JP3057857B2 - 高トルクツールジョイント - Google Patents

高トルクツールジョイント

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高トルクツールジョイン
トに係り、高いトルク性能を有し、螺合部における引張
応力を低減してサワー環境で採用するに適し、しかもそ
うした条件下の汎用ツールジョイントとの互換性をもっ
た新規なツールジョイントを提供しようとするものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】油井やガス井などの深さが数Ｋｍにも達
するような掘削目的などにおいて使用されるドリルパイ
プのネジ継手としてＡＰＩツールジョイントは従来から
一般的に使用され且つ普及している。即ちこの汎用ＡＰ
Ｉツールジョイント（以下汎用ツールジョイントとい
う）は図２に示すようにその一方の管部体１２における
一方の端部内面に雌螺条１４を形成し、他方の管部体１
１の端部外面に雄螺条１３を形成すると共に外面肩部１
５を設け、該雄螺条１３に螺合した前記一方の管部体１
２における先端部１６をこの肩部１５に接合するように
したものであり、一方の管部体１２における他方の管部
体１１の係合深さは雌螺条１４の深さより長くされてい
る。
【０００３】前記汎用ツールジョイントは一方の外面シ
ョルダーによって掘削時のトルク伝達を得しめようとす
るもので、油井などの掘削に使用されるドリルパイプに
おいてはこの汎用ツールジョイントが代表的で多量に使
用されている。
【０００４】また、ツールジョイントとして採用し得る
ものとしては特開昭５８−１５２９９４号、特公昭５８
−４５６３２号、特公昭５９−１１０６３号、特公表６
３−５０１１６７号のように２箇所にショルダーを持つ
ものも提案されているが、ショルダー部において的確な
トルク伝達が得られず、的確にバランスした連繋関係を
確保し難く、勿論その使用量は上記汎用ツールジョイン
トに比較してわずかである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記した汎用ツールジ
ョイントにおいてトルクに耐えるのは上記した外面ショ
ルダーと螺合部の摩擦トルクであるから削井時における
井戸底などにおける過大トルク発生時には外面ショルダ
ー部分が降伏し管部体１２がベル形に膨れ変形する事故
や、螺子部付け根等で破断する事故が“Ｄｒｉｌｌｉｎ
ｇ Ｍａｎｕａｌ”などの文献に発表されている。
【０００６】上述したようなツールジョイントにおける
トルク強度は、管体ねじり強度の８０％以上がＡＰＩ規
格においても推奨値となってはいるが、特に高グレード
の管体の場合にはこれを満足できないことが多く、この
ためその利用上において種々のトラブルを発生する。
【０００７】更にこのようなドリルパイプについて、上
記したように従来発表されている汎用ジョイント以外の
ものは汎用ジョイントとの間で互換性を有しないので各
掘削現場ないし掘削作業管理上において数Ｋｍにも達す
る掘削深さを得るように既に準備されている多数の汎用
ドリルパイプと併用して利用できないこととなり、現実
の掘削作業において不都合であって採用され難いことと
なる。
【０００８】なお、前述の特開昭５８−１５２９９４号
等のツールジョイントは独自の複雑な螺子形状を有して
おり、工程上の手数ないし工期も過大である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
従来のものにおける課題を解消することについて検討を
重ね、前記した従来の汎用ツールジョイントにおけるご
とき外面ショルダーと共に内面ショルダーをも採用し、
しかも汎用ツールジョイントの雌螺子側の継手深さより
も本発明ツールジョイントにおける雄螺子側ショルダー
までの長さを小とすることによって好ましい特性が得ら
れるようにしたものであって、以下の如くである。
【００１０】
【００１１】（２） 管体の両端に管体を連続して接続
させるための一対の雌螺条部と雄螺条部を有するドリル
パイプのツールジョイントにおいて、前記雄螺条部の外
面側および雌螺条部内面側に夫々管軸に対し直角状の肩
部を形成して管軸直角状の接合部が前記雄螺条部および
雌螺条部の両端部２箇所で平面接触し得るようにし、し
かも前記各螺条部の管体側に形成された肩部から先端部
までの長さを汎用ツールジョイントの場合における肩部
から先端部までの係合深さＬ１を汎用ツールジョイント
の場合における雌螺条側係合深さＬ２より小とし、かつ
ハンドタイト時の前記内面肩部におけるクリアランスを
０〜０．５ｍｍとしたことを特徴とする高トルクッール
ジョイント。
【００１２】
【作用】管体の両端に管体を連続して接続させるための
一対の雌螺条部と雄螺条部を有するドリルパイプのツー
ルジョイントにおいて、前記雄螺条部の外面側および雌
螺条部内面側に夫々管軸に対し直角状の肩部を形成して
管軸直角状の接合部が前記雄螺条部および雌螺条部の両
端部２箇所で平面接触し得るようにし、しかもハンドタ
イト時の前記内面肩部におけるクリアランスを０〜０．
５ｍｍとしたことにより、ツールジョイント部が管軸直
角状の接合肩部２箇所で的確に接合され、高いトルクに
耐えると共に有効なバランスした連繋関係を形成して安
定な掘削作用を行わしめ、また螺合部における引張応力
を充分に低減してサワー環境で採用に適せしめる。
【００１３】前記各螺条の管体側に形成された肩部から
先端部までの嵌合長さを汎用ツールジョイントの場合に
おける雌螺子側の係合深さより小としたことにより汎用
ツールジョイントとの互換性を得しめ、夫々の施工現場
で適宜に採用し得る。また、前記したような構成におい
て、内面肩部のハンドタイト時におけるクリアランスを
０〜０．５ｍｍの範囲としたことにより、高いトルク値
と螺合部における引張応力低減とを有効に得しめる。こ
のクリアランスが０．５ｍｍ以上であると内面肩部にお
ける接合が適切に得られず、外面肩部の降伏を招くこと
があるがこれらの不利を的確に回避する。
【００１４】前記した各螺条部の管体側に形成された肩
部から先端部までの長さを汎用ツールジョイントの場合
における肩部から先端部までの係合深さＬ１を汎用ツー
ルジョイントの場合における雌螺条側係合深さＬ２より
小としたことにより本発明による管部体と汎用ツールジ
ョイントにおける各部材との間に互換性を有せしめ、施
工現場における掘削作業管理を容易とする。
【００１５】
【実施例】上記したような本発明によるものの具体的な
実施態様について説明すると、図１に示す如くであっ
て、一方の管部体２の一端に形成された雌螺条４に対し
て他方の管部体１の端部に形成された雄螺条３を係合さ
せるようにしたものにおいて、他方の管部体１に外面肩
部５を形成して一方の管部体２の端部６と接合させると
共に、一方の管部体２にも内面肩部８を形成して他方の
管部体１の先端部７と接合させるようにし、各々の肩部
５、８より、各々の端部６、７までの係合深さＬ１を図
２に示した汎用ツールジョイントの場合における管部体
１２の雌螺条１４側の係合深さＬ２より小としたもので
ある。
【００１６】即ち、図１と図２を対比して明かなよう
に、係合深さＬ１が汎用ツールジョイントの係合深さＬ
２より小となっている本発明のものは、その管体１を汎
用ツールジョイントにおける管体１１と交換して、図２
に示した汎用ツールジョイントの管部体１２と係合し得
ることは明かであり、又本発明によるツールジョイント
管部体２を汎用ツールジョイントの管部体１１と係合さ
せても的確な係合関係を共に達成し、完全な互換性を有
するように成っている。
【００１７】なお外面肩部５と端部６との間の接合はト
ルク受けとマッド（泥水）などに対するシール機能を共
に有するものとし、内面肩部８と管体先端部７との間の
接合はトルク受けのみ、あるいはトルク受けとシール機
能の双方とするが、斯かる内面肩部８におけるクリアラ
ンスは０．５ｍｍ以下（０〜０．５ｍｍ）とすることに
より高いトルク値と管体１の雄螺条３域での引張応力低
減を図るようにする。
【００１８】具体的な製造例として、ＮＣ５０を対象材
とし、外径が１６．８ｃｍ（６５／８吋）で、内径が７
ｃｍ（２３／４吋）の管材に対して本発明を実施し、同
じ寸法の図２に示した汎用ツールジョイントにおける外
面肩部が降伏し始める締付回転角度５０゜および７５゜
において、本発明による内面肩部８のクリアランスを
（比較例も含め）０〜１．０ｍｍの範囲で変えたものに
ついて、本発明ツールジョイント８組と従来の汎用ツー
ルジョイント２組とを準備し、これらのものにおける雌
雄の螺条をチェーントングによって夫々手締めし、締付
試験機にセットしてクリアランスを測定すると共に締付
角度と締付トルクと継手部螺条の引張応力を測定した結
果は次の表１の如くであった。
【００１９】
【表１】
【００２０】即ち、内面肩部のハンドタイト時における
クリアランスが０〜０．５ｍｍの範囲であれば、本発明
のツールジョイントの場合において従来例のものより２
ＴＯＮ−Ｍ以上、または４ＴＯＮ−Ｍ以上の常に高い締
付トルクを得ることができ、しかもネジ部における引張
応力は４０〜４５ｋｇ／ｍｍ２または５３．８〜５５．
５ｋｇ／ｍｍ２程度の低い値が得られており、又回転角
度５０゜では約１４％、回転角度７５゜では約４０％高
いトルクが得られている。
【００２１】サワー環境での破断は引張応力の働く螺合
部で多いが本発明ツールジョイントの場合は前記のよう
に低い値となっていてサワー環境などにおける使用に適
していることが確認された。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したような本発明によるとき
は、この種ツールジョイントとして充分に高いトルクが
得られ、バランスし安定な掘削工程を円滑に実施するこ
とができ、一般掘削の外、過大トルクの作用する油井、
サワー性油井、高い疲労特性の要求されるドッグレッグ
井戸や高深度油井などに自在に適用し得ると共に螺合部
における引張応力を低減せしめてサワー環境の如きで利
用するに適したツールジョイントを提供し、しかもこの
種油井などの掘削に関する汎用ツールジョイントとの間
で好ましい互換性を有し夫々の施工現場において適宜に
採用し得るなどの効果を有しており、工業的にその効果
の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるツールジョイントの１例について
の接続部構成を示した部分的断面図。
【図２】従来の油井などの穿削目的に汎用されているＡ
ＰＩツールジョイントの部分的断面図。
【符号の説明】 １ 管部体 ２ 管部体 ３ 雄螺条 ４ 雌螺条 ５ 外面肩部 ６ 管部体の端部 ７ 管部体先端部 ８ 管部体内面肩部 １１ 汎用ツールジョイントの管部体 １２ 汎用ツールジョイントの管部体 １３ 汎用ツールジョイントの雄螺条 １４ 汎用ツールジョイントの雌螺条 １５ 汎用ツールジョイントの肩部 １６ 汎用ツールジョイントの管部体先端部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−110793（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16L 15/00 E21B 17/042

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 管体の両端に管体を連続して接続させる
    ための一対の雌螺条部と雄螺条部を有するドリルパイプ
    のツールジョイントにおいて、前記雄螺条部の外面側お
    よび雌螺条部内面側に夫々管軸に対し直角状の肩部を形
    成して管軸直角状の接合部が前記雄螺条部及び雌螺条部
    の両端部２箇所で平面接触し得るようにし、しかも前記
    各螺条部の管体側に形成された肩部から先端部までの長
    さを汎用ツールジョイントの場合における肩部から先端
    部までの係合深さＬ1 を汎用ツールジョイントの場合に
    おける雌螺条側係合深さＬ2 より小とし、かつハンドタ
    イト時の前記両肩部におけるクリアランスを０〜0.５mm
    としたことを特徴とする高トルクツールジョイント。
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