JPH0336117B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は海中ウエルヘツドシステムにおける
ケーシングハンガとウエルヘツドとの間をシール
するためのシール装置に関する。

沖合で掘削工事を行なうことが増加するにつれ
て、使用圧力は増加して、最近の坑井について言
えば使用圧力は1054.7Kg／cm²（15000psi）の高圧
に達すると言われている。海中掘削工事をこのよ
うな高圧の下で行なうことに伴う特有の問題に対
処するため、新しい海中ウエルヘツドシステムが
必要とされている。使用圧力が1054.7Kg／cm²
（15000psi）に達する坑井が現在カナダの沿岸や
北海の91m（300フイート）を越える海中で掘削さ
れている。この種の掘削作業は、海底の泥線上に
位置する噴出防止機構とウエルヘツドに至るライ
ザと掘削管に対するうねり補正装置を備えた浮遊
船を伴うことが一般的である。この噴出防止スタ
ツクは一般的にライザを海面に延ばした状態で
508mm（20インチ）の管に取り付けられる。急速
取り外し装置がこの噴出防止スタツクの上部に配
設される。間接式のジヨイントが船の移動を可能
にするため使用される。このような状況の下で
1054.7Kg／cm²（15000psi）の使用圧力で海中ウエ
ルヘツドシステムを作動させると２つの問題が生
じる。すなわち、１つはケーシングと圧力負荷を
支持するウエルヘツド内に配設された支持肩部の
問題で、もう１つはケーシングハンガとウエルヘ
ツド間にあつて使用圧力に耐えると共にこの圧力
範囲に圧力を抑制する作用をするシール機構の問
題である。

従来、ウエルヘツドは連続するケーシングハン
ガ用に適当な陸揚げ支持具をつけていた。しかし
ながら、圧力が高圧になると共に多数のケーシン
グとチユーブストリングを陸揚げしたりウエルヘ
ツド内に支持するについては、小型の支持肩部で
は十分に負荷を支持しない欠点があつた。この問
題に対処するためには明らかに支持肩部を大型に
してケーシングと圧力負荷を支持できるようにす
れば解決するだろうが、ウエルヘツドのフロー穴
に向けて突出する支持肩部が大きいと、削井用の
ウエルヘツドの下のケーシングに接近しようとし
ても限定されてくる。沖合削井法の初期の時代に
は、425.45mm（16 3/4インチ）径の海中ウエルヘ
ツドシステムの場合、アンダリーミングを必要と
した。また、この時代は、大部分の浮揚式の削井
装置には425.45mm（16 3/4インチ）の噴出防止装
置が取り付けられていて、それまで必要であつた
２個のスタツク（508mm（20インチ）と346mm（13
５／８インチ）と２個のライザ装置は必要とし
なくなつた。ウエルヘツドシステムが351.55Kg／
cm²（5000psi）から703.1Kg／cm²（10000psi）の使
用圧力になると、476.25mm（18 3/4インチ）の
703.1Kg／cm²（10000psi）用支持肩部がケーシン
グと圧力負荷を支えるために開発されると共にウ
エルヘツドハウジングの下のケーシングに完全に
近付けるようになつた。

２番目の大きな問題はシール機構である。この
シール機構は1054.7Kg／cm²（15000psi）の使用圧
力に耐えると共にこの圧力にとどめる性能のもの
でなければならない。このシール機構を駆動させ
るために利用できるエネルギー源としては重力、
油圧、そしてトルクがある。各シール機構は位置
決めと駆動用にそれぞれ別々のエネルギー量を必
要とする。重力は最も望ましくない。理由は重力
を付与する削井カラーの装置床における取扱いが
困難でありかつ時間がかかるからである。削井管
を介して油圧をかけた場合、油圧源から作動側の
シール駆動装置にかけてダーツを走らせかつ同ダ
ーツを回収するワイヤライン設備が必要となる。
また、ダーツを使用しない場合は、削井管の“ウ
エツトストリング”の取り扱いが非常に面倒で作
業者には評判が良くない。シール機構駆動装置
に、シングルトリツプ式のケースハンガ工法を使
用した場合、接合液がシール機構を駆動するため
に使用される油圧装置に問題を生じさせる。メイ
ンテナンスの問題もある。シール機構を駆動させ
るに最も望ましい方法はトルクであるが、海面か
らライザ管、噴出防止スタツク、オフ・ロケーシ
ヨン、各種ねじ部、削井管に至る間に摩擦損が生
じるため伝達できるトルク量に限界がある。

この発明により海中ウエルヘツドシステムは先
行技術に係る欠点を克服し数々の利点を有する。
同システムは簡単な構造で、部品は50以下、H₂S
作業にも向く。また同システムはシングルトリツ
プ式を主眼としているがマルチトリツプ法も使用
できる。ハンガはすべて外形については互換性が
あるので、比較的低い位置でも使用できる。シー
ルエレメントも互換性があり、予期される坑井穴
圧以上の圧力に達するまでエネルギを付与され
る。バツクアツプシールも使用できる。このシー
ルは圧力がかかるとエネルギーが解放される式の
ものではない。ハンガはロツクダウンを使用しな
いで操作でき、シールエレメントはハンガが高い
位置で組み付けられても十分にシール機能を果た
す。

ハウジングサポートシートは、圧縮状態におけ
る材料降伏度の150％を超えることなく、2721600
Kg（6000000ポンド）（使用圧力プラスケーシング
重量もしくはテスト圧力）以上を支持する。ウエ
ルヘツドは444.5mm（17 1/2インチ）径のビツト
を通す。この発明では、一度に２種類のシールも
しくは一度に２個のシールを組み付けることは意
図しない。また、ハウジングサポートシールは削
井中に集まるごみ類もしくは、339.7mm（13 3/8
インチ）のケーシングを送る際に集まるごみ類に
対しては感知作用はない。さらに、ハウジングサ
ポートシールは別のトリツプ機構を必要としない
しまたスナツプリングを穴に向けて引きずり下ろ
すようなこともない。

ハンガホルドダウンは907200Kg（2000000ポン
ド）に耐える。また、ハンガホルドダウンは、ケ
ーシングハンガ本体を回収する際積極的かつ機械
的に後退すると共に、シングルトリツプ作業にも
使える構造のものである。ハンガホルドダウン
は、シールエレメントが回収されるとケーシング
ハンガを回収するために解放される。また、ハン
ガホルドダウンはマルチトリツプ作業にも使用で
きると共にハンガを送るに際してはホルドダウン
を付ける付けないに拘らず同ハンガを送ることが
可能である。シール機構はホルドダウンが使用さ
れない場合でも機能する。また、ハンガホルドダ
ウンは再使用が可能で各ホルドダウン溝間にスタ
ツクする場合、公差については最小限の公差にと
どめてある。

この発明によるシール機構は、外径469.9mm
（18 1/2インチ）、内径431.8mm（17インチ）程度
の環状部を完全にシールすると共に、シール機構
にエネルギーが与えられて同シール機構まわりが
1054.7Kg／cm²（15000psi）内外の圧力に達した場
合には、1054.7Kg／cm²（15000psi）（名目1406.2
Kg／cm²（20000psi））の弾性圧力を与える。送り
ツールが取り外されたあとでもシール機構内には
なお1054.7Kg／cm²（15000psi）以上の圧力が残つ
ている。シール機構は、負荷力がフルに加えられ
なかつたりもしくは負荷力がフルに維持されなか
つたりした場合は、全圧力を保持するために自己
エネルギ源も追加機能として付与されている。シ
ール機構は圧力がかかるとエネルギーが解放され
る式の構造ではない。シール機構は比較的長い範
囲にわたつてシールすることができるのでハウジ
ングの欠陥やごみ類を排除できる。また、シール
機構は２次メタル対メタルシール作用を付与する
と共にこのメタル対メタルシールを２次エラスト
マ性シールが高圧下で押し出されないようにバツ
クアツプとして使用する。この発明によるシール
機構は、このシール機構を回収するに先立つてメ
タル付メタルシールを壁部から外す場合に確実に
外すことができる。シール機構のエラストマ性シ
ールはパツクオフアセンブリを回収する際、作用
を休止させることが可能で、完全に回収可能の構
造である。また、同一シール機構は、パツキング
シール領域の上部と底部間に確実なメタリツクリ
ンクを付与するので下部リングが回収可能であ
る。シングルトリツプ作業にも合うように設計し
てある。シール領域には中間金属パーツがないの
でむらのある弾性圧力は生じない。シール機構は
シールする領域を最小限にとどめてあるので、リ
ーク通路も最小限である。シール機構はパツキン
グエレメントに確実に取り付けてあるので、作業
中に水流によつて機能を損われることはない。マ
ルチトリツプ作業にも使用できるように設計して
あるし、呼びサイズの範囲内であればすべてのケ
ーシングハンガに対して互換性が特たせてある。

シール機構をロードする機構は、シール機構に
呼び1406.2Kg／cm²（20000psi）の圧力に達するま
でエネルギを付与する力を確実に備えている。そ
のため、シングルトリツプに使用した場合、完全
循環が可能である。しかし、ローデイング機構
は、シングルトリツプ作業およびマルチトリツプ
作業のいずれにも使用できる。また、ウエルヘツ
ドシステム内であればすべてのケーシングハンガ
に対して互換性がある。ローデイング機構は、ケ
ーシングハンガが高い位置にセツトされた場合で
もシール機構がその機能をよく果たすようにす
る。また、同ローデイング機構は、作動後、全圧
力を少しでも解放するようなことはない。ローデ
イング機構は、ホルドダウンのねじ部に対して遠
隔噛合させる必要はない。ローデイング機構は再
使用可能で、ホルドダウンねじ部を遠くからパツ
キングナツト取替品に噛み合わせる必要はない。

このケーシングハンガには送りツールとケーシ
ングハンガ間に連結部が設けてあつて、これは、
317520Kg（700000ポンド）以上のパイプ負荷を支
持する。送りツールはシーリング機構にエネルギ
ーを付与するために408240Kg（900000ポンド）以
上の軸方向力を出すことができる。また、同送り
ツールは左トルクなしでケーシングハンガに結合
できる。さらに、同送りツールはケーシングおよ
び削井管のどちらに対しても使用できる。

この発明の他の目的と利点は以下の説明から明
らかになるだろう。

この発明は、1054.7Kg／cm²（15000psi）程度の
作動圧を有する海底坑井に特に有用な、海中ウエ
ルヘツド装置におけるウエルヘツドとケーシング
ハンガとの間のシール装置であり、ウエルヘツド
装置はウエルヘツドと、閉鎖ハンガ支持部材と、
この閉鎖ハンガ支持部材をウエルヘツドと他のケ
ーシングハンガからシールするためのパツクオフ
シールと、閉鎖ハンガ支持部材材により支持され
る１本もしくはそれ以上の本数のケーシングハン
ガとを有している。

ウエルヘツドの穴径は標準的な444.5mm（17 1/
２インチ）のドリルビツトの通過を可能とするた
め446.1mm（17 9/16インチ）に設定される。ケー
シングを吊下する閉鎖ハンガ座はウエルヘツドに
連結されて１本もしくはそれ以上の本数の他のケ
ーシングハンガをウエルヘツド内で支持し、かつ
坑井内の圧力負荷に耐えてこれを保持する。ウエ
ルヘツドと閉鎖ハンガ支持部材には閉鎖歯が設け
られており、これにより閉鎖ハンガ支持部材をウ
エルヘツドに挿入して360゜以下で回転させればウ
エルヘツドとの完全な連結を果たすことができ
る。閉鎖歯は各々６個の歯を有する６個のグルー
ピングを有しており、これらは相互に間隙を置い
てリードなしネジを形成している。隣り合うグル
ーピングの間には溝が設けられており、これによ
り坑井流体が通過する自然流路が提供される。閉
鎖ハンガ支持部材はウエルヘツド内における下降
動を規制するための環状フランジを上部に有して
いる。この環状フランジは閉鎖歯の溝に対応する
流路を有して坑井流体の通過を可能としている。
またこの流路は閉鎖歯の溝よりも狭く形成されて
閉鎖ハンガ支持部材がウエルヘツドを抜けてしま
うのを防止している。

環状フランジの上面には１本もしくはそれ以上
の本数の他のケーシングハンガを支持するための
支持面が設けられている。この支持面は1054.7
Kg／cm²（15000psi）の作動圧に加えてケーシング
およびチユーピングの荷重を支持することとな
る。閉鎖歯の支持面は次のケーシングハンガを支
持する閉鎖ハンガ支持部材の環状フランジに形成
された支持面よりも広く設定されている。

閉鎖ハンガ支持部材をウエルヘツドおよび次の
ケーシングハンガに対しシールするためのパツク
オフシールが提供されており、このようなパツク
オフシールはそれが完全なものかどうかをテスト
するための機構を有している。

閉鎖ハンガ支持部材の取り付け、連結、シール
およびテストを終えた後、閉鎖ハンガ支持部材の
上部にはケーシングを支持する次のケーシングハ
ンガが取り付けられる。ウエルヘツドと次のケー
シングハンガとの間に設けられた押圧密封機構に
より次のケーシングハンガが押圧密封される。ひ
き続き第２，第３のケーシングハンガが坑井内に
順次通されて同様にウエルヘツドに対しシールさ
れる。これによつて閉鎖ハンガ支持部材はケーシ
ングを吊下する３本のケーシングハンガを支持
し、それと同時に1054.7Kg／cm²（15000psi）の作
動圧に耐えかつそれを保持することとなる。

この発明のシール装置に対しては閉鎖ハンガ支
持部材の本体が延長され、それにより押圧密封機
構を閉鎖ハンガ支持部材とウエルヘツドとの間に
設けうるようになつている。押圧密封機構は連結
リンクにより連結されてＺ形状をなす複数のフラ
ストコニカル（frustoconical）金属リンクを有
するシール部を備えている。また、隣り合う金属
リンクの間には弾性部材を収容する環状の溝が形
成されている。押圧密封機構を油圧により動かし
て一次メタル対メタルシールと二次弾性シールと
を閉鎖ハンガ支持部材とウエルヘツドとの間に提
供する通し具が設けられている。

次に、この発明の一実施例を図面に従つて説明
する。

第１図は沖合の海底坑井に設けられたウエルヘ
ツドにおける典型的なケーシングハンガとケーシ
ング設備を概略で示すもので、同図中、坑井穴１
０は海面１８に浮かぶ掘削船１６により、海中１
４下方の海底１２に形成されている。基礎構造体
すなわちガイドベース２０、コンダクタケーシン
グ２２、ウエルヘツド２４および圧力調整機構を
備えた噴出防止スタツク２６およびマリンライザ
２８が掘削船１６から降ろされて海底１２に装着
されている。コンダクタケーシング２２はウエル
ヘツド２４が海底１２の近くで止まるまで駆動さ
れて海底１２中に突入させられ、もしくは第１図
に示すように掘削形成された穴３０内に挿入され
る。ガイドベース２０は海底１２上で、コンダク
タケーシング２２の上端に固定されており、コン
ダクタケーシング２２はそのほぼ全長にわたりセ
メント柱３２によつて穴３０内部に固定されてい
る。噴出防止スタツフ２６は適宜連結具を介し
て、海底１２に取付けられたガイドベース２０に
設けられたウエルヘツド２４に対し着脱自在に連
結されており、例えば噴出防止機構４０のように
噴出防止機構を１機もしくは複数機有している。
このような噴出防止機構は例えば噴出防止機構４
０のパイプラム３４のように、噴出防止機構ハウ
ジングから出入動されて例えば噴出防止機構４０
から突出する周知のドリルパイプのような管状部
材を密封係合および解放する多数の密封パイプラ
ムを有している。マリンライザ２８は噴出防止ス
タツク２６の上部から掘削船１６に至り延出して
いる。

噴出防止スタツク２６は、それぞれ海面１８に
延出するチヨーク（choke）管路３６およびキル
（Kill）管路３８を有している。チヨーク管路３
６およびキル管路３８は、他にもいろいろな用途
があるが、噴出防止機構４０のパイプラム３４の
テストに使用される。パイプラム３４のテストに
際し、坑井内にはマリンライザ２８を通じてテス
トプラグが引き込まれ、坑井はウエルヘツド２４
部位で密封される。パイプラム３４は作動されて
閉じ、それにより閉状態のチヨーク管路３６のバ
ルブにキル管路３８を通じて圧力が加わり、パイ
プラム３４のテストが行なわれる。

標準的な444.5mm（17 1/2インチ）のドリルビ
ツトを備えたドリルパイプを有する掘削装置がマ
リンライザ２８およびコンダクタケーシング２２
を通じて降ろされ、海底に外側ケーシング４４用
の深穴４２が形成される。第２Ｃ図において、外
側ケーシング４４を吊下支持するケーシングハン
ガ５０はコンダクタケーシング２２を通つて下降
した後係止され、以降で詳述するウエルヘツド２
４に連結される。その他の内側ケーシングおよび
チユービングストリングスもひき続き係止され、
以降の第５Ａ，第５Ｂおよび第５Ｃ図に関する説
明と同様ウエルヘツド２４に吊下支持される。

第２Ｃ図において、ウエルヘツド２４は、下端
部４８が小径をなし、下方に向けて内側に傾斜す
る円錐状の肩部５２を形成するウエルヘツドハウ
ジング４６を有している。小径の下端部４８をそ
の端部に小径管状部５４を有しており、下方に向
けて内側に傾斜する円錐状の肩部５６をさらに形
成している。コンダクタケーシング２２は外径
508mm（20インチ）のパイプから形成されており、
ウエルヘツド２４の下端の小径管状部５４に溶接
されている。コンダクタケーシング２２の厚さは
12.7mm（1/2インチ）であり、まず深穴４２をあ
けるためのドリルストリングおよびビツトを受け
入れ、その後第１図に示すように外側ケーシング
４４を受け入れる。ウエルヘツドハウジング４６
はコンダクタケーシング２２の内部穴６２よりも
僅かに小径で約474.7mm（18 11/16インチ）の径
を有する穴６０を有している。

穴６０の内部には複数の係止用ノツチ６４と閉
鎖歯６６と、この閉鎖歯６６の上方において穴６
０の周囲に間隔を置いて配置された、例えば溝６
８のような４つの環状溝が設けられている。閉鎖
歯６６は約474.7mm（（18 11/16インチ）の内径を
有しており、深穴４２をあけるための標準的な
444.5mm（17 1/2）のドリルビツトが通過可能と
なつている。

ウエルヘツド２４は穴６０内を降ろされて閉鎖
歯６６に係合するケーシングハンガ支持座部材す
なわち閉鎖ハウジング座７０を着脱自在に備えて
いる。閉鎖ハウジング座７０は内部に平滑な穴７
４を形成する円筒状のリンク７２と、ウエルヘツ
ドハウジング４６の閉鎖歯６６と噛合する外向き
の閉鎖歯７６と、外側ケーシングハンガ５０に係
合する内下方に傾斜した円錐座すなわち支持肩部
８０と、閉鎖ハウジング座７０をウエルヘツドハ
ウジング４６内で固定するためのキー機構７８と
を有している。

リンク７２の穴７４の内径は407.9mm（16.060
インチ）であり、円錐状の支持肩部８０に、ケー
シングハンガ５０を支持するに十分な約33.0mm
（約1.3インチ）の水平方向厚さを提供している。
閉鎖ハウジング座７０の壁厚は、閉鎖ハウジング
座７０に6327.9Kg／cm²（90000psi）の垂直方向圧
力が加わつても何ら圧壊等を生じない程度に十分
な大きさとなつており、これは、そのサイズ、重
量および厚さにもよるが、ウエルヘツド２４は比
較的可撓性のある部材である閉鎖ハウジング座７
０に比して強固な部材からなることに関係する。

第３図において、閉鎖ハウジング座７０は閉鎖
歯７６のセグメントである複数のグルーピング８
２と、これらの間に形成されて第２図に示したウ
エルヘツド４６の閉鎖歯６６のセグメントである
対応するグルーピング８８を受け入れるための閉
鎖溝すなわち間隙８６とを有している。閉鎖歯６
６および７６はリードを有しても有さなくともよ
いが、無いほうが望ましい。本例において、閉鎖
歯６６および７６は閉鎖ハウジング座７０を回転
させてウエルヘツド２４に連結する際互いに干渉
し合いながら噛み合う設計とはなつていない。ウ
エルヘツド２４側の閉鎖歯６６には内下方に向か
う傾斜がつけられており、ビツトの通過が容易と
なつている。もしも閉鎖歯６６が角型段状のもの
すなわち鋸歯型式のものであれば、外側ケーシン
グ４４用の穴４２をあけるためビツトをウエルヘ
ツド２４を通じて降ろそうとする際、ビツトが引
つかかつてしまうであろう。閉鎖歯７６はウエル
ヘツド２４の閉鎖歯６６にちようど噛合するよ
う、対応した傾斜を有している。グルーピング８
２，８８は各々、歯元から歯先までの高さが約
12.7mm（1/2インチ）の歯を６列有している。閉
鎖歯６６，７６の６列の歯部の面積は支持肩部８
０の面積よりも広くなつている。閉鎖歯７６の上
方で閉鎖ハウジング座に連設された上部環状フラ
ンジ８５はグルーピング８２の間隙８７への挿入
度を制限している。最下方に設けられたセグメン
ト８４は閉鎖ハウジング座７０がウエルヘツド２
４内で誤まつて回転されることにより環状フラン
ジ部８５があたつてしまうことを防止するため余
裕がもたせてある。

閉鎖歯６６，７６の６列のグルーピング８２，
８８は荷重を同等数で支持しかつ分散させ、この
ような構成により、閉鎖歯６６，７６に加わる応
力が平均化される。またこのように６個のグルー
ピングを各閉鎖歯に備えたことにより、閉鎖歯６
６と閉鎖歯７６とは閉鎖ハウジング座７０を180゜
をグルーピング数で割つた角度すなわち30゜だけ
回転させることにより噛合させることができる。
閉鎖歯６６，７６の長さが長ければ長いほど噛合
に要する閉鎖ハウジング座７０の回転角度は大き
くとらねばならない。閉鎖歯６６，７６は長さを
等しくして最大限の接触状態で荷重を支持しうる
ようにするのが望ましい。

閉鎖歯６６，７６は、単に溝すなわち間隙８
６，８７を有する円形の溝を有して連結されるも
のであつてもよく、この場合閉鎖歯６６，７６は
リード角ゼロとされかつテーパがつけられて噛合
面積が増加され、大きなせん断応力に耐えうるも
のとされる。また、閉鎖歯６６，７６のテーパは
30゜以上、約55゜であるのが好ましく、それによつ
て噛合面積が実質的に増加されてせん断に耐えう
るものとなる。このような歯形状は閉鎖歯６６，
７６の全てに関する応力を均等化させ、このため
閉鎖歯６６，７６はいちどきに降伏するようなこ
とはない。

また、閉鎖歯６６，７６は鋸歯型式のものであ
つてもよいが、この場合閉鎖歯６６，７６の角形
段部は坑井から出た岩屑その他の屑を引つかけて
しまう。ウエルヘツド２４と閉鎖ハウジング座７
０とを閉鎖連結する方法は閉鎖ハウジング座７０
をウエルヘツド２４内で回転させる際に閉鎖歯７
６が閉鎖歯６６を掃除する役割を果たすという利
点をさらに有している。閉鎖歯７６は閉鎖歯６６
からいかなる岩屑をも掻き出してそれらを閉鎖溝
すなわち間隙８６，８７に落とし込む。

連続ネジ型式はいくつかの欠点を有している。
例えば、ネジでは連結するために何回も回転させ
ねばならず、またネのリードが噛み合い始める前
の１インチ程度の部分に達するまでバツクアツプ
せねばならない。また、ネジでは、連結のために
回転させる際、点的に支持される状態となる。閉
鎖ハウジング座７０とウエルヘツド２４とを閉鎖
連結することによつてこれらの欠点は排除され
る。閉鎖ハウジング座７０が適当な通し具により
ウエルヘツド２４内を降ろされるとき、閉鎖ハウ
ジング座７０の最下方のセグメント８４はウエル
ヘツド２４の閉鎖歯６６の最上部のセグメントに
あたる。その場合、閉鎖ハウジング座７０を30゜
以下で回転させれば閉鎖ハウジング座７０のグル
ーピング８２をウエルヘツド２４のグルーピング
８８間の間隙８７に入り込ませることができる。
この場合の下降距離はほぼ304.8mm（12インチ）
であつて、閉鎖ハウジング座７０がウエルヘツド
２４に入り込んだことを外部から簡単に感知で
き、回転により閉鎖結合される。この発明の閉鎖
連結を利用すれば閉鎖ハウジング座７０がウエル
ヘツド２４に完全に結合された時点の明確な表示
を得ることができる。この発明の閉鎖連結によ
り、閉鎖ハウジング座７０をウエルヘツドに挿入
して30゜まで回転させれば閉鎖ハウジング座７０
とウエルヘツド２４との完全な連結を行なうこと
ができる利点がさらに加えられる。

第２Ｃ，３および３Ａ図においてキー機構７８
はリング７２の最下端のセグメント８４に１つ置
きで設けられて外方に開口する凹溝９４に各々摺
動可能に挿入されかつ外方に付勢された複数のド
ツグ９２を有している。ドツグ９２は平面９０と
上方および下方への傾斜面９１と内側に形成され
てスプリング９８の一端を受け入れる溝９６とを
有している。

ワツシヤ部９３はドツグ９２用の溝を残しつつ
ドツグ９２の両側で凹溝９４内に取り付けられて
いる。スプリング９８の他端は凹溝９４の底部に
係止されてドツグ９２を外方に付勢している。係
止用のノツチ６４は６個全てのグルーピング８８
の真下に設けられており、ドツグ９９２をリング
７２に取り付けてウエルヘツドハウジング４６の
ノツチ６４に係合させればウエルヘツド２４の内
側の閉鎖歯６６と閉鎖ハウジング座７０の外側の
閉鎖歯７６との完全な噛合を果たすことができ
る。リング７２を閉鎖歯６６の内側で回転させる
とドツグ９２はノツチ６４に突入してリング７２
の回転が制止される。ドツグ９２を解放するた
め、リング７２を貫通して凹溝９４に通ずる穴１
０２が設けられている。

従来の装置では、ケーシングハンガの支持肩部
はウエルヘツドハウジングと一体に形成されてお
り、ケーシングおよび圧力負荷を支持するため十
分な長さを有していた。しかしながら従来の一体
支持肩部ではウエルヘツドハウジングの穴は掘削
用のウエルヘツドの下方でケーシングを受け入れ
るのに十分な程度の穴に制限されていた。1054.7
Kg／cm²（15000psi）の作動圧に耐えうる十分な大
きさの一体肩部を利用する場合、一体肩部の穴で
は標準的な444.5mm（17 1/2インチ）のドリルビ
ツトが通らない。このようなウエルヘツドシステ
ムでは下部を穴ぐりする必要がある。

本実施例において、閉鎖ハウジング座７０は、
大きな作動圧が加わらないかぎりウエルヘツドハ
ウジング４６に取付ける必要のない、着脱自在な
支持肩部となつている。閉鎖ハウジング座７０は
外側ケーシング４４用の穴あけが完了するまで装
着されず、従つて十分大きな穴の提供が可能であ
る。外側ケーシング４４の穴あけの際には単に通
常の作動圧が加わるのみであるので、大きな支持
肩部は不要である。外側ケーシング４４用の穴あ
けが完了した後、閉鎖ハウジング座７０が1054.7
Kg／cm²（15000psi）に及びケーシングおよび圧力
負荷を担うべく取り付けられる。このように、閉
鎖ハウジング座７０の装着前には444.5mm（17 1/
２インチ）のドリルビツトが通るのに十分な隙間
が提供される。

閉鎖ハウジング座７０を装着するにあたり、閉
鎖ハウジング座７０はシアピン１０４により第２
Ｃ図には示されていない通し具２００の一部に接
続される。その後ドリルストリングの通し具によ
り閉鎖ハウジング座７０は最下部のセグメント８
４が閉鎖歯６６の最上部のセグメントにあたるま
でウエルヘツド２４の穴６０内を降ろされる。閉
鎖ハウジング座７０は次のウエルヘツド２４のグ
ルーピング８２が間隙８６に落ち込んでリング７
２のグルーピング８２がウエルヘツド２４の閉鎖
歯６６の対応する間隙８７に入るまで回転され
る。すると、環状フランジ部８５はウエルヘツド
２４の閉鎖歯６６の最上部のセグメント上に載
る。その後閉鎖ハウジング座７０はキー機構７８
が係止用ノツチ６４に係止されて回転が制止され
るまで回転され、閉鎖ハウジング座７０が確実に
落し込んでいるかどうかの圧力テストを行なうこ
とができる。さらに閉鎖ハウジング座７０を通し
具に留めているシユアピンがその一部１０４でせ
ん断され、通し具が取り外される。

第２Ｃ図はケーシングハンガ５０がウエルヘツ
ド２４内で閉鎖ハウジング座７０により支持され
ている状態を示すもので、ケーシングハンガ５０
は深穴４２内で、外側ケーシング４４を吊下する
ために外側ケーシング４４の上部ジヨイントに螺
合された下側ネジ部１１２を有する略筒状の本体
１１０と、外方に突出形成された環状の肩部１１
６を有する上方厚肉部１１４と、以下で詳述する
通し具２００に連結される本体１１０の内周に形
成された複数の環状溝１２０（第２Ｂ図参照）と
を有している。

第２Ａ図および第２Ｂ図において、筒状の本体
１１０の外側にはそのほぼ全長にわたり、後述す
る押圧密封機構１８０と螺合するネジ部１１８が
形成されている。

外側ケーシング４４を深穴４２にセメント込め
する作業には外側ケーシング４４とコンダクタケ
ーシング２２の間の下側環状部１３０からウエル
ヘツド２４とドリルストリング２３６との間の上
側環状部１３４に至る通路を形成して戻りを表へ
流す必要がある。上部厚肉部１１４には、複数の
上部および下部溝すなわち循環ポート１２２，１
２４が形成されており、例えばセメント込め作業
のため、流体がケーシングハンガ５０の周囲を流
れることが可能となつている。下部溝１２２は肩
部１１６を通る通路を提供し、上部溝１２４は筒
状の本体１１０の上部ネジ端を通る通路を提供し
て、流体は保持密封機構１８０の周囲を通ること
ができる。

肩部１１６下方の上部厚肉部１１４の外周に
は、ケーシングハンガ５０周囲の肩リング１２８
を受けて螺合するネジ部１２６が形成されてい
る。肩リング１２８は内下方に傾斜する円錐面１
３２を有して閉鎖ハウジング座７０の外上方に傾
斜する円錐面状の支持肩部８０に当接係合してい
る。ケーシングハンガ５０は、このように肩部リ
ング１２８の円錐面１３２と支持肩部８０とが係
合することにより閉鎖ハウジング座７０に取り付
けられるので、結果として加わるケーシングおよ
び圧力負荷に耐えるものでなくてはならない。

1054.7Kg／cm²（15000psi）程度の作動圧を有す
る坑井ではウエルヘツド支持部に特異な負荷がか
かる。ウエルヘツドはケーシングハンガとともに
それに吊下されたケーシングおよび、チユービン
グを吊下する１本もしくはそれ以上のチユービン
グハンガの重量を支持せねばならないばかりでな
く、1054.7Kg／cm²（15000psi）もの作動内圧に耐
えねばならない。このように、ウエルヘツドはケ
ーシングおよびチユービングの重量を圧力負荷と
ともに支持せねばならない。1054.7Kg／cm²
（15000psi）もの作動圧がかかるウエルヘツドで
は、その設計にあたり、負荷がウエルヘツド支持
部材の垂直方向の圧縮に関する降伏応力を越えな
いよう、支持部およびベアリング部が十分強度を
有するようにしなければならない。低作動圧の場
合は4921.7Kg／cm²（70000psi）の下降伏値を有す
る材料が使用されるけれども1054.7Kg／cm²
（15000psi）のウエルヘツドでは、通常5976.4
Kg／cm²（85000psi）の下降伏値を有する材料が使
用される。ウエルヘツドには控え目にみて6327.9
Kg／cm²（90000psi）の垂直圧縮応力が加わると仮
定すれば、この実施例のウエルヘツドは、支持部
の面積は419cm²〜452cm²（65inch²〜70inch²）の範
囲であるので、271600Kg（6000000lbs）以上の荷
重を支持することとなる。このような支持部は、
負荷が材料の垂直な圧縮に関する降伏値の25％を
越えないよう首尾一貫して設計されねばならな
い。最下端のケーシングハンガ５０と閉鎖ハウジ
ング座７０との間および閉鎖ハウジング座７０
と、ウエルヘツド２４の閉鎖歯６６との間の支持
部は、このような負荷が材料の垂直圧縮に関する
降伏値を実質的に越えないようすなわち降伏値の
25％を越えないように支持するのに十分なもので
なくてはならず、この実施例のウエルヘツドでは
そのような設計がなされている。

ケーシングハンガ５０と閉鎖ハウジング座７０
との間の支持部面積を十分にとるため、肩リング
１２８は、本体１１０の上方厚肉部１１４に突設
された肩部１１６に螺合されている。肩リング１
２８は閉鎖ハウジング座７０の支持肩部８０を係
止するための360゜の円錐面１３２を提供してお
り、これによつて支持肩部８０と円錐面１３２と
の完全な密着が得られる。肩リング１２８がない
と、肩部１１６の溝すなわち循環部１２２によつ
て、ケーシングハンガ５０と閉鎖ハウジング座７
０との間の360゜にわたる支持部が失なわれてしま
う。支持肩部８０と円錐面１３２とのの係合によ
つて、ウエルヘツドの内径446.09mm（17 9/16イ
ンチ）と閉鎖ハウジング座７０の内径407.92mm
（16.060インチ）によつて定められる面積を上回
る支持部面積が得られる。このように、支持肩部
８０と円錐面１３２との間の支持部の面積は約
452cm²（70inch²）であり、このような支持部で
は、271600Kg（6000000lbs）を上回る荷重を支持
することができる。

ウエルヘツド２４の内側および外側の閉鎖歯６
６，７６と閉鎖ハウジング座７０とはまた上記の
ような予想荷重を支持するのに十分な支持部を提
供している。既に述べたように、閉鎖歯６６，７
６はウエルヘツド２４と閉鎖ハウジング座に各々
６個のグルーピング８２，８８を提供している。
各グルーピング８２，８８は荷重を支持するため
の歯を６個有している。閉鎖歯６６，７６の支持
部面積は支持肩部８０と円錐面１３２との間のそ
れよりも大きくなつている。歯の数は組立ての際
対応するグルーピング８２，８８を受け入れる６
ケ所の間隙８６，８７による支持面積の減少を考
慮して定められる。

さて、再び第２Ｃ図に戻ると、本体１１０の上
方厚肉部１１４から突出する肩部１１６は内上方
に傾斜した円錐状のカム面１３６を有しており、
この円錐状カム面１３６はその基端から上向きに
延出する環状溝１３８を有している。環状溝１３
８の上部から環状の垂直シール面１４０にかけて
は環状チヤンバ１４２が延出しており、垂直シー
ル面１４０は環状溝１３８からネジ部１１８の下
端にかけて延出している。肩部１１６は、ケーシ
ングハンガ５０がウエルヘツド２４内に取り付け
られた後、ウエルヘツドハウジング４６の環状の
溝６８の下方に位置される。カム面１３６は溝６
８の下端直上に至り延出する下側環状端を有して
いる。

ケーシングハンガ５０は肩部１１６に取り付け
られるラツチリング１４４を有している。ラツチ
リング１４４は溝６８内で拡開されてウエルヘツ
ドハウジング４６に係止されることによりケーシ
ングハンガ５０をウエルヘツド２４内で保持固定
する割りリングでもよい。溝６８は上向き傾斜壁
と下向き傾斜壁の基部となる垂直壁１４６を有し
ている。ラツチリング１４４は溝６８の上向き傾
斜壁と同じ長さの下向き傾斜面と溝６８の下向き
傾斜壁に平行な上向き傾斜面との基部となる垂直
面１４８を有しており、ラツチリング１４４が拡
がると、ラツチリング１４４の垂直面１４８が溝
６８の垂直壁１４６に当たる。ラツチリング１４
４はさらに肩部１１６の上向きカム面１３６にカ
ム的に係止される外下方傾斜状の下側カム面１５
２と、環状溝１３８の奥部に嵌入する内向き突出
状と環状突起１５４と、以下で詳述するように、
押圧密封機構１８０とカム的に係合する内上方傾
斜状のカムヘツド１５６とを有している。

環状突起１５４がケーシングハンガ５０の溝１
３８内に突入するとケーシングハンガ５０が坑井
に通される時のラツチリングの溝１３８からの抜
けが防止される。ケーシングハンガ５０を降ろす
過程では、ラツチング１４４が例えば噴出防止機
構内のような小径部をいくつも通ることが必要で
ある。噴出防止機構４０はしばしば完全に引つ込
んでいないドーナツ型のゴム製シールを有してお
り、このためケーシングハンガ５０はこのような
ゴム製シールを押圧しながら通らねばならない。
もしも環状突起１５４が溝１３８内に突入してい
なければラツチリング１４４はこのような小径部
に引つかかつて外面沿いにひきずられてしまう。
このためラツチリング１４４は溝１３８から引き
出され、シール機構２１０に係止されるまでケー
シングハンガ５０に沿つて上方へ摺動しうるよう
になる。このことは単に押え機構２１２の作動を
妨げるのみならずシール機構２１０の作動をも妨
げることとなる。環状チヤンバ１４２は環状溝１
３８が環状突起１５４を受け入れ得るように隙間
を提供している。またその形状は、ラツチリング
１４４に上方から荷重が加わつた場合にこのラツ
チリング１４４にこのような荷重の影響を及ぼさ
ない役割を有している。

第２Ｂ図および第２Ｃ図に示すように、押圧密
封機構１８０は回転部材すなわちパツキンナツト
１８２に対しリテーナ１８６を介して回転可能に
取り付けられた止り爪部材１８４を有している。
パツキンナツト１８２は下部にピン１８８を備え
た輪状の本体と、上向きに突出する係止部２０２
を備えた溝付上端部１９８とを有している。パツ
キンナツト１８２の内周にはケーシングハンガ５
０の本体１１０の外側に形成されたネジ部１１８
と螺合するネジ部２０４が形成されている。

止り爪部材１８４は輪状の本体２１６を有して
おり、かつ、ウエルヘツド２４の内部穴壁６１と
ケーシングハンガ５０の外側の垂直シール面１４
０との間を密封するためのシール機構２１０と、
ラツチリング１４４を動かしてウエルヘツド２４
の溝６８に嵌入させるための押え機構２１２とを
有している。輪状の本体２１６は連続かつ一体の
金属部材からなつており、上部には駆動部２１８
を、中間にはＺ形状部２２０を、そして下部には
カム部２２２を有している。

上部の駆動部２１８はパツキンナツト１８２の
下部のピン１８８が回転可能に挿入される控え穴
１９０を上方に有している。リテーナ１８６は控
え穴１９０とピン１８８とに内外の受け溝を有し
ており、その内部にリテーナローラすなわちボー
ル１９６を備えている。リテーナ１８６はいかな
る荷重も支持せず、かつパツキンナツト１８２か
ら止り爪部材１８４へトルクすなわちスラストを
伝えることには利用されない。ベアリング機構２
０５はシール機構２１０の上方に設けられてお
り、控え穴１９０の底部とピン１８８の下端との
間に介在されたベアリングリング２０６，２０８
を有している。ベアリングリング２０６，２０８
は摩擦係数が小さく、押え機構２１２とシール機
構２１０が相互に摺動可能としている。このため
ベアリング機構２０５はパツキンナツト１８２か
ら止り爪部材１８４へスラストを伝達達するのに
利用される。ボール１９６は単に止り爪部材１８
４をパツキンナツトに対し回転可能に支持してい
る。

押え部材２１２は、ラツチリング１４４のカム
ヘツド１５６に係合するべく外下方に傾斜したカ
ム面２２４（第２Ｃ図参照）を有する下部のカム
部２２２と、パツキンナツト１８２から下部のカ
ム部２２２へスラストを伝達するための上部の駆
動部２１８と中間のＺ形状部２２０とを有してい
る。

シール機構２１０はＺ形状部２２０と以下で第
４図に関連して詳しく説明するエラストメリツク
バツクアツプシールを構成する弾性部材３３０，
３３２と、中間のＺ形状部２２０を押圧するため
の上部の駆動部２１８と下部のカム部２２２とを
含んでいる。シール機構２１０は一次的なメタル
対メタルシールと二次的な弾性シールとが組合わ
されている。一次的なメタル対メタルシールを備
えたことにより、弾性シールのような劣化を生じ
ないという利点がある。

押圧密封機構１８０は通し具２００を介してケ
ーシングハンガ５０を通じて坑井内に降ろされ
る。通し具２００はその本体となるマンドレル２
３０と連結部すなわちスリーブ２４０とスカート
部すなわち外側スリーブ２５０と、組付けナツト
２６０とを有している。マンドレル２３０は海面
１８に延出するドリルストリング２３６の下端部
に連結するための内ネジ部２３４を備えたピン端
２３２を上部に、同様に内ネジ部を備えたボツク
ス端２３８を下部に有している。ボツクス端２３
８は小径環状の溝部２４２を有している。溝部２
４２の上方にはもう一つの小径環状の溝部２４８
が設けられており、それにり環状突部２５２が形
成されている。上部のピン端２３２の下方かつ小
径の溝部２４８の上方には溝部２４２，２４８よ
りもさらに小径のネジ部２５４（第２Ａ図参照）
が設けられている。

連結体すなわちスリーブ２４０には環状突部２
５２とボツクス端２３８を移動可能にとり囲むよ
う寸法設定された穴２４６が形成されている。環
状突部２５２へ穴２４６の内面との間を密封する
ためのＯリング２６４，２６６がそれぞれ装着さ
れる環状シール溝２５８，２６２を有している。
スリーブ２４０の上端には小径環状の溝部２４８
の表面に摺接する内向の環状フランジ部２６８が
形成されている。またスリーブ２４０の下端には
ケーシングハンガ５０の穴２７２に摺接するよう
寸法設定された小径部２７０が形成されている。
この小径部２７０は、通し具２００と押圧密封機
構１８０がウエルヘツド２４内のケーシングハン
ガ５０に取り付けられる時にケーシングハンガ５
０の上端部２７６に係止される下向きの環状肩部
２７４を形成している。小径部２７０は、ケーシ
ングハンガ５０の環状溝１２０に嵌入して通し具
２００とケーシングハンガ５０とを連結する複数
の歯２８２を有するセグメントすなわちドツグ２
８０が摺動挿入される溝すなわち窓２７８を円周
方向間隔を置いて複数有している。ドツグ２８０
は窓２７８の上部内周まわりに形成された環状溝
２８６に挿入される突出部２８４を上部に有して
いる。窓２７８の上方にはケーシングハンガ５０
の穴２７２との間をシールするためのＯリング２
９２，２９４を装着する複数のシール溝２８８，
２９０が設けられている。スリーブ２４０の外周
の上端近傍には後述する通し具２００の組付けに
利用されるスナツプリング２９８を装着するため
のスナツプリング溝２９６が形成されている。通
し具２００にトルクを加えて押圧密封機構１８０
を組み付ける際、図示のように下部のボツクス端
２３８が下方位置に動かされると、ドツグ２８０
は溝部２４２内に押し戻される。

スカートすなわち外側スリーブ２５０は上部に
内向の放射状部３００を有する略筒状の本体と、
中間部３０２と、過渡部３０４と、下部の作動部
３０６とを有している。これらの各部３００，３
０２，３０４および３０６は互いに隣り合つてお
り、ケーシングハンガ５０の上端部２７６とスリ
ーブ２４０とマドレル２３０を入れ子的にとり囲
みうるよう寸法設定されている。下部の作動部３
０６は袋ナツト１８２の溝付上端部１９８と噛合
する溝付下端部３０８を有しており、これにより
通し具２００から押圧密封機構１８０へのトルク
伝達が可能となつている。作動部３０６の内径は
ケーシングハンガ５０のネジ部１１８の邪魔にな
らないよう十分な大きさに設定されている。

中間部３０２はスリーブ２４０を摺動可能にと
り囲んでおり、後述のように通し具２００を押圧
密封機構１８０とケーシングハンガ５０から取り
外す際に、スリーブ２４０に設けられたスナツプ
リング２９８を受け入れる環状溝３１０を内側に
有している。中間部３０２はまたその外周から環
状溝３１０に至り形成された複数のネジ穴３１２
を有しており、それにより、通し具２００をもう
一つのケーシングハンガに再セツトする間にスナ
ツプリング２９８が環状溝３１０から外れてしま
わないよいボルト（図示しない）を環状溝３１０
にネジ込むことができる。スナツプリング２９８
はボルトの端部があたるカム面３１６を上部に有
している。スリーブ２４０が外側スリーブ２５０
とマンドレル３０とにより形成された上方の環状
溝に一旦入つてしまえばスリーブ２４０はスナツ
プリング２９８を環状溝３１０に入れ込まないか
ぎり取り外すことができない。このように、通し
具２００の再セツトに際してスリーブ２４０を取
り外すには、ボルトをネジ穴３１２にネジ込んで
環状溝３１０を塞ぎ、スナツプリング２９８が環
状溝３１０に入つて係止されないようにする。そ
れによつて、スリーブ２４０は肩部２６９が環状
突部２５２により係止されるまでマンドレル２３
０沿いに降ろされ、他のケーシングハンガとの連
結に供されることができる。

過度部３０４は作動部３０６と中間部３０２と
の間に設けられて径の変化を補償しており、セメ
ントが外側スリーブ２５０を通つて上側環状部１
３４に戻り込むことができるよう、過渡部３０４
には流通口３１８が設けられている。

上部の放射状部３００の環状内周面には溝が設
けられており、マンドレル２３０とのスプライン
結合部３２０を形成してトルク伝達可能としてい
る。

第２Ａ図，第２Ｂ図において、組付けナツト２
６０の内周にはマンドレル２３０の小径ネジ部２
５４のネジ２３５と部分３２２で螺合するネジ３
２４が形成されている。組付けナツト２６０の下
端面は外側スリーブ２５０の上端面に当接して外
側スリーブ２５０をマンドレル２３０に固定して
いる。

作業の際、袋ナツト１８２を単にケーシングハ
ンガ５０の上部のネジ部に部分的に螺合させれば
マンドレル２３０をケーシングハンガ５０の通し
位置に取り付けることができる。通し位置では、
環状突部２５２が、スリーブ２４０の環状フラン
ジ部２６８により形成された肩部２６９にあたつ
た状態となる。ボツクス端２３８の筒状表面はド
ツグ２８０の内側部に当接し、それにより歯２８
２はケーシングハンガ５０の環状溝１２０に向け
て付勢され、通し具２００とケーシングハンガ５
０とがドリルストリングにつけられて坑井内を降
ろされる時のそれらの離脱が防止される。通し具
２００の通し位置は図示しない。

ケーシングハンガ５０の肩リング１２８がウエ
ルヘツド２４内の閉鎖ハウジング座７０の支持肩
部８０に載せられると外側ケーシング４４が深穴
４２内位置でセメント込めされる。セメント込め
作業が完了した後通し具２００が回転されてトル
クが密封機構１８０に伝達され、押圧密封機構１
８０は第２Ｂ図および第２Ｃ図に示した押圧位置
へ動かされる。海面１８においてドリルストリン
グ２３６を回転させるとマンドレル２３０が回転
され、さらにスプライン結合部３２０を介して外
側スリーブ２５０が回転される。外側スリーブ２
５０のトルクはさらに袋ナツト１８２の係止部２
０２と外側スリーブ２５０の溝付下端部３０８と
の連結部を介してパツキンナツト１８２に伝達さ
れる。袋ナツト１８２により押圧密封機構１８０
に軸方向の負荷がかかり、押し機構２１２のカム
部２２２が移動動してラツチング１４４のカムヘ
ツド１５６に係合する。このようなカム係合によ
りラツチリング１４４はウエルヘツド２４の溝６
８に向けて拡開し、ウエルヘツドハウジング４６
を係止して第２Ｃ図に示すようにケーシングハン
ガ５０をウエルヘツド２４内で押圧固定する。こ
こで押圧密封機構１８０はまだ上側環状部１３４
と下側環状部１３０との間に密封作用を発揮して
いない。ラツチリング１４４の作動に要されるの
は所定のカム負荷のみであり、従つて所定の収縮
抗張力を有している。シール機構２１０の断面構
造は、押し機構２１２によるラツチリング１４４
の作動およびカム係合によつて早期には圧縮され
ないことを確実にしうるような設計になつてい
る。シール機構２１０を圧縮するに要する荷重は
ラツチリング１４４を拡張作動させるに要する荷
重よりも十分大きくなつている。押圧密封機構１
８０が作動するとマンドレル２３０は外側スリー
ブ２５０とともに下降し、このようなマンドレル
２３０の下降によりドツグ２８０が解放される。

通しおよび押圧位置と密封位置に関するシール
機構２１０の説明については第４図および第４Ａ
図をそれぞれ参照されたい。シール機構２１０は
金属製のＺ形状部２２０と上下各々のエラストマ
ー材からなる弾性部材３３０，３３２とこれらＺ
形状部２２０と弾性部材３３０，３３２を圧縮す
るための上側駆動部２１８と下側カム部２２２と
を有している。環状金属製のＺ形状部２２０は同
じく環状金属製の連結リング３４０，３４２によ
つて相互に連結された複数の環状リング３３４，
３３６および３３８を有しており、これらの上部
は金属製の連結リング３４４を介して駆動部２１
８に、下部は金属製の連結リング３４６を介して
カム部２２２に連結されている。

環状リンク３３４，３３６および３３８は連結
リング３４０，３４２，３４４および３４６とと
もに、下側のカム部２２と上側の駆動部２１８の
間の上下にわたる確動連結リンクを提供してい
る。このような確動連結リンクによつて、環状リ
ンク３３４，３３６および３３８はシール機構２
１０と押え機構２１２がウエルヘツド２４から戻
つて非係合状態となると、ウエルヘツド２４およ
びケーシングハンガ５０に対しより傾いた非非係
合位置に動く。またこのような確動連結リンクは
駆動部２１８からカム部２２２に至る金属的な連
結を提供し、このため、非係合時においてカム部
２２２に対し積極的な上向き負荷を加えることが
できる。このような戻りのためにはならないが、
連結リング３４０，３４２，３４４および３４６
はなくともよい。

駆動部２１８とカム部２２２とに各々隣り合う
連結リング３４４，３４６の長さは、環状リンク
３３４，３３８のシール係合を確実なものとする
ため最小でなくてはならない。もしも連結リング
３４４，３４６が短かすぎると屈曲が不十分とな
つて環状リンク３３４，３３８がそれぞれ内部内
壁６１、垂直シール面１４０に接触できない。駆
動部２１８とカム部２２２は連結リング３４４，
３４６に比較してサイズが大きいため、これらの
各部２１８，２２２の部分はがつしりして環状リ
ンク３３４，３３８がシール係合しうるほどには
屈曲しない。このため、環状リンク３３４，３３
８がこのような屈曲を実質上行なうこととなる。
連結リング３４０，３４２，３４４および３４６
は金属製のＺ形状部２２０全体を通じて局部的な
高応力接点を提供する。

金属製のＺ形状部２２０は例えば３１６ステン
レスのような非常に柔軟性の有る延性鋼により形
成される。このような金属はほぼ2812Kg／cm²
（40000psi）の降伏値を有しており、この値はウ
エルヘツド２４およびケーシングハンガ５０の構
成材料の降伏値約5976Kg／cm²（85000psi）の半分
以下である。金属製のＺ形状部２２０はシール係
合すると塑性変形するがウエルヘツド２４の内部
穴壁６１と外側ケーシングハンガ５０の垂直シー
ル面１４０とは弾性変形する傾向にある。内部穴
壁６１と垂直シール面１４０とにいかなる欠損が
あろうともＺ形状部２２０の構成金属はその延性
により上記欠損部の凸部に沿つて変形しもしくは
凹部に入り込むので高圧のメタル対メタルシール
が得られる。このように、金属製のＺ形状部２２
０は内部穴壁６１と垂直シール面１４０のそれぞ
れに噛み込んでシール接触を行なう。

上部、中間および下部の環状リンク３３４，３
３６および３３８は各々菱形の断面形状を有して
いる。これらの環状リンク３３４，３３６および
３３８の断面形状はほぼ同一であつて、以下環状
リンク３３６に関してのみ説明し、環状リンク３
３４，３３８の説明は省く。環状リンク３３６は
ほぼ平行な上部環状面３４８と下部環状面３５０
とを有しており、上部環状面３４８および下部環
状面３５０は互いにほぼ平行な上向きの外部環状
面３５２と下向きの内部環状面３５４をそれぞれ
有しており、外部環状面３５２の半径方向外側お
よび内部環状面３５４の半径方向内側には、互い
にほぼ平行な外側環状シール接触リム３５８およ
び内側環状シール接触リム３５６がそれぞれ形成
されている。環状リンク３３４，３３８も同様な
対応する上，下部環状面と外，内部環状面と、
外，内部環状シール接触リムとを有している。

押圧位置において、環状リンク３３４，３３６
および３３８のシール接触リムはウエルヘツドハ
ウジング４６の内部内壁６１とケーシングハンガ
５０の垂直シール面１４０とにほぼ平行に変形す
る。上部の連結リンク３４４は上部の駆動部２１
８の下端３６４から上部の環状リンク３３４に至
り延出して環状のチヤネル３６６を形成してい
る。金属製の連結リング３４０は上部の環状リン
ク３３４の下面３３７から中間の環状リンク３３
６の上部環状面３４８に至り延出して環状のチヤ
ネル３６８を形成しており、金属製の連結リング
３４２は中間の環状リンク３３６の下部環状面３
５０から下部の環状リンク３３８の上面３３９に
至り延出して環状のチヤネル３７０を形成してい
る。下部の連結リング３４６は下部の環状リンク
３３８の下面３４１から下部のカム面２２２の上
端３７２に至り延出して環状のチヤネル３７４を
形成している。近接する突部間のこれらのチヤネ
ル３６６，３６８，３７０および３７４はＺ形状
部２２０が所定の部位すなわち連結リング３４
０，３４２，３４４および３４６位置において屈
曲する助けとなつている。駆動部２１８の下端３
６４は上部の環状リンク３３４の上面３３５にほ
ぼ平行となつており、カム部２２２の上端３７２
は下部の環状リンク３３８の下面３４１にほぼ平
行となつている。通しおよび押圧位置において、
外側および内側のシール接触リムは上部の駆動部
２１８および下部のカム部２２２のそれぞれの内
外径と同様な径を有している。

上部および下部の弾性部材３３０，３３２は、
環状リンク３３４，３３６および３３８により形
成された環状の溝３７６，３７８と同一形状に成
形されており、環状リンク３３４，３３６，３３
８に接着されている。上部および下部の弾性部材
３３０，３３２はシール位置において内部穴壁６
１および垂直シール面１４０に密接するための外
側環状垂直シール面３８０と内側環状垂直シール
面３８２をそれぞれ有している。外側および内側
の環状垂直シール面３８０，３８２により形成さ
れた上部および下部の環状突部は圧縮時に変形し
て弾性部材３３０，３３２をシール位置となすべ
く付形されている。弾性部材３３０，３３２はま
た、環状リンク３３４，３３６，３３８の間にお
いても所定の変形をなしうるよう付形されてい
る。弾性部材３３０，３３２の断面形状はほぼ同
一であるが、内側の弾性部材３３２を外側の弾性
部材３３０よりもさらにトリミングして環状リン
ク３３４，３３６，３３８に先立つ弾性部材３３
０，３３２の早期の突出を防ぐことによりウエル
ヘツド２４の内部穴壁６１およびケーシングハン
ガ５０の垂直シール面１４０に対する非突出シー
ルを果たすことができる。

シール機構２１０は少なくとも３本のリンクを
有するのが好ましく、このような数に設定するこ
とにより弾性部材３３０，３３２の各側に関して
非突出リンクを提供することができる。また、３
本の環状リンク３３４，３３６および３３８は対
称な設計とすることができる。しかしながらシー
ル機構２１０は１本もしくはそれ以上のリンクを
有するものであつてもよく、かつ複数の弾性部材
を保持する一連のリンクを有するものであつても
よい。駆動部２１８の下端３６４と下部のカム部
２２２の上端３７２はそれぞれ、例えば上記実施
例で示した環状リンク３３４，３３８のような隣
り合うリンクと同一方向のテーパを有するのが好
ましい。

環状リンク３３４，３３６，３３８の断面を菱
形に形成したことによつて、これらの中央部は非
常に強固となつている。環状リンク３３４，３３
６，３３８の端部の断面積縮小部は、連結リンク
３４０，３４２，３４４，３４６に近接する部位
のような屈曲部となる。環状リンク３３４，３３
６，３３８が中央部で屈曲することは望ましくな
い。しかしながら、図示のように特に断面形状を
菱形としたのは単にこのような形状に加工するこ
とが容易だからである。環状リンク３３４，３３
６，３３８は連続突面状すなわち楕円状に形成し
てもよい。このような形状はフラストコイノデイ
ツク（frustoconoidic）と称され、中央に突部が
形成される。環状リンク３３４，３３６，３３８
の断面がもしも同厚であつたならば、これらはそ
の中央部で屈曲しがちなものとなる。屈曲点をリ
ム位置にコントロールして所定の塑性変形が行な
われるようにするためおよび環状リンク３３４，
３３６，３３８の中央部における変形を確実にな
くすため環状リンク３３４，３３６，３３８の中
央部を厚肉とすることが好ましいが、環状リンク
３３４，３３６，３３８は、フラストコノデイツ
クリングよりも多少断面厚が均等なフラストコニ
カル（frustoconical）金属リングであつてもよ
い。

第４図および第４Ａ図において、シール機構２
１０は第４Ａ図ではシール位置にあり、押え機構
２１２がラツチリング１４４に対する移動限に達
しかつパツキンナツト１８２がケーシングハンガ
５０のネジ部１１８により下降動を続けるとシー
ル機構２１０が圧縮される。

メタル対メタルのシール機構２１０は下部から
上部に至り一連に動かされる。言い代えれば、ま
ず最下部の環状リンク３３８がシール機構２１０
を圧縮しつつ曲がつて内部穴壁６１と垂直シール
面１４０に最初にシール接触し始める。このよう
な一連の動きは、上部の環状リンク３３４，３３
６が下部の環状リンク３３８より以前にシール接
触した場合において上部の環状リンク３３４，３
３６が内部穴壁６１および垂直シール面１４０を
ひきずつて下降してしまうことを防止するので好
ましいものである。また上部の環状リンク３３４
に加わる力がバランスしていることが好ましい。

弾性部材３３０，３３２は初期シールを提供す
る。弾性部材３３０，３３２は環状リンク３３
４，３３６，３３８のリムよりも以前に内部穴壁
６１および垂直シール面１４０に接触する。シー
ル機構２１０に僅かな例えば211Kg／cm²
（3000psi）程度の初期圧縮が加わつた時、弾性部
材３３０，３３２の上記リムを越えた突出は起こ
らない。環状リンク３３４，３３６，３３８は弾
性部材３３０，３３２をバツクアツプする非突出
機構と弾性部材３３０の保持機構としての役割を
果たす。このように、環状リンク３３４，３３
６，３３８のリムは弾性部材３３０，３３２が近
接するリムを越えて突出する以前に内部穴壁６１
および垂直シール面１４０に接触することが望ま
しい。リムと内部穴壁６１および垂直シール面１
４０との間のいかなる弾性部材の介在も環状リン
ク３３４，３３６，３３８のシール係合に悪影響
を及ぼすこととなるので、このようなリムを越え
た突出がリムのシール接触に先立つて行なわれる
ことは望ましくない。以上の説明のように、弾性
部材３３０，３３２を構成するエラストマー材の
対積は、リムが弾性部材３３０，３３２のいかな
る突出にも先立つて内部穴壁６０および垂直シー
ル面１４１に接触するよう予め計算により設定さ
れる。

環状リンク３３４，３３６，３３８は、141〜
211Kg／cm²（2000〜3000psi）の僅かな圧縮力で変
形してシール係合すうる程度に十分な薄さに設計
されている。連結リンク３４０，３４２，３４６
は環状のＺ形状部２２０に応力集中点すなわち弱
部を形成してＺ形状部２２０の屈曲を所定の位置
で行なわせることによりＺ形状部２２０の内側リ
ムおよび外側リムを内部穴壁６１および垂直シー
ル面１４０に対し適正にシール係合させる。作動
が完了すると、リムは内部穴壁６１および垂直シ
ール面１４０に噛み込んで内部穴壁６１と垂直シ
ール面１４０との間にメタル対メタルシールを形
成し、これにより上側環状部１３４を下側環状部
から密封することができる。シール機構２１０は
内部穴壁６１と垂直シール面１４０との間にいか
なる流路すなわち漏出路の形成も確実に起こらな
いよう設計されている。

シール位置において、下部の環状リンク３３８
は連結リンク３４６の部位で屈曲し、下部の環状
リンク３３８の外面３４３は下方へ動いて下部の
カム部２２２の上端３７２に係止される。カム部
２２２の上端３７２は傾斜状をなしており、これ
により下部の環状リンク３３８の初期変位角度が
与えられる。また上端３７２によつて環状リンク
３３８は水平には絶対ならず、シール機構２１０
の取り外し時における環状リンク３３８の非係合
を防止できる。駆動部２１８の下端３６４が下方
に動くと、上部の環状リンク３３４が連結リング
３４４の部位で屈曲し、上部環状リンク３３４の
内面３３３は下端３６４がＺ形状部２２０を押す
と同時に下端３６４を係止する。弾性部材３３
０，３３２は環状リンク３３４，３３６，３３８
の間で圧縮されて内部穴壁６１と垂直シール面１
４０とに密着する。環状リンク３３４，３３６，
３３８の内側リムは外側ケーシングハンガ５０の
垂直シール面１４０に対し点３８０，３８２，３
８３で環状にシール接触し、環状リンク３３４，
３３６，３３８の外側リムはウエルヘツド２４の
内部穴壁６１に対し点３８６，３８８，３９０で
環状にシール接触する。シール機構２１０はこの
ように６ケ所で環状のメタル対メタルシール接触
を行なうことができる。内側リムおよび外側リム
がシール接触することによつて、環状リンク３３
４，３３６，３３８は弾性部材３３０，３３２に
関する突出防止リングとなる。弾性部材３３０，
３３２はメタルシールに対するバツクアツプシー
ルとしての役割を果たす。

環状リンク３３４，３３６，３３８は傾斜位置
からさらに水平位置に向けて動くと、環状リンク
３３４，３３６，３３８の各端部すなわち内側お
よび外側の各々のリムが動いて内部穴壁６１およ
び垂直シール面１４０に係合する。これは環状リ
ンク３３４，３３６，３３８が水平になることを
意図するものではなく、肝要なことは、環状リン
ク３３４，３３６，３３８の内側リムおよび外側
リムがウエルヘツド２４の内部穴壁６１とケーシ
ングハンガ５０の垂直シール面１４０との間で付
勢されることである。各環状リンクの内側リムお
よび外側リムは、他の押圧負荷からの反力を受け
る。例えば環状リンク３３６の内側環状シール接
触リム３５６はケーシングハンガ５０の垂直シー
ル面１４０に圧接し、このように接触によつて外
側環状シール接触リム３５８に反力を生じさせ、
これをウエルヘツド２４の内部穴壁６１に向けて
移動させる。各環状リンクがもしも相対するリム
を有していないならば、これらの環状リンクは、
内部穴壁６１もしくは垂直シール面１４０のいず
れかにシール係合するというよりもむしろそれら
の側面が隣り合う環状リンク当たるまで下降し続
けることになるであろう。このような内側リムお
よび外側リムの圧接は環状リンクの中央部におけ
る座屈すなわち屈曲の防止を必要とする。これゆ
え、環状リンクの中央部を断面菱形として強固と
し、座屈を生じないようにする必要がある。さら
に、環状リンク３３４，３３６，３３８が水平に
なることを可能としたならば、ウエルヘツド２４
の内径とケーシングハンガ５０の外径との間の寸
法許容差は厳しいものなつてしまう。また、環状
リンク３３４，３３６，３３８が水平でなく角度
を有していることにより、シール機構２１０の取
り外しの際のＺ形状部２２０の解放が容易となつ
ている。駆動部２１８の下端３６４と下側カム部
２２２の上端３７２は傾斜状をなしており、それ
ぞれ環状リンク３３４および３３８が水平になる
ことを防止している。

環状リンク３３４，３３６，３３８のリムがウ
エルヘツド２４の内部穴壁６１とケーシングハン
ガ５０の垂直シール面１４０に十分係合して上側
環状部１３４に油圧を加えることが可能となれば
弾性部材３３０，３３２は不要となることを理解
されたい。このように環状リンク３３４，３３６
および３３８の間に間隙がある場合でも或る用途
においては弾性部材３３０，３３２はなくともよ
い。また、このような弾性部材３３０，３３２
は、環状リンク３３４，３３６，３３８の所定量
の変位を許容しうるスペーサに置き換えうること
を理解されたい。さらに、本発明において、弾性
部材３３０，３３２はエラストマー材料に限らず
他の弾性材例えばデユポン社により製造されるオ
ールグラフアイト製のパツキング材料であるグラ
フオイル（Grafoil）により形成してもよい。グ
ラフオイルは特に耐火性が望まれる用途に使用さ
れる。このグラフオイルはイギリス国エセツク
ス，グレート・ランモウのエフ・ダブリユ・ラツ
セル（F.W.Russel）（プレシジヨン・プロダク
ツ・リミテツド（Precision Products Ltd.））に
よる「グラフオイル−リボン−パツク，ポンプお
よびバルブ用ユニバーサル・フレキシブル グラ
フアイトパツキング」と称する文献およびアメリ
カ合衆国イリノイ，モートン・グループのクレー
ン・パツキング・カンパニ（Crane Packing
Commpany）による「グラフオイル・ブラン
ド・パツキング」と称する文献に記載されてお
り、これらの文献を参考として利用する。

また、もしもメタル対メタルシールが望ましく
なければチヤネル３６８，３７０および３７４に
エラストマー材料を充填して内部穴壁６１と垂直
シール面１４０に対し、上記実施例で述べたよう
に一次メタル対メタルシールを行なうのでなく一
次エラストメリツクシールを行なうことができる
ことを理解されたい。もしも弾性部材３３０，３
３２が一次シールであるならば環状リンク３３
４，３３６，３３８は弾性部材３３０，３３２の
一次バツクアツプとなり、弾性部材３３０，３３
２のための、エネルギーを与えられたバツクアツ
プリングとなる。このような場合、バツクアツプ
シールは正しい位置からずり落ちないであろう。

この発明は1055Kg／cm²（15000psi）の作動圧用
に設計されており、従つて、シール機構２１０に
1406Kg／cm²（20000psi）の圧縮を加えシール機構
２１０が予想される作動圧以上のエネルギーを予
め与えておくことがこの発明の目的である。

1406Kg／cm²（20000psi）の圧縮を行なうためシ
ール機構２１０はトルクと油圧により作動され
る。初めに、約1383Kgｍ（10000ft−lbs）の初期
トルクが海面１８においてドリルストリング２３
６に加えられる。このトルクによりドリルストリ
ング２３６が回転して通し具２００にトルクが伝
達され、それによりシール機構２１０にスラスト
が加わる。特に、ドリルストリング２３６はマン
ドレル２３０を回転させ、このマンドレル２３０
はスプライン連結部３２０を介して外側スリーブ
２５０を順次回転させる。外側スリーブ２５０は
ラツグすなわち溝付上端部１９８および溝付下端
部３０８の連結部を介してパツキンナツト１８２
を駆動する。パツキンナツト１８２はベアリング
機構２０５を介してスラストを伝達することによ
り駆動部２１８を押圧する。押え機構２１２は押
圧位置に動いてラツチリング１４４に対する下降
限に予め達しているのでシール機構２１０、より
詳しくはＺ形状部２２０は駆動部２１８と下側の
カム部２２２との間で圧縮される。このようなト
ルクによつて約68040Kg（150000lbs）の荷重が軸
方向に加わる。

Ｚ形状部２２０は駆動部２１８と下側のカム部
２２２との間で圧縮されるので、環状リンク３３
４，３３６，３３８がより水平位置へと動くにつ
れ弾性部材３３０，３３２は環状リンク３３４，
３３６，３３８の間で圧縮される。このような圧
縮が行なわれると、弾性部材３３０，３３２は、
環状リンク３３４，３３６，３３８の間にこれら
を収容すべく形成されたチヤネル内に充満し始め
る。弾性部材３３０，３３２のエラストマー材料
の量は、環状リンク３３４，３３６，３３８がよ
り水平位置に動くにつれてこれらがウエルヘツド
２４の内部穴壁６１およびケーシングハンガ５０
の垂直シール面により十分な接触を行なつて弾性
部材３３０，３３２の突出を防止する金属製突出
防止機構の機能を果たしうるよう予め設定されて
いる。特に、内側の環状接触部３８２，３８４は
内側の弾性部材３３２の突出を防止し、環状接触
部３８６，３８８、は外側の弾性部材３３０の突
出を防止する。このように、突出防止シールは弾
性部材３３０，３３２，がそれらに近接する環状
接触部を越えて突出可能となる以前に環状リンク
３３４，３３６，３３８によつて最初に形成され
る。弾性部材３３０，３３２は適正な体積および
形状のエラストマー材料を有して、シール機構２
１０が圧縮された場合に弾性部材３３０，３３２
が環状接触部３８２，３８４，３８６および３８
８を越える以前に金属により突出防止シールが形
成されることが肝要である。

特に初期トルクを加える目的は弾性部材３３
０，３３２をセツトしてバツクシールを形成する
ことであつて、ウエルヘツド２４の内部穴壁６１
とケーシングハンガ５０の垂直シール面１４０と
の間にメタル対イタルシールを形成することでは
ない。ライザストリング、噴出防止スタツクおよ
びドリルストリングそれ自体の内部における摩擦
損失さらには例えばネジ部１１８におけるような
さまざまなネジ負荷のため、初期トルクではシー
ル機構２１０を完全にメタルシールさせることは
できない。またこのような摩擦損失はドリルスト
リング２３６を介しシール機構２１０に加えうる
圧縮荷重を制限している。

シール機構２１０に所望の圧縮を行なわせるた
めには油圧がトルクに組合わされ、それによつて
シール機構２１０のメタル対メタルシールが可能
となる。第２Ａ，２Ｂ図において概略を示した噴
出防止機構４０は上側環状部１３４に連通するキ
ル管路３８を下方に備えたパイプラム３４を有し
ている。キル管路３８は通常最下位置のパイプラ
ムの下方に配置される。もしもある理由によりチ
ヨーク管路３６が噴出防止機構４０の最下部に位
置されているならば油圧はチヨーク管路３６を通
じて加えられる。

キル管路３８を通じて上側環状部１３４に圧力
を加えるに際しては上側環状部１３４を密封して
おく必要がある。第２Ａ図にはキル管路３８がパ
イプラム３４と同一面内に位置している状態を示
したが実際には90゜の角度をなして製作される。
このような場合、パイプラム３４は閉じられてド
リルストリング２３６をシールし、上記のように
マンドレル２３０とスリーブ２４０との間はＯリ
ング２６４，２６６によりシールされ、スリーブ
２４０とケーシングハンガ５０の穴２７２の内周
面との間はＯリング２９２，２９４によりシール
され、シール機構２１０が上側環状部１３４を横
切る初期シールを提供する。かくしてキル管路３
８を通じて上側環状部１３４に油圧を加えること
が可能となる。

例えばドリルストリング２３６のようなドリル
ストリングにトルクを加えることによつて生ずる
螺旋効果によつて、通常、最大1383Kgｍ（10000ft
−lbs）のトルクを水中のドリルストリングを介
して伝達可能になると考えられる。この発明にお
いては、ドリルストリング２３６に1383Kgｍ
（10000ft−psi）のトルクが加われば141〜211
Kg／cm²（2000〜3000psi）の油圧に耐えうるシー
ルが上側環状部１３４を横切つて形成される。こ
のような比較的低い圧力シールによつて、上側環
状部１３４を加圧するとシール機構２１０がさら
に圧縮されて上側環状部１３４に関するシール係
合が強化され、さらに大きな油圧に耐えうるよう
になる。環状リンク３３４，３３６，３３８を有
する金属環状のＺ形状部２２０は、その環状リン
ク３３４，３３６，３３８が、1383Kgｍ（1000ft
−lbs）のトルクが加えられた際に141〜211Kg／
cm²（2000〜3000psi）の油圧に耐えうるメタル対
メタルシールを弾性部材３３０，３３２と共同し
て十分形成しうる程度に薄く設計されている。

シール機構２１０に加わる圧力の作用範囲は通
し具のシール部すなわちＯリング２６４の径から
ドリルストリング２３６の径を引いた部分の範囲
にシール機構２１０の環状シール部を加えた範囲
である。環状シール部の面積はウエルヘツドとケ
ーシングハンガのサイズにより決まるので、加え
る圧力の設定に際しては専らＯリング２６４とド
リルストリング２３６の加圧範囲の差が変化させ
られる。このように、加圧範囲の差を変化させる
ことによつてシール機構２１０に所定の圧縮力が
加わるようにすることができる。上記の径の差は
例えば127〜254mm（５〜10インチ）の範囲で変化
させることができる。

油圧を加えることによつて、ウエルヘツドシス
テムの各機構の耐圧設計限度を越えることなく
1406Kg／cm²（20000psi）の圧力をシール機構２１
０に加えうる軸方向の負荷が提供できるという優
れた作用がもたらされる。油圧が加わつた後にパ
ツキンナツト１８２にトルクも加えるとパツキン
ナツト１８２は油圧によるシール機構２１０の下
降に伴なつ下降し、油圧が解除された時にシール
機構２１０が弛緩してしまうのを防止する。ドリ
ルストリング２３６に高トルク例えば1383Kgｍ
（1000lbs）のトルクを加えておくことによつて、
パツキンナツト１８２がシール機構２１０の下降
動を妨げることなく追従して移動するようになす
ことが肝要である。このような工程はパツキンナ
ツト１８２が十分回されてシール機構２１０に
1406Kg／cm²（20000psi）の圧縮力が加わるまで油
圧を徐々に連続的に増加させることにより繰り返
し行なわれる。

通し具２００は押圧密封機構１８０にトルクを
加える機能と、押圧密封機構１８０に油を加える
際の補助をする機能とを兼ね備えた装置である。
通し具２００を介して押圧密封機構１８０にトル
クを伝達するためにドリルストリング２３６を回
転させると、ウエルヘツド２４とケーシングハン
ガ５０との間の上側環状部１３４におけるシール
機構２１０の初期シール係合が行なわれ、これに
より上側環状部１３４に油圧を加えてシール機構
２１０をさらに圧縮することができる。キル管路
３８を通じて上側環状部１３４内の油圧が徐々に
連続的に高まるにつれて、シール機構２１０はさ
らに圧縮されてウエルヘツド２４の内部穴壁６１
とケーシングハンガ５０の垂直シール面１４０と
に対しより強くシール係合される。またこのよう
にシール係合度が増すにつれ、シール機構２１０
は同等な大きさで環状部に加わる圧力に対するシ
ール性が与えられる。このように、キル管路３８
を通じての油圧は、シール機構２１０が約1406
Kg／cm²（20000psi）の圧縮力を受けるようになる
まで徐々に高められる。キル管路３８を通じた上
側環状部１３４に加えられる油圧はシステムの設
計圧力限を越えるものであつてはならない。全て
のシステムは運転時に越えることがないような標
準的な作動圧を有している。本発明のシステムは
1055Kg／cm²（15000psi）の作動圧用に設計されて
おり、従つて、シール機構２１０を完全に動かす
ための上側環状部１３４内の油圧は1406Kg／cm²
（20000psi）が望ましいが、1055Kg／cm²
（15000psi）を越えることができない。本発明は
1055Kg／cm²（15000psi）を越える油圧なくしてシ
ール機構２１０に1406Kg／cm²（20000psi）の圧縮
力を加えることができる。

上側環状部１３４内の油圧が徐々に高まつてシ
ール機構２１０に1406Kg／cm²（20000psi）の圧力
が加わると、ドリルストリング２３６に加えられ
てスリーブ２５０に伝達される。1383Kgｍ
（10000ft−lbs）のトルクによつてパツキンナツ
ト１８２はネジ部２０４を通じて上側環状部１３
４内をシール機構２１０を伴なつて下降する。キ
ル管路３８を通じて上側環状部１３４内の油圧が
解除されると、パツキンナツト１８２は、そのケ
ーシングハンガ５０のネジ部２０４との螺合によ
つて、シール機構２１０に加えられた1406Kg／cm²
（20000psi）の圧力の解除を防止する。

弾性部材３３０，３３２はドリルストリング２
３６により初期トルクが加えられた後シール接触
を行なうことが必要である。もしも弾性部材３３
０，３３２がシール接触しないと、キル管路３８
を通じて油圧を加えた際に、シール機構２１０を
通つて下側環状部１３０側に油圧が抜けてしま
う。しかしながら、弾性部材３３０，３３２によ
りシールは、キル管路３８を通じての油圧の増加
分例えば35Kg／cm²（500psi）程度の圧力に対して
シールしうるものでありさえすればよい。初期シ
ールが行なわれた後さらに油圧を高めてＺ形状部
２２０および弾性部材３３０，３３２を加圧する
と内部穴壁６１および垂直シール面１４０に対す
るメタル対メタルシールおよびエラストメリツク
シール接触がさらに強まる。

以上のようなシール作動機構は、従来の機構よ
りも簡単化されている。従来の作動機構はドリル
ストリングを通じて押し下げれて内部のピストン
機構を作動させるものであり、ピストン機構を通
じて圧力を加えるためにドリルストリングの穴の
端部がダート部材により密封され、次にピストン
機構を通じて圧力がシールに加えられる。このよ
うな従来の作動機構をこの発明に利用することも
可能であるが、この発明の構成は従来技術に勝る
大きな利点を有している。

噴出防止機構のパイプラム３４が閉じた後にド
リルストリング２３６に加える初期トルクを増加
させることが必要であり、パイプラム３４とドリ
ルストリング２３６との間のゴム接触はメタル対
メタル接触ほど摩擦損失を生じないが、いくつか
の付加的な摩擦損失を生ずる。このため、可能と
あらば、このような摩擦損失を補うべく初期トル
クに加えて付加的なトルクをドリルストリング２
３６に加えることも可能である。しかしながら、
ドリルストリング２３６は閉状態ではパイプラム
３４と共に回転することとなる。ライザとドリル
ストリング２３６との間の環状部に入つた坑井流
体は噴出防止機構４０が閉ざされるとパイプラム
３４とドリルストリング２３６との間に移され
る。このため、1383Kgｍ（10000ft−lbs）のトル
クは実質的に減少しないもものと考えられる。も
しも特殊な用途のためパイプラム３４とドリルス
トリング２３６との間の摩擦を減ぜねばならない
場合には、図示しない特別なパイプジヨイントを
ドリルストリング２３６に連結し、パイプラム３
４に回転部材を有する固定筒状部を係合させて回
転部材を通じてパイプラム３４からのトルクを伝
達しうるようにすることができる。このような特
別なパイプジヨイントでは、固定部と回転部との
間に、流体の漏れを防止するための回転シール部
が設けられる。

第５Ａ図，第５Ｂ図および第５Ｃ図には、
406.4mm（16インチ）のケーシングハンガ４２０
と、339.7mm（13 3/8インチ）のケーシングハン
ガ５０と、244.5mm（９ 5/8インチ）のケーシン
グハンガ４００と、177.8mm（７インチ）のケー
シングハンガ４１０とが完全に組付けられた状態
が示されている。第５Ｂ図においてケーシングハ
ンガ５０は押圧密封位置に位置しており、この位
置は第１図〜第４図に関し説明した押圧密封機構
１８０の動かされる押圧密封位置に対応する。
244.5mm（９ 5/8インチ）のケーシングハンガ４
００はケーシングハンガ５０の上端４０２で支持
されている。ケーシングハンガ４００はまたケー
シングハンガ５０の押圧密封機構１８０に相当す
る押圧密封機構４０４を有している。177.8mm
（７インチ）のケーシングハンガ４１０は244.5mm
（９5/8インチ）のケーシングハンガ４００の上端
４１２で支持されている。ケーシングハンガ４１
０は押圧密封機構１８０に相当する押圧密封機構
４１４を有している。第５Ａ図，第５Ｂ図にはウ
エルヘツド２４の係止溝すなわちケーシングハン
ガ５０用の溝６８、ケーシングハンガ４００用の
溝４０６およびケーシングハンガ４１０用の溝４
１６が示されている。

ケーシングハンガ４００および４１０はケーシ
ングハンガ５０用の肩リング１２８のような肩リ
ングを必要としない。ケーシングハンガ４００お
よび４１０が支持する荷重は小さいので、ケーシ
ングハンガ５０に必要とされるように接触支持面
積はケーシングハンガ４００および４１０には必
要とされない。ケーシングハンガ５０には、ケー
シングハンガ４００，４１０には必要とされない
100％の接触面が要求される。さらに、ケーシン
グハンガ４００，４１０の肩部は角状であり、支
持側のケーシングハンガの上部に均等に張り出し
ている。

第５Ｃ図には着脱自在のケーシングハンガ支持
座機構すなわち第２Ｃ図に示した閉鎖ハウジング
座７０の別例が示されている。第５Ｃ図におい
て、閉鎖ハウジング座４２０は穴６０内を降ろさ
れてウエルヘツド２４の閉鎖歯６６に連結され
る。

508mm（20インチ）のケーシング（コンダクタ
ケーシング）の下方の或る部位には、508mmのケ
ーシングが底部穴の圧力を押さえている泥の重量
による圧力を支持することができないフオーメー
シヨンが在る。泥の重量によるこのような累層の
破壊を防止するため、339.7mm（13 3/8インチ）
のケーシング（ケーシングハンガ５０）用の穴を
掘削する以前に406.4mm（16インチ）のケーシン
グストリングを累層に通すことが必要となる。閉
鎖ハウジング座４２０は406.4mm（16インチ）の
ケーシングを吊下している。かくして、閉鎖ハウ
ジング座４２０はケーシングハンガ５０用の支持
肩部および406.4mm（16インチ）のケーシング４
２２用のケーシングハンガを兼ねることとなる。

閉鎖ハウジング座４２０は環状の筒状リング４
２４とパツクオフリング４２６とを有している。
筒状リング４２４は閉鎖ハウジング座７０に関し
説明した閉鎖歯７６とほぼ同様な閉鎖歯４２８を
外面に有している。筒状リング４２４はまた、パ
ツクオフリング４２６を係止する上向き傾斜状の
円錐座すなわち支持肩部４３０を有している。筒
状リング４２４はさらに閉鎖ハウジング座４２０
をウエルヘツドハウジング４６内で位置固定する
ため、第２Ｃ図に示したドツグ９２とほぼ同様な
ドツグ４３２を複数個有している。筒状リング４
２４は加えて406.4mm（16インチ）のケーシング
ストリング４２２の上部パイプ部に螺合するボツ
クス端４３４を有している。

筒状リング４２４の上部にはパツクオフリング
４２６のピン端４４０を受け入れる控え穴４３８
が形成されている。パツクオフリング４２６は筒
状リング４２４の控え穴４３８の内面に形成され
たネジ部と部位４４２で螺合するネジ部を外面に
有している。パツクオフリング４２６はケーシン
グハンガ５０の下向肩部１３２を係止する上向き
の支持肩部４５０を有している。パツクオフリン
グ４２６の上端外周に形成された環状の溝内には
ウエルヘツド２４の内部穴壁６１との間をシール
するためのＯリング４４４，４４６が装着されて
いる。パツクオフリング４２６のピン端４４０の
ネジ部４４２の上部に形成された環状の溝内には
筒状リング４２４の控え穴４３８の壁面との間を
シールするためのＯリング４５２，４２４がまた
装着されている。Ｏリング４５２とＯリング４５
４の間にはパツクオフリング４２６をテストする
ためのテストポート４５６が設けられている。

406.4mm（16インチ）のケーシングストリング
４２２をセメント込めするため、閉鎖ハウジング
座４２０には第５Ｃ図中に破線で示す流路４３５
が形成されている。流路４３５は、例えば第３図
に示した閉鎖ハウジング座７０とウエルヘツド２
４の溝すなわち間隙８６，８７のような閉鎖溝の
流通部と、間隙８６，８７上部の環状フランジ部
８５の全周にわたり間隔を置いて配置された一連
の溝部とを有している。環状フランジ部８５周囲
の溝部は閉鎖ハウジング座４２０がウエルヘツド
２４を抜けてしまわないよう、間隙８６，８７よ
りも狭く形成されている。パツクオフリング４２
６はセメント込めを終えた後に上側環状部１３４
を封ずるために取り付けられる。パツクオフリン
グ４２６をテストするには、噴出防止機構のパイ
プラムを閉ざして通し具をテストポート４５６の
下部で密封し、その後上側環状部１３４を加圧す
る。もしもウエルヘツドハウジング４６とパツク
オフリング４２６との間もしくはパツクオフリン
グ４２６と控え穴４３８との間に漏れがあつたと
すれば、上側環状部１３４の圧力は上昇不能であ
る。またキル管路３８から上側環状部１３４に流
入する油量も増加することとなる。坑井が完成し
た段階では圧力はせいぜい351.6Kg／cm²
（5000psi）以下の範囲であるので、パツクオフリ
ング４２６は高圧シールを構成しうるものである
必要はない。

閉鎖ハウジング座７０とケーシングハンガ５０
を各１個有して構成するような或る実施態様にお
いては、閉鎖ハウジング座４０とケーシングハン
ガ５０は坑井内に一工程で下降配置可能であるこ
とを理解されない。ケーシングハンガ５０は例え
ばウエルヘツド２４の閉鎖歯６６と直接噛合する
閉鎖歯を備えて構成される。

また、閉鎖ハウジング座４２０の筒状リング４
２４を長手方向に長くしたような実施態様にあつ
ては、シール機構２１０および／もしくは押え機
構２１２を閉鎖ハウジング座４２０および、閉鎖
ハウジング座４２０とウエルヘツド２４との間に
直接配置してウエルヘツド２４に対するシールお
よび／もしくは押圧係合を行ないうるよう構成す
ることができる。このような場合、パツクオフリ
ング４２６はもはや必要とされない。

以上において教示した発明者の観念の範囲内で
さまざまに異なつた多くの実施態様を構成でき、
かつ法の定める記載要件に従つて記載された上記
実施例に多くの変形をなすことができるので、上
記説明は単なる例示のためのものであつて限定を
意味するものではないと解釈すべきであることを
理解されたい。すなわち、この発明は、説明のた
めに記載した実施例に限定されるものではなく、
特許請求の範囲の範囲内で変形可能である。

本発明においては、連続列状に配置された各金
属製環状リンクがそれぞれ反対方向に向く２つの
円錐台を最大部で互いに結合したような断面形状
をなしており、これは各環状リンクが厚肉の中間
部ではほとんど屈撓せず、両端の連接部分で屈曲
変形するので、ケーシングハンガの外周壁とウエ
ルヘツドの内周壁との間でで各リンクが強く突張
りうることを意味し、しかもその連接部分には内
側リム又は外側リムが半径方向内又は外に向けて
形成されているので、この連続した金属製環状リ
ンク列がケーシングハンガの軸方向に押圧される
と、リンク列が圧縮されて、小面積の各リムが対
面する内外の周壁面に強く圧接され金属対金属の
シール作用をなして、きわめて高い液圧に耐え、
かつ十分にシール機構を果たして、所要圧力を保
持する。

さらに本発明のシール装置においては、隣接す
る金属製環状リンクの間にスペースが設けられて
おり、このスペースに環状の弾性部材を嵌着させ
ることも可能で、これによつてリンク列圧縮時に
前記内外の周壁面との間にエラストマ性シールを
補足することができる。しかもこの弾性部材の体
積は前記スペースに対して適正に設定され、かつ
各金属製リンクの前記リムが前記周壁面に弾性シ
ール部材に先立つて強く接触するので、弾性部材
がこの接触部位に延出、介在して前記金属対金属
のシール効果を損なうことは起こらない。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例を示すもので、第１図
は海中ウエルヘツドシステムを周辺機構とともに
示した概略図、第２Ａ図、第２Ｂ図および第２Ｃ
図は第１図の要部を示す断面図、第３図は閉鎖ハ
ウジング座をウエルヘツドの一部とともに示した
一部破断斜視図、第３Ａ図は第３図に示したキー
機構の拡大図、第４図はシール機構の拡大断面
図、第４Ａ図はシール状態にあるシール機構を示
す第４図と同様な拡大断面図、第５Ａ図，第５Ｂ
図および第５Ｃ図はウエルヘツドに３本のケーシ
ングハンガを押圧密封状態で取り付けた状態を一
連で示す断面図である。 １０……坑井穴、１２……海底、１６……掘削
船、２０……ガイドベース、２２……コンダクタ
ケーシング、２４……ウエルヘツド、２６……噴
出防止スタツク、２８……マリンライザ、３０…
…穴、３４……パイプラム、４０……噴出防止機
構、４６……ウエルヘツドハウジング、５０，４
００，４１０……ケーシングハンガ、５２……肩
部、５６……肩部、６１……内部内壁、６４……
係止用ノツチ、６６，７６，４２８……閉鎖歯、
７０，４２０……閉鎖ハウジング座、７２……リ
ング、７８……キー機構、８０，４３０，４５０
……支持肩部、８２……グルーピング、８４……
セグメント、８５……環状フランジ部、８６，８
７……間隙、９２……ドツグ、１１０……本体、
１１２……下側ネジ部、１１６……肩部、１１８
……ネジ部、１２０……環状溝、１２６……ネジ
部、１２８……肩リング、１３０……下側環状
部、１３４……上側環状部、１４０，３８０，３
８２……垂直シール面、１４４……ラツチリン
グ、１８０，４０４，４１４……押圧密封機構、
１８２……パツキンナツト、２００……通し具、
２０４……ネジ部、２０５……ベアリング機構、
２１０……シール機構、２１２……押え機構、２
１８……駆動部、２２０……Ｚ形状部、２２２…
…カム部、２３０……マンドレル、２３６……ド
リルストリング、２４０……スリーブ、２５０…
…外側スリーブ、２６４，２６６，２９２，２９
４，４４４，４４６，４５２，４５４……Ｏリン
グ、２６８……環状フランジ部、２７４……環状
肩部、２８０……ドツグ、２９８……スナツプリ
ング、３１８……流通口、３３０，３３２……弾
性部材、３３４，３３６，３３８……環状リン
ク、３４２，３４４，３４６……連結リング、４
２１……筒状リング、４２６……パツクオフリン
グ、４５８……テストポート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケーシングハンガとウエルヘツドとの間をシ
   ールするためのシール装置であつて、隣り合う
   各々の円錐台状表面としての傾斜方向が互いに反
   対方向に向けられかつ内側リムと外側リムとを
   各々有して連続列状に配置された複数の金属製環
   状リンクと、最上位のリンクに隣接して設けられ
   た駆動部と、最下位のリンクに隣接して設けられ
   たカム状の押え部材とを備え、前記金属製リン
   ク、前記駆動部および前記押え部材の外径を前記
   ウエルヘツドの穴径よりも小径となし、前記金属
   製リンク列を前記駆動部と前記押え部材との間に
   配置して前記駆動部が前記押え部材に向けて動く
   と前記金属製リンクの前記内側リムと外側リムが
   それぞれ半径方向内向きおよび外向きに動いて前
   記ケーシングハンガ外周壁と前記ウエルヘツド内
   周壁とにそれぞれシール接触しうるよう構成した
   ことを特徴とするシール装置。 ２ 前記金属製環状リンクの列は傾斜した上側リ
   ンクと中間リンクと下側リンクとを有してＺ形状
   に形成されている特許請求の範囲第１項記載のシ
   ール装置。 ３ 前記金属製リンクが奇数個設けられている特
   許請求の範囲第１項記載のシール装置。 ４ 前記金属製リンクはシール係合時に塑性変形
   可能な延性金属材料から形成されている特許請求
   の範囲第１項記載のシール装置。 ５ 前記金属製リンクは前記リムが塑性変形して
   前記ケーシングハンガ外周および前記ウエルヘツ
   ド内周の壁面の微小な凹凸部に噛み込みうるよう
   延性材料から形成されている特許請求の範囲第１
   項記載のシール装置。 ６ 隣り合う前記金属製リンクがそのリム隣接部
   位で互いに環状リングによつて連結されている特
   許請求の範囲第１項記載のシール装置。 ７ 前記金属製環状リンクの両側には金属製リン
   クの各々の屈伸を許容するためのスペースが設け
   られている特許請求の範囲第１項記載のシール装
   置。 ８ 隣り合う金属製リンク間の前記スペースには
   環状の弾性部材が設けられている特許請求の範囲
   第７項記載のシール装置。 ９ 前記弾性部材はエラストマー材料から形成さ
   れている特許請求の範囲第８項記載のシール装
   置。 １０ 前記弾性部材がグラフオイル（grafoil）
   より形成されている特許請求の範囲第８項記載の
   シール装置。 １１ 隣り合う前記金属製リンクの間に設けられ
   た環状の弾性部材は前記駆動部からの押圧により
   リンク列の変形に伴いウエルヘツド又はケーシン
   グハンガの壁面に接触可能である特許請求の範囲
   第８項記載のシール装置。 １２ 前記金属製リンクがその各リムによつて前
   記弾性部材が前記壁面とリムとの〓間へ延出する
   ことを抑制しうるよう構成されている特許請求の
   範囲第１１項記載のシール装置。 １３ 前記弾性部材の体積は前記金属製リンクの
   なす列と前記ケーシングハンガ又は前記ウエルヘ
   ツドとの間の環状空間容積に応じて設定されて、
   前記弾性部材が前記〓間へ延出する以前に前記リ
   ムが前記ケーシングハンガと前記ウエルヘツドの
   壁面にそれぞれ接触するよう構成されている特許
   請求の範囲第１２項記載のシール装置。 １４ 前記弾性部材は隣り合う前記金属製リンク
   に結合されている特許請求の範囲第１１項記載の
   シール装置。