JP2018503042A - バランスのとれたねじ山形状および同形状を採用する管状体ならびにそれらに関する方法 - Google Patents

バランスのとれたねじ山形状および同形状を採用する管状体ならびにそれらに関する方法 Download PDF

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ミカエル・ヨセフ・ジェリソン
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ナショナル オイルウェル ヴァーコ,エル.ピー.
ナショナル オイルウェル ヴァーコ,エル.ピー.
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Abstract

長手方向軸と第一端と第二端とを有する管状部材を開示する。管状部材はピンコネクタを含み、ピンコネクタは外側肩部と、外側肩部から軸方向に間隔を空けた位置にある内側肩部と、外側肩部と内側肩部との間の領域に複数のねじ山とを含み、ねじ山は長手方向軸に対して1フィートあたり1.0〜1.5インチの割合で先細っている。ねじ山は1インチ当たりのねじ山数で測定される軸方向の密度(TPI)を備え、ピンコネクタをボックスコネクタとねじ係合するとき、ねじ山のそれぞれがボックスコネクタの対応するボックスのねじ山と、突出した半径方向の距離HCの間で接触する。さらに、ねじ山は2(√3)(HC)(TPI)の積が0.95以上かつ1.05以下となるように形成される。

Description

本開示は一般にねじ接続に関する。さらに具体的には、本開示は坑井の管状体(例えばドリルパイプ)用のねじ接続に関する。
関連出願に対する相互参照
本出願は2015年1月22日に出願した「バランスのとれたねじ山形状および同形状を採用する管状体ならびにそれらに関する方法」と題する米国特許出願第14/602,947号の利益を主張するとともに、あらゆる目的に関して参照によりその全体を本明細書に援用する。
連邦政府資金による研究開発の記載
適用なし
ねじ式管状体は、例えば石油やガスの掘削、産出、移送、精製などの多くの産業用途で用いられている。石油やガスの掘削作業では、ドリルビットをねじ式の管状体の一端にねじ式に取り付け、(例えば地上から、あるいは坑井内でマッドモーターを用いて、等により)管状体を回転させて坑井を形成する。ビットが地層内を進むにつれて、地上で追加の管状体をねじで取り付け、ドリルストリングを形成する。これらの作業の間、ドリルストリングに沿って隣接する各管状体間のねじ接続部が、予想し得るすべての使用負荷(例えば、ねじり力、張力、圧縮等)に耐えられる十分な強度を備え、ドリルストリングの完全性が確保されることが望ましい。
米国特許出願第14/602,947号明細書
本開示の実施例によっては、管状部材の一端に配置することができ、かつ長手方向の軸を有するねじ式ピンコネクタを対象とするものもある。一実施例として、ねじ式のピンコネクタはピンの外側に肩部を備え、ピンコネクタをボックスコネクタにねじ係合するときに、この肩部がねじ式ボックスコネクタのボックス外側肩部と係合するようになっている。また、ピン外側肩部から軸方向に間隔を空けたところにピン内側肩部が設けられており、ピンコネクタをボックスコネクタにねじ係合するときに、ピン内側肩部がボックスコネクタのボックスの内側肩部と係合するようになっている。さらに、ピンコネクタはピン外側肩部とピン内側肩部との間の領域に複数のねじ山を備え、ピン内側肩部は長手方向軸に対して1フィートあたり1.0〜1.5インチの比率で先細りしている。複数のねじ山のそれぞれは頂部と、頂部から半径方向内側に設けた底部と、頂部と底部の間に延びるスタブフランクと、頂部と底部の間に延びるロードフランクとを備え、スタブフランクはロードフランクよりもさらにピン内側肩部の近くに位置している。複数のねじ山の支持強度とは、ロードフランクを塑性変形させるのに必要な力の大きさを示すものである。また、複数のねじ山のせん断強度とは、ロードフランクとスタブフランクの間をせん断するのに必要な軸方向の力の大きさを示すものである。複数のねじ山は、支持強度とせん断強度との差が±5%以内になるように形成される。
他の実施例は、長手方向軸と、第一端と、第一端の反対側の第二端とを含む管状部材を生産する方法を対象とするものである。一実施例として、この方法には(a)管状部材の第一端にねじ式ピンコネクタを形成する工程を含み、このねじ式ピンコネクタはピン外側肩部と、ピン外側肩部から間隔を空けて配置されるピン内側肩部とを含む。さらに、この方法には(b)管状部材の第二端にねじ式ボックスコネクタを形成する工程を含み、このねじ式ボックスコネクタは、ボックス外側肩部と、ボックス外側肩部から軸方向に間隔を空けて配置されるボックス内側肩部とを含む。さらにこの方法には(c)複数のピンねじ山をピン外側肩部とピン内側肩部との間の領域にピン部分に沿って形成する工程と、複数のボックスねじ山をボックス外側肩部とボックス内側肩部との間の領域にボックス部分に沿って形成する工程とを含む。ピンねじ山とボックスねじ山はそれぞれ1フィートあたり1.0〜1.5インチの比率で長手方向軸に対して先細りしており、複数のピンねじ山と複数のボックスねじ山は、1インチあたりのねじ山の数(TPI)で測定される軸方向の密度を有する。複数のピンねじ山の各々と複数のボックスねじ山の各々は、頂部と、底部と、頂部と底部の間を延びるスタブフランクと、頂部と底部の間を延びるロードフランクとを含む。それぞれのピンねじ山のスタブフランクは、ピンねじ山のロードフランクよりもピン内側肩部の近くに位置する。それぞれのボックスねじ山のスタブフランクは、ボックスねじ山のロードフランクよりもボックス外側肩部の近くに位置している。ピン部分を他の管状部材のボックス部分とねじ係合するとき、複数のピンねじ山の各々は、半径方向の投影距離Hにわたって、対応するボックスねじ山とロードフランクに沿って接触する。ボックス部分が他の管状部材のピン部分とねじ係合するとき、複数のボックスねじ山のそれぞれは、対応するピンねじ山と、半径方向の投影距離Hの間でロードフランクに沿って接触する。複数のピンねじ山およびボックスねじ山は、ピンねじ山とボックスねじ山に関する2√3(H)(TPI)の積が0.95以上かつ1.05以下となるように形成される。
また他の実施例は、長手方向軸と、第一端と、第一端の反対側の第二端とを有する管状部材を対象とする。一実施例として、管状部材は第一端に配置される第一ねじ式ボックスコネクタと、第二端に配置される第一ねじ式ピンコネクタとを含む。第一ピンコネクタはピン外側肩部を備え、この外側肩部はピンコネクタと別の管状部材の第二ボックスコネクタとをねじ係合するときに、第二ねじ式ボックスコネクタのボックスの外側肩部と係合するようになっている。また第一ピンコネクタはピン外側肩部から軸方向に間隔を空けた箇所にピン内側肩部を備え、ピンコネクタと第二ボックスコネクタとをねじ係合するときに、ピン内側肩部が第二ボックスコネクタのボックス内側肩部と係合するようになっている。加えて、第一ピンコネクタは、ピン外側肩部とピン内側肩部との間の領域に複数のねじ山を備えており、このねじ山領域は1フィートあたり1.0〜1.5インチの比率で長手方向軸に対して先細りしている。複数のねじ山のそれぞれは、頂部と、頂部から半径方向内向きに設けられた底部と、頂部と底部との間に延びるスタブフランクと、頂部と底部との間に延びるロードフランクとを含む。スタブフランクはロードフランクよりもピン内側肩部の近くに位置する。複数のねじ山の軸方向の密度は、1インチあたりのねじ山の数(TPI)で測定される。ピンコネクタを第二ボックスコネクタにねじ係合するとき、ねじ式ピンコネクタの複数のねじ山のそれぞれが、第二ボックスコネクタの対応するボックスねじ山と、半径方向の投影距離Hの間でロードフランクに沿って接触する。複数のねじ山は2(√3)(H)(TPI)の積が0.95以上かつ1.05以下となるように形成される。
本明細書に記載の実施例は、従来のある装置、機構および方法に伴う様々な欠点に対処することを目的とした特徴および利点の組み合わせを含む。上述した内容は、どちらかといえば、以下の詳細な説明をよりよく理解することができるように、開示した模範的実施例の特徴や、特定の技術的利点をかなり広範に概説したものである。上述した様々な特徴は、他の特徴と同様、当業者が以下の詳細な説明を読み、添付図面を参照すれば容易に理解できるものである。なお、当業者であれば当然理解できることであるが、本明細書に記載の実施例と同じ目的を果たすために、開示した概念や具体的な模範的実施例を基礎として利用し、修正したり他の構造体を設計したりすることは容易である。
ここで、開示した模範的な実施例の詳細な説明のために、以下の添付図面を参照する。
図1は本明細書に開示した原理に従って地下層に坑井をせん孔するためのせん孔機構の一実施例の概略側面図である。 図2は図1のせん孔機構内で使用するドリルパイプのうちの一本の断面透視図である。 図3は図1のせん孔機構内で使用するドリルパイプのうちの一本の断面側面図である。 図4は図2および3のドリルパイプのピンのねじ式コネクタの一部分の拡大断面図である。 図5は図2および3のドリルパイプのボックスのねじ式コネクタの一部分の拡大断面図である。 図6は図4のピンのねじ式コネクタに完全形成されたねじ山の拡大断面図である。 図7は図4のピンのねじ式コネクタに完全形成されたねじ山の他の実施例の拡大断面図である。 図8は図4のねじ式ピンコネクタと他の管状部材のボックスのねじ式コネクタとによって形成されるねじ接続部の拡大断面図である。 図9は図8の接続部内の係合したねじ山の拡大断面図である。 図10は本願に開示した原理に従って管状部材を製造する方法のブロック図である。
以下の議論は様々な模範的実施例を対象とするものである。しかしながら当業者であれば当然理解できることであるが、開示した例は幅広く応用が可能であり、またいずれの実施例の議論も実施例の模範であるに過ぎず、特許請求の範囲を含め、本開示の範囲をその実施例に限定しようとするものではない。
記載の図面は必ずしも縮尺通りではない。本明細書における特定の特徴や構成要素を縮尺について誇張したり、またはいくらか概略的な形態で示したりしており、従来の構成要素の詳細によっては明確さと簡潔さのために示していないものもある。
次の議論および請求の範囲において、「含む」と「備える」という用語については非排他的な意味で用いているため、これらの用語は「〜を含むが・・・に限定しない」の意味として解釈されるべきである。同様に「接続する」という用語は間接的な接続または直接的な接続のどちらかを意味するものである。したがって仮に第一装置を第二装置に接続する場合、その接続は直接的な接続であっても、または他の装置、部品および接続を介した間接的な接続であってもよい。加えて、本明細書で用いている「軸方向の」と「軸方向に」という用語は、多くの場合、中心軸(例えば本体またはポートの中心軸)に沿うかあるいは平行であることを意味し、他方で「半径方向の」と「半径方向に」という用語は多くの場合、中心軸に対して直角であることを意味する。例えば軸方向の距離とは中心軸に沿うかまたは平行に測定される距離のことをいい、半径方向の距離とは中心軸に対して垂直に測定される距離を意味する。明細書および特許請求の範囲における上や下という言葉は明確にすることを目的とするものであり、坑井の方向に関係なく「上」、「上側の」、「上方向に」、「坑井の上側」または「上流の」は坑井の地表面側を意味し、「下」、「下側の」、「下方向に」、「坑井の下側」または「下流の」は坑井の末端側を意味する。本願で用いる場合の「およそ」および「実質的に」という言葉は±10%であることを意味する。
上述したように、石油とガスの掘削作業の間、ドリルストリングを形成する隣り合う管状体間のねじ接続部が、予想し得るすべての使用負荷(例えば、ねじり力、張力、圧迫等)に耐えられるだけの十分な強度を有することが望ましい。具体的には、ドリルストリングを形成する隣り合った管状部材間のねじ接続部が、十分なねじり強度を有することが望ましい。このねじり強度は、降伏を引き起こすのに要する管状接続部の中心線周りのトルク量の指標の一つである。ドリルストリングを形成するねじ接続部の最終的なねじり強度を最適化するためには、ねじ山は大きなねじり力によってよく起きる降伏を避けるのに十分な支持強度とせん断強度とを有するように設計されなければならない。支持強度とは、ねじ接続部の係合面(ねじ山の側面など)を変形(塑性変形等)させるのに必要な力の大きさの指標であり、せん断強度とは、接続中心線に対して実質平行な面に沿ってねじ側面間のねじ山をせん断するのに必要な力の大きさの指標である。
ねじ接続部を支持強度について過大設計した場合、ねじ山は半径方向の高さが必要以上に高くなり(すなわちねじ山が「高すぎる」可能性がある)、これにより(ねじ山がピン部分およびボックス部分内の半径方向深くまで切り込まれるため)ねじ接続部の臨界断面積が減少し、得られる接続部のねじり強度を全体にわたって減少させる一因となる。代わりに、ねじ接続部をねじり強度について過大設計した場合、ねじ山が接続中心線(例えば軸方向の長さ)に沿って過度に長くなる可能性がある。これにより、内側肩部で接触可能な面積が減少し、得られる接続部のねじり強度を上記と同様全体にわたって減少させる一因となる。このように本開示は、坑井で用いるの管状体(例えばドリルパイプ、重量ドリルパイプ(HWDP)、ドリルカラーおよびその他のドリルステム部品等)用のねじ接続(実施例によっては二重肩部による接続)のためのねじ接続部を提示しており、得られる接続部全体のねじり強度を最適化するため、支持強度とせん断強度のバランスがとれるように設計されている。
図1に掘削システム10の一実施例を概略的に示す。この実施例において掘削システム10は、地下層12を貫通する坑井11の上に配置された掘削リグ20と、地表17から中心軸または縦軸15に沿って坑井11の上側部分に伸びる保護管14と、リグ20の油井やぐら21から坑井11に吊り下がるドリルストリング30とを含む。ドリルストリング30の中心軸または縦軸31は、本実施例において、保護管14の軸15と、油井やぐら21に接続された第一端または坑井の上端30aと、端部30aの反対側の第二端または坑井の下端30bとで軸がそろえられている(注意:このように軸を揃えることが必要というわけではない)。さらに、ドリルストリング30は坑井の下端30bにドリルビット40を含み、ビット40から坑井の上端30aまで伸びる複数のドリルパイプ継手50(または単にドリルパイプ50)を含む。ドリルパイプ50は端と端とで接続し、ビット40は最下端のパイプ50の下端に接続する。抗底組立体(BHA)(図示せず)をビット40の近くに位置するドリルストリング30に(例えばビット40と最下端のパイプ50との間に軸方向に)設けることもできる。
本実施例では、ドリルストリング30を地表17で回転させることよってドリルビット40を回転させる。具体的には、回転台22がドリルストリング30の坑井の上端30aに接続されたケリー23と係合しており、この回転台22によってドリルストリング30を回転させる。ケリー23に伴いドリルストリング30が、トラベリングブロック(図示せず)に取り付けたフック24から回り継手25で吊り下げられており、この回り継手25によりドリルストリング30が油井やぐら21に対して回転できるようになっている。本実施例においては、ドリルビット40は地表17からドリルストリング30を用いて回転させているが、一般に、ドリルビット(例えばドリルビット40)は回転台やトップドライブを用いて回転させたり、BHAに設けた坑井の下側のマッドモーターで回転させたり、またはこれらの組み合わせにより回転させたりすることができる(例えばドリルストリングを介した回転台とマッドモーターとの両方で回転させたり、あるいはトップドライブとマッドモーターによって回転させたりすることができる)。例えば坑井の下側のモーターによる回転を、必要であれば回転台22の回転力の補充に用いることができ、掘削工程に変化を与えるために用いることもできる。したがって、本明細書に開示した様々な態様が、これらの掘削形態それぞれの利用に適していることは当然理解できるはずである。
掘削作業の間、地表17のマッドポンプ26により掘削流体や泥を継手25の通路を通してドリルストリング30の内部を下方へと送り込む。その掘削流体はドリルビット40の前面に設けられた通路またはノズルを通ってドリルストリング30を出た後、ドリルストリング30と坑井11の側壁との間の環状部13を通って地表17に戻り、循環する。掘削流体はドリルビット40の滑りを良くしたり、冷やしたりする働きをし、掘屑を地上に運んで、噴出を避けるのに必要な圧力を維持する働きを持つ。
図2および図3を参照すると、ドリルストリング30を構成するドリルパイプ50の各々は細長い管状部材であり、隣接する各々のドリルパイプ50やその他の構成要素(例えばドリルビット40やBHA等)とねじ接続するようになっている。各パイプ50は中心軸または長手方向の軸55を含み、作業中はこの軸がドリルストリング30の軸31と同軸に整列される。さらにパイプ50の各々は第一端または上端50aと、上端50aの反対側の第二端または下端50bと、端部50aと50bの間を軸方向に延びる半径方向外側の面50cと、半径方向内側の面50dとを含み、面50dは貫通孔52を形成しており、貫通孔52も端部50aと50bの間を軸方向に延びる。
上述のように、ねじ式コネクタを各端部50aと50bにそれぞれ設け、ドリルストリング30内の継手50のねじ接続を容易にしている。具体的には、雌型またはボックス型のねじ接続80(または単に「ボックス80」)を上端50aに設け、雄型またはピン型のねじ接続60(または単に「ピン60」)を下端50bに設けている。以下でより詳細に説明するが、ボックス80には複数の雌ねじ山が設けられており、ドリルパイプ50と軸方向(例えば軸31に関して)に隣接するピンコネクタ(例えばピン60等)のねじ山とかみ合って接続するようになっている。また、ピン60には複数の雄ねじ山が設けられており、ドリルパイプ50と軸方向(例えば軸31に関して)に隣接するボックス型のねじ式コネクタ(例えばボックス80)のねじ山とかみ合って接続するようになっている。ボックス80とピン60のさらなる詳細について以下に記載する。
さらに図2および図3を参照すると、ドリルパイプ50は一対の据え込み部を備え、この据え込み部はねじ式コネクタ60または80のいずれかから中央の管状領域58まで軸方向にそれぞれ伸びている。本願で用いているのと同様、一般に「据え込む」という用語は継手50の断面積を、中央の管状領域58内の断面積に対して大きくすることをいう。とりわけ本実施例において継手50は、ボックス80と中央管状領域58との間を軸方向に延びる第一または上側据え込み部54と、ピン60と中央管状領域58との間を軸方向に延びる第二または下側据え込み部56とを含む。半径方向外側の面50cが領域58に対して軸55から半径方向外向きに据え込み部54と56で拡張されており、据え込み部54と56の断面積がそれぞれ拡張されている。そして据え込み部54と56において、半径方向内側の面50dは領域58に対して軸55に向かって半径方向内向きに拡張されている。しかしながら、本明細書に開示した原理に従いつつも、他の実施例として、据え込み部54と56が面50cか50dのいずれかのみに沿って半径方向に拡張させたり、さらに他の実施例として、継手50に据え込み部54と56をどちらも含めないようにしたりすることは当然理解できることである。
図2および図3に示すように、領域58の軸の端部に据え込み部54と56とを形成することによりドリルパイプ50を組み立てる。その後、ねじ式コネクタ60と80を任意の適切な方法(例えば溶接、一体形成等)により据え込み部54と56にそれぞれ固定する。さらに本明細書に開示した原理に従いつつも、任意の適切な方法によって管状領域58に据え込み部54と56を形成することができる。例えば、実施例によっては、管状領域58の軸の端部を加熱し、軸55に沿って加熱した端部を押込み、上述した(および図示した)方法で面50cと50dを半径方向に拡張させることにより据え込み部54と56を形成する。
図4を参照すると、ピン型ねじ式コネクタ60は第一または外側の環状肩部62を含む。この肩部62は半径方向外側の面50cから半径方向内向きに延びている。また、ピン型ねじ式コネクタ60は下端部50bに第二または内側の環状肩部64を含む。この肩部64は半径方向内側の面50dから半径方向外向きに延びている。このように、肩部62と64は軸55に沿って互いに軸方向に間隔を空けて配置されている。なお、当然理解できることではあるが、実施例によっては、外側肩部62を本明細書で「ピン台座」62と呼ぶこともでき、内側肩部64を本明細書で「ピン先端部」と呼ぶこともできる。以下でさらに詳細に説明するが、連結した状態のドリルパイプ50において、肩部62および64はボックス型ねじ式コネクタの対応する肩部(例えばボックス80の肩部82と84の各々)と係合するようになっている。
肩部62と64の間の軸方向に延びる領域に、複数の外側のねじ山66がピン60に沿って形成されている。ピン60の雄ねじ山66は、軸55に対して角度θを成すテーパ65のラインに沿って形成されている。本実施例において、雄ねじ山66が軸の長さ1フィートあたり直径で約1.0〜1.5インチの比率で先細っている(「1フィートあたりのインチ」または「in/ft」)(すなわち角度θが約2.39度〜3.58度の範囲)ことが望ましく、約1.2〜1.3in/ftであることがさらに望ましく(すなわち角度θが約2.86度〜3.10度の範囲であることがさらに望ましく)、またさらに1.25in/ftであることが望ましい(すなわち角度θが2.98度におおよそ等しいことがさらに望ましい)。しかしながら、本明細書に開示した原理に従いつつも、テーパおよび角度θが他の値をとり得ることは当然理解できることである。さらに本実施例において、ねじ山66は複数の不完全ねじ山67と複数の完全形成されたねじ山68とを含む。本明細書で用いている「不完全ねじ山」という用語は、ピン60の長手方向に完全形成されていない1本以上のねじ山を指す。具体的に不完全ねじ山67とは、切削工具(例えばプロファイル等)を使ってピン60にねじ山を形成する(すなわち、切り込む)領域を示し、完全形成のねじ山68を切削した後、切削工具を軸方向に端部50bから軸55に沿って移動させる際に、ねじ山67を徐々に浅くして切削するように、切削工具をピン60の外面から徐々に離したり、半径方向に距離を空けたりする領域のことを示す。
図5を参照すると、ボックス型ねじ式コネクタ80は第一または外側環状肩部82を含む。肩部82は上端50aにおいて半径方向外側の面50cから半径方向内向きに延びている。また、ボックス型ねじ式コネクタ80は第二または内側肩部84を含む。肩部84は半径方向内側の面50dから半径方向外向きに延びている。このように、肩部82と84は軸55に沿って互いに軸方向に間隔を空けて配置されている。なお当然に理解できることであるが、実施例によっては外側肩部82を本明細書で「ボックス先端部」82と呼んだり、内側肩84を本明細書で「ボックス台座」と呼んだりすることもできる。以下でさらに詳細に説明するが、肩部82と84は、連結するドリルパイプ50のピン型ねじ式コネクタの対応する肩部(例えばピン60の肩部62と64にそれぞれ)と係合するようになっている。
複数の雌ねじ山86が、肩部82と84との間を軸方向に延びる領域に、ボックス80に沿って形成されている。ボックス80の雌ねじ山86は、テーパ85のラインに沿って形成されており、テーパ85は軸55に対して角度θの傾きを有し、角度θは前述したピン60の雌ねじ山66のライン65について前述したものと実質的に同じである。したがって、ボックス80のねじ山86は軸55に対して約1.0〜1.5in/ft(すなわち角度θの範囲が約2.39度〜3.58度)で先細りしており、約1.2〜1.3in/ft(すなわちさらに望ましい角度θの範囲は約2.86度〜3.10度)であることがさらに望ましく、さらに1.25in/ftである(すなわち角度θが2.98度におおよそ等しい)ことがより望ましい。ピン60のねじ山66のように、雌ねじ山86は複数の不完全ねじ山87と複数の完全形成ねじ山88とを含む。「不完全」という用語は、ねじ山66について上述したものと同様に用いている。
図6に、ピン60に完全形成されたねじ山68を示す。なお、当然理解できることであるが、ボックス80に完全形成されたねじ山88は、ねじ山68に対して横と縦の両方向に反転されていることを除いては、ねじ山88はねじ山68と実質的に同じように形成される。このため、ねじ山68の以下の説明によりねじ山88を十分に説明しているので、簡略化のため、ねじ山88の詳細な説明は省略する。
各ねじ山68は、頂部92を含み、頂部92から半径方向に間隔を空けて底部94を含み、進み側フランクまたはスタブフランク96が頂部92と底部94との間に延びており、追い側フランクまたはロードフランク98は、ねじ山68のすぐ隣に軸方向に隣接して軸55に沿って延びている。したがって、当業者であれば当然理解できることであるが、各ねじ山68のスタブフランク96は、同じねじ山68にあるピンのロードフランク98よりもピン内側肩部64の近くに位置している。同様に、具体的に図示していないが、当業者であれば各ねじ山88のスタブフランク96が同じねじ山88のロードフランク98よりもボックスの外側肩部82の近くに位置していることは当然理解できることである。本実施例において、ねじ山68はピン60に設けられた雄ねじ山であるので、各ねじ山68の頂部92は各底部94から半径方向外向きに間隔を空けて配置されている。しかしながら、ボックス80の各々の雌ねじ山88に関しては、頂部92はそれぞれ対応する底部94の半径方向内向きに間隔を空けて配置されている。各スタブフランク96は、軸55から伸びる半径方向の線95に対して角度αの傾きを有する。また各ロードフランク98は半径方向の線95に対して角度βの傾きを有する。さらに各ねじ山68の対応する一組のフランク96と98は、互いに角度φを形成しており、この角度φはαとβを足した角度(すなわちφ=β+α)である。本実施例において、角度αとβは互いに等しく、それぞれ30度に等しい。この結果、本実施例において角度φはおおよそ60度に等しい。しかしながら他の角度もとることができ、したがって他の実施例として本明細書に開示した原理に従いつつも角度α、β、φの値が広い範囲の値をとり得ることは当然理解できることである。
さらに、頂部92と底部94とフランク96および98との間のそれぞれの移行部は湾曲していたりアールが形成されていたりする。特に本実施例においては、各ねじ山68のロードフランク98と頂部92との間の移行部は第一アール部R98−92であり、頂部92とスタブフランク96との間の移行部は第二アール部R96−92であり、各底部94はアール部R94を含む。各ねじ山68に関して、アール部R98−92の曲率半径はR96−92の曲率半径よりも小さい。さらに具体的には、本実施例において、アール部R96−92の曲率半径はアール部R98−92の曲率半径の4倍以上大きい。さらに具体的には、本実施例において、アール部R96−92の曲率半径は0.065インチに等しく、アール部R98−92の曲率半径は0.015インチに等しい。しかしながら、アール部R96−92とアール部R98−92の曲率半径の値は本明細書に開示した原理に従いつつも、他の実施例において広い範囲の値を取り得ることは当然理解できることである。さらに本実施例において、各底部のアール部R94の曲率半径は実質的に0.05インチに等しい円形のアール部であるが、アール部R96−92とR98−92と同様に、アール部R94の具体的な値は他の実施例において広い範囲の値を取りうる。
また、ピン60に沿うねじ山66の軸方向のねじ山密度は、軸55について軸の長さの何らかの単位あたりのねじ山の数(すなわち、インチあたりのねじ山数または「TPI」)で通常示される。特に本実施例では、ピンねじ山66(ひいてはボックス80のねじ山86)のねじ山密度は2〜4TPIの範囲の値をとるものとし、ねじ山密度が1インチあたり3つであることが望ましい。なお、他の実施例では3.5TPIであることが望ましい場合があり、さらに他の実施例では本明細書に開示した原理に従いつつも、ねじ山密度を本実施例のねじ山密度より高くすることも低くすることもできるということは当然理解できることである。
図7に、ピン60に完全形成されたねじ山(ねじ山68’として示す)の他の実施例を示す。ねじ山68’は前述したねじ山68と実質的によく似ているので、同じ参照番号を同等の構成要素を示すのに用いており、以下の議論ではねじ山68’とねじ山68の間の違いに焦点を合わせる。具体的には各スタブフランク96は、半径方向の直線95に対して角度αではなく角度α’の傾きを有する。また、ねじ山68’のフランク96と98が互いに相対的に形成する角度はφではなくφ’である。少なくともいくつかの実施例では角度α’が角度βよりも大きい。特に本実施例においては、角度α’は45度に等しいが、他方では角度βは30度のままであるので、角度φ’は75度に等しい(すなわちφ’=α’+β)。しかしながら角度α’、βおよびφ’の具体的な値は、本明細書に開示した原理に従いつつも、他の実施例においては広い範囲の値をとり得ることは当然理解できることである。
さらに、ねじ山68’はねじ山68の円形の輪郭を有する底部94の代わりに底部94’を含む。図7に示すように、断面を半径方向に見ると(すなわち図7に示す見方)、底部94’は楕円形を含む。特に明確にするため図9に示したが、仮想的な楕円97の外面の一部の形状と合うように底部94’を切断したり形成したりする。楕円97は長軸に沿う方向の長さがL97で、楕円97の短軸に沿う方向の高さがH97である。本実施例において、長さL97は0.080インチにおおよそ等しく、高さH97は0.040インチにおおよそ等しい。したがって、少なくともいくつかの実施例では長さL97が高さH97の約2倍である。なお当然理解できることではあるが、長さL97と高さH97の両方について、本明細書に開示した原理に従いつつも、他の値や関係も取り得る。また図7に示すように、底部94’を形成する楕円97は、実施例によっては中心線(例えば軸55等)に対して0度〜10度の範囲の角度ωで傾けたり回転させたりする。角度ωは5度に等しいことが望ましい。
さらに、ねじ山68の代わりにねじ山68’をピン60に設ける場合、ボックスねじ山88はねじ山68’に対して横方向および縦方向に反転することを除いてはねじ山68’とぴったりと合うように同様に形成されるということは当然理解できることである(この場合ねじ山88’と記す)。結果として、前述のねじ山68’の説明により十分にねじ山88’を説明しているので、ねじ山88’についての別個の詳細な説明は簡単にするため省略する。
図8および図9によると、どのねじ山形状(例えばねじ山68、88、68’、88’)を用いるかに関係なく、接続作業の際は、ピン60を他のドリルパイプ50のボックス80とねじ係合し、ねじ接続部100を形成する。具体的には、各パイプ50の軸55を揃え、一本のパイプ50(例えばピン60を有するパイプ50)を別のパイプ50(例えばボックス80を備えるパイプ50)に対して揃えた軸55を中心に回転させることにより、ピン60とボックス80を互いにねじ係合する。ピン60を上述の方法でボックス80とねじ係合するとき、ピン60の外側肩部62はボックス80の外側肩部82と係合し、ピン60の内側肩部64はボックス80の内側肩部84と係合する。したがって、本明細書においては接続部100を、二元肩部または二重肩部によるねじ接続部と呼ぶ。
また、図9に最もよく示しているように、ピン60をボックスコネクタ80とねじ係合するとき、対応するねじ山68および88のスタブフランク96が互いに係合し、対応するねじ山68および88のロードフランク98が互いに係合し、ねじ山68および88のそれぞれの頂部92は、対応するねじ山88と68の底部94(ねじ山68’および88’を用いる場合は底部94’)にそれぞれ隣接する。さらに、上述したように二つの管状継手50のピン60とボックス80とをねじ接続するとき、接触高さHを形成する。この接触高さHは半径方向の(例えば軸55から延びる半径95に沿った)投影された距離を表しており、ねじ山68とねじ山88とが噛み合うときに対応する各対のねじ山はこの距離にわたってロードフランク98に沿って互いに係合する。なお、図9にはねじ山68と88との係合のみを示しているが、代わりにねじ山68’と88’とをピン60とボックス80に採用する場合、図9に示したものと同じかまたは類似する係合が示されることは当然理解できることである。
図4〜8を参照すると、ピン60とボックス80のねじ山66と86(例えば具体的に、ねじ山68および88またはその代わりにねじ山68’と88’)はそれぞれ、最終的に得られる接続部100の支持強度およびせん断強度が実質的にバランスのとれたものとなるような形状、大きさ、配置とする。前述したように、支持強度またはせん断強度のいずれか一方の過大設計(これはそれぞれ例えば最終的なねじ山が高すぎたり、長すぎたりする原因となる)によって接続部100のねじり強度が全体として下がるのを回避することができるようなバランスだと好都合である。
特に下記の理論や何らかの他の理論に限定するわけではないが、接続部100の支持強度Sは次の式によって算出することができる。

Figure 2018503042

上式において、
は接続部100を形成する材料の降伏強度であり、
はピン60のねじ山領域の軸方向の長さであり(この長さはピン60に沿う規定の基準点からピン先端部の長さを引いて測ることができる)、
は平均ねじ山径であり、
TPIは中心軸(例えば軸55)に沿う単位長さあたりのねじ山の密度であり、通常は軸方向の単位距離あたりのねじ山の数で示される。
加えて、下記の理論や何らかの他の理論に限定するわけではないが、ねじ接続部100のせん断強度SSHは次の式によって算出することができる。
Figure 2018503042
これら支持強度Sとせん断強度SSHに関する式が等しいとき、次の関係が得られる。
Figure 2018503042

これを簡約して、
Figure 2018503042
この式をさらに簡約すると、次の関係が成り立つ。
Figure 2018503042
このように、本明細書に開示した原理に従えば、ピン60とボックス80は、結果的に得られる接続部100に関する2√3(TPI)Hという関係式がおおよそ1に等しいかまたは実質的に1に近い値となるように形成する。言い換えれば、少なくともいくつかの実施例においては、得られる接続部100の大きさおよび構造は、2√3(TPI)Hが0.95以上かつ1.05以下となる(すなわち0.95≦2√3(TPI)H≦1.05)ようなものとする。結果として、少なくともいくつかの実施例においては、得られる接続部100が支持強度に対して±5%以内のせん断強度を示すようにすることができる。一つの具体例として、ピン60とボックス80は、ねじ山のTPIが3.0となり、得られるHcが0.0967インチとなる(これにより2√3(TPI)Hが1.00に等しくなる)ようにねじ山を形成し配置する。さらに他の一つの具体例として、ピン60とボックス80は、ねじ山のTPIが3.5となる、得られるHcが0.0830インチとなる(これにより2√3(TPI)Hが1.01に等しくなる)ようにねじ山を形成し配置する。
図10に、管状部材(例えば管状継手50)を製造する方法200を示す。方法200は、まずピンコネクタ(例えばピン60)を管状部材(例えば継手50)の第一端(例えば下端50b)に形成するステップと、ボックスコネクタ(例えばボックス80)を管状部材の第二端(例えば上端50a)に形成するステップとを、それぞれブロック205およびブロック210に含む。次に、方法200にはピンの複数の雄ねじ山(例えばねじ山66)をピンコネクタに形成するステップと、ボックスの複数の雌ねじ山(例えばねじ山86)をボックスコネクタに形成するステップとをブロック215に含む。最後に、方法200は、ブロック220において、このピンねじ山とボックスねじ山とが他の隣接する管状部材のボックスコネクタとピンコネクタのねじ山とにそれぞれ係合したときにその係合したねじ山が上述のものと同じHcと(TPI)を用いて0.95≦2√3(TPI)H≦1.05の関係を満たすようにピンねじ山とボックスねじ山とを形成するステップを含む。
以上に記載した方法によれば、実質的にバランスのとれたせん断強度および支持強度を有するようなねじ山(例えばねじ山68、88、68’、88’)を含む、本明細書に開示した原理に従ったねじ接続部(例えば接続部100)が形成される。したがって、本明細書に開示した原理によるねじ接続部(例えば接続部100)を利用することで、この接続部のねじり強度が最適化される。
望ましい実施例を示して説明をしたが、当業者であれば本明細書の範囲または教示から逸脱することなく修正を加えることができる。本明細書に記載の実施例はあくまで模範的なものであり、それらに限定されない。本明細書に記載のシステム、装置、工程の多くの変形形態および修正形態が可能であり、これらは本開示の範囲内にある。したがって、保護の範囲は本明細書に記載の実施例に限定されず、次の特許請求の範囲によってのみ限定されるものであり、この範囲は特許請求の範囲の内容のすべての均等物を含むものとする。特に明示的に述べたものでない限り、方法の請求項における各ステップは任意の順番で実施することができる。方法の請求項における各ステップの前に(a)、(b)、(c)または(1)、(2)、(3)などの識別子を記載しているが、これらはステップに対し具体的な順番を指定しようとしたり指定したりするものではなく、後でそのステップを簡単に指し示せるようにするために用いたものである。

Claims (25)

  1. 管状部材の一端に配置することができ、長手方向軸を有するねじ式ピンコネクタであって、
    ピン外側肩部と、ピン内側肩部と、これらピン外側肩部とピン内側肩部との間の領域内にある複数のねじ山とを含み、
    ピンコネクタをボックスコネクタにねじ係合するときに、接続するねじ式ボックスコネクタのボックス外側肩部とピン外側肩部とを係合するようになっており、
    ピン内側肩部はピン外側肩部から軸方向に間隔を空けて配置されており、ピンコネクタをボックスコネクタにねじ係合するときに、ピン内側肩部とボックスコネクタのボックス内側肩部とを係合するようになっており、
    複数のねじ山が、長手方向軸に対して1フィートあたり1.0〜1.5インチの比率で先細りしており、
    ねじ山のそれぞれは、
    頂部と、
    頂部に対し半径方向内側にある底部と、
    頂部と底部との間に延びるスタブフランクと、
    頂部と底部との間に延びるロードフランクとを含み、スタブフランクはロードフランクよりもピン内側肩部の近くに位置しており、
    複数のねじ山はロードフランクを塑性変形させるために必要な力の大きさを表す支持強度と、ロードフランクとスタブフランクとの間でねじ山をせん断するのに必要な軸方向の力の大きさを表すせん断強度とを有し、この複数のねじ山の支持強度とせん断強度との差異が±5%以内であることを特徴とするねじ式ピンコネクタ。
  2. 請求項1のねじ式ピンコネクタであって、複数のねじ山のそれぞれに、
    頂部とスタブフランクとの間に延び、第一曲率半径を有する第一アール部と、
    頂部とロードフランクとの間に延び、第二曲率半径を有する第二アール部とを備え、
    第一曲率半径が第二曲率半径よりも大きいことを特徴とするねじ式ピンコネクタ。
  3. 請求項2のねじ式ピンコネクタであって、第一曲率半径が第二曲率半径の少なくとも4倍以上大きいことを特徴とするねじ式ピンコネクタ。
  4. 請求項3のねじ式ピンコネクタであって、第一曲率半径が0.065インチであり、第二曲率半径が0.015インチであることを特徴とするねじ式ピンコネクタ。
  5. 請求項1のねじ式ピンコネクタであって、ねじ山のそれぞれのスタブフランクが長手方向軸からの半径に対して第一角度αの傾きを有しており、ねじ山のそれぞれのロードフランクが前記半径に対して第二角度βの傾きを有しており、αとβが等しいことを特徴とするねじ式ピンコネクタ。
  6. 請求項1のねじ式ピンコネクタであって、ねじ山のそれぞれのスタブフランクが長手方向軸からの半径に対して第一角度αの傾きを有しており、ねじ山のそれぞれのロードフランクが前記半径に対して第二角度βの傾きを有しており、αがβよりも大きいことを特徴とするねじ式ピンコネクタ。
  7. 請求項6のねじ式ピンコネクタであって、αが45度に等しく、βが30度に等しいことを特徴とするねじ式ピンコネクタ。
  8. 請求項7のねじ式ピンコネクタであって、長手方向軸に沿った断面で見たときに、ねじ山の部分集合のそれぞれの底部に楕円形の湾曲を有することを特徴とするねじ式ピンコネクタ。
  9. 請求項1のねじ式ピンコネクタであって、複数のねじ山が長手方向軸に対して1フィートあたり1.25インチの比率で先細りしていることを特徴とするねじ式ピンコネクタ。
  10. 長手方向軸と、第一端と、第一端の反対側の第二端とを含む管状部材を製造する方法であって、
    (a)管状部材の第一端にねじ式ピンコネクタを形成するステップを備え、ねじ式ピンコネクタはピン外側肩部と、ピン外側肩部から軸方向に間隔を空けて配置されるピン内側肩部とを含み、
    (b)管状部材の第二端にねじ式ボックスコネクタを形成するステップを備え、ねじ式ボックスコネクタはボックス外側肩部と、ボックス外側肩部から軸方向に間隔を空けて配置されたボックス内側肩部とを含み、
    (c)ピン外側肩部とピン内側肩部との間の領域にピン部材に沿って複数のピンねじ山を形成するステップと、ボックス外側肩部とボックス内側肩部との間の領域にボックス部材に沿って複数のボックスねじ山を形成するステップとを備え、ピンねじ山とボックスねじ山はそれぞれ1フィートあたり1.0〜1.5インチの比率で長手方向軸に沿って先細りしており、複数のピンねじ山と複数のボックスねじ山は1インチあたりのねじ山数(TPI)で測定される軸方向の密度を有し、ピンねじ山のそれぞれとボックスねじ山のそれぞれは、
    頂部と、
    底部と、
    頂部と底部との間に延びるスタブフランクと、
    頂部と底部との間に延びるロードフランクとを含み、ピンねじ山のそれぞれのスタブフランクはピンねじ山のロードフランクよりもピン内側肩部の近くに位置しており、ボックスねじ山のそれぞれのスタブフランクはボックスねじ山のロードフランクよりもボックス外側肩部の近くに位置しており、
    ピン部材を他の管状部材のボックス部材にねじ係合するとき、複数のピンねじ山のそれぞれが、半径方向の投影距離Hcの間でロードフランクに沿って、対応するボックスねじ山と接触し、
    ボックス部材を別の管状部材のピン部材にねじ係合するとき、複数のボックスねじ山のそれぞれは、半径方向の投影距離Hcの間でロードフランクに沿って、対応するピンねじ山と接触し、
    ピンねじ山およびボックスねじ山に関する2(√3)(HC)(TPI)の積が0.95以上かつ1.05以下となるように、複数のピンねじ山と複数のボックスねじ山を形成することを特徴とする方法。
  11. 請求項10の方法であって、
    (d)ピンねじ山のそれぞれおよびボックスねじ山のそれぞれの頂部とスタブフランクとの間に第一曲率半径を有する第一アール部を形成するステップと、
    (e)ピンねじ山のそれぞれおよびボックスねじ山のそれぞれの頂部とロードフランクとの間に第二曲率半径を有する第二アール部を形成するステップとをさらに備え、第一曲率半径が第二曲率半径よりも大きいことを特徴とする方法。
  12. 請求項10の方法であって、ステップ(c)が
    (c1)複数のピンねじ山と複数のボックスねじ山のそれぞれに、長手方向軸からの半径に対して角度αの傾きを有するスタブフランクを形成するステップと、
    (c2)複数のピンねじ山と複数のボックスねじ山のそれぞれに、前記半径に対して角度βの傾きを有するロードフランクを形成するステップとを備え、角度αが角度βよりも大きいことを特徴とする方法。
  13. 請求項10の方法であって、ステップ(c)が
    (c1)複数のピンねじ山と複数のボックスねじ山のそれぞれに、長手方向軸からの半径に対して角度αの傾きを有するスタブフランクを形成するステップと、
    (c2)複数のピンねじ山と複数のボックスねじ山のそれぞれに、半径に対して角度βの傾きを有するロードフランクを形成するステップとをさらに備え、角度αが角度βと等しいことを特徴とする方法。
  14. 請求項10の方法であって、
    (d)ピンねじ山のそれぞれの底部と、ボックスねじ山のそれぞれの底部とに、楕円形の湾曲を形成するステップをさらに備える方法。
  15. 請求項10の方法であって、ステップ(c)に、TPIが3.5でHCが0.0830インチとなるように、複数のピンねじ山と複数のボックスねじ山とを形成する工程を含むことを特徴とする方法。
  16. 請求項10の方法であって、ステップ(c)に、TPIが3.0でHCが0.0967インチとなるように、複数のピンねじ山と複数のボックスねじ山とを形成する工程を含むことを特徴とする方法。
  17. 長手方向軸と、第一端と、第一端の反対側の第二端とを有する管状部材であって、
    第一端に設けた第一ねじ式ボックスコネクタと、
    第二端に設けた第一ねじ式ピンコネクタとを備え、第一ピンコネクタには、
    ピン外側肩部と、
    ピン内側肩部と、
    複数のねじ山とを含んでおり、
    ピン外側肩部は、ピンコネクタを別の管状部材の第二のねじ式ボックスコネクタにねじ係合するときに、第二のボックスコネクタのボックス外側肩部と係合するようになっており、
    ピン内側肩部はピン外側肩部から軸方向に間隔を空けて配置されており、ピンコネクタを第二のボックスコネクタにねじ係合するときに、ピン内側肩部が第二のボックスコネクタのボックス内側肩部と係合するようになっており、
    複数のねじ山はピン外側肩部とピン内側肩部との間の領域にあり、1フィートあたり1.0〜1.5インチの比率で長手方向軸に対して先細りしており、複数のねじ山のそれぞれは、
    頂部と、
    頂部に対し半径方向内側にある底部と、
    頂部と底部との間に延びるスタブフランクと、
    頂部と底部との間に延びるロードフランクとを含み、スタブフランクはロードフランクよりもピン内部肩部の近くに位置し、
    複数のねじ山は1インチあたりのねじ山数で測定される軸方向の密度(TPI)を有し、
    ピンコネクタを第二のボックスコネクタにねじ係合するとき、ねじ式ピンコネクタの複数のねじ山のそれぞれが、半径方向の投影距離HCの間でロードフランクに沿って第二のボックスコネクタの対応するボックスねじ山と接触し、
    2(√3)(HC)(TPI)の積が0.95以上かつ1.05以下となるように、複数のねじ山を形成することを特徴とする管状部材。
  18. 請求項17の管状部材であって、各ねじ山が
    頂部とスタブフランクとの間に延びて第一曲率半径を有する第一アール部と、
    頂部とロードフランクとの間に延びて第二曲率半径を有する第二アール部とをさらに含み、
    第一曲率半径が第二曲率半径よりも大きいことを特徴とする管状部材。
  19. 請求項18の管状部材であって、第一曲率半径が第二曲率半径の少なくとも4倍以上大きいことを特徴とする管状部材。
  20. 請求項19の管状部材であって、第一曲率半径が0.065インチであり、第二曲率半径が0.015インチであることを特徴とする管状部材。
  21. 請求項17の管状部材であって、各ねじ山のスタブフランクが長手方向軸からの半径に対して第一角度αの傾きを有しており、各ねじ山のロードフランクが半径に対して第二角度βの傾きを有しており、αとβが等しいことを特徴とする管状部材。
  22. 請求項17の管状部材であって、各ねじ山のスタブフランクが長手方向軸からの半径に対して第一角度αの傾きを有しており、各ねじ山のロードフランクが半径に対して第二角度βの傾きを有しており、αがβよりも大きいことを特徴とする管状部材。
  23. 請求項22の管状部材であって、αが45度に等しく、βが30度に等しいことを特徴とする管状部材。
  24. 請求項23の管状部材であって、長手方向軸に沿った断面で見たときに、各ねじ山の底部に楕円形の湾曲を有することを特徴とする管状部材。
  25. 請求項17のねじ式ピンコネクタであって、複数のねじ山が長手方向軸に対して1フィートあたり1.2〜1.3インチの比率で先細っていることを特徴とするねじ式ピンコネクタ。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202015104842U1 (de) * 2015-09-11 2015-09-18 Sysbohr Gmbh - Bohrtechnik Für Den Spezialtiefbau Gewindeverbindung und Bohrgestänge mit Gewindeverbindung
US10669787B2 (en) * 2016-12-09 2020-06-02 Schlumberger Technology Corporation Pump rod connection
CA3198781A1 (en) 2017-03-13 2018-09-13 Rotary Connections International Ltd. Method to recut a tubular
US11473702B1 (en) * 2019-04-10 2022-10-18 Benoit Premium Threading, Llc Integral expanded upset
WO2020247923A1 (en) 2019-06-06 2020-12-10 Fermata Technologies, Llc Arcuate thread form fit
RU2744965C1 (ru) * 2020-06-29 2021-03-17 Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") Двухупорное резьбовое соединение бурильных труб
AU2022225080A1 (en) * 2021-02-26 2023-08-03 Sandvik Mining And Construction Tools Ab Coupling for connecting downhole tubulars with improved stress distribution
AU2022227201A1 (en) * 2021-02-26 2023-08-03 Sandvik Mining And Construction Tools Ab Coupling for connecting downhole tubulars with reduced stress

Family Cites Families (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2885225A (en) * 1955-02-17 1959-05-05 Drilco Oil Tools Inc Drill pipe coupling having particular thread formations
US3355192A (en) 1965-08-09 1967-11-28 Drilco Oil Tools Inc Threaded connections
US4332502A (en) 1977-01-11 1982-06-01 Padley & Venables Limited Apparatus for use in drilling
DE3117696C2 (de) 1981-04-28 1983-08-18 Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf Futterrohr für die Erdöl-Erdgasgewinnungsindustrie
EP0149612B1 (en) 1983-04-26 1988-06-15 Hydril Company Tubular connection with cylindrical and tapered stepped threads
US4629224A (en) 1983-04-26 1986-12-16 Hydril Company Tubular connection
US4537429A (en) 1983-04-26 1985-08-27 Hydril Company Tubular connection with cylindrical and tapered stepped threads
US4822081A (en) 1987-03-23 1989-04-18 Xl Systems Driveable threaded tubular connection
US4799844A (en) 1988-01-11 1989-01-24 Trw Inc Elliptical thread design
JP2620101B2 (ja) 1988-03-23 1997-06-11 宣行 杉村 アキユムレ−タ
US5127784A (en) 1989-04-19 1992-07-07 Halliburton Company Fatigue-resistant buttress thread
US5060740A (en) 1990-05-29 1991-10-29 Sandvik Rock Tools, Inc. Screw thread coupling
US5492375A (en) 1994-07-21 1996-02-20 Grant Tfw, Inc. Drill pipe with improved connectors
CA2163282C (en) 1994-11-22 2002-08-13 Miyuki Yamamoto Threaded joint for oil well pipes
US5788401A (en) 1996-12-24 1998-08-04 Boart Longyear International Holdings, Inc. Rod joint
AUPO445897A0 (en) 1997-01-06 1997-01-30 Boart Longyear Inc. Straight hole drilling system
US5908212A (en) 1997-05-02 1999-06-01 Grant Prideco, Inc. Ultra high torque double shoulder tool joint
WO1999018382A1 (fr) 1997-10-08 1999-04-15 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Joint a vis destine a des tuyaux de puits de petrole, et procede de fabrication associe
US6030004A (en) 1997-12-08 2000-02-29 Shaw Industries High torque threaded tool joint for drill pipe and other drill stem components
KR100556271B1 (ko) 1998-10-01 2006-03-03 보아르트 롱이어 게엠베하 운트 콤파니 카게 하르트메탈 베르크조이그파브릭 동시 드릴링을 위한 회전 충격 드릴링에 사용되는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치
DE19955377C2 (de) 1999-11-10 2002-05-02 Mannesmann Ag Rohrverbindung
US6447025B1 (en) 2000-05-12 2002-09-10 Grant Prideco, L.P. Oilfield tubular connection
CN1282843C (zh) 2000-06-09 2006-11-01 住友金属工业株式会社 管接头
FR2820806B1 (fr) 2001-02-09 2004-02-20 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Joint filete tubulaire avec face de filet bombee convexe
US6755447B2 (en) 2001-08-24 2004-06-29 The Technologies Alliance, Inc. Production riser connector
US6916248B1 (en) 2002-01-31 2005-07-12 Ps Technology, Inc. Flexible coupling
US6767035B2 (en) 2002-03-11 2004-07-27 Weatherford/Lamb, Inc. High torque modified profile threaded tubular connection
US6848724B2 (en) 2002-08-12 2005-02-01 Grant Prideco, Inc. Thread design for uniform distribution of makeup forces
CA2514759C (en) 2003-01-29 2013-01-15 Grant Prideco, L.P. Fast make-up fatigue resistant rotary shouldered connection
US20070228729A1 (en) 2003-03-06 2007-10-04 Grimmett Harold M Tubular goods with threaded integral joint connections
US20040174017A1 (en) 2003-03-06 2004-09-09 Lone Star Steel Company Tubular goods with expandable threaded connections
US20060006648A1 (en) 2003-03-06 2006-01-12 Grimmett Harold M Tubular goods with threaded integral joint connections
US7193526B2 (en) 2003-07-02 2007-03-20 Intelliserv, Inc. Downhole tool
US7455329B2 (en) 2004-01-29 2008-11-25 Grant Prideco, L.P. Fast make-up fatigue resistant rotary shouldered connection
US7210710B2 (en) 2004-03-01 2007-05-01 Omsco, Inc. Drill stem connection
JP2005351324A (ja) 2004-06-09 2005-12-22 Metal One Corp 油井管用ネジ継手
JP2007205361A (ja) 2004-08-27 2007-08-16 Sumitomo Metal Ind Ltd 鋼管用ねじ継手
EP1861578B1 (en) * 2005-03-02 2019-02-27 Tuboscope Vetco (France) SAS Drill stem connection
US20060214421A1 (en) 2005-03-22 2006-09-28 Intelliserv Fatigue Resistant Rotary Shouldered Connection and Method
US7299555B2 (en) 2006-03-20 2007-11-27 Grant Prideco, L.P. Thread gauging system and method
JP4941058B2 (ja) 2007-04-02 2012-05-30 住友金属工業株式会社 鋼管用ねじ継手
US7690697B2 (en) 2007-05-09 2010-04-06 Gandy Technologies Corp. Thread form for tubular connections
FR2917805B1 (fr) 2007-06-25 2009-09-04 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Element filete de composant a filetage antagonistes, et joint filete tubulaire correspondant
DE102008047060B4 (de) 2008-09-12 2011-05-26 Tracto-Technik Gmbh & Co. Kg Gewindeverbindung
SE534883C2 (sv) 2009-03-26 2012-01-31 Sandvik Intellectual Property Del hos ett förband i ett tunnväggigt borrör, förbandssystem och tunnväggigt borrörssystem.
FR2944553B1 (fr) 2009-04-17 2011-06-03 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Composant tubulaire pour le forage et l'exploitation des puits d'hydrocarbures et joint filete resultant
US8678447B2 (en) 2009-06-04 2014-03-25 National Oilwell Varco, L.P. Drill pipe system
US9885214B2 (en) 2009-07-14 2018-02-06 Ptech Drilling Tubulars, Llc Threaded tool joint connection
US20110012347A1 (en) 2009-07-14 2011-01-20 HDD Rotary Sales LLC Threaded Tool Joint Connection
EP2325435B2 (en) 2009-11-24 2020-09-30 Tenaris Connections B.V. Threaded joint sealed to [ultra high] internal and external pressures
US8919387B2 (en) 2009-12-07 2014-12-30 General Plastics & Composites, L.P. High strength thread for tubular composites
JP4930647B1 (ja) 2010-06-30 2012-05-16 Jfeスチール株式会社 管用ねじ継手
US8579049B2 (en) 2010-08-10 2013-11-12 Corpro Technologies Canada Ltd. Drilling system for enhanced coring and method
US20120146327A1 (en) 2010-12-14 2012-06-14 Beverly Watts Ramos pipe connection
FR2969738B1 (fr) 2010-12-28 2016-03-25 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Joint filete pour le forage et l'exploitation des puits d'hydrocarbures
DE102011107348A1 (de) 2011-06-29 2013-01-03 Tracto-Technik Gmbh & Co. Kg "Verbindungsvorrichtung"
FR2979968B1 (fr) 2011-09-13 2014-06-27 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Ensemble pour la realisation d'un joint filete pour le forage et l'exploitation des puits d'hydrocarbures et joint filete resultant
US8668232B2 (en) 2011-12-09 2014-03-11 Tenaris Connections Limited Threaded connection with improved root thread profile
CN103362921B (zh) 2012-03-30 2019-09-27 艾默生过程管理调节技术公司 具有磨损指示器的梯形螺纹结构和包括该梯形螺纹结构的高压连接件
US9869139B2 (en) 2012-11-28 2018-01-16 Ultra Premium Oilfield Services, Ltd. Tubular connection with helically extending torque shoulder
CN203239244U (zh) * 2013-04-19 2013-10-16 中国海洋石油总公司 一种气密封油管螺纹接头
US10145496B2 (en) * 2014-06-13 2018-12-04 Schlumberger Technology Corporation Rotary shouldered connections and thread design

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