JPH02271191A - 改良されたシールリング装着部を有するパイプ用螺子ジョイント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は概ね螺子ジヨインントに関し、より詳細には石
油井およびガス井に用いられるケーシング、管材または
穿孔パイプの部材間の螺子結合装置に関する。

〔従来技術とその課題〕

石油井やガス井またはこれらに類するものの穿孔におい
ては、目的の地層まで穿孔し、花弁中でケーシングをセ
メント固めし、ケーシングの内側で地表から花弁の下方
に延びる管材を配設し、ケーシングと配管との間の環状
間隙をバッカによって閉塞するのが普通である。尤も、
多くの花弁ではバッカーを用いずに形成されることがあ
る。通常、ケーシングは、地層表面に開口し又は花弁に
よって貫かれる地層の上側に設置されて、先端パイプが
バッカの下側に設けられている。先端パイプは孔又は溝
明けされ若しくは開口端が設けられており、通常、地層
から出る花弁内流体がケーシングの孔を通じ又はケーシ
ングの下側から花弁に流入し、花弁の内部、配管または
ケーシング内部から地面に流れるか又はこれらを通じて
汲上げられる。ある場合には、この流体は配管とケーシ
ングとの間の環状空隙を流れる。例えば二重あるいは多
重の完成組立体の場合において、一つの地層が配管で採
出され、他の地層が配管とケーシングの間の環状空隙で
採出されている。

採油井、採ガス井などにおいて、特に高圧下でのこれら
の花弁において、配管のジヨインントは暫々劣化し、石
油やガスなどが配管を通じて環状空隙に漏れ、地表でケ
ーシングに高圧を与える。

これは花弁中に設置された配管の最大の弱点である。

このジヨインントの漏出は通常、十分なシールを得るこ
とが出来ないことによって生じ、例えば、通常の摩耗や
破損、不適切な機械加工およびバッキングを利用してい
るジヨインントでは花弁内の流体の腐食作用によって生
じる。

配管やケーシングの分野では、石油井およびガス井にお
いて遭遇する高圧流体の封止を助けるために高重合テト
ラフルオロエチレンのバッキングまたはシーリングリン
グを用いることはよく知られている。

例えば、本件出願人の米国特許第３，０５４，６２８号
はピン（軸）部材の下端に嵌着され、軸箱部材のテーパ
表面に対して変形されるリングを開示している。

本件出願人の米国特許第３，０４７，３１６号は、ピン
部材の螺子によって係合されるシールリングを開示して
いる。このピン部材はシールリングの一部を最初の充分
に高い螺子の間の入口に押し付けて通路を閉塞する。

本件出願人の米国特許第２，９８０，４５１号は、ピン
部材と軸箱部材の何れかの螺子端の中間にあり。

その中にシール部材が装着された環状溝を開示している
。螺子が噛合された際、シール部材は環状溝に隣接する
螺子部へ押出される。

前述の各従来技術はかなりの商業的成功を得ているが、
シールリングを押込む際に一層均一にシールする必要が
生じている。特に、螺子に嵌着されたシールを用いる技
術は不均一な押込みとなり。

このため不均一なシールになることを暫々経験する。

螺子部に突出するシールリングを有するこれらの技術は
また。嵌着されたシールリングの他端に螺子形を有し、
陥着されたシールの一端に金属どうしの単一のシールを
有するにすぎない。

〔発明の目的〕

それ故に、本発明の第１の目的は、シールリングの装着
が改良された均一性のある新規な改良された螺子パイプ
ジヨインントを提供することにある。

本発明の他の目的は、押込まれたシールリングが完全に
金属どうしのシールに挟まれている新規な改良された螺
子パイプジヨインントを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、螺子ジヨインントを係合する
際にシールが損傷する虞を減少するように形成された係
合手段を含む新規な改良された螺子パイプジヨインント
を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の第一の目的は概ね、内向きのテーパが設けられ
た螺子部を内周面に有し、該内向きテーパ付き螺子部下
端の下側に径の大きなシールリング装着部と、該シール
リング装着部に嵌着された変形可能なシールリングとを
有する軸箱部材と；該軸箱部材の螺子部に係合するよう
に適合された内向きのテーパ付き螺子部を外表面に有し
、該シールリングに係合しこれを変形させる大きさの径
の大きな突出部を有したピン部材を設け；これにより軸
箱部材とピン部材との間の均一な高圧シールを形成する
ことにより達成される。

本発明の他の目的は概ね、金属どうしの一次シールが嵌
着されたシールの一端に位置し、金属どうしの一次シー
ルが陥着されたシールの一端に形成される大きさの突出
部を備えることによって達成される。

更に本発明の他の目的は概ね、金属どうしの一次シール
に先立って軸箱部材の内周面に接触する大きさであり、
これにより金属どうしの一次シール面を合わせ、不整合
の時に生じるシール損傷の様相を減少させた突出部を備
えることにより達成される。

これらの或いはその他の目的、特徴及び利点は、添付し
た図面と共に以下の記述から明らかであろう。

〔発明の具体的態様〕

詳細には、図面、特に第１図を参照すると、ピン部材１
１と軸箱部材１２とからなる本発明の螺子ジヨインント
１０が部分断面を含む立面図として示されている。ピン
部材１１は、変形可能なシールリング１４をピン部材１
１と軸箱部材１２との間のシール形成部分で変形させた
突出部１３を有し、これらは以下により詳細に記載され
ている。

第２図を参照すると、第１図のピン部材１１が更に詳細
に図解されている。ピン部材１１は、その外周に内向き
にテーパの付いた螺子２０を有し、螺子２０の端部下側
はドープ液の貯留部として用いられる径の細い部分２１
を有する。ドープ液貯留部２１に直接隣接するのは該ド
ープ液貯留部２１の径より太い径を有する突出部２２で
ある。突出部２２の直ぐ下側はピン端部２３であり、そ
の表面ば軸箱部材１２の内表面３３と螺合した際に金属
どうしの一次シールとして作用する。

第２図はまた、好適な態様として高分子テトラフルオロ
エチレンからなる変形可能なシールリング２５を示して
いる。この材料の商品名１′テフロン″の製造者はイー
・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニ
ーである。

更に第２図を参照すると、軸箱部材１２がより詳細に図
示されている。軸箱部材１２は、ピン部材１１外周面の
螺子２０に適合するように形成された内向きテーパの付
いた螺子３０をその外周面に有している。該螺子３０下
端の直、ぐ下側は、突出部２２の外表面と金属どうしの
二次シールを形成するように位置され寸法取りされた平
坦な表面３１である。軸箱部材１２の内周面３１より下
側は、以下の第３図に一層詳細に図示されているように
、変形可能なシール部材２５を保持するための拡大口径
部分３２である。

更にシールリング保持部分３２の下側はピン部材下部２
３の表面と係合した際に金属どうしの一次シールを形成
する平坦な表面３３である。

第３図を参照すると、ピン部材１１の螺子部分２０が軸
箱部材Ｉ２の螺子部分３０に螺合するように、軸箱部材
１２と部分的に係合したピン部材１１が図示されている
。図示されるように、突出部２２は、シール形成途中の
この段階では、シール表面３１に係合しているが、変形
可能なシールリング２５には未だ係合していない。この
時、ピン端部２３の表面と表面３３とは未だ係合してお
らず、金属どうしの一次シールは形成されていない。本
発明の好適な実施態様によれば、製造方法は、突出部２
２が螺子ジヨインントの長手方向の軸に平行な軸上に切
削加工され、一方金属どうしの一次シールが螺子ジヨイ
ンントの長手方向の軸のテーパ上に切削形成されること
を意図する。螺子ジヨインントの軸に平行な突出部を切
削加工によって形成することにより、金属どうしの表面
が最初に係合する前に突出部２２が表面３１に必然的に
接触することになる。更にこれにより、最初に金属どう
しの表面が、ピン部材と軸箱部材の不整合による損傷を
生じることなく相互に案内されることになる。金属表面
どうしの一次的な係合の前に突出部２２を表面３１に接
触させることにより、ピン部材１１が高角度に傾斜する
（ｃｏｃｋｉｎｇ　：起上がり）確率が減少する。換言
すれば、突出部２２と表面３１との最初の接触はピン部
材の起上り（ｃｏｃｋｉｎｇ）を防止しないが、起上り
の角度を減少し、金属どうしの一次シールに対する損傷
の確率を減少する。仮し、このような特徴が無ければ、
ピン部材１１は容易に起上り、ピン部材の先端２８が表
面３３に食込みシールの損傷を生じる。

第４図を参照すると、引続いてジヨインントの形成構造
、即ちシールリング２５に接触し、シールリング２５の
部分的な変形を生じさせた突出部が図示されている。

第５図は、本発明に従い、シールリング２５が完全に変
形され金属どうしの一次シール表面が係合している螺子
ジヨインントの完全な形成が図示されている。またこれ
で、突出部２２の表面２６が軸箱部材の表面３１と金属
どうしの二次シールを形成することが理解されよう。こ
のように、変形されたシールリング２５の一側端に金属
どうしの一次シールがあり、変形されたシールリング２
５の上側部に金属どうしの二次シールがある。

シールリングの嵌着範囲３２の切削加工の制御を改良す
るため、突出部２２とシールリング保持１１１３２が、
その隣接する両シール面３１．３３と共に、同一の工具
で切削加工される。異なった内径のケーシングや、管材
、穿孔パイプないしこれに類するものによって寸法は異
なるが１本発明によって製造される５インチのケーシン
グにおいて、ドープ液貯留部２１は４．２６４インチの
内径に加工される。突出部２２は４．３６２インチの径
に加工され、第３図に示すように、縁５３と３４の間が
０．３００インチの長さを有する。シールリング溝３２
は４．４０２インチの内径を有し、同様に第３図に示す
ように、縁５０と５１との間が０．２５０インチの長さ
を有する１表面３１は、同様に螺子ジヨインントの長手
方向の軸に平行に機械加工され、４，３５６インチの口
径を有する。従って、　４．３６２インチ径の突出部２
２は表面３１と内部で接触し、ピン部材１１の起上り防
止を助ける。表面３３は長さ０．４００インチ、１フイ
ート当たり１〜１／８インチのテーパを有し、縁５２の
部分で４．２４／Ｉインチの内径を有する。ピン端部２
３の表面はこれに対応するテーパを有する。

突出部２２上方の溝２１は径が細く、捕捉された螺子潤
滑剤がこの中を流れる貯留部として作用する。

代表的な従来の螺子結合装置においては、螺子潤滑剤は
外側の回動肩部と金属どうしの一次シール部分との間に
捕捉され、流れる場所がないため。

結合装置の内部で圧力が増加することになる。

第１図を参照すると１本発明の好適な態様において、回
動肩部はピン部材の肩部１６に対して回転力を与える軸
箱部材１２の上端面１５からなる。望むなら他の態様と
して、ピン部材１１の下端１７が、軸箱部材１２の内部
で、肩部１８に対して回転させることができる。

以上の記述から、本発明により製造された螺子ジヨイン
ントは、高圧の石油やガス井またはこれに類するものの
操業においてシール性能を大幅に改良することが理解さ
れるであろう。好適な実施例は油井のケーシングの製作
と利用を意図しているが、本発明の特徴は、ケーシング
、管材、穿孔パイプおよびこれに類するものに適用でき
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る螺合された螺子ジヨインントの部
分断面を含む立面図である。 第２図は本発明に係る、ピン部材と変形可能なシール及
び軸箱部材の係合前の部分断面の分解立面図である。 第３図は本発明に係るピン部材と軸箱部材の縦断面図で
あり、突出部が最初に変形シール部材に接触する前の螺
合された部分が形成される間の状態を示す。 第４図は第３図の軸箱部材の縦断面図であり。 突出部が変形シール部材に接触した直後の螺合部分を示
す。 第５図は第３図の軸箱部材の縦断面図であり、本発明に
従い突出部が変形可能なシールの押込みを終了した状態
を示す。 図面中、 １１・・・ピン部材、１２・・・軸箱部材。 １３・・・突出部、　　　２０・・・螺子部２５・・・
シールリング ＦＩＧ、１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）内向きのテーパが設けられた第一螺子部を内
   周面に有し、該内向きテーパ第一螺子部下端の下側に径
   の大きなシールリング溝と、該シールリング溝に装着さ
   れた変形可能なシールリングと、該シールリング溝下側
   の内周面に内向きのテーパが設けられた第一平坦面とを
   有する軸箱部材と、（ｂ）内向きのテーパが設けられた
   第二螺子部を外表面に有し、該第二テーパ螺子部下端の
   下側に径の大きな突出部と、該突出部下側の外周面に内
   向きのテーパが設けられた第二平坦部とを有したピン部
   材とからなり、 これにより、ジヨインント形成の際、上記突出部が上記
   シールリングを軸箱部材とピン部材の間のシール部分に
   保持し、金属どうしの一次シールが内向きテーパ付き上
   記第一及び第二平坦面との間で形成される螺子シールジ
   ョイント。 ２、第１請求項の螺子シールジョイントであって、更に
   追加して上記第一螺子部下端とシールリング溝との間の
   第三平坦面、突出部外周面の第四平坦面を含み、これら
   第三及び第四平坦面がジョイント形成の際に金属どうし
   の二次シールを形成するもの。 ３、第２請求項の螺子シールジョイントであって、上記
   第三及び第四平坦面がジョイントの長手方向の軸に対し
   て平行であるもの。 ４、第１、２請求項または第３請求項の螺子シールジョ
   イントであって、上記変形可能なシールリングが高分子
   テトラフルオロエチレンからなるもの。 ５、内向きのテーパが設けられた螺子部を内周面に有し
   、該内向きのテーパ螺子部下端の下側に径の大きなシー
   ルリング溝と、該シールリング溝下側の内周面に内向き
   のテーパが設けられた平坦面とを有した器具結合部材を
   備えた螺子シールジョイントに用いられる軸箱部材。 ６、第５請求項の軸箱部材であって、更に追加して上記
   螺子部分下端とシールリング溝との間に第二平坦面を含
   むもの。 ７、第６請求項の軸箱部材であって、第二平坦面が軸箱
   部材の長手方向の軸に対して平行であるもの。 ８、内向きのテーパが設けられた螺子部を外表面に有し
   、該螺子部下端の下側に径の大きな突出部と、該突出部
   下側の外周面に内向きのテーパが設けられた第一平坦部
   とを有した器具結合ジョイント部材を備えた螺子シール
   ジョイントに用いられるピン部材。 ９、第８請求項のピン部材であって、更に追加して突出
   部の外周面に第二平坦面を有するもの。 １０、第９請求項のピン部材であって、上記第二平坦面
   がピン部材の長手方向の軸に対して平行であるもの。