JPS59126192A - 油井管用管継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、地下から産出される天然ガスや原油を採取す
るために、地中深く竪て込まれる油井管の管継手構造に
関する。

原油を産出する井戸の深さは、数１０００ｍに及び、近
年その深さは更に増大して１００００ｍにも達する傾向
にある。このような井戸から原油を採取するために竪て
込まれる油井管の本数は莫大な数に昇るが、これらは総
て管継手によって接続される０このような油井管の接続
に使用される管継手に要求される最重要事項は、強大な
引張荷重によく耐えて確実な気密性を保持することであ
る。このような油井管の管継手に対する要求は、井戸の
深度の増進の歴史と共に厳しいものとなシ、その要求に
応ずべく数多くの提案がなされてきた。例えば、特公昭
３５−７６３０号公報、特公昭４１−１７４２号公報、
特公昭４５−１８０９６号公報、特公昭５２−２７３６
７号公報、更には、米国特許第２９０７５８９号明細書
、米国特許第２９８０４５１号明細書及び米国特許第２
９９２０１９号明細書等に記載された管継手がそれであ
る。それらの管継手のうち、最も基本的なものは第１図
に示す如くである０第１図に示す管継手は、外観形状が
円筒状のカップリングＡと１．このカップリングＡの両
端に螺合される管Ｃ，Ｃとによって構成される。カップ
リングＡの内面には、両端から軸方向の奥に進む１ に従い、通常イ。のテーバをもって内径が減少するＡ、
　Ｐ、■、規格にもとすくバットレス型の雌ねじが刻設
され、内奥の中央部局壁には軸心方向に突出した環状の
肩部Ｂが形成されている。他方、管０．０は、いずれも
その端部に、カップリングＡの前記雌ねじに螺合される
べき雄ねじが刻設されている。

第１図の左辺におりるカップリングＡと管Ｃとの螺合状
態を拡大して示せば舘２図の如くである。

第２図に見られる如く、管Ｃの雄ねじが切シ止められた
部分より先（右方）には、１．５山乃至３山江相当する
範囲に、ねじの無いリップ部りが設けられている。この
リップ部りの外周面には、前段１　　−　　　。

の雄ねじに続＜イ。アーハの平坦な外周シール面Ｄ□が
形成され、その突端にはオーバーハング状（管Ｃの軸方
向内壁に対する角度が約１００°）の先端シール面Ｄ２
が形成されている。他方カップリングＡにおける肩部Ｂ
の近傍にも１４テーバをもったねじの無い部分が設けら
れておシ、前記リップ部りの外周シール面ハに対応する
内周シール面へと、先端シール面）に対応する突当シー
ル面Ｂ２が形成されている。そして、管Ｃとカップリン
グＡとの螺合が強力に締め付けられた場合に、外周シー
ル面Ｄ１と内周シール面Ｂ１、先端シール面Ｄ２と突当
シール面Ｂ２とは、それぞれ互に当接して金属面対金属
面による気密的シール状態が得られる。

銅管が井戸の中に深く竪て込せれて使用に供される場合
には、…Ｊ記骨管継手部分に、軸方向の引張荷重（５０
〜１０００ｔｏｎ）と半径方向の内圧（１０００〜２０
００Ｋｇ／ｃｍ勺が負荷され、かつ反覆継続的振動が加
わるのが常である。その結果、カップリングＡと管Ｃの
螺合都に次第に変形が生じ、外周シール面Ｄ０と内周シ
ール面Ｂユ並びに先端シール面Ｄ２と突当シール面Ｂ２
の各相互間面圧が減少し、遂にに隙間が生じて内部流体
の漏洩事故を惹起せしめる場合がある。このような状態
になれば、管継手の耐引張強度も亦弱化する。

管継手はまた、確英なシール効果を得ようとして過度に
締め付けられる傾向にある。このような場合にはシール
を確保する金属面対金属面にゴーリング（ｇａＩ！Ｉ！
ｉｎｇ　）と呼ばれる一種の焼付陥が生じ、却ってシー
ル効果を害すると共に管継手は再使用に堪えないものと
なる。また、金属面対金属面相互間には、時として異物
がかみ込まれる場合があり、このような場合にもシール
効果が害せられることは言うまでもない。

前記の如き各種のシール障害が起った場合の予備的役割
りを果さしめるために、第３図に示す如き措置を講じた
管継手が提案されている。これは、カップリングＡの内
奥部に環状溝Ｅを穿設し、該環状溝Ｅにテフロン製等か
らなるシールリングＦを嵌着し、螺合時のねじによる圧
縮によって金属面シールに対する副次的シールを確保せ
んとするものである。しかしながら、このような措置が
講じられた管継手は、ねじ締めする時に生ずるシールリ
ングＦの塑性変形片が、環状溝Ｅからはみ出して内周シ
ールＦｋＵＢ１と外周シール面Ｄ□の間にまで移動し、
恰も異物がかみ込んだと同様の現象を呈し、却って王た
る金属面シールを害するという問題が生じていた。

不発明は、前記従来の管継手が有する諸問題に鑑み、こ
れらを−挙に解決する目的をもってなされたものであっ
て、管継手を構成する管におけるリップ部端面の円周方
向にわｆｃって管軸方向に沿うスリットを穿設し、リッ
プ端面又は該リップ端面が当接するカップリングの肩部
突当面のいずれかにテフロン製等からなるシールリング
を嵌着したことを要旨とするものである。以下に本発明
の夫施例を図面に基いて説明する。

第４図は、本発明に係る管継手の第１％施例の要部含水
″ｊ部分拡大断面図である。管３の外周面に所定テーバ
合もったＡ、Ｐ、■規格に基づくバットレス型の雄ねじ
３ａが刻設され、端部にねじの無いリップ部４が形成さ
れ、リップ部４の外周面には外周シール面４ａが、また
、リップ部４の端面−には先端シール向４ｂがそれぞれ
設けられている。

他方、カップリング１にも前記雄ねじ３ａに対応する雌
ねじが刻設されていると共に、肩ｓ２の近傍には前記外
周シール面４ａに対応する内周シール面２ａと前記先端
シール面４ｂに対応する突当シール面２ｂが形成されて
いる０これらのことは従来の管継手と変るところはない
０本発明において特徴とするところは、同図に示す如く
、リップ部４における先端シール面４ｂの円周にわたっ
て、管３の軸方向に沿う深さをもったスリット５が穿設
され、該スリット５の開口円周にわたって該スリット５
の深さよりも浅く、かつ該スリット５の隙間よりも広幅
の嵌着溝６を設け、該嵌着溝６にテフロン製シールリン
グ７を嵌着した点にある０スリツト５及び嵌着溝６の各
部の寸法に関し、これを図示すれば第５図の如くである
０即ち、スリット５の奥行き深さ１１はリップ部４の長
さ１０の約１〜１．５倍であり、スリット５の隙間Ｃは
０．５〜２．０圏であり、嵌着溝６の開口幅すと奥行き
深ざｄとは共にリップ部４の先端厚さｔの約職〜隆であ
る。なお因みにリップ部４の先端厚さｔは管３の本体部
肉厚の２０〜７０チであり、リップ部４の長さｌｌ、は
先端厚さｔの約１．５〜２゜０倍である。

それぞれの具体的寸法は、材料の降伏応力や、その管３
に必要とされるシール面の血圧値が参考とされることは
いうまでもない。

リップ部４にスリット５が穿設されていることによって
、外周シール曲４ａＶｃ内方回の押圧力が作用した場合
にリップ部４の外側片４Ｃが内方に撓み、リップ部４の
厚さｔはスリット５の間隙Ｃにほぼ相当する範囲内で縮
小する。しかし、押圧力が解除されたときは、外側片４
Ｃのスプリングバックによってスリット５の開口間隙ｃ
ｌｄ元の状態に後するものである。前記の如き撓み量は
、スリット５の奥行き深さ１８及び間隙Ｃの大きさによ
って影響を受け、延いては本発明の効果にも影響を及ぼ
すこととなる。即ち、スリット５の英行き深さｌ工及び
間隙Ｃが太きけれは大きい程、外側片４Ｃの撓み量は大
となるけれども、それが過大なものとなると弾性限界を
越えて永久歪を残すようになるおそれが生じ、また同時
に反発力も弱くなって外周シール面４ａと内周シール面
２ａとの間に強力な面圧が得られなくなり、結果として
シール効果を弱める。反対に奥行き深さ！！１及び間隙
Ｃが小さければ、外周シール面４ａと内周シール面２ａ
との同に強力な血圧が得られ、シール効果は増大する傾
向にあるけれども、外側片４Ｃの剛性が太きくなり、そ
のため外周シール面４ａと内周シール面２ａにゴーリン
グが発生する危険があり、結果として管継手は再使用に
供し得ないものとなり易い。

嵌着溝６にシールリング７を嵌着したのは、リップ部４
の先端シール向４ｂと肩部２の突当シール面２ｂとの自
接において、突当シー　ル曲２　ｂ　ＩＩＣ対する金属
面の当接面積の一部又は全部を、摩擦抵抗の少ないテフ
ロン製シールリング７によって肩代りさせ、これによっ
て先端シール面４ｂと突当シール面２ｂに生じることの
あるゴーリング現象の発生確率を低減すると共に、カッ
プリング１と管３とをパワータイトによって螺合締め付
けする場合のトルクの配分率を、可能な限り、先端シー
ル面４ｂと突当シール１ｉ０２ｂとの当接面部からねじ
螺合都の方へ振り向け、もってねじ結合によってもたら
される耐引張強度を増大せしめるためである。一般にカ
ップリングｌと管３とをパワータイトで螺合締め付ける
場合、先端シール面４ｂと突当シール面２ｂとが当接す
るとトルク応力は急激に壇太し、それが限界値に達する
と、ねじ部になお締り得る余裕があるときであっても、
それ以上締付けることは不可能となるものであるが、本
発明の如く先端シール面４ｂと突当シール面２ｂとの当
接に、摩擦抵抗の極めて少ないテフロン製シールリング
７を用いておけば、その摩擦抵抗が減少した分に相当す
るトルクがねじの締付けのために有効利用されるのであ
る。シールリング７はまた、外側片４Ｃのスプリングバ
ック作用の補充に１’５−与する。シールリング７を嵌
＠海６に嵌着する場合は、スリット５が穿設されている
ことに基づく弾性変形により、嵌着溝６の開口度を拡大
することが可能であるから、シールリング７の嵌着作業
は容易となる。シールリング７を嵌着した場＆、管３　
ｋいまだカップリング１に螺合する以前においては、シ
ールリング７Ｆｉ、螺合締め付けが完了するときの圧縮
化分だけ嵌着＃６の開口部からはみ出ている程度とする
のが好ましい０ｇ５６図は、本発明に係る管継手の第２
害施例の要部を示す断面図である。この実施例において
…１述の第１刃施例（第４図参照ンのものと異なる点は
、第１実施例におけるスリット５０間隙Ｃ量を嵌着溝６
の幅すに相当する程度に才で拡大した拡大スリット５′
とし、この拡大スリット５′内にテフロン製シールリン
グ７を充填嵌着したことにある。

既に述べた如く、リップに１ζ４に大きな間隙Ｃをもっ
たスリットを設けると、外側片４Ｃが撓み易くなり、従
ってシールに必要な曲玉を得ることが困難となり、〃・
つ永久歪を残存するおそれが生じる。

そこでこの実施例の場合は、拡大スリット５′の間隙内
にシールリング７を充填し、これによって外側片４Ｃの
撓みに対する補強機能を果たさしめ、またテフロン製シ
ールリング７が有する弾性によってスプリングバック作
用をも補充せしめることとした０ 第７図は、本発明に係る管継手の第３実施例の要Ｓを示
す断面図である０この実施例においてｉ＋Ｊ記第１、第
２天施例のものと異なる点は、テフロン製シールリング
７を肩部２の突当シール面２ｂ側に密着する如く嵌め込
んだことにある０従ってリップ都４側には、嵌着溝６を
穿設する必要はないＯ 上述の如くなされた本発明に係る管継手において、カッ
プリング１と管３とを螺合締め付けする場合は、１ずハ
ンドタイトによって締め付け、次いで所定トルクをもっ
てパワータイトで綿め付ける。パワータイトの締め付け
が進行すると、リップ部４の外周シール面４ａはカップ
リングｌの内周シール面２１ＬＫ対して締り嵌めが行な
われ、相互のシール面２ａ　、４ａの接触面積が増加す
ると共に面圧も亦増大してゆく。更にパワータイトの締
め付けが進行すると相互のシール面２ａ　、４ａは次第
にシールに最適な飽和状態に近づくと共に、外側片４Ｃ
は次第に内方に撓み、スリット５　（拡大スリット５′
２の間隙Ｃが狭められ、第１実施例及び第３実施例のも
のはスリット５の開口部が閉鎖されるようになる。そし
てパワータイト締め付けの最終段階では、シールリング
７が突当シール１ｆＩ１２ｔ）に当接して圧縮され、第
１天施例と＠３３害施のものにあっては、最終的にリッ
プ部４の先端シール面４ｂがカップリングｌの肩部２に
設けられた突当シール面２ｂに強く当接する。かくして
管３とカップリングｌとの螺合締め付けが完了する。本
発明にあっては、従来締め付はトルクの消費が最も太き
かった先端シール面４ｂと突当シール面２ｂとの＠接的
な金属接触面積が減少又は皆無となシ、該減少又は皆無
となった分だけは摩擦抵抗の少ないテフロン製シールリ
ング７によって代替されるから、従来ゴーリング発生の
擢率が最も高かった先端シール面４ｂと突当シール面２
ｂには、前記代替分だけゴーリンク発生の危険が減少又
は除去されることとなる。１ｆｔ、、先端シール面４ｂ
と突当シール面２ｂとの間の摩擦抵抗が減少するから、
そこで消費されるトルクの一部はねじの締め付けのため
に振り回けられ、これが耐引張強度の増大に寄与するこ
ととなる。

次に、本発明に係る管継手の耐引張効果、シール効果及
びゴーリング防止効果とを、従来の管継手のそれらと比
較試験した結果につめて説明する０第１表は管継手の構
成条件を示したものであり、第２表は試験条件と試験成
績？示したものである。

第１表中、継手形式欄のＡは本発明の第１実施例（第４
図参照）のもの、Ｂは同じく第２実施例（第６図参照）
のもの、Ｃは同じく第３実施例（第７図参照）のもので
あり、Ｄは第２図に示す従来のもの、Ｅは第３図に示す
従来のものを表示した記号である。

（以下余白、第（ｌａ頁に続く。］ 第　　１　　表 （注）Ａは不発明第１実施例の管継手形式（第４図参照
）Ｂは本発明第２夫施例の管継手形式（第６図参照）Ｃ
は本発明第３刃施例の管継手形式（第７図参照ンＤは従
来の基本的管継手形式（第２図参照）Ｅは従来のカップ
リングねじ都にシールリングを嵌着した管継手形式（第
３図診照〕 第２表 第２表から明らかな如く、本発明に係る管継手は、従来
のものに比して、破断荷重が太きいが、これは耐引張強
度に優れていることを示すものである。また破断するま
で水が漏れたものはない。

更にゴーリング防止効果については、従来のものに対し
て２〜３倍の締付−締戻回数を繰り返えすことによって
、始めてゴーリングの発生を見る程であって、その著し
く優れたものであることを確認することができる。

本発明に係る管継手にまた、テフロン製等からなるシー
ルリングを用いたという点において共通する従来のもの
（第３図参照）に比較した場合においても、次の如き優
れた利点を有している。

■　従来のものは、カップリングの最内奥に近い部分に
嵌着溝を設けるものであるから、溝加工が極めて困難で
、かつシールリングの脱着作業にも手数がかかったが、
本発明のものに、溝加工とシールリングの脱着作業が共
に容易である。

■　カップリングと管とを螺合締め伺けする場合に、シ
ールリングの塑性変形片がリップ都の外周シール面には
み出ることはなめ〇本発明は以上の如くであるから、使
用条件が次第に厳しさを増す原油採取産業界の要望に対
して元号応えることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は従来の管継手を示すものであって、
その第１図は一部が断面になる管継手の概略図、第２図
は第１図における左辺断面の拡大図、第３図はカップリ
ング内奥のねじ都にシールリングを嵌着した管継手の要
部拡大断１１ＩＩ］図、第４図乃至第７図は不発明に係
る管継手を示すものであって、その第４図は第１天施例
の要部拡大断面図、第５図は第４図におけるリップ部近
傍の寸法関係を説明するための拡大模式図、第６図は第
２夫施例の要部拡大断面図、第７図は第３去施例の要部
拡大断面図である。 １・・・カップリング　２・・・周部　３・・・管　４
・・・リップ都　５・・・スリット　６・・・嵌着溝　
７−シールリング 第４図 ７ 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、油井管のねじ継手において、雄ねじが刻設された管
   の端部にテーパ状の外周シール面及び先端シール面を有
   するリップ部が形成され、前記管と螺合する雌ねじが刻
   設されたカップリングの内奥部に前記外周シール面及び
   先端シール面と対応する内周シール面及び突当シール面
   を有する肩部が形成され、前記先端シール面の円周方向
   にわたって管の軸方向に沿うスリットが穿設され、前記
   先端シール面と突当シール面のいずれかにシールリング
   が嵌着されていることを特徴とする油井管用管継手。