JPH0611078A - Threaded joint for oil well pipe - Google Patents

Threaded joint for oil well pipe

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JPH0611078A
JPH0611078A JP4161430A JP16143092A JPH0611078A JP H0611078 A JPH0611078 A JP H0611078A JP 4161430 A JP4161430 A JP 4161430A JP 16143092 A JP16143092 A JP 16143092A JP H0611078 A JPH0611078 A JP H0611078A
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JP
Japan
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screw
thread
joint
torque
threaded
Prior art date
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Application number
JP4161430A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Yamamoto
健一 山本
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPH0611078A publication Critical patent/JPH0611078A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a special threaded joint for an oil well pipe of which reliability for leakproof property is remarkably improved. CONSTITUTION:The outer cicumference of the extreme end part of a steel pipe 1 is provided with a tapered part 14 toward the extreme end, external thread 3 is carved thereon, and a seal part 5 is formed on the extreme end. A coupling 2 is formed with internal thread on the inner circumferential face, and seal part 6 capable of being engaged with the seal part 5 of the steel pipe 1. The thread part of the steel pipe 1 and the coupling 2 is formed into trapezoidal screw thread, and in the threadedly engaged condition, a decided clearance 8 is generated between the thread ridge 3a of the steel pipe 1 and the thread groove 4b of the coupling 2. By changing the height 9 and the width 11 of the thread ridge 3a of the external thread 3, and the depth 10 and the width 12 of the thread groove 4a of the internal thread 4, the discharge resistance of compound is reduced so as to be in a range under 7000mm<-1>.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、石油・ガス等の採掘に
使用されるネジ継手に係り、特にその刻設されるネジ形
状に特徴を有する油井管用ネジ継手に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a threaded joint used for mining oil and gas, and more particularly to a threaded joint for oil country tubular goods characterized by the shape of the engraved screw.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、資源の枯渇あるいは掘削技術の進
歩に伴い、石油井やガス井の開発はより高温高圧環境の
もとで進められるようになっていて、それに使用される
油井管に要求される特性も一段と厳しくなっている。そ
の油井管を連結するネジ継手における,ネジ部のネジ形
状には、従来よりAPI(AmericanPetro
leumInstitute:アメリカ石油協会)規格
API:Specification STD 5Bの
ラウンドネジ形状(図3(b))やバットレスネジ形状
(図3(a))など,ネジ部にシール機能を持たせた構
造のネジ継手が広く使用されてきたが、高温高圧下での
耐リーク性や継手引張強度,さらには締め付け・緩めの
繰り返しによるネジ部でのゴーリング発生の点で問題が
あり、上記APIのネジ形状よりも優れた特性を有する
特殊ネジ継手が使用される傾向にある。
2. Description of the Related Art In recent years, with the depletion of resources or the progress of drilling technology, the development of oil wells and gas wells has been promoted under a higher temperature and higher pressure environment, and the demand for oil well pipes to be used therefor has been increased. The characteristics to be dealt with are becoming more severe. In the threaded shape of the threaded portion of the threaded joint that connects the oil country tubular goods, the conventional API (American Petro)
leum Institute: American Petroleum Institute) Standard API: A threaded joint with a sealing function on the threaded part, such as the round thread shape of Specification STD 5B (Figure 3 (b)) and the buttress thread shape (Figure 3 (a)). It has been widely used, but it has problems in leak resistance under high temperature and high pressure, joint tensile strength, and the occurrence of galling in the screw part due to repeated tightening and loosening, and is superior to the above API thread shape. Special threaded joints with characteristics tend to be used.

【0003】その油井管用特殊ネジ継手としては、例え
ば特公平1−12995号公報等に記載されているもの
があり、図1に示すように、シールは、鋼管1の先端5
とカップリング2のトルクショルダー部6間の金属接触
によるメタルシールを基本とし、ネジ部15は、シール
機能よりはむしろ要求される継手引張強度の特性から決
定されている。そして、上記API規格で規定されてい
る2種類のネジ形状のうち、バットレスネジ形状の方が
ラウンドネジ形状よりも継手引張度としては優れている
ために、特殊ネジ継手にはバットレスネジ形状,即ち台
形状のネジ形状が広く採用されている。
An example of the special screw joint for oil country tubular goods is disclosed in Japanese Patent Publication No. 12995/1990, and as shown in FIG. 1, the seal is a tip 5 of the steel pipe 1.
Based on the metal seal between the metal and the torque shoulder portion 6 of the coupling 2, the threaded portion 15 is determined not by the sealing function but by the characteristic of the required joint tensile strength. Of the two types of thread shapes defined by the API standard, the buttress thread shape has a better joint tension than the round thread shape, and therefore the special thread joint has a buttress thread shape, that is, The trapezoidal screw shape is widely adopted.

【0004】そして、その特殊ネジ継手を締結する際に
は、コンパウンドと称するグリース,亜鉛,鉛等を主成
分とする潤滑剤を、予め,雄ネジ部3,管先端5,雌ネ
ジ部4,及びトルクショルダー部6の全面,あるいは一
部に塗布しておき、最初に作業員が人力で鋼管1とカッ
プリング2とを締め付け後(以降,ハンドタイトと称す
る)、鋼管1の先端5とカップリング2のトルクショル
ダー部6とで形成されるメタルシール部7に対して、所
望の耐リーク性能を確保するのに必要な接触面圧が生じ
るまで締結機で所定トルクまで締め付けている。
When the special screw joint is fastened, a grease called a compound, a lubricant containing zinc, lead or the like as a main component is previously added to the male screw part 3, the pipe tip 5, the female screw part 4, and the like. And the torque shoulder portion 6 is applied to the entire surface or a part thereof, and after the worker first manually tightens the steel pipe 1 and the coupling 2 (hereinafter referred to as hand tight), the tip 5 of the steel pipe 1 and the cup. The metal seal portion 7 formed with the torque shoulder portion 6 of the ring 2 is tightened to a predetermined torque by a fastener until a contact surface pressure required to secure a desired leak-proof performance is generated.

【0005】この際、ねじ形状がAPI規格のバットレ
スネジと全く同一であれば、螺合した雄ネジ3と雌ネジ
4間のクリアランスが図4(a)にように極めて小さい
ために、塗布したコンパウンドが締め付け終了時点で,
雄ネジ3と雌ネジ4間,及びメタルシール部7付近に堆
積してしまい、その結果ドープ圧と称する圧力がメタル
シール部7に生じてシール性能に悪影響を及ぼすと共
に、締め付け・緩めの繰り返しによってネジ部15にゴ
ーリングが発生するため、従来の特殊ねじ継手では、図
4(b)に示すようにバットレス形状を一部修正して、
締結状態での雄ネジ3と雌ネジ4間に所定のクリアラン
ス8が形成されるようなネジ形状にしている。
At this time, if the screw shape is exactly the same as the API standard buttress screw, the clearance between the screwed male screw 3 and female screw 4 is extremely small as shown in FIG. When the compound is tightened,
It accumulates between the male screw 3 and the female screw 4 and in the vicinity of the metal seal portion 7. As a result, a pressure called a dope pressure is generated in the metal seal portion 7 to adversely affect the sealing performance, and the tightening and loosening are repeated. Since galling occurs in the screw portion 15, in the conventional special threaded joint, the buttress shape is partially corrected as shown in FIG.
The screw shape is such that a predetermined clearance 8 is formed between the male screw 3 and the female screw 4 in the tightened state.

【0006】なお、上記締結作業は、石油・ガスなどの
掘削井においてだけではなく、パイプに製造工場におい
て管1端にカップリング2を取り付けて出荷する場合に
も実施されている。
The above-mentioned fastening work is carried out not only in the drilling well for oil and gas but also in the case where the pipe is shipped with the coupling 2 attached to the end of the pipe at the manufacturing plant.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】以上のように,特殊ネ
ジ継手の締結作業に際しては、コンパウンドと称する潤
滑剤を塗布してハンドタイトした後に、締結機によって
所定トルク値まで締め付けているが、その締め付けトル
クは、図5に示すように、管1の雄ネジ3とカップリン
グ2の雌ネジ4との干渉によって生じるショルダートル
クと呼ばれるトルクと、それ以上のデルタトルク(A点
以降)と呼ばれるトルクに分類される。
As described above, during the fastening operation of the special screw joint, the lubricant called compound is applied and hand-tight, and then the fastener is tightened to a predetermined torque value. As shown in FIG. 5, the tightening torque is a torque called shoulder torque generated by the interference between the male screw 3 of the pipe 1 and the female screw 4 of the coupling 2, and a torque called a delta torque (after point A) higher than that. are categorized.

【0008】このトルクのうち,特殊ネジ継手の耐リー
ク性に寄与するのは後者のデルタトルクであるが、この
デルタトルクとメタルシール部に生じる接触面圧とは図
6に示すような単調増加の関係にあり、該デルタトルク
を適性な範囲に収めることによって所望の接触面圧が得
られるため、従来より該デルタトルクが一定範囲内に収
まるようにショルダートルクのばらつきを抑える努力が
なされてきた。
Of these torques, the latter delta torque contributes to the leak resistance of the special screw joint. The delta torque and the contact surface pressure generated in the metal seal portion monotonically increase as shown in FIG. Since a desired contact surface pressure can be obtained by keeping the delta torque within an appropriate range, efforts have been made to suppress variations in shoulder torque so that the delta torque falls within a certain range. .

【0009】このショルダートルクが大きく変動する要
因としては、従来、ネジ干渉量の製品公差内でのばらつ
き、使用するコンパウンドの種類、ネジ面の表面処理条
件、及びネジ面の機械加工粗さ,等が広く知られてお
り、従来においては次に示すような対策が取られてい
た。 (1)管及びカップリングネジ寸法の公差範囲の最適化 (2)コンパウンドのFriction Factor に応じた締結ト
ルク値の変更 (3)表面処理条件の標準化 (4)ネジ切り条件の標準化によるネジ加工面粗度のば
らつき防止 しかしながら、上記対策を講じても,なお特殊ネジ継手
の締め付け時におけるショルダートルクのばらつきを一
定範囲内に収めることは、従来においては困難となって
いた。そして、このショルダートルクが大幅に変動する
ことで、所望のデルタトルクが確保されないことがあ
り、厳しい環境下ではメタルシール部7の接触面圧不足
によって継手部分からリークが発生する危険性があると
いった問題があった。
The factors that cause the shoulder torque to fluctuate greatly are variations in the screw interference amount within the product tolerance, the type of compound used, the surface treatment conditions for the screw surface, and the machined roughness of the screw surface. Is widely known, and conventionally, the following measures have been taken. (1) Optimization of tolerance range of pipe and coupling screw dimensions (2) Change of fastening torque value according to compound Friction Factor (3) Standardization of surface treatment conditions (4) Surface roughening of screws by standardization of thread cutting conditions However, even if the above measures are taken, it has been difficult in the past to keep the variation in shoulder torque during tightening of the special screw joint within a certain range. The shoulder torque may fluctuate significantly, so that the desired delta torque may not be secured, and there is a risk that leakage may occur from the joint portion due to insufficient contact surface pressure of the metal seal portion 7 in a severe environment. There was a problem.

【0010】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、上記ショルダートルクのバラツキを抑
えて,耐リーク性に対する信頼性を著しく向上させた油
井管用特殊ネジ継手を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a special threaded joint for oil country tubular goods which suppresses the variation of the shoulder torque and remarkably improves the reliability of leak resistance. Is intended.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の油井管用ネジ継手は、メタルシール部とそ
れに続くネジ部とを備えた油井管用ネジ継手において、
上記ネジ部を、管とカップリングとを締結させたとき
に,螺合した雄ネジと雌ネジとの完全ネジ部間で形成さ
れる隙間の軸線に沿った断面積に対する、そのネジ部の
はめあい長さでのネジ山に沿って螺旋状に計測したネジ
山長さの比が、7000mm-1以下となるように形成した
ことを特徴としている。
To achieve the above object, an oil well pipe threaded joint of the present invention is an oil well pipe threaded joint having a metal seal portion and a threaded portion following the metal seal portion,
When the above-mentioned threaded portion is fastened to the pipe and the coupling, the fitting of the threaded portion with respect to the cross-sectional area along the axis of the gap formed between the complete threaded portion of the male screw and the female screw It is characterized in that the ratio of the screw thread lengths measured spirally along the screw thread in length is 7,000 mm -1 or less.

【0012】[0012]

【作用】図4に示すように、API規格のバットレスネ
ジと同一のネジ形状(図4(a))のものと、締結時に
ドープ圧の影響を取り除くようにバットレスネジを一部
加工して雄ネジ3と雌ネジ4間に所定のクリアランス8
を形成したネジ形状(図4(b))の従来の特殊ネジ継
手とを、ネジ干渉量、ネジ面の機械加工粗さ,及び表面
処理、使用するコンパウンドなどの全てを同一条件に設
定して、メタルシール部を有するこれらのネジ継手の締
結時のトルク−ターン曲線を求めてみると、図7及び図
8のようになる。
As shown in FIG. 4, a buttress screw having the same thread shape as the API standard buttress screw (FIG. 4 (a)) and a buttress screw partially processed to remove the influence of dope pressure at the time of fastening are used. Predetermined clearance 8 between screw 3 and female screw 4
With the conventional special threaded joint with the screw shape (Fig. 4 (b)) formed with the same conditions, the thread interference amount, the machined roughness of the thread surface, the surface treatment, the compound to be used, etc. are all set under the same conditions. A torque-turn curve at the time of fastening these screw joints having metal seal portions is obtained as shown in FIGS. 7 and 8.

【0013】なお、図7は、API規格のネジ形状のネ
ジ継手のものであり、図8は、従来の特殊ネジ継手のも
のである。この図から分かるように、締め付け速度を、
4rpm 〜20rpm の範囲で変化させると、API規格の
ネジ継手では、締め付け速度に殆ど影響を受けることな
くほぼ一定のショルダートルク値になっているのに対し
て、従来の特殊ネジ継手では、締め付け速度に著しく影
響され、その締め付け速度が早い程,ショルダートルク
値が小さくなっていることがわかる。
Incidentally, FIG. 7 shows a threaded joint having a thread shape conforming to the API standard, and FIG. 8 shows a conventional special threaded joint. As you can see from this figure,
When it is changed in the range of 4 rpm to 20 rpm, the API standard threaded joint has a substantially constant shoulder torque value with almost no effect on the tightening speed, whereas the conventional special screw joint has a tightening speed. It can be seen that the shoulder torque value becomes smaller as the tightening speed becomes faster.

【0014】このように、同じような台形状のネジ形状
でも、設計の違いにより,締め付け速度に対するショル
ダートルク値への影響が著しく相違し、特に、特殊ネジ
継手に広く採用されている修正バットレス形状のネジ部
を採用する場合には、その影響を強く受けてしまうこと
が分かる。なお、これらの事実が、前記従来の(1)〜
(4)の対策を講じても、なおショルダートルクが大幅
に変動してしまう大きな原因であると考えられる。
As described above, even with similar trapezoidal screw shapes, the influence on the shoulder torque value with respect to the tightening speed remarkably differs due to the difference in design, and in particular, the modified buttress shape widely used for special screw joints. It can be seen that when the screw part of is adopted, it is strongly affected. Incidentally, these facts are due to the above-mentioned conventional (1)-
Even if the measure of (4) is taken, it is considered to be a major cause for the shoulder torque to change significantly.

【0015】上記のように全てのネジ寸法や接触面性状
等の設定が同じにも係わらず、特殊ネジ継手において,
その締め付け速度によってショルダートルク値が変化す
るのは、管の雄ネジとカップリングの雌ネジの接触面で
の摩擦係数が締め付け条件で変化していることに他なら
ない。そして、この摩擦係数は、潤滑剤として使用され
ているコンパウンドが、どの程度接触面積間に残存して
いるかに依存している。
In spite of the fact that all screw dimensions, contact surface properties, etc. are the same as described above, in a special screw joint,
The shoulder torque value changes depending on the tightening speed only because the friction coefficient at the contact surface between the male screw of the pipe and the female screw of the coupling changes depending on the tightening conditions. The coefficient of friction depends on how much of the compound used as the lubricant remains between the contact areas.

【0016】即ち、API規格のネジ継手のように雄ネ
ジと雌ネジ間のクリアランスが極めて小さい場合には、
ハンドタイト状態でネジ面間に存在するコンパウンド
が、締め付け時に外部へ排出されるのが困難であるの
で、締め付け速度に関係なく潤滑条件は一定となってシ
ョルダートルクの値は安定しているが、従来の特殊ネジ
継手のように雄ネジと雌ネジ間に所定のクリアランスが
形成されている場合には、ハンドタイト状態でネジ面に
本来,存在するコンパウンドが、締め付け時にネジの接
触面間から外部に排出されやすくなっているためであ
る。そして、締め付け速度が遅いと締め付け時間が長く
なるので、外部に排出されるコンパウンドの量が多くな
って接触面での摩擦係数が増大する結果、ショルダート
ルクの値が高くなる。一方、締め付け速度が早いと、締
め付け時間が短くなるので、コンパウンドの排出が減っ
て接触面での摩擦係数が小さくなり、ショルダートルク
の値は低くなると推定することができる。
That is, when the clearance between the male screw and the female screw is extremely small, as in the API standard screw joint,
It is difficult for the compound existing between the screw surfaces in the handtight state to be discharged to the outside during tightening, so the lubrication condition is constant and the shoulder torque value is stable regardless of the tightening speed. When a certain clearance is formed between the male and female threads as in the conventional special threaded joint, the compound that originally exists on the thread surface in the hand tight state will be removed from the contact surface of the screw during tightening to the outside. This is because it is easy to be discharged to. Then, if the tightening speed is slow, the tightening time becomes long, so that the amount of the compound discharged to the outside increases and the friction coefficient at the contact surface increases, so that the value of the shoulder torque increases. On the other hand, when the tightening speed is fast, the tightening time is shortened, so that it can be estimated that the discharge of the compound is reduced, the friction coefficient on the contact surface is reduced, and the shoulder torque value is reduced.

【0017】これらの現象を定量的に評価するために、
本発明では、締結後の雄ネジの完全ネジ部と雌ネジの完
全ネジ部からなる隙間部分の軸線方向に沿った断面積S
cに対する、そのはめあい部分でのネジ山に沿って螺旋
状に計測したネジ山長さLcの比に着目した。この比に
よってハンドタイト状態におけるではめあい部分に存在
するコンパウンドが締め付け中に外部にはみ出していく
ことに対する抵抗の度合が評価できると考えられ、この
比をコンパウンドの排出抵抗(Lc/Sc)と以降,呼
称すると、その排出抵抗(Lc/Sc)が大きいネジ構
造,即ち上記断面積Scが小さいか、あるいは上記ネジ
山長さLcが長いほど、コンパウンドが排出され難くな
ると予想することができる。
In order to quantitatively evaluate these phenomena,
In the present invention, the cross-sectional area S along the axial direction of the gap portion formed by the complete screw portion of the male screw and the complete screw portion of the female screw after fastening.
Attention was paid to the ratio of the thread length Lc measured in a spiral shape along the thread at the fitting portion to c. It is considered that this ratio can be used to evaluate the degree of resistance of the compound existing in the fitting portion in the hand-tight state to the outside during tightening. This ratio is referred to as the compound discharge resistance (Lc / Sc) and In other words, it can be expected that the compound is more difficult to be discharged as the screw structure having a larger discharge resistance (Lc / Sc), that is, the smaller the cross-sectional area Sc or the longer the screw thread length Lc is.

【0018】実際に、ネジ形状を変更して、上記断面積
とネジ山長さを変更して、幾つかの締め付け速度にて所
定トルク値まで締め付けた時のショルダートルク値の変
化を求めてみると、図9に示すような結果が得られた。
なお、図9においては、縦軸に,締め付け速度4rpm と
20rpm とでのショルダートルク値の変化量を、横軸
に,上記コンパウンドの排出抵抗(Lc/Sc)の値を
とっている。
Actually, the screw shape is changed, the cross-sectional area and the thread length are changed, and the change in the shoulder torque value when tightening to a predetermined torque value at several tightening speeds is obtained. Then, the results shown in FIG. 9 were obtained.
In FIG. 9, the vertical axis represents the amount of change in shoulder torque value at the tightening speeds of 4 rpm and 20 rpm, and the horizontal axis represents the discharge resistance (Lc / Sc) of the compound.

【0019】この図から分かるように、上記排出抵抗
(Lc/Sc)が大きくなるにつれて、ショルダートル
クの変化量は、一定のレベルまで大きくなり、ある値以
上になると逆に小さくなって最終的にはほぼゼロに近い
値となる。また、上記ショルダートルクの変化量は、排
出抵抗(Lc/Sc)の減少に伴い一定レベルまでは大
きくなっているが、ある値以下になると逆に小さくなっ
て最終的にはほぼゼロに近い値となっている。
As can be seen from this figure, as the discharge resistance (Lc / Sc) increases, the amount of change in shoulder torque increases to a certain level, and when it exceeds a certain value, it decreases and eventually decreases. Is a value close to zero. Further, the amount of change in the shoulder torque increases up to a certain level as the discharge resistance (Lc / Sc) decreases, but decreases below a certain value, and finally decreases to a value close to zero. Has become.

【0020】なお、上記排出抵抗(Lc/Sc)が3
0,000となる位置(B)がAPI規格のネジ継手の
ネジ形状の状態を示している。上記結果は、排出抵抗
(Lc/Sc)が極端に大きいと、締め付け速度に関係
なくコンパウンドは外部に排出され難くなってショルダ
ートルクは一定値となるが、排出抵抗(Lc/Sc)が
極端に小さいと逆に常に排出されやすく、この場合にも
締め付け速度に関係なくほぼ一定の値となることを意味
している。
The discharge resistance (Lc / Sc) is 3
The position (B) where the value is 10,000 indicates the threaded state of the API standard screw joint. The above results indicate that when the discharge resistance (Lc / Sc) is extremely large, the compound is difficult to be discharged to the outside regardless of the tightening speed and the shoulder torque becomes a constant value, but the discharge resistance (Lc / Sc) is extremely large. On the contrary, if it is small, it is likely to be always discharged, and in this case as well, it means that the value is almost constant regardless of the tightening speed.

【0021】また、この傾向は、ネジ継手の外径や肉厚
等に依存せずに,上記排出抵抗(Lc/Sc)値で統一
的に扱えることも確認した。ここで、前述のように、排
出抵抗(Lc/Sc)が極端に大きいネジ形状,即ちA
PI規格のバットレスネジ形状では、締め付け時のネジ
部へのゴーリングの発生や締結後のメタルシール部近傍
でのドープ圧に起因するシール性能への悪影響が問題と
なるため、本発明においては、図9の結果から、排出抵
抗(Lc/Sc)が小さく且つショルダートルクの変動
がほぼゼロに近い位置(A)である上記排出抵抗(Lc
/Sc)が7000mm-1以下の値に設定されるようにネ
ジ形状を形成する。
It was also confirmed that this tendency can be treated uniformly by the discharge resistance (Lc / Sc) value, without depending on the outer diameter, the wall thickness, etc. of the threaded joint. Here, as described above, the screw shape with extremely large discharge resistance (Lc / Sc), that is, A
In the PI standard buttress screw shape, there is a problem of adverse effects on the sealing performance due to the occurrence of goring on the threaded portion at the time of tightening and the dope pressure near the metal seal portion after fastening. From the result of No. 9, the discharge resistance (Lc / Sc) is small and the fluctuation of the shoulder torque is at the position (A) close to zero (A).
/ Sc) is formed in a screw shape so that it is set to a value of 7,000 mm -1 or less.

【0022】このように設計したネジ部を備えた特殊ネ
ジ継手では、締結機の機種の違い等に起因した締め付け
速度に影響を受けることなく安定したショルダートル
ク,更には所望のデルタトルクを得るように締結するこ
とができる。なお、本発明の特殊ネジ継手においては、
ハンドタイト状態でネジ面間にあるコンパウンドが締め
付けの際に排出されやすいものの、これら排出されたコ
ンパウンドは本来の潤滑性にとって過剰なものでありネ
ジ部のゴーリング発生に対する悪影響は全くない。
In the special screw joint having the screw portion designed as described above, a stable shoulder torque and a desired delta torque can be obtained without being affected by the tightening speed due to the difference in the type of fastening machine. Can be concluded. In the special screw joint of the present invention,
Although the compound between the screw surfaces in the hand-tight state is easily discharged during tightening, the discharged compound is excessive for the original lubricity and has no adverse effect on the occurrence of galling in the screw portion.

【0023】[0023]

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
まず構成を説明すると、図1に示すように基本構成は前
記従来の特殊ネジ継手と同じであり、鋼管1の先端部外
周が、先端に向けて小径となるテーパ14を有して雄ネ
ジ3が刻設されてネジ部15を形成し、その先端に、そ
のネジ部15に続く管1側のシール部5が形成されてい
る。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the structure will be described. As shown in FIG. 1, the basic structure is the same as that of the conventional special threaded joint, and the outer circumference of the tip end portion of the steel pipe 1 has a taper 14 having a smaller diameter toward the tip end. Are engraved to form a threaded portion 15, and a seal portion 5 on the side of the pipe 1 following the threaded portion 15 is formed at the tip thereof.

【0024】カップリング2は、内周面に上記鋼管1の
雄ネジ3と螺合可能な雌ネジ4が形成されていると共
に、上記鋼管1のシール部5と係合可能なカップリング
2側のシール部6が形成されて、両者のシール部5,6
によってメタルシール部が構成されている。また、上記
鋼管1とカップリング2のネジ形状は、図2に示すよう
に台形ネジとなっていて、螺合した状態において、鋼管
1のネジ山3aとカップリング2のネジ溝4b間に所定
のクリアランス8があるように構成されている。
The coupling 2 has an inner peripheral surface formed with a female screw 4 which can be screwed into the male screw 3 of the steel pipe 1, and the coupling 2 side which is engageable with the seal portion 5 of the steel pipe 1. The seal portion 6 is formed, and the seal portions 5 and 6 of both are formed.
The metal seal portion is constituted by. Further, the screw shapes of the steel pipe 1 and the coupling 2 are trapezoidal screws as shown in FIG. 2, and in a screwed state, a predetermined distance is provided between the thread 3a of the steel pipe 1 and the screw groove 4b of the coupling 2. There is a clearance 8 of.

【0025】そして、雄ネジ3のネジ山3aの高さ9や
幅11,雌ネジ4のネジ溝4aの深さ10や幅12を変
更することで、完全ネジ部間のはめあい長さLにおける
軸線に沿ったクリアランス8の断面積Scを従来よりも
増加させる。または、ネジピッチ13或いはネジテーパ
14の変更することによって、上記はめあい長さLで
の,ネジ山に沿って螺旋状に計測したネジ山長さLcを
従来よりも減少させる。
By changing the height 9 and the width 11 of the screw thread 3a of the male screw 3 and the depth 10 and the width 12 of the screw groove 4a of the female screw 4, the fitting length L between the complete screw portions is changed. The cross-sectional area Sc of the clearance 8 along the axis is increased more than ever before. Alternatively, by changing the screw pitch 13 or the screw taper 14, the screw thread length Lc measured spirally along the screw thread at the fitting length L is reduced as compared with the conventional case.

【0026】これによって、コンパウンドの排出抵抗
(Lc/Sc)を小さくして上記7000mm-1以下の範
囲にする。実際にAPI規格でL80、外径139.7
mm、肉厚7.72mmの油井管に対するネジ継手を加工し
て同一条件で締め付け作業をすると、表1に示すような
結果を得た。
As a result, the compound discharge resistance (Lc / Sc) is reduced to the above range of 7,000 mm -1 or less. Actually API standard L80, outer diameter 139.7
When a threaded joint for an oil well pipe having a thickness of mm and a wall thickness of 7.72 mm was processed and tightened under the same conditions, the results shown in Table 1 were obtained.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】この表1は、雄ネジ3と雌ネジ4の寸法を
変更してコンパウンドの排出抵抗(Lc/Sc)を色々
と変更したネジ継手に対し、同一条件下で締め付けを実
施したものであり、図中のショルダートルク変化量は、
締め付け速度を4rpm 及び20rpm で締め付けときのシ
ョルダートルク値の差を表している。なお、図中,継手
No.1がAPI規格のネジ継手であり、ネジ部クリア
ランス断面積Scが0.153mm2 と小さいために、排
出抵抗(Lc/Sc)が29000mm-1と最も大きくな
っている。この継手では、締め付けを繰り返している際
に、ネジ部15の一部にゴーリングが発生した。
Table 1 shows that the screw joints in which the dimensions of the male screw 3 and the female screw 4 are changed and the discharge resistance (Lc / Sc) of the compound is variously changed are tightened under the same conditions. Yes, the shoulder torque change amount in the figure is
It shows the difference in shoulder torque values when tightening at 4 rpm and 20 rpm. In the figure, the joint No. No. 1 is a threaded joint of API standard, and the discharge clearance (Lc / Sc) is the largest at 29000 mm −1 because the clearance cross-sectional area Sc of the screw part is as small as 0.153 mm 2 . In this joint, galling occurred in a part of the screw portion 15 during repeated tightening.

【0029】また、継手No.2〜19における表中,
影がついている値は、コンパウンドの排出抵抗(Lc/
Sc)を小さくする方向に、上記継手No.1に対して
個々の寸法,或いは複数の寸法を変更した項目で、その
うち継手No.16,18,19が、本発明に基づいて
形成されたネジ継手であり、コンパウンドの排出抵抗
(Lc/Sc)が7000mm-1以下となっており、締め
付け速度に関係なくショルダートルクが一定になってい
ることが確認できる。
Further, the joint No. 2 to 19 in the table,
The shaded values are compound discharge resistance (Lc /
Sc) in the direction of decreasing the joint No. It is an item in which individual dimensions or multiple dimensions are changed with respect to No. 1. 16, 18 and 19 are threaded joints formed according to the present invention, the compound discharge resistance (Lc / Sc) is 7,000 mm -1 or less, and the shoulder torque is constant regardless of the tightening speed. Can be confirmed.

【0030】また、その他のネジ継手においては、コン
パウンドの排出抵抗(Lc/Sc)値は、ほぼ1000
0〜20000mm-1の範囲にあり、ショルダートルクが
締め付け速度によって大きく変動することが分かる。さ
らに、API規格に準じた条件下で、上記全てのネジ継
手のガスリーク試験を実施したところ、継手No. 2,
3,5,8,9,11では、比較的遅い速度で締め付け
た場合に限り,試験中にリークが発生しているが、本発
明に基づく実施例の継手No. 16,18,19には、締
め付け速度に関係なく試験中にリークが発生していない
ことが確認でき、本発明によるネジ継手の有効性が確認
された。
In other threaded joints, the compound discharge resistance (Lc / Sc) value is approximately 1000.
It is in the range of 0 to 20000 mm -1 , and it can be seen that the shoulder torque greatly varies depending on the tightening speed. Furthermore, when a gas leak test was conducted on all of the above threaded joints under the conditions according to the API standard, the joint No. 2,
In Nos. 3, 5, 8, 9 and 11, leaks occurred during the test only when tightened at a relatively low speed, but in joints Nos. 16, 18, and 19 of the examples based on the present invention, It was confirmed that no leak occurred during the test regardless of the tightening speed, and the effectiveness of the threaded joint according to the present invention was confirmed.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明では、
従来では厳密に管理することのできなかった締め付け速
度の影響を抑えて、常に,ほぼ一定のショルダートルク
値を得ることができる油井管用ネジ継手の供給が可能と
なる。これによって、締め付け速度に関係なく常に所定
のデルタトルクを付与可能となり、よって、耐リーク性
に最低限必要とされる接触面圧がシール部に常に確保さ
れて、油井管を使用するにあたっての信頼度が向上する
という効果が得られる。
As described above, according to the present invention,
It becomes possible to supply the oil well pipe threaded joint that can always obtain a substantially constant shoulder torque value while suppressing the influence of the tightening speed, which could not be strictly controlled in the past. As a result, the specified delta torque can always be applied regardless of the tightening speed, so the contact surface pressure that is the minimum required for leak resistance is always secured in the seal part, and the reliability in using the oil country tubular good is maintained. The effect of improving the degree is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る実施例,及び従来例におけるネジ
継手締結状態を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a screw joint fastening state in an example according to the present invention and a conventional example.

【図2】本発明に係る実施例のネジ形状を示す断面図で
ある。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a screw shape of an embodiment according to the present invention.

【図3】API規格のネジ継手のネジ形状を示す断面図
である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a screw shape of an API standard screw joint.

【図4】台形ネジ形状を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a trapezoidal screw shape.

【図5】特殊ネジ継手における締め付けトルクとターン
の関係を示した図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a tightening torque and a turn in a special screw joint.

【図6】デルタトルクとシール部面圧との関係を示した
図である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between delta torque and seal portion surface pressure.

【図7】API規格のネジ継手における,締め付けトル
クとターンの関係に及ぼす締め付け速度の影響を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing the effect of tightening speed on the relationship between tightening torque and turn in the API standard screw joint.

【図8】特殊ネジ継手における,締め付けトルクとター
ンの関係に及ぼす締め付け速度の影響を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the effect of tightening speed on the relationship between tightening torque and turn in a special screw joint.

【図9】コンパウンドの排出抵抗とショルダートルク変
化量との関係を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a compound discharge resistance and a shoulder torque change amount.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 鋼管 2 カップリング 3 雄ネジ 3a ネジ山 4 雌ネジ 5 管先端 6 トルクショルダー部 7 メタルシール部 8 クリアランス 15 ネジ部 L はめあい長さ 1 Steel pipe 2 Coupling 3 Male screw 3a Screw thread 4 Female screw 5 Pipe tip 6 Torque shoulder 7 Metal seal part 8 Clearance 15 Screw part L Fit length

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 メタルシール部とそれに続くネジ部とを
備えた油井管用ネジ継手において、上記ネジ部を、管と
カップリングとを締結させたときに,螺合した雄ネジと
雌ネジとの完全ネジ部間で形成される隙間の軸線に沿っ
た断面積に対する、そのネジ部のはめあい長さでのネジ
山に沿って螺旋状に計測したネジ山長さの比が、700
0mm-1以下となるようにしたことを特徴とする油井管用
ネジ継手。
1. A threaded joint for oil country tubular goods comprising a metal seal portion and a threaded portion following the metal seal portion, wherein when the pipe and the coupling are fastened to each other, the threaded portion is screwed into a male screw and a female screw. The ratio of the thread length measured spirally along the thread at the fitting length of the thread portion to the cross-sectional area along the axis of the gap formed between the complete thread portions is 700.
A threaded joint for oil country tubular goods characterized by having a diameter of 0 mm -1 or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1996010710A1 (en) 1994-10-04 1996-04-11 Nippon Steel Corporation Steel pipe joint having high galling resistance and surface treatment method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996010710A1 (en) 1994-10-04 1996-04-11 Nippon Steel Corporation Steel pipe joint having high galling resistance and surface treatment method thereof
US6027145A (en) * 1994-10-04 2000-02-22 Nippon Steel Corporation Joint for steel pipe having high galling resistance and surface treatment method thereof

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