル複合管１０は、カーボンファイバのみ又はケブラファイバのみから 形成された複合層を有する複合構造には見られない優れた性質を有する複合構造 を提供する。 従って、本発明の一態様は、カーボンファイバ及びポリエステルファイバによ り三軸方向に編組された構造に形成された複合層１４Ａと、ケブラファイバから 形成された第二の複合層１４Ｂを取り入れる。ケブラファイバは、通常の二軸方 向の編組、三軸方向の編組、又は螺旋方向の編組に取り入れることができる。例 えば、第二の複合層に、互いに二軸方向に編組された二つの組のアラミドファイ バを含めてもよい。カーボンファイバで形成された内側の複合層１４Ａと、ケブ ラファイバで形成された外側の複合層１４Ｂとを有するコイル複合管は、二つの 方向で均衡のとれた強度を有するコイル複合管を提供し、また、離層した構成層 の部分的なかがまり、ひいては離層の生長を制限してコイル複合管１０の耐疲労 性を向上させるのに役立つ抑止力を有するコイル複合管を提供する。もちろん、 本発明のこの態様には第二の複合層１４Ｂの外側の第三の複合層１４Ｃを含める こともできる。この第三の複合層１４Ｃには、例えばマトリックスと、長手軸１ ７に対して螺旋方向に向いたファイバとを含めることができる。 本発明のもう一つの態様では、図３に示すように、複合層１４Ａは、カーボン から形成された軸方向に延びるファイバと、共にポリエステルから形成された時 計方向に延びるファイバ及び逆時計方向に延びるファイバとを有する三軸方向に 編組されたプライを含む。加えて、螺旋方向に延びるファイバ２０はコイル複合 管１０の軸に対して４５度の方向に向いている。この実施例に更に基づくと、複 合層１４Ｂは三軸方向に編組されており、コイル複合管１０の軸１７に対して４ ５度の角度に向いた、カーボンから形成された螺旋方向に延びるファイバを含む 。複合層１４Ｂは更に、ポリエステルから形成された時計方向に延びる第二ファ イバ及び逆時計方向に延びる第三ファイバを含む。第三の複合層１４Ｃは二軸方 向に編組され、螺旋方向に延びて複合コイル管１０の軸１７に対して５４度の角 度にあるケブラファイバを含む。 図４は、軸１７の方向に延びた、内側ライナ１２、接続層５６、及び複合層１ ４を有する複合コイル管を示す。接続層５６は内側ライナ１２を包囲し、ライナ １２と複合層４との間に挟まれている。接続層５６は内側ライナ１２と複合層１ ４との接着を高めるものである。 複合コイル管材料１０においては、ライナ１２が複合層１４に一体に取り付け られることが重要である。ライナが接着されていることの必要性は、下げ孔内で 使用されるときの稼働条件の中には、管の外表面が管の内部よりも高い圧力にさ らされるものがある。ライナが複合層１４に接着されていないと、この外圧によ りライナに力が加わってライナにかがまりが生じ、複合層から離層してライナが 潰れる可能性がある。加えて、管に対する負荷及び曲げにより、複合層１４に顕 微鏡的亀裂が生じることがあり、この亀裂が、外圧をライナ１２の外表面に直接 加えてしまう顕微鏡的な導管となってしまう可能性がある。重ねて言うが、これ らの外圧はライナ１２を潰すことがある。接続層５６は、高い外圧が加わっても ライナが潰れないよう、ライナ１２を複合層１４に接着する機構を提供するもの である。接続層５６は更に、複合層１４及びライナ１２に沿った亀裂及び亀裂の 生長を減少させることができる。 本発明の一態様に基づくと、接続層５６はファイバ強化マトリックスを含み、 このときのファイバ体積は接続層５６の全体積の４０％未満である。接続層５６ を形成するマトリックス及びファイバは主に、ライナ１２を複合層１４に接着す る接着層として作用する。接続層５６内のファイバを、編物構造又は非編物構造 を含め、多種の方向に向き付けしてもよい。好ましくは、接続層５６内のファイ バはポリエステルファイバであるとよい。この構造を有する接続層は、管１０の 外側及内側の差圧が１，０００ｐｓｉを越えたときでもライナが複合層から離層 することを防止することができる。 接続層５６内のマトリックスには充填されたポリマ層又は未充填のポリマ層を 含めることができる。充填されたポリマ層は、このポリマ層の性質を改良する添 加剤を有するポリママトリックスを用いたものである。充填されたポリマ層に用 いられる添加剤には微粒子及びファイバが含まれる。例えばカーボンブラックの 粉末をポリマ層に加えて接続層５６の導電性を高めたり、あるいはチョップトグ ラスファイバをポリマ層に加えて接続層５６の剛性を高めてもよい。 本発明の更なる実施例に基づけば、接続層は、ライナ１２の弾性率と複合層１ ４の弾性率との間にある軸方向弾性率を有するものである。このように、接続層 ５６はライナ１２及び複合層１４の弾性率の間の移行的な弾性率を有する。移行 的な弾性率を提供することで、接続層は、複合コイル管１０の曲げ作用があると きにライナ１２が複合層１４から引きはがされるのを防ぐための一助となる。 接続層５６は更にコイル複合管１０の疲れ寿命を向上させる。接続層５６の構 造は、コイル複合管１０の長さ方向に加えられる剪断応力を散逸させることでこ れを達成する。剪断力を散逸することにより、接続層は複合層１４に沿った亀裂 及び亀裂の生長を減少させる。 図５は、軸１７方向に延びた、内側ライナ１２、接続層５６、複合層１４、及 び圧力隔壁層５８を有する複合コイル管を示す。圧力隔壁層５８は気体又は液体 （つまり流体）が複合コイル管１０に侵入するのを防ぐ。 流体が複合層１４に侵入しないようにすることは二つの理由から重要である。 第一に、管１０を通じてライナ１２に侵入した流体がライナ１２を潰すのに充分 な大きさの圧力を形成する可能性がある。第二に、鑿井３６内に曝されていると きのコイル複合管１０に侵入した流体は、コイル複合管１０を気圧に戻したとき にガス発生を起こすことがある。 従って、コイル複合管１０は特定の条件下では圧力隔壁層５８がなくとも効果 的に機能することができる。例えば、複合層１４のミクロの断裂及び破損が、複 合層に流体が侵入できるような大きさまでには生長しない場合は圧力隔壁層は必 要ではない。しかしながら、複合層１４を貫通したミクロの断裂及び通路がある と流体の移動が可能となる場合は、圧力隔壁層５８の利用が好ましい。図５に示 すように、圧力隔壁層５８は概ね複合層１４の外側に位置する。 圧力隔壁層５８は、金属、熱可塑性物質、熱硬化性フィルム、又はゴムシート 等のエラストマから形成することができる。これらの様々な材料はすべて、流体 の拡散を概ね妨げることができるため、圧力隔壁として機能することができる。 圧力隔壁層の性質として好適なものには、流体（つまり気体又は液体）の低透過 性、高伸び率、及び複合層１４への接着可能性が含まれる。圧力隔壁層５８が１ ０％の最大引張伸び率及び７５０，０００ｐｓｉ未満の軸方向弾性率を有するこ とも好ましい。引張伸び率及び弾性率のこれらの値は、コイル複合管１０の製造 段階において華氏７０度で測定される。圧力隔壁層の透過性は１ｓｅｃ−ｃｍ² −ｃｍ−ｃｍｈｇ当り１０ｃｃｓに対して０．４×１０未満でなければならない 。 不透過性の圧力隔壁層５８は金属又はポリマから形成された不透過性のフィル ムから形成することができる。例えば、容認できるポリマフィルムには、ポリエ ステル、ポリイミド、ポリアミド、ポリふっ化ビニル、ポリふっ化ビニリデン、 ポリエチレン、及びポリプロピレン、又はその他の熱可塑性物質から形成された フィルムが含まれる。 不透過性のフィルムの層５８は、同時押出成形された又は粉末析出法により形 成されたシームレス・ポリマ層であってもよい。あるいは、この不透過性のフィ ルムを複合層の周りに螺旋方向又は周囲方向に巻き付けて、包み込んだ状態の完 全な隔壁を形成してもよい。つまり、圧力隔壁層を形成するファイバ又は材料は 、すきまがないよう、そして圧力隔壁層５８が封止されるような態様で包み込む も のでなくてはならない。 本発明のもう一つの態様は、融着粒子膜を有する圧力隔壁層５８を提供するも のである。融着粒子膜は、ポリマ材料を大変微細な粉末に粉砕することで形成さ れる。次に、この微細な粉末を圧力隔壁層５８を形成するその他の材料上、又は その下にある複合層１４上に熱融着させる。 図６は、軸１７方向に延びた、内側ライナ１２、接続層５６、複合層１４、圧 力隔壁層５８及び外側保護層６０を有する複合コイル管を示す。接続層５６は複 合層１４の内側ライナ１２に対する接着を高める。圧力隔壁層５８は流体が複合 コイル管１０に侵入するのを防ぐ。外側保護層６０は耐疲労性、耐衝撃性を提供 し、更にコイル複合管１０のカップリングのための接続層となるものである。こ の保護層は圧力隔壁５８を取り巻くように配置される。 外側保護層６０は、コイル複合管のために摩擦係数の低い外表面を形成するこ とで、物体がコイル複合管上で滑るようにすることで、耐摩耗性及び耐疲労性を 提供する。加えて、外側保護層６０はコイル複合管の内側層を相互に保持するた めのシームレス層を提供する。この外側保護層は充填された又は未充填のポリマ 層から形成することができる。あるいは外側保護層６０をケブラ又はガラス等の ファイバとマトリックスとから形成してもよい。外側保護層６０のファイバは、 コイル複合管１０の内側層の周りに網状又は折り目状に織り込んでも、又は、管 １０の内側層の周りにこのファイバを編組しても、あるいは螺旋方向に編組して もよい。いずれの場合も、外側保護層のファイバは、シームレス構造を提供する ためにコイル複合管１０の内側層の周りに螺旋方向に巻き付けられる。 本出願人は更に、粒子をこの外側保護層に加えると、この外側保護層６０の耐 疲労性を向上させることができることを発見した。使用する粒子には以下のもの を単独又は互いに組み合わせて含めることができる。セラミックス、金属製、ポ アラミド粉末（ＰＤ−Ｔポリマ）を外側保護層６０のマトリックスに加えること は、摩擦を減じ、耐疲労性を高めるための効果的な方法の一つであることが判明 している。 外側保護層がファイバを含む場合、外側保護層６０に加えられる粒子は体積で マトリックスの２０％未満を成すようにする。外側保護層がファイバを含まない 側の層６０がファイバを含まない場合、粒子は、典型的に、外側の耐疲労性の層 ６０の被膜体積で６０％未満を示す。 図７は、軸１７の方向に延びた、ライナ１２、複合層１４、及び圧力隔壁５８ を有する複合コイル管の実施例を示す図である。接続層５６がないことを除いて 、図７は図５と同様である。具体的には内側のライナ１２は複合層１４の内側に 位置し、複合層１４は圧力隔壁５８の内側に位置する。この図は、接続層を用い てライナ及び複合層間の接着強度を高めることが必要な状況であるかどうかに応 じ、本発明の全実施例に接続層５６を含めても、又は取り除いてもよいことをと りわけ示すものである。 図８は、軸１７の方向に延びた複合コイル管のもう一つの実施例を示し、この 複合管はライナ１２、第一複合層１４、圧力隔壁５８、及び第二複合層１４’を 含む。この実施例では、第一複合層１４は内側のライナを取り巻き、圧力隔壁は 第一複合層１４を取り巻く。更に、第二複合層１４’が圧力隔壁５８を取り巻く 。特に、圧力隔壁は二つの複合層１４及び１４’の間に挟まれている。 複合層１４’は、複合層１４を構成できるいかなる方法で構成してもよいが、 層１４及び１４’は同一である必要はない。加えて、複合層１４又は複合層１４ ’のいずれかに、図３に示すような複数の複合層を含めることができる。外側の 複合層１４’は、連結装置に係合させることのできる外表面を提供するという点 で有用である。 外側の複合層１４’は更に、耐摩耗性及び耐疲労性を提供することができる外 側保護層として作用するように作ることができる。これは、充填された又は未充 填のポリマ層から外側の複合層１４’を形成することで達成が可能である。層１ ４’はまた、管１０の内側層の周りに複合層１４’を形成するファイバを螺旋方 向に巻き付ける又は編組することで耐摩耗性及び耐疲労性を向上させることがで きる。更に、外側の複合層１４’は、外側の複合層１４’に粒子を加えることに より管１０の外側の摩擦を減じるように作ることができる。この粒子にはセラミ ックス、金属製、ポリマ製、シリカ又はふっ化ポリマを含めることができる。 図９は、軸１７の方向に延びた複合コイル管を示し、この複合管はライナ１２ 、複合層１４、及び複合層１４の一部を成すエネルギ導体６０を含む。エネルギ 導体は、その下から伝わった電力、通信又は制御信号を管を通して管の末端に取 り付けられた機械に伝えるための経路を提供する。 エネルギ導体６０は、管１０を形成するライナ、複合層、又は圧力隔壁のいず れに配置してもよい。しかしながら、このエネルギ導体は、管の内側表面に最も 近い層に配置することが好ましく、管の外側表面に近い位置にある層に配置する ことは好ましくない。エネルギ導体を管の外側表面近傍に配置すると、管１０の 外側に置かれた腐食性表面又は材料の影響にさらされることが多い。加えて、管 １０の内部近傍に配置されたエネルギ導体は、管の外部近傍に配置されたエネル ギ導体に比べて、より小さな曲げ歪みにさらされることとなろう。 エネルギ導体は、ファイバを複合層に加えるための当業において公知の方法と 同じ方法を用いて、管１０を形成する層のいずれかに埋設することができる。典 型的には、エネルギ導体は、マトリックスを加える時にマンドレル又は下にある 構造上に巻かれる。エネルギ導体は更に、引抜成形法を用いてファイバ複合層に 加えることができる。例えば、エネルギ導体を樹脂含浸装置に通し、次にダイス に通して所望の形状とすることができる。あるいは、導体をポリマのライナに埋 設することもできる。 エネルギ導体６０は、情報データ又は電力により調節の可能なものであれば、 いかなる材料又は物質の電気的又は光学的導体でもよい。導体６０を複合管１０ の内側領域に配するときの最も重要な留意点は、導体６０に対する曲げ歪みが確 実に最小限となるようにすることである。導体６０が光学ファイバケーブルの場 合は、これは特に重要である。更に、エネルギ導体６０を、典型的には複合管の 長手軸１７に対して螺旋方向に向き付けすることで導体６０に加わる曲げ歪みが 抑えられる。螺旋方向へ延びていることにより、管の内部の曲げ部分に位置した 導体部分にかかる圧縮歪みが、管の外部の曲げ部分に位置した導体部分にかかる 伸張歪みで相殺される。つまり、導体６０は、複合管の曲げ作用から生じた対向 する歪みを導体６０の長さ方向に渡って概ね分散することができるため、導体に 対して回復不能な損害が加わることが防がれる。 図１０は、典型的なコイル管材料の使用状態にあるときにコイル複合管１０に 対して行われる曲げサイクルを示した図である。管材料１０は、地上面より下に 位置する鑿井孔３６内に挿入及び引き抜かれる。リール４２がこの表面上に設け られ、複合コイル管１０はリール４２上に保管される。注入器アセンブリ３８は 鑿井孔３６上の表面に配置される。注入器アセンブリ３８は、典型的には、コイ ル複合管１０を該注入器アセンブリ３８を通じて鑿井孔３６内に案内するのに用 いられるローラ・ベルト４０を含む。コイル複合管１０は多くの場合、鑿井孔３ ６内に挿入及び引き抜かれる際に６回の曲げ事象に遭う。最初の曲げ事象４４は コイル複合管１０が供給用のリール４２から引き取られるときに起きる。コイル 複合管１０がアセンブリ３８に達すると、このコイル管は二回の曲げ事象４６及 び４８を経験する。曲げ事象５０，５２及び５４は曲げ事象４４，４６，４８の 逆であり、コイル複合管１０が鑿井孔３６から引き出されるときに起きる。この ように管１０の挿入及び引抜きにより、合計６回の曲げ事象が、コイル複合管１ ０の一往復毎に起きる。現在、当業において用いられている鋼製の管材料が、一 般的には、高い内圧を被る図４に示す曲げ事象を三往復経験するとその鋼製管材 料は破損する。対照的に、本出願人の発明によるコイル複合管は図４に示す曲げ 事象に１０，０００回耐えることができる。 更に、以下の請求の範囲はここに述べた本発明の包括的かつ具体的特徴をすべ て網羅したものであり、言語的意味から捉えた本発明の範囲の記述はすべてその 中に含まれるものであることが理解されねばならない。 本発明を説明したところで、新規であると請求し、かつ特許証によりその保護 を請求するところは：

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成９年１０月１７日（１９９７．１０．１７） 【補正内容】 請求の範囲 １． ポリマ材料から形成され、概ね流体不透過性の内側ライナと、 前記ライナを被包すると共にファイバ及びマトリックスから形成された第一複 合層であって、螺旋方向に延びる第一ファイバと、時計方向に延びる第二ファイ バと、逆時計方向に延びる第三ファイバとを有し、前記第一ファイバが前記第二 及び前記第三ファイバの少なくとも一方と撚り合わされている、第一複合層とを 含む、巻き取り可能な複合管。 ２． 前記ライナが０．０２インチ（０．０５０８センチメートル）と０．２５ インチ（０．６３５センチメートル）との間の半径方向厚さを有する、請求項１ に記載の複合管。 ３． 前記ライナが、少なくとも２５％の機械的伸び率と少なくとも華氏２５０ 度（摂氏１２１度）の溶融温度とを有する、請求項１に記載の複合管。 ４． 前記ライナを形成する前記ポリマ材料が同時押出成形された複合ポリマで ある、請求項１に記載の複合管。 ５． 前記ライナを形成する前記ポリマ材料が、ポリふっ化ビニリデン、四ふっ 化エチレンエチレン、架橋ポリエチレン、ポリアミド、ポリエチレン、及びポリ エステルのいずれかから選択される、請求項４に記載の複合管。 ６． 前記ライナが四ふっ化エチレンエチレンを更に含み、その結果前記ライナ が、ヘテロ環式アミン、無機硫黄化合物、及び窒素有機化合物及びアセチレン有 機化合物のいずれかから選択される腐食物質に対して化学的に耐性である、請求 項１に記載の複合管。 ７． 前記第一複合層を前記ライナに接着するための接続層を更に含み、その結 果前記ライナが、少なくとも１，０００ｐｓｉ（６８９１×１０³Ｐａ）の前記 管の外側及び内側間の差圧において前記複合層からの分離に耐える、請求項１に 記載の複合管。 ８． 前記接続層が、ファイバ体積が４０％未満のファイバ強化マトリックスを 含む、請求項７に記載の接続層。 ９． 前記ライナと前記複合層との間に介在する接続層を更に含み、前記接続層 が、前記ライナの軸方向弾性率と前記複合層の軸方向弾性率との間の弾性率を有 する、請求項１に記載の複合管。 １０． 前記接続層が充填されたポリマ層を更に含む、請求項９に記載の複合管 。 １１． 前記接続層が未充填のポリマ層を更に含む、請求項９に記載の複合管。 １２． 前記第一複合層を形成する前記マトリックスが、少なくとも２５０，０ ００ｐｓｉ（１７２２７５０×１０³Ｐａ）の引張弾性率と、少なくとも５％の 最大引張伸び率と、少なくとも華氏１８０度（摂氏８２．２度）のガラス転移温 度とを有する、請求項１に記載の複合管。 １３． 前記第二ファイバ及び前記第三ファイバのそれぞれが、ナイロン、ポリ エステル、熱可塑性物質、ガラス、及びアラミドのいずれかから選択される、請 求項１に記載の複合管。 １４． 前記第一ファイバが、アラミド、カーボン、及びガラスのファイバのい ずれかから選択される、請求項１に記載の複合管。 １５． 前記第一複合層の外側にある第二複合層を更に含み、前記第二複合層が 、第一組のアラミドファイバから形成された、請求項１に記載の複合管。 １６． 前記第一組のアラミドファイバに対して二軸方向に編組された第二組の ファイバを更に含む、請求項１５に記載の複合管。 １７． 前記第一組のアラミドファイバに対して撚り合わされた第二組のアラミ ドファイバを更に含む、請求項１５に記載の複合管。 １８． 前記第二複合層の外側にある第三複合層を更に含み、前記第三複合層が 、マトリックスと、長手軸に対して螺旋方向に向いた第四ファイバとから形成さ れた、請求項１５に記載の複合管。 ６３． 前記ライナが、０．０２インチ（０．０５０８センチメートル）から０ ．２５インチ（０．６３５センチメートル）の間の半径方向厚さを有する、請求 項１に記載の複合管。 ６４． 前記ライナが金属製である、請求項１に記載の複合管。 ６５． 前記ライナが、０．０２インチ（０．０５０８センチメートル）から０ ．２５インチ（０．６３５センチメートル）の間の半径方向厚さを有する、請求 項３８に記載の複合管。 ６６． 前記ライナが金属製である、請求項３８に記載の複合管。 ６７． 前記複合層の外側にあって前記複合層を被包する外側層を更に含み、前 記外側層が、圧力隔壁層か、又は耐疲労性を提供すると共に前記複合層の摩擦係 数よりも小さい摩擦係数を備えた外側表面を有する外側保護層である、請求項３ ８に記載の複合管。 ６８． 前記ライナ、前記複合層、又は前記外側層のいずれかに埋設されたエネ ルギ導体を更に含む、請求項５５に記載の複合管。 ６９． 前記エネルギ導体が金属である、請求項６８に記載の複合管。 ７０． 前記エネルギ導体が、前記複合管の全長に渡って半径方向に延びる、請 求項６８に記載の複合管。 ７１． 前記エネルギ導体が光案内媒体である、請求項６８に記載の複合管。 【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１月８日（１９９８．１．８） 【補正内容】 請求の範囲 １９． 前記第一複合層が、該管の長手軸に対して３０度から７０度の間の角度 に向いた概ね連続したファイバをファイバ体積で少なくとも８０％含み、前記概 ね連続したファイバが９００万ｐｓｉ（６２，０１９×１０⁶Ｐａ）を越える軸 方向弾性率を有する、請求項１に記載の複合管。 ２０． 前記第二ファイバ及び前記第三ファイバの合計ファイバ体積が、前記第 一複合層の全ファイバ体積の２０％未満を成すという更なる改良を有する、請求 項１に記載の複合管。 ２１． 前記第一ファイバのファイバ体積が、前記第一複合層のファイバ体積の ８０％を越える体積を有するという更なる改良を有する、請求項１に記載の複合 管。 ２２． 流体が前記複合管内に貫通することを防ぐための、前記第一複合層の外 側にある圧力隔壁層を更に含む、請求項１に記載の複合管。 ２３． 前記圧力隔壁層が、少なくとも１０％の最小引張伸び率と、７５０，０ ００ｐｓｉ（５１６８２５０×１０³Ｐａ）未満の軸方向弾性率とを有する、請 求項２２に記載の複合管。 ２４． 前記圧力隔壁層が不透過性のフィルムである、請求項２２に記載の複合 管。 ２５． 前記不透過性のフィルムが前記複合層の周りに螺旋方向に巻き付けられ ている、請求項２４に記載の複合管。 ２６． 前記不透過性のフィルムが、金属製、ポリエステル、ポリイミド、ポリ アミド、ポリふっ化ビニル、ポリふっ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピ レン、及びエラストマのいずれかから選択される、請求項２４に記載の複合管。 ２７． 前記圧力隔壁層がポリマ材料の融着粒子膜を含む、請求項２２に記載の 複合管。 【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１月１２日（１９９８．１．１２） 【補正内容】 請求の範囲 ３８． ポリマ製又は金属製材料から形成された、概ね流体不透過性の内側ライ ナと、 前記ライナを被包すると共に、１００，０００ｐｓｉ（６８９１×１０⁶Ｐａ ）を越える弾性率を有するマトリックスと、長手軸に対して３０度から７０度の 間の角度で螺旋方向に向いたファイバをファイバ体積で少なくとも８０パーセン ト有する第一組のファイバとから形成された第一複合層と を含む巻き取り可能な複合管であって、前記ライナ及び前記複合層から形成さ れた前記複合管の最大引張歪みが少なくとも０．２５パーセントである、リール 上に巻き取り、そして使用時にはリールから解放される、巻き取り可能な複合管 。 ３９． 前記ライナがポリマ材料から形成される、請求項３８に記載の複合管。 ４０． 前記ライナを形成する前記ポリマ材料が、ホモポリマ、コポリマ、及び 複合ポリマのいずれかから選択される、請求項３９に記載の複合管。 ４１． 前記ライナが四ふっ化エチレンエチレンを更に含み、その結果前記ライ ナが、ヘテロ環式アミン、無機硫黄化合物、及び窒素有機化合物及びアセチレン 有機化合物のいずれかから選択される腐食物質に対して化学的に耐性である、請 求項３８に記載の複合管。 ４２． 前記第一複合層を前記ライナに接着するための接続層を更に含み、その 結果前記ライナが、少なくとも１，０００ｐｓｉ（６８９１×１０³Ｐａ）の前 記管の外側及び内側間の差圧において前記複合層からの分離に耐える、請求項３ ８に記載の複合管。 ４３． 前記ライナと前記複合層との間に介在する接続層を更に含み、前記接続 層が、前記ライナの軸方向弾性率と前記複合層の軸方向弾性率との間の弾性率を 有する、請求項３８に記載の複合管。 ４４． 前記第一複合層を形成する前記マトリックスが、少なくとも２５０，０ ００ｐｓｉ（１７２２７５０×１０³Ｐａ）の引張弾性率と、少なくとも５％の 最大引張伸び率と、少なくとも華氏１８０度（摂氏８２．２度）のガラス転移温 度とを有する、請求項３８に記載の複合管。 ５５． 長手軸を有すると共に、 ポリマ製又は金属製材料から形成された、管状の、概ね流体不透過性の内側ラ イナと、 前記ライナを被包すると共に、螺旋方向を向いた第一組のファイバと、１００ ，０００ ｐｓｉ（６８９１×１０⁶Ｐａ）を越える弾性率を有するポリママトリックスと から形成された第一複合層と、 前記第一複合層の外側にあって前記第一複合層を被包すると共に、不透過性フ ィルムから形成される圧力隔壁層、又は、耐疲労性を提供し、かつ前記複合層の 摩擦係数よりも小さい摩擦係数を備えた外側表面を有する外側保護層のいずれか である、外側層と を含み、 前記ライナ及び前記複合層、並びに前記外側層が、少なくとも０．２５パーセ ントの最大引張歪みを有する複合管を構成する、巻き取り可能な複合管。 ５６． 前記不透過性のフィルムが、前記複合層の周りに螺旋方向に巻き付けら れている、請求項５５に記載の複合管。 ５７． 前記不透過性のフィルムが、金属製、ポリエステル、ポリイミド、ポリ アミド、ポリふっ化ビニル、ポリふっ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピ レン、及びエラストマのいずれかから選択される、請求項５５に記載の複合管。 ５８． 前記圧力隔壁層が、ポリマ材料の融着粒子膜を含む、請求項５５に記載 の複合管。 ５９．前記圧力隔壁層が、少なくとも１０％の最小引張伸び率と、７５０，００ ０ｐｓｉ未満の軸方向弾性率とを有する、請求項５５に記載の複合管。 ６０． 前記外側保護層が、ファイバと、微粒子を備えたマトリックスとから形 成された複合材を更に含む、請求項５５に記載の複合管。 ６１． 前記外側保護層の前記ファイバがアラミドである、請求項５５に記載の 複合管。 ６２． 前記微粒子が、セラミックス、金属製、ポリマ製、シリカ、及びふっ化 ポリマのいずれかから選択される、請求項６０に記載の複合管。 【手続補正書】 【提出日】平成１０年３月３１日（１９９８．３．３１） 【補正内容】 請求の範囲 １． ポリマ製又は金属製材料から形成された、概ね流体不透過性の内側ライナ と、 前記ライナを被包すると共にファイバ及びマトリックスから形成された第一複 合層であって、螺旋方向に延びる第一ファイバと、時計方向に延びる第二ファイ バと、逆時計方向に延びる第三ファイバとを有し、前記第一ファイバが前記第二 及び前記第三ファイバの少なくとも一方と撚り合わされている、第一複合層と を含む、巻き取り可能な複合管。 ２． 前記ライナが０．０２インチ（０．０５０８センチメートル）と０．２５ インチ（０．６３５センチメートル）との間の半径方向厚さを有する、請求項１ に記載の複合管。 ３． 前記ライナが、少なくとも２５％の機械的伸び率と少なくとも華氏２５０ 度（摂氏１２１度）の溶融温度とを有する、請求項１に記載の複合管。 ４． 前記ライナを形成する前記ポリマ材料が同時押出成形された複合ポリマで ある、請求項１に記載の複合管。 ５． 前記ライナを形成する前記ポリマ材料が、ふっ化ポリビニリデン、四ふっ 化エチレンエチレン、架橋ポリエチレン、ポリアミド、ポリエチレン、及びポリ エステルのいずれかから選択される、請求項４に記載の複合管。 ６． 前記ライナが四ふっ化エチレンエチレンを更に含み、その結果前記ライナ が、ヘテロ環式アミン、無機硫黄化合物、及び窒素有機化合物及びアセチレン有 機化合物のいずれかから選択される腐食物質に対して化学的に耐性である、請求 項１に記載の複合管。 ７． 前記第一複合層を前記ライナに接着するための接続層を更に含み、その結 果前記ライナが、少なくとも１，０００ｐｓｉ（６８９１×１０³Ｐａ）の前記 管の外側及び内側間の差圧において前記複合層からの分離に耐える、請求項１に 記載の複合管。 ８． 前記接続層が、ファイバ体積が４０％未満のファイバ強化マトリックスを 含む、請求項７に記載の接続層。 ９． 前記ライナと前記複合層との間に介在する接続層を更に含み、前記接続層 が、前記ライナの軸方向弾性率と前記複合層の軸方向弾性率との間の弾性率を有 する、請求項１に記載の複合管。 １０． 前記接続層が充填されたポリマ層を更に含む、請求項９に記載の複合管 。 １１． 前記接続層が未充填のポリマ層を更に含む、請求項９に記載の複合管。 １２． 前記第一複合層を形成する前記マトリックスが、少なくとも２５０，０ ００ｐｓｉ（１７２２７５０×１０³Ｐａ）の引張弾性率と、少なくとも５％の 最大引張伸び率と、少なくとも華氏１８０度（摂氏８２．２度）のガラス転移温 度とを有する、請求項１に記載の複合管。 １３． 前記第二ファイバ及び前記第三ファイバのそれぞれが、ナイロン、ポリ エステル、熱可塑性物質、ガラス、及びアラミドのいずれかから選択される、請 求項１に記載の複合管。 １４． 前記第一ファイバが、アラミド、カーボン、及びガラスのファイバのい ずれかから選択される、請求項１に記載の複合管。 １５． 前記第一複合層の外側にある第二複合層を更に含み、前記第二複合層が 、第一組のアラミドファイバから形成された、請求項１に記載の複合管。 １６． 前記第一組のアラミドファイバに対して二軸方向に編組された第二組の ファイバを更に含む、請求項１５に記載の複合管。 １７． 前記第一組のアラミドファイバに対して撚り合わされた第二組のアラミ ドファイバを更に含む、請求項１５に記載の複合管。 １８． 前記第二複合層の外側にある第三複合層を更に含み、前記第三複合層が 、マトリックスと、長手軸に対して螺旋方向に向いた第四ファイバとから形成さ れた、請求項１５に記載の複合管。 １９． 前記第一複合層が、該管の長手軸に対して３０度から７０度の間の角度 に向いた概ね連続したファイバをファイバ体積で少なくとも８０％含み、前記概 ね連続したファイバが９００万ｐｓｉ（６２，０１９×１０⁶Ｐａ）を越える軸 方向弾性率を有する、請求項１に記載の複合管。 ２０． 前記第二ファイバ及び前記第三ファイバの合計ファイバ体積が、前記第 一複合層の全ファイバ体積の２０％未満を成すという更なる改良を有する、請求 項１に記載の複合管。 ２１． 前記第一ファイバのファイバ体積が、前記第一複合層のファイバ体積の ８０％を越える体積を有するという更なる改良を有する、請求項１に記載の複合 管。 ２２． 流体が前記前記複合管内に貫通することを防ぐための、前記第一複合層 の外側にある圧力隔壁層を更に含む、請求項１に記載の複合管。 ２３． 前記圧力隔壁層が、少なくとも１０％の最小引張伸び率と、７５０，０ ００ｐｓｉ（５１６８２５０×１０³Ｐａ）未満の軸方向弾性率とを有する、請 求項２２に記載の複合管。 ２４． 前記圧力隔壁層が不透過性のフィルムである、請求項２２に記載の複合 管。 ２５． 前記不透過性のフィルムが前記複合層の周りに螺旋方向に巻き付けられ ている、 請求項２４に記載の複合管。 ２６． 前記不透過性のフィルムが、金属製、ポリエステル、ポリイミド、ポリ アミド、ポリふっ化ビニル、ポリふっ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピ レン、及びエラストマのいずれかから選択される、請求項２４に記載の複合管。 ２７． 前記圧力隔壁層がポリマ材料の融着粒子膜を含む、請求項２２に記載の 複合管。 ２８． 前記第一複合層の外側にある外側保護層を更に含み、前記外側保護層が 、耐疲労性を提供するよう構成されると共に、前記第一複合層の摩擦係数よりも 小さな摩擦係数を持つ外側表面を有する、請求項１に記載の複合管。 ２９． 前記外側保護層が、ファイバと微粒子を備えたマトリックスとから形成 された複合材を更に含む、請求項２８に記載の複合管。 ３０． 前記外側保護層が、編組された、撚り合わされた、又は編まれたアラミ ドファイバと、微粒子を備えたマトリックスとから形成された複合材を更に含む 、請求項２９に記載の複合管。 ３１． 前記微粒子が、セラミックス、金属製、ポリマ製、シリカ、及びふっ化 ポリマのいずれかから選択される、請求項２９に記載の複合管。 ３２． 前記マトリックスが、マトリックス体積で２０％未満の前記微粒子を含 む、請求項２９に記載の複合管。 ３３． 前記外側保護層が、膜体積で６０％未満の微粒子で充填されたポリマ膜 である、請求項２８に記載の複合管。 ３４． 前記微粒子が、セラミックス、金属製、ポリマ製、シリカ、及びふっ化 ポリマの いずれかから選択される、請求項３３に記載の複合管。 ３５． 前記ライナが、前記複合管内で発生した静電荷を散逸させるための添加 剤を更に含む、請求項１に記載の複合管。 ３６． 前記複合管内で発生した静電荷を散逸させるための前記添加剤がカーボ ンブラックである、請求項１に記載の複合管。 ３７． 前記ライナが、前記複合層への接着を向上させるための螺旋方向の溝を 更に含む、請求項１に記載の複合管。 ３８． リール上に巻き取られ、そして使用時にはリールから解放される、長手 軸方向に延びた巻き取り可能な複合管であって、 ポリマ製又は金属製材料から形成された、概ね流体不透過性の内側ライナと、 前記ライナを被包すると共に、１００，０００ｐｓｉ（６８９１×１０⁶Ｐａ ）を越える弾性率を有するマトリックスと、該長手軸に対して３０度から７０度 の間の角度で螺旋方向に向いたファイバをファイバ体積で少なくとも８０パーセ ント有する第一組のファイバとから形成された第一複合層と を含む巻き取り可能な複合管であって、前記ライナ及び前記複合層から形成さ れた前記複合管は、リール上に巻き取られて最大引張歪みの状態にある時点での 引張歪みが少なくとも０．２５パーセントであり、かつ開放孔形状を概ね維持す る、巻き取り可能な複合管。 ３９． 前記ライナがポリマ材料から形成される、請求項３８に記載の複合管。 ４０． 前記ライナを形成する前記ポリマ材料が、ホモポリマ、コポリマ、及び 複合ポリマのいずれかから選択される、請求項３９に記載の複合管。 ４１． 前記ライナが四ふっ化エチレンエチレンを更に含み、その結果前記ライ ナが、ヘテロ環式アミン、無機硫黄化合物、及び窒素有機化合物及びアセチレン 有機化合物のいず れかから選択される腐食物質に対して化学的に耐性である、請求項３８に記載の 複合管。 ４２． 前記第一複合層を前記ライナに接着するための接続層を更に含み、その 結果前記ライナが、少なくとも１，０００ｐｓｉ（６８９１×１０³Ｐａ）の前 記管の外側及び内側間の差圧において前記複合層からの分離に耐える、請求項３ ８に記載の複合管。 ４３． 前記ライナと前記複合層との間に介在する接続層を更に含み、前記接続 層が、前記ライナの軸方向弾性率と前記複合層の軸方向弾性率との間の弾性率を 有する、請求項３８に記載の複合管。 ４４． 前記第一複合層を形成する前記マトリックスが、少なくとも２５０，０ ００ｐｓｉ（１７２２７５０×１０³Ｐａ）の引張弾性率と、少なくとも５％の 最大引張伸び率と、少なくとも華氏１８０度（摂氏８２．２度）のガラス転移温 度とを有する、請求項３８に記載の複合管。 ４５． 前記第一組のファイバが、 アラミド、カーボン、及びガラスのいずれかから選択される一組の構造ファイ バと、 ナイロン、ポリエステル、熱可塑性物質、ガラス、及びアラミドのいずれかか ら選択される一組の編組ファイバと を更に含む、 請求項３８に記載の複合管。 ４６． 前記第一複合層の外側にある第二複合層を更に含み、前記第二複合層が 、第一組のアラミドファイバ及びマトリックスから形成される、請求項３８に記 載の複合管。 ４７．前記ライナが、前記ライナに埋設された少なくとも一つのエネルギ導体を 更に含む、請求項３８に記載の複合管。 ４８． 前記エネルギ導体が金属である、請求項４７に記載の巻き取り可能な複 合管。 ４９． 前記エネルギ導体が前記ライナ内を螺旋方向に延びる、請求項４７に記 載の巻き取り可能な複合管。 ５０． 前記エネルギ導体が光案内媒体である、請求項４７に記載の巻き取り可 能な複合管。 ５１． 前記複合層が、前記複合層に埋設された少なくとも一つのエネルギ導体 を更に含む、請求項３８に記載の複合管。 ５２． 前記エネルギ導体が金属である、請求項５１に記載の巻き取り可能な複 合管。 ５３． 前記エネルギ導体が前記複合層内を螺旋方向に延びる、請求項５１に記 載の巻き取り可能な複合管。 ５４． 前記エネルギ導体が光案内媒体である、請求項５１に記載の巻き取り可 能な複合管。 ５５． 長手軸を有すると共に、 ポリマ製又は金属製材料から形成された、管状の、概ね流体不透過性の内側ラ イナと、 前記ライナを被包すると共に、螺旋方向を向いた第一組のファイバと１００， ０００ｐｓｉ（６８９１×１０⁶Ｐａ）を越える弾性率を有するポリママトリッ クスとから形成された第一複合層と、 前記第一複合層の外側にあって前記第一複合層を被包すると共に、不透過性フ ィルムから形成される圧力隔壁層、又は、耐疲労性を提供し、かつ前記複合層の 摩擦係数よりも小さい摩擦係数を備えた外側表面を有する外側保護層のいずれか である、外側層と を含み、 前記ライナ及び前記複合層、並びに前記外側層が、リール上に巻き取られて最 大引張歪みにある時点で少なくとも０．２５パーセントの引張歪みを有すると同 時に開放孔形状を維持する複合管を構成する、リール上に巻き取られ、そして使 用時にはリールから解放さ れる、巻き取り可能な複合管。 ５６． 前記不透過性のフィルムが、前記複合層の周りに螺旋方向に巻き付けら れている、請求項５５に記載の複合管。 ５７． 前記不透過性のフィルムが、金属製、ポリエステル、ポリイミド、ポリ アミド、ポリふっ化ビニル、ポリふっ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピ レン、及びエラストマのいずれかから選択される、請求項５５に記載の複合管。 ５８． 前記圧力隔壁層が、ポリマ材料の融着粒子膜を含む、請求項５５に記載 の複合管。 ５９．前記圧力隔壁層が、少なくとも１０％の最小引張伸び率と、７５０，００ ０ｐｓｉ（５１６８２５０×１０³Ｐａ）未満の軸方向弾性率とを有する、請求 項５５に記載の複合管。 ６０． 前記外側保護層が、ファイバと、微粒子を備えたマトリックスとから形 成された複合材を更に含む、請求項５５に記載の複合管。 ６１． 前記外側保護層の前記ファイバがアラミドである、請求項５５に記載の 複合管。 ６２． 前記微粒子が、セラミックス、金属製、ポリマ製、シリカ、及びふっ化 ポリマのいずれかから選択される、請求項６０に記載の複合管。 ６３． 前記ライナが、０．０２インチ（０．０５０８センチメートル）から０ ．２５インチ（０．６３５センチメートル）の間の半径方向厚さを有する、請求 項１に記載の複合管。 ６４． 前記ライナが金属製である、請求項１に記載の複合管。 ６５． 前記ライナが、０．０２インチ（０．０５０８センチメートル）から０ ．２５インチ（０．６３５センチメートル）の間の半径方向厚さを有する、請求 項３８に記載の複合管。 ６６． 前記ライナが金属製である、請求項３８に記載の複合管。 ６７． 前記複合層の外側にあって前記複合層を被包する外側層を更に含み、前 記外側層が、圧力隔壁層か、又は耐疲労性を提供すると共に前記複合層の摩擦係 数よりも小さい摩擦係数を備えた外側表面を有する外側保護層である、請求項３ ８に記載の複合管。 ６８． 前記ライナ、前記複合層、又は前記外側層のいずれかに埋設されたエネ ルギ導体を更に含む、請求項５５に記載の複合管。 ６９． 前記エネルギ導体が金属である、請求項６８に記載の複合管。 ７０． 前記エネルギ導体が、前記複合管の全長に渡って半径方向に延びる、請 求項６８に記載の複合管。 ７１． 前記エネルギ導体が光案内媒体である、請求項６８に記載の複合管。 ７２． 長手軸方向に延びる巻き取り可能な複合管であって、 概ね流体不透過性のライナと、 前記ライナを被包すると共に、該長手軸に対して螺旋方向を向き、かつ６８９ １×１０６Ｐａ（１００，０００ｐｓｉ）を越える弾性率を有するマトリックス 中に埋設されたファイバから形成された複合層と、 該長手軸に対して螺旋方向に向き、かつ前記巻き取り可能な複合管内に埋設さ れたエネルギ導体と を含む、巻き取り可能な複合管。 ７３． 流体が前記複合層内に貫通することを防ぐために、前記複合層の外側に ある圧力隔壁層を更に含み、前記エネルギ導体が前記圧力隔壁層に埋設されてい る、請求項７２に記載の巻き取り可能な複合管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ノレット スティーブン シー. アメリカ合衆国 01453 マサチューセッ ツ州 レオミンスター、ウェザーベインド ライブ 103 (72)発明者 ウイリアムズ ジェリー ジー. アメリカ合衆国 74604 オクラホマ州 ポンカシティ、パイオニアロード 1605

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ポリマ材料から形成されると共に概ね流体不透過性である内側のライナと 、 前記ライナを被包すると共にファイバ及びマトリックスから形成された第一複 合層であって、螺旋方向に延びる第一ファイバと、時計方向に延びる第二ファイ バと、逆時計方向に延びる第三ファイバとを有し、前記第一ファイバが前記第二 ファイバ及び前記第三ファイバのうちの少なくとも一方と撚り合わされている、 第一複合層と を含む巻き取り可能な複合管。 ２． 前記ライナが０．０２インチから０．２５インチの間の半径方向厚さを有 する、請求項１に記載の複合管。 ３． 前記ライナが、少なくとも２５％の機械的伸び率と、少なくとも華氏２５ ０度の溶融温度とを有する、請求項１に記載の複合管。 ４． 前記ライナを形成する前記ポリマ材料が同時押出成形された複合ポリマで ある、請求項１に記載の複合管。 ５． 前記ライナを形成する前記ポリマ材料が、ポリふっ化ビニリデン、四ふっ 化エチレンエチレン、架橋ポリエチレン、ポリアミド、ポリエチレン、及びポリ エステルのいずれかから選択される、請求項４に記載の複合管。 ６． 前記ライナが四ふっ化エチレンエチレンを更に含み、その結果前記ライナ が、ヘテロ環式アミン、無機硫黄化合物、及び窒素有機化合物及びアセチレン有 機化合物のいずれかから選択される腐食物質に対して化学的に耐性である、請求 項１に記載の複合管。 ７． 前記第一複合層を前記ライナに接着するための接続層を更に含み、その結 果前記ライナが、前記管の外部及び内部間の少なくとも１，０００ｐｓｉの差圧 において前記複合層からの分離に耐える、請求項１に記載の複合管。 ８． 前記接続層が、ファイバ体積が４０％未満であるファイバ強化マトリック スを含む、請求項７に記載の接続層。 ９． 前記ライナ及び前記複合層の間に介在する接続層を更に含み、前記接続層 が前記ライナの軸方向弾性率と前記複合層の軸方向弾性率との間の弾性率を有す る、請求項１に記載の複合管。 １０． 前記接続層が充填されたポリマ層を更に含む、請求項９に記載の複合管 。 １１． 前記接続層が未充填のポリマ層を更に含む、請求項９に記載の複合管。 １２． 前記第一複合層を形成する前記マトリックスが、少なくとも２５０，０ ００ｐｓｉの引張弾性率と、少なくとも５％の最大引張伸び率と、少なくとも華 氏１８０度のガラス転移温度とを有する、請求項１に記載の複合管。 １３． 前記第二ファイバ及び前記第三ファイバのそれぞれが、ナイロン、ポリ エステル、熱可塑性物質、ガラス、及びアラミドのいずれかから選択される、請 求項１に記載の複合管。 １４． 前記第一ファイバが、アラミド、カーボン、及びガラスのファイバのい ずれかから選択される、請求項１に記載の複合管。 １５． 前記第一複合層の外側にある第二複合層を更に含み、前記第二複合層が 、第一組のアラミドファイバから形成された、請求項１に記載の複合管。 １６． 前記第一組のアラミドファイバに対して二軸方向に編組された第二組の ファイバを更に含む、請求項１５に記載の複合管。 １７． 前記第一組のアラミドファイバに対して撚り合わされた第二組のアラミ ドファイバを更に含む、請求項１５に記載の複合管。 １８． 前記第二複合層の外側にある第三複合層を更に含み、前記第三複合層が 、マトリックスと、長手軸に対して螺旋方向に向いた第四ファイバとから形成さ れた、請求項１５に記載の複合管。 １９． 前記第一複合層が、該管の長手軸に対して３０度から７０度の間の角度 に向いた概ね連続したファイバをファイバ体積で少なくとも８０％含み、前記概 ね連続したファイバが９００万ｐｓｉを越える軸方向弾性率を有する、請求項１ に記載の複合管。 ２０． 前記第二ファイバ及び前記第三ファイバの合計ファイバ体積が、前記第 一複合層の全ファイバ体積の２０％未満を成すという更なる改良を有する、請求 項１に記載の複合管。 ２１． 前記第一ファイバのファイバ体積が、前記第一複合層のファイバ体積の ８０％を越える体積を有するという更なる改良を有する、請求項１に記載の複合 管。 ２２． 流体が前記前記複合管を貫通することを防ぐための、前記第一複合層の 外側にある圧力隔壁層を更に含む、請求項１に記載の複合管。 ２３． 前記圧力隔壁層が、少なくとも１０％の最小引張伸び率と、７５０，０ ００ｐｓｉ未満の軸方向弾性率とを有する、請求項２２に記載の複合管。 ２４． 前記圧力隔壁層が不透過性のフィルムである、請求項２２に記載の複合 管。 ２５． 前記不透過性のフィルムが前記複合層の周りに螺旋方向に巻き付けられ ている、請求項２４に記載の複合管。 ２６． 前記不透過性のフィルムが、金属製、ポリエステル、ポリイミド、ポリ アミド、ポリふっ化ビニル、ポリふっ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピ レン、及びエラストマのいずれかから選択される、請求項２４に記載の複合管。 ２７． 前記圧力隔壁層がポリマ材料の融着粒子膜を含む、請求項２２に記載の 複合管。 ２８． 前記第一複合層の外側にある外側保護層を更に含み、前記外側保護層が 、耐疲労性を提供するよう構成されると共に、前記第一複合層の摩擦係数よりも 小さな摩擦係数を持つ外側表面を有する、請求項１に記載の複合管。 ２９． 前記外側保護層が、ファイバと微粒子を備えたマトリックスとから形成 された複合材を更に含む、請求項２８に記載の複合管。 ３０． 前記外側保護層が、編組された、撚り合わされた、又は編まれたアラミ ドファイバと、微粒子を備えたマトリックスとから形成された複合材を更に含む 、請求項２９に記載の複合管。 ３１． 前記微粒子が、セラミックス、金属製、ポリマ製、シリカ、及びふっ化 ポリマのいずれかから選択される、請求項２９に記載の複合管。 ３２． 前記マトリックスが、マトリックス体積で２０％未満の前記微粒子を含 む、請求項２９に記載の複合管。 ３３． 前記外側保護層が、膜体積で６０％未満の微粒子で充填されたポリマ膜 である、請求項２８に記載の複合管。 ３４． 前記微粒子が、セラミックス、金属製、ポリマ製、シリカ、及びふっ化 ポリマのいずれかから選択される、請求項３３に記載の複合管。 ３５． 前記ライナが、前記複合管内で発生した静電荷を散逸させるための添加 剤を更に含む、請求項１に記載の複合管。 ３６． 前記複合管内で発生した静電荷を散逸させるための前記添加剤がカーボ ンブラックである、請求項１に記載の複合管。 ３７． 前記ライナが、前記複合層への接着を向上させるための螺旋方向の溝を 更に含む、請求項１に記載の複合管。 ３８． 巻き取り可能な複合管であって、前記管が、ポリマ材料から形成される と共に概ね流体不透過性である内側のライナと、 前記ライナを被包すると共に、マトリックスと、該長手軸に対して３０度から ７０度の間の角度で螺旋方向に向いたファイバをファイバ体積で少なくとも８０ パーセント有する第一組のファイバとから形成された第一複合層と を含み、 リール上に巻き取られたときの、前記ライナと前記複合層とから形成された前 記複合管の最大引張歪みが少なくとも０．２５パーセントである、巻き取り可能 な複合管。 ３９． 前記ライナが０．０２インチから０．２５インチの間の半径方向厚さを 有する、請求項３８に記載の複合管。 ４０． 前記ライナを形成する前記ポリマ材料が、ホモポリマ、コポリマ、及び 複合ポリマのいずれかから選択される、請求項３８に記載の複合管。 ４１． 前記ライナが更に四ふっ化エチレンエチレンを含み、その結果前記ライ ナが、ヘテロ環式アミン、無機硫黄化合物、及び窒素有機化合物及びアセチレン 有機化合物のいずれかから選択される腐食物質に対して化学的に耐性である、請 求項３８に記載の複合管。 ４２． 前記第一複合層を前記ライナに接着させるための接続層を更に含み、そ の結果前記ライナが、前記管の外部及び内部間の少なくとも１，０００ｐｓｉの 差圧において前記複合層からの分離に耐える、請求項３８に記載の複合管。 ４３． 前記ライナ及び前記複合層の間に介在する接続層を更に含み、前記接続 層が前記ライナの軸方向弾性率と前記複合層の軸方向弾性率との間の弾性率を有 する、請求項３８に記載の複合管。 ４４． 前記第一複合層を形成する前記マトリックスが、少なくとも２５０，０ ００ｐｓｉの引張弾性率と、少なくとも５％の最大引張伸び率と、少なくとも華 氏１８０度のガラス転移温度とを有する、請求項３８に記載の複合管。 ４５． 前記第一組のファイバが、 アラミド、カーボン、及びガラスのいずれかから選択される一組の構造ファイ バと、 ナイロン、ポリエステル、熱可塑性物質、ガラス、及びアラミドのいずれかか ら選択される一組の編組ファイバと を更に含む、 請求項３８に記載の複合管。 ４６． 前記第一複合層の外側にある第二複合層を更に含み、前記第二複合層が 、第一組のアラミドファイバ及びマトリックスから形成される、請求項３８に記 載 の複合管。 ４７．前記ライナが、前記ライナに埋設された少なくとも一つのエネルギ導体を 更に含む、請求項３８に記載の複合管。 ４８． 前記エネルギ導体が金属である、請求項４７に記載の巻き取り可能な複 合管。 ４９． 前記エネルギ導体が前記ライナ内を螺旋方向に延びる、請求項４７に記 載の巻き取り可能な複合管。 ５０． 前記エネルギ導体が光案内媒体である、請求項４７に記載の巻き取り可 能な複合管。 ５１． 前記複合層が、前記複合層に埋設された少なくとも一つのエネルギ導体 を更に含む、請求項３８に記載の複合管。 ５２． 前記エネルギ導体が金属である、請求項５１に記載の巻き取り可能な複 合管。 ５３． 前記エネルギ導体が前記複合層内を螺旋方向に延びる、請求項５１に記 載の巻き取り可能な複合管。 ５４． 前記エネルギ導体が光案内媒体である、請求項５１に記載の巻き取り可 能な複合管。 ５５． 長手軸を有する巻き取り可能な複合管であって、 ポリマ材料から形成されると共に概ね流体不透過性である管状の内側のライナ と、 前記ライナを被包すると共に、螺旋方向に向いた第一組のファイバとポリママ トリックスとから形成される第一複合層と、 前記第一複合層の外側にあって前記第一複合層を被包すると共に、不透過性フ ィルムから形成される圧力隔壁層、又は、耐疲労性を提供し、かつ前記複合層の 摩擦係数よりも小さい摩擦係数を備えた外側表面を有する外側保護層のいずれか である、外側層と を含み、 前記ライナ及び前記複合層、並びに前記外側層が、リール上に巻き取られたと きに少なくとも０．２５パーセントの引張歪みを有すると同時に開放孔形状を維 持する複合管を構成する、巻き取り可能な複合管。 ５６． 前記不透過性のフィルムが、前記複合層の周りに螺旋方向に巻き付けら れている、請求項５５に記載の複合管。 ５７． 前記不透過性のフィルムが、金属製、ポリエステル、ポリイミド、ポリ アミド、ポリふっ化ビニル、ポリふっ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピ レン、及びエラストマのいずれかから選択される、請求項５５に記載の複合管。 ５８． 前記圧力隔壁層が、ポリマ材料の融着粒子膜を含む、請求項５５に記載 の複合管。 ５９．前記圧力隔壁層が、少なくとも１０％の最小引張伸び率と、７５０，００ ０ｐｓｉ未満の軸方向弾性率とを有する、請求項５５に記載の複合管。 ６０． 前記外側保護層が、ファイバと、微粒子を備えたマトリックスとから形 成された複合材を更に含む、請求項５５に記載の複合管。 ６１． 前記外側保護層の前記ファイバがアラミドである、請求項５５に記載の 複合管。 ６２． 前記微粒子が、セラミックス、金属製、ポリマ製、シリカ、及びふっ化 ポリマのいずれかから選択される、請求項６０に記載の複合管。