特許 7062439 管状ねじ接続の構造およびそれを用いたケーシングの接続構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-22

(45)【発行日】2022-05-06

(54)【発明の名称】管状ねじ接続の構造およびそれを用いたケーシングの接続構造

(51)【国際特許分類】

   F16L 15/04 20060101AFI20220425BHJP

   E21B 17/042 20060101ALI20220425BHJP

【ＦＩ】

F16L15/04 A

E21B17/042

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2017533315

(86)(22)【出願日】2015-12-16

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2018-01-18

(86)【国際出願番号】 EP2015080088

(87)【国際公開番号】W WO2016097049

(87)【国際公開日】2016-06-23

【審査請求日】2018-10-16

【審判番号】

【審判請求日】2020-11-20

(31)【優先権主張番号】1463007

(32)【優先日】2014-12-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】504255249

【氏名又は名称】ヴァルレック オイル アンド ガス フランス

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】特許業務法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マルタン，ピエール

【合議体】

【審判長】林 茂樹

【審判官】河内 誠

【審判官】平城 俊雅

(56)【参考文献】

【文献】特表２００３－５１２５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５１１６７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

F16L 15/04

E21B 17/042

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

管状コンポーネントの接続用の管状ねじ接続（１）の構造であって、
第１の管状コンポーネントの末端に配置された雄型のねじ要素（２）と、第２の管状コンポーネントの末端に配置された雌型のねじ要素（３）と、を備え、
前記雄型のねじ要素（２）は、外側の雄型のねじ切り部（８）および内側の雄型のねじ切り部（１０）よりなる２つの雄型のねじ切り部と、前記雄型のねじ切り部（８，１０）の間に配置された第１の外周面（１４）と、前記外周面上の第１の雄型の封止面（１２）と、第２の外周面（２６）と、前記雄型のねじ要素（２）の末端に配置された雄型の軸方向当接面（２０）と、前記内側のねじ切り部と前記雄型の軸方向当接面（２０）の間の前記雄型のねじ要素（２）の前記第２の外周面（２６）に設けられた第２の雄型の封止面（２２）と、を備え、
前記雌型のねじ要素（３）は、外側の雌型のねじ切り部（９）および内側の雌型のねじ切り部（１１）よりなる２つの雌型のねじ切り部と、前記雌型のねじ切り部（９、１１）の間に配置された内周面（１５）と、前記内周面（１５）上の少なくとも一つの第１の雌型の封止面（１３）と、雌型の軸方向当接面（２１）と、前記雌型の軸方向当接面（２１）と前記内側の雌型のねじ切り部（１１）の間に設けられた第２の雌型の封止面（２３）と、を備え、
前記外側の雄型のねじ切り部（８）および前記外側の雌型のねじ切り部（９）のねじ山は、結合状態において係合され、
前記内側の雄型のねじ切り部（１０）および前記内側の雌型のねじ切り部（１１）のねじ山は、結合状態において係合され、
前記雄型の軸方向当接面（２０）と前記雌型の軸方向当接面（２１）は、結合状態において当接し、
前記第１の雄型の封止面（１２）と前記第１の雌型の封止面（１３）は、結合状態において封止接触し、
前記第２の雄型の封止面（２２）と前記第２の雌型の封止面（２３）は、結合状態において封止接触し、
前記外側の雄型のねじ切り部（８）は、前記第１の管状コンポーネントの本体（６）に向かって幅が漸増する歯（８ａ）と、前記本体（６）に向かって幅が漸減する谷部（８ｂ）とを有する蟻継ぎねじ山を備え、
対応する前記外側の雌型のねじ切り部（９）は、前記第２の管状コンポーネントの本体（７）に向かって幅が漸増する歯（９ａ）と、前記本体（７）に向かって幅が漸減する谷部（９ｂ）とを有する蟻継ぎねじ山を備え、
前記外側の雄型のねじ切り部（８）のねじ山は、ロードフランク（８ｄ）およびスタビングフランク（８ｃ）を備え、前記スタビングフランク（８ｃ）は、結合状態において非接触であり、
前記内側の雄型のねじ切り部（１０）のねじ山は、ロードフランクおよびスタビングフランクを備え、前記スタビングフランクは、結合状態において非接触であり、
前記第１の雌型の封止面（１３）と交差する径方向面で測定した前記雌型のねじ要素（３）の厚さは、前記雄型のねじ要素（２）の最大厚さの２０％～５０％であり、
前記雄型のねじ要素（２）の前記外側および内側の雄型の２つのねじ切り部（８，１０）は、２つの異なる母線を有し、
前記雌型のねじ要素（３）の前記外側と内側の雌型の２つのねじ切り部（９，１１）は、２つの異なる母線を有する、管状ねじ接続の構造。

【請求項2】

前記内側の雄型のねじ切り部（１０）は、前記第１の管状コンポーネントの本体（６）に向かって幅が漸増する歯と、前記本体（６）に向かって幅が漸減する谷部とを有するねじ山を備え、
対応する内側の雌型のねじ切り部（１１）は、前記第２の管状コンポーネントの本体（７）に向かって幅が漸増する歯と、前記本体（７）に向かって幅が漸減する谷部とを有するねじ山を備える、請求項１に記載の管状ねじ接続の構造。

【請求項3】

前記内側の雄型のねじ切り部（１０）は、前記第１の管状コンポーネントの本体（６）に向かって幅が漸増する歯と、前記本体（６）に向かって幅が漸減する谷部とを有する蟻継ぎねじ山を備え、
対応する内側の雌型のねじ切り部（１１）は、前記第２の管状コンポーネントの本体（７）に向かって幅が漸増する歯と、前記本体（７）に向かって幅が漸減する谷部とを有する蟻継ぎねじ山を備える、請求項２に記載の管状ねじ接続の構造。

【請求項4】

単一の前記雄型の軸方向当接面（２０）と、前記雌型のねじ要素（３）の孔（５）に隣接して配置された単一の前記雌型の軸方向当接面（２１）と、を備える、請求項１～３の何れか１項に記載の管状ねじ接続の構造。

【請求項5】

組立状態において、前記外側の雄型のねじ切り部（８）と前記内側の雄型のねじ切り部（１０）の少なくとも１つが、
ねじの谷部で対応する前記雌型のねじ切り部と半径方向において重なり合い、且つねじの頂部で径方向の隙間を有し、
または、
ねじの頂部で対応する前記雌型のねじ切り部と半径方向において重なり合い、且つねじの谷部で径方向の隙間を有し、
前記半径方向の隙間は、０．０５～０．５０ｍｍの範囲である、請求項１～４の何れか１項に記載の管状ねじ接続の構造。

【請求項6】

結合状態において非接触である前記スタビングフランク（８ｃ）は、対応するスタビングフランク（９ｃ）に関して０．００２～１．０００ｍｍの軸方向隙間を有する、請求項１～５の何れか１項に記載の管状ねじ接続の構造。

【請求項7】

前記外側の雄型のねじ切り部（８）は、先細りしたねじ山を有する、請求項１～６の何れか１項に記載の管状ねじ接続の構造。

【請求項8】

前記外側の雄型のねじ切り部（８）は、径方向平面に対して－１～－１５°の勾配を有するロードフランク（８ｄ）と、径方向平面に対して＋１～＋１５°の勾配を有するスタビングフランク（８ｃ）を備える、請求項１～７の何れか１項に記載の管状ねじ接続の構造。

【請求項9】

前記雄型の軸方向当接面（２０）は、径方向平面に対して０～３０°で傾斜している、請求項１～８の何れか１項に記載の管状ねじ接続の構造。

【請求項10】

前記第１の管状コンポーネントは、２３０ｍｍを超える公称外径を有する、請求項１～９の何れか１項に記載の管状ねじ接続の構造。

【請求項11】

前記雌型のねじ要素（３）は、前記第２の管状コンポーネントの外径の１１０％未満の外径を有する、請求項１～１０の何れか１項に記載の管状ねじ接続の構造。

【請求項12】

前記ねじ切り部（８，９，１０，１１）は、５％～２０％の範囲のテーパを有する、請求項１～１１の何れか１項に記載の管状ねじ接続の構造。

【請求項13】

前記雄型のねじ要素（２）は、前記第１の管状コンポーネントの厚さの２０％～３５％の厚さのリップを備え、前記リップは、前記内側のねじ切り部（１０）と前記雄型の軸方向当接面（２０）の間に設けられる、請求項１～１２の何れか１項に記載の管状ねじ接続の構造。

【請求項14】

請求項１～１３の何れか１項に記載の管状ねじ接続の構造を用いたケーシングの接続構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に炭化水素坑井を掘削および稼働するのに用いられるねじ管状コンポーネントのシール接続（sealed connections）の分野に関し、さらに詳細には、管状コンポーネントの接続用の管状ねじ接続の構造およびそれを用いたケーシングの接続構造に関する。掘削または稼働するとき、接続が大きな圧縮荷重および引張荷重にさらされ、接続が分解するのを防がなければならない。接続は、軸方向の引張または圧縮、内部または外部の流体圧力、湾曲または捩り、またはそれらが合成され、且つ変動する強度にさらされる。シールは、負荷に関係なく、現場での厳しい使用条件に関係なく、確保されなければならない。ねじ接続は、特に摩耗により、性能を劣化させることなく、何度か組立および分解される可能性がある。分解後、管状コンポーネントは、別の使用条件下で再利用することができる。

【背景技術】

【0002】

張力下では、ジャンプアウトという現象が起き、その接続が分解される危険性を伴い、一つのねじから別のねじへ伝播する可能性がある。この現象は、高い内部圧力によって促進される。

【0003】

本出願人は、この現象が高い外部圧力によっても促進される可能性があることを観察した。国際公開公報ＷＯ０１／２９４７６は、テーパ状ねじ切り部（tapered threading）を備えたねじ接続（threaded connection）を提案しており、雄型および雌型のねじ切り部は、中央封止面がねじ領域の中央領域に配置された一条ねじの領域（single threaded zone）を夫々備えている。雄型の要素の自由端には、隣接部が設けられ、他の封止面が、その隣接部の近傍に設けられている。その接続は、長年にわたって十分に満足のいくものである。

【0004】

現在、特に、強い圧縮後の張力と外部圧力が組み合わさった状況下での接続の性能の飛躍、ならびに接続の効率に関する飛躍の必要性が生じている。効率は、一般に、コンポーネントの２つの末端の間のチューブの正常な部分の区間にわたるその接続のクリティカルな区間の比であると定義される。接続のクリティカルな区間は、雄型の要素のクリティカルな区間と雌型の要素のクリティカルな区間の最小限のクリティカルな区間に等しい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の課題ないし目的は、上記した背景技術の問題点の全てにわたって改良された機能を備えた管状ねじ接続の構造およびそれを用いたケーシングの接続構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

管状ねじ接続（threaded tubular connection）は、第１の管状コンポーネントの末端に設けられた雄型のねじ要素と、第２の管状コンポーネントの末端に設けられた雌型のねじ要素と、を備えている。

【0007】

前記雄型のねじ要素は、外側および内側の２つの雄型のねじ切り部（male threadings）と、雄型のねじ切り部の間に設けられた第１の外周面と、前記外周面の第１の雄型の封止面と、第２の外周面と、前記雄型のねじ要素の末端に設けられた雄型の軸方向当接面と、内側ねじ山と雄型の軸方向当接面との間の前記雄型のねじ要素の第２の外周面に設けられた第２の雄型の封止面とを備えている。

【0008】

前記雌型のねじ要素は、外側と内側の２つの雌型のねじ切り部（female threadings）と、雌型のねじ切り部の間に設けられた内周面と、前記内周面の少なくとも一つの第１の雌型の封止面と、雌型の軸方向当接面と、雌型の軸方向当接面と雌型のねじ切り部の間に設けられた第２の雌型の封止面と、を備え、前記雄型および雌型の外側ねじ切り部のねじ山は結合状態において係合され、前記雄型および雌型の内側ねじ切り部のねじ山は、結合状態において係合されている。

【0009】

雄型の軸方向当接面と雌型の軸方向当接面は、結合状態において隣接している。第１の雄型の封止面と第１の雌型の封止面は、結合状態において封止接触している。第２の雄型の封止面と第２の雌型の封止面は、結合状態において封止接触している。

【0010】

外側雄型のねじ切り部は、漸増幅を有する蟻継ぎねじ山を備え、対応する外側雌型のねじ切り部は、漸増幅を有する蟻継ぎねじ山を備え、前記外側雄型のねじ切り部のねじ山は、ロードフランクおよびスタビングフランクを備え、スタビングフランクは、結合状態において非接触であり、前記内側の雄型のねじ切り部のねじ山は、ロードフランクおよびスタビングフランクを備え、前記スタビングフランクは、結合状態において非接触である。第１の雌型の封止面と交差する径方向面で測った雌型の要素の厚さは、前記雄型のねじ要素の呼び厚さの２０％～５０％である。

【0011】

本発明のため、接続は、外圧に関しては非常に良好に機能し、外側ねじ切り部と内側ねじ切り部の間に設けられた中央シールは、内部に向かう圧力の伝播と、接続の内側に配設されたシールの変形を防いでいる。外側ねじ切り部のねじ山は、張力および圧縮の両方の優れた安定性を与え、中央シールの最適な機能を可能にする。さらに、ねじ切り部の全長よりもかなり小さい、一方の中央と他方の内側のシール間で選択された距離は、圧縮時に、雌型の中央シールに対する雄型の中央シールの変位を低減することができ、その結果として、それらの最適領域内では相互協力が維持されることを意味している。さらに、それらのシール間の距離は、材料の径方向厚さが、封止作用に対して顕著な影響を及ぼすため、径方向軸に沿って示される。外側と内側の２つのねじ切り部の傾斜が等しい場合には、シール間の軸方向距離も間接的ではあるが典型的である。

【0012】

前記雄型のねじ要素の内側および外側の２つの雄型のねじ切り部は、第１の変形例においては同じ傾斜を有する２つの異なる母線を、第２の変形例では、異なる傾斜を有する２つの母線を、第３の変形例では、共通の母線を有していてもよい。「外側のねじ切り部」および「内側のねじ切り部」という用語は、夫々大きな直径と小さな直径を有するねじ切り部を意味している。封止面は、他方のねじ要素の対応する領域と直径方向に接触するように機械加工される領域であり、その接触は、結合状態においての通常の使用条件下でのシールを確保するための必然的な機械加工公差内で十分である。封止面は、メタル－メタルであってもよい。雄型のねじ要素と雌型のねじ要素は、鋼から形成することができる。その封止面は、鋼から形成してもよい。

【0013】

さらに、外側の雌型のねじ切り部のねじ山は、ロードフランクおよびスタビングフランクを備え、前記ロードフランクは、結合状態において非接触である。内側の雌型のねじ切り部のねじ山は、ロードフランクおよびスタビングフランクを備え、前記ロードフランクは、結合状態において非接触である。ねじ込みトルクは、低く維持される。

【0014】

一実施の形態において、内側の雄型のねじ切り部は、漸増幅を有するねじ山を備え、対応する内側の雌型のねじ切り部は、漸増幅を有するねじ山を備えている。内側の雄型のねじ切り部のねじ山の幅は、第１の雄型の封止面に向かって増加している。内側の雌型のねじ切り部の幅は、第１の雌型の封止面と反対方向において増加している。雄型の外側ねじ切り部のねじ山は、第１の雄型の封止面と反対方向に動くとき、漸増幅を有する。外側の雌型のねじ切り部のねじ山は、第１の雌型の封止面に向かって動くとき、漸増幅を有する。その接続の機械的動作は改良される。

【0015】

一実施の形態において、内側の雄型のねじ切り部は、漸増幅を有する蟻継ぎねじ山を備え、対応する内側の雌型のねじ切り部は、漸増幅を有する蟻継ぎねじ山を備えている。ジャンプアウトのリスクは低下する。

【0016】

一実施の形態において、その接続は、単一の雄型の軸方向当接面と、単一の雌型の軸方向当接面と、を備えている。前記軸方向当接面は環状であってもよい。雌型の軸方向当接面は、雌型のねじ要素の孔の近傍に配置してもよい。換言すれば、前記雄型および雌型の当接面は、特に第１の封止面に関して、小さな直径を有する領域内に配置される。雄型の軸方向当接面は、雄型の内側ねじ切り部の延長部分に配設されたリップの端部に設けてもよい。その外側面において、そのリップは、第２の雄型の封止面のための部位を有している。このことは、良好な接続効率および優れた内圧抵抗をもたらす。封止面の位置決めは正確である。

【0017】

一実施の形態において、結合状態の外側雄型のねじ切り部は、対応する雌型のねじ切り部を有するねじ底において径方向接触、およびねじ山の頂点において径方向隙間を呈する。

【0018】

他の実施の形態において、結合状態の外側雄型のねじ切り部は、対応する雌型のねじ切り部を有するねじ山の頂点において径方向接触、およびねじ底において径方向隙間を呈する。

【0019】

一実施の形態において、結合状態の内側の雄型のねじ切り部は、対応する雌型のねじ切り部を有するねじ底において径方向接触、およびねじ山の頂点において径方向隙間を呈する。

【0020】

他の実施の形態において、結合状態の内側の雄型のねじ切り部は、対応する雌型のねじ切り部を有するねじ山の頂点において径方向接触、およびねじ底において径方向隙間を呈する。

【0021】

上記の四つの実施の形態において、径方向隙間は、好ましくは０．０５～０．５００ｍｍであり、より好ましくは０．０５～０．４００ｍｍである。ねじ込みトルクは、良好に制御される。

【0022】

一実施の形態において、結合状態の非接触である前記スタビングフランクは、対応するスタビングフランクに関して０．００２～１．０００ｍｍ、好ましくは０．００２～０．４００ｍｍの軸方向隙間を有する。これによって、スタビングフランク間の接触を回避し、そのため、ねじ込みトルクにおけるスパイクのリスクが低下する。

【0023】

一実施の形態において、前記接続を結合状態に配置して使用可能な状態にするねじ込みトルクは９４９０７Ｎｍ未満、好ましくは６７７２５．５Ｎｍ未満であり、英単位系で７００００フィートポンド、好ましくは５００００フィートポンドに相当する。

【0024】

一実施の形態において、外側雄型のねじ切り部は大きな直径末端では先細り(vanishing)している。

【0025】

一実施の形態において、内側の雄型のねじ切り部は大きな直径末端では先細りしている。接続の効率は高い。

【0026】

一実施の形態において、外側雄型のねじ切り部は、径方向平面に対して－１～－１５°、好ましくは－５～－８°の勾配を有するロードフランクを備えている。少なくとも１°の絶対値は、径方向の結合という恩恵が得られることを意味している。

【0027】

一実施の形態において、外側雄型のねじ切り部は、径方向平面に対して＋１～＋１５°、好ましくは＋５～＋８°の勾配を有するスタビングフランクを備えている。少なくとも１°の絶対値は、径方向の結合という恩恵が得られることを意味している。

【0028】

一実施の形態において、雄型の軸方向当接面は、径方向平面に対して０～３０°で傾斜している。

【0029】

一実施の形態において、第１の管状コンポーネントは、２３０ｍｍを超える公称外径を有する。

【0030】

一実施の形態において、雌型のねじ要素は、第２の管状コンポーネントの１１０％未満、好ましくは１０３％未満の外径を有する。

【0031】

一実施の形態において、ねじ山は５％～２０％のテーパを有する。ねじの締めつけは速やかである。

【0032】

一実施の形態において、雄型のねじ要素は、雄型のねじ要素の通常の厚さの１５％～４０％、好ましくは２０％～３５％の厚さを有するリップを備えている。この範囲は、母線が高高勾配を備え、高い接続効率を得ることができることを意味している。リップは、内側ねじ切り部と雄型の軸方向当接面の間に設けられる。リップは、第２の雄型の封止面を有している。

【0033】

一実施の形態において、接続は「セミフラッシュ（ｓｅｍｉ－ｆｌｕｓｈ）」接続の場合、８０％超、好ましくは８５％を超える効率を有し、すなわち、チューブの公称直径以上の１．５％～５％の外径を有する接続である。

【0034】

一実施の形態において、接続は「フラッシュ」接続の場合、６０％超、好ましくは６５％を超える効率を有し、すなわち、許容差を可能にするチューブの公称直径に等しい外径を有する接続である。

【0035】

一実施の形態において、接続は、ケーシングストリングの一部を構成している。

【0036】

一実施の形態において、雄型のねじ切り部は、５～２０ｍｍのピッチを有している。ピッチは、８．４６６ｍｍに等しくてもよい。

【0037】

一実施の形態において、第１の管状コンポーネントには、２つの雄型のねじ要素が設けられ、第２の管状コンポーネントには、２つの雌型のねじ要素が設けられている。

【0038】

他の実施の形態において、第１の管状コンポーネントは、前記雄型のねじ要素と、他方の末端に設けられた雌型のねじ要素と、を備えている。

【図面の簡単な説明】

【0039】

本発明は、非限定的な実施例であり、添付図面に示された実施の形態に関する以下の詳細な説明からより良く理解される。

【図1】図１は、本発明の一つの態様のねじ接続の長手方向断面の模式図である。

【図2】図２は、ねじ切り部を示す図１の詳細図である。

【図3】図３は、第１のシールの詳細図である。

【図4】図４は、ねじ込み中の第２のシールの詳細図である。

【図5】図５は、結合状態の第２のシールの詳細図である。

【図6】図６は、本発明の接続と比較対象の接続の、第１および第２の封止面上の接触面を示す線図であり、横座標に沿って接続が受ける縦座標の負荷が変化する。

【図7】図７は、図６の線図に対応する線図であり、第１および第２の封止面の接触長さを縦座標に示している。

【図8】図８は、負荷／圧力の線図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

添付図面は、本発明を明らかにするだけではなく、必要に応じて、その定義にも寄与する。

【0041】

本出願人は、接続を改良するために、ＡＰＩ規格に優るプレミアム接続として知られた高品質の接続を開発した。封止面をねじ領域の近傍に設けてもよい。前記面には、接続のねじ込み中に、締まり接触がもたらされる。

【0042】

ねじ領域は、雄型および雌型の管状コンポーネントの各々の末端に設けられている。雌型の管状コンポーネントは、長大なチューブ、または対称的に短い連結式のチューブであってもよい。高圧下の流体（液体または気体）では、所定のねじ接続の場合、封止面または封止領域を、相対的に径方向の締まり接触にすることが必要である。径方向の締まりばめの強度は、雄型および雌型のねじ領域の相対軸方向位置の関数であり、前記相対位置は、雄型および雌型の末端に夫々設けられた当接面を接触させることによって決まる。相対的な位置決めは、隣接部を接触させることによって生じる。当接面は、接続の内側に設けられている。当接面は、孔の近傍にある。雄型の末端は、その外周に、当接面に末端がある端部によってそれ自体が延長され、封止面によって延長されたねじ領域を備えている。雌型の末端は、その内周に、封止面によって延長されたねじ領域を備えている。

【0043】

本出願人は、特にケーシング用の大径のねじ接続に関心がある。このタイプの接続は、強い引張荷重および圧縮荷重を受ける場合がある。したがって、引張および圧縮下で接続の高パフォーマンスが望まれる。実際には、引張力が過大な場合、離脱現象によってねじ山が互いに外れ、それによって接続の２つのコンポーネントが分離する。その結果は、技術的観点およびコストの点から非常に好ましくない可能性がある。これは、特にねじ切り部がテーパ状母線を有する場合であり、すなわち一つのねじ山のジャンプアウトが、接続を完全にバラバラにさせる可能性がある。

【0044】

さらに、本出願人は、接続を使用するのに必要な、すなわち接続を使用可能な結合状態にするのに必要なねじ込みトルクは、管状コンポーネントの公称直径に伴って増加することを観察した。しかし、非常に高いトルクを有するねじ込み機械は重く、利用および輸送にコストがかかり、入手に時間がかかるため、世界的には比較的まれである。大径のコンポーネントの場合、低いねじ込みおよび組立トルクを得ることは、それらのコンポーネントが、一般的に遥かに多く使用され、幅広く使用可能なねじ込み機械を用いて組立てることができることを意味している。ねじ込みトルク、内圧作用および引張および圧縮下での外圧を制御することに関して大きな改善の必要性がある。

【0045】

図１から分かるように、ねじ管状接続１は、雄型のねじ要素２と雌型のねじ要素３を備えている。雄型のねじ要素２および／または雌型のねじ要素３は、長さが数メートルの、例えば長さが１０～１５ｍ程度のチューブに属していてもよい。その末端の一つ、一般的には雌型のねじ要素は、連結部の末端、換言すれば、夫々２つの雄型の末端が備えられた２つの長大なチューブ（ねじ式および連結式の、すなわちＴ＆Ｃ接続）を接続するのに用いることができる短いチューブを構成することができる。連結部には、２つの雌型の末端を設けてもよい。変形例では、長大なチューブには、一体ねじ接続を用いた接続を形成するために、雄型の末端および雌型の末端を設けてもよい。接続１は、量産型である。

【0046】

接続１は、炭化水素坑井用のケーシングストリングの構成に用いることができる。接続１は、雄型のねじ要素と雌型のねじ要素が、想定ねじ込みトルクの印加によって接続されると、使用可能な状態になる。

【0047】

チューブは、機械的荷重のレベル、チューブ内外の流体の腐食性等の使用条件により、非合金鋼、低合金鋼または高合金鋼から成る異なるタイプであり、鉄合金または非鉄合金で、熱処理または加工硬化して製造することができる。また、より低い耐腐食性の、保護コーティングで被覆された、例えば、耐腐食性合金または合成材料から形成された鋼管を用いることも可能である。

【0048】

「ねじ込み」という用語は、ねじ領域の相対的係合を伴う、一方のコンポーネントの他方のコンポーネントに対する相対的回転および平行移動に関する操作を意味している。「組立」という用語は、ねじ込み、相対的回転および平行移動を継続し、２つのコンポーネントの間に所定の締め付けトルクを生じた後に続く操作を意味している。フランクの角度は、谷に対するフィレット半径のレベルでフランクの底部を通る半径方向面に対して、時計回り方向で解釈される。

【0049】

このタイプの必要性は、そのねじ切り部が、ねじ切り部の従来の機能ならびに軸向隣接の機能をともに満たす自動ロック式ねじ山を備えた接続によっては本質的に満たされない。そのタイプの接続は、非常に高いトルクを要するが、摩耗の影響を受け、デリケートなシールを有している。実際には、ねじ山、すなわちそれ自体が相補的であるねじ山の相補的フランクに同時に触れるスタビングフランクおよびロードフランクを機械加工すると、実際に係合されるねじ山の全長にわたって摩擦が生じる。さらに、ねじ山の製造公差は、雌型の要素における雄型の要素の非常に精密な位置決めが保証できないことを意味している。雄型の要素および雌型の要素の相対的な軸方向の位置決めには不確実性があり、その不確実性は、封止面の不具合につながる可能性がある。さらに、そのタイプの接続は、特にねじ山の頂部と底部の間に必要な隙間のため、ねじ切り部自体によって十分な程度の封止をもたらさない。

【0050】

図１に図示されたように、雄型のねじ要素２は、第１の管状コンポーネントの末端に配置されている。また、第１の管状コンポーネントは、その長さにわたって実質的に一定の内径および外径を有する本体６も備えている。本体６と雄型のねじ要素２は、（圧延、肥厚化または溶接により）ワンピース状になっている。雄型のねじ要素２は孔４を有している。孔４は本体６と共通であってもよい。孔４は圧延のままでもよく、必要に応じて被覆してもよい。一般に、孔４は、機械加工されない。第１の管状コンポーネントの本体６には、外側の圧延のままの面が設けられている。雄型のねじ要素２は、孔４と本体６の外側面の間の少なくとも殆どの部分に対して機械加工される。第１および第２の管状コンポーネントは、それらの最終的な外径が、それらの使用中に実質的に不変であるという点で、使用可能な状態になっている。雄型の要素と雌型の要素が触れることにより、外径のわずかな増加が、荷担面またはねじ山の領域内に生じる可能性がある。この増加は軽微であり、最大で０．２～０．３ｍｍ程度である。

【0051】

雄型のねじ要素２は、本体６の近傍に設けられた外側雄型のねじ切り部８を備えている。雄型のねじ切り部８には、１つまたは２つのねじ山が設けられている。以下の説明は、単条ねじバージョン、および複条ねじバージョン、特に「二条ねじ」バージョンとして知られた二重ねじの両方に適用可能である。外側雄型のねじ切り部８は、好ましくは５％～２０％の勾配でテーパ状母線に追従している。好適な範囲は、８．３３％～２０％である。外側雄型のねじ切り部８には、蟻継ぎねじが設けられている。そのねじ山は、ねじ山の頂部近傍に最大幅を、ねじ山の頂部から離れた箇所に最少幅を有する。最少幅は、一般に、ねじ山の谷の近くにある。ねじ山は、フィレット半径を除いて、ねじ山の頂部によって形成された主底部を備えた台形プロファイルを有していてもよい。その台形は、二等辺であってもよい。外側雄型のねじ切り部８は、本体６の近傍に、完全ねじ山と、不完全または先細りねじ山と、を備えている。先細りねじ山は、接続の容積を低減する。外側雄型のねじ切り部８は、本体６に向かって動く際の漸増歯幅と、本体６に向かって動く際の漸減谷幅とを有している。外側雄型のねじ切り部８は、本体６の近傍に大きな直径の末端を、その反対側に小さな直径の末端を有している。

【0052】

雄型のねじ要素２は、内側の雄型のねじ切り部１０を備えている。第２の雄型のねじ切り部１０は、第１の雄型のねじ切り部８の直径よりも小さい直径を有しているという点で、内側であると考えられる。そのため、内側の雄型のねじ切り部１０は、接続の内側に向かって配設されている。内側の雄型のねじ切り部１０は、この場合、外側雄型のねじ切り部８の長さよりも大きい接続の軸に沿った長さを有している。好適な実施の形態において、内側の雄型のねじ切り部１０は、テーパ、ねじ山の高さ、ロードフランク角度、スタビングフランク角度、およびピッチ変動性に関しては外側雄型のねじ切り部８と同じ形状寸法を有している。内側の雄型のねじ切り部１０は、その小径領域内に完全ねじ山を、外側雄型のねじ切り部８の近傍のその大径領域内に不完全ねじ山を有している。内側の雄型のねじ切り部１０は、外側雄型のねじ切り部８と同じ母線を有していてもよい。雄型のねじ切り部１０は、外側雄型のねじ切り部８と同じ母線角度を有していてもよい。

【0053】

図３を参照すると、雄型のねじ要素２は、外側雄型のねじ切り部８と内側の雄型のねじ切り部１０の間に、第１の雄型の外周面１４を備えている。第１の雄型の外側面１４は環状である。一般に、第１の雄型の外側面１４は、雄型のねじ要素２の厚さが、本体６の近くで見た場合のその最大厚さの５０％以上である領域内に軸方向に設けられている。

【0054】

外側雄型のねじ切り部８から内側の雄型のねじ切り部１０に移ると、第１の雄型の外周面１４は、外側雄型のねじ切り部８の最少直径を有する谷から延びる第１の傾斜部１４ａを有している。第１の傾斜面１４ａは、第１の歯がそこから始まる外側雄型のねじ切り部８の迎え部を形成している。第１の傾斜部１４ａは、２０°～５０°の勾配を有することができる。第１の傾斜部１４ａは、半径方向から見た場合、０．１～３．０ｍｍ程度の寸法を有している。第１の外周面１４は、第１の円筒形部１４ｂを備えている。第１の円筒形部１４ｂは、ここでは、第１の傾斜部１４ａの小径側の外側雄型のねじ切り部８の反対側の第１の傾斜部１４ａの延長部である。第１の外周面１４は、第２の傾斜部１４ｃを備えており、第２の傾斜部１４ｃはテーパ状である。第２の傾斜部１４ｃは１０°～３０°の勾配を有している。第２の傾斜部１４ｃは、第１の傾斜部１４ａの反対側で、第１の円筒形部１４ｂに接続されている。第１の傾斜部１４ａ、第１の円筒形部１４ｂおよび第２の傾斜部１４ｃは、必要に応じて、過剰な潤滑油を集めることができる環状空間１６を形成している。

【0055】

第１の外周面１４は、雄型の封止面１２を備えている。雄型の封止面１２は、雄型のねじ要素２の第１の封止面を構成している。雄型の封止面１２は、最大厚さの５０％～８０％の半径方向厚さを有する雄型のねじ要素２の領域内に設けられている。第１の雄型の封止面１２は、円筒形部１２ａおよび凸状部１２ｂを備えている。最大厚さは、円筒形部１２ａと凸状部１２ｂの接合部、すなわち前記接合部と孔４の間で測定される。円筒形部１２ａは、第２の傾斜部１４ｃに隣接している。凸状部１２ｂは、第２の傾斜部１４ｃから離れている。雄型の封止面１２は、円筒形部１２ａと凸状部１２ｂの間で測定される。

【0056】

第１の雄型の封止面１２は、第１の円筒形面１４ｂの反対側で、第２の傾斜部１４ｃに接続されている。第１の雄型の封止面１２は、第２の傾斜部１４ｃの大径の末端に接続している。凸状部１２ｂは、この場合、例えば３０～８０ｍｍの曲率半径を有するドーム形状を有している。第１の外周面１４は、第１の雄型の封止面１２と内側の雄型のねじ切り部１０の間に設けられた第２の円筒形部１４ｄを備えている。凸状部１２ｂは、第２の円筒形部１４ｄに接続されている。第２の円筒形部１４ｄは、３～２５ｍｍ程度の距離にわたって軸方向に延びている。第２の円筒形部１４ｄは、内側の雄型のねじ切り部１０の歯の最大直径に等しい直径を有している。換言すると、内側の雄型のねじ切り部１０の大径の歯の高さは、前記直径によって制限されている。少なくとも最後のねじ山は不完全である。雌型のねじ要素３に触れるために、第１の雄型の封止面１２が設けられている。また、第２の傾斜部１４ｃの大径の領域も、雌型のねじ要素３に触れてもよい。

【0057】

雄型のねじ要素２は、外側雄型のねじ切り部８の反対側の内側の雄型のねじ切り部１０の末端を越えた箇所に、第２の外周面２６と、前記雄型のねじ要素の端部を形成している雄型の軸方向当接面２０と、を備えている。第２の外周面２６は、孔４によって反対側に画定されているリップ２８の外側エンベロープを形成している。第２の外周面２６は、内側の雄型のねじ切り部１０の最少径の谷の近傍に円筒形部２６ａを備えている。円筒形部２６ａは、内側の雄型のねじ切り部１０の最少径の谷の直径よりも僅かに小さい直径を有している。

【0058】

図４を参照すると、第２の外周面２６は、この場合、テーパ状の第２の雄型の封止面２２を備えている。その勾配は、３°～１０°とすることができる。第２の雄型の封止面２２は、円筒形部２６ａから、雄型の軸方向当接面２０の方向に延びている。接続の軸に沿った、第２の雄型の封止面２２の軸方向寸法は、１０～３５ｍｍである。雄型のねじ要素の第２の外周面２６は、第２のテーパ状面２６ｂと、第２の雄型の封止面２２と、雄型の軸方向当接面２０の間に設けられた凸状面２６ｃと、を備えている。第２のテーパ状面２６ｂの勾配は、第２の雄型の封止面２２の勾配よりも大きい。第２のテーパ状面２６ｂは、１０°～５０°の勾配を有している。凸状面２６ｃの勾配は、第２のテーパ状面２６ｂの勾配よりも大きいかまたはその勾配に等しい。「勾配」という用語は、ここで用いる場合、雄型のねじ要素の軸に対する傾斜を意味している。凸状面２６は、ここでは、０．２５～１．５ｍｍ、好ましくは０．５～１．０ｍｍの曲率半径を有している。第２の封止面２２は、雌型のねじ要素３との締まりばめを生じるように設けられている。

【0059】

雄型のねじ要素の突出部を形成する雄型の軸方向当接面２０は、０°～３０°の角度、すなわち、半径方向平面に関して含まれている制限がある。好ましくは、前記角度は１０°～３０°である。図１の実施例では、前記角度は、１５°に等しい。雄型の軸方向当接面２０は、雄型のねじ要素２の孔４に接続されている。

【0060】

雌型のねじ要素３は、結合状態において外側雄型のねじ切り部８と係合される外側雌型のねじ切り部９を備えている。外側雌型のねじ切り部９は、雌型のねじ要素３の（この場合、半径方向）端面３ａのすぐ近くまで延びてもよい。端面３ａは、組立状態で自由である。また、雌型のねじ要素３は、結合状態、特に図１に示した位置において、内側の雄型のねじ切り部１０と係合したときに協働する内側雌型のねじ切り部１１を備えている。外側雌型のねじ切り部９のねじ山は完全である。内側雌型のねじ切り部１１のねじ山は完全である。雌型のねじ要素３は、外側雌型のねじ切り部９と内側雌型のねじ切り部１１の間に、内周面１５を備えている。

【0061】

内周面１５は環状である。内周面１５は、外側雌型のねじ切り部９を、端面３ａの反対側の方向に延ばしている第１の円筒形部１５ａを備えている。第１の円筒形部１５ａは、雄型のねじ要素２の外周面１４の第１の円筒形部１４ｂに少なくとも部分的に対向して半径方向に設けられている。雌型のねじ要素の第１の円筒形部１５ａと、雄型のねじ要素の第１の円筒形部１４ｂは、ある半径方向距離で隔てられて、接触を回避し、製造公差を可能にし、前記空間１６を形成している。雌型のねじ要素３の第１の円筒形部１５ａは、雄型のねじ要素２の第１の円筒形部１４ｂよりも大きい距離にわたって軸方向に延びている。また、雌型のねじ要素３の第１の円筒形部１５ａも、雌型のねじ切り部９の最少径のねじ山の頂部の延長部内に延びている。第１の円筒形部１５ａは、外側雄型のねじ切り部８の最少径の谷に触れてもよく、その谷から非常に近い距離の範囲内に来てもよい。また、第１の円筒形部１５ａは、外側雄型のねじ切り部８の前記最少径の谷と、第１の円筒形部１４ｂの間に設けられた傾斜部１４ａにも半径方向で対向している。

【0062】

図３を参照すると、雌型のねじ要素３の内周面１５は、外側雌型のねじ切り部９および内側雌型のねじ切り部１１から所定の距離に設けられた第１の雌型の封止面１３を備えている。第１の雌型の封止面１３は、第１の円筒形部１５ａの延長部に配設されている。第１の雌型の封止面１３は、中央テーパ状部１３ａを有している。その円錐角は、１°～２０°とすることができる。第１の雌型の封止面１３は、第１の円筒形部１５ａと中央部１３ａの間に設けられた第１のドーム状面１３ｂを備えている。第１のドーム状面１３ｂは、１～３０ｍｍの半径を有している。

【0063】

第１の雌型の封止面１３は、中央部１３ａと、第２の円筒形部１５ｂの間に設けられた第２のドーム状面１３ｃを備えている。第２のドーム状面１３は、１～１５ｍｍの半径を有している。中央部１３ａは、外側雌型のねじ切り部９の反対側に最少径を有している。図１に示すように接続の結合状態において、第１の雌型の封止面１３は、丸みを帯びた凸状形状を備えた第１の雄型の封止面１２に強く直径方向で触れている。そのシールは、トーラス・オン・コーン・シールである。第１の雌型の封止面１３は、雄型のねじ要素２の最大厚さの２０％～５０％の半径方向厚さを有する雌型のねじ要素３の領域内に設けられている。最大厚さは、中央部１３ａと第２のドーム状面１３ｃの間の接合部、すなわち前記接合部と外側面７の間で測定される。第１の雌型の封止面１３の半径方向厚さは、中央部１３ａと第２のドーム状面１３ｃの間の接合点で測定される。

【0064】

雌型のねじ要素３の内周面１５は、第２の円筒形部１５ｂを備えている。第２の円筒形部１５ｂは、雄型のねじ要素２の外周面１４の第２の円筒形部１４ｄに対向して設けられている。第２の円筒形部１５ｂは、２～２５ｍｍの長さにわたって延びている。第２の円筒形部１４ｄと、第２の円筒形部１５ｂとの間には、ギャップ１７が形成されている。第２の円筒形部１５ｂは、内側雌型のねじ切り部１１の最大径を有する谷に接続されている。

【0065】

雌型の封止面２３は、雌型のねじ要素３の第２の封止面を構成している。雌型の封止面２３と雄型の封止面２２は、コーン・オン・コーンシールを形成している。

【0066】

図４を参照すると、雌型のねじ要素３は、内側雌型のねじ切り部１１の他方の末端おいて、雌型の封止面２３が設けられた第２の内周面２７を備えている。第２の内周面２７は、雄型のねじ要素２の第２の外周面２６の対応する第１の円筒形部２６ａの直径よりも僅かに大きい直径を有する円筒形部２７ａを備えている。前記円筒形部２７ａは、内側雌型のねじ切り部１１の最後の歯の最少径を有する頂部の延長部内に設けられている。第２の雌型の封止面２３は、前記円筒形部２７ａを、内側雌型のねじ切り部１１の反対側に延ばしている。第２の内周面２７は、第２の雌型の封止面２３を越えた箇所に、丸みを帯びた中空部２７ｂを備えている。中空部２７ｂは、結合状態において、雄型のねじ要素２の第２の外周面２６の凸状部２６ｃの直径よりも大きい直径を有している。非結合状態において、中空部２７ｂは、凸状部２６ｃの直径よりも大きい直径を有している可能性がある。

【0067】

第２の雌型の封止面２３は、第１のテーパ状部２３ａと、第２のテーパ状部２３ｂと、第３のテーパ状部２３ｃと、を有している。ここで、第１のテーパ状部は、５°～２５°の半角を有している。第１のテーパ状部２３ａは、第２の雌型の封止面２３の長さの１５％以上を占めている。第１のテーパ状部２３ａは、円筒形部２７ａに接続されている。第２のテーパ状部２３ｂは、第１のテーパ状部２３ａと、第３のテーパ状部２３ｃの間に設けられている。第２のテーパ状部２３ｂは、３°～１５°の勾配を有している。第２のテーパ状部２３ｂは、第１のテーパ状部２３ａの勾配よりも小さい勾配を有している。第３のテーパ状部２３ｃは、中空部２７ｂに接続されている。第３のテーパ状部２３ｃは、１５°～３５°の勾配を有している。第３のテーパ状部２３ｃは、第２のテーパ状部２３ｂの勾配よりも大きい勾配を有している。第３のテーパ状部２３ｃは、結合状態において、第２のテーパ状面２６ｂとの締まりばめをもたらす。

【0068】

雌型のねじ要素３は、第２の内周面２７と、前記雌型のねじ要素３の孔５との間に設けられた雌型の軸方向当接面２１を備えている。より正確には、雌型の軸方向当接面２１は、中空部２７ｂと孔５との間に設けられている。雌型の軸方向当接面２１の方向性は、雄型の軸方向当接面２０の方向性と実質的に同様であり、この場合、同一である。

【0069】

図１および図５に示した結合状態において、外側雌型のねじ切り部９と外側雄型のねじ切り部８が係合されている。内側雌型のねじ切り部１１と内側の雄型のねじ切り部１０が係合されている。第１の雄型の封止面１２と第１の雌型の封止面１３は半径方向で触れて、少なくとも液体に対するシールを、必要に応じて気体に対するシールも形成している。雄型および雌型の第２の封止面２２，２３は、半径方向で触れており、少なくとも液体に対するシール、または気体に対するシールを形成している。雄型および雌型の軸方向当接面２０，２１は、互いに当たっている。軸方向隣接部の当接は、雌型のねじ要素３に対する雄型のねじ要素２の正確かつ再現可能な位置決めを確実にしている。図示の実施の形態において、雄型の軸方向当接面２０は環状であり、雌型の軸方向当接面２１は環状である。雄型および雌型の軸方向当接面は独特である。

【0070】

第２の内周面２７の中空部２７ｂは、雄型のねじ要素２から離れている。より正確には、中空部２７ｂは、雄型のねじ要素２の第２の外周面２６の凸状面２６ｃから離れている。中空部２７ｂと凸状面２６ｃの間に形成された環状空間は、過剰な潤滑油を少しでも制御できることを意味している。環状空間１８は、当接面の接触が、実際には雄型および雌型の当接面２０，２１で行われることの保証に利用することができる。環状空間１８は、凸状面２６ｃと、雄型の軸方向当接面２０の間の接合部での隣接を回避するのに利用することができる。環状空間１８は、丸みを帯びた中空部２７ｂがない場合に起きる可能性がある、第３のテーパ状部２３ｃと、雌型の軸方向当接面２１との間の接合部での隣接を回避するのに利用することができる。

【0071】

第２のテーパ状面２６ｂは、第２の雌型の封止面２３の第３のテーパ状部２３ｃと接触し、または、その第３のテーパ状部に僅かに触れている。

【0072】

図４には、接続が、図５に示した接続位置の前のねじ込み中の状態で図示されている。雄型の軸方向当接面２０と雌型の軸方向当接面２１は、数ミリメートルだけ隔てられている。図４は、２つの封止面２２，２３の互いの反応が考慮されていない理論的状況での接続を示している。第２の封止面２２，２３間の接触は、理論上のものであり、実際の接触よりも大きい。このことは、図４において、孔４が、孔５の直径よりも僅かに大きい直径を有しているということによって説明される。対照的に、実際の結合状態を示した図５では、孔４の直径は、孔５の直径よりも数ミリメートルだけ小さい。２つの封止面２２，２３の互いの反応は、リップ２８の半径方向内側への変位を引き起こす。実際には、リップ２８は、第２の雌型の封止面２３の領域において、ねじ要素３の半径方向厚さよりもかなり小さい半径方向厚さを有している。その結果、リップ２８は、ねじ込みの終了直前の雌型のねじ要素の対応する部分よりも容易に変形することができる。

【0073】

２つの封止面２２，２３は接触し、リップ２８は、弾性変形領域内で僅かに内側に変形される。ねじ込みの終了時には、雄型および雌型の軸方向隣接部２０，２１は接合接触し、それらの勾配により、リップ２８の内部への半径方向の僅かな弾性変形を安定化させる傾向がある。

【0074】

図２は、外側の雄型および雌型のねじ切り部８，９を詳細に示している。内側の雄型および雌型のねじ切り部１０，１１は、同じ形状および同じ特性を採用してもよい。外側雄型のねじ切り部８は５％～２０％の、例えば１５％の勾配を有するテーパ状母線を有している。外側雄型のねじ切り部８は、歯８ａおよび谷８ｂを備えている。外側雄型のねじ切り部８のピッチは５～２０ｍｍ、例えば８．４６６ｍｍに等しくてもよい。外側雄型のねじ切り部８は、スタビングフランク８ｃおよびロードフランク８ｄを有している。スタビングフランク８は＋１°～＋１５°、例えば＋５°～＋８°の傾斜を有している。ロードフランク８ｄは、半径方向面に対して－１°～１５°、例えば－５°～－８°の傾斜を有している。したがって、歯８ａの幅は、その頂部に近接する領域において、谷８ｂに近接する領域における幅よりも大きくなっている。外側雄型のねじ切り部８は、蟻継ぎねじ切り部である。

【0075】

外側雌型のねじ切り部９は、蟻継ぎねじ切り部である。外側雌型のねじ切り部９は、スタビングフランク９ｃおよびロードフランク９ｄとともに歯９ａおよび谷９ｂを備えている。歯９ａは、それらの頂部の近傍において、谷９ｂの近傍よりも幅広になっている。歯９ａの頂部は、接続の軸に実質的に平行である。谷９ｂの谷底部は、接続の軸に実質的に平行である。歯８ａの頂部は、接続の軸に実質的に平行である。谷９ｂの谷底部は、接続の軸に実質的に平行である。スタビングフランク９ｃは＋１°～＋１５°、例えば＋５°～８°の傾斜を有している。ロードフランク９ｄは、半径方向面に対して－１°～－１５°、例えば－５°～－８°の傾斜を有している。

【0076】

図示された実施の形態において、歯９ａと谷８ｂは、図２に示した結合状態において半径方向で接触している。前記半径方向の接触は、ねじ山の塑性変形を避けるように十分に小さくなっている。歯８ａと谷９ｂは隔てられている。ねじ山の半径方向のギャップを示す歯８ａと谷９ｂとの間の距離は０．０５０～０．５００ｍｍ、例えば０．０５０～０．４００ｍｍである。結合状態において、雄型および雌型の外側ねじ切り部８および９の夫々のスタビングフランク８ｃとスタビングフランク９ｃは隔てられている。軸方向のねじ山のギャップを示す、それらを隔てている距離ＴＡＧは０．００２～１．０００ｍｍ、例えば０．００２～０．４００ｍｍである。結合状態において、外側雄型のねじ切り部８および外側雌型のねじ切り部９の夫々のロードフランク８ｄとロードフランク９ｄは、特に当接面２０および２１の互いの反応により、互いに当たっている。上述したように、雄型および雌型の内側ねじ切り部１０および１１は、同一の形状を採用してもよい。好ましくは内側ねじ切り部１０および１１は、最大で外側ねじ切り部８および９のスタビングフランクおよびロードフランクの傾斜で傾斜したスタビングフランクおよびロードフランクを有している。

【0077】

変形例において、内側ねじ切り部１０および１１のスタビングフランクおよびロードフランクは、半径方向に方向付けてもよく、そのことは、引張挙動を増すことができる。

【0078】

別の変形例において、内側ねじ切り部１０および１１のスタビングフランクは半径方向であるが、内側ねじ切り部１０および１１のロードフランクは、外側ねじ切り部８および９のロードフランクと実質的に同じ傾斜を有している。内側ねじ切り部１０および１１は、外側ねじ切り部８および９のピッチに等しいピッチを有している。

【0079】

外側ねじ切り部８および９は、連続的可変幅を有している。一回転当たりのねじ切り部の幅の変動は、０．１～１ｍｍとすることができる。

【0080】

母線の勾配の選択および内側および外側のねじ切り部のスタビングフランクおよびロードフランクの角度の選択は、結合状態を得るために完了しなければならない回転数を決める。スタビングフランクおよびロードフランクは、明らかに、ねじ込みの開始中に、雄型のまたは雌型のねじ切り部の歯の最も幅広の部分が、夫々雌型のまたは雄型のねじ切り部の対応する谷の最も狭小の部分に入るような方向性を有している。

【0081】

図６は、第２の封止面によって形成された内側シールおよび第１の封止面によって形成された中央シールの接触面の変化を示している。ここでは、比較として基準接続が用いられ、本発明の接続との主な違いは、ねじ部分の数である。実際には、基準接続は、１ステージを有しているだけであり、外部圧力に耐える封止面の位置は、本発明の２つのねじ部分の間に、基準接続に関しては、本体６の外側面に近接する外側に位置している。軸方向隣接部は、本発明において、孔５に近接して配設され、また、基準接続に関しては、本体６の外側面に近接する外側に配設されている。接触面テストは、その間に圧力および軸方向の力が変化される複数のステップで実行される。最初のステップは、接続の内部と外部の間が等しい圧力で、引張／圧縮荷重がゼロである接続状態に相当する。第２のステップは、等しい圧力を保存し、公称張力の１００％、すなわち接続の弾性限度またはＬＥＣ、すなわち５４８６５ｋＮ（１２３４６キロポンド）で実行される。第３のステップは、公称引張荷重の１００％と、５６５３７０ｋＰａ（８２ｋｐｓｉ）の公称圧力に関して内部圧力の５０％とを印加する。第４のステップは、公称引張荷重の１００％と、公称内部圧力の１００％を印加する。第５のステップは、公称引張荷重の８０％を印加し、内部圧力は６８９４７６ｋＰａ（１００ｋｐｓｉ）である。第６のステップは、７５１５２８ｋＰａ（１０９ｋｐｓｉ）の最大内部圧力と、この圧力から生じる張力とを印加し、末端は塞がれ、すなわち２４７５７ｋＮ（５５７１キロポンド）である。第７のステップは、引張／圧縮荷重のない６８２５８１ｋＰａ（９９ｋｐｓｉ）に相当する。第８のステップは、公称引張荷重の３３．３％を印加し、内部圧力は公称値の１００％である。第９のステップは、公称圧縮荷重の６６．７％を印加し、内部圧力は、３５８５２７ｋＰａ（５２ｋｐｓｉ）である。第１０のステップは、公称圧縮荷重の１００％、すなわち－５４８６５ｋＮ（－１２３４６キロポンド）と、０まで到達される内部圧力とを印加する。第１１のステップは、荷重をかけない。第１２のステップは、圧力ゼロで公称値の１００％の圧縮をかける。第１３のステップは、公称値の１００％の圧縮と、ゼロ圧力とを印加する。第１４のステップは、公称値の５０％の圧縮と、４２７４７５ｋＰａ（６２ｋｐｓｉ）の外部圧力とを印加する。第１５のステップは、圧縮／引張荷重がない場合に、－４２７４７５ｋＰａ（－６２ｋｐｓｉ）の純粋な外部圧力を印加する。第１６のステップは、公称値の２５％の引張荷重と、１９９９４８ｋＰａ（２９ｋｐｓｉ）の外部圧力とを印加する。第１７のステップは、内部圧力または外部圧力がない場合に、公称値の５０％の引張荷重を印加する。第１８のステップは、圧力荷重も引張／圧縮荷重も印加しない。第１９のステップは、圧力差がない場合に、公称値の１００％の張力を印加する。第２０のステップは、公称値の１００％の引張荷重と、公称値の５０％の内部圧力とを印加する。第２１のステップは、公称値の１００％の引張荷重と、公称値の１００％の内部圧力とを印加する。第２２のステップは、公称値の８０％の引張荷重と、１００ｐｓｉの内部圧力とを印加する。第２３のステップは、最大内部圧力と、この圧力によって生じる張力とを印加し、末端は塞がれている。第２４のステップは、７５１５２８ｋＰａ（１０９ｋｐｓｉ）の内部圧力と、５５７１ｋｐｓｉの引張荷重とを印加する。第２５のステップは、公称値の３３．３％の圧縮荷重と、公称値の１００％の内部圧力とを印加する。第２６のステップは、公称値の６６．７％の圧縮荷重と、３５８５２７ｋＰａ（５２ｋｐｓｉ）の内部圧力とを印加する。第２７のステップは、差圧がない場合に、公称値の１００％の圧縮荷重を印加する。第２８および最後のステップは、差圧および引張または圧縮荷重がない場合に相当する。これらのステップは、図８に示されており、荷重点で表されている。それらの荷重点は、何度か循環された後、荷重サイクルが続く。同じ点が何度か通過される。したがって、図８の荷重点よりも、図６および図７におけるステップの方が多い。

【0082】

本発明の接続および比較のために用いられる接続のシールに対応する夫々の線図は、大部分の状況において、特に比較の接続が限定されたパフォーマンスを呈している状況において、パフォーマンスのかなりの向上を示している。実施例として、ステップ１では、内側シールの接触面は、比較の接続の接触面よりも良好な４倍程度である。中央シールは、比較の接続によって形成された接触面よりも多くの３倍程度の接触面を形成している。第２のステップに相当する純引張下では、本発明の接続の内側シールは、基準接続の接触面よりも多い３倍の接触面を有している。中央シールは、本発明の接続の外側シールによって形成される接触面よりも多い６倍程度の接触面を形成している。第４および第５のステップでは、内側シールの接触面は、基準接続の接触面に匹敵し、対照的に、本発明の接続の中央シールの接触面は、基準接続の外側シールが呈する接触面よりも多い３～４倍である。これは、純内圧を印加するステップの場合と実質的に同じである。換言すると、圧縮または引張荷重がない場合に、高い内部圧力にさらされる本発明の接続の挙動は、本発明の中央シールが、外部圧力の影響から内側支持面を保護するため、その中央シールによって改善される。高い内部圧力下および圧縮荷重下での本発明の接続の挙動は、かなり改善される。

【0083】

圧縮をかけるステップ、特にステップ８，９，１０，１２，１３，１４，２５および２６では、内側シールは、１．４～６倍の改善された接触エネルギー、すなわち４０％～５００％の改善を伴う。最後に、本発明の接続の内側シールによってもたらされた最少接触エネルギーは、基準接続と比較して３倍以上増加している。本発明の接続の中央シールの接触エネルギーは、２次元投影で４００Ｎｍｍ^－１以上のままであるが、基準接続の外側シールの接触エネルギーは、引張荷重下または荷重の場合には、非常に低い値を有する可能性がある。

【0084】

図７において、同じモデルおよび同じステップを用いて構成された線図は、本発明の接続の中央シールおよび基準接続の外側シールの上部および底部における、本発明の接続および基準接続の内側シールの接触長さをミリメートルで示している。本発明の接続の内側シールの封止接触長さは大きく、多くの場合、大部分のステップにおいて、特に公称値の０～５０％の内部圧力を伴う、内部圧力の有無にかかわらず圧縮状態で、外部圧力の有無にかかわらず圧縮状態で、引張／圧縮がない純外部圧力下で、公称値の０～５０％の外部圧力を伴う適度の張力を受けた場合の純引張状況下で、基準接続の封止接触長さよりもかなり大きい。得られる効果は、特に４または５倍増加した封止接触長さを伴う純圧縮下で顕著である。また、そのパフォーマンスは、１００％の圧縮および１００％の外部圧力下でも顕著であり、接触長さは、４倍以上増加する。内側シールの接触長さの最小値は、基準接続と比較して１００％以上増加している。

【0085】

本発明による中央、および基準接続の場合の外側の他のシールの場合、内側シールのテスト状況と実質的に等しいテスト状況に関係なく最少長さを伴って、基準接続と比較して接触長さも大幅に増加するが、基準接続のテスト状況の場合、それはゼロに近づく。したがって、中央シールのパフォーマンスは、公称の１００％での引張状況、内部圧力を伴う引張、純内圧、荷重なし、１００％の公称引張、および０～１００％の内部圧力の場合、１００％を超えて改善される。パフォーマンスは、公称の３分の１および３分の２の圧縮状況に対して、および内部圧力下で実質的に改善される。

【0086】

圧縮には、封止面を破損し得る影響がある。テスト中には、特に引張下で漏れが検出された。

【0087】

実施例として、本発明の接続のねじ込みトルクは、３６５．２７ｍｍの最大直径の場合、９００００Ｎｍに等しかった。中央シールは、圧力の方向に関係なく、引張荷重に対して特に安定していることが観察された。外側シールは、圧縮下で圧力の方向に関係なく、内部圧力がなければ引張／圧縮に関係なく、高度に安定していた。

【0088】

説明したシールは、トーラス・オン・コーンタイプである。トーラス・オン・トーラスタイプのシールは、変形例である。コーン・オン・コーンシールは、変形例である。

【0089】

したがって、二重ねじ切り接続、ねじ切り部間封止面、内側封止面、可変幅を有する外側蟻継ぎねじタイプのねじ切り部と、結合状態において非接触であるスタビングフランクとを有する内側軸方向隣接部、および雄型のねじ要素の公称厚さの２０％～５０％の範囲において第１の雌型の封止面に対して直角に雌型のねじ要素に対して選択された厚さは、内部圧力／外部圧力サイクルおよび引張／圧縮サイクル下での挙動に関して、非常に良好なパフォーマンスをもたらすことが証明されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】