JP2000314490A - 油井管用鋼管ねじ継手 - Google Patents
油井管用鋼管ねじ継手Info
- Publication number
- JP2000314490A JP2000314490A JP11123694A JP12369499A JP2000314490A JP 2000314490 A JP2000314490 A JP 2000314490A JP 11123694 A JP11123694 A JP 11123694A JP 12369499 A JP12369499 A JP 12369499A JP 2000314490 A JP2000314490 A JP 2000314490A
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- JP
- Japan
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- pin
- load
- steel pipe
- component
- leakage resistance
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- Pending
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- Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課 題】 軸方向荷重負荷条件が変動した場合でも耐
リーク性を高位安定に保持できる油井管用鋼管ねじ継手
を提供する。 【解決手段】 メタルシール部６とそれに連なるねじ部
３とを有する油井管用鋼管ねじ継手において、トルクシ
ョルダ角度θが３〜10°に設定されてなることを特徴と
する油井管用鋼管ねじ継手。
リーク性を高位安定に保持できる油井管用鋼管ねじ継手
を提供する。 【解決手段】 メタルシール部６とそれに連なるねじ部
３とを有する油井管用鋼管ねじ継手において、トルクシ
ョルダ角度θが３〜10°に設定されてなることを特徴と
する油井管用鋼管ねじ継手。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石油やガス等の資
源採掘に使用され、耐リーク性が要求される油井管の接
続部を構成する油井管用鋼管ねじ継手に関し、とくに、
そのねじ部構造を改善した油井管用鋼管ねじ継手に関す
る。本発明において、「油井管」とはエネルギー資源流
体（石油、天然ガス等）の採掘孔（油井、ガス井等）に
建て込まれ、当該エネルギー資源流体の汲み上げに使用
されるパイプを指す。
源採掘に使用され、耐リーク性が要求される油井管の接
続部を構成する油井管用鋼管ねじ継手に関し、とくに、
そのねじ部構造を改善した油井管用鋼管ねじ継手に関す
る。本発明において、「油井管」とはエネルギー資源流
体（石油、天然ガス等）の採掘孔（油井、ガス井等）に
建て込まれ、当該エネルギー資源流体の汲み上げに使用
されるパイプを指す。
【０００２】
【従来の技術】油井、ガス井等の深さは、近年、資源の
枯渇や掘削技術の進歩に伴い、数千メートル程度から１
万メートルの深さにも達しようとしており、このような
油井、ガス井等内に建て込む油井管は、膨大な本数の鋼
管をカップリングにて直列に接続して組み立てられる。
枯渇や掘削技術の進歩に伴い、数千メートル程度から１
万メートルの深さにも達しようとしており、このような
油井、ガス井等内に建て込む油井管は、膨大な本数の鋼
管をカップリングにて直列に接続して組み立てられる。
【０００３】油井管の接続部には、鋼管およびカップリ
ングの重量に因る軸方向の引張力、周囲から外周面に及
ぼされる地圧力、内部を流通する流体による内周面への
押圧力等、各種の過酷な力が働き、これらの力は、油井
深度の増大に伴い一層、過酷なものとなることは言うま
でもない。そのため、前記接続部に対しては、強大な引
張荷重に耐え得る性能（引張耐力）と同時に流体を確実
にシールする性能（シール性；耐リーク性と同義）が要
求される。
ングの重量に因る軸方向の引張力、周囲から外周面に及
ぼされる地圧力、内部を流通する流体による内周面への
押圧力等、各種の過酷な力が働き、これらの力は、油井
深度の増大に伴い一層、過酷なものとなることは言うま
でもない。そのため、前記接続部に対しては、強大な引
張荷重に耐え得る性能（引張耐力）と同時に流体を確実
にシールする性能（シール性；耐リーク性と同義）が要
求される。
【０００４】これらの性能を確保するために前記接続部
は、一般に、図３のような構造を有する鋼管ねじ継手に
より構成されている。図３において、鋼管端部にねじを
加工されたものをピンと称する。ピン１は先端外周が先
細りのテーパをなしそのテーパ面に雄ねじ１ａが刻設さ
れその先端側に雄ねじ１ａに続く凸円錐面状のピン側シ
ール部４を有する。２はカップリングであり、カップリ
ング２は内周面に雌ねじ２ａが雄ねじ１ａと螺合可能に
刻設され、雌ねじ２ａの根元側にはピン側シール部４と
嵌合圧着可能な凹円錐面（その一部に凸面部を有する）
状のカップリング側シール部５を有する。互いに金属接
触し合うピン側シール部４とカップリング側シール部５
とによりメタルシール部６が構成され、互いに螺合し合
う雄ねじ１ａと雌ねじ２ａとによりねじ部３が構成され
る。すなわち、鋼管ねじ継手は、メタルシール部６とそ
れに連なるねじ部３とを有する。
は、一般に、図３のような構造を有する鋼管ねじ継手に
より構成されている。図３において、鋼管端部にねじを
加工されたものをピンと称する。ピン１は先端外周が先
細りのテーパをなしそのテーパ面に雄ねじ１ａが刻設さ
れその先端側に雄ねじ１ａに続く凸円錐面状のピン側シ
ール部４を有する。２はカップリングであり、カップリ
ング２は内周面に雌ねじ２ａが雄ねじ１ａと螺合可能に
刻設され、雌ねじ２ａの根元側にはピン側シール部４と
嵌合圧着可能な凹円錐面（その一部に凸面部を有する）
状のカップリング側シール部５を有する。互いに金属接
触し合うピン側シール部４とカップリング側シール部５
とによりメタルシール部６が構成され、互いに螺合し合
う雄ねじ１ａと雌ねじ２ａとによりねじ部３が構成され
る。すなわち、鋼管ねじ継手は、メタルシール部６とそ
れに連なるねじ部３とを有する。
【０００５】かかる鋼管ねじ継手では、引張耐力は、ね
じ部のねじ形状、ねじピッチ等を最適化することで、そ
の所定値を確保し、シール性は、図４のように所定のト
ルクＴにて鋼管ねじ継手を締付け、それに連なるメタル
シール部６に所定の接触面圧Ｐを発生させることで、そ
の所定レベルを確保することが行われる。
じ部のねじ形状、ねじピッチ等を最適化することで、そ
の所定値を確保し、シール性は、図４のように所定のト
ルクＴにて鋼管ねじ継手を締付け、それに連なるメタル
シール部６に所定の接触面圧Ｐを発生させることで、そ
の所定レベルを確保することが行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図３〜４に
おいて、７はピン１端面とカップリング２との接触面で
あり「トルクショルダ」と称される。図４のように、ト
ルクショルダ７と管軸（すなわちトルク軸）に直交する
平面とのなす角度θを「トルクショルダ角度」と称す
る。
おいて、７はピン１端面とカップリング２との接触面で
あり「トルクショルダ」と称される。図４のように、ト
ルクショルダ７と管軸（すなわちトルク軸）に直交する
平面とのなす角度θを「トルクショルダ角度」と称す
る。
【０００７】従来の継手（鋼管ねじ継手の意。以下同
じ）では、前記トルクショルダ角度θは０°に設定され
るか、そうでない場合は15°以上に設定されていた。ト
ルクショルダ角度θが15°以上の場合、締付けた際、図
５のように、トルクショルダ７においてトルクによりピ
ン１をカップリング２に押しつける押圧力９に対する反
力10の、ピン側シール部４をカップリング側シール部５
に押しつける向きに作用する分力（反力のピン側シール
部押上成分）が増大し、その結果、メタルシール部６の
接触面圧が増大し、耐リーク性が向上する。しかし、継
手に引張荷重が加わると押圧力９が減少し、反力10のピ
ン側シール部押上成分が減少し、接触面圧が減少する。
逆に、圧縮荷重が増加すると押圧力９が増大し、反力10
のピン側シール部押上成分が増大し、接触面圧が過大と
なってメタルシール部６にダメージを与える。
じ）では、前記トルクショルダ角度θは０°に設定され
るか、そうでない場合は15°以上に設定されていた。ト
ルクショルダ角度θが15°以上の場合、締付けた際、図
５のように、トルクショルダ７においてトルクによりピ
ン１をカップリング２に押しつける押圧力９に対する反
力10の、ピン側シール部４をカップリング側シール部５
に押しつける向きに作用する分力（反力のピン側シール
部押上成分）が増大し、その結果、メタルシール部６の
接触面圧が増大し、耐リーク性が向上する。しかし、継
手に引張荷重が加わると押圧力９が減少し、反力10のピ
ン側シール部押上成分が減少し、接触面圧が減少する。
逆に、圧縮荷重が増加すると押圧力９が増大し、反力10
のピン側シール部押上成分が増大し、接触面圧が過大と
なってメタルシール部６にダメージを与える。
【０００８】すなわち、θ≧15°の場合、反力10のピン
側シール部押上成分が押圧力10に対して敏感に変動する
ため、メタルシール部６の接触面圧が外部要因である軸
方向荷重の影響を受けやすく、安定した耐リーク性を保
持することが困難である。また、θ＝０°の場合、図６
のように、反力10のピン側シール部押上成分は小さい
が、過度の締付けや大きな圧縮荷重によりピン１先端部
を矢11示の向き（継手中心軸側）に押し下げる分力（反
力のピン端押下成分）が作用し、メタルシール部６の接
触面圧を削減する原因となる。
側シール部押上成分が押圧力10に対して敏感に変動する
ため、メタルシール部６の接触面圧が外部要因である軸
方向荷重の影響を受けやすく、安定した耐リーク性を保
持することが困難である。また、θ＝０°の場合、図６
のように、反力10のピン側シール部押上成分は小さい
が、過度の締付けや大きな圧縮荷重によりピン１先端部
を矢11示の向き（継手中心軸側）に押し下げる分力（反
力のピン端押下成分）が作用し、メタルシール部６の接
触面圧を削減する原因となる。
【０００９】本発明は、この問題点を解決し、軸方向荷
重負荷条件が変動した場合でも耐リーク性を高位安定に
保持できる油井管用鋼管ねじ継手を提供することを目的
とする。
重負荷条件が変動した場合でも耐リーク性を高位安定に
保持できる油井管用鋼管ねじ継手を提供することを目的
とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意検討した結果、トルクショルダ角
度の従来設定範囲外に前記反力のピン端押下成分を極小
にする最適角度範囲が存在するという知見を得て本発明
を成した。すなわち本発明は、メタルシール部とそれに
連なるねじ部とを有する油井管用鋼管ねじ継手におい
て、トルクショルダ角度が３〜10°に設定されてなるこ
とを特徴とする油井管用鋼管ねじ継手である。
を達成するために鋭意検討した結果、トルクショルダ角
度の従来設定範囲外に前記反力のピン端押下成分を極小
にする最適角度範囲が存在するという知見を得て本発明
を成した。すなわち本発明は、メタルシール部とそれに
連なるねじ部とを有する油井管用鋼管ねじ継手におい
て、トルクショルダ角度が３〜10°に設定されてなるこ
とを特徴とする油井管用鋼管ねじ継手である。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の骨子を示す鋼管ね
じ継手の部分断面図である。図１において、図３〜６と
同一または相当部材には同じ符号を付し説明を省略す
る。本発明は、トルクショルダ角度θを３〜10°とした
点において従来と異なる。θをこの範囲に設定すること
により、図２のように反力10のピン側シール部押上成分
およびピン端押下成分を無視しうる程度に小さく（両成
分とも図２では図示省略）することができる。
じ継手の部分断面図である。図１において、図３〜６と
同一または相当部材には同じ符号を付し説明を省略す
る。本発明は、トルクショルダ角度θを３〜10°とした
点において従来と異なる。θをこの範囲に設定すること
により、図２のように反力10のピン側シール部押上成分
およびピン端押下成分を無視しうる程度に小さく（両成
分とも図２では図示省略）することができる。
【００１２】θが３°未満ではピン端押下成分が増大し
て圧縮負荷時の耐リーク性が悪化し、10°超では反力10
のピン側シール部押上成分の軸方向荷重依存性が過大と
なっ引張負荷時の耐リーク性が悪化する。
て圧縮負荷時の耐リーク性が悪化し、10°超では反力10
のピン側シール部押上成分の軸方向荷重依存性が過大と
なっ引張負荷時の耐リーク性が悪化する。
【００１３】
【実施例】ＡＰＩ規格のＬ80（鋼管部：外径88.9mm×肉
厚6.452 mm）相当の油井管の接続部に本発明の鋼管ねじ
継手を適用した。この継手のメタルシール部は、ピン側
シール部をテーパ角度：１／10、長さ：10.2mm、シール
径：84.02 mmと定義し、これに対応させるカップリング
側シール部をテーパ角度：１／10、凸面部シール長さ×
シール半径Ｒ：5.1 mm×76mm、シール径：83.69 mmと定
義した。
厚6.452 mm）相当の油井管の接続部に本発明の鋼管ねじ
継手を適用した。この継手のメタルシール部は、ピン側
シール部をテーパ角度：１／10、長さ：10.2mm、シール
径：84.02 mmと定義し、これに対応させるカップリング
側シール部をテーパ角度：１／10、凸面部シール長さ×
シール半径Ｒ：5.1 mm×76mm、シール径：83.69 mmと定
義した。
【００１４】本発明の実施例として準備したサンプルＡ
は、図１〜３に示した形状でトルクショルダ角度θを５
°に設定したものである。また、比較例として、実施例
においてトルクショルダ角度θを０°、15°に変更した
サンプルＢ、Ｃも準備した。サンプルＡ，Ｂ，Ｃをそれ
ぞれ 500kg・ｍのトルクで締付け、その後、軸方向引張
荷重76.1 ton（軸方向応力50.6 kgf/mm2で90％ＳＭＹＳ
に相当）とガス内圧740kg/cm2（90％ＳＭＹＳに相当）
の組み合わせ負荷、ならびに軸方向圧縮荷重76.1 ton
（軸方向応力50.6 kgf/mm2で90％ＳＭＹＳに相当）とガ
ス内圧 740kg/cm2（90％ＳＭＹＳに相当）の組み合わせ
負荷を与え、リークの有無を検査した。その結果、サン
プルＢ（θ＝０°）では圧縮負荷時に、サンプルＣ（θ
＝15°）では引張負荷時、特に圧縮負荷後の引張負荷時
にそれぞれリークが発生したが、サンプルＡ（θ＝５
°）ではリークが発生せず、本発明によるシール性向上
効果が確認できた。
は、図１〜３に示した形状でトルクショルダ角度θを５
°に設定したものである。また、比較例として、実施例
においてトルクショルダ角度θを０°、15°に変更した
サンプルＢ、Ｃも準備した。サンプルＡ，Ｂ，Ｃをそれ
ぞれ 500kg・ｍのトルクで締付け、その後、軸方向引張
荷重76.1 ton（軸方向応力50.6 kgf/mm2で90％ＳＭＹＳ
に相当）とガス内圧740kg/cm2（90％ＳＭＹＳに相当）
の組み合わせ負荷、ならびに軸方向圧縮荷重76.1 ton
（軸方向応力50.6 kgf/mm2で90％ＳＭＹＳに相当）とガ
ス内圧 740kg/cm2（90％ＳＭＹＳに相当）の組み合わせ
負荷を与え、リークの有無を検査した。その結果、サン
プルＢ（θ＝０°）では圧縮負荷時に、サンプルＣ（θ
＝15°）では引張負荷時、特に圧縮負荷後の引張負荷時
にそれぞれリークが発生したが、サンプルＡ（θ＝５
°）ではリークが発生せず、本発明によるシール性向上
効果が確認できた。
【００１５】
【発明の効果】かくして本発明によれば、軸方向（引
張、圧縮）荷重負荷時に従来よりも格段に優れた耐リー
ク性を維持できる油井管用鋼管ねじ継手が得られるとい
う優れた効果を奏する。
張、圧縮）荷重負荷時に従来よりも格段に優れた耐リー
ク性を維持できる油井管用鋼管ねじ継手が得られるとい
う優れた効果を奏する。
【図１】本発明の骨子を示す鋼管ねじ継手の部分断面図
である。
である。
【図２】本発明の作用説明図である。
【図３】鋼管ねじ継手の一般構造例を示す部分断面図で
ある。
ある。
【図４】接触面圧発生機構とトルクショルダ角度の説明
図である。
図である。
【図５】従来技術（θ≧15°）の問題点の説明図であ
る。
る。
【図６】従来技術（θ＝０°）の問題点の説明図であ
る。
る。
１ ピン １ａ 雄ねじ ２ カップリング ２ａ 雌ねじ ３ ねじ部 ４ ピン側シール部 ５ カップリング側シール部 ６ メタルシール部 ７ トルクショルダ θ トルクショルダ角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊岡 高明 愛知県半田市川崎町１丁目１番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内 Ｆターム(参考） 3H013 GA01 GA04
Claims (1)
- 【請求項１】 メタルシール部とそれに連なるねじ部と
を有する油井管用鋼管ねじ継手において、トルクショル
ダ角度が３〜10°に設定されてなることを特徴とする油
井管用鋼管ねじ継手。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11123694A JP2000314490A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 油井管用鋼管ねじ継手 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11123694A JP2000314490A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 油井管用鋼管ねじ継手 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000314490A true JP2000314490A (ja) | 2000-11-14 |
Family
ID=14867026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11123694A Pending JP2000314490A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 油井管用鋼管ねじ継手 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000314490A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012056500A1 (ja) * | 2010-10-29 | 2012-05-03 | 株式会社メタルワン | 油井管用ネジ継ぎ手 |
| JP2013029174A (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Jfe Steel Corp | 鋼管用ねじ継手 |
| JP2013029177A (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Jfe Steel Corp | 鋼管用ねじ継手 |
| JP2013511672A (ja) * | 2009-11-20 | 2013-04-04 | ヴァルレック・マンネスマン・オイル・アンド・ガス・フランス | ねじ付き接続部 |
| WO2015015799A1 (ja) * | 2013-07-30 | 2015-02-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 油井管用ねじ継手 |
-
1999
- 1999-04-30 JP JP11123694A patent/JP2000314490A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013511672A (ja) * | 2009-11-20 | 2013-04-04 | ヴァルレック・マンネスマン・オイル・アンド・ガス・フランス | ねじ付き接続部 |
| WO2012056500A1 (ja) * | 2010-10-29 | 2012-05-03 | 株式会社メタルワン | 油井管用ネジ継ぎ手 |
| JP2013029174A (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Jfe Steel Corp | 鋼管用ねじ継手 |
| JP2013029177A (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Jfe Steel Corp | 鋼管用ねじ継手 |
| WO2015015799A1 (ja) * | 2013-07-30 | 2015-02-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 油井管用ねじ継手 |
| JP2015028346A (ja) * | 2013-07-30 | 2015-02-12 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 耐久性に優れた油井管用ねじ継手 |
| US9982815B2 (en) | 2013-07-30 | 2018-05-29 | Jfe Steel Corporation | Threaded joint for oil country tubular goods |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060327 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090414 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090421 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090617 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091013 |