JPS62501515A - 油井用管接続器 - 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】 ［発明の名称Ｊ 油Ｉｉ用管接続器 ［挾術分野］ 通常のねじ０管カップリングはそれに接続する管継手の外径よりもかなり大きい 。そして油井内に多くのケーシングや管体を配設するものの場合には、特にそう である。ところが、油井の場合には通常の地表上の配管系統には見当らないよう ないろいろのＩｌｌ約がある。カップリング類を含む油井穿孔用ストリングはド リルあるいは既に配設したストリングによって出来ている孔の中を通さなくては ならない。さらに、孔と作動しているストリングの最大径との間には十二分の間 隙をもたせて、それによって形成される環状空所に十二分な流動領域をつくり、 流動する流体の摩擦により不当な圧力効果をまねくことのないようにしなければ ならない。また、油井穿孔ストリングは油ｊｔ内に懸吊する良い管体の歪値によ って生ずる軸方向の引張り及び圧縮負荷に耐えなくてはならない。

さらに、油井穿孔用ストリングは内部圧力よりも強力な外部の流体圧力を受けて 圧壊されようとする。以上に述べた理由その他によって、端部のＭ径を太くした 高価な接続器が、こうした制約のある状況下での作業に用いられている。ところ が、これに接続する管継手の外径よりも、それを接続する外径を大きくしなけれ ばならないという結果になっている。、膨径端部をＡｌｌ！Ｌ、ないで、継手の 一端の外部にねじを付け、他端には内部嵌装用ねじをつけて、ねじ込み部の外径 を管体の中間部の外径と同じにした管の接続器がある。し・かｌノ、こうしたハ イトリル　「、」　プレミアム（ｌ−１ｙｄｒｉｌ　ＨＪ　Ｐ　ｒｅｍｉ＋ｕｅ ）管接続器はねじを！Ａ、偉しない管壁をｈづる端部４袢を太くしないＡ　Ｉ　 Ｐ　（ｎｏｎ−ｕｐｓｅｔ　Ａ　Ｐ　ｌ　）　１ＨＩＪ器１＝：　＜　１１３へ ろト軸方向の引張り強度が（ｔか４２％程度である。代、人的な油１１賃のブし １グラムによれば、管径の１７１１は、５ｔ／２０１）　’、へ７／８０ＤＸ　 １　、６Ｄである１１本願と共に出願の［すｔを汲み、【−げろ方法と装置」に は、さらに進歩した、２７／８０１）ｘｌ。

６０ＤＸ１．０５０Ｄのものをも設備できる。それは前述した代表的なプ［１グ ラムでは達成できないＪ：つな費用の点で、紅湾的に極めて効果的に絞首できる のである。油ｊｌ当り澗負する鋼材のトン数を軽減するものである。、ｒ１壁の 摩さに漣くしたところのない管に流体バカを加えると、流体Ｆ［によって生ずる 管壁内の軸方向の応力は同−ｔＸ力によつ″Ｃ篭内に生ずる円周方向応力の約２ 分の１である。従って同程度の機械的軸方向応力を管の１槌などを円周方向応力 をこえることなく加えることができる。アップ・セットを施してないｎの継手部 にねじを設けて管径を細くしたものでは、管のφ晴を支λるのにｎされる軸り向 応力の大きさを、一段と減することができる。

従って、外径が管の外径よりも大きくなく、内径が所要しする軸方向傷αに適応 する最大内径となるようにし、しかも流体圧力についてｉＪ密な接続器としての 性能に何等の支障のない萱の接続器の出現が要望されているのであるや［ｆ１■ 技術］ ハイトリル・カンパニーＨ（ｙｄｒｉｌ　Ｃｏ、　）製で、多くの特ｊ’ＦＩＩ で保護されている平坦な接続部を１ｉする管状接続具は第一の真直ぐなねじと、 第一のねじ孔内を通る直径の第二の真直ぐなねじと、管体の２つの継手部分間を テーパー付の継ぎ合せシールとから成るものがあるが、これは高価な継手で、公 表データによると、管壁についてわずか４２％の軸方向強度のものである。

標準Ａ、Ｐ、１．の外径を太くしてない管Ｗ４続器はその外１！が管体の外径よ りも相当に大きいが、それでいて、前述のものと同様に約４２％の効率しか発揮 できない。Ａ、Ｐ、！。

のちのは［折り返しＪカラー外径は油井穿孔ス１−リング間のクリアランスを増 １ものであると述べているが、「折り返し」部の外径は管体の外径よりも相当に 太くなっている。

米国時ｆ”Ｆ　ｉ）　３，００５，４１４号はダウンホールポンプに流体力を伝 達する管状の油井穿孔ストリングと、ダウンホールポンプから排出された動力流 体を地上に送るストリングと、ポンプからの油１を流体を油１ｔヘッドに送る第 三のストリングとを述べている。この発明では大きなケーシング内に配した３１ １！！の並列ストリングを説明しているが、同心的に配設する平坦な接続管を用 いることについては何等の記載がない。

〔発明の開示〕

この発明は油井などの膨１！部を有しない継手であって、接続する膨径部を有し ない管継手部分の両端内に形成したテーパー付ねじに嵌装するテーパー付外部ね じを備えた管状カップリングを有する接続器を提供するものである。

カップリングは管継手を構成Ｊる材料よりも高強度の材料製品で、隣接づる管壁 よりも薄く壁になっている雄ねじの小端の円周方向応力を大にし、シール領域に おいて嵌装し合っているねじ間のシール力を大にするものである。カップリング に高強度の′４Ａ料を使用することによって、営継手部に形成される雄ねじにか かる軸方向負荷よりもさらに高い軸方向負荷に耐えるものとするのである。

ねじフランク角が通常３０°の膨径部なし管体のねじの引張り作用をなくすよう に、ねじの形状をイのフランク角が１５°以下としである。そしてその正しいフ ランク角度は管の直径、管壁の厚さ、祠ＦＩ′ｇＡ度などによって選定する。

袖口Ｊ開発、宇宙工学、原子核産業界において３０年に頁りて■！界的に広く商 業的な成功をおさめている米国特許第２．７６６．８２９号にはじまる一連の特 許に述べであるように、外部ねじのテーパーは内部ねじのテーパーよりもその角 度が小さくしてあって、内部の流体圧力によって接続器（加わる軸方向の負荷を 最小限のものにするような最小可能圧力領域で最大のシール効果な発揮するよう にしである。この発明もこの特徴と数多くの他の特徴と組合わせて用いている。

カンプリングには組立てた時に管の継手の端部に隣接する肩部が設けてあり、そ の肩部は組立てる長さによって選定される。！７に嵌装するねじ部材の両省を完 全に組み込む以前にその一方のねじの′Ａ度の円周方向応力を除くように、嵌装 されるねじの小端に近い壁の厚さを各材料の強度に逆比例する寸度とする・弾性 係数は両部材についてほとんど同じであるから、両部ＵＩＪそれぞれの材料強度 と同じ比率の応力をうｉノる。

接続器の最も内側の内径が一番手要である場合には、カップリングの内径は管体 の標へ（の流体の流れの１７￥よりも幾らか大きめとし、短いカップリングで、 たとえば６２％の接続器効率を達成させる。しかし、軸方向の接続強さが大切で あれば、カップリングの内径をＦＡＩ％流ｔ１．　ｔｉ　７１よりも幾らか小さ くし、カップリングを長クシて９５％ないし１００％の効率の接Ｆｉ器を提供す る。管継手の内部ねじはカップリングを受け入れるのに適切な寸度とし、使用時 に歴程かのカップリングから適宜選択する。たとえば、短いカップリングをスト リングのＦ部に用いて内部の！？：１隙を最大にして、流れの１１抗を軽減し、 また長いカップリングをストリングの上部に用いて、ストリングのｆｆＩｆｉに もとづく大きな軸方向負荷に応するようにする。

［図面の簡単な説明］ 第１図はこの発明による接続器の縦断面図を示す。

第２図はこの発明によるねじの形状を示ｆ。

第３図は通常の管接続器のねじの形状を示す。

［発明の詳細な説明Ｊ ｉＩＴ１図は上部にテーパー付外部ねじ３を、下部に同様のねじ４を設け、管体 ８と９の１６　）Ｊ部内にそれぞれ形成したテーパー付内部ねじ６と　７と耐密 接ｖｃするようにするカップリング２かう成る管接続器を２０で示す。

カップリング２は内径１０．下端面１１、下端面１２から成り、接続器の内径を ］、業規格「ドリフト・バー」を通りのに必要とするものと４６どきには、この 両端面は内部ねじ６と　１の全長に及ぼさない、最後のかみ合うねじの６拌１２ と管体の外径との間に生ずる引張り鍮滅によって制約されるような接続器は管壁 の強さのおよそ３分の２の軸方向引張り強さをもしている。

接続器の軸方向の強さを強くしな！Ｊればならない場合には、カップリング２＆ Ｊ内（Ｙを１３＋、：示すところとし、上端面ヲ１４のところ、ト端部を１５の ところとする。このように内部わじの全イｊ効長さにＤつ【カップリングを仲良 することによ・）Ｕ管壁の強さにほとんど等しい軸り向強さの接続器を提供する 。

通常の管継手の良さは、それに接続するカップリングの６０倍以上であるから、 カップリングを縦１を形成する材料よりもはるかに強い材料で、管体仝体の費用 を余分に増すことなく形成させることができる。カップリングに高強度の材料を 用いると、接続器２Ｇの軸方向の強さを大きくすることかぐきる。その理由は、 カップリングのくび部１６の強度が増寸ことと、管の端部１２の圧壊抵抗が増し て引張り強さもＩｆｌ−１からである。さらに、接続器の引張り強さを増すため に、第２図に示（ようなねじの形状を、第３図に示すよ・）な油井用情に極く酋 通に用いるねじの形のものに嵌め合わせる。第３図に示す形状はｒ４ｆｆｉ支持 角が３０°のもので、フランクに対して垂直な線とそれに直角に引いた線との角 度が３０’をなしている。摩擦角を５゛として、ベクトル解析すると、第２図に 示す形のものの引張り強さは第３図に示すものの２１７２倍になる。フランク角 をへらすと、引張りに対する考慮を払わなくてもよくなる。ねじをつけた部材の 管壁を薄くすればするほど、３０’のフランク角にしたとき、引張り強さは弱く なってゆくが荷重支持フランク角を小さくすればするほど、漣ヤの接続器の移動 についての心配が減じていく。

最小直径の接続器のシール径を最小のものとして軸方向の流体負荷を最小にする ために、外部ねじのテーパーを内部ねじのデーバーよりも掻くわずか小さくする 。そうづると、隣接でるカップリングの檗より厚くしである管接較里１７にＶＡ 接　゛する端面１２にＪ３ける接続器の半径方向の１１縮を最大にする。

従って、組立時に、端面１２は壁１７との厚みのちがいによって、弾性係数はほ とんど同一と考えても、壁１１が光用する以上に圧縮する。ノＪツブリングを管 体接続部８または９よりも高強度の材料にしであるから、１２と１７とにおける 壁の応力をその降伏点応力と同比率になるような厚さにすることができる。

接続器２０には管体接続部９の端部に１部１８を形成させ、カップリング２のね じ４とカップリング２の外径２１との中間にｎ部１９を形成させることができる 。第１図に示すように組立てるように、互に嵌め込むねじを形成さＵる。また曲 げ強さまたはねじり強さを大きくしようとする場合には、組立て時に、４部１８ と１９とが接するようにする。

手　続　補　正　書く方式） 昭和６２年　４月７　日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 ＰＣＴ　ＵＳ８４１０１９３６ ２、発明の名称 油井用管接続器 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　アメリカ合衆国　７７０８４　テキサスヒユーストン　スタンホープ　 ５０５４氏　名　ワッツ、ジョン　タウリン ４、代理人 住　所　〒１０５東京都港区西新橋１丁目１番２１号６、補正の対象　（１）特 許法第１８４条の５項第１項の規定による書面、（２）タイプ印書により浄書し た明細書第１頁の翻訳文、（３）代理権を証明する国際調ｉ報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．テーパー付外部ねじを備え接続すべき管継手部の両端内に設けたテーパー付 内部ねじと嵌合するようにした管状カップリングを具備し、その管継手部の外径 を一定の直径のものとして成る油井管などを結合する接続器。
2. ２．テーパー付外部ねじを備え接続すべき管継手部の両端内に設けたテーパー付 内部ねじと嵌合するようにした管状カップリングを具備し、しかもそのカップリ ングを管継手部を構成する材料より高強度の材料製として成る油井管などを結合 する接続器。
3. ３．ねじの形状をして、その引張り負荷支持フランクを管の軸線について、ねじ の対向するフランク角よりも大きな角度のものとした請求の範囲第１項または第 ２項の発明。
4. ４．前記支持フランク角を管の軸線について７５°以上とした請求の範囲第３項 の発明。
5. ５．さらに外部ねじのテーパーを内部ねじのテーパーと等しいかそれ以下とした 請求の範囲第１項または第２項の発明。
6. ６．さらに、カップリングに肩部を設けねじを嵌め合わせて完全に組立てたとき に管継手部の端部に接するようにした請求の範囲第１項または第２項の発明。
7. ７．テーパー付外部ねじを備え接続すべき管継手部の両端内に設けたテーパー付 内部ねじと嵌合するようにした管状カップリンクを具備し、しかもそのカップリ ングを管継手部を構成する材料よりも高強度の材料製とし、完全に組立てたとき に雄ねじの小端に近接する管壁の厚さについて前記小端の管壁の厚さをそれぞれ の材料の強度に反比例するようにして成る油井管などを結合する接続器。
8. ８．ねじと肩部との大きさを、雄ねじの小端にむける凹周方向の圧縮応力をカッ ブリングを構成する材料の降伏強さに近いものにして成る請求の範囲第６項の発 明。
9. ９．カッブリンクの内径を管継手部の流体の流れの直径より大きくした請求の範 囲第１項または第２項の発明。
10. １０．テーパーの小端にむける最終嵌装ねじに隣接するねじの谷のところの管継 手部の壁の厚さを中間部における管継手部の壁と同一の厚さとし継手の強さを管 壁の軸方向の強さに等しくした請求の範囲第１項または第２項の発明。