JPS6018793B2 - 穿孔作業用パイプ装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は穿孔作業、たとえば穿孔時のドリル作業、あ
るいは紬またはガスを包含する地層に貫通形成された穴
で形成された井戸から、油またはガスのような貴重な流
体を引続いて産出するために利用するパイプ装置に関す
る。

この発明のパイプ装置は電気信号がそれを通して伝達さ
れるストリング（連続体）として利用される。

この信号は孔の下方で測定された値、たとえばドリル加
工している孔の煩斜を表わすもので、これはドリル作業
を最適化するための助けになる。それから電気信号はド
リルストリングのドリルパイプ装置とドリルカラーによ
り保持された電気遠隔測定器により、地表まで送られる
。油回収作業においては前記信号は井戸内の圧力に関す
るデータを包含し、このデータはいよいよ井戸の挙動に
関する情報を得るため、連続して記録される。この作業
において、信号は井戸に吊下げられた産出チューブのパ
イプ装置に保持された遠隔測定器を介して地表まで伝達
される。電気信号を伝達できるパイプストリングに利用
されるパイプ装置は、両端に機械的連結装置、たとえば
ピンツールジヨイント（ｔｏｏｌｊｏｉｎｔ）とボック
スツールジョイントを設けられたパイプ部分からなる。
連結装置付近に、パイプ装置の金属本体から絶縁された
状態で電極が取付けられている。隣接パイプ装置の電極
は、機械的連結装置で２つの同一のパイプ装置が連結さ
れた時、信号を伝達できる関係にされる。各パイプ装置
の両端の電極は、装置のパイプ部分を通る絶縁導電ケー
ブルにより電気的に連結される。絶縁導電ケーブルを保
護するため、このケープはパイプ装置を通って延びる金
属製導管内を通っている。

金属製導管は、ドリル流体の通過または線状工具の通過
を邪魔しないような装置で、パイプ装置の内壁へ機械的
に保持されなければならない。たとえば９肌の長さのパ
イプ装置がその全長にわたって一定の曲率で曲げられる
と（この場合パイプ装置は約１０弧の内蓬を有し、かつ
両端で取付けられる外径が約１肌の内部導管を包含して
いる）、パイプの曲率が９の当り４．４６ｏ（３０の当
り１５ｏ）に達すると、導管はたとえ直線状に保持され
ていても、パイプの内部を横切ってパイプ内壁の反対側
の部分に接触するようになる。この大きさの曲率は、一
つのプラットホームから多数のドリル作業が行なわれる
沖の井戸においては特に通常のものである。さらに、明
らかなように曲率をより小さくすると前記導管は隣接壁
から離れて、パイプを通る線状体をもつれさせる可能性
がでる。この発明の目的は前述の形態の電気信号伝達装
置からなるパイプ装置を提供することで、この場合絶縁
導電体を保護する導管は、パイプ装置内の応力集中が小
さく、線状工具を通過させることができる安価で信頼で
きる方法で、パイプ装置内に取付けられる。

この発明のさらに別の目的は、前記導管が安価で信頼で
き、かつパイプ装置を通して導電体を液密状に通過させ
ることができる方法でパイプ装置として連結されるよう
なパイプ装置を製造する方法を提供することである。

この発明のパイプ装置は、パイプ部分、前記パイプ部分
の両端に配置されたピンッールジョィントとボックスツ
ールジョイント、直線状端部分を備えた螺旋形の導管で
あって、前記螺旋の外径が前記導管が前記パルプ部分内
に配置された時、前記パイプ部分の内壁に確実に係合す
るような寸法を有している前記導管、前記各ツールジョ
イントに形成され、かつ前記導管の端部が整合するよう
に形成されている通路、前記各通路に配置されて、前記
導管と前記通路の間に液密シールを形成すると共に、前
記導管を前記通路内に機械的に係止するシール装置、お
よび絶縁装置を介して前記ツールジョイントに保持され
、かつ前記両ツールジョイントにおいて前記導管と通路
を通って延びる導電体により、電気的に連結された電極
から構成されている。

この発明のパイプ装置のり造・は、導 線状端部分を備えた螺旋形状に形成し、前記パイプ装置
の端部分に通路を形成し、前記導管の端部分を、前記パ
イプ装置の端部分の通路に適合するように形成し、前記
螺旋の外径がパイプ装置の内壁に確実に係合するように
、前記導管をパイプ装置の内部に取付け、前記導管の端
部を液密（気密）状態で、前記パイプ装置の通路内に係
止する工程からなる。

この発明を、その実施例を示す図面を参照して以下に詳
細に説明することにする。

第１図に示すパイプ装置（セクション）１は、ピンツー
ルジヨイント３とボックスツールジョイント４とを備え
たパイプ部片２からなる。

ツールジョイントはＸ孔ツールジョイントとして知られ
ているが、縮少された内径を有する。たとえば、１１．
３伽（４．５インチ）径のドリルストリングの場合、６
．４仇（２．５インチ）の最小径の通孔５を有するＸ孔
ツールジョイントが利用される。ツールジョイントは、
これによりパイプ装置が連結された時、パイプ装置１と
同一のパイプ装置の電極に信号を送るための電極を保持
している。

第１図の実施例において、これらの電極は接触リング６
と７で形成されており、これらリングはェポキシ樹脂の
ような絶縁材料により、パイプ装置１の両端に取付けら
れる。環状接触要素６の詳細を示す第２図を参照すると
、これはピンッールジョィント３のシール肩部１０の面
に設けられた溝９を満たす絶縁材料８で包囲されている
。第１，２図に示すようにツールジョイントにより同じ
パイプ装置１を連結する時、接触要素と絶縁材料はシー
ル肩部の金属−金属連結部により、ドリルストリング内
またはその周囲から隔離される。

接触要素６と７は、通路１１と１２、導管１３および通
路１４と１５を通る電気回路により電気的に連結される
。

回路は、実質的に通路１１に設けられた導線１６と、実
質的に導管１３に設けられた導線ケーブル１７と、実質
的に通路１５に設けられた導線（図示しない）からなる
。導線ケーブル１７は他の２つの導線に電気的に連結さ
れている。この発明におけるパイプ装置で利用される絶
縁導電体は、市販の導電体から選択できる。

電線と他の導管の間に比較的低い電気容量を有し、かつ
電線と導管（地面）の間に高い抵抗を有するものが好ま
しい。絶縁導電体１７の柔軟性と直径は、その装着（据
付）時にそれが導管１３内を比較的容易に摺動できるよ
うに選定される。導管１３は、それぞれピンおよびボッ
クスツールジョイント３，４に形成された通路１２，１
４に係止された端部分１８，１９と、実質的に直線状の
２つの部分２０，２１と、中間部分２２からなる。

中間部分２２はパイプ部片２の内壁に対して弾性的に支
持されるように設計されている。そのために、導管１３
の中間部分２２は実質的に螺旋状に屈曲されており、こ
れはパイプ装置内に装着された時、パイプ装置１のパ′
「プ部片２の内蓬に少なくとも実質的に等しい径まで膨
張するように弾性的に偏倍されている。したがって、導
管１３の中間部分が弾性変形されて、パイプ装置１内に
据付けられると、この導管の実質的にすべての部分がパ
イプ装置１の内壁に対して弾性的に押圧されるようにな
る。約９肌の長さからなるパイプ装置においては導管１
３の直線部分２０，２１は約３０〜６０肌の長さを有し
、螺旋の巻間距離または“リード”は約９０〜１５０肌
であり、この場合１２０肌／巻が特に適当である。導管
１３の端部分１８，１９は第２図により詳述するように
、通路１２と１４に係止される。

ツールジョイント３と４は、端部分１８，１９がそれぞ
れ容易に通路１２，１４内へ挿入できるような形状にさ
れている。ツールジョイントの孔５の径は、導管１３の
螺旋状中間部分２２の内径より小さい。したがってツー
ルジョイントを通過する任意の線状工具は、パイプ装置
の残りの部分をも通過することができる。第２図は導管
１３の織部分１８を、ピンッー′ジョイント３の通路１
２へ取付ける状態を示している。

端部分１８は小フランジ部材２３を保持しており、これ
は溶接のような適当な方法で導管の端部分１８に固定さ
れた分割リングにすることができる。導管の部分１８の
端部はねじが形成され、ナット２４を保持している。導
管の部分１８のねじ端部にナット２４を綿けることによ
り、部分１８は通路１２内へ引入れられ、同時にシール
リング２５から引入れられて、通路１２に形成された円
錐肩部へシール係合される。ボックスツールジョイント
４の通路１４（第１図参照）に対する、導管１３の他端
部の取付け状態は、ピンッールジョイント３の通路１２
に対する導管の端部の取付け状態に関連して説明したの
と、同じ方法で行なわれる。

導管１３の両端が前述の状態で所定位置に確実に固締さ
れた後で、絶縁導電ケーブル１７が通路１２を介して導
管１３内へ導入され、それぞれツールジョイント３と４
に設けられた通路１１と１５に設けられた導線に取付け
られる。通路１１に設けられた導線１６への導線ケーブ
ル１７の連結方法は、第２図を参照して以下に詳述する
。絶縁ケ−ブルー６の導電体の一端は、ピンッ−ルジョ
イント３のシール肩部１川こ設けられた接触リング６に
連結され、また他端にはビッグテール２６が設けられて
いる。導電体のこの他端部はクリップ連結器２８により
ケーブル１７の導電体２７へ電気的に連結され、その際
絶縁キャップ２９が連結部を覆って設けられる。ツール
ジョイント３に形成された通路１２の端部は、ねじを形
成されたシールプラグ３０により閉鎖されている。

小さい半径方向凹所３１がツールジョイント３の通路１
２に形成されて、これは摩耗または類似の問題則こより
導管を取替える際導管１３をパイプ装置１から取出すこ
とが必要な時、導電ケーブル１６の端部２６のための場
所を形成している。この場合、導電体１６と１７の間（
同様に導電体１７と、ボックスツールジョイント４に設
けられた通路１５内の導電体との間）の連結状態は切ら
れ、導電体１６の端部は半径方向凹所３１内に位置させ
られて、導電体１６の位置を邪魔することなく、導管１
３の端部分１８からナット２４を取りはずすことができ
る。これにより接触リング６，７をツールジョイントか
ら取りはずす必要がないから、ケーブル１７および／ま
たは導管１３の取替が容易になる。接触リングが取りは
ずされる場合は、それが所定位置に接着されていること
から困難な作業であり、絶縁リングおよび接触リングが
所定位置に再接着される前にツールジョイントの溝を完
全に清浄しなければならないから長時間の再装着作業が
必要になる。通常ェポキシ接着剤が使用され、これは溝
を再機械加工しないと除去するのが困難である。摩耗は
導管１３の螺旋部分２２に限られるから、新しくこれな
ければならないものはほとんど導管だけであり、これは
比較的簡単な作業にすぎない。したがってパイプ装置は
再使用でき、通常のドリルストリングと同じ寿命を有す
る。明らかなように、この発明は図示の特定の環状接触
要素６と７にだけ適用できるというわけではない。

電気信号をパイプストリングを形成する連結要素により
連結された同一のパイプ装置の接触要素または電極へ伝
達するようになった他の形態の援触要素または電極も利
用できる。さらに、この発明は第２図に示す特定の金属
−金属シールリング２５の使用に限定されるものでもな
い。

圧縮シールのような任意の他の形態のシール装置も適用
できる。この発明のパイプ装置のツールジョイントを通
る圧力降下を最小にするため、ピンジョイント３の入口
角度３２とボックスジョイント４の出口角度３３が、ジ
ョイントを通る圧力降下が最小になるように設計される
。

３０ｏの入口角度と１ｏｏの出口角度が良好な結果をも
たらす。

２００の入口角度と６ｏの出口角度の場合は圧力降下は
最小であるが、製造するのが少し複雑になる。

通路１２と１４は通路５とパイプ部分２の内壁の間に延
びる遷移部分で交差している。導管の螺旋は左巻または
反時計万向に巻かれてパイプ孔内での圧力損失と導管係
止点における機械的荷重を最小にしている。

これは右または時計方向回転ドリルストリングの形態で
ある。導管１３はパイプ装置１内へ、その製造中あるい
は摩耗した導管１３の交換作業において装着される。

導管１３はその中間部分に螺旋形状を得るために、通常
の方法で曲げられる。

その際螺旋の外径はパイプ装置１のパイプ２の内径より
大きい。導管１３はさらに通路１２と１４に適合する端
部分を有する。これらの遍路はパイプ装置１の織部分に
形成されている。引続いて予じめ形成されている導管１
３がパイプ装置の内部へ導入され、その際導管の中間部
分の外径はパイプ装置の内壁へ押圧される。導管をパイ
プ装置内へ装着後、導管の端部分１８，１９がそれぞれ
通路１２，１４へ係止される。これは第２図に示された
特別の方法で行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のパイプ装置の長手方向断面図、第２
図は第１図のＤの部分の拡大図である。 ２・・・・・・パイプ部分、３・・・・・・ピンッール
ジョィント、４……ボックスツールジョイント、６，７
…・・・電極、１１，１２，１４，１５……通路、１３
・・・・・・導管、１６，１７・・・・・・電極、２０
，２１…・・・直線状端部分、２５・・・・・・シール
装置。 第１図第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 穿孔作業に利用するパイプ装置において、該パイプ
   装置はパイプ部分と該パルプ部分の両端に配置されたピ
   ンツールジヨイントとボツクスツールジヨイントとを有
   し、該ジヨイントは該パイプ部分より内径が小さく、そ
   して導管は直線状端部分を有する螺旋形であり、該螺旋
   部の外径の寸法は、該導管がパイプ部分内に配置された
   ときパイプ部分の内壁にきつちりと係合する寸法であり
   、ツールジヨイントの各々に形成された通路を有し、導
   管の両端部が該通路に整合するように形成され、該導管
   の端部と通路との間に液密シールを形成しそして更に通
   路内に導管を物理的に係止するように通路の各々に配置
   されたシール装置を有し、そして絶縁装置の仲介物を通
   つてツールジヨイントによつて支承された電極を有し、
   両端のツールジヨイント内の該電極は通路と導管を通つ
   て延在する電気導管により電気的に連通されていること
   からなることを特徴とするパイプ装置。 ２ 前記ツールジヨイントの内径が前記螺旋部の内径よ
   り小さいことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   パイプ装置。 ３ 前記両ツールジヨイントがその内径を前記パルプ部
   分の内径へ連結するための遷移部分を包含し、前記ピン
   ジヨイントおよびボツクスジヨイントの断面の遷移角が
   、それぞれ３０°と１０°であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項記載のパイプ装置。 ４ 前記両ツールジヨイントがその内径を前記パイプ部
   分の内径に連結するための遷移部分を包含し、前記ツー
   ルジヨイントの通路がその内部で前記遷移部分において
   交差していることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項のいずれかに記載のパイプ装置。 ５ 前記各通路のシール装置が、前記通路に形成された
   肩部と、前記導管の関連端部に配置されたリングと、前
   記肩部と前記リングの間に配置されたシールと、前記シ
   ーをシール位置へ圧縮するように前記導管を前記通路へ
   引入れるための引入れ装置からなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１つに記載
   のパイプ装置。 ６ 前記絶縁導電体が、前記各ツールジヨイントの電極
   に取付けられた２本の絶縁電線と、前記導管を通つて延
   びる連続絶縁導電体と、前記電線の端部が前記連続導電
   体の端部に連結されていることからなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載のパイプ装置。 ７ 前記各ツールジヨイントの通路が、前記導管が前記
   パイプ装置に装着された時、前記関連する電線の端部を
   保管するための凹所を有することを特徴とする特許請求
   の範囲第６項に記載のパイプ装置。 ８ 穿孔作業に利用するパイプ装置であつて該パイプ装
   置はパイプ部分と該パイプ部分の両端に配置されたピン
   ツールジヨイントとボツクスツールジヨイントとを有し
   、該ジヨイントは該パイプ部分より内径が小さく、そし
   て導管は直線状端部分を有する螺旋形であり、該螺旋部
   の外径の寸法は、該導管がパイプ部分内に配置されたパ
   イプ部分の内壁にきつちりと係合する寸法であり、ツー
   ルジヨイントの各々に形成された通路を有し、導管の両
   端部が該通路に整合するように形成され、該導管の端部
   と通路との間に液密シールを形成しそして更に通路内に
   導管を物理的に係止するように通路の各々に配置された
   シール装置を有し、そして絶縁装置の仲介物を通つてツ
   ールジヨイントによつて支承された電極を有し、両端の
   ツールジヨイント内の該電極は通路と導管を通つて延在
   する電気導管により電気的に連通されているパイプ装置
   を製造する方法において、直線状端部分を有しながら螺
   旋形状に導管を形成する工程と前記パイプ装置の端部分
   に通路を形成する工程と前記パイプ装置の端部分におい
   て、前記導管の端部分を前記通路に適合するように形成
   する工程と、前記螺旋の外径が前記パイプ装置の内壁に
   きつちりと係合するように、前記導管を前記パイプ装置
   の内部に取付ける工程と前記導管の端部分を液密状態で
   前記パイプ装置の通路に係止する工程とからなることを
   特徴とするパイプ装置の製造方法。