JP2019199894A - Threaded coupling for oil well pipe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、天然ガス田や油田等の探査・生産などに使用される油井管を接続するための油井管用ねじ継手(以下、単にねじ継手とも呼ぶ)に関する。 The present invention relates to a threaded joint for oil well pipes (hereinafter also simply referred to as a threaded joint) for connecting oil well pipes used for exploration and production of natural gas fields and oil fields.
油井管の接続には、管同士を直接接続するインテグラル方式と、カップリングを介して2つの管を接続するカップリング方式の2種類がある。インテグラル方式では、一方の油井管の端部に雄ねじを設けてピンとし、他方の油井管の端部に雌ねじを設けてボックスとし、ボックスの雌ねじとピンの雄ねじを螺合することで管同士を接続する。カップリング方式では、油井管の端部に雄ねじを設けてピンとし、カップリングの両端部にそれぞれ雌ねじを設けてボックスとし、ボックスの一端側の雌ねじと一の油井管の端部で構成されるピンの雄ねじを螺合し、同ボックスの他端側の雌ねじと他の油井管のピンの雄ねじを螺合することで、カップリングを介して2つの管を接続する。 There are two types of connection of oil well pipes: an integral system in which pipes are directly connected and a coupling system in which two pipes are connected via a coupling. In the integral method, a male screw is provided at the end of one oil well pipe to form a pin, a female screw is provided to the end of the other oil well pipe to form a box, and the female screw of the box and the male screw of the pin are screwed together to connect the tubes. Connect. In the coupling method, a male screw is provided at the end of the oil well pipe to form a pin, a female screw is provided at each end of the coupling to form a box, and the female screw at one end of the box and the end of one oil well pipe are configured. The male screw of the pin is screwed, and the female screw on the other end side of the box is screwed with the male screw of the pin of another oil well pipe, thereby connecting the two pipes via the coupling.
ピンは、雄ねじが形成された雄ねじ部及び雄ねじ部よりも管端側に形成されたピン側シール部を有する。ボックスは、雌ねじが形成された雌ねじ部及びボックス側シール部を有する。
油井管用ねじ継手は、ボックスとピンとの管継手であって、一般に、ボックスの雌ねじとピンの雄ねじが螺合すると共に、シール部同士の当接によるメタルシールによって構成される。そして、ねじを締付けると、例えば、ピンとボックスのショルダ部同士が当接して締付け量が規制されると共に、ピンとボックスのノーズ部同士が局所的に金属接触(メタル‐メタル接触)し該接触した箇所がシールの役割を担う。
The pin has a male screw portion in which a male screw is formed and a pin side seal portion formed on the tube end side of the male screw portion. The box has an internal thread portion in which an internal thread is formed and a box-side seal portion.
An oil well pipe threaded joint is a pipe joint of a box and a pin, and is generally constituted by a metal seal formed by abutment between a female screw of a box and a male screw of a pin and a seal portion. When the screw is tightened, for example, the shoulder portions of the pin and the box come into contact with each other and the tightening amount is regulated, and the nose portion of the pin and the box is locally in metal contact (metal-metal contact) and the contacted portion Plays the role of a seal.
ねじ継手に設けるねじ山の管軸方向断面形状は、API(米国石油協会)規格に規定された、ロードフランク角3°かつスタビングフランク角10°の台形が一般的である。ロードフランク角とは、管軸直交線に対するねじ荷重面の傾斜角である。ロードフランク角は、ねじ荷重面の基端からみてその先端がねじ軸の先端側にある場合を正(+)、その逆側にある場合を負(−)とする。スタビングフランク角とは、管軸直交線に対するねじ挿入面の傾斜角である。スタビングフランク角は、ねじ挿入面の基端からみてその先端がねじ部の先端側にある場合を負、その逆側にある場合を正とする。 The cross-sectional shape of the thread provided in the threaded joint in the tube axis direction is generally a trapezoid with a load flank angle of 3 ° and a stubbing flank angle of 10 ° as defined in API (American Petroleum Institute) standards. The load flank angle is an inclination angle of the screw load surface with respect to the tube axis orthogonal line. The load flank angle is positive (+) when the tip is on the tip side of the screw shaft when viewed from the base end of the screw load surface, and negative (-) when the tip is on the opposite side. The stubbing flank angle is an inclination angle of the screw insertion surface with respect to the tube axis orthogonal line. The stubbing flank angle is negative when the tip is on the tip side of the screw portion when viewed from the base end of the screw insertion surface and positive when the tip is on the opposite side.
ここで、上記ねじ形状では、油井管の軸方向に圧縮力が掛かったとき、ねじ山が浮いてシールが不完全となる場合がある。この課題に対し、ロードフランク角を負にする解決策が知られている(特許文献1、2)。
又、ロードフランク角を負にすると、油井管の接続作業時に雄ねじと雌ねじの荷重面が強接触し、過度の応力集中によって、ねじの角部が損傷してシールが不完全となる場合がある。この課題に対しては、ねじの荷重面を雄ねじの高さ方向で上下に二分し、上側のロードフランク角を下側のロードフランク角よりも小さくする解決策が知られている(特許文献3)。
Here, in the above screw shape, when a compressive force is applied in the axial direction of the oil well pipe, the thread may float and the seal may be incomplete. A solution for making the load flank angle negative is known (Patent Documents 1 and 2).
Also, if the load flank angle is negative, the load surface of the male and female threads will come into strong contact during oil well pipe connection work, and excessive stress concentration may damage the screw corners, resulting in an incomplete seal. . To solve this problem, a solution is known in which the load surface of the screw is vertically divided into two in the height direction of the male screw, and the upper load flank angle is made smaller than the lower load flank angle (Patent Document 3). ).
ねじ設計の上で、耐ゴーリング性とともに気密性の確保が重要である。
ねじを締め付けていくと、ねじ部では、幾何学的に干渉するシール部分とねじ部分それぞれで雄ねじと雌ねじが接触する。したがって、ねじ継手では、シール干渉量を適正に設計し製作することによって気密性が確保される。
ここで、シール干渉量とは、ピンとボックスの相対するシール部のメタルシール位置(シールポイント)における直径差(=ピン側の直径(外径)−ボックス側の直径(内径))である。又、締付け状態を保持する為に適宜設定されるねじ干渉量とは、ピンとボックスの相対する管軸方向の各位置におけるねじ部直径差(=ピンねじ谷部直径(外径)−ボックスねじ山部直径(内径))である。ねじ干渉量は、一般的に、正(+)とされる。
In screw design, it is important to secure airtightness as well as galling resistance.
When the screw is tightened, the male screw and the female screw come into contact with each other in the geometrically interfering seal portion and screw portion. Therefore, in a threaded joint, airtightness is ensured by designing and producing a seal interference amount appropriately.
Here, the seal interference amount is a diameter difference (= pin side diameter (outer diameter) −box side diameter (inner diameter)) at the metal seal position (seal point) of the seal portion where the pin and the box face each other. Also, the amount of screw interference that is set appropriately to maintain the tightened state is the difference in the screw diameter at each position in the tube axis direction where the pin and the box face each other (= pin screw root diameter (outer diameter) −box thread). Part diameter (inner diameter)). The amount of screw interference is generally positive (+).
すなわち、一般のねじ継手は、シール干渉量が正(ピンシール径>ボックスシール径)、およびねじ干渉量が正(ピンねじ谷径>ボックスねじ山径)となっている。
気密性を高めるためにシール干渉量を大きくことがある。しかし、シール干渉量を大きくした場合、気密性能は高まるが、シール干渉量が大きいほど焼付き(ゴーリング)が発生しやすい。また、シール干渉量を大きくするにつれて、ピンは、シール部に近い位置ほど内側への変形が大きくなり、ピンとボックスのねじが径方向に離れてしまうという問題がある。
That is, the general threaded joint has a positive seal interference amount (pin seal diameter> box seal diameter) and a positive screw interference amount (pin screw valley diameter> box thread diameter).
In order to improve airtightness, the amount of seal interference may be increased. However, when the seal interference amount is increased, the hermetic performance is improved, but the larger the seal interference amount is, the more likely seizure (goling) occurs. Further, as the seal interference amount is increased, the pin is more deformed inward as the position is closer to the seal portion, and the pin and the box screw are separated in the radial direction.
すなわち、気密性を高めるためにシール干渉量を高くするほど、シール干渉によりシール部に近いピン側のねじ部が内側へ変形して、該ねじ部がボックスから離れてしまう。そして、このピン側のねじ部の変形によって、ねじ干渉量及びシール干渉量の実際値が設計上の値より小さくなって、ねじ面の接触圧が低下すると共にロードフランクの接触圧も低下してしまうという課題がある。
このような問題を、特許文献1〜3に記載の技術では十分に解決することはできない。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、シール干渉によるピン側ねじ部の変形をより有効に抑制することを目的としている。
That is, as the seal interference amount is increased in order to improve the airtightness, the screw portion on the pin side near the seal portion is deformed inward due to the seal interference, and the screw portion is separated from the box. Due to the deformation of the screw part on the pin side, the actual values of the screw interference amount and the seal interference amount become smaller than the design values, so that the contact pressure on the thread surface decreases and the contact pressure on the load flank also decreases. There is a problem of end.
Such problems cannot be sufficiently solved by the techniques described in Patent Documents 1 to 3.
The present invention has been made paying attention to the above points, and aims to more effectively suppress the deformation of the pin-side thread portion due to seal interference.
課題を解決するために、本発明の一態様は、雄ねじが形成された雄ねじ部及び雄ねじ部よりも軸端側に形成されたピン側シール部を有するピンと、上記雄ねじに螺合する雌ねじが形成された雌ねじ部と上記ピン側シール部に接触するボックス側シール部とを有するボックスと、を備える油井管用ねじ継手であって、雄ねじの一部のスタビング面に対し第1の引っ掛け部が設けられると共に、雌ねじの一部のスタビング面に第2の引っ掛け部を形成し、雄ねじと雌ねじが相対的に径方向に離れる方向へ変位しようとすると、雄ねじの第1の引っ掛け部の対向面と、雌ねじの第2の引っ掛け部の対向面とが当接することを要旨とする。 In order to solve the problem, according to one aspect of the present invention, a male screw portion in which a male screw is formed, a pin having a pin-side seal portion formed on the shaft end side of the male screw portion, and a female screw that is screwed into the male screw are formed. And a box having a box-side seal portion in contact with the pin-side seal portion, and a threaded joint for an oil well pipe, wherein the first hook portion is provided on a part of the stubbing surface of the male screw. At the same time, when the second hooking portion is formed on a part of the stubbing surface of the female screw and the male screw and the female screw are to be displaced in the direction of relatively radial separation, the opposing surface of the first hooking portion of the male screw and the female screw The gist is that the opposing surface of the second hook part comes into contact.
本発明の態様によれば、スタビング側での雄ねじと雌ねじの径方向への離間が、第1の引っ掛け部と第2の引っ掛け部とで防止されることで、シール干渉により発生するピン側のねじの変形を抑制することが可能となる。
この結果、本発明の態様によれば、気密性能を向上することが可能となる。また、シール干渉によるピンねじの変形を小さくすることができるため、気密性を下げることなく、設計上のシール干渉量を小さくすることも可能となる。
According to the aspect of the present invention, the separation of the male screw and the female screw in the radial direction on the stub side is prevented by the first hook portion and the second hook portion, so that the pin side generated by the seal interference can be prevented. It becomes possible to suppress the deformation of the screw.
As a result, according to the aspect of the present invention, the airtight performance can be improved. In addition, since the deformation of the pin screw due to the seal interference can be reduced, the designed seal interference amount can be reduced without reducing the airtightness.
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
ここで、図面は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係、各部の厚さの比率等は現実のものとは異なる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造等が下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
以下の例では、カップリング方式を適用したねじ継手を例に挙げて説明する。本発明は、インテグラル方式でも適用可能である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Here, the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each part, and the like are different from the actual ones. Further, the embodiment described below exemplifies a configuration for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is such that the shape and structure of the component parts are as follows. Not specific. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope defined by the claims described in the claims.
In the following example, a threaded joint to which a coupling method is applied will be described as an example. The present invention can also be applied to an integral system.
(構成)
本実施形態の油井管用ねじ継手は、図1に示すように、ピン1とボックス2から構成される。ピン1は、雄ねじ部1Aと、雄ねじ部1Aよりも管端側に延在するノーズ部1B(ねじ無し部)と、ノーズ部1Bの先端部に設けられたショルダ部1Cとを有する。雄ねじ部1Aは、複数の雄ねじ10が形成されたテーパねじからなる。ノーズ部1Bは、具体的には、ピン1の最先端部から雄ねじ部1Aの1番目のねじ山にかけての部分である。
ボックス2は、雌ねじ部2Aと、ピン1側のノーズ部1Bと径方向で対向するボックス2側のノーズ部2Bと、ボックス2の最奥端部(ピン1の最先端部を当接させる部分)からなるボックス2側のショルダ部2Cを有する。雌ねじ部2Aは、雄ねじ部1Aの雄ねじ10と螺合する雌ねじ20が形成されテーパねじからなる。
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the threaded joint for oil well pipe of the present embodiment includes a pin 1 and a
The
本実施形態では、ノーズ部1B、2Bにシール部が形成され、ショルダ部1C、2Cに近い位置が互いにメタルタッチするシール面を構成する場合で説明する。ショルダ部1C、2Cをシール部としても良いが、ノーズ部1B、2Bにシール部を形成した方が気密性を高く設計できる。
本実施形態では、更に気密性を高くすると共に耐ゴーリング性を高めるという観点から、シール位置において、ピン1側のノーズ部1Bの外周面1Baを外径方向に凸の凸曲面とし、ボックス2側のノーズ部2Bの内周面2Baをテーパ面(ショルダ側が小径のテーパ面)とした。図1中、符号SPは、メタル接触の管軸方向中心点であるシールポイントを示す。
In the present embodiment, a case will be described in which seal portions are formed on the
In the present embodiment, from the viewpoint of further improving airtightness and improving galling resistance, the outer peripheral surface 1Ba of the
雄ねじ部1Aに設けた雄ねじ10及び雌ねじ部2Aに設けた雌ねじ20の管軸方向断面形状、つまりねじ山形状は、台形となっている。ねじ山の基本形状は、公知の形状を適宜採用すればよい。
ただし、本実施形態では、ノーズ部1B側の雄ねじ10の少なくとも1部のスタビング面10Aに対し、1条又は2条以上の第1の引っ掛け部11を設ける。また、ノーズ部1B側の雌ねじ20のスタビング面20Aに対し、第1の引っ掛け部11と係合可能な第2の引っ掛け部21を設ける。ここで、本実施形態における係合とは、一方が形成した空間に対し他方が入り込んでいる状態を指し、その両者が接触している必要はない。
The cross-sectional shape in the tube axis direction of the
However, in the present embodiment, one or two or more
第1の引っ掛け部11は、管軸直方向から見て、断面凹形状及び断面凸形状の少なくとも一方の断面形状で構成される。第1の引っ掛け部11と第2の引っ掛け部21とは、ピン1の軸直方向(径方向)で互いに対向する対向面11a、21aを有し、第1の引っ掛け部11側の対向面11aが内径側を向くと共に上記第2の引っ掛け部21側の対向面21aが外径側を向き、対を成す対向面11a、21aが管の軸直方向での重なりを有する。
The
本実施形態では、図2に示すように、第1の引っ掛け部11は、断面凹形状である。第2の引っ掛け部21は、第1の引っ掛け部11が形成する凹状の空間内に差し込まれる断面凸形状となっている。
なお、図2中、角度βはロードフランク角を表し、角度γは、スタビングフランク角を表す。上述のようにロードフランク角は、ねじ荷重面の基端からみて、その先端がねじ軸の先端側にある場合を正(+)、その逆側にある場合を負(−)とする。そして、図2に示されるロードフランク角βは、負(−)の場合である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
In FIG. 2, the angle β represents the road flank angle, and the angle γ represents the stubbing flank angle. As described above, the load flank angle is positive (+) when the tip is on the tip side of the screw shaft as viewed from the base end of the screw load surface, and negative (-) when the tip is on the opposite side. The load flank angle β shown in FIG. 2 is a negative (−) case.
本実施形態では、第1の引っ掛け部11は、例えば、ノーズ部1B側の雄ねじ10のスタビング面10Aの螺旋状の延在方向に沿って延びる1条の溝から形成される。すなわち、第1の引っ掛け部11及び第2の引っ掛け部21は、スタビング面に沿って延びる溝状やレール状の形状となっている。スタビング面に沿って延びる溝状やレール状の形状は、シール部側の最初のねじ位置から形成すればよいが、第1の引っ掛け部11及び第2の引っ掛け部21が構成する対向面は、延在方向途中位置から形成されていても良い。
第1の引っ掛け部11は、管軸方向からみて、少なくとも360度分の長さを有することが好ましい。第2の引っ掛け部21を設けるねじの範囲は、第1の引っ掛け部11を設ける範囲と同じ範囲とすればよい。なお、断面凸側となる方を若干短くしても良い。
In this embodiment, the
The
この第1の引っ掛け部11を設けるねじの好ましい範囲は、ピン1側シール部とボックス2側シール部とで構成するシール位置であるシールポイントSPからねじ部側の管軸方向の長さをL[mm]とした場合(図1参照)、長さLが下記式で表される範囲である。この長さL内に存在する雄ねじ10に第1の引っ掛け部11を設けると良い。
ただし、
L≧S/(2×tanα)
S[mm]:シール干渉量
α[度]:テーパねじの傾き角
である。
A preferable range of the screw provided with the
However,
L ≧ S / (2 × tan α)
S [mm]: Seal interference amount α [degree]: Inclination angle of taper screw
ここで、シール干渉量Sによって、ピン側のねじ部がボックス側から離れようとする主な範囲が、シール位置ポイントSPから長さL(=S/(2×tanα))までの距離であるため、L≧S/(2×tanα)と規定している。
ここで、シール干渉量Sは、シール部のメタルシール位置(シールポイントSP)における、直径差(=ピン1側の直径(外径)−ボックス2側の直径(内径))である。
第1の引っ掛け部11は、雄ねじ10の全てのスタビング面に設けても良い。
Here, the main range in which the screw portion on the pin side tends to move away from the box side due to the seal interference amount S is the distance from the seal position point SP to the length L (= S / (2 × tan α)). Therefore, it is defined as L ≧ S / (2 × tan α).
Here, the seal interference amount S is a diameter difference (= pin 1 side diameter (outside diameter) −
The
なお、図2では、第1の引っ掛け部11をねじ山の付け根側(ねじ面側)に形成した例を示しているが、第1の引っ掛け部11の形成位置は、この位置に限定されない。第1の引っ掛け部11を、例えばスタビング面10Aの高さ方向中央部側に形成してもよい。
また、雄ねじ部1A側の対向面11aと雌ねじ部2A側の対向面21aの、軸直方向(径方向)での重なりの管軸方向の長さnは、ねじピッチPの0.05倍以上0.25倍以下であることが好ましい。より好ましくは、ねじピッチPの0.10倍以上0.20倍以下である。
In addition, in FIG. 2, although the example which formed the
Further, the length n in the tube axis direction of the opposing
ここで、重複の長さnが短すぎると、シール干渉によりピンが変形した際に対向面同士が重ならない状態となりやすく、長さnが長すぎると、第1の引っ掛け部11及び第2の引っ掛け部21によるスタビング面側の強度不足が発生することを考慮すると、上述のように、長さnは、ねじピッチPの0.05倍以上0.25倍以下であることが好ましい。
対向面11a、21aの有効高mは、雄ねじ10の高さをhとした場合、0.05h倍以上0.95h倍以下が好ましく、より好ましくは0.25h倍以上0.60倍以下である。
Here, if the overlap length n is too short, the opposing surfaces tend not to overlap each other when the pins are deformed due to seal interference, and if the length n is too long, the
The effective height m of the opposing
ここで、第1の引っ掛け部11及び第2の引っ掛け部21を形成する高さが低すぎるとフックの効果が少なく、上記の高さが高すぎるとねじの初期噛み合わせ(スタビング)性が低下することを考慮して、上述のように、有効高mは、雄ねじ10の高さをhとした場合、0.05h倍以上0.95h倍以下が好ましい。
対向面11a、21aの管軸方向に対する角度θは、例えば30度以上85度以下、好ましくは45度以上70度以下とする。角度θは小さい方がより確実に対向面11a、21a同士を当接可能となるが、角度θを小さくするほど加工が難しくなる。
Here, if the height for forming the
The angle θ of the facing
雄ねじ部1A側の対向面11aと雌ねじ部2A側の対向面21aとの間の最小隙間dは、雄ねじ10のスタビング面10Aと雌ねじ20のスタビング面20Aとの間の隙間よりも小さくなるように設計すればよい。対向面11a、21a間の隙間は均一である必要は無い
雄ねじ部1A側の対向面11aと雌ねじ部2A側の対向面21aとの間の最小隙間dは、例えば、下記式を満足するように設定する。
0 < d ≦ (S/(2×tanθ))
ここで、dが大きすぎると、シール干渉によりピン側が変形した際にフック部同士が接触せず、フックの効果が得られないことを考慮して、上述のように「0 < d ≦ (S/(2×tanθ))」と規定した。
The minimum gap d between the facing
0 <d ≦ (S / (2 × tan θ))
Here, if d is too large, the hook portions do not come into contact with each other when the pin side is deformed due to seal interference, and the effect of the hook cannot be obtained. As described above, “0 <d ≦ (S / (2 × tan θ)) ”.
(作用その他)
「第1の引っ掛け部11及び第2の引っ掛け部21を設けない場合」
ボックス2よりもピン1の方が剛性が低い。このため、ねじを締め付けていくと、シール干渉によって図3中矢印Y1で示す方向にピン1のノーズ部1B、2Bが変形し、図4に示すように、シール部に近い雄ねじ部1Aも、図4中矢印Y2の方向(内径側)に変形して雄ねじ10が雌ねじ20から離れる方向に変位する。この結果、ねじ面の接触圧が低下すると共にロードフランクの接触圧も低下する。そして、ねじ干渉量及びシール干渉量の各実際値が、設計上の値より小さくなってしまうので、設計値を大きめに設定する必要がある。
(Action and others)
“When the
The pin 1 is less rigid than the
「第1の引っ掛け部11及び第2の引っ掛け部21を設けた場合」
これに対し、本実施形態では、第1の引っ掛け部11及び第2の引っ掛け部21を設けることで、図5に示すように、図4中矢印Y2の方向(内径側)に変形して雄ねじ10が雌ねじ20から離れる方向に変位しようとすると、第2の引っ掛け部21の対向面21aに第1の引っ掛け部11の対向面11aが当接して、雄ねじ部1Aの内径側への変形を抑制する。
このように、本実施形態では、シール干渉によるシール部側の雄ねじ部1Aの変形が抑制される結果、ねじ干渉量及びシール干渉量を設計上の値に近い値に維持することが可能となる。このことは、気密性能を向上することが可能となる。
“When the
On the other hand, in this embodiment, by providing the
Thus, in this embodiment, as a result of suppressing the deformation of the
また、従来に比べ、同じ気密性能を下げることなく、場合によっては気密性を高めつつ、シール干渉量の設計値を小さくすることが可能となる。
ここで、油井は、油を吸いだすストローに相当するチュービングと、外殻(地圧)を支えるケーシングに分類される。チュービングは、ある程度使用すると取り外し再度締め直す必要があり、ISO13679では、9回+最終1回の締め付けに耐えられなければならない。ケーシングは、チュービングほど頻度は高くないものの、同規定で2+1回の締め付け性能が必要である。本実施形態のようにシール干渉量の設計値を小さくできることは、同じ気密性能であって、締め直し回数を増加できることに繋がる。
In addition, the design value of the seal interference amount can be reduced while improving the airtightness in some cases without lowering the same airtight performance as compared with the conventional case.
Here, the oil well is classified into a tube corresponding to a straw for sucking out oil and a casing for supporting an outer shell (ground pressure). Tubing needs to be removed and retightened after a certain amount of use, and ISO 13679 must be able to withstand 9 tightenings plus a final tightening. Although the casing is not as frequent as tubing, it requires 2 + 1 tightening performance under the same rule. The ability to reduce the design value of the amount of seal interference as in this embodiment leads to the same hermetic performance and an increase in the number of retightenings.
(変形例)
ここで、第1の引っ掛け部11の対向面11a及び第2の引っ掛け部21の対向面21aの断面形状は、共に直線形状である必要はない。図6(a)(b)にしめす例示のように、一方の対向面11a、21aの断面形状を曲線状としても良い。両方の対向面11a、21aの断面形状をともに曲線形状として良い。第1の引っ掛け部11の対向面11aと第2の引っ掛け部21の対向面21aとの当接は、線状であっても点状であっても良い。
(Modification)
Here, the cross-sectional shapes of the facing
また、上記実施形態では、第1の引っ掛け部11が1条の場合を例示したが、図6(c)のように、雄ねじ10のスタビング面10Aに対し上下に並ぶように2条以上設けても良い。
また上記実施形態では、第1の引っ掛け部11の断面形状が凹形状の場合を例示しているが、図7に示すように第1の引っ掛け部11の断面形状を凸形状とし、第2の引っ掛け部21の断面形状を凹形状としても良い。雄ねじ10と雌ねじ20が径方向に離れる方向へ変位しようとすると、雄ねじ10の第1の引っ掛け部11の対向面11aと、雌ねじ20の第2の引っ掛け部21の対向面21aとが当接することが可能な形状になっていれば、断面形状に限定は無い。
Further, in the above embodiment, the case where the
Moreover, although the case where the cross-sectional shape of the
本発明の効果を、FEM(有限要素法)にて検証した。
油井管の条件は、API5CT L80 7”x29.0#(管外径177.80mm x 管厚10.36mm)とした。
評価条件は、ねじの気密性試験であるISO13679 CAL IV 100%圧縮とした。効果の指標は、一般に漏れが発生しやすい、LP2(引張と内圧付与)でのシール部接触圧力を用いた。表1における、検証例2の圧力に対する比率にて評価した。
指標の値が大きければ気密性は高く、指標の値が小さければ気密性は低いと考えられる。
The effect of the present invention was verified by FEM (finite element method).
The conditions of the oil well pipe were API5CT L80 7 ″ × 29.0 # (tube outer diameter 177.80 mm × tube thickness 10.36 mm).
The evaluation conditions were ISO 13679 CAL IV 100% compression, which is a screw tightness test. As an index of the effect, the seal portion contact pressure in LP2 (tension and internal pressure application), which generally tends to cause leakage, was used. In Table 1, it evaluated by the ratio with respect to the pressure of the verification example 2.
If the index value is large, the airtightness is high, and if the index value is small, the airtightness is low.
試験結果を表1に示す。
表中、フック角θは、第1の引っ掛け部11の対向面11a、21aの傾きθである。スタビング側間隔dは、対向面11a、21a間の距離dである。
The test results are shown in Table 1.
In the table, the hook angle θ is the inclination θ of the opposing
また、ねじの気密性試験を、ISO13679:2002 1stEdition CAL IV 100%圧縮で実施した後、さらに気密試験を実施した。
すなわち、気密試験を、シール干渉量Sを2通り、スタビング側ねじ間隔dを数通り設定し、気密試験を実施した。
その結果を表2に示す。
Further, after the screw hermeticity test was performed with ISO 13679: 2002 1st Edition CAL IV 100% compression, a further hermeticity test was performed.
That is, in the airtight test, the seal interference amount S was set in two ways, and the stubbing-side screw interval d was set in several ways, and the airtight test was performed.
The results are shown in Table 2.
表2から分かるように、間隔dを小さくしたものは、気密試験に合格し、dが大きいものは不合格となった。また、シール干渉によるピン1ねじの変形を小さくすることができるため、設計上のシール干渉量を小さくすることが可能である。
第1の引っ掛け部11及び第2の引っ掛け部21を設けない場合の従来例を記載していないが、間隔dを大きくした場合が従来例に近い状態となる。
したがって、表2から、第1の引っ掛け部11及び第2の引っ掛け部21を設けない場合に比べて、第1の引っ掛け部11及び第2の引っ掛け部21を設けた場合の方が、締付け後のシール干渉量が設計値に近い値に出来ることが分かる。
As can be seen from Table 2, those with a smaller interval d passed the hermetic test, and those with a larger d failed. In addition, since the deformation of the pin 1 screw due to seal interference can be reduced, the amount of seal interference in design can be reduced.
Although a conventional example in which the
Therefore, it can be seen from Table 2 that when the
なお、ここでいう試験の合格ラインは、通常の油井管用ねじ継手に要求される気密性レベルよりも高く設定している。したがって、この試験での不合格のねじ継手が通常の試験で不合格になるという意味ではない。 In addition, the pass line of a test here is set higher than the airtightness level requested | required of the normal threaded joint for oil country pipes. Therefore, it does not mean that a threaded joint that fails in this test will fail in a normal test.
1 ピン
1A 雄ねじ部
1B ノーズ部
1C ショルダ部
2 ボックス
2A 雌ねじ部
2B ノーズ部
2C ショルダ部
11 第1の引っ掛け部
11a 対向面
21 第2の引っ掛け部
21a 対向面
L 第1の引っ掛け部を設ける範囲
P ピッチ
S シール干渉量
SP シールポイント
d 最小隙間(間隔)
θ 対向面の傾き
α テーパねじの角度
1
θ Inclination of facing surface α Angle of taper screw
Claims (4)
上記雄ねじの少なくとも一部のスタビング面に設けられた1条又は2条以上の第1の引っ掛け部と、
上記第1の引っ掛け部を有する雄ねじのスタビング面に対向可能な上記雌ねじのスタビング面に形成され、上記第1の引っ掛け部に係合可能な第2の引っ掛け部とを備え、
上記第1の引っ掛け部と第2の引っ掛け部とは、上記ピンの軸直方向で互いに対向する対向面を有し、上記第1の引っ掛け部側の対向面が内径側を向くと共に上記第2の引っ掛け部側の対向面が外径側を向き、上記対向面同士がピンの軸直方向での重なりを有する
ことを特徴とする油井管用ねじ継手。 A box having a male screw part on which a male screw is formed and a pin having a pin-side seal part formed on the tube end side of the male screw part, a female screw part on which a female screw to be screwed onto the male screw is formed, and a box in contact with the pin-side seal part A box having a side seal part, and a threaded joint for oil country tubular goods,
A first hook or two or more first hooks provided on at least a part of the stubbing surface of the male screw;
A second hook portion formed on the stubbing surface of the female screw capable of facing the stubbing surface of the male screw having the first hook portion and engageable with the first hook portion;
The first hook portion and the second hook portion have opposing surfaces that face each other in the axial direction of the pin, and the opposing surface on the first hook portion side faces the inner diameter side and the second hook portion. An oil well pipe threaded joint, characterized in that the opposing surface on the hook portion side faces the outer diameter side and the opposing surfaces overlap in the axial direction of the pin.
上記第2の引っ掛け部は、断面凹形状又は断面凸形状の他方であり
断面凹形状側の引っ掛け部内に断面凸形状側の引っ掛け部が差し込まれていることを特徴とする請求項1に記載した油井管用ねじ継手。 The first hook is one of a concave cross section or a convex cross section,
The said 2nd hook part is the other of a cross-sectional concave shape or a cross-sectional convex shape, The cross-sectional convex shape side hook part is inserted in the hook part of a cross-sectional concave shape side, It described in Claim 1 characterized by the above-mentioned. Threaded joint for oil well pipes.
ただし、
L≧S/(2×tanα)
S[mm]:シール干渉量
α[度]:テーパねじの傾き角
である。 The first hook portion is provided on a stubbing surface existing in a range of L [mm] in the tube axis direction from a seal position formed by the pin side seal portion and the box side seal portion. The threaded joint for oil country tubular goods according to claim 1 or 2, characterized by being expressed by a formula.
However,
L ≧ S / (2 × tan α)
S [mm]: Seal interference amount α [degree]: Inclination angle of taper screw
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