JP2017072187A - Screw joint for oil well pipe casing - Google Patents

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毅 米山
Takeshi Yoneyama
毅 米山
太郎 金山
Taro Kanayama
太郎 金山
吉川 正樹
Masaki Yoshikawa
正樹 吉川
順 高野
Jun Takano
順 高野
植田 正輝
Masateru Ueda
正輝 植田
関 春彦
Haruhiko Seki
春彦 関
拓也 長濱
Takuya Nagahama
拓也 長濱
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a screw joint for oil well pipe casing capable of contributing to resource saving of components of a screw joint for oil well pipe.SOLUTION: By making an inner diameter Dbid of a box larger than an inner diameter Dpid of a nose of a pin, a joint structure has the following relationship of a nose thickness tb of the box and a nose thickness tp of the pin: 0.70<tb/tp<1.00. Consequently, a wall thickness of a box member can be reduced without deteriorating leak resistance performance and galling resistance performance, which can contribute to energy saving thanks to thinning of a screw joint material.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、油井管ケーシング用ねじ継手に関する。   The present invention relates to a threaded joint for an oil well pipe casing.

管用ねじ継手は、油井管など産油産業設備に使用される鋼管の接続に広く使用されている。オイルやガスの探索や生産に使用される鋼管の接続には、従来API(米国石油協会)規格に規定された標準的なねじ継手が典型的には使用されてきた。しかし、近年、原油や天然ガスの井戸は深井戸化が進み、垂直井から水平井や傾斜井等が増えていることから、掘削・生産環境は苛酷化している。また、海洋や極地など劣悪な環境での井戸の開発が増加していることなどから、耐圧縮性能、耐曲げ性能、外圧シール性能(耐外圧性能)など、ねじ継手への要求性能は多様化している。そのため、プレミアムジョイントと呼ばれる高性能の特殊ねじ継手を使用することが増加しており、その性能への要求もますます増加している。   Threaded joints for pipes are widely used for connecting steel pipes used in oil industry equipment such as oil well pipes. Conventionally, a standard threaded joint specified in the API (American Petroleum Institute) standard has been typically used for connecting steel pipes used for oil and gas exploration and production. However, in recent years, the wells for crude oil and natural gas have been deepened, and the number of vertical wells, horizontal wells, inclined wells, etc. has increased, and the drilling and production environment has become severe. In addition, the demand for screw joints such as compression resistance, bending resistance, and external pressure seal performance (external pressure resistance) has diversified due to the increased development of wells in poor environments such as the ocean and polar regions. ing. For this reason, the use of high-performance special threaded joints called premium joints is increasing, and the demands on the performance are also increasing.

プレミアムジョイントは、通常、テーパねじ、シール部(詳しくはメタルタッチシール部)、ショルダ部(詳しくはトルクショルダ部)をそれぞれ備える、管端部に形成した雄ねじ部材(以下、ピンと呼ぶ)と該ピン同士を連結する雌ねじ部材(以下、ボックスと呼ぶ)とを結合した継手であり、油井管の両端にピンを設け、接続用筒(カップリングと称される)の両端にボックスを設けたカップリング形式と、油井管の一端にピン、他端にボックスを設けたインテグラル形式とがある。テーパねじは管継手を強固に固定するために重要であり、シール部はボックスとピンとがこの部分でメタル接触することでシール性を確保する役目を担い、ショルダ部は継手の締付け中にストッパの役目を担うショルダ面となる。   A premium joint usually has a male screw member (hereinafter referred to as a pin) and a pin formed on a pipe end portion each having a taper screw, a seal portion (specifically, a metal touch seal portion), and a shoulder portion (specifically, a torque shoulder portion). Coupling in which female screw members (hereinafter referred to as boxes) are connected to each other, and coupling is provided with pins at both ends of the oil well pipe and boxes at both ends of the connecting cylinder (called coupling). There are two types: an integral type with a pin at one end of the oil well pipe and a box at the other end. The taper screw is important for firmly fixing the pipe joint, and the seal part plays a role of securing the sealing performance by metal contact between the box and the pin at this part, and the shoulder part is a stopper of the joint during tightening. It becomes the shoulder side that plays the role.

図3は、従来の油井管用プレミアムジョイントの模式的説明図であり、これらは、円管のねじ継手の管軸方向断面図である。ねじ継手は、ピン3とこれに対応するボックス1とを備えており、ピン3は、その外面に雄ねじ部7と、ピン3の先端側に雄ねじ部7に隣接して設けられたねじの無い長さ部分であるノーズ部8(ピンノーズ8)を有する。ノーズ部8は、その外周面にシール部11を、その端面にはトルクショルダ部12を有する。相対するボックス1は、その内面に、それぞれピン3の雄ねじ部7、シール部11、およびショルダ部12と螺合するか、または接触することができる部分である、雌ねじ部5、シール部13、および、ショルダ部14を有している。   FIG. 3 is a schematic explanatory view of a conventional premium joint for oil well pipes, and these are sectional views in the pipe axis direction of a threaded joint of a circular pipe. The threaded joint includes a pin 3 and a box 1 corresponding to the pin 3, and the pin 3 has a male screw portion 7 on the outer surface thereof, and has no screw provided adjacent to the male screw portion 7 on the tip end side of the pin 3. It has a nose portion 8 (pin nose 8) which is a length portion. The nose portion 8 has a seal portion 11 on its outer peripheral surface and a torque shoulder portion 12 on its end surface. The opposing box 1 has a female screw part 5, a seal part 13, and a part that can be screwed or brought into contact with the male screw part 7, the seal part 11, and the shoulder part 12 of the pin 3, respectively. And it has the shoulder part 14.

図3の従来例では、シール部はピンノーズ8の先端部にあり、適正な締付けトルクを与えることにより、所望のシール性能(耐リーク性能)を実現できる。   In the conventional example of FIG. 3, the seal portion is at the tip of the pin nose 8, and a desired sealing performance (leak resistance) can be realized by applying an appropriate tightening torque.

締付けトルクは潤滑条件、表面性状等に影響されるので、これに大きくは依存しない設計として、シール接触圧力の半径方向成分を相対的に強くした半径方向シール方式がある。例えば、特許文献1には、大きなピンシールR形状を持ち、シールテーパ角を小さくした半径方向シール方式の例が開示されている。しかし、このようにシールテーパ角を小さくした、半径方向シール方式の問題点は、締付け時にゴーリングが発生し易い点にあり、特に、シール性能の確保およびシールの安定性を目的として、シール干渉量を大きくとる場合には、ゴーリングの発生のし易さは格段に大きくなる。   Since the tightening torque is affected by lubrication conditions, surface properties, etc., a design that does not depend greatly on this is a radial seal method in which the radial component of the seal contact pressure is relatively strong. For example, Patent Literature 1 discloses an example of a radial seal method having a large pin seal R shape and a small seal taper angle. However, the problem with the radial seal method with such a small seal taper angle is that goling is likely to occur during tightening, and in particular, the amount of seal interference for the purpose of ensuring seal performance and sealing stability. When a large value is set, the ease of occurrence of goling is remarkably increased.

ここで、シール干渉量とは、ピンとボックスのねじ結合(ねじ締付け)の際に、ボックス側のノーズ部内周面と最初に接触するピン側のノーズ部外周面上の部位であるシールポイントが、ボックスで縮径されたとしたときの縮径量のことである。このシール干渉量は、ピンとボックスの図面同士をねじ結合時の配置状態となるように重ね合わせた際に形成するピンノーズとボックス内周部との重なり合った領域の、管径方向寸法の管軸方向分布データの最大値(前記重なり合った領域のシールポイントにおける管径方向寸法)に相当する。   Here, the seal interference amount is a seal point that is a portion on the outer peripheral surface of the nose portion on the pin side that first comes into contact with the inner peripheral surface of the nose portion on the box side at the time of screw connection (screw tightening) of the pin and the box. This is the amount of diameter reduction when the diameter is reduced by a box. This amount of seal interference is the tube axis direction of the pipe radial dimension in the overlapping area of the pin nose and the box inner periphery formed when the drawing of the pin and box are overlapped so as to be in the arrangement state at the time of screw connection This corresponds to the maximum value of the distribution data (the pipe diameter direction dimension at the seal point of the overlapping region).

図3におけるシール部11、13或いは上記半径方向シール方式(以下、ラジアルシール型ともいう)のシール部には、必要十分な圧力が負荷されることで、リークやゴーリングの発生しない健全なシール部が形成される。なお、18はねじの荷重面、19はねじの挿入面である。ねじの荷重面18が管軸直交面となす角であるロードフランク角は、ねじの荷重面18のねじ底側がねじ頂側よりもねじの先端側に位置する場合を負、その逆の場合を正、前記ねじ底側とねじ頂側が同じねじ軸(管軸)方向位置にある場合を0とする。ねじの挿入面19が管軸直交面となす角であるスタブフランク角は、ねじの挿入面19のねじ底側がねじ頂側よりもねじの先端側に位置する場合を正、その逆の場合を負、前記ねじ底側とねじ頂側が同じねじ軸(管軸)方向位置にある場合を0とする。   The seals 11 and 13 in FIG. 3 or the seals of the above-described radial seal method (hereinafter also referred to as radial seal type) are subjected to a sufficient pressure so that no leaks or galling occurs. Is formed. Reference numeral 18 denotes a load surface of the screw and 19 denotes an insertion surface of the screw. The load flank angle, which is the angle formed by the screw load surface 18 and the tube axis orthogonal surface, is negative when the screw bottom side of the screw load surface 18 is located closer to the screw tip side than the screw top side, and vice versa. Positive, the case where the screw bottom side and the screw top side are at the same screw shaft (tube axis) direction position is set to zero. The stub flank angle, which is the angle formed by the screw insertion surface 19 and the tube axis orthogonal surface, is positive when the screw bottom side of the screw insertion surface 19 is located closer to the screw tip side than the screw top side, and vice versa. Negative, 0 when the screw bottom side and the screw top side are at the same screw shaft (tube axis) direction position.

実公昭61−44068号公報Japanese Utility Model Publication No. 61-44068

前記プレミアムジョイントは、油井管におけるチュービング(原油や天然ガス等の流体である生産流体を通す管)だけでなく、ケーシング(チュービングの設置空間を囲ってチュービングを保護する管)にも適用される。チュービング用のねじ継手は、管内の生産流体が乱流となるのを極力防止するために、ピンとボックスのショルダ部位における内径同士を一致させて、継手の内面に段差を生じさせないようにしてある。ケーシング用のねじ継手においても、通常は、チュービング用と同様、ピンとボックスのショルダ部位における内径同士を一致させている。   The premium joint is applied not only to tubing in an oil well pipe (pipe for passing a production fluid such as crude oil or natural gas), but also to a casing (pipe that surrounds the installation space of the tubing). In the threaded joint for tubing, in order to prevent the production fluid in the pipe from being turbulent as much as possible, the inner diameters of the shoulder portions of the pin and the box are made to coincide with each other so as not to cause a step on the inner surface of the joint. Also in the threaded joint for the casing, the inner diameters of the shoulder portions of the pin and the box are usually matched as in the case of the tubing.

しかし、ケーシングとチュービングの間の空間内には生産流体が存在せず、生産流体の流れが発生することはないので、ケーシング用ねじ継手においては、耐リーク性能や耐ゴーリング性能に支障がない限り継手の内面に段差があっても問題はないと考えられる。それどころか、むしろ積極的に段差を設けることで、ボックス材の肉厚を減じ、省資源化に寄与する可能性も考えられる。   However, there is no production fluid in the space between the casing and the tubing, and there is no flow of production fluid. Therefore, in the threaded joint for casing, as long as there is no problem with leakage resistance and galling resistance There is no problem even if there is a step on the inner surface of the joint. On the contrary, it may be possible to reduce the wall thickness of the box material and contribute to resource saving by actively providing steps.

本発明は、上述の事情に鑑み、油井管用ねじ継手の部材の省資源化に寄与しうる油井管ケーシング用ねじ継手を提供することを課題とした。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a threaded joint for an oil well pipe casing that can contribute to resource saving of a member of the threaded joint for an oil well pipe.

本発明者らは、上記の課題を解決するために、ケーシング用ねじ継手の内面側の段差の許容範囲について検討し、その結果、ボックスの内径をピンの内径よりも大きくし、ボックスのノーズ厚みがピンのノーズ厚みと特定の関係を有する継手構造とすることにより、耐リーク性能及び耐ゴーリング性能を低下させることなくボックス部材の肉厚を減じることができて、ねじ継手材の薄肉化による省資源化に寄与できることを見出し、本発明をなした。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors examined the allowable range of the step on the inner surface side of the threaded joint for casing, and as a result, the inner diameter of the box was made larger than the inner diameter of the pin, and the nose thickness of the box By using a joint structure that has a specific relationship with the nose thickness of the pin, the thickness of the box member can be reduced without degrading the leakage resistance and galling resistance, and the thickness of the threaded joint material can be reduced. The present invention was made by finding that it can contribute to resource recycling.

すなわち、本発明は、雄ねじ部と、該雄ねじ部より管端側に延在するノーズ部と、該ノーズ部の先端に設けられたショルダ部とを備えたピンと、
前記雄ねじ部とねじ結合されてねじ部をなす雌ねじ部と、前記ピンのノーズ部外周面に相対するシール面と、前記ピンのショルダ部に当接するショルダ部とを備えたボックスとを有し、前記ねじ結合により前記ピンとボックスとが結合されてピンの前記ノーズ部外周面とボックスの前記シール面とがメタル‐メタル接触してシール部をなす油井管ケーシング用ねじ継手であって、
前記ボックスの内径Dbidが前記ピンのノーズ内径Dpidよりも大であり、かつ、前記ピンのシールポイントにおけるノーズ外径Dpと前記Dbidから定まる前記ボックスのノーズ厚みtb=(Dp−Dbid)/2が、前記Dpと前記Dpidから定まる前記ピンのノーズ厚みtp=(Dp−Dpid)/2と、0.70<tb/tp<1.00なる関係を有する構造としたことを特徴とする油井管ケーシング用ねじ継手である。
That is, the present invention includes a male screw part, a pin provided with a nose part extending from the male screw part to the tube end side, and a shoulder part provided at the tip of the nose part,
A female screw part that is screw-coupled with the male screw part to form a screw part, a seal surface that faces the outer peripheral surface of the nose part of the pin, and a box that includes a shoulder part that contacts the shoulder part of the pin; A screw joint for an oil well pipe casing in which the pin and the box are coupled by the screw coupling, and the outer peripheral surface of the pin and the seal surface of the box are in metal-metal contact to form a seal portion,
An inner diameter Dbid of the box is larger than a nose inner diameter Dpid of the pin, and a nose thickness tb = (Dp−Dbid) / 2 determined from the nose outer diameter Dp and the Dbid at the seal point of the pin is An oil well pipe casing having a relationship of nose thickness tp = (Dp−Dpid) / 2 determined by Dp and Dpid and 0.70 <tb / tp <1.00 Thread joint.

本発明によれば、油井管ケーシング用ねじ継手の薄肉化が可能となって省資源化が実現する。また、油井管ケーシング用ねじ継手のボックスの加工能率が向上する効果もある。   According to the present invention, it is possible to reduce the thickness of a threaded joint for an oil well pipe casing, thereby realizing resource saving. In addition, there is an effect that the processing efficiency of the box of the threaded joint for oil well pipe casing is improved.

本発明の一実施形態を示す油井管ケーシング用ねじ継手の管軸方向断面図である。It is a pipe axis direction sectional view of a threaded joint for oil country tubular goods casing showing one embodiment of the present invention. FEA計算で求めた、シリーズAテストの締付け完了時のノーズ部付近の相当ひずみ分布を示す等ひずみ線図の例であり、(a)は従来例、(b)は本発明例を示す。It is an example of an isostrain diagram which shows the equivalent strain distribution near the nose part at the time of completion of tightening of the series A test obtained by FEA calculation, (a) shows a conventional example, and (b) shows an example of the present invention. 従来の管用ねじ継手を示す管軸方向断面図であり、(a)は全体図、(b)は(a)におけるねじ部の拡大図、(c)は(a)におけるピンノーズ付近の拡大図である。It is a pipe axial direction sectional view showing the conventional threaded joint for pipes, (a) is a general view, (b) is an enlarged view of a thread part in (a), (c) is an enlarged view near a pin nose in (a). is there.

例えば図1に示すとおり、本発明の油井管ケーシング用ねじ継手は、雄ねじ部7と、該雄ねじ部7より管端側に延在するノーズ部8と、該ノーズ部8の先端に設けられたショルダ部12とを備えたピン3を有し、かつ、前記雄ねじ部7とねじ結合されてねじ部をなす雌ねじ部5と、前記ピン3のノーズ部外周面に相対するシール面と、前記ピンのショルダ部12に当接するショルダ部14とを備えたボックス1を有し、前記ねじ結合により前記ピン3とボックス1とが結合されてピン3の前記ノーズ部外周面とボックス1の前記シール面とがメタル‐メタル接触してシール部11、13をなすことを前提としている。   For example, as shown in FIG. 1, the threaded joint for an oil well pipe casing of the present invention is provided at a male screw part 7, a nose part 8 extending from the male screw part 7 to the pipe end side, and a tip of the nose part 8. A female screw part 5 having a pin 3 with a shoulder part 12 and screwed to the male screw part 7 to form a screw part; a seal surface facing the outer peripheral surface of the nose part of the pin 3; and the pin A box 1 having a shoulder portion 14 that abuts against the shoulder portion 12, the pin 3 and the box 1 are coupled by the screw coupling, and the nose portion outer peripheral surface of the pin 3 and the seal surface of the box 1 It is assumed that the seal portions 11 and 13 are made in metal-metal contact.

前記前提の下で、前記ボックス1の内径Dbidが前記ピン3のノーズ内径Dpidよりも大であり、かつ、前記ピン3のシールポイントspにおけるノーズ外径Dpと前記Dbidから定まる前記ボックス1のノーズ厚みtb=(Dp−Dbid)/2が、前記Dpと前記Dpidから定まる前記ピン3のノーズ厚みtp=(Dp−Dpid)/2と、0.70<tb/tp<1.00なる関係を有する構造とした。ここで、シールポイントspとは、ピン3のノーズ部外周面内の点のうちねじ締付け時にボックス1の内周面と最初に接触する点のことである。   Under the premise, the inner diameter Dbid of the box 1 is larger than the nose inner diameter Dpid of the pin 3, and the nose of the box 1 determined from the nose outer diameter Dp and the Dbid at the seal point sp of the pin 3 The thickness tb = (Dp−Dbid) / 2 is related to the nose thickness tp = (Dp−Dpid) / 2 of the pin 3 determined from the Dp and the Dpid, and 0.70 <tb / tp <1.00. It was set as the structure which has. Here, the seal point sp is a point that first contacts the inner peripheral surface of the box 1 during screw tightening among points on the outer peripheral surface of the nose portion of the pin 3.

これにより、耐リーク性能や耐ゴーリング性能を維持しながらケーシング用継手のボックスの薄肉化が可能となり、省資源化が実現し、かつ薄肉化に伴いボックスの加工能率が向上する。   As a result, it is possible to reduce the thickness of the box of the casing joint while maintaining leak resistance and galling resistance, thereby realizing resource saving and improving the processing efficiency of the box as the thickness is reduced.

ボックスの内径Dbidがピンのノーズ内径Dpid以下では、ボックスの薄肉化ができないため、DbidはDpidよりも大とした。また、ボックスのノーズ厚みtbとピンのノーズ厚みtpの比tb/tpが1.00以上では、ボックスの薄肉化ができないため、tb/tpは1.00未満とするが、tb/tpを小さくしすぎると、耐リーク性能が低下するため、tb/tpは0.70超とする。なお、好ましくは、tb/tp=0.80〜1.00である。   When the inner diameter Dbid of the box is equal to or less than the nose inner diameter Dpid of the pin, the box cannot be thinned, so that Dbid is larger than Dpid. Further, when the ratio tb / tp of the nose thickness tb of the box to the nose thickness tp of the pin is 1.00 or more, the box cannot be thinned, so tb / tp is less than 1.00, but tb / tp is reduced. If it is too much, the leak-proof performance is lowered, so tb / tp is set to exceed 0.70. In addition, Preferably, it is tb / tp = 0.80-1.00.

なお、耐リーク性能および耐ゴーリング性能を高位に保つ観点から、ねじ継手はラジアルシール型が好ましい。また、上記tb/tpおよびtp以外の継手形状諸元の好適範囲として、ピンノーズ外周面のシール部はトロイド状(円錐曲線回転面形状)で、このトロイド状の面の管軸方向断面における曲線は半径25〜105mmの円弧とするのが好ましい。また、ボックスの内周面のシール部は管軸に対して10°以内の角度(シールテーパ角度)をなすテーパ面とするのが好ましい。また、前記シール干渉量(δと記す)は、ピンのシールポイントspにおけるノーズ外径Dpとの比(δ/Dp)が0.002〜0.02となる設定とするのが好ましい。   In addition, from the viewpoint of keeping leakage resistance and galling resistance at a high level, the threaded joint is preferably a radial seal type. Further, as a suitable range of joint shape specifications other than the above tb / tp and tp, the seal part of the pin nose outer peripheral surface is in a toroid shape (conical curve rotation surface shape), and the curve in the tube axis direction cross section of this toroidal surface is An arc having a radius of 25 to 105 mm is preferable. Further, the seal portion on the inner peripheral surface of the box is preferably a tapered surface that forms an angle (seal taper angle) within 10 ° with respect to the tube axis. The seal interference amount (denoted as δ) is preferably set such that the ratio (δ / Dp) to the nose outer diameter Dp at the seal point sp of the pin is 0.002 to 0.02.

また、ねじ部については、ねじテーパ角=1.5〜5.0°、ロードフランク角=−5〜4°、スタブフランク角=0〜30°とするのが好ましい。   Moreover, about a thread part, it is preferable to set it as a screw taper angle = 1.5-5.0 degrees, a load flank angle = -5-5 degrees, and a stub flank angle = 0-30 degrees.

油井管ケーシング用の外径244.5mm、肉13.8mmの鋼管を接続するねじ継手を作成した。鋼管の材質は、APIにて規定された降伏強度125ksi級の鋼種Q125である。ねじ継手は、ボックスの内径Dbid、ピンのノーズ内径Dpid、ボックスのノーズ厚みtb、およびピンのノーズ厚みtpを、表1に示す複数通りに相違させた。なお、ピンのシールポイントにおけるノーズ外径Dpは表1に示すとおりとした。   A threaded joint for connecting a steel pipe having an outer diameter of 244.5 mm and a thickness of 13.8 mm for an oil well pipe casing was prepared. The material of the steel pipe is a steel type Q125 having a yield strength of 125 ksi specified by API. In the threaded joint, the inner diameter Dbid of the box, the nose inner diameter Dpid of the pin, the nose thickness tb of the box, and the nose thickness tp of the pin were made different as shown in Table 1. The nose outer diameter Dp at the seal point of the pin was as shown in Table 1.

表1に示した以外の形状諸元は複数のねじ継手全部に共通とした。主なものとしては、ピンのノーズ部外周面のシール部がトロイド状(円錐曲線回転面形状)で、このトロイド状の面の管軸方向断面における曲線が半径50mmの円弧であり、ボックスの内周面のシール部は管軸に対して3°の角度(シールテーパ角度)をなすテーパ面であるラジアルシール型のねじ継手とし、シール干渉量(δ/Dp)は0.004とした。なお、ねじ部については、ねじテーパ角=1.8°、ロードフランク角=−3°、スタブフランク角=20°とした。   Shape specifications other than those shown in Table 1 are common to all of the plurality of threaded joints. Mainly, the seal part on the outer peripheral surface of the nose part of the pin has a toroidal shape (conical curve rotation surface shape), and the curve in the cross section in the tube axis direction of this toroidal surface is an arc having a radius of 50 mm. The seal portion on the peripheral surface is a radial seal type threaded joint that is a tapered surface having an angle of 3 ° (seal taper angle) with respect to the tube axis, and the seal interference amount (δ / Dp) is 0.004. In addition, about the thread part, it was set as the screw taper angle = 1.8 degrees, the load flank angle = -3 degrees, and the stub flank angle = 20 degrees.

これらのねじ継手を対象に、ISO13679に規定されているM&B(Make and Break)テスト、および、気密性(耐リーク性能)を評価するシリーズAテストを実施した。   For these threaded joints, the M & B (Make and Break) test defined in ISO 13679 and the series A test for evaluating airtightness (leak resistance) were performed.

M&Bテストは耐ゴーリング性(耐ゴーリング性能)を評価するものであり、予めシール部、ねじ部に潤滑剤を塗布し、20回以上の締付け締戻しで焼付きが生じない場合を良好(◎)、10回〜19回の締付け締戻しで焼付きが生じた場合を可(○)、5回〜9回の締付け締戻しで焼付きが生じた場合を不可(△)、4回までの締付け締戻しで焼付きが生じた場合を悪(×)として評価した。   The M & B test evaluates galling resistance (galling resistance), and it is good when lubricant is applied to the seal part and thread part in advance and seizure does not occur after tightening and tightening more than 20 times (◎). Applicable when seizure occurs after 10 to 19 times of tightening and tightening (O), not possible when seizure occurs after 5 to 9 times of tightening and rewinding (△), and tightening up to 4 times The case where seizure occurred during rewinding was evaluated as bad (x).

シリーズAテストは、1回の締付けを行なった後に実施し、シール失効有のものを×、シール失効無のものを○として評価した。シール失効はISO13679で規定された流体漏洩の基準値を元に判定される。なお、このシリーズAテストでは、ロードスケジュールはVME95%とAPI Collapse圧により定義される。ただし、最大圧縮率(降伏応力YSに対する負荷圧縮応力の比率)は製造者が任意に設定することになっており、ねじ継手の性能と顧客要求に応じて定めるものである。本テストでは、試験の最大圧縮率は80%とした。   The series A test was carried out after one tightening, and the evaluation was made with “X” indicating that the seal expired and “◯” indicating that the seal was not expired. The seal expiration is determined based on the reference value of fluid leakage defined in ISO 13679. In this series A test, the load schedule is defined by VME 95% and API Collapse pressure. However, the maximum compressibility (ratio of the load compressive stress to the yield stress YS) is arbitrarily set by the manufacturer, and is determined according to the performance of the threaded joint and customer requirements. In this test, the maximum compression rate of the test was 80%.

表1に耐リーク性能および耐ゴーリング性能の評価ならびに薄肉化の効果の有(○)無(×)を併せて示す。   Table 1 also shows the evaluation of leakage resistance and galling resistance, and whether the effect of thinning is (○) or not (×).

表1に示されたとおり、本発明例(Dbid<Dpid、かつ、tb/tp=0.70超1.00未満)は、従来例(Dbid=Dpid)と同等の高い耐リーク性能および耐ゴーリング性能を有しており、本発明によれば、耐リーク性能および耐ゴーリング性能を低下させずにボックスの薄肉化を達成できることが分かる。   As shown in Table 1, the present invention example (Dbid <Dpid and tb / tp = 0.70 to less than 1.00) has high leakage resistance and galling resistance equivalent to the conventional example (Dbid = Dpid). It can be seen that, according to the present invention, it is possible to achieve a reduction in the thickness of the box without deteriorating leakage resistance and galling resistance.

また、図2は、FEA(有限要素解析)計算で求めた、シリーズAテストの締付け完了時のノーズ部付近の相当ひずみ分布を示す等ひずみ線図の例であり、(a)は従来例、(b)は本発明例(No.3)を示す。図2より、本発明例は、従来例とほとんど同じ相当ひずみ分布を呈することが分かる。   FIG. 2 is an example of an isostrain diagram obtained by FEA (finite element analysis) calculation and showing an equivalent strain distribution in the vicinity of the nose portion at the completion of tightening of the series A test, (a) is a conventional example, (B) shows an example of the present invention (No. 3). From FIG. 2, it can be seen that the example of the present invention exhibits substantially the same equivalent strain distribution as the conventional example.

Figure 2017072187
Figure 2017072187

1 ボックス
3 ピン
5 雌ねじ部
7 雄ねじ部
8 ノーズ部(ピンノーズ)
11、13 シール部
12、14 ショルダ部
18 ねじの荷重面
19 ねじの挿入面
1 Box 3 Pin 5 Female thread 7 Male thread 8 Nose (pin nose)
11, 13 Seal part 12, 14 Shoulder part 18 Thread load surface 19 Thread insertion surface

Claims (1)

雄ねじ部と、該雄ねじ部より管端側に延在するノーズ部と、該ノーズ部の先端に設けられたショルダ部とを備えたピンと、
前記雄ねじ部とねじ結合されてねじ部をなす雌ねじ部と、前記ピンのノーズ部外周面に相対するシール面と、前記ピンのショルダ部に当接するショルダ部とを備えたボックスとを有し、前記ねじ結合により前記ピンとボックスとが結合されてピンの前記ノーズ部外周面とボックスの前記シール面とがメタル‐メタル接触してシール部をなす油井管ケーシング用ねじ継手であって、
前記ボックスの内径Dbidが前記ピンのノーズ内径Dpidよりも大であり、かつ、前記ピンのシールポイントにおけるノーズ外径Dpと前記Dbidから定まる前記ボックスのノーズ厚みtb=(Dp−Dbid)/2が、前記Dpと前記Dpidから定まる前記ピンのノーズ厚みtp=(Dp−Dpid)/2と、0.70<tb/tp<1.00なる関係を有する構造としたことを特徴とする油井管ケーシング用ねじ継手。
A pin provided with a male screw part, a nose part extending from the male screw part to the tube end side, and a shoulder part provided at the tip of the nose part;
A female screw part that is screw-coupled with the male screw part to form a screw part, a seal surface that faces the outer peripheral surface of the nose part of the pin, and a box that includes a shoulder part that contacts the shoulder part of the pin; A screw joint for an oil well pipe casing in which the pin and the box are coupled by the screw coupling, and the outer peripheral surface of the pin and the seal surface of the box are in metal-metal contact to form a seal portion,
An inner diameter Dbid of the box is larger than a nose inner diameter Dpid of the pin, and a nose thickness tb = (Dp−Dbid) / 2 determined from the nose outer diameter Dp and the Dbid at the seal point of the pin is An oil well pipe casing having a relationship of nose thickness tp = (Dp−Dpid) / 2 determined by Dp and Dpid and 0.70 <tb / tp <1.00 Threaded joint.
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