JPH049956B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 管を相互に接続する管継手にして、 ａ 箱手段２１が内ねじ２２を有し、ピン手段４
１が外ねじ４２を有し、内ねじ２２と外ねじ４
２は継手を形成するため相互に係合可能であ
り、 ｂ 箱手段の内方環状溝２４が内ねじの内端から
長手方向に離間して位置され、 ｃ 内ねじ２２の内端と内方環状溝２４の間に第
１環状シール面２５が位置され、内方環状溝２
４の反対側に第２環状シール面２６が位置さ
れ、 ｄ 第１環状シール面２５及び第２環状シール面
２６の両者が箱手段の中心へ向かつて内方に傾
斜し、第１環状シール面の最小の内径が第２環
状シール面の最大内径より著しく大きく、 ｅ ピン手段４１は、外ねじ４２から長手方向に
離間する外面上に第１シール面４５を有し、第
１シール面から長手方向に離間する外面上に第
２シール面４６を有し、 ｆ ピン手段の第１シール面４５及び第２シール
面４６並びに箱手段の第１環状シール面２５及
び第２環状シール面２６は、それぞれ適合する
テーパを有し、それらのテーパは継手が組立て
られる間は金属対金属のシールを形成し、 ｇ 内方環状溝２４内に重合体のシールリング２
９が配置され、 ｈ ピン手段の第１シール面と第２シール面の間
の外面上に肩部４９があり、 ｉ 肩部４９は、継手が組立てられる間はシール
リング２９を押圧し流体障壁を形成することを
特徴とする管継手。

２ 特許請求の範囲第１項に記載の管継手におい
て、ピン手段の第１シール面４５及び第２シール
面４６並びに箱手段の第１環状シール面２５及び
第２環状シール面２６は、組立てられるとき、肩
部４９がシールリング２９に係合する前に、係合
することを特徴とする管継手。

３ 特許請求の範囲第２項に記載の管継手におい
て、 ａ 箱手段内に設けられたトルク肩部３１とピン
手段の端部に設けられたトルク肩部５１が適合
され、 ｂ 箱手段のトルク肩部３１は、箱手段の隣接す
る内面に鋭角が形成されることを特徴とする管
継手。

４ 特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか
以降に記載の管継手において、箱手段２１は、カ
ツプリング２０の両端に設けられることを特徴と
する管継手。

５ 特許請求の範囲第２項に記載の管継手におい
て、ピン手段の肩部５１は斜面にされることを特
徴とする管継手。

６ 特許請求の範囲第５項に記載の管継手におい
て、シールリング２９及び環状溝２４の両者の体
積並びに斜面にされたピン手段の肩部５１の角度
は、継手が組立てられる間、シールリング内に誘
起する圧力がシールすべき流体圧力より大となる
ように予め選択されることを特徴とする管継手。

技術分野 本発明は管継手に関する。

背景技術 多年の間、内径にねじを形成したカツプリング
が２本の比較的長い管を互に接続するために用い
られてきた。この種カツプリングの例としては、
米国特許2980451号、W.B.テーラー；4004832号、
E.B.コナリー；3497246号、P.D.ワイナーがある。
米国特許2980451号は更に、エラストマー又は重
合体のシールリングを使用してカツプリングの内
ねじと管の一部の係合する外ねじとの間に流体障
壁を形成する。米国特許2980451号を参照文献と
する。

カツプリングの使用に代えてすえこみ、即ち機
械的手段による壁厚の拡大を、管の端部に施すこ
とが使用される。すえこみ端に所要の外ねじ及び
内ねじを加工してピン装置と箱装置として管を互
に接合する。この種の管継手とこれのプレミアム
ねじとが米国特許3489437号、J.L.A.ジユレツ
ト；3100656号、M.D.マツカーサーに記される。
本発明のプレミアムねじとシール装置はカツプリ
ング型、すえこみ型管継手の何れにも有効に使用
できる。

本出願人による管継手に関する米国特許は、米
国特許第4473245号、米国特許第4433862号であ
る。

発明の開示 油井が深くなる傾向があり、この深さでの高圧
と悪い環境のため、管継手の流体シールを良くす
る要請が生ずる。高圧の酸性のガス井では金属対
金属のシールが特に望ましい。低圧ガスに曝され
る時は金属対金属シールは漏洩の傾向がある。そ
れ故、重合体シールリング付きの管継手がこの条
件では望ましい。不幸にして、高圧流体は通常の
管継手から重合体シールリングを強く押出す傾向
がある。しかも多くの油井での運転サイクル間に
管継手は高圧と低圧とに曝される。

本発明はプレミアムねじとシール装置を有する
管継手であり、継手内外間の流体漏洩を防ぐ。本
発明シール装置は環状溝内の重合体シールリング
と、リングの両側に設けた環状の金属対金属シー
ルとを備える。シールリングを金属対金属シール
の間に抑留することによつて、管継手は所望の流
体シール特性を金属対金属シールと重合体シール
リングによつて行ない、通常のガスケツトとフラ
ンジのシール装置と同様になる。

本発明の目的は、管継手を提供し、高低圧力温
度において共に有効にすることにある。

本発明の他の目的は、環状重合体シールリング
の両側に金属対金属シールを有する管継手を提供
し、金属対金属シールはシールリングの不時の押
出を防ぐようにすることにある。

本発明の別の目的、は管継手を提供し管継手の
内側外側からの高い圧力差に対して有効にシール
することにある。

本発明の他の目的と利点とを当業者に明らかに
するために図面によつて明細書及び請求の範囲を
述べる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２本の管の端部と両管にねじ係合して
管継手を形成するカツプリングとの一部を除去し
た側面図、 第２図は本発明によるカツプリングの拡大部分
断面図、 第３図は本発明による管の雄即ちピン装置の側
面図、 第４図は本発明による管継手のピン装置と箱装
置との間の係合によつて形成した多重流体シール
を示す一部を除去した断面図である。

発明を実施するための最良の形態 標準的管継手の部品はカツプリング２０と２本
の管４０の一部として第１図に示す。各管４０の
外方端に外ねじ４２付きの同形のピン装置４１を
有する。図示しない管４０の他端にも適合するピ
ン装置４１を設ける。各管４０は長い中空の管状
部材であり、長手方向の通り孔４３が通る。

カツプリング２０は比較的短い中空円筒であり
長手方向の通り孔２３が通る。カツプリング２０
の両端に内ねじ２２付き同形の箱装置２１を設け
る。カツプリング２０の内部形状は内部フランジ
３５に関して対称である。内ねじ２２と外ねじ４
２とは互に係合して管継手６０を形成し、一部を
第４図に示す。カツプリング２０を使用して、複
数の管を互に接続して長い管ストリングを形成
し、図示しないウエルヘツドから図示しない油井
内の炭化水素生産地層まで延長する。各カツプリ
ング２０は次々の長手方向通り孔４３相互とカツ
プリングの通り孔２３との心出しを保つ。この通
り孔４３，２３の心出しは油井面と選択生産位置
との間の流体連通路を形成する。本発明は各管継
手６０内に複数のシールを設けて継手内外間の流
体連通を防ぐ。

内側環状溝２４を各箱装置２１に内ねじ２２の
内方端から長手方向に離れた位置に機械加工す
る。第１の環状シール面２５は内ねじ２２と内側
溝２４との間の位置とする。第２の環状シール面
２６は内側溝２４の反対側の位置とする。第１の
シール面２５と第２のシール面２６とは箱装置２
１の中央に向けて内方にテーパする。シール面２
５，２６のテーパは通り孔２３の中心線に対して
約3°の鋭角とする。第１のシール面２５の最小内
径２７は第２のシール面２６の最大内径２８より
も著しく大きくする。第４図に示す通り、環状溝
２４の一部は内径２７，２８によつて形成され
る。

各ピン装置４１は外ねじ４２の端部から長手方
向に離れて第１のシール面４５を有する。各ピン
装置４１の外端部に第１のシール面４５から長手
方向に離れて第２のシール面４６を設ける。ピン
装置４１のシール面４５，４６は箱装置２１のシ
ール面２５，２６と適合するテーパとし、管継手
形成間に金属間接触を形成する。シール面４５と
シール面２５、シール面４６とシール面２６の気
密の係合を第４図に示す。

重合体のシールリング２９を箱装置２１の各環
状溝２４内に取付ける。第１のシール面４５と第
２のシール面４６との間のピン装置４１の外面に
肩部４９を設ける。肩部４９の一部は第１のシー
ル面４５の最小外径４７と第２のシール面４６の
最大外径４８によつて形成する。許容加工公差の
範囲内で、箱装置２１の内径２７はピン装置４１
の外径４７に等しく、内径２８は外径４８に等し
い。肩部４９の寸法はシールリング２９に係合し
て管継手形成間に流体障壁を形成する。好適な例
で、肩部４９はシール面４５，４６に対して斜面
とする。斜面の値は通り孔４３の中心線と肩部４
９の延長線との間で測定した鋭角ｂの形成する約
30°とする。

肩部４９とシールリング２９によつて形成する
流体障壁は、管継手形成間にシールリング２９内
に誘起された圧力即ち力を流体圧が超えるまで流
体連通に抵抗する。シールリング２９内の誘起圧
力はリングの容積、環状溝２４の容積、肩部４９
の角度ｂの関数である。本発明は各関数を予じめ
選択して希望作動流体圧を定めることを可能にす
る。シールリング２９の製造のためには広範囲の
各種材料を使用可能であり、例えば四弗化エチレ
ンと同様の特性を有する合成樹脂、又はポリブタ
ジエン・アクリロニトリルと同様の特性を有する
エラストマーがある。

好適な例として、適合するトルク肩部３１，５
１を箱装置３１とピン装置４１の先端に設ける。
トルク肩部３１，５１は、内ねじ２２と外ねじ４
２との係合の限度を定める。第４図に示す通り、
箱装置２１のトルク肩部３１は接する箱装置２１
の内面に鋭角を形成する。内面トルク肩部３１が
好適であり、この理由は傾斜面がピン装置４１の
シール面４５，４６を箱装置２１のシール面２
５，２６に強く接触するように押圧するためであ
る。

係合シーケンス ピン装置４１を箱装置２１内に挿入し、ねじ４
２，２２を互に接触させる。ピン装置４１を回転
させ、ねじ４２，２２を係合させる。このねじこ
み運動はピン装置４１を長手方向に箱装置２１内
に動かす。第１のシール面４５と第２のシール面
４６との長さと間隔を選択し、肩部４９がシール
リング２９に接触する前に箱装置２１のシール面
２５，２６に係合するようにする。第１のシール
面４５，２５並びに第２のシール面４６，２６間
の接触はテーパのため係合部分において応力即ち
圧力を誘起する。この誘起圧力を選択して管継手
６０内又は外の予想流体圧力より著しく大きくす
る。かくして環状溝２４の両側に個別の金属対金
属シールが形成される。

ピン装置４１を続けて回転すれば斜面の肩部４
９がシールリング２９に接触する。上述した通
り、本発明はシールリング２９に作用させる誘起
圧力即ち圧縮を変更する機会を提供する。好適な
例で、誘起圧力は予想流体圧力よりも著しく高
い。更に、第１に、環状溝２４の両側に金属対金
属シールを形成することによつて、管継手６０の
形成間にシールリング２９が何れの方向にも過大
に押出されるのを防ぐ。金属対金属シールと重合
体シールとのこの組合せによつて、管継手６０は
内径及び外径を油井孔の要求に適合するように保
つて、通常のガスケツトとフランジのシール装置
の所望の特性を示す。

他の実施例 第３，４図に示すねじ２２，２４は通常の30.5
cm（１ft）当り1.9cm（3/4in）のテーパとしたバ
トレス（buttress）型ねじを示した。しかし他の
各種の既知のねじ型を本発明で有効に使用でき
る。他のねじ型の例は米国特許2980451号、
4004832号、3489437号に示される。

箱装置２１は米国特許3100656号又は3489437号
に示す管のすえこみ部に設けることができる。こ
の形式の管継手は別のカツプリングを必要としな
い。本発明は何れの型の継手にも有効に使用でき
る。

第１のシール面２５，４５と第２のシール面２
６，４６の形状は相互シール接触のためにテーパ
以外の形状とすることができる。例えば第１のシ
ール面４５と第２のシール面４６に球面を加工
し、箱装置２１の対向シール面に係合させる。主
要件はシールリング２９の両側に金属対金属シー
ルを設けることにある。

本発明の上述の説明は例示であり、寸法、形
状、材料、図示の詳細について各種の変形が可能
であり、前明の精神を逸脱することなく請求の範
囲内として行なうことが可能である。