JP2000081173A - Screw joint for oil well pipe - Google Patents

Screw joint for oil well pipe

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JP2000081173A
JP2000081173A JP18314899A JP18314899A JP2000081173A JP 2000081173 A JP2000081173 A JP 2000081173A JP 18314899 A JP18314899 A JP 18314899A JP 18314899 A JP18314899 A JP 18314899A JP 2000081173 A JP2000081173 A JP 2000081173A
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JP
Japan
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screw
pin
pipe
lip
box
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Application number
JP18314899A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Maeda
惇 前田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To keep airtightness even after a load of high compression force is received and minimize the looseness under tensile and compressive axial force fluctuation by setting the screw interference quantity defined by the difference in pitch inner diameter between a male screw and a female screw. SOLUTION: The screw interference quantity defined by the difference in pitch inner diameter between a male screw and female screw geared in 1:1 in the fastening completion of a joint is set to a right value. The upper limit value of the screw interference quantity is set to 2 times the smallest value of values calculated extending over the whole length of the screw part by use of expressions I and II (wherein δ1, δ2 represents apparent interference quantities for radius portion (mm), σy represents the yield strength of a joint material (kg/mm2), E represents the Young's modulus (kgf/mm2), D represents the pin inside diameter (mm), and dp represents the pitch circle diameter (mm); La2=dp2-d2, Lb2=D2-dp2). The lower limit of the screw interference quantity is set to 5% of the upper limit of the screw interference quantity.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、石油、天然ガス、
および蒸気や熱水を探査・生産するための油井、ガス
井、地熱井および産業廃棄物を地下に圧入廃棄する圧入
井あるいは、石油・天然ガス等の二・三次回収用圧入井
等を構成する管接続用のねじ継手に関する。なお、以
下、これらをそれぞれ「油井管」、油井管用ねじ継手(
あるいは単に継手) と便宜上総称する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to oil, natural gas,
Oil and gas wells for exploration and production of steam and hot water, injection wells for injecting and disposing of industrial waste underground, and injection wells for secondary and tertiary recovery of oil, natural gas, etc. The present invention relates to a threaded joint for pipe connection. Hereinafter, these are referred to as “oil well pipes” and threaded joints for oil well pipes (
Or simply a joint) for convenience.

【0002】[0002]

【従来の技術】油井管用継手には、従来よりねじ継手が
用いられ、現在最も多く用いられているのは、API 規格
(米国石油協会規格) のラウンドねじ継手やバットレス
ねじ継手 (以下 API継手と言う) であるが、油井、ガス
井等の深井戸化および圧力、温度、腐食環境の苛酷化に
伴ない管の自重による破断に対し強度の高いかつ、気密
性のよい継手が求められて来た。
2. Description of the Related Art Conventionally, threaded joints have been used for oil country tubular goods, and API standards are currently most frequently used.
(American Petroleum Institute standard) round threaded joints or buttressed threaded joints (hereinafter referred to as API joints). There has been a demand for a joint having high strength against breakage due to cracking and good airtightness.

【0003】図1(a) は、その1例として両端に二つの
ボックス部21を持つカップリング20と両端にピン部11を
持つ鋼管10とを接続するカップリング方式の油井管用ね
じ継手を示す管軸を含む断面図 (以下単に断面図と言
う) である。図1(b) はカップリング20のボックス部21
の断面を示す拡大図であり、図1(c) は鋼管10のピン部
11の拡大断面図である。
FIG. 1 (a) shows a coupling type oil well pipe threaded joint for connecting a coupling 20 having two box portions 21 at both ends and a steel pipe 10 having pin portions 11 at both ends as an example. FIG. 2 is a cross-sectional view including a tube axis (hereinafter simply referred to as a cross-sectional view). FIG. 1 (b) shows the box portion 21 of the coupling 20.
FIG. 1 (c) is an enlarged view showing a cross section of FIG.
It is an expanded sectional view of 11.

【0004】図1(a) に示す如く、油井管としての鋼管
10、10' はカップリング20によりねじ接続されており、
カップリング20の両側にはボックス部21が、そして鋼管
10、10' の先端にはピン部11が設けられている。図1
(b) に示す如く、ボックス部21にはテーパ状の雌ねじ22
が設けられており、また図1(c) に示す如くピン部11に
はテーパ状の雄ねじ12が設けられている。
As shown in FIG. 1A, a steel pipe as an oil well pipe
10, 10 'are screw-connected by a coupling 20,
Box sections 21 on both sides of coupling 20 and steel pipe
Pin portions 11 are provided at the tips of 10, 10 '. FIG.
(b) As shown in FIG.
The pin portion 11 is provided with a tapered male screw 12 as shown in FIG. 1 (c).

【0005】このように、カップリング方式のねじ継手
は、鋼管10の端部に設けたテーパ状雄ねじ12を有するピ
ン部11と、カップリング20内部に設けたテーパ状雌ねじ
22を有するボックス部21とを互いにねじ込むことにより
2つの鋼管10、10' を接続する。
As described above, the coupling type threaded joint comprises a pin portion 11 having a tapered male thread 12 provided at an end of a steel pipe 10 and a tapered female thread provided inside a coupling 20.
The two steel pipes 10, 10 'are connected by screwing together a box part 21 with 22.

【0006】しかし、上述の如く自重による引張に対し
強度の高いかつ、気密性の高い継手の要求に対しては、
単に雄ねじ12、雌ねじ22から成るねじ要素のみで構成さ
れる継手 (例 API継手) では十分でなく図1(b) 、(c)
にそれぞれ示すようにピン部11とボックス部21のそれぞ
れにメタルシール部13、23やトルクショルダ部14、24を
同時に備えるものが多く用いられて来ている。
However, as described above, to meet the demand for a joint having high strength against tensile force due to its own weight and high airtightness,
A joint consisting only of a screw element consisting of a male screw 12 and a female screw 22 (eg an API joint) is not sufficient, and is shown in Figs. 1 (b) and (c).
As shown in FIG. 1, many of the pins 11 and the box 21 are provided with metal seals 13, 23 and torque shoulders 14, 24 at the same time.

【0007】このメタルシール部は、径方向の干渉量つ
まり、ピン部のメタルシール部13の外径がボックス部の
メタルシール部23の内径より大であり、この差を干渉量
と呼ぶが、継手をねじ込むとこの干渉量により両メタル
シール部の接触面に面圧が発生し、この面圧により良好
な気密性の保持が期待される。
In this metal seal portion, the amount of interference in the radial direction, that is, the outer diameter of the metal seal portion 13 of the pin portion is larger than the inner diameter of the metal seal portion 23 of the box portion, and this difference is called the amount of interference. When the joint is screwed in, the interference amount generates a surface pressure on the contact surfaces of the two metal seal portions, and it is expected that good airtightness is maintained by the surface pressure.

【0008】トルクショルダ部14、24を設けるのは、ピ
ン部11およびボックス部21のこの部分を互いに突き当て
ることにより、過度の塑性変形が生じるような高い接触
面圧がメタルシール部13、23に発生せぬようにかつ、十
分なねじ込み量を確保し、ねじ継手の締結を確実なもの
にするためである。また、メタルシール部のみならずね
じ部においても、その締結を確実にし、容易にゆるまぬ
ようにするため、メタルシール部と同じ意味の干渉量を
有しており、トルクショルダ部14、24の規制により、こ
のねじ部の干渉量も安全域に制限され、ボックス部に過
大な応力の発生することが抑制される。
The provision of the torque shoulder portions 14 and 24 is because the pin portions 11 and the box portion 21 are brought into contact with each other, so that a high contact surface pressure that causes excessive plastic deformation is generated. This is because a sufficient screwing amount is ensured so as not to occur in the screw joint and the fastening of the threaded joint is ensured. In addition to the metal seal part, the screw part also has the same amount of interference as the metal seal part in order to secure its fastening and prevent loosening easily. Due to the regulation, the amount of interference of the screw portion is also limited to the safe range, and the occurrence of excessive stress in the box portion is suppressed.

【0009】従って、このようなカップリング方式のね
じ継手は、前述のような腐食環境に用いるのに適した構
造と言える。なお、このトルクショルダ部14、24の垂直
面に対する角度をショルダ角度 (θ) と言う。
Therefore, it can be said that such a coupling type screw joint has a structure suitable for use in the above-described corrosive environment. The angle of the torque shoulder portions 14, 24 with respect to the vertical plane is referred to as a shoulder angle (θ).

【0010】近年、井戸深さも深く、かつ、開発環境、
井戸環境も悪化するに伴い、一方では油井・ガス井の開
発技術も進展し、近年では下記のような過酷な要求が継
手に求められて来ている。
[0010] In recent years, the well depth has been deep,
Along with the deterioration of the well environment, on the other hand, the development technology of oil and gas wells has also advanced, and in recent years, the following severe requirements have been required for joints.

【0011】1) 接続された管の自重による軸方向の引
張力に耐えること。 2) 内部流体による内圧、あるいは外部流体による外圧
に耐えること。 3) 耐食材料など使用管材料も高価なものになる傾向か
ら何度も繰り返し使用ができること。 4) 井戸の開発過程において管に負荷される圧縮やねじ
りに対する十分な耐力のあること。 5) 以上のような負荷を繰り返し受けても内外圧シール
に耐えること。
1) Withstand the tensile force in the axial direction due to the weight of the connected pipe. 2) Withstand the internal pressure of the internal fluid or the external pressure of the external fluid. 3) The pipes used, such as corrosion-resistant materials, tend to be expensive, so they can be used repeatedly. 4) Sufficient resistance to compression and torsion applied to pipes during the well development process. 5) Withstand internal and external pressure seals even when repeatedly receiving the above load.

【0012】このような要求に対し、締結状態において
メタルシール部、およびトルクショルダ部を有する継手
に関し、例えば以下にいくつか例示するように多くの提
案がされてきた。
In response to such demands, many proposals have been made regarding a joint having a metal seal portion and a torque shoulder portion in a fastened state, for example, as exemplified below.

【0013】(A) 特開平5−87275 号公報で提案された
継手は、メタルシール部のテーパを20°という急なテー
パにすることにより比較的径の大きいサイズでも、メタ
ルシール部の焼付きを生じにくくし、再使用の頻度を上
げる効果を得ている。また、負の荷重面フランク角と締
結した時の挿入面との隙間をAPI バットレスねじよりも
狭く設定し、単純引張力に対し十分な耐力を持つととも
に、圧縮負荷を受けた後の引張負荷時の耐内圧性も比較
的高い。
(A) In the joint proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-87275, the metal seal portion has a steep taper of 20 ° so that the metal seal portion is seized even in a relatively large diameter. And the effect of increasing the frequency of reuse is obtained. Also, the gap between the negative load surface flank angle and the insertion surface when fastened is set narrower than the API buttress screw, and has sufficient strength against simple tensile force, and at the time of tensile load after receiving compressive load Has a relatively high internal pressure resistance.

【0014】(B) 特開平9−119564号公報にて公開され
た例では、(i) ねじ荷重面フランク角および挿入面フラ
ンク角に制限を設けること、(ii)雄ねじ、雌ねじ間に正
の干渉量を設けること、(iii) 締結途中、および締結完
了時に雄ねじと雌ねじとの荷重面と挿入面の両方が互い
に接触するとともに頂面と底面両方に隙間を設けること
により、管本体以上のすぐれた引張性能を有するととも
に圧縮負荷後も優れた気密性を有し、さらに緩みトルク
に対し高い抵抗力を有する継手を提供し得る。
(B) In the example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-119564, (i) restrictions are imposed on the flank angle of the screw load surface and the flank angle of the insertion surface. (Iii) Both the load surface and the insertion surface of the male screw and female screw are in contact with each other at the time of fastening and at the completion of fastening, and gaps are provided on both the top surface and the bottom surface. It is possible to provide a joint having excellent tensile performance, excellent airtightness even after compressive load, and high resistance to loosening torque.

【0015】(C) 本出願人にて出願された特願平8−25
1163号にて示された例では、ピン先端とボックス奥部に
シール形成部とショルダ形成部とをそれぞれ設けた継手
において、そのシールリップ部形状の形状因子 (i)ショ
ルダ角度 (°) 、(ii)リップ厚比、(iii) リップ長さ、
(iv)シール長さ、(v) シールテーパを適切に選び、耐外
圧性に優れた継手を提供するものである。
(C) Japanese Patent Application No. 8-25 filed by the present applicant
In the example shown in No. 1163, in a joint provided with a seal forming portion and a shoulder forming portion at the pin tip and the back portion of the box, respectively, the form factor of the shape of the seal lip portion (i) the shoulder angle (°), ( ii) lip thickness ratio, (iii) lip length,
(iv) The seal length and (v) the seal taper are appropriately selected to provide a joint having excellent external pressure resistance.

【0016】(D) 特開平9−119565号公報にて公開され
た例は、(i) ショルダ角度を5°〜20°とすること、(i
i)リップ率 (リップ根元厚さ/リップ外径) / (管内厚
/管径) ≧0.52と選定すること、により優れた耐外圧性
を有する継手を提供するものである。
(D) Examples disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-119565 are as follows: (i) the shoulder angle is set to 5 ° to 20 °;
i) By selecting lip ratio (lip base thickness / lip outer diameter) / (inner pipe thickness / tube diameter) ≧ 0.52, it is possible to provide a joint having excellent external pressure resistance.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
らの従来の油井管用ねじ継手の継手性能をさらに改善し
た油井管用ねじ継手を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a threaded joint for oil country tubular goods in which the joint performance of these conventional threaded joints for oil country tubular goods is further improved.

【0018】本発明の目的は、具体的には、図2に図解
するように、(i) 引張、圧縮および内圧・外圧という油
井管用ねじ継手の受けるあらゆる負荷条件 (曲げはその
曲率の外側で引張、内側で圧縮が生じており断面の変形
が生じない限りにおいて、一義的に軸力の負荷と同等と
みなせる) について、内圧領域に関しては、Von Mises
相当応力(VME)100%の楕円の内側全てを含み、外圧領域
に関してはAPI5C3にて規定のAPI コラプス圧 (軸力考
慮)100%内、またはVon Mises 相当応力100 %の楕円の
内側のうち、小さい方の領域を全てを含む複合荷重条件
にて、耐内・外圧リーク性を保ち、かつ継手強度も保ち
得る継手であり、かつ(ii)上記Von Mises相当応力100
%の楕円および、API5C3コラプス値楕円の内側において
どのように荷重変動が繰り返し生じてもその耐リーク性
および、継手強度を保持できる継手であり、かつ何度も
再使用可能な油井管用ねじ継手を提供することである。
Specifically, the object of the present invention is, as illustrated in FIG. 2, as shown in FIG. As long as tension and compression occur on the inside and the section does not deform, it can be considered to be equivalent to the load of the axial force.)
Includes the entire inside of the ellipse with 100% equivalent stress (VME), and the external pressure area is within the API collapse pressure (considering axial force) 100% specified by API5C3, or the inside of the ellipse with 100% equivalent stress Von Mises. It is a joint that can maintain internal / external pressure leakage resistance and joint strength under compound load conditions including all smaller areas, and (ii) the above Von Mises equivalent stress of 100.
% Of the ellipse and the API5C3 collapse value ellipse, no matter how the load changes repeatedly, it is a joint that can maintain its leak resistance and joint strength, and can be reused many times. To provide.

【0019】なお、繰り返し変動負荷に対する安全性の
目安として、繰り返し変動負荷後のトルク保持率 (変動
負荷をうける前の締結トルクそのものに対する負荷後の
保持トルクの割合) を指標としてその60%を基準とす
る。
As a measure of safety against repetitive fluctuating loads, the torque holding rate after repetitive fluctuating loads (the ratio of the holding torque after loading to the fastening torque itself before receiving fluctuating loads) is used as an index, with 60% as a reference. And

【0020】これらの点に関し、従来技術、例えば前述
の(A) の例では、径の大きいサイズでも再使用可能な継
手となり、かつ耐圧縮力も高くVME 応力楕円の圧縮側50
〜60%位までの範囲はカバーできるが、それ以上の圧縮
力下では、特にその除荷後のシール性が困難であり、繰
り返し負荷に対しても耐性が低い。
Regarding these points, in the prior art, for example, the above-mentioned example (A), the joint becomes a reusable joint having a large diameter, and has a high compression resistance and a high compression resistance of the VME stress ellipse.
The range up to about 60% can be covered, but under a higher compressive force, it is particularly difficult to seal after unloading, and the resistance to repeated loads is low.

【0021】同じく(B) の例では、ねじフォームの寸法
的制約を設けることにより従来あるものと同じく、十分
に高い耐引張力性 (管体100 %以上) と共にやはり高い
耐圧縮性と圧縮負荷後の気密性も有するが、まだ50%管
体強度の圧縮力負荷後の気密性であり、100 %圧縮まで
は負荷できない。
Similarly, in the case of (B), by setting the dimensional restriction of the thread form, it has a sufficiently high tensile strength (100% or more of the tubular body) and also a high compressive resistance and a compressive load as in the conventional case. Although it also has airtightness after compression, it is still airtight after a compressive load of 50% tube strength and cannot be loaded up to 100% compression.

【0022】(C) の例では、リップ部の形状寸法因子に
制限を加え、かつそれ等の関連する一次式を満たすこと
により、すぐれた耐外圧性を得るものであるが荷重変動
に対する耐性は考えられず、例えば高い圧縮力を受けた
とき、除荷後において十分な耐外圧性を有しているかど
うかは不明である。
In the example (C), excellent external pressure resistance is obtained by restricting the shape and size factor of the lip portion and satisfying the related linear expressions, but the resistance to load fluctuation is not improved. Unexpectedly, for example, when subjected to a high compressive force, it is unknown whether or not it has sufficient external pressure resistance after unloading.

【0023】(D) の例では、ショルダ角度の制限とリッ
プ率の制限とにより、優れた耐外圧性を得んとするもの
であるが、やはり荷重変動に対する耐性は考えられず、
例えば(C) の例の場合と同じく、高い圧縮力を受けたと
き、除荷後において十分な耐外圧性を有しているかどう
かは不明である。
In the example of (D), excellent external pressure resistance is obtained by the limitation of the shoulder angle and the limitation of the lip ratio.
For example, as in the case of (C), it is unknown whether or not it has sufficient external pressure resistance after unloading when subjected to a high compressive force.

【0024】つまり、(C) の例も(D) の例も、ピンとボ
ックスとを締結したままの状態では高い耐外圧性を有す
るが、例えば高い軸圧縮力を受けたとき除荷後には、そ
の耐外圧性能をそのまま保持し得るかどうかは不明であ
る。耐内圧性についても同様である。
That is, both the examples (C) and (D) have a high external pressure resistance when the pin and the box are fastened, but for example, when unloaded when subjected to a high axial compression force, It is unknown whether the external pressure resistance can be maintained as it is. The same applies to the internal pressure resistance.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決するため、メタルシール部、トルクショルダ部を
持つねじ継手が様々な荷重を受ける時の挙動について詳
細な分析・検討を行った結果下記の事項を知見した。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has conducted a detailed analysis and study on the behavior when a threaded joint having a metal seal portion and a torque shoulder portion receives various loads. As a result, the following items were found.

【0026】(i) 引張力に対しては従来から用いられて
いる負の荷重面フランク角の台形ねじ(APIバットレスね
じ形状を改良した形) で、かつ、ねじの完全噛み合い長
さが管本体肉厚の3倍以上あり、かつピン側ねじをテー
パを変えずに管外面にルート面が消去するまでできるだ
け長く取り、それにボックス側ねじで十分に対応させる
ことにより、管本体の強度以上の引張強度を得ることが
できるということを応用できる。もちろん、ボックス側
の肉厚・強度が十分あることが前提条件であり、目的に
よっては、継手の外径的制約からボックス側の強度を低
くせねばならぬこともあるが、ねじ部の機構は変わらな
い。
(I) For a tensile force, a conventionally used trapezoidal screw with a negative load surface flank angle (an improved form of the API buttress screw) and a complete engagement length of the screw is equal to the pipe body. At least three times the wall thickness, and take the pin-side thread as long as possible without changing the taper until the root surface is erased on the outer surface of the pipe, and make it sufficiently compatible with the box-side screw to achieve a tensile strength higher than the strength of the pipe body. It can be applied that strength can be obtained. Of course, it is a prerequisite that the thickness and strength of the box side is sufficient, and depending on the purpose, the strength of the box side may need to be reduced due to the outer diameter restrictions of the joint. does not change.

【0027】(ii)圧縮力に対しては、従来用いられてい
る軸方向に隙間のあるねじでは、管体強度近くの圧縮力
を受けるとはじめに負荷を受けるトルクショルダ部は管
体よりは当然、接触面積が小さく負荷を支えきれず降伏
し塑性変形を生ずる。この塑性変形の軸方向の大きさは
ねじ部の軸方向の隙間に左右され、隙間があるかぎりこ
れは避けられない。このトルクショルダ部の変形はメタ
ルシール部のピン側とボックス側との間でゆるむ側の軸
方向ずれを生じ、特に何度も再使用可能にするために選
択される急なシールテーパの場合、そのゆるみ方が顕著
であり、圧縮負荷後の引張下の耐リーク性に重大な影響
を及ぼす。
(Ii) With respect to the compressive force, in the case of a screw having a gap in the axial direction, which is conventionally used, when a compressive force close to the strength of the tube is received, the torque shoulder portion which receives the load first is naturally larger than the tube. In addition, the contact area is small and the load cannot be supported, yielding and causing plastic deformation. The magnitude of this plastic deformation in the axial direction depends on the axial gap of the screw portion, and this is inevitable as long as there is a gap. This deformation of the torque shoulder results in an axial displacement of the loose side between the pin side and the box side of the metal seal part, especially in the case of a steep seal taper that is selected to be reusable many times. The looseness is remarkable, and has a significant effect on the leak resistance under tension after compression load.

【0028】従って、圧縮力を直接メタルシール部へ影
響させぬためには締結の途中から締結終了後に至るまで
常にねじ挿入面側が接触し、ある程度の面圧を保持して
いることが必要である。また、管体強度と同等程度の高
い圧縮力に耐えるには、少なくとも引張軸力の場合に必
要なねじ長さは必要と想像される。この場合、特開平9
−119564号公報にて検討した内容を活用できる。
Therefore, in order to prevent the compressive force from directly affecting the metal seal portion, it is necessary that the screw insertion surface always comes into contact from the middle of the fastening to after the fastening, so that a certain surface pressure is maintained. . In order to withstand a high compressive force equivalent to the strength of the tubular body, it is conceivable that at least a screw length necessary for a tensile axial force is necessary. In this case, Japanese Patent Application Laid-Open
The contents discussed in -119564 can be used.

【0029】(iii) 耐内圧性 (気密性) については、ピ
ン先端部にメタルシール部を設け、ピン側とボックス側
との間に適切な正の干渉量を持たせることで十分な気密
性が得られることが知られており、一般にはこれを採用
することで解決できる。
(Iii) With respect to the internal pressure resistance (airtightness), sufficient airtightness can be obtained by providing a metal seal portion at the tip of the pin so as to have an appropriate amount of positive interference between the pin side and the box side. Is known to be obtained, and can be generally solved by adopting this.

【0030】ただし、ねじ部の干渉量の存在は、メタル
シール部のピン側とボックス側とを離す方向の作用をお
よぼすことから、メタルシール部の干渉量がねじ部の干
渉量より大きくなくてはならない。
However, since the presence of the interference amount of the screw portion exerts an action in the direction of separating the pin side and the box side of the metal seal portion, the interference amount of the metal seal portion is not larger than the interference amount of the screw portion. Not be.

【0031】(iv)耐外圧性を確保するためには、特開平
9−119565号公報にて検討し結論づけたリップ率52%以
上を確保する方法、あるいは特願平8−251163号にて検
討し、結論づけたシールリップ部の形状因子寸法的制約
条件を考えかつ、実験と解析とで見出した一次関数的相
互関係を与える方法により、耐外圧シール性はAPI5C3に
て計算されるAPI 管体コラプス圧以上が確保されること
が理解できる。
(Iv) In order to ensure the external pressure resistance, a method of securing a lip ratio of 52% or more, which was studied and concluded in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-119565, or a method disclosed in Japanese Patent Application No. 8-251163. In consideration of the constrained form factors and dimensional constraints of the seal lip, and by giving a linear functional correlation found in experiments and analysis, the seal resistance against external pressure is calculated by API5C3. It can be understood that the pressure or more is secured.

【0032】(v) 以上 (i)、(ii)、(iii) 、(iv)は、全
て単独負荷あるいは静的負荷についての検討結果であ
り、実際の油井・ガス井等の開発・採集 (生産・圧入作
業) 時には様々な変動負荷が加わり、特に最近の開発技
術の発展進歩によりその傾向は顕著である。従って、変
動負荷に対してもまず上記 (i)〜(iv)の性能を保持でき
てはじめて継手としての性能を信頼できることとなる。
(V) The above (i), (ii), (iii), and (iv) are all the results of studying a single load or a static load. (Production / injection work) Sometimes, various fluctuating loads are applied, and the tendency is remarkable due to the recent progress of development technology. Therefore, the performance of the joint can be trusted only when the performances (i) to (iv) described above can be maintained even with respect to a fluctuating load.

【0033】そこで、この変動負荷に対する安定性を確
保するには、大きな軸力の変化を受けてもねじ部がゆる
まないこと、いいかえれば締結した時に与えたトルクが
無くならないことが必要である。
Therefore, in order to secure the stability against the fluctuating load, it is necessary that the screw portion does not loosen even when receiving a large change in the axial force, in other words, it is necessary that the torque applied at the time of fastening is not lost.

【0034】なお、ねじ継手が加工されている管体は通
常鋼管であり、従って引張・圧縮という正反対の負荷
が、しかも共に降伏点近くの大きな負荷が繰り返し加わ
ればその材料の性質・性能自体が変化してゆき、元のま
まの性質・性能を保持し得ないことは明白な事実であり
避けられない。
The pipe on which the threaded joint is machined is usually a steel pipe. Therefore, when the loads opposite to each other in tension and compression are applied repeatedly, and the large load near both the yield points is repeatedly applied, the properties and performance of the material itself are changed. It is an obvious fact that it is changing and cannot maintain its original properties and performance.

【0035】一方、油井・ガス井等に用いられるケーシ
ングパイプ (井戸を構成する構造用パイプ) やチュービ
ングパイプ (地下流体の生産用パイプ) がその長い使用
期間中にうける、管体が降伏するほどの引張・圧縮負荷
の回数は、さほど多くはなく、おおむね数回であり管体
自体十分に耐えうる範囲である。
On the other hand, casing pipes (structural pipes constituting wells) and tubing pipes (pipes for producing underground fluids) used in oil wells and gas wells, etc., are subjected to a long period of use, and the pipes are more likely to yield. The number of times of tension / compression load is not so large, is about several times, and is in a range that can sufficiently withstand the tube itself.

【0036】従って、そのような管体の継手部で考える
変動負荷も同様であり、管体の降伏点近くまでもの高い
変動負荷については数回の繰り返し負荷に耐えられれば
十分であると言える。
Therefore, the same applies to the fluctuating load considered in such a joint portion of the pipe. It can be said that it is sufficient to withstand several repetitive loads for a fluctuating load as high as near the yield point of the pipe.

【0037】以上の変動負荷に対する安定性を確保する
ためには上記(i) 、(ii)、(iii) 、(iv)に述べたことば
かりでなく、ねじ長さについて下記の条件を加える必要
があることが判明した。
In order to secure the stability against the above-mentioned fluctuating load, it is necessary to add not only the above-mentioned (i), (ii), (iii) and (iv) but also the following conditions for the screw length. It turned out that there is.

【0038】 完全噛合ねじ長さ S>管体の肉厚の3倍以上 ・・・管体の肉厚・外径比 0.096以上の時 同上 S>管体の肉厚の4倍以上 ・・・管体の肉厚・外径比 0.084以上の時 同上 S>管体の肉厚の5倍以上 ・・・管体の肉厚・外径比、上記以外の時 但し、管体・肉厚外径比が0.052 以下の場合はリップ部
の増肉により、リップ部内面を可能な範囲で管内面以下
とする。なお、 (管体の肉厚) / (外径) の比を、本明
細書では単に管体の肉厚・外径比あるいは管肉厚対管外
径比と称する。
Completely engaged screw length S> Three times or more the wall thickness of the pipe ・ ・ ・ When the wall thickness / outer diameter ratio is 0.096 or more Same as above S> 4 times or more the wall thickness of the pipe ・ ・ ・When the thickness / outer diameter ratio of the tube is 0.084 or more Same as above S> 5 times or more the wall thickness of the tube ・ ・ ・ Thickness / outer diameter ratio of the tube, other than the above, but outside the tube / thickness When the diameter ratio is 0.052 or less, the inner surface of the lip is reduced to the inner surface of the pipe as much as possible by increasing the thickness of the lip. In this specification, the ratio of (wall thickness of pipe) / (outer diameter) is simply referred to as the wall thickness / outer diameter ratio or pipe thickness to pipe outer diameter ratio.

【0039】ここに、本発明は、上述のような知見に基
づくものであり、その要旨は次の通りである。 (1) ねじ形状が概ね台形状のテーパねじからそれぞれ成
る、雄ねじを有するピン部と雌ねじを有するボックス部
とを備え、ピン部に設けたメタルシール部形成用のねじ
無し部と、ボックス部に設けたメタルシール部形成用の
ねじ無し部とでメタルシール部を構成し、かつピン部の
先端に設けたトルクショルダ部形成用のねじ無し部とボ
ックス部に設けたトルクショルダ部形成用のねじ無し部
とを突き合わせてトルクショルダ部を構成する油井管用
ねじ継手において、下記各項目を満足することを特徴と
する油井管用ねじ継手。
Here, the present invention is based on the above findings, and the gist is as follows. (1) A thread portion is formed of a taper screw having a substantially trapezoidal shape, and includes a pin portion having a male thread and a box portion having a female thread, and a threadless portion for forming a metal seal portion provided on the pin portion, and a box portion having The metal seal portion is formed by the provided screwless portion for forming the metal seal portion, and the screwless portion for forming the torque shoulder portion provided at the tip of the pin portion and the screw for forming the torque shoulder portion provided on the box portion. A threaded joint for oil country tubular goods having a torque shoulder portion by abutting against a non-threaded part, characterized by satisfying the following items.

【0040】(イ) ねじの荷重面フランク角が−20℃以上
0℃未満、挿入面フランク角が25°を越え45°以下で、
さらに雄ねじと雌ねじとの間に正のねじ干渉量を有し、
継手の締結途中および締結完了時に雄ねじと雌ねじの荷
重面および挿入面が相互に共に接触すると共に、ねじの
頂面と底面とに共に隙間を設けること。
(A) The flank angle of the screw load surface is -20 ° C or more and less than 0 ° C, and the flank angle of the insertion surface is more than 25 ° and 45 ° or less.
Furthermore, there is a positive screw interference amount between the male screw and the female screw,
During the fastening of the joint and at the completion of the fastening, the load surface and the insertion surface of the male screw and the female screw are in contact with each other, and a gap is provided between the top surface and the bottom surface of the screw.

【0041】(ロ) ねじ干渉量 (δ) として下記(1) また
は(2) 式を用いてねじ部全長について算出した値のう
ち、最も小さい値の2倍をその上限値とし、該上限値の
5%をその下限とすること。
(B) As the screw interference amount (δ), of the values calculated for the total length of the screw portion using the following equation (1) or (2), twice the smallest value is set as the upper limit value. 5% of that as the lower limit.

【0042】[0042]

【数1】 (Equation 1)

【0043】 ここで、 δ:半径分ねじ干渉量(mm) σy :継手材料の降伏強度(kgf/mm2) E:継手材料のヤング率(kgf/mm2) D :ボックス外径(mm) d:ピン内径(mm) dp :ねじのピッチ円直径(mm) La2:(dp2−d2) Lb2: (D2−dp2) 但し、ねじ干渉量はメタルシール部の干渉量より小さい (ねじ干渉量<メタル シール部干渉量) 。Here, δ: Radial thread interference amount (mm) σy: Yield strength of joint material (kgf / mm 2 ) E: Young's modulus of joint material (kgf / mm 2 ) D: Box outer diameter (mm) d: Pin inner diameter (mm) dp: Screw pitch circle diameter (mm) La 2 : (dp 2 -d 2 ) Lb 2 : (D 2 -dp 2 ) However, the amount of screw interference is based on the amount of metal seal interference. Small (screw interference <metal seal interference).

【0044】(ハ) ピン部の雄ねじとボックス部の雌ねじ
との完全ねじの噛み合い長さが締結時に管本体肉厚の (a) 3倍以上:管肉厚対管外径比が 0.096以上のとき、 (b) 4倍以上: 〃 0.084以上、0.096 未
満のとき、 (c) 5倍以上:上記(a) 、(b) 以外のとき、であるこ
と。ただし、管肉厚対管外径比0.052 以下のものはピン
部のシールリップ部内径を可能な範囲で管内径以下とす
る。
(C) The engagement length of the complete screw between the male screw of the pin portion and the female screw of the box portion is (a) at least three times the wall thickness of the pipe body at the time of fastening: the pipe wall thickness to pipe outer diameter ratio is 0.096 or more. (B) 4 times or more: と き When it is 0.084 or more and less than 0.096, (c) 5 times or more: It is other than the above (a) and (b). However, if the ratio of the pipe wall thickness to the pipe outer diameter is 0.052 or less, the inner diameter of the seal lip of the pin portion is set to the pipe inner diameter or less as much as possible.

【0045】(ニ) トルクショルダ部のショルダ角度を
θ:5〜20°とし、かつシールリップ部のリップ部の根
元の厚さ(S1)と管肉厚(Wt)との間の下記式で定義したリ
ップ率を0.52以上とする。 (S1/DB)/(Wt/OD) ≧0.52 ここで、DB:リップ部の根元の外径 OD:管外径 但し、Wt/OD が小さく且つWtが薄肉の場合、管端スエー
ジ等の前加工により上記で定めたリッブ率が≧0.52を満
足させる。
(D) The shoulder angle of the torque shoulder is θ: 5 to 20 °, and the following formula between the thickness (S1) of the base of the lip of the seal lip and the wall thickness (Wt) of the pipe is obtained. The defined lip ratio is 0.52 or more. (S1 / DB) / (Wt / OD) ≥ 0.52 where DB: outer diameter at the base of the lip OD: pipe outer diameter However, when Wt / OD is small and Wt is thin, before pipe end swage etc. The rib ratio determined above satisfies ≧ 0.52 by processing.

【0046】または、 (ホ) ピン部先端のねじ無し部、およびボックス部奥のね
じ無し部の形状を決める各因子、リップ長さ:We(mm):
シール長さ:S(mm)、シールテーパ:Ts、ショルダ角
度:θ( °) 、リップ率:Rがそれぞれ下記の範囲にあ
り、かつこれ等による一次多項式である関数fがf>1.
2 を満足すること 6mm≦We(mm)≦30mm、 3mm≦S(mm)≦10mm 1/16≦Ts≦1、 0°≦θ (°) ≦20°、 0.25≦R≦
0.75 ここで f=−3.26×10-1+3.19×10-2 (1/°) ×θ (°)+1.4
3×R−4.67×10-4(1/mm)×We(mm)+8.39×10-2(1/mm)
×S(mm)−6.22×10-1×Ts R={ (ピン側リップ部の根元の肉厚) / (リップ部の
根元の外径) }/{ (管本体肉厚) / (管本体外径) } を特徴とする、油井管用ねじ継手である。
Or (e) Factors determining the shape of the threadless portion at the tip of the pin portion and the threadless portion at the back of the box portion, lip length: We (mm):
The seal length: S (mm), the seal taper: Ts, the shoulder angle: θ (°), and the lip ratio: R are in the following ranges, and the function f, which is a first-order polynomial, is f> 1.
2mm 6mm ≦ We (mm) ≦ 30mm, 3mm ≦ S (mm) ≦ 10mm 1/16 ≦ Ts ≦ 1, 0 ° ≦ θ (°) ≦ 20 °, 0.25 ≦ R ≦
0.75 where f = −3.26 × 10 -1 + 3.19 × 10 -2 (1 / °) × θ (°) +1.4
3 × R−4.67 × 10 −4 (1 / mm) × We (mm) + 8.39 × 10 −2 (1 / mm)
× S (mm) −6.22 × 10 −1 × Ts R = {(wall thickness at the root of the pin side lip) / (outer diameter of the root of the lip)} / {(wall thickness of the pipe body) / (tube body This is a threaded joint for oil country tubular goods, characterized by (outer diameter)}.

【0047】[0047]

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる上述の各構
成要件 (イ) ないし (ホ) についてその限定理由を詳述
する。構成要件(イ) 、(ロ) によって、ねじの締結の途中
から締結終了までねじ荷重面と挿入面両方でピン側とボ
ックス側とが接しており、引張力のみならず圧縮力をも
ねじ部でその負荷の初期から負荷する機構となる。従っ
て、メタルシール部を有するショルダ部に過剰な負荷が
加わらずショルダ部の変形やそれに起因すると思われる
圧縮負荷後、引張負荷中のシール性の破壊ないし減退を
防止できる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the reasons for limiting each of the above constituent elements (a) to (e) according to the present invention will be described in detail. According to the configuration requirements (a) and (b), the pin side and the box side are in contact with both the screw load surface and the insertion surface from the middle of the screw tightening to the end of the screw tightening. This is a mechanism for loading from the beginning of the load. Therefore, an excessive load is not applied to the shoulder portion having the metal seal portion, and the deformation or deformation of the shoulder portion, and the destruction or deterioration of the sealing property during the tensile load after the compressive load considered to be caused by the deformation can be prevented.

【0048】ここで、挿入面フランクの角度を45°以下
と限定したのは、圧縮力を負担した場合にその力がねじ
面で管半径方向に分担されボックス部をおし広げる作用
が働き、特に45°を越えるとその作用が圧縮力以上にな
ると考えられるため、45°以下に制限した。25°超に限
定するのは焼付きを防止するためである。ねじの荷重面
フランク角は、継手の引張性能を確保するため、−20°
以上で0°未満とした。好ましくは−10°以上、−3°
以下である。
Here, the reason why the angle of the flank of the insertion surface is limited to 45 ° or less is that when a compressive force is applied, the force is shared by the screw surface in the radial direction of the pipe, and the action of expanding the box portion works. In particular, if the angle exceeds 45 °, the effect is considered to be greater than the compressive force. The reason for limiting to more than 25 ° is to prevent seizure. The flank angle of the load surface of the screw is -20 ° to secure the tensile performance of the joint.
Above was less than 0 °. Preferably -10 ° or more, -3 °
It is as follows.

【0049】本発明において継手締結完了時に1対1で
対応して噛み合う雄ねじと雌ねじのそれぞれのピッチ円
直径の差で定義されるねじ干渉量を正値とすること、す
なわち、所定のねじ干渉量をもたせることとしているの
は、継手の締結途中でもねじ部にある程度のトルクを発
生させて、締結トルクを増加させるためである。
In the present invention, the screw interference amount defined by the difference between the pitch circle diameters of the male screw and the female screw that mesh with each other in a one-to-one manner when the joint is completed is set to a positive value, that is, the predetermined screw interference amount The reason is that a certain amount of torque is generated in the threaded portion even during the fastening of the joint to increase the fastening torque.

【0050】継手のねじ干渉量の上限値は、前述の(1)
、(2) 式から求められる値のうち最も小さい値の2倍
とする。ここで、最も小さい値とは、テーパねじの場合
にはピッチ円直径は直線的に変化するため、ねじ部全長
に亘って(1) 、(2) 式で算出した値の最も小さい値のこ
とであり、通常、ピン部およびボックス部の先端になる
ほどその肉厚が減少するので、それぞれの先端部での諸
元に基づいて算出された値となる。
The upper limit value of the thread interference amount of the joint is as described in the above (1)
, (2) is twice the smallest value obtained from the expression. Here, the smallest value is the smallest value calculated by the formulas (1) and (2) over the entire length of the threaded portion because the pitch circle diameter changes linearly in the case of a tapered screw. In general, the thickness decreases at the tip of the pin portion and the box portion, and thus the value is calculated based on the specifications at the respective tip portions.

【0051】一方、ねじ干渉量が小さ過ぎると、締結完
了時に発生するねじの接触面圧が小さくなり、ねじ部に
適度のトルクを発生させることができない。そこで、ね
じ干渉量の下限を、上記(1) 、(2) 式から算出されたね
じ干渉量の上限の5%とする。
On the other hand, if the screw interference amount is too small, the contact surface pressure of the screw generated at the time of completion of the fastening becomes small, so that an appropriate torque cannot be generated in the screw portion. Therefore, the lower limit of the screw interference amount is set to 5% of the upper limit of the screw interference amount calculated from the above equations (1) and (2).

【0052】継手締結途中および締結完了時に雄ねじと
雌ねじの荷重面と挿入面の両方を相互に接触させるの
は、一つには、継手の圧縮性能を確保するためである。
すなわち、継手に圧縮力が作用しても、雄ねじと雌ねじ
が互いに軸方向にずれることなく、圧縮力をねじ部で分
担させるためである。これにより、前述のように規定さ
れた挿入面フランク角の効果を十分に発揮させることが
できる。
The reason why both the load surface and the insertion surface of the male screw and the female screw are brought into contact with each other during the joint fastening and at the completion of the fastening is, in part, to ensure the compression performance of the joint.
That is, even if a compressive force is applied to the joint, the male screw and the female screw do not shift from each other in the axial direction, and the compressive force is shared by the screw portions. Thereby, the effect of the insertion surface flank angle defined as described above can be sufficiently exerted.

【0053】また、いま一つの理由は、締結途中でも荷
重面と挿入面を接触させることにより、ねじ面での接触
面圧を適度に増加させ、締結完了時の締結トルクを高く
保持し、継手の緩みを防止するためである。
Another reason is that the load surface and the insertion surface are brought into contact with each other even during the fastening, so that the contact surface pressure on the screw surface is appropriately increased, and the fastening torque at the time of completion of the fastening is maintained high. This is to prevent loosening.

【0054】(ハ) 本発明によれば、ねじの荷重面、挿入
面の両方の面でピン部とボックス部とが接している故、
締結トルクはゆるみにくく、また高い圧縮負荷を受けて
もシールリップ部のトルクショルダ部の変形が無い故に
締結トルクを高い割合で保持できる傾向を持つ。しか
し、実際のねじ継手にて圧縮負荷除荷後、引張負荷中の
シール性を確保する (いいかえれば、ねじ継手性能の安
定性を確保する)ためには、一定以上のねじ長さが必要
であり、それは引張負荷の場合の例から管肉厚の3倍以
上であることは容易に想像つくが、引張の場合、ねじの
荷重負荷面のフランク角は通常+3°〜−10°程度であ
り、引張力が加わってもそれが径方向への力となってピ
ン部およびボックス部を拡げる作用は小さいと言える。
また、圧縮力の負担面である挿入面の角度も、より小さ
い、管軸に立った角度にした方がよい。それは、圧縮力
を受けた時にその力が挿入面で分散されてボックス部を
押し広げる作用が少なくなり、ボックス部に生ずるフー
プ応力が小さくできることやピン部のねじ部を軸芯方向
に押し込む作用も小さくなり、大きな繰り返し圧縮負荷
に対する耐性が高くなるからである。
(C) According to the present invention, since the pin portion and the box portion are in contact with both the load surface and the insertion surface of the screw,
The fastening torque is unlikely to be loosened, and has a tendency to be able to hold the fastening torque at a high rate because the torque shoulder portion of the seal lip portion is not deformed even under a high compression load. However, in order to secure the sealing performance during the tensile load after the compression load is removed from the actual threaded joint (in other words, to ensure the stability of the threaded joint performance), a certain length of screw is required. Yes, it is easy to imagine that it is more than three times the pipe wall thickness from the example of tensile load, but in the case of tension, the flank angle of the screw load surface is usually about + 3 ° to -10 °. It can be said that even if a tensile force is applied, the force exerts in the radial direction to expand the pin portion and the box portion, so that the effect of the action is small.
Further, it is preferable that the angle of the insertion surface, which is the surface on which the compressive force is borne, is set to a smaller angle standing on the tube axis. This is because when the compressive force is received, the force is dispersed on the insertion surface and the effect of expanding the box part is reduced, the hoop stress generated in the box part can be reduced, and the function of pushing the screw part of the pin part in the axial direction is also reduced. This is because the resistance to a large repetitive compression load increases.

【0055】しかし、ねじ加工上のねじ幅の公差の最大
値は工場での大量生産を考えれば最小限0.06mmまでは必
要であることや、ねじの荷重面と負荷面の両面でピン部
とボックス部とが接する機構を保持するためには、ねじ
頂面と底面とに隙間を設け、上記ねじ幅方向の加工公差
による隙間代を吸収する必要がある。しかし、この頂
面、底面の隙間を大きく取ることは、ねじの有効噛み合
い幅は一定であるから、ねじ山高さをそれだけ余計に高
くすることになり、ねじ長さも長く、相対的に長大なね
じとなりコスト上も不利である。従い、この頂面、底面
の隙間は0.1 mm程度としたい。荷重面の角度を−3°と
すると、上記条件から挿入面フランク角θは下記式より
33.12°以上必要となる。
However, the maximum value of the tolerance of the thread width in thread processing is required to be a minimum of 0.06 mm in consideration of mass production at a factory. In order to maintain the mechanism in contact with the box portion, it is necessary to provide a gap between the screw top surface and the bottom surface to absorb the clearance due to the processing tolerance in the screw width direction. However, increasing the clearance between the top and bottom surfaces means that the effective meshing width of the screw is constant, so that the height of the screw thread will be extra high, and the screw length will be long. This is disadvantageous in cost. Therefore, the gap between the top and bottom surfaces should be about 0.1 mm. If the angle of the load surface is -3 °, the flank angle θ of the insertion surface is
33.12 ° or more is required.

【0056】[0056]

【数2】 (Equation 2)

【0057】従って耐圧縮性の場合、必要ねじ長さは耐
引張性に比べより長い。引張負荷時に比べ、より大きな
力が径方向に働く。しかも、この力はピン側ねじの根元
側、およびボックス側ねじのメタルシール部に近い側で
顕著となり、管体強度に近い高い圧縮力が働けば、それ
だけ大きな力が狭い部分に働くことになる故、その部分
のフランク面の接触状態に変化を生じ、締結トルクもそ
の部分では小さくなってしまうことは想像に難くない。
つまり、何回か大きな圧縮負荷を受ければピン部とボッ
クス部とのねじ結合部分の両端部から徐々にその締結ト
ルクが無くなってゆくと考えられる。
Therefore, in the case of compression resistance, the required screw length is longer than the tensile resistance. A larger force acts in the radial direction than when a tensile load is applied. Moreover, this force becomes remarkable on the base side of the pin-side screw and on the side of the box-side screw close to the metal seal portion. If a high compressive force close to the tube strength is applied, a correspondingly large force acts on a narrow portion. Therefore, it is not difficult to imagine that a change occurs in the contact state of the flank surface in that portion, and the fastening torque also becomes small in that portion.
That is, if a large compressive load is applied several times, it is considered that the fastening torque gradually disappears from both ends of the screw connection portion between the pin portion and the box portion.

【0058】従って、耐圧縮負荷の場合に必要なねじ長
さとしては、上記締結が高い圧縮負荷で弛緩してゆく部
分の長さを見込んだものでなければならず、結果として
より長いねじ長さが必要となる。
Therefore, the screw length required in the case of a compressive load resistance must take into account the length of the portion where the above-mentioned fastening relaxes under a high compressive load. As a result, a longer screw length is required. Is required.

【0059】この場合、圧縮力により生ずる径方向の力
でねじ部が変形を生ずる生じ易さはその部分の環状体の
剛性によると考えられ、詳細な検討の結果、 管体肉厚・管外径比:R≧0.096 の場合 必要な完全ねじ噛合長さL≧管体肉厚の3倍 管体肉厚・管外径比: 0.096>R≧0.084 の場合 必要な完全ねじ噛合長さL≧管体肉厚の4倍 管体肉厚・管外径比: 0.084>R≧0.052 の場合 必要な完全ねじ噛合長さL≧管体肉厚の5倍 管体肉厚・管外径比:R<0.052 の場合 必要な完全ねじ噛合長さL≧管体肉厚の5倍 但し、この場合、ピン部のシールリップ部内径は、管本
体基準内径まで下げて、 (インターナルフラッシュ状
態) 圧縮力の一部をトルクショルダ面で支え、ねじ部の
負担を軽くする必要がある、ということが判明した。
In this case, it is considered that the likelihood of the thread portion being deformed by the radial force generated by the compression force depends on the rigidity of the annular body at that portion. When the diameter ratio is R≥0.096, the required full thread engagement length L≥3 times the pipe wall thickness When the wall thickness / outer diameter ratio of the pipe is 0.096> R≥0.084, the required full thread engagement length L≥ 4 times the pipe wall thickness Pipe wall thickness / pipe outer diameter ratio: 0.084> R ≧ 0.052 Required complete screw engagement length L ≧ 5 times the pipe wall thickness Pipe wall thickness / pipe outer diameter ratio: In the case of R <0.052, the required full thread engagement length L ≧ 5 times the pipe wall thickness However, in this case, the inner diameter of the seal lip of the pin part is lowered to the pipe body reference inner diameter, and (internal flush state) compression It has been found that it is necessary to support a part of the force with the torque shoulder surface to reduce the load on the screw portion.

【0060】継手性能のうち残る耐外圧性について単純
負荷状態にて耐外圧シール性さえ確保されていれば、上
記構成要件(イ) 〜(ハ) によりねじ継手の安定性が確保さ
れている限り失われるものではない。
Regarding the remaining external pressure resistance among the joint performance, as long as the external pressure sealing property is ensured even under a simple load condition, as long as the stability of the threaded joint is ensured by the above constitutional requirements (a) to (c). Not lost.

【0061】従って、前述の構成要件(ニ) または(ホ) が
成立することが耐外圧性を保持するための十分条件であ
る。以上により本発明の目的は、(イ) 〜(ニ) または(イ)
〜(ハ) と(ホ) が成立することにより達成できる。
Therefore, it is a sufficient condition for maintaining the external pressure resistance that the above constitutional requirements (d) or (e) are satisfied. Thus, the object of the present invention is (a) to (d) or (a)
This can be achieved by satisfying (c) and (e).

【0062】図3はピン部の寸法関係の説明図であり、
以下における本発明の説明に関連させて説明すると次の
通りである。ピン部11は管外径(OD)、管内径(ID)、肉厚
(Wt)を有し、シールリップ部17を単にリップ部と云い、
その長さ(We)をリップ長さと云い、リップ部は根元外径
(DB)、根元肉厚(S1)および根元内径(Dy)を有している。
そしてメタルシール部13の長さをシール長さ(S) 、その
テーパをシールテーパ(Ts)と云う。
FIG. 3 is an explanatory view of the dimensional relationship of the pin portion.
The following is a description in connection with the description of the present invention below. Pin part 11 is tube outer diameter (OD), tube inner diameter (ID), wall thickness
(Wt), the seal lip portion 17 is simply called a lip portion,
The length (We) is called the lip length.
(DB), root thickness (S1), and root inner diameter (Dy).
The length of the metal seal portion 13 is called a seal length (S), and its taper is called a seal taper (Ts).

【0063】ここに、構成要件(ニ) においてリップ率を
0.52以上とするのは、API 規定の最小コラプス圧に対し
てピン部のリップ部の変形を小さくし、メタルシール部
のシール性を保持するに必要な剛性をシールリップ部に
もたせるためであり、もちろんショルダ角度 (θ) が5
〜20°であることと共に所定の耐外圧機能を持たせるも
ので、リップ厚単独ではそのようなすぐれたシール性を
保持できるとは限らない。つまりピン部のシールリップ
部がある程度大きく変形するとメタルシール部のシール
機構がこわされて耐外圧シール性を保持できなくなる。
このリップ率の上限は特に制限はないが、好ましくは55
〜65%である。但し、Wt/OD が小さく且つWtが薄肉の場
合、上記で定めたリッブ率が≧0.52を満足しないときは
管端スエージ等の前加工により≧0.52を満足させる。
Here, the lip ratio in the constituent requirement (d) is
The reason for setting it to 0.52 or more is to reduce the deformation of the lip portion of the pin portion with respect to the minimum collapse pressure specified by the API and to give the seal lip portion the rigidity necessary to maintain the sealing performance of the metal seal portion. Of course the shoulder angle (θ) is 5
The lip thickness alone is not always able to maintain such excellent sealing properties because the lip thickness is set to about 20 ° and a predetermined external pressure resistance function is provided. In other words, if the seal lip portion of the pin portion is deformed to some extent, the sealing mechanism of the metal seal portion is broken, and the external pressure seal resistance cannot be maintained.
The upper limit of the lip ratio is not particularly limited, but is preferably 55.
~ 65%. However, when Wt / OD is small and Wt is thin, if the rib ratio determined above does not satisfy ≧ 0.52, ≧ 0.52 is satisfied by pre-processing such as pipe end swage.

【0064】また構成要件(ホ) における限定理由は次の
通りである。ショルダ角θのとりうる値の範囲を0°以
上20°以下とするのは、次の理由による。すなわち、上
限を20°とするのは、ショルダ角が20°を超えると、と
くにボックス側トルクショルダ部の最奥肩部で過度の塑
性変形を生じ、トルクの制限機能が損なわれて使用でき
なくなるからである。下限を0°とするのは、ショルダ
角が0°未満 (すなわち、管軸に垂直な断面を挟んで反
対側への角度=a>0) になると、ピン側のメタルシー
ル部形成面をボックス側のメタルシール部形成面から引
き離す方向に作用するためにメタルシール部の密封面圧
が低下し、その結果十分な気密性能が得られなくなるか
らである。
The reasons for limitation in the constituent requirements (e) are as follows. The range of possible values of the shoulder angle θ is set to 0 ° or more and 20 ° or less for the following reason. That is, the upper limit is set to 20 °, when the shoulder angle exceeds 20 °, excessive plastic deformation occurs particularly at the innermost shoulder of the box-side torque shoulder portion, and the torque limiting function is impaired and cannot be used. Because. The lower limit is set to 0 ° because when the shoulder angle is less than 0 ° (that is, the angle to the opposite side with respect to the cross section perpendicular to the tube axis = a> 0), the pin-side metal seal forming surface is boxed. This is because it acts in the direction of separating from the metal seal portion forming surface on the side, so that the sealing surface pressure of the metal seal portion decreases, and as a result, sufficient airtight performance cannot be obtained.

【0065】リップ率Rを0.25以上0.75以下とするの
は、次の理由による。すなわち、上限を0.75とするの
は、実用上、0.75超のリップ厚比を考慮する必要がない
ためである。一方、下限を0.25とするのは、ピン部先端
のリップ部の厚みがこれよりも薄いと、リップ部の剛性
が小さくなりすぎ、わずかな締め過ぎに対してもピン部
先端のリップ部に過度の塑性変形が生じ気密性能が低下
するという、いわゆるオーバートルク性能が悪化するか
らである。
The reason why the lip ratio R is not less than 0.25 and not more than 0.75 is as follows. That is, the upper limit is set to 0.75 because, in practical use, it is not necessary to consider a lip thickness ratio exceeding 0.75. On the other hand, the lower limit is set to 0.25 because if the thickness of the lip at the tip of the pin is thinner than this, the rigidity of the lip will be too small, and the lip at the tip of the pin will not be excessively tight even if it is slightly overtightened. This is because so-called over-torque performance is deteriorated in that plastic deformation occurs and airtightness performance is deteriorated.

【0066】リップ長さWeのとりうる値の範囲を6mm以
上30mm以下とするのは、次の理由による。すなわち、
[メタルシール部形成部端からねじの切れ上がりまでの
間] である[ねじ無し平行部] に接して形成されるピン
部およびボックス部のすき間 (空間) のことを [ねじラ
ンアウトグルーブ] と呼ぶが、リップ長さは、 (リップ
長さ) = (メタルシール部長さ) + [ねじランアウトグ
ルーブ=ねじ無し平行部] で表される。このねじランア
ウトグルーブは、ボックス側のねじ切り加工時の、チェ
ザーと呼ばれるねじ切り工具の切削屑の逃げ場の役目を
果している。したがってリップ長さの下限を6mmとする
のは、最低限必要な大きさのねじランアウトグルーブを
確保するためである。反対に上限を30mmとするのは、ね
じランアウトグルーブ長さをいたずらに長くしても継手
の気密性能、耐引張性能、耐圧縮性能はほとんど向上せ
ず、逆に材料コストが増加するだけだからである。
The range of possible values of the lip length We is set to 6 mm or more and 30 mm or less for the following reason. That is,
The gap (space) between the pin and the box that is formed in contact with the [parallel part without screw], which is the distance from the end of the metal seal part forming part to the end of the screw, is called [screw run-out groove]. However, the lip length is represented by (lip length) = (metal seal length) + [thread runout groove = parallel part without screw]. The thread run-out groove serves as an escape space for cutting chips of a threading tool called a chaser during threading on the box side. Therefore, the reason why the lower limit of the lip length is set to 6 mm is to secure a screw runout groove of a minimum required size. On the other hand, the upper limit is set to 30 mm, because even if the thread run-out groove length is unnecessarily increased, the airtightness, tensile resistance and compression resistance of the joint are hardly improved, and conversely the material cost is increased. is there.

【0067】シール長さSのとりうる値の範囲を3mm以
上10mm以下とするのは、次の理由による。すなわちシー
ル長さの上限を10mmとするのは、シール長さが長いとメ
タルシール部形成部の接触面が大きくなるとともに接触
面圧が小さくなり、気密性能が低下してしまうからであ
る。また、もし気密性能を確保できるだけの接触面圧を
得るためにメタルシール部形成部の嵌合しろを大きくす
ると、今度はメタルシール部形成面で焼き付きが発生し
てしまうからである。
The range of possible values of the seal length S is set to 3 mm or more and 10 mm or less for the following reason. That is, the reason why the upper limit of the seal length is set to 10 mm is that if the seal length is long, the contact surface of the metal seal portion forming portion becomes large, the contact surface pressure becomes small, and the airtightness is reduced. Further, if the fitting margin of the metal seal portion forming portion is increased in order to obtain a contact surface pressure enough to secure the airtight performance, seizure will occur on the metal seal portion forming surface.

【0068】一方、シール長さの下限を3mmとするのは
次の理由による。すなわち、シール長さが短すぎると、
メタルシール部形成面の接触形態が線接触に近い状態に
なり、接触圧が高くなりすぎてメタルシール部形成面の
焼き付きあるいは過度の塑性変形が生じてしまうからで
ある。
On the other hand, the lower limit of the seal length is set to 3 mm for the following reason. That is, if the seal length is too short,
This is because the contact form of the metal seal portion forming surface becomes close to the line contact, and the contact pressure becomes too high, causing seizure or excessive plastic deformation of the metal seal portion forming surface.

【0069】最後に、シールテーパTsのとりうる値の範
囲を1/16以上1以下とするのは、次の理由による。すな
わち、シールテーパの上限を1とするのは、これより大
きいと締結されたる継手を含む管本体に軸方向に引張力
が作用したときに、メタルシール部形成面の接触面圧の
低下率が大きく、気密性能が大幅に低下してしまうから
である。一方、シールテーパの下限を1/16とするのは、
1/16より小さいとメタルシール部形成面が接触しながら
回転する距離、すなわち摺動距離が長くなり、メタルシ
ール部形成面で焼き付きが生じる原因になるからであ
る。
Finally, the range of possible values of the seal taper Ts is set to 1/16 or more and 1 or less for the following reason. That is, when the upper limit of the seal taper is set to 1, the reduction rate of the contact surface pressure of the metal seal portion forming surface when a tensile force acts in the axial direction on the pipe body including the joint to be fastened if the upper limit is larger than this. This is because it is large, and the airtight performance is greatly reduced. On the other hand, the lower limit of the seal taper is 1/16,
If it is smaller than 1/16, the distance that the metal seal portion forming surface rotates while contacting, that is, the sliding distance becomes long, which causes seizure on the metal seal portion forming surface.

【0070】本発明の不等式(ニ) のなかに示される関数
fは、内部シールの形状の範囲内で様々な形状のリップ
部を有するカップリング形式の油井管用ねじ継手を作製
し、外圧負荷の実体試験を行い、その結果を解析するこ
とによって決定された。
The function f shown in the inequality (d) of the present invention is to produce a coupling type oil country tubular good threaded joint having lip portions of various shapes within the range of the shape of the internal seal, It was determined by conducting a substantive test and analyzing the results.

【0071】[0071]

【実施例】図1に示したカップリング方式の継手で、ね
じの肉厚を表1のように種々変更した継手を試作した。
この時、ねじ継手のその他の諸元は次の通りである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The coupling type joint shown in FIG.
At this time, other specifications of the threaded joint are as follows.

【0072】 管体外径 177.8mm 肉厚 表1 ねじフォーム 荷重面フランク角 −3° 挿入面フランク角 35° ねじ高さ 1.575 mm ねじピッチ 5.08mm (5山/インチ) 頂部隙間 0.10mm 底部隙間 0.10mm ねじタイプ ねじ荷重面と挿入面の両面接触ねじ ねじ干渉量 0.20mm メタルシール部干渉量 0.60mm 管およびカップリングの材質 13Cr鋼 (降伏強度56kgf/mm2) 従って、ねじは本発明の構成要件(イ) 、(ロ) を満たし、
また(ニ) を満たすべくリップ率 (R) を一定にしたサン
プルである。なお、ねじテーパは、以上より各サンプル
で一律に決まる。例Aにおいては、管端スエージ加工を
行った。
Pipe outer diameter 177.8 mm Wall thickness Table 1 Screw form Load surface flank angle -3 ° Insertion surface flank angle 35 ° Screw height 1.575 mm Screw pitch 5.08 mm (5 ridges / inch) Top gap 0.10 mm Bottom gap 0.10 mm Screw type Double-sided contact screw between screw load surface and insertion surface Screw interference 0.20mm Metal seal interference 0.60mm Tube and coupling material 13Cr steel (yield strength 56kgf / mm 2 ) (A) and (b) are satisfied,
In addition, the sample has a constant lip ratio (R) to satisfy (d). Note that the thread taper is determined uniformly for each sample as described above. In Example A, tube end swaging was performed.

【0073】 リップ率:R={1/2(DB-Dy)/DB}/(Wt/OD) ボックスの外径はそれぞれの寸法でボックスの危険断面
部強度が管体強度の102 %となるように設定、試作し
た。
Rip rate: R = {1/2 (DB-Dy) / DB} / (Wt / OD) The outer diameter of the box is 102% of the strength of the dangerous cross section of the box at each dimension. Set up and prototype.

【0074】図3は本例で用いる継手の寸法を示す模式
的説明図である。これ等のねじ継手を、繰返し締結試験
・ (引張/圧縮+内圧) ・ (引張/圧縮+外圧) 試験、
圧縮除荷後の引張内圧試験、繰返し引張・圧縮下のねじ
戻し試験を行い、その性能を評価した。
FIG. 3 is a schematic explanatory view showing the dimensions of the joint used in this example. These threaded joints are subjected to repeated fastening tests, (tensile / compressive + internal pressure), (tensile / compressive + external pressure) tests,
A tensile internal pressure test after compression and unloading and a screw return test under repeated tension / compression were performed to evaluate the performance.

【0075】ここで、繰返し締結試験は潤滑用グリスを
ねじ部に塗布し、継手の締結・解放をねじ部またはシー
ル部に焼付きが生じるまで繰り返し行った。なお、最大
繰り返し回数は10回とした。
Here, in the repeated fastening test, lubricating grease was applied to the thread portion, and fastening and release of the joint were repeated until seizure occurred in the thread portion or the seal portion. The maximum number of repetitions was set to 10.

【0076】また、 (引張/圧縮+内圧) ・ (引張/圧
縮+外圧) 試験は、95% Vom Mises相当応力楕円上、内
圧を保持しつつ管体強度の95%引張から95%圧縮までを
往復負荷した後、API5C3で規定のAPI コラプス圧100 %
の楕円上をやはり、引張85%から圧縮100 %までを往復
負荷し、各複合負荷状態での内外圧の濡れの有無を調査
した。また、圧縮除荷後の引張+内圧試験では、あらか
じめ95%管体強度の圧縮力を加え除荷した後、つづけて
95%引張を加え内圧をVME 95%となるように加え引張力
を下げつつ内圧力を上げ、VME 95%のままで変化させ、
95%CEYPまで軸力を下げ、後内圧も下げる、との試験を
3回繰り返した。
The (tensile / compression + internal pressure) and (tensile / compression + external pressure) tests were performed on a stress ellipse equivalent to 95% Vom Mises, while maintaining the internal pressure from 95% tension to 95% compression of the tube strength. After reciprocating load, API collapse pressure specified by API5C3 100%
Again, a reciprocating load was applied from 85% to 100% compression on the ellipse, and the presence / absence of internal / external pressure wetting under each combined load condition was examined. In addition, in the tensile + internal pressure test after unloading, after applying a compressive force of 95% tube strength in advance and unloading,
Apply 95% tension and increase the internal pressure so that the internal pressure becomes VME 95%, reduce the tensile force, increase the internal pressure, and change it with VME 95%,
The test of lowering the axial force to 95% CEYP and lowering the internal pressure afterwards was repeated three times.

【0077】また、繰返し引張・圧縮下のねじ戻し試験
では、一定トルクで締結した継手に締結トルクの60%相
当の一定逆方向トルクを加えて、保持したまま、引張力
と圧縮力とが管体強度の70%から5%ピッチで上昇させ
つつ交互に加え、ねじのゆるみがどの時点で生じるかを
調べた。
In the unscrewing test under repeated tension / compression, a constant reverse torque equivalent to 60% of the fastening torque is applied to a joint fastened with a constant torque, and the tensile force and the compressive force are changed while the joint is maintained. Alternation was performed while increasing the pitch at a pitch of 70% to 5% of the body strength, and it was examined when the loosening of the screw occurred.

【0078】図4は、 (引張/圧縮+内圧) ・ (引張/
圧縮+外圧) 試験の荷重負荷条件を図解して示す模式図
である。 (圧縮/引張+内圧) 試験:0→1→2→3→4→5→
6→7→0→7→6→5→4→3→2→1→0 (圧縮/引張+外圧) 試験:0→イ→ロ→ハ→ニ→ホ→
0→ホ→ニ→ハ→ロ→イ→0→イ→ヘ→ト→チ→リ→0
→リ→チ→ト→ヘ→イ→0 以上の結果を表2に示す。この表に示す結果から明らか
なように本発明例では全く良好な結果であったが、比較
例では、いずれかの試験で不具合が生じている。
FIG. 4 shows (tensile / compression + internal pressure) · (tensile / compression)
It is a schematic diagram which illustrates the load application condition of a test (compression + external pressure). (Compression / tensile + internal pressure) Test: 0 → 1 → 2 → 3 → 4 → 5 →
6 → 7 → 0 → 7 → 6 → 5 → 4 → 3 → 2 → 1 → 0 (compression / tensile + external pressure) Test: 0 → a → b → c → d → e →
0 → ho → ni → ha → lo → i → 0 → i → he → to → ji → ri → 0
→ Re → H → G → F → A → 0 The above results are shown in Table 2. As is clear from the results shown in the table, the results of the present invention were quite good, but in the comparative examples, a failure occurred in any of the tests.

【0079】例えば、継手Hでは1回目の圧縮後の引張
内圧で漏れを生じておりかつ、ねじり試験では70%圧縮
負荷後ゆるみが生じている。その他の継手IからMまで
多少の違いはるが、ほぼ同様の結果である。一方、本発
明側の継手は (引張/圧縮+内圧) ・ (引張/圧縮+外
圧) 試験で、ほぼVME 相当応力楕円および、API コラプ
ス圧楕円の全ての領域を満足することを示し得た上に
(比較例の各継手もこの範囲においては同様に満足のい
く結果であったが) 95%単純圧縮負荷後の引張内圧試験
においても漏れ等が生じない。
For example, in the joint H, leakage occurs due to the tensile internal pressure after the first compression, and looseness occurs after a 70% compression load in the torsion test. The other joints I to M have almost the same results, although there are some differences. On the other hand, the joint on the side of the present invention was able to show that in the (tensile / compression + internal pressure) and (tensile / compression + external pressure) tests, almost all areas of the stress ellipse equivalent to VME and the API collapse pressure ellipse were satisfied. To
(Although each joint of the comparative example also has a satisfactory result in this range, no leakage or the like occurs even in the tensile internal pressure test after a 95% simple compression load.

【0080】また、一方ゆるみ試験においても高軸力ま
でゆるみが生じず軸力に対する安定性が高いことが示さ
れた。従って、変動負荷に対し十分な安定性を有すると
言える。
On the other hand, even in the loosening test, it was shown that there was no loosening up to a high axial force and the stability against axial force was high. Therefore, it can be said that it has sufficient stability against a fluctuating load.

【0081】次に、構成要件(ニ) に代えて構成要件(ホ)
を満足する継手について上記と同様にして肉厚を変更し
たところ、同様の結果が得られ、この点についての本発
明の有効性が確認された。
Next, instead of the component requirement (d), the component requirement (e)
When the wall thickness was changed in the same manner as above for the joint satisfying the above, similar results were obtained, and the effectiveness of the present invention in this respect was confirmed.

【0082】[0082]

【表1】 [Table 1]

【0083】[0083]

【表2】 [Table 2]

【0084】[0084]

【発明の効果】本発明による油井管用ねじ継手は、Vom
Mises の相当応力楕円で表された内圧と軸力の全領域と
API5C3の管体コラプスの式で表された外圧と軸力の全領
域を満足すると共に軸力の変動下、特に管体強度の95%
という高い圧縮力の負荷を受けた後でも気密性を保ち、
さらに引張・圧縮の軸力変動下でも緩みにくいという緩
みトルクに対する高い抵抗力を有すため、今後ますます
厳しくなる井戸開発条件に対しても十分に使用できるも
のである。
The threaded joint for oil country tubular goods according to the present invention is Vom
The entire range of internal pressure and axial force expressed by the Mises equivalent stress ellipse
API5C3 satisfies the entire range of external pressure and axial force expressed by the equation of the pipe collapse as well as the fluctuation of the axial force, especially 95% of the pipe strength
Even after receiving the load of high compression force, it keeps airtight,
In addition, it has a high resistance to loosening torque, which is difficult to loosen even under fluctuations in tension and compression axial force, so that it can be used satisfactorily under well development conditions that will become even more severe in the future.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(a) は、カップリング方式の油井管用ねじ
継手の基本的構成を示す軸方向断面図、図1(b) は、ボ
ックス部の拡大断面図、図1(c) は、ピン部の拡大断面
図である。
1 (a) is an axial sectional view showing a basic configuration of a coupling type oil country tubular good threaded joint, FIG. 1 (b) is an enlarged sectional view of a box portion, and FIG. It is an expanded sectional view of a pin part.

【図2】ミーゼスの降伏領域とAPI5C3 100%コラプス圧
領域を図解して示すグラフである。
FIG. 2 is a graph illustrating the yield region of Mises and the 100% collapse pressure region of API5C3.

【図3】実施例においてもちいた継手形状の模式的説明
図である。
FIG. 3 is a schematic explanatory view of a joint shape used in the embodiment.

【図4】実施例における実験の要領の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a procedure of an experiment in an example.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ねじ形状が概ね台形状のテーパねじから
それぞれ成る、雄ねじを有するピン部と雌ねじを有する
ボックス部とを備え、ピン部に設けたメタルシール部形
成用のねじ無し部と、ボックス部に設けたメタルシール
部形成用のねじ無し部とでメタルシール部を構成し、か
つピン部の先端に設けたトルクショルダ部形成用のねじ
無し部とボックス部に設けたトルクショルダ部形成用の
ねじ無し部とを突き合わせてトルクショルダ部を構成す
る油井管用ねじ継手において、下記各項目を満足するこ
とを特徴とする油井管用ねじ継手。 (イ) ねじの荷重面フランク角が−20℃以上0℃未満、挿
入面フランク角が25°を越え45°以下で、さらに雄ねじ
と雌ねじのそれぞれのピッチ内直径の差で定義されるね
じ干渉量が正の値を有し、継手の締結途中および締結完
了時に雄ねじと雌ねじの荷重面および挿入面が相互に共
に接触すると共に、ねじの頂面と底面とに 共に隙間を設けること。(ロ) 前記ねじ干渉量として下記
(1) または(2) 式を用いてねじ部全長について算出した
値のうち、最も小さい値の2倍をその上限値とし、該上
限値の5%をその下限とすること。 【数1】 ここで、 δ12 :半径分見掛けねじ干渉量(mm)、σy :継手材料の降伏強度(kgf/m m2) E:継手材料のヤング率(kgf/mm2) 、D:ボックス外径(mm) d:ピン内径(mm)、 dp:ねじのピッチ円直径(mm) La2:(dp2−d2) Lb2: (D2−dp2) 但し、ねじ干渉量はメタルシール部の干渉量より小さい。 (ハ) ピン部の雄ねじとボックス部の雌ねじとの完全ねじ
の噛み合い長さが締結時に管本体肉厚の (a) 3倍以上:管肉厚対管外径比が 0.096以上のとき、 (b) 4倍以上: 〃 0.084以上、0.096 未
満のとき、 (c) 5倍以上:上記(a) 、(b) 以外のとき、であるこ
と。ただし、管肉厚対管外径比0.052 以下のものはピン
部のシールリップ部内径を可能な範囲で管内径以下とす
る。 (ニ) トルクショルダ部のショルダ角度をθ:5〜20°と
し、かつシールリップ部のリップ部の根元厚さ(S1)と管
肉厚(Wt)との間の下記式で定義したリップ率を0.52以上
とする。 (S1/DB)/(Wt/OD) ≧0.52 ここで、DB:リップ部の根元の外径 OD:管外径 但し、Wt/OD が小さく且つWtが薄肉の場合、管端スエー
ジ等の前加工により上記で定めたリッブ率が≧0.52を満
足させる。
1. A threadless portion for forming a metal seal portion provided on a pin portion, comprising a pin portion having an external thread and a box portion having an internal thread, each of which comprises a taper screw having a substantially trapezoidal thread shape. The metal seal part is composed of the metal seal part provided with the screwless part for forming the metal seal part, and the screwless part for forming the torque shoulder part provided at the tip of the pin part and the torque shoulder part provided for the box part A threaded joint for an oil country tubular good comprising a torque shoulder portion by abutting against a threadless part of the above, wherein the following items are satisfied. (B) The screw flank angle is -20 ° C or more and less than 0 ° C, the insertion surface flank angle is more than 25 ° and less than 45 °, and the screw interference defined by the difference between the pitch inner diameters of the male screw and the female screw. The amount must be a positive value, the load surface and the insertion surface of the male and female threads come into contact with each other during and during the fastening of the joint, and a gap must be provided on both the top and bottom surfaces of the screw. (B) The screw interference amount is
Of the values calculated for the total length of the threaded part using the formula (1) or (2), twice the smallest value shall be the upper limit, and 5% of the upper limit shall be the lower limit. (Equation 1) Δ 1 , δ 2 : apparent screw interference amount by radius (mm), σy: yield strength of joint material (kgf / mm 2 ) E: Young's modulus of joint material (kgf / mm 2 ), D: outside box Diameter (mm) d: Pin inner diameter (mm), dp: Pitch circle diameter of screw (mm) La 2 : (dp 2 -d 2 ) Lb 2 : (D 2 -dp 2 ) However, screw interference amount is metal seal Smaller than the interference amount of the part. (C) When the engagement length of the complete screw between the male screw of the pin part and the female screw of the box part is tightened, (a) 3 times or more of the pipe body wall thickness: When the pipe wall thickness to pipe outside diameter ratio is 0.096 or more, b) 4 times or more: と き When it is 0.084 or more and less than 0.096, (c) 5 times or more: When it is other than the above (a) and (b). However, if the ratio of the pipe wall thickness to the pipe outer diameter is 0.052 or less, the inner diameter of the seal lip of the pin portion is set to the pipe inner diameter or less as much as possible. (D) The shoulder angle of the torque shoulder portion is θ: 5 to 20 °, and the lip ratio defined by the following equation between the root thickness (S1) of the lip portion of the seal lip portion and the pipe wall thickness (Wt). Is set to 0.52 or more. (S1 / DB) / (Wt / OD) ≥ 0.52 where DB: outer diameter at the base of the lip OD: pipe outer diameter However, when Wt / OD is small and Wt is thin, before pipe end swage etc. The rib ratio determined above satisfies ≧ 0.52 by processing.
【請求項2】 ねじ形状が概ね台形状のテーパねじから
それぞれ成る、雄ねじを有するピン部と雌ねじを有する
ボックス部とを備え、ピン部に設けたメタルシール部形
成用のねじ無し部と、ボックス部に設けたメタルシール
部形成用のねじ無し部とでメタルシール部を構成し、か
つピン部の先端に設けたトルクショルダ部形成用のねじ
無し部と、ボックス部に設けたトルクショルダ部形成用
のねじ無し部とを突き合わせてトルクショルダ部を構成
する油井管用ねじ継手において、下記各項目を満足する
ことを特徴とする油井管用ねじ継手。 (イ) ねじの荷重面フランク角が−20℃以上0℃未満、挿
入面フランク角が25°を越え45°以下で、さらに雄ねじ
と雌ねじとの間に正のねじ干渉量を有し、継手の締結途
中および締結完了時に雄ねじと雌ねじの荷重面および挿
入面が相互に共に接触すると共に、ねじの頂面と底面と
に共に隙間を設けること。 (ロ) ねじ干渉量として下記(1) または(2) 式を用いてね
じ部全長について算出した値のうち、最も小さい値の2
倍をその上限値とし、該上限値の5%をその下限とする
こと。 【数1】 ここで、 δ:半径分ねじ干渉量(mm) σy :継手材料の降伏強度(kgf/mm2) E:継手材料のヤング率(kgf/mm2) D :ボックス外径(mm) d:ピン内径(mm) dp :ねじのピッチ円直径(mm) La2:(dp2−d2) Lb2: (D2−dp2) 但し、ねじ干渉量はメタルシール部の干渉量より小さい。 (ハ) ピン部の雄ねじとボックス部の雌ねじとの完全ねじ
の噛み合い長さが締結時に管本体肉厚の (a) 3倍以上:管肉厚対管外径比が 0.096以上のとき、 (b) 4倍以上: 〃 0.084以上、0.096 未
満のとき、 (c) 5倍以上:上記(a) 、(b) 以外のとき、であるこ
と。ただし、管肉厚対外径比0.052 以下のものはピンの
リップ部内径を可能な範囲で管内径以下とする。 (ホ) ピン部先端のねじ無し部、およびボックス部奥のね
じ無し部の形状を決める各因子、リップ長さ:We(mm):
シール長さ:S(mm)、シールテーパ:Ts、ショルダ角
度:θ( °) 、リップ率:Rがそれぞれ下記の範囲にあ
り、かつこれ等による一次多項式である関数fがf>1.
2 を満足する。 6mm≦We(mm)≦30mm、 3mm≦S(mm)≦10mm 1/16≦Ts≦1、 0°≦θ (°) ≦20°、 0.25≦R≦
0.75 ここで f=−3.26×10-1+3.19×10-2 (1/°) ×θ (°)+1.4
3×R−4.67×10-4(1/mm)×We(mm)+8.39×10-2(1/mm)
×S(mm)-6.22×10-1×Ts R={ (ピン側リップ部の根元の肉厚) / (リップ部の
根元の外径) }/{ (管本体肉厚) / (管本体外径) }
2. A screwless portion for forming a metal seal portion provided on a pin portion, comprising: a pin portion having an external thread and a box portion having an internal thread, each of which comprises a taper screw having a substantially trapezoidal thread shape. Forming a metal seal portion with a screwless portion for forming a metal seal portion provided in the portion, and forming a screwless portion for forming a torque shoulder portion provided at the tip of the pin portion and forming a torque shoulder portion provided in the box portion A threaded joint for oil country tubular goods having a torque shoulder portion by abutting against a threadless part for oil country tubular goods, which satisfies the following items. (A) The flank angle of the load surface of the screw is -20 ° C or more and less than 0 ° C, the flank angle of the insertion surface is more than 25 ° and 45 ° or less, and there is a positive screw interference between the male screw and the female screw. During the fastening and at the time of completion of the fastening, the load surface and the insertion surface of the male screw and the female screw are in contact with each other, and a gap is provided between the top surface and the bottom surface of the screw. (B) Among the values calculated for the total length of the screw part using the following formula (1) or (2) as the screw interference amount, the smallest value, 2
Double is the upper limit, and 5% of the upper limit is the lower limit. (Equation 1) Here, δ: Radial thread interference (mm) σy: Yield strength of joint material (kgf / mm 2 ) E: Young's modulus of joint material (kgf / mm 2 ) D: Box outer diameter (mm) d: Pin inside diameter (mm) dp: pitch diameter of thread (mm) La 2: (dp 2 -d 2) Lb 2: (D 2 -dp 2) However, thread interference is less than the amount of interference of the metal seal portion. (C) When the engagement length of the complete screw between the male screw of the pin part and the female screw of the box part is tightened, (a) 3 times or more of the pipe body wall thickness: When the pipe wall thickness to pipe outside diameter ratio is 0.096 or more, b) 4 times or more: と き When it is 0.084 or more and less than 0.096, (c) 5 times or more: When it is other than the above (a) and (b). However, if the ratio of the wall thickness to the outer diameter is 0.052 or less, the inner diameter of the lip of the pin shall be less than the inner diameter of the pipe as far as possible. (E) Factors that determine the shape of the threadless part at the tip of the pin and the threadless part at the back of the box, lip length: We (mm):
The seal length: S (mm), the seal taper: Ts, the shoulder angle: θ (°), the lip ratio: R are in the following ranges, and the function f, which is a first-order polynomial, is f> 1.
Satisfy 2. 6mm ≦ We (mm) ≦ 30mm, 3mm ≦ S (mm) ≦ 10mm 1/16 ≦ Ts ≦ 1, 0 ° ≦ θ (°) ≦ 20 °, 0.25 ≦ R ≦
0.75 where f = −3.26 × 10 -1 + 3.19 × 10 -2 (1 / °) × θ (°) +1.4
3 × R−4.67 × 10 −4 (1 / mm) × We (mm) + 8.39 × 10 −2 (1 / mm)
× S (mm) -6.22 × 10 -1 × Ts R = {(wall thickness at root of pin side lip) / (outer diameter of root at lip)} / {(wall thickness of pipe body) / (tube body (Outer diameter)}
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002075195A1 (en) * 2001-03-19 2002-09-26 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Method of manufacturing threaded joint for oil well pipe
JP2009531603A (en) * 2006-03-31 2009-09-03 住友金属工業株式会社 Pipe threaded joint
WO2012128015A1 (en) * 2011-03-22 2012-09-27 Jfeスチール株式会社 Screw joint for steel piping
JP2020514633A (en) * 2016-12-16 2020-05-21 ヴァルレック オイル アンド ガス フランス Threaded connection for tubular members
CN114439384A (en) * 2020-11-05 2022-05-06 中国石油天然气股份有限公司 Sleeve pipe

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002075195A1 (en) * 2001-03-19 2002-09-26 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Method of manufacturing threaded joint for oil well pipe
US6877202B2 (en) 2001-03-19 2005-04-12 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Method of manufacturing a threaded joint for oil well pipes
JP2009531603A (en) * 2006-03-31 2009-09-03 住友金属工業株式会社 Pipe threaded joint
JP4924614B2 (en) * 2006-03-31 2012-04-25 住友金属工業株式会社 Pipe threaded joint
WO2012128015A1 (en) * 2011-03-22 2012-09-27 Jfeスチール株式会社 Screw joint for steel piping
JP2012211683A (en) * 2011-03-22 2012-11-01 Jfe Steel Corp Screw joint for steel piping
US8991875B2 (en) 2011-03-22 2015-03-31 Jfe Steel Corporation Threaded joint for steel pipes
JP2020514633A (en) * 2016-12-16 2020-05-21 ヴァルレック オイル アンド ガス フランス Threaded connection for tubular members
JP7048615B2 (en) 2016-12-16 2022-04-05 ヴァルレック オイル アンド ガス フランス Threaded connections for tubular members
CN114439384A (en) * 2020-11-05 2022-05-06 中国石油天然气股份有限公司 Sleeve pipe

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