JP2877010B2 - 油井管用ネジ継手 - Google Patents
油井管用ネジ継手Info
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- JP2877010B2 JP2877010B2 JP29593394A JP29593394A JP2877010B2 JP 2877010 B2 JP2877010 B2 JP 2877010B2 JP 29593394 A JP29593394 A JP 29593394A JP 29593394 A JP29593394 A JP 29593394A JP 2877010 B2 JP2877010 B2 JP 2877010B2
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- Japan
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- inclination
- pin
- seal portion
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は石油、天然ガスの試掘・
生産等に使用される油井管の接続に用いられるネジ継手
に関し、特に面シール式のネジ継手に関する。
生産等に使用される油井管の接続に用いられるネジ継手
に関し、特に面シール式のネジ継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】油井管を接続するためのネジ継手として
は、一般にＡＰＩ規格のラウンドネジ継手やバットレス
ネジ継手が用いられている。しかし、油井やガス井の深
さは年々深くなっており、これに伴う採掘条件の苛酷化
のために、ネジ継手は大きな３次元荷重を受け、厳しい
応力状態にさらされるようになった。特に、生産井にお
いては、管内からの周方向応力が働き、３軸応力下での
気密性能を保持することが必要になった。
は、一般にＡＰＩ規格のラウンドネジ継手やバットレス
ネジ継手が用いられている。しかし、油井やガス井の深
さは年々深くなっており、これに伴う採掘条件の苛酷化
のために、ネジ継手は大きな３次元荷重を受け、厳しい
応力状態にさらされるようになった。特に、生産井にお
いては、管内からの周方向応力が働き、３軸応力下での
気密性能を保持することが必要になった。
【０００３】このような要求に対し、ラウンドネジ継手
やバットレスネジ継手は十分とは言えなくなってきた。
そこで開発されたのが特開平５−８７２７５号公報に示
されるようなメタルシール面を有する面シール式のネジ
継手であり、既に多くの井戸で使用され始めている。面
シール式のネジ継手の概略構成を図１および図２により
説明する。
やバットレスネジ継手は十分とは言えなくなってきた。
そこで開発されたのが特開平５−８７２７５号公報に示
されるようなメタルシール面を有する面シール式のネジ
継手であり、既に多くの井戸で使用され始めている。面
シール式のネジ継手の概略構成を図１および図２により
説明する。
【０００４】ここでは、油井管Ｐ，ＰがカップリングＣ
により接続されている。１０はカップリングＣに挿入さ
れる油井管Ｐの端部でピン部である。また、２０はその
ピン部１０を受け入れるべくカップリングＣに形成され
たボックス部である。そして、ピン部１０とボックス部
２０とをねじ込み結合するものがネジ継手である。
により接続されている。１０はカップリングＣに挿入さ
れる油井管Ｐの端部でピン部である。また、２０はその
ピン部１０を受け入れるべくカップリングＣに形成され
たボックス部である。そして、ピン部１０とボックス部
２０とをねじ込み結合するものがネジ継手である。
【０００５】面シール式のネジ継手では、ピン部１０は
先端に向かって漸次縮径するテーパー状の雄ねじ部１１
を外面に有する。雄ねじ部１１の先には、先端に向かっ
て漸次縮径するテーパー状のシール部１２が設けられて
いる。ピン部１０の先端は、雄ねじ部１１およびシール
部１２とは逆の方向に急傾斜したショルダー部１３であ
る。ボックス部２０の方は、雄ねじ部１１に対応する雌
ねじ部２１を内面に有し、その奥には、シール部１２に
対応するシール部２２が設けられ、その更に奥には、シ
ョルダー部１３に対応するショルダー部２３が設けられ
ている。
先端に向かって漸次縮径するテーパー状の雄ねじ部１１
を外面に有する。雄ねじ部１１の先には、先端に向かっ
て漸次縮径するテーパー状のシール部１２が設けられて
いる。ピン部１０の先端は、雄ねじ部１１およびシール
部１２とは逆の方向に急傾斜したショルダー部１３であ
る。ボックス部２０の方は、雄ねじ部１１に対応する雌
ねじ部２１を内面に有し、その奥には、シール部１２に
対応するシール部２２が設けられ、その更に奥には、シ
ョルダー部１３に対応するショルダー部２３が設けられ
ている。
【０００６】雌ねじ部２１内に雄ねじ部１１をねじ込む
ことにより、シール部１２，２２が接触し、ショルダー
部１３，２３が突き合わされることにより、ピン部１０
とボックス部２０が面シールされる。シール面に十分な
面圧を発生させるために、ピン側のシール部１２とボッ
クス側のシール部２２との間に干渉量と呼ばれる径差が
与えられている。
ことにより、シール部１２，２２が接触し、ショルダー
部１３，２３が突き合わされることにより、ピン部１０
とボックス部２０が面シールされる。シール面に十分な
面圧を発生させるために、ピン側のシール部１２とボッ
クス側のシール部２２との間に干渉量と呼ばれる径差が
与えられている。
【０００７】干渉量Ｓは Ｓ＝ＤPX−ＤBX ＤPX：ピン側シール部の最小径 ＤBX：ボックス側シール部の最小径 で表わされ、Ｓ＞０すなわちＤPX＞ＤBXである。干渉量
を与えたことにより、ねじ込み途中でシール部１２，２
２の干渉が始まり〔図２（ａ）〕、ショルダー部１３，
２３が当接して結合が終わる〔図２（ｂ）〕。シール部
１２，２２の干渉が始まって結合が完了するまでの軸方
向ストロークをここでは締込み量ＭＯＳと称す。
を与えたことにより、ねじ込み途中でシール部１２，２
２の干渉が始まり〔図２（ａ）〕、ショルダー部１３，
２３が当接して結合が終わる〔図２（ｂ）〕。シール部
１２，２２の干渉が始まって結合が完了するまでの軸方
向ストロークをここでは締込み量ＭＯＳと称す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このようなメタル面シ
ール式の油井管用ネジ継手では、シール部１２，２２の
径差のために、シール部１２，２２の干渉が始まって結
合が完了するまでの間、すなわち締込み量ＭＯＳをねじ
込みする間、シール部１２，２２が高い面圧を保ちつつ
スパイラル状に摺動する。そのため、シール部１２，２
２に焼付きが生じやすい。この焼付きが生じると、シー
ル面が荒れ、局部的に隙間ができたり過干渉の部分がで
き、シール性が損なわれる。
ール式の油井管用ネジ継手では、シール部１２，２２の
径差のために、シール部１２，２２の干渉が始まって結
合が完了するまでの間、すなわち締込み量ＭＯＳをねじ
込みする間、シール部１２，２２が高い面圧を保ちつつ
スパイラル状に摺動する。そのため、シール部１２，２
２に焼付きが生じやすい。この焼付きが生じると、シー
ル面が荒れ、局部的に隙間ができたり過干渉の部分がで
き、シール性が損なわれる。
【０００９】特に、ケーシングサイズと言われる直径の
比較的大きい油井管に用いられる継手では、シール部１
２，２２の摺動距離ＬS （スパイラル方向に擦れ合って
動く距離）が長く、且つ接触面圧Ｐが大きいために、焼
付きが生じやすい。また、油井管がニッケルやクローム
の合金であるステンレス鋼や、純チタン・チタン合金か
らなる場合は、熱伝導率が鋼に比べて低く、摺動部の熱
蓄積が大きいため、小径のチュービングサイズでも焼付
きがしばしば発生する。
比較的大きい油井管に用いられる継手では、シール部１
２，２２の摺動距離ＬS （スパイラル方向に擦れ合って
動く距離）が長く、且つ接触面圧Ｐが大きいために、焼
付きが生じやすい。また、油井管がニッケルやクローム
の合金であるステンレス鋼や、純チタン・チタン合金か
らなる場合は、熱伝導率が鋼に比べて低く、摺動部の熱
蓄積が大きいため、小径のチュービングサイズでも焼付
きがしばしば発生する。
【００１０】本発明の目的は、シール面の焼付きを抑え
る面シール式の油井管用ネジ継手を提供することにあ
る。
る面シール式の油井管用ネジ継手を提供することにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】シール面の焼付きを防ぐ
ために、その焼付き発生について本発明者らが調査検討
を行った結果、以下の事実が判明した。
ために、その焼付き発生について本発明者らが調査検討
を行った結果、以下の事実が判明した。
【００１２】１） 図１および図２に示すようなテーパ
ー状のメタルシール面を有する面シール式の油井管用ネ
ジ継手では、シール部１２，２２の径差のため、ねじ込
み結合時にピン側のシール部１２の先端１２′がボック
ス側のシール部２２の入口２２′に衝突し、その部分に
疵がつきやすい。更にねじ込みを続けると、その疵を発
端としてシール部１２，２２に焼付きが発生する。ドリ
ルパイプではドリルビット取替え等のために結合を解く
所謂ブレークを行いながら、井戸外へパイプを順次排出
するが、結合時についた疵がこのブレーク時に他の場所
に疵をつけ、シール部１２，２２に多くの疵を誘発させ
るために、焼付きが発生しやすい。
ー状のメタルシール面を有する面シール式の油井管用ネ
ジ継手では、シール部１２，２２の径差のため、ねじ込
み結合時にピン側のシール部１２の先端１２′がボック
ス側のシール部２２の入口２２′に衝突し、その部分に
疵がつきやすい。更にねじ込みを続けると、その疵を発
端としてシール部１２，２２に焼付きが発生する。ドリ
ルパイプではドリルビット取替え等のために結合を解く
所謂ブレークを行いながら、井戸外へパイプを順次排出
するが、結合時についた疵がこのブレーク時に他の場所
に疵をつけ、シール部１２，２２に多くの疵を誘発させ
るために、焼付きが発生しやすい。
【００１３】２） 面シール式の油井管用ネジ継手にお
けるシール部の焼付きは、力学的には、面圧負荷下の摺
動による摩擦熱が摺動面の一部で限界値以上に蓄積し、
接触面金属の一部を溶融させることにより発生する。従
って、同一材料で他の条件を同一すれば、Ｗ＝Ｐ（面
圧）×ＬS （摺動距離）で表わされるＷが大きいほど焼
付きが発生しやすいと言える。ここで面圧Ｐは弾性域内
であれば干渉量Ｓ（＝ＤPX−ＤBX）に比例するが、良好
なシール性を確保するために干渉量Ｓを小さくすること
はできない。
けるシール部の焼付きは、力学的には、面圧負荷下の摺
動による摩擦熱が摺動面の一部で限界値以上に蓄積し、
接触面金属の一部を溶融させることにより発生する。従
って、同一材料で他の条件を同一すれば、Ｗ＝Ｐ（面
圧）×ＬS （摺動距離）で表わされるＷが大きいほど焼
付きが発生しやすいと言える。ここで面圧Ｐは弾性域内
であれば干渉量Ｓ（＝ＤPX−ＤBX）に比例するが、良好
なシール性を確保するために干渉量Ｓを小さくすること
はできない。
【００１４】３） シール部の摺動距離（ＬS ）は大概
下式で表現される。 ＬS ＝ＭＯＳ×π×ＤS ÷ｐ Ｓ×ＴS ×π×ＤS ÷ｐ ここでＳ：干渉量（＝ＤPX−ＤBX） ＭＯＳ：締付け量 １／ＴS ：シール部の傾き（テーパー） π：円周率 ＤS ：シール部径 ｐ：ねじ部ピッチ
下式で表現される。 ＬS ＝ＭＯＳ×π×ＤS ÷ｐ Ｓ×ＴS ×π×ＤS ÷ｐ ここでＳ：干渉量（＝ＤPX−ＤBX） ＭＯＳ：締付け量 １／ＴS ：シール部の傾き（テーパー） π：円周率 ＤS ：シール部径 ｐ：ねじ部ピッチ
【００１５】なお、シール部径ＤS とは前述したＤ
PX（ピン側シール部最小径）、ＤBX（ボックス側シール
部最小径）や、ＤＢ（ピン側シール部最大径）など、シ
ール部を代表する径のことである。
PX（ピン側シール部最小径）、ＤBX（ボックス側シール
部最小径）や、ＤＢ（ピン側シール部最大径）など、シ
ール部を代表する径のことである。
【００１６】上式から分かるように、ネジ部ピッチｐ、
シール部径ＤS 、干渉量Ｓが同じであれば、シール部の
摺動距離ＬS は、ＴS を小さくし、シール部の傾き（１
／ＴS ）を大きくするほど、小さくなる。つまり、シー
ル部の傾き（１／ＴS ）を例えば１／１０から１／４に
大きくすれば、摺動距離ＬS は４／１０（＝１／2.５）
に減少する。
シール部径ＤS 、干渉量Ｓが同じであれば、シール部の
摺動距離ＬS は、ＴS を小さくし、シール部の傾き（１
／ＴS ）を大きくするほど、小さくなる。つまり、シー
ル部の傾き（１／ＴS ）を例えば１／１０から１／４に
大きくすれば、摺動距離ＬS は４／１０（＝１／2.５）
に減少する。
【００１７】４） 面シール式の油井管用ネジ継手で
は、図２に示されるように、ピン側の雄ねじ部１１とシ
ール部１２の間に、シール部１２より傾きが小さい前段
ネジなし部１４を設ける場合がある。その場合、前段ネ
ジなし部１４とシール部１２は、図３に示すように、通
常はそれぞれに正接する円弧１５により接続される。図
３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ部の拡大図である。そ
して、ピン側のシール部１２とボックス側のシール部２
２とが離れ始める部分、すなわち、円弧１５とシール部
１２の接点Ｘに近い円弧側の部分ｘにおいて、接触面圧
Ｄのピークが生じ、実際この部分ｘに焼付きが多発して
いた。
は、図２に示されるように、ピン側の雄ねじ部１１とシ
ール部１２の間に、シール部１２より傾きが小さい前段
ネジなし部１４を設ける場合がある。その場合、前段ネ
ジなし部１４とシール部１２は、図３に示すように、通
常はそれぞれに正接する円弧１５により接続される。図
３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ部の拡大図である。そ
して、ピン側のシール部１２とボックス側のシール部２
２とが離れ始める部分、すなわち、円弧１５とシール部
１２の接点Ｘに近い円弧側の部分ｘにおいて、接触面圧
Ｄのピークが生じ、実際この部分ｘに焼付きが多発して
いた。
【００１８】本発明者らの調査によれば、前段ネジなし
部１４とシール部１２とを接続する円弧１５の曲率半径
が比較的小さく、円弧１５の頂点に接点Ｘが近い場合
は、図３（ａ）中のグラフに実線で示す如く、面圧Ｐの
ピーク値は極端に大きくなる。ところが、円弧１５の曲
率半径を大きくし、円弧１５の頂点から接点Ｘを遠ざけ
ると、破線で示す如く、面圧Ｐのピーク発生位置が移動
し、しかも、これと合わせてそのピーク値が小さくな
る。従って、焼付きは発生しにくくなる。面圧Ｐのピー
ク値が小さくなる理由は、接触部境界の曲率半径が大き
い故、接触から非接触への変化がゆるやかとなり、その
為いわゆるヘルツの接触応力が下がることによる。
部１４とシール部１２とを接続する円弧１５の曲率半径
が比較的小さく、円弧１５の頂点に接点Ｘが近い場合
は、図３（ａ）中のグラフに実線で示す如く、面圧Ｐの
ピーク値は極端に大きくなる。ところが、円弧１５の曲
率半径を大きくし、円弧１５の頂点から接点Ｘを遠ざけ
ると、破線で示す如く、面圧Ｐのピーク発生位置が移動
し、しかも、これと合わせてそのピーク値が小さくな
る。従って、焼付きは発生しにくくなる。面圧Ｐのピー
ク値が小さくなる理由は、接触部境界の曲率半径が大き
い故、接触から非接触への変化がゆるやかとなり、その
為いわゆるヘルツの接触応力が下がることによる。
【００１９】本発明の油井管用ネジ継手は、これらの知
見事実に基づいて、シール性を低下させることなく、シ
ール部の焼付きを効果的に抑えるものであり、次の４点
を構成上の特徴とする。 シール部１２，２２の傾きを１／６以上のテーパー
とすると共に、その傾きをねじ部１１，２１の傾きより
大きくする。 ボックス側のシール部２２の長さＬB をピン側のシ
ール部２２の長さＬP より大きくする。 ピン側の雄ねじ部１１とシール部１２との間に、シ
ール部１２より傾きが小さい前段ネジなし部１４を設
け、前段ネジなし部１４とシール部１２との間をシール
部１２に正接する曲線１５により接続する。 曲線１５内に存在し曲線１５とシール部１２の接点
Ｘに最も近い円弧の頂点から接点Ｘまでの距離Ｌa か、
前段ネジなし部１４とシール部１２の境界Ｙから接点Ｘ
までの距離Ｌb かの小さい方を1.４５ｍｍ以上とする。
見事実に基づいて、シール性を低下させることなく、シ
ール部の焼付きを効果的に抑えるものであり、次の４点
を構成上の特徴とする。 シール部１２，２２の傾きを１／６以上のテーパー
とすると共に、その傾きをねじ部１１，２１の傾きより
大きくする。 ボックス側のシール部２２の長さＬB をピン側のシ
ール部２２の長さＬP より大きくする。 ピン側の雄ねじ部１１とシール部１２との間に、シ
ール部１２より傾きが小さい前段ネジなし部１４を設
け、前段ネジなし部１４とシール部１２との間をシール
部１２に正接する曲線１５により接続する。 曲線１５内に存在し曲線１５とシール部１２の接点
Ｘに最も近い円弧の頂点から接点Ｘまでの距離Ｌa か、
前段ネジなし部１４とシール部１２の境界Ｙから接点Ｘ
までの距離Ｌb かの小さい方を1.４５ｍｍ以上とする。
【００２０】曲線１５内の接点Ｘに最も近い円弧の頂角
を規定するのは、曲率が最大となる部分でシールの接触
が離れはじめるからである。この部分が実際にシール面
が接触している境界となる。また、前段ネジなし部１４
とシール部１２の境界Ｙとは、それぞれの延長線が交差
するところである。Ｌa ，Ｌb の小さい方を規定するの
は、シール面の接触が最大Ｌb までであることによる。
境界Ｙの部分に微小Ｒを設ければ、その部分まで接触
し、Ｙ点の近くに面圧のピークが生じる〔図３
（ａ）〕。
を規定するのは、曲率が最大となる部分でシールの接触
が離れはじめるからである。この部分が実際にシール面
が接触している境界となる。また、前段ネジなし部１４
とシール部１２の境界Ｙとは、それぞれの延長線が交差
するところである。Ｌa ，Ｌb の小さい方を規定するの
は、シール面の接触が最大Ｌb までであることによる。
境界Ｙの部分に微小Ｒを設ければ、その部分まで接触
し、Ｙ点の近くに面圧のピークが生じる〔図３
（ａ）〕。
【００２１】図３のように、前段ネジなし部１４とシー
ル部１２とを接続する曲線１５がそれぞれに正接する円
弧の場合は、円弧１５の頂点が境界Ｙに位置する。ま
た、距離Ｌa ，Ｌb は一致する。従って、は円弧１５
の頂点から接点Ｘまでの距離Ｌを1.４５ｍｍ以上とする
ことになる。
ル部１２とを接続する曲線１５がそれぞれに正接する円
弧の場合は、円弧１５の頂点が境界Ｙに位置する。ま
た、距離Ｌa ，Ｌb は一致する。従って、は円弧１５
の頂点から接点Ｘまでの距離Ｌを1.４５ｍｍ以上とする
ことになる。
【００２２】特開平５−８７２７５号公報には一応〜
の条件を満足する継手が図示されているが、の条件
については何も示されておらず、また、〜について
も、これら全てを焼付き防止の点から不可欠の条件とし
ているわけではない。
の条件を満足する継手が図示されているが、の条件
については何も示されておらず、また、〜について
も、これら全てを焼付き防止の点から不可欠の条件とし
ているわけではない。
【００２３】
【作用】以下に本発明における条件を詳述する。
【００２４】シール部１２，２２の傾きをねじ部１１，
２１の傾きより大きくするのは、ねじ込み時にピン側の
シール部１２の先端１２′がボックス側のシール部２２
の入口２２′に衝突する事態を回避するためである。こ
の衝突がおこると、シール部１２，２２に疵がつき、そ
の後のねじ込みに伴うシール部１２，２２の摺動によ
り、その疵を発端としてシール部１２，２２に焼付きが
生じる。シール部１２の先端１２′とシール部２２の入
口２２′との衝突を回避することにより、シール部１
２，２２の焼付きの一原因が取り除かれる。シール部の
傾きをα、ねじ部の傾きをβとすると、４／３≦α／β
≦１4.６が望ましい。α／βが大きすぎると軸力負荷時
のシール性保持の点で好ましくない。
２１の傾きより大きくするのは、ねじ込み時にピン側の
シール部１２の先端１２′がボックス側のシール部２２
の入口２２′に衝突する事態を回避するためである。こ
の衝突がおこると、シール部１２，２２に疵がつき、そ
の後のねじ込みに伴うシール部１２，２２の摺動によ
り、その疵を発端としてシール部１２，２２に焼付きが
生じる。シール部１２の先端１２′とシール部２２の入
口２２′との衝突を回避することにより、シール部１
２，２２の焼付きの一原因が取り除かれる。シール部の
傾きをα、ねじ部の傾きをβとすると、４／３≦α／β
≦１4.６が望ましい。α／βが大きすぎると軸力負荷時
のシール性保持の点で好ましくない。
【００２５】ボックス側のシール部２２の長さＬB をピ
ン側のシール部１２の長さＬP より大きくするのは、シ
ール部２２の入口径とシール部１２の先端径との径差を
大きくして、やはりシール部１２の先端１２′とシール
部２２の入口２２′との衝突を回避するためである。望
ましいＬB ／ＬP は数式１の通りである。ＬB ／ＬPが
大きすぎるとボックス側のシール部２２とねじ部２１と
が接近しすぎて加工困難となる。
ン側のシール部１２の長さＬP より大きくするのは、シ
ール部２２の入口径とシール部１２の先端径との径差を
大きくして、やはりシール部１２の先端１２′とシール
部２２の入口２２′との衝突を回避するためである。望
ましいＬB ／ＬP は数式１の通りである。ＬB ／ＬPが
大きすぎるとボックス側のシール部２２とねじ部２１と
が接近しすぎて加工困難となる。
【００２６】
【数１】
【００２７】なお、ボックス側のシール部２２の長さＬ
B をピン側のシール部１２の長さＬP より小さくして
も、シール部１２，２２の相互接触部分の長さを大きく
すれば、シール部２２の入口径とシール部１２の先端径
との径差が大きくなり、上記衝突は回避されるが、本発
明では後述するようにシール部１２，２２の傾きを１／
６以上と急にし、その相互接触部分を長くできないの
で、ボックス側のシール部２２の長さＬB をピン側のシ
ール部１２の長さＬP より大きくすることが必要であ
る。
B をピン側のシール部１２の長さＬP より小さくして
も、シール部１２，２２の相互接触部分の長さを大きく
すれば、シール部２２の入口径とシール部１２の先端径
との径差が大きくなり、上記衝突は回避されるが、本発
明では後述するようにシール部１２，２２の傾きを１／
６以上と急にし、その相互接触部分を長くできないの
で、ボックス側のシール部２２の長さＬB をピン側のシ
ール部１２の長さＬP より大きくすることが必要であ
る。
【００２８】シール部１２，２２の傾きαを１／６以上
のテーパーとするのは、シール部１２，２２の摺動距離
ＬS を小さくして、 Ｗ＝Ｐ（面圧）×ＬS （摺動距離） で表わされるＷを小さくすることにより、焼付きを発生
させにくくするためである。望ましい傾きは１／４≦α
≦１／1.３７３である。αが大きすぎると軸力負荷時の
シール性保持の点で好ましくない。
のテーパーとするのは、シール部１２，２２の摺動距離
ＬS を小さくして、 Ｗ＝Ｐ（面圧）×ＬS （摺動距離） で表わされるＷを小さくすることにより、焼付きを発生
させにくくするためである。望ましい傾きは１／４≦α
≦１／1.３７３である。αが大きすぎると軸力負荷時の
シール性保持の点で好ましくない。
【００２９】ピン側の雄ねじ部１１とシール部１２との
間にシール部１２より傾きが小さい前段ネジなし部１４
を設け、前段ネジなし部１４とシール部１２との間をシ
ール部１２に正接する曲線１５により接続するのは、シ
ール部１２，２２が離れる部分ｘを長くして、シール部
１２，２２が徐々に離れてゆくようにし、接触面圧Ｐの
ピーク値を下げるためである。
間にシール部１２より傾きが小さい前段ネジなし部１４
を設け、前段ネジなし部１４とシール部１２との間をシ
ール部１２に正接する曲線１５により接続するのは、シ
ール部１２，２２が離れる部分ｘを長くして、シール部
１２，２２が徐々に離れてゆくようにし、接触面圧Ｐの
ピーク値を下げるためである。
【００３０】曲線１５内に存在し曲線１５とシール部１
２の接点に最も近い円弧の頂点から接点Ｘまでの距離Ｌ
a か、境界Ｙから接点Ｘまでの距離Ｌb かの小さい方を
1.４５ｍｍ以上とするのは、やはりシール部１２，２２
が離れる部分ｘを長くして、シール部１２，２２が徐々
に離れてゆくようにし、接触面圧Ｐのピーク値を下げる
ためである。
２の接点に最も近い円弧の頂点から接点Ｘまでの距離Ｌ
a か、境界Ｙから接点Ｘまでの距離Ｌb かの小さい方を
1.４５ｍｍ以上とするのは、やはりシール部１２，２２
が離れる部分ｘを長くして、シール部１２，２２が徐々
に離れてゆくようにし、接触面圧Ｐのピーク値を下げる
ためである。
【００３１】前段ネジなし部１４とシール部１２とを接
続する曲線１５がそれぞれに正接する円弧の場合は、そ
の円弧１５の頂点から接点Ｘまでの距離Ｌを1.４５ｍｍ
以上とする。前段ネジなし部１４が管軸に平行なストレ
ート面であるとすれば、Ｌ≧1.４５ｍｍを実現するのに
必要な円弧１５の半径Ｒは、シール部のテーパーが１／
２の場合は１２ｍｍ以上、シール部のテーパーが１／４
の場合は２４ｍｍ以上である。
続する曲線１５がそれぞれに正接する円弧の場合は、そ
の円弧１５の頂点から接点Ｘまでの距離Ｌを1.４５ｍｍ
以上とする。前段ネジなし部１４が管軸に平行なストレ
ート面であるとすれば、Ｌ≧1.４５ｍｍを実現するのに
必要な円弧１５の半径Ｒは、シール部のテーパーが１／
２の場合は１２ｍｍ以上、シール部のテーパーが１／４
の場合は２４ｍｍ以上である。
【００３２】耐焼付き性は表面処理によって差を生じる
が、シール部のテーパーが１／２の場合はＲ≧１３ｍ
ｍ、シール部のテーパーが１／４の場合はＲ≧２６ｍ
ｍ、すなわち、距離Ｌが1.６ｍｍ以上となるシール部の
テーパーと半径Ｒの組み合わせを採用すれば、表面処理
の種類にかかわらず良好な耐焼付き性が得られる。この
点から上記距離は1.６ｍｍ以上が望ましい。
が、シール部のテーパーが１／２の場合はＲ≧１３ｍ
ｍ、シール部のテーパーが１／４の場合はＲ≧２６ｍ
ｍ、すなわち、距離Ｌが1.６ｍｍ以上となるシール部の
テーパーと半径Ｒの組み合わせを採用すれば、表面処理
の種類にかかわらず良好な耐焼付き性が得られる。この
点から上記距離は1.６ｍｍ以上が望ましい。
【００３３】上記距離の上限については、Ｌ≦（ＬP −
先端半径ＲP ）−２、つまりピン側シール部に最小２ｍ
ｍ程度のテーパ部（直線部）があった方が、シール径の
計測上好ましい。又、シール面の面圧分布の点からも好
ましい。テーパ部がないとシール面圧分布が山形とな
り、その部分で焼付きが生じやすい。又、ピン側シール
径の測定が困難であり、ボックス側シール面との間の干
渉量を正しく設定できない。
先端半径ＲP ）−２、つまりピン側シール部に最小２ｍ
ｍ程度のテーパ部（直線部）があった方が、シール径の
計測上好ましい。又、シール面の面圧分布の点からも好
ましい。テーパ部がないとシール面圧分布が山形とな
り、その部分で焼付きが生じやすい。又、ピン側シール
径の測定が困難であり、ボックス側シール面との間の干
渉量を正しく設定できない。
【００３４】
【実施例】次に、本発明の実施例を示し、比較例と対比
することにより、本発明の効果を明らかにする。
することにより、本発明の効果を明らかにする。
【００３５】図１〜３に示すカップリング方式の油井管
用ネジ継手において、表１および表２，３に示す諸元の
各種継手を試作した。試作した各種の継手のねじ部に潤
滑用コンパウンドを塗布し、シール部に焼付きが生じる
まで継手の結合・ブレークを繰り返した。最大繰り返し
回数は１０回とした。結果を表４，５に示す。
用ネジ継手において、表１および表２，３に示す諸元の
各種継手を試作した。試作した各種の継手のねじ部に潤
滑用コンパウンドを塗布し、シール部に焼付きが生じる
まで継手の結合・ブレークを繰り返した。最大繰り返し
回数は１０回とした。結果を表４，５に示す。
【００３６】表３からわかるように、比較例では、いず
れも早い回数の結合・ブレークで焼付きが生じ、それ以
降の結合・ブレークが不可能となったが、本発明例で
は、いずれも１０回までの結合・ブレークが可能であっ
た。結合・ブレークの最大繰り返し回数を１０回とした
のは、チュービング用の継手の耐焼付き性を調べる試験
で通常採用されている繰り返し回数が１０回であること
による。
れも早い回数の結合・ブレークで焼付きが生じ、それ以
降の結合・ブレークが不可能となったが、本発明例で
は、いずれも１０回までの結合・ブレークが可能であっ
た。結合・ブレークの最大繰り返し回数を１０回とした
のは、チュービング用の継手の耐焼付き性を調べる試験
で通常採用されている繰り返し回数が１０回であること
による。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
【表３】
【００４０】
【表４】
【００４１】
【表５】
【００４２】なお、上述の実施例では、カップリング方
式の場合を説明したが、インテグラル方式の場合でも同
様の効果が得られる。
式の場合を説明したが、インテグラル方式の場合でも同
様の効果が得られる。
【００４３】ピン側の前段ネジなし部とシール部とを接
続する曲線については、単一円弧の場合を説明したが、
多次曲線あるいはその組み合わせによってこの単一円弧
を近似した場合も同様の効果が得られる。
続する曲線については、単一円弧の場合を説明したが、
多次曲線あるいはその組み合わせによってこの単一円弧
を近似した場合も同様の効果が得られる。
【００４４】前段ネジなし部については、管軸に平行な
場合を説明したが、この部分に傾きがある場合でもシー
ル部との角度が実施例と同一になるようにシール部の傾
きを変化させれば、接続円弧の半径Ｒが同じ場合に境界
Ｙから接点Ｘまでの距離を同じにでき、同じ様な効果を
得ることができる。
場合を説明したが、この部分に傾きがある場合でもシー
ル部との角度が実施例と同一になるようにシール部の傾
きを変化させれば、接続円弧の半径Ｒが同じ場合に境界
Ｙから接点Ｘまでの距離を同じにでき、同じ様な効果を
得ることができる。
【００４５】
【発明の効果】以上に説明した通り、本発明の油井管用
ネジ継手は、面シール式において問題となるシール部の
焼付きを大幅に抑制できる。しかも、シール性の確保に
必要な干渉量を減らす必要がないので、シール性を低下
させるおそれがない。
ネジ継手は、面シール式において問題となるシール部の
焼付きを大幅に抑制できる。しかも、シール性の確保に
必要な干渉量を減らす必要がないので、シール性を低下
させるおそれがない。
【図１】面シール式のネジ継手を示す模式断面図であ
る。
る。
【図２】同ネジ継手のシール部近傍を示す模式断面図で
ある。
ある。
【図３】前段ネジなし部とシール部との接続部分および
その接続部分の形状が面圧分布に及ぼす影響を示す模式
図である。
その接続部分の形状が面圧分布に及ぼす影響を示す模式
図である。
１０ ピン部 ２０ ボックス部 １１，２１ ねじ部 １２，２２ シール部 １３，２３ ショルダー部 １４ 前段ネジなし部 １５ 接続曲線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16L 15/00 - 15/04 E21B 43/00
Claims (1)
- 【請求項１】 テーパー状の雄ねじ部(11)の先にテーパ
ー状のシール部(12)を設け、先端にショルダー部(13)を
設けたピン部(10)と、テーパー状の雌ねじ部(21)の奥に
テーパー状のシール部(22)を設け、最奥にショルダー部
(23)を設けたボックス部(20)とをねじ込み結合して、シ
ール部同士を接触させ、ショルダー部同士を突き合わせ
る面シール式の油井管用ネジ継手において、 シール部(12,22) の傾きを1/6 以上のテーパーとすると
共に、その傾きをねじ部(11,21) の傾きより大きくし、
ボックス側のシール部(22)の長さＬB をピン側のシール
部(22)の長さＬP より大きくし、ピン側の雄ねじ部(11)
とシール部(12)との間にシール部(12)より傾きが小さい
前段ネジなし部(14)を設け、前段ネジなし部(14)とシー
ル部(12)との間をシール部(12)に正接する曲線(15)によ
り接続し、曲線(15)内に存在し曲線(15)とシール部(12)
の接点（Ｘ）に最も近い円弧の頂点から接点（Ｘ）まで
距離か、前段ネジなし部(14)とシール部(12)の境界
（Ｙ）から接点（Ｘ）までの距離かの小さい方を1.４５
ｍｍ以上としたことを特徴とする油井管用ネジ継手。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29593394A JP2877010B2 (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | 油井管用ネジ継手 |
| EP95116326A EP0708224B1 (en) | 1994-10-19 | 1995-10-17 | Thread joint for tubes |
| DE69532400T DE69532400T2 (de) | 1994-10-19 | 1995-10-17 | Gewindeverbindung für Rohre |
| EP03020578A EP1387036B1 (en) | 1994-10-19 | 1995-10-17 | Thread joint for tube |
| DE69535474T DE69535474T2 (de) | 1994-10-19 | 1995-10-17 | Gewindeverbindung für Rohre |
| US08/544,137 US5649725A (en) | 1994-10-19 | 1995-10-17 | Thread joint for tube |
| CN95119953.6A CN1044279C (zh) | 1994-10-19 | 1995-10-18 | 由销形部分和箱形部分构成的管的螺纹接头 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29593394A JP2877010B2 (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | 油井管用ネジ継手 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08135855A JPH08135855A (ja) | 1996-05-31 |
| JP2877010B2 true JP2877010B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=17827003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29593394A Expired - Lifetime JP2877010B2 (ja) | 1994-10-19 | 1994-11-04 | 油井管用ネジ継手 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2877010B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1507546A (zh) * | 2001-03-19 | 2004-06-23 | 住友金属工业株式会社 | 制造油井管螺纹接合的方法 |
| GB201005247D0 (en) | 2010-03-29 | 2010-05-12 | Hsc Fzco | An improved seal between pipes |
| GB201019413D0 (en) * | 2010-11-17 | 2010-12-29 | Hsc Fzco | An improved seal between pipes |
| JP5978953B2 (ja) * | 2012-11-26 | 2016-08-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 管用ねじ継手 |
| RU2642922C2 (ru) * | 2013-09-06 | 2018-01-29 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Резьбовое соединение для стальных труб |
| JP6578810B2 (ja) * | 2015-08-19 | 2019-09-25 | 日本製鉄株式会社 | 油井管 |
-
1994
- 1994-11-04 JP JP29593394A patent/JP2877010B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08135855A (ja) | 1996-05-31 |
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