JP2017538901A - 螺旋状の当接部を備えた管状コンポーネント - Google Patents

Abstract

本発明は、回転軸（ＸＸ）を有する末端要素（２，３）を備え且つ回転軸（ＸＸ）周りに延在するねじ部を設け、末端要素（２，３）が、相補的なねじ部を設けた他の管状コンポーネント（１０１）の対応する末端要素（１０３，１０２）に組立によって接続されるように構成され、末端要素（２，３）が、組立の最後に他のコンポーネント（１０１）の対応する外側当接部（１２８）と接触するように配置される少なくとも一つの外側当接部（１８）を備え、前記外側当接部（１８）が、回転軸（ＸＸ）と一致する螺旋の軸を有する少なくとも一つの螺旋状の表面（３８，１４８）を備えた、管状ドリルステムコンポーネント（１）に関する。【選択図】 図２

Description

本発明は、連続的な配管を形成するために類似のコンポーネントに組立によって接続するための管状コンポーネントに関する。有利には、本発明は、定期的に嵌合されて分解されるドリルパイプ、ヘビーウェイトドリルパイプおよびドリルカラーによって形成されるステムを生成する際に適用可能である。この種類のステムは、特に、炭化水素坑井を掘削するために回転駆動されるときに使用されてもよい。或いは、この種類の管状コンポーネントは、ドリルパイプライザにて、さらにはこの種類の坑井を稼働するときのライザにて使用されてもよい。

各管状コンポーネントは、ねじが切られた雄型または雌型の少なくとも一つの末端要素を備えている。一般に、管状コンポーネントは、雄型のねじ末端要素と、反対側の雌型のねじ末端要素と、を備えている。ねじ末端要素は、他のコンポーネントの相補的なねじ末端要素と組み立てられることを意図している。接続されるとき、二つのコンポーネントの二つの末端要素は接続部を形成する。

ねじが切られた管状コンポーネントは、締め付けに関する要求事項と、場合によっては、封止に関する要求事項に従う慎重に制御された荷重の下で接続されるが、この要求事項は、使用条件によって決まる。一般に、接続部のねじ末端要素は、組立の最後に作動し、所定の組立トルクの印加によって対応する表面に対して締め付けられる少なくとも一つの軸方向当接部を含んでいる。締め付けの最後に印加される組立トルクは、軸方向当接部の作動に必要なトルクに対応するため、ショルダートルクとして知られている。

二つのコンポーネントが互いに組み立てられ、例えば組立の中断の結果として、低過ぎるショルダートルクが印加されるとき、仕様に従わない接続部が生成される。その場合、ジャンプアウト、すなわち意図しない分解による結合解除のリスクが高い。結合解除そのものが起きる前に、締まり具合の損失を生じる可能性もある。不十分な締め付けは、接続部の急速な摩耗の一因となり、意図的な分解を困難にする一因となる。

例えばオーバートルクの結果としての高すぎるショルダートルクの印加も、仕様に従わない接続部を生じる。オーバートルキングが始まるとき、コンポーネントの一部が塑性変形および損傷を被るリスクがある。その場合、各々のコンポーネントの様々な表面間の意図する協働が保証されなくなる。接合部の挙動は、予測が難しくなる。この種類の劣化は、修復が困難である。

これらのリスクを制限するために、ショルダーリングトルク（shouldering torque）における公称の上限ショルダートルクおよび降伏トルク（yielding torque）における下限ショルダートルクが定期的に決定される。公称のショルダートルクおよびその許容誤差の範囲を順守することによって、想定される使用条件下での接続部の満足な機械的強度が保証される。この範囲を順守することによって、故障のリスクが制限される。許容されるショルダートルクの範囲に対する制限は、コンポーネントの構成毎に異なる。かかる制限の公称値は、コンポーネントの寸法によって決まり、特に、想定される用途に応じて異なる壁の厚みによって決まる。

実際には、組立／分解作業は、困難な条件下の現場で行われ、例えば海上プラットフォームで行われる。実際の組立条件は、実験室における理論的な条件とは大きく異なる可能性がある。

本発明によって想定される用途において、接続部のねじ末端要素は、夫々内側および外側の、軸方向に離間する二つの軸方向当接部を備えることができ、軸方向当接部は、組立の最後に作動し、所定の公称組立トルクの印加によって対応する表面に対して締め付けられる。これらの接続部に関する所定の組立トルクは、当接状態で係合される表面を二倍にすることによって増加する。

掘削対象の坑井は、さらに一層複雑かつ一層長くなっており、上流の管状コンポーネントにかかるトルクは、上流の管状コンポーネントと下流の管状コンポーネントの間の距離の増加とともに増加する。本発明は、接続部の外側寸法もストリングの重量も増加することなく、既存の接続部の公称組立トルクよりも高い公称組立トルクを提案し、より高い作業荷重に抗して使用され得る管状コンポーネントを提案し、この状況を改善する。さらに、本発明の他の利点は、使用期間中ずっと完全性が維持され、数回の組立‐分解作業後でも液体に対する封止が保証される末端要素、特に当接部を提案することである。

同じ肉厚に関して、本発明に係る管状コンポーネントは、有効表面が既知の管状コンポーネントの有効表面よりも広い少なくとも一つの当接部を有している。本発明のこの構成は、局所的な接触圧力が増加せず、そのため、塑性変形（plastification）を防止し、当接部が引張収縮（tension traction）下でも持ちこたえ、したがって、使用中であっても不浸透性を維持することを保証することを意味している。

高い組立トルクにより、本発明の当接表面にかかる接触圧力は、従来の環状面、すなわちリング面の単位表面積当たりの荷重と同じ単位表面積当たりの荷重を受ける。したがって、塑性変形現象が生じ得る組立トルクはより高くなる。

このような目的を達成するために、本発明は、回転軸を有する末端要素を備え且つ前記回転軸周りに延在するねじ部を設け、前記末端要素が、相補的なねじ部を設けた他の管状コンポーネントの対応する末端要素に組立によって接続されるように構成され、前記末端要素が、組立の最後に前記他のコンポーネントの対応する外側当接部と接触するように配置される少なくとも一つの外側当接部を備え、前記外側当接部が、前記回転軸と一致する螺旋の軸を有する少なくとも一つの螺旋状の表面を備えたことを特徴とする、管状ドリルステムコンポーネントを提供する。

他の態様において、本出願人は、上記に定める二つの個別のコンポーネントの二つの末端要素を備えた接続部を提案する。この二つのコンポーネントは、第１のコンポーネントの末端要素を第２のコンポーネントの対応する末端要素と組み立てることによって互いに接続される。

このコンポーネントは、以下の任意の特徴を単独で有しても、互いに組み合わせてもよい。

具体的には、前記ねじ部は、前記螺旋状の表面が前記ねじ部のねじ山の角度以下である螺旋角度を有するような前記ねじ山の角度を有してもよい。前記螺旋角度は０．５°〜７°の範囲内であってもよい。

具体的には、前記螺旋状の表面が延在する前記回転軸周りの角度部分の合計が１８０°〜３６０°の範囲内であってもよい。

螺旋状の表面が存在する結果として、前記末端要素は、前記螺旋状の表面の円周方向の末端の少なくとも一つに接続される円周方向のショルダーをさらに備えてもよい。

具体的には、前記円周方向のショルダーは、少なくとも一つの実質的に平面状の表面を含み、前記表面の平面は、０°〜７５°の範囲内の回転軸と角度を形成してもよい。具体的には、前記円周方向のショルダーは、少なくとも一つの実質的に平面状の表面を含み、前記表面の平面は、前記回転軸に平行または前記回転軸と一致してもよい。

他の変形例では、前記円周方向のショルダーは、フィレット半径または斜面を介して前記螺旋状の表面に接続されてもよい。具体的には、フィレット半径が存在するとき、前記フィレット半径は、０．５〜１０．０ミリメートルの範囲内の曲率半径を有してもよい。

有利には、前記末端要素は、二つの当接部、すなわち内側当接部および外側当接部を備え、前記二つの当接部の各々は、少なくとも一つ円周方向のショルダーを備えてもよい。有利には、前記末端要素は、二つの当接部，すなわち内側当接部および外側当接部を備え、前記外側当接部のみが、螺旋状の表面を備えてもよい。

具体的には、前記末端要素が前記外側当接部に単独で配置された螺旋状の表面を備えてもよい。

有利には、前記螺旋状の表面は、前記ねじ部から離れており、ねじ部の末端と前記螺旋状の表面の間の距離は特に少なくとも８ｍｍであってもよい。

さらに詳細には、本発明は、本発明の二つのコンポーネントを備えた接続部にも関し、コンポーネントの前記外側当接部または前記他のコンポーネントの前記対応する外側当接部の何れか一方が、その末端要素の自由な先端に配置される。

本発明の他の特徴の詳細や効果は、以下の詳細な説明および添付図面によってさらに明らかになる。
本発明の二つのコンポーネントを部分的に示す縦断面図である。 本発明のコンポーネントの雄型末端要素の斜視図である。 本発明のコンポーネントの雄型末端要素の変形例の斜視図である。 図３の雄型末端要素と対応する、本発明のコンポーネントの雌型末端要素の斜視図である。 本発明のコンポーネントの末端要素の変形例を詳細に示した斜視図である。 本発明のコンポーネントの末端要素の変形例を詳細に示した斜視図である。 本発明のコンポーネントの末端要素の変形例を詳細に示した斜視図である。 本発明のコンポーネントの末端要素の変形例を詳細に示した斜視図である。 本発明のコンポーネントの雄型末端要素の変形例の斜視図である。 本発明のコンポーネントの雄型末端要素の変形例の斜視図である。 本発明のコンポーネントの雄型末端要素の変形例の斜視図である。 図１２は、本発明の３つの螺旋状の表面を設けた雄型末端要素の他の変形例の斜視図である。

図面および以下の説明は、原則として、具体的な性質の要素を含んで。したがって、これらは、本発明のより良好な理解を目指して機能する役割を果たすだけでなく、必要に応じて、その定義に寄与する場合もある。

第１の管状コンポーネント１および第２の管状コンポーネント１０１が図１に表されている。コンポーネント１および１０１は、概して、回転軸ＸＸ周りの回転体の形状をしている。図１では、コンポーネント１および１０１は、互いに整列している。したがって、回転軸ＸＸは一致する。回転軸ＸＸの方向は軸方向と呼ばれる。

分かり易くするため、第２のコンポーネント１０１に関する参照番号は１００番台で示されている。コンポーネント１および１０１の各々は、末端要素２または１０３を夫々備えている。ここで、第１のコンポーネント１は、雄型の末端要素２（すなわちピン）を備え、第２のコンポーネント１０１は、雌型の末端要素１０３（すなわちボックス）を備えている。コンポーネント１および１０１は、一定の管部分９または１０９を夫々備えている。一定の管部分９は、雄型の末端要素２と一体的であり、反対側の末端では、雌型の末端要素１０３と同じ第２の雌型の末端要素（図示せず）とも一体的である。同様に、一定の管部分１０９は、雌型の末端要素１０３と一体的であり、反対側の末端では、雄型の末端要素２と同じ別の雄型の末端要素（図示せず）とも一体的である。

二つのコンポーネント１および１０１の一定の管部分９および１０９は、互いに類似している。管状コンポーネント１および１０１は、構造および材料において不浸透性である。特に、管状コンポーネントは、特に鋼またはインコネルから生成される金属構造物を形成している。一例として、材料のグレードは、１３０ｋｓｉと略同程度であり、１２００００〜１４００００ｐｓｉの範囲内の降伏強度を有しているが、約１４０ｋｓｉ、１５０ｋｓｉおよび１６５ｋｓｉのより硬いグレードから、および約８０ｋｓｉまたは９５ｋｓｉ、さらには１１０ｋｓｉに定められた低い鋼のグレードから選択されてもよい。末端要素２および１０３は、管９および１０９の材料と同一または異なる材料から製造されてもよい。

ここで、末端要素、特に２および１０３は、規格ＡＰＩ−７またはＡＰＩ−ＲＰ−７Ｇ、さらにはＩＳＯ−１０４０７−１に適合する構成を有している。変形例では、末端要素２および１０３は、例えばＶＡＭ（登録商標）Ｅｘｐｒｅｓｓという商標で市販され、さらには国際公開ＷＯ２００６／０９２６４９号または国際公開ＷＯ２０１２／０８９３０５号に記載された特許で守られた構成を有している。

一定の部分９は、形状が概して円筒形であり、長いコンポーネント、例えばドリルパイプに関しては５〜１５メートルの範囲内の長さを有し、短いコンポーネント、例えば坑口にて使用される摩耗インサートに関しては１〜５メートルの長さを有している。内径は、例えば２５〜４００ミリメートルの範囲内であり、外径は５０〜５００ミリメートルの範囲内である。

コンポーネント１は、一定の部分９を形成する管の各末端に末端要素を摩擦溶接することによって得られてもよい。同一の製造様式がコンポーネント１０１に採用されてもよい。かかる場合において、一定の部分９の末端は、金属の半径方向の面を増加するように、既に鍛造、据え込み加工、すなわち肉厚に加工されていてもよい。図１に見られるように、溶接平面５または１０５は、一定の管部分９および１０９と末端要素２および１０３の夫々の間の接合部に形成される。或いは、管状コンポーネントは一体的であってもよく、すなわち溶接部を備えず、単一のブランクから得られてもよい。一定の部分９および１０９は、図２〜図８には示されない。

末端要素２および末端要素１０３は、形状が概して管状である。末端要素２および末端要素１０３は、実質的に円筒形の外表面１１および１２１を夫々有している。

末端要素２および末端要素１０３は、実質的に円筒形の内表面１７および１２７、すなわち穴を夫々有している。

一般に、コンポーネント１および１０１の回転の表面は、回転軸ＸＸに属する中心と実質的に同心である。コンポーネント１、１０１の壁の厚みは、末端要素の位置を除いて円周方向に実質的に均一である。

使用の際、コンポーネント１は、ラムを使用して操作される。ラムは、末端要素２または１０３を用いてコンポーネント１を保持する。末端要素２および１０３は、特に組立／分解作業中に印加される荷重に耐えるのに適している。特に、外側の接触表面１１または１２１は、接続部の最終的な組立トルクが形成されることを保証するために、作業用トングの顎で持ち上げられることが意図される最も大きな外径を局所的に有している。この外側の接触表面は、ドリルステムの回転中に坑井の壁に対して摩擦接触する部分である。

ここで、コンポーネント１の雄型の末端要素２の三つの実施の形態を示す図１、図２および図３を参照する。雄型の末端要素２は、雄ねじとして知られる少なくとも一つの外側のねじ部が形成される実質的にテーパ状の外表面１２を備えている。

末端要素２は、末端面１３および中心面１６をさらに備えている。外側のテーパ面１２は、軸方向に末端面１３と中心面１６との間に位置している。末端面１３および中心面１６にはねじ部が無い。図示の例では、末端面１３および中心面１６は、実質的に円筒形の断面形状を有している。

図示の例では、ねじ部を備えたテーパ状の外表面１２は、一条ねじを有しているねじ部を備えている。

末端面１３は、末端面１３に実質的に垂直な、末端要素２の厚みに実質的に一致して延在する表面１５に繋がる。この面は、内側当接部１５を形成している。内側の当接面１５は、非接続状態ではコンポーネント１の末端要素２の自由な先端を画定する。この内側当接部１５は、内側が、実質的に円筒形の内表面１７に繋がる。内側当接部１５は、雄側の内側当接部と呼ばれる。

中心面１６は、末端要素２の厚みの一部に実質的に沿って延在する表面を介して外側の接触面１１に接続される。この表面は、外側当接部１８を形成している。外側当接部１８は、コンポーネント１の末端要素２の外側のショルダーを形成している。外側当接部１８は、雄側の外側当接部と呼ばれる。

有利には、内側当接部１５および外側当接部１８の少なくとも一方が、螺旋状の表面を有している。末端要素２が単一の螺旋状の表面を有している場合、この螺旋状の表面は、図２の螺旋状の表面３８の場合のように、外側当接部１８上に生成される。

図２では、螺旋状の表面３８は、ねじ部から離れている。ねじ部の無い中心面１６に関する軸方向の長さＤ１が画定されてもよく、特に、この距離Ｄ１は、少なくとも８ｍｍかつ、例えば２４ｍｍ未満である。この距離Ｄ１は、軸ＸＸに沿う螺旋状の表面３８とねじ部を有する実質的にテーパ状の外表面１２との間の最小の軸方向距離に対応している。

螺旋状の表面３８は、回転軸ＸＸと一致する螺旋の軸によって画定される。螺旋状の表面３８の螺旋の意図は、テーパ状の外表面１２のねじ部の意図に対応している。螺旋状の表面３８は、参照記号α（アルファ）を有する螺旋角度を有している。テーパ状の外表面１２のねじ部は、参照記号β（ベータ）を有するねじ山の角度を有している。この例における螺旋状の表面３８の螺旋角度αは、ねじ部のねじ山の角度βに等しい。

当然のことながら、螺旋状の表面３８は平らではない。別の視点から、螺旋状の表面３８は、検討中のコンポーネント１の角度部分、すなわち角度セクタに応じて軸方向に沿って位置が変化する表面を定義する。

図２では、外側当接部１８は、環状の面取り部２０を介して外表面１１に接続される。

図３に示す一変形例において、末端要素２は、内側当接部１５が螺旋状の表面３５を備え、外側当接部１８が螺旋状の表面３８を備えるように、二つの螺旋状の表面とともに示されている。

図３では、螺旋状の表面３５もねじ部から離れている。ねじ部の無い末端面１３の軸方向の長さＤ２が画定されてもよく、この距離Ｄ２は、特に、少なくとも８ｍｍかつ、例えば２４ｍｍ未満である。この距離Ｄ２は、軸ＸＸに沿う螺旋状の表面３５とねじ部を有する実質的にテーパ状の外表面１２との間の最小の軸方向の距離に対応している。この距離Ｄ２は、末端要素２の自由な先端とねじが切られた外表面１２との間の軸方向の距離にも対応している。

図２および図３の実施の形態では、螺旋状の表面３８の各角度部分は半径方向に延在し、すなわち回転軸ＸＸに垂直に延在する。言い換えれば、回転軸ＸＸを通る長手方向の断面で見たときの螺旋状の表面３８の断面形状は、半径方向に置かれた真っ直ぐな線分によって表わされてもよい。したがって、螺旋状の表面３８の幅は、外側当接部１８の半径方向の距離に実質的に等しい。類似の論理が、内側当接部１５に関する螺旋状の表面に適用される。

変形例（図示せず）において、螺旋状の表面３８の断面形状は真っすぐで、半径方向に関して非ゼロの傾きを有してもよい。この場合、螺旋状の表面３８は、概してテーパ形状を有している。したがって、螺旋状の表面３８の幅は、外側当接部１８の半径方向の厚みよりも実質的に大きい。その他の変形例では、螺旋状の表面３８の断面形状は湾曲し、例えば凹面状または凸面状でもよい。したがって、螺旋状の表面３８の半径方向の幅は、外側当接部１８よりも実質的に大きい。

図２および図３の実施の形態では、螺旋状の表面３５および３８は、各当接部の全円周に渡って、すなわち約３６０°に渡って延在してもよい。螺旋状の表面３５および３８の螺旋角度αは、実質的に同じである。この例では、螺旋角度αは、テーパ状の外表面１２のねじ部のねじ山の角度βに実質的に等しい。螺旋状の表面３８の螺旋角度αは、例えば０．５°〜７°の範囲内である。

螺旋状の表面３５および３８の存在により、当接部１５および１８の各々に円周方向のショルダー３６または３９が夫々形成される。二つの円周方向のショルダーは、実質的に平らでよく、夫々軸ＸＸを備えた平面を形成している。これらは、同じ平面に存在するように設計されてもよい。

したがって、末端要素２の外側当接部１８は、円周方向のショルダー３９を備えている。円周方向のショルダー３９は、螺旋状の表面３８が延在する末端要素２の軸方向位置と同じ末端要素２の軸方向位置に渡って延在する。螺旋状の表面３８が３６０°である場合、円周方向のショルダー３９は、螺旋状の表面３８の二つの円周方向の末端を互いに接続する。

図５は、図３の実施の形態の円周方向のショルダー３６の細部を示している。螺旋状の表面３５の二つの円周方向の末端は、軸方向に整列し、したがって、ここでは、円周方向のショルダー３６は、ゼロの円周方向の成分を示している。図２および図３の例では、螺旋状の表面３８の円周方向の末端は、軸方向に整列し、円周方向のショルダーは、ここでは、ゼロの円周方向の成分を有している。この構成により、円周方向のショルダー３９は、軸ＸＸを通る平面を画定する。特に図３では、円周方向のショルダー３６および３９は同じ平面内に画定される。

図６では、円周方向のショルダー３６は、実質的に平面状の表面を備えている。平面状の表面の平面は、回転軸ＸＸと角度γ（ガンマ）を形成している。図２および図３の実施の形態では、円周方向のショルダー３６および３９の夫々の平面状の表面の平面は、ここでは、回転軸ＸＸと実質的に一致する。したがって、角度γは実質的にゼロである。円周方向のショルダー３６および３９の平面状の表面は、螺旋角度αの範囲内で、螺旋状の表面３５および３８に実質的に垂直に延在する。

図２の例では、円周方向のショルダー３９は、明確な境界線、すなわち縁を介して螺旋状の表面３８の円周方向の末端に接続される。これは、円周方向のショルダー３６および３９に関する図３における場合も同様である。

図６、図７および図８は、螺旋状の表面の変形例を示している。これらの変形例をより分かり易くするため、これらは、内側当接部１５上に示されている。明らかに、これらの変形例の各々は、螺旋状の表面が図９、図１０および図１１に示すように外側当接部１８上に存在する実施の形態に適用されてもよい。これらの変形例は、主に、螺旋状の表面３５が３６０°未満の角度部分上に延在する点で、図３の実施の形態とは区別される。螺旋状の表面３５の二つの円周方向の末端は、軸方向にずれている。これらをつなぐ円周方向のショルダー３６は、非ゼロの円周方向の成分を有している。円周方向のショルダー３６は、例えば１°と１５°との間の数度の角度部分に渡って延在する。

図６、図７および図８の変形例では、回転軸ＸＸを通る長手方向の断面に見られる円周方向のショルダー３６の表面の断面形状は、半径方向に置かれた真っ直ぐな線分によって表わされてもよい。螺旋状の表面３５の場合のように、一変形例では、円周方向のショルダー３６の断面形状は真っ直ぐであり、半径方向に関して傾きを有している。その他の変形例では、円周方向のショルダー３６の表面の断面形状は湾曲してもよく、例えば凹面状または凸面状でもよい。

図６の変形例では、円周方向のショルダー３６は、実質的に平面状の表面を備えている。平面状の表面の平面は、回転軸ＸＸと角度γを形成している。ここでは、角度γは非ゼロであり、例えば０°〜７５°の範囲内である。図２の場合のように、円周方向のショルダー３６は、明確な境界線、すなわち縁を介して螺旋状の表面３５の円周方向の末端の両方に接続される。

図７の変形例では、円周方向のショルダー３６は、二つのフィレット半径を備え、一方は凹面状であり、他方は凸面状である。フィレット半径は、参照記号Ｒ１およびＲ２を備えた曲率半径を夫々有している。円周方向のショルダー３６と螺旋状の表面３５との間の接続部は、明確な境界線、すなわち縁を有していない。図示しない一変形例では、円周方向のショルダー３６は、平面状の表面を有しなくてもよいため、円周方向のショルダー３６が螺旋状の表面３５の二つの円周方向の末端の間に実質的に連続的な連結部を形成するようにフィレット半径が変曲点を介して互いに接続される。ここでは、曲率半径Ｒ１およびＲ２は実質的に等しい。曲率半径Ｒ１およびＲ２は、例えば０．５〜１０ミリメートルの範囲内である。

図８の変形例では、円周方向のショルダー３６は、二つの実質的に平面状の相互に交差する表面を備えている。第１の平面３６’は、回転軸ＸＸとゼロの角度γを形成している。図３の場合とは対照的に、平面状の表面は、ここでは実質的に４５°で、面取り部の形状の第２の平面３６”を介して螺旋状の表面３５の二つの円周方向の末端の一方に接続される。ここで、面取り部は、螺旋状の表面３５との凹面状の接続部の側に設けられる。その代わりに、またはそれに加えて、螺旋状の表面３５との凸面状の接続部の側に面取り部が設けられてもよい。

その他の変形例では、螺旋状の表面３５は、３６０°を少し超えるまで、すなわち一周プラス数度、例えば３６１°と３６５°との間に渡って延在する。その場合、螺旋状の表面３５の円周方向の末端の部分は、コンポーネント１の単一の角度部分にて軸方向に僅かに重なり合う。その場合、円周方向のショルダー３６は、螺旋状の表面３５の円周方向の末端を互いに接続する凹面部に成形される。

図９、図１０および図１１の一変形例（図示せず）では、内側当接部１５は螺旋状の表面を有しなくてもよく、内側当接部は、変形例の一つにおける単一の螺旋状の表面を備えている。

その他の実施の形態では、当接部１５は、３６０°よりも大幅に小さい、例えば２７０°未満、より好ましくは１８０°未満または９０°未満である角度部分に渡って延在する螺旋状の表面３５を備えている。

螺旋状の表面が３６０°よりも大幅に小さい角度部分に渡って延在する場合、当接部は、その場合、前記単一の螺旋状の表面と、単一の円周方向のショルダーと、当接部の残りの角度部分を備え、この当接部の残りの角度部分は、その場合、リングの一部の形状の表面を画定する。長手方向の断面で見たときのリングの一部の形状の表面の断面形状は、平らでありかつ半径方向に平行でもよく、平らでありかつ半径方向に対して傾斜してもよく、さらには湾曲してもよく、例えば凹面状または凸面状でもよい。当接部１８は、リングの一部の形状の表面、螺旋状の表面３８および円周方向のショルダー３９を円周に沿って連続して備えている。この場合、円周方向のショルダー３９は、リングの一部の形状の表面の円周方向の末端に螺旋状の表面３８の円周方向の末端を接続する。

一変形例、すなわち図１２では、当接部１８は、少なくとも二つの螺旋状の表面３８を備えている。当接部１８は、結果として、螺旋状の表面３８と同数の円周方向のショルダー３９を備えている。当接部１８は、第１の螺旋状の表面３８’、第１の円周方向のショルダー３９’、第２の螺旋状の表面３８”、および第２の円周方向のショルダー３９”を円周方向に沿って連続して備えている。図１２の例では、内側当接部１５も螺旋状の表面３５を有するため、三つの螺旋状の表面を備えた一実施の形態を構成している。

本発明によれば、Ｎ個の螺旋状の表面の存在は、リングの一部の形状のＮ個の平面状の表面と組み合わされてもよい。その場合、当接部は、螺旋状の表面、リング形状の表面、および円周方向のショルダーによって構成される円周方向に沿う一連のＮ個の集合体を備えている。

Ｎ個の螺旋状の表面が延在する角度部分の合計は、例えば１８０°〜３６０°の範囲内である。

当接部１５に関する上記の説明から導き出される各特徴、実施の形態、変形例および組合せは、当接部１８に置き換えられることができ、その逆もまた然りである。さらに、コンポーネント１の第１の末端要素２は、以下を備えてもよい。
ｉ） 内側に上記実施の形態の一つに係る当接部１５、および外側にそれ自体既知の構成を備えた当接部、
ｉｉ） 外側に上記実施の形態の一つに係る当接部１８、および内側にそれ自体既知の構成を備えた当接部、
ｉｉｉ） 内側の上記実施の形態の一つに係る当接部１５と、外側当接部１８の組合せであり、当接部１５および１８は類似、または
ｉｖ） 内側の上記実施の形態の一つに係る当接部１５と、外側の上記実施の形態の一つに係る当接部１８の組合せであり、当接部１５および１８は異なる構成を有している。

円周方向のショルダー３６または３９は、図３に見られるように、コンポーネント１の同一の角度部分内に配置されてもよく、互いに対してずれていてもよい。

ここで、コンポーネント１０１の雌型の末端要素１０３の二つの実施の形態を示す図１および図４を参照する。図４の雌型の末端要素１０３は、図３のコンポーネント１の雄型の末端要素２の形状に対応し、それに合致している。形状が合致するため、少なくとも、内側当接部１５および外側当接部１８が、雌型の末端要素１０３が有する対応する表面と３６０°を超える封止係合状態に置かれ得ること、およびねじが切られた部分が互いに係合され得ることが予想される。

雌型の末端要素１０３は、内側のねじ部が設けられる実質的にテーパ状の内表面１２２を備えている。末端要素１０３は、末端面すなわち先端面１２６、および中心面すなわち基端面１２３をさらに備えている。内側のテーパ面１２２のねじ部は、軸方向に末端面１２６と中心面１２３との間に位置している。末端面１２６および中心面１２３には、ねじ部が無い。末端面１２６および中心面１２３は、実質的に円筒形であり、雄型の末端要素２の中心面１６および末端面１３の形状に合致する。これらの夫々の円筒形の部分の間には、ねじ部上に付着したグリースのための逆流領域を形成するために空間が設けられ、このグリースは、組立の最後にねじ山間に設けられる残留介在空間よりも大きな量で付着されていてもよい。

末端面１２６は、中心面１２３の直径よりも大きな直径を有している。内側のテーパ面１２２のねじ部は、半径方向に末端面１２６と中心面１２３との間に位置する。

接続中、組立の軸は、回転軸ＸＸに対応する。組立の意図は、外側のテーパ面１２および内側のテーパ面１２２の相補的なねじ部の意図によって与えられる。図３および図４の実施の形態は、従来の組立の意図を有するねじ山を備え、すなわち末端要素２および末端要素１０３は右巻きのねじ山を有している。

中心面１２３および内表面１２７は、両方とも実質的に円筒形であり、末端要素１０３の厚みの一部に実質的に沿って延在する表面を介して互いに接続される。この表面が当接部１２５を形成している。内側当接部１２５は、コンポーネント１０１の末端要素１０３の内側のショルダーを形成している。

末端面１２６および外表面１２１は、両方とも実質的に円筒形かつ同軸であり、末端要素１０３の厚みに実質的に沿って延在する表面を介して互いに接続される。この表面は外側当接部１２８を形成している。外側当接部１２８は、非結合状態においてコンポーネント１０１の末端要素１０３の自由な先端、すなわち終端を画定する。

夫々の半径方向の位置により、内側当接部１２５は、雌側の内側当接部と呼ばれることがあり、外側当接部１２８は、雌側の外側当接部と呼ばれることがある。

コンポーネント１０１の末端要素１０３の内側当接部１２５は、コンポーネント１の末端要素２の内側当接部１５に対応する。当接部１２５の形状は、当接部１５の形状に合致する。当接部１５および当接部１２５は、組立の最後に一方を他方に締め付け接触するように、かつ、当接部１２５に面する内側当接部１５の全ての点において、流体に対する、少なくとも液体に対する封止を確保するのに十分な接触圧力を得るように配置される。

コンポーネント１０１の末端要素１０３の外側当接部１２８は、コンポーネント１の末端要素２の外側当接部１８に対応する。当接部１２８の形状は、当接部１８の形状に合致する。当接部１８および当接部１２８は、組立の最後に一方を他方に締め付け接触するように、かつ、当接部１２８に面する外側当接部１８の全ての点において、流体に対する、少なくとも液体に対する封止を確保するのに十分な接触圧力を得るように配置される。

二つのコンポーネント１および１０１が組立によって互いに接続されるときに得られる接続部において、第１のコンポーネント１の末端要素２は、第２のコンポーネント１０１の末端要素１０３に対応する。Ｎ個の螺旋状の表面３５および３８は、参照番号１４５および１４８を夫々有するＮ個の螺旋状の表面に一致し、Ｎ個の円周方向のショルダー３６または３９は、末端要素１０３に設けられるＮ個の円周方向のショルダー３６および１４９に夫々一致する。

図４では、螺旋状の表面１４８はねじ部から離れている。ねじ部が無い末端面１２６は、軸ＸＸに沿って軸方向の距離Ｄ３に、および距離Ｄ３は、軸方向の距離Ｄ１に必ずしも等しくない。この軸方向の距離Ｄ３は、末端要素１０３の自由な先端とねじが切られた内側のテーパ面１２２との間の距離にも対応する。この非ゼロの軸方向距離Ｄ３は、少なくとも８ｍｍかつ、例えば２４ｍｍ未満である。

外側のテーパ面１２のねじ部と内側のテーパ面１２２のねじ部は相補的である。

ここで、外側のテーパ面１２のねじ部と内側のテーパ面１２２のねじ部は、一条ねじを有している。一変形例では、ねじ部は、幾つかの条数のねじ、例えば二条、三条または四条ねじを備えている。これらは、多条ねじとして知られる。ねじ部は、一定のピッチを有している。

二つのコンポーネント１および１０１を接続する作業がこれから説明される。図１または図３および図４の例では、第１のコンポーネント１の雄型の末端要素２は、第２のコンポーネント１０１の雌型の末端要素１０３と接続される。これは、第２のコンポーネント１０１の（参照番号２のような）雄型の末端要素を第１のコンポーネント１の（参照番号１０３のような）雌型の末端要素に接続することに等しい。その場合、上記の第１のコンポーネント１の表面の各々は、第２のコンポーネント１０１の対応する表面と協働することができる。結合解除作業時、すなわち分解時は、以下のイベントおよびそれらの順序が逆になる。

接続の前、コンポーネント１および１０１は、それらの回転軸ＸＸが一致し、第１のコンポーネント１の雄型の要素２が、第２のコンポーネント１０１の雌型の末端要素１０３に対向して配置されるように互いに整列される。

接続の開始では、
‐ 雄型の末端要素２は、コンポーネント１および１０１を互いに近づけるために、回転軸ＸＸに沿う並進移動によって雌型の末端要素１０３内へ部分的に挿入され、
‐ ねじ込み移動を使用して、外側のテーパ面１２のねじ部および内側のテーパ面１２２のねじ部は、互いに係合する。

ねじ込みの最後では、
‐ 外表面１１および１２１は、軸方向に互いに実質的に延長線上に存在し、互いに近づいており、
‐ 内表面１７および１２７は、軸方向に互いに実質的に延長線上に存在し、互いに近づいており、
‐ 当接部１５は、当接部１２５に接触する。言い換えれば、内側当接部１５と１２５は互いに接触し、
‐ 当接部１８は、当接部１２８に接触する。言い換えれば、外側当接部１８と１２８は互いに接触し、
‐ Ｎ個の螺旋状の表面３５は、Ｎ個の螺旋状の表面１４５に接触する。言い換えれば、螺旋状の表面３５および１４５は、対になって接触し、
‐ Ｎ個の螺旋状の表面３８は、Ｎ個の螺旋状の表面１４８に接触する。言い換えれば、螺旋状の表面３８および１４８は、対になって接触し、
‐ Ｎ個の円周方向のショルダー３６は、Ｎ個の円周方向のショルダー１４６に対向して互いに接近する。言い換えれば、円周方向のショルダー３６および１４６は、対になって互いに接近し、
‐ Ｎ個の円周方向のショルダー３９は、Ｎ個の円周方向のショルダー１４９に対向して互いに接近する。言い換えれば、円周方向のショルダー３９および１４９は、対になって互いに接近する。

締め付けの最後では、
‐ 外表面１１および１２１は、一方のコンポーネント１および１０１から他方へ繋がる略連続した外表面を形成し、
‐ 内表面１７および１２７は、一方のコンポーネント１および１０１から他方へ繋がる略連続した外側の穴を形成し、
‐ 当接部１５は、当接部１２５に対して締め付け接触状態にあり、つまり、大きな組立トルクが印加され、
‐ 当接部１８は、当接部１２８に対して締め付け接触状態にあり、つまり、大きな組立トルクが印加され、
‐ 円周方向のショルダー３６および１４６は、接触状態または略接触状態にあり、
‐ 円周方向のショルダー３９および１４９は、接触状態または略接触状態にある。

少なくとも一つの螺旋状の表面を備えた本発明に係る当接部は、先行技術において知られる回転軸ＸＸに垂直な平面状のリング形状の表面によって構成される当接部よりも大きな有効表面を有している。例えば機械加工によって螺旋状の表面を管状コンポーネントの平面状の表面に成形することは、荷重伝達表面が増加することができることを意味する。内径および外径および菅状の壁の厚み等の末端要素の半径方向の寸法は変化しない。使用時の故障のリスクおよび分解作業時の困難が低減する。

一例として、外側当接部と内側当接部に夫々形成される螺旋状の表面を備えた図３の一実施の形態で、ねじ領域に一条ねじを備えた接続部に関しては以下の結果が得られる。

また、以下は二つの螺旋状の表面を備えた同一の構成による結果であるが、この場合、ねじ領域に二条ねじを備えている。

ねじのピッチが大きいほど、螺旋角度は大きくてもよく、その結果、公称組立トルクの改善に対する有益な効果が得られる。

有利には、最終的な組立トルクに関するゲインは、ねじが多条ねじである場合により大きくなることに気付く。より多くの条数のねじの場合にはねじのピッチがより大きくなるため、ねじ山の角度を増加することは、螺旋角度における増加が得られることを意味する。

また、別の顕著な利益は、穿設された坑井の坑口から長い距離を置いて坑井の一番底に配置されることが多く高い組立トルクを生じることが最も困難である、管状コンポーネントの小さな直径におけるゲインの向上の際に得られることにも気付く。

外側の円周方向のショルダー３９および１４９を隔てる距離は、接続部の外側から観察され得る。したがって、これは、組立の品質を監視する作業者にとっての視覚的指標となり得る。

円周方向のショルダー３９および１４９、および、適切な場合、３６および１４６が接触するとき、組立に抗する反力が急激に増加する。そのとき、円周方向のショルダー３６および１４６、または３９および１４９は、組立を停止するために円周方向の当接部を形成している。組立を継続するために必要なトルクが急激に増加する。この急激な増加は、動力測定センサ（ｄｙｎａｍｏｍｅｔｒｉｃ ｓｅｎｓｏｒｓ）を備えた組立工具によって容易に検出可能である。組立は、オーバートルキングが生じる前に停止され得る。トルクの急激な増加が検出される場合の組立の停止は自動化されてもよい。接続部のコンポーネント１、１０１の２および１０３等の末端要素を損傷するリスクが低減される。

本発明は、専ら一例として付与される上記のコンポーネントおよび接続部の例に限定されず、本発明は、以下の請求項に関して当業者が予想し得るあらゆる全ての変形例を包含している。

Claims (14)

1. 回転軸（ＸＸ）を有する末端要素（２，３）を備え且つ前記回転軸（ＸＸ）周りに延在するねじ部を設け、前記末端要素（２，３）が、相補的なねじ部を設けた他の管状コンポーネント（１０１）の対応する末端要素（１０３，１０２）に組立によって接続されるように構成され、
   前記末端要素（２，３）が、組立の最後に前記他のコンポーネント（１０１）の対応する外側当接部（１２８）と接触するように配置される少なくとも一つの外側当接部（１８）を備え、
   前記外側当接部（１８）が、前記回転軸（ＸＸ）と一致する螺旋の軸を有する少なくとも一つの螺旋状の表面（３８，１４８）を備えたことを特徴とする、管状ドリルステムコンポーネント（１）。
2. 前記ねじ部は、前記螺旋状の表面（３８，１４８）が前記ねじ部のねじ山の角度（β）以下である螺旋角度（α）を有するような前記ねじ山の角度（β）を有する、請求項１に記載のコンポーネント（１）。
3. 前記螺旋角度（α）は０．５°〜７°の範囲内である、請求項１または２に記載のコンポーネント（１）。
4. 前記螺旋状の表面（３８，１４８）が延在する前記回転軸（ＸＸ）周りの角度部分の合計が１８０°〜３６０°の範囲内である、請求項１〜３の何れか１項に記載のコンポーネント（１）。
5. 前記末端要素（２，３）は、前記螺旋状の表面（３８，１４８）の円周方向の末端の少なくとも一つに接続される円周方向のショルダー（３９，１４９）をさらに備えた、請求項１〜４の何れか１項に記載のコンポーネント（１）。
6. 前記円周方向のショルダー（３９，１４９）は、少なくとも一つの実質的に平面状の表面を含み、前記表面の平面は、０°〜７５°の範囲内の回転軸（ＸＸ）と角度（γ）を形成する、請求項５に記載のコンポーネント（１）。
7. 前記円周方向のショルダー（３９，１４９）は、少なくとも一つの実質的に平面状の表面を含み、前記表面の平面は、前記回転軸（ＸＸ）に平行または前記回転軸（ＸＸ）と一致する、請求項５または６に記載のコンポーネント（１）。
8. 前記円周方向のショルダー（３９，１４９）は、フィレット半径または斜面を介して前記螺旋状の表面（３８，１４８）に接続される、請求項５〜７の何れか１項に記載のコンポーネント（１）。
9. 前記フィレット半径は、０．５〜１０．０ミリメートルの範囲内の曲率半径（Ｒ１、Ｒ２）を有する、請求項８に記載のコンポーネント（１）。
10. 前記末端要素（２，３）は、二つの当接部（１５，１８）、すなわち内側当接部および外側当接部を備え、前記二つの当接部（１５，１８）の各々は、少なくとも一つ円周方向のショルダー（３６，３９，１４６，１４９）を備えた、請求項１〜９の何れか１項に記載のコンポーネント（１）。
11. 前記末端要素（２，３）は、二つの当接部（１５，１８），すなわち内側当接部および外側当接部を備え、前記外側当接部（１８）のみが、螺旋状の表面を備えた、請求項１〜９の何れか１項に記載のコンポーネント（１）。
12. 前記螺旋状の表面（３５，３８，１４５，１４８）は、前記ねじ部から離れており、ねじ部の末端と前記螺旋状の表面の間の距離（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）は特に少なくとも８ｍｍである、請求項１〜１１の何れか１項に記載のコンポーネント（１）。
13. 請求項１〜１２の何れか１項に記載の二つのコンポーネント（１，１０１）を備え、前記コンポーネント（１）の前記外側当接部（１８）または前記他のコンポーネント（１０１）の前記対応する外側当接部の何れか一方が、その末端要素（２，３）の自由な先端に配置される、接続部。
14. 請求項１〜１３の何れか１項に記載の二つのコンポーネント（１，１０１）の二つの末端要素（２，１０３，３，１０２）を備え、前記二つのコンポーネント（１，１０１）は、前記第２のコンポーネント（１０１）の対応する末端要素（１０３，１０２）と前記第１のコンポーネント（１）の前記末端要素（２，３）の組立によって互いに接続される、接続部。
    

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