JPS62171583A - 高気密性油井管用ネジ継手 - 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】 （産業上の利用分ｉＩ！ｆ） 本発明は特に気密性の優れた油井管ネジ継手に関するも
のである。

（従来の技術） 近年高深度、高圧ガス井の開発が進むにつれ、引張強度
が大きく気密性の高いかつ腐食、二ロ一ノヨンに耐える
ＡＰＩネジ（ラウンド、パットレス）を凌駕する使用特
性の優れた油井管継手が要求され、特に気密性は重要で
ある。これは可燃性ガスや硫化水素ガスの漏洩によシ油
田の火災爆発や重大な人身事故を招く危険があるためで
ある。

高温、高圧といった最近の厳しい油井環境で気密性を保
つためにはネジ部では雄ネジと厖ネジのクリアランスが
皆無でない限りガスの洩れを防ぐことはできない。

このため継手を構成するピン（鋼管）およびデックス（
カップリング）に金属対金属接触をなすシール部を設け
た特殊継手あるいはネジ部に礫状溝を設けたテフロンリ
ングを押入した気田性を向上させるタイプの特殊継手が
用いられるようになって米た。

前者のタイプとして幾つかの特殊継手が公知となってい
る。たとえばボックス内端部に凸円錐内面を有する周縁
肩部を設け、かつネジ部の端末とこの周縁肩部との間に
延在するネジ無し内面を設け、これに対応するようにピ
ン端部は凹円錐内面状とし、かつネジ部とピン先端部の
間にネジ無し外面を設けた特殊継手がその一つであシ（
特公昭４５−１８０９６号公報）メークアップによって
雄の凹円錐面と雌の凸円錐面が衝接し、金属対金属接触
をなすのが特徴である。

一方、前記した継手に類似する特殊継手として？ツクス
内縁部に凸円錐内面を有する周縁肩部を設け、かつボッ
クス内面ネジの先にネジを切らない傾斜面を形成し、ピ
ンの構造をボックスと対応させた形状とした継手も公知
である。この継手も前者の場合と同様筒１のシール部は
肩部凹凸円錐面で形成される。

但し前者と異なる点はピンと、ボックス傾斜面に膨張部
を設け、この部分の金属対金属接触により第２のシール
部を形成するのが％似である（特開昭４８−１７１２５
号公報）。

（発明が解決しようとする問題点） これらの金属対金属接触を気密性確保のための基本要素
とする特殊ネジ継手においてはそれぞれの明細書におい
て述べているような効果は期待されようが、以下に述べ
る問題が指摘される。

前者の場合にはピン先端が唯一の密封箇所でめシ、効果
的な金属対金属接触を得るためには、加工公差から生ず
るクリアランスを補償する程度に相当大きなトルクでメ
ークアップする必要がある。

しかし、過度の締付けは、後述するように不均一な塑性
変形を接触部に発生させる恐れがある。

そのため再締付け（リピートメークアップ）時に初期の
気密効果を著しく減することがあシ、またネジ部に焼付
き疵を生ずる原因ともなる。

リピートメークアップはケーシングでは最大３回、チュ
ーピングでは最大１０回行われ、いずれの場合にも疵の
発生がなく高い気密性が要求されることはいうまでもな
い。

また実際の油井管継手の使用環境では引張、圧縮、曲げ
荷重等が同時に負荷された状態での気密性が問題となる
。

例えば継手に内圧と圧縮荷重が作用し次いで引張荷重に
転じた場合を考えた時、圧縮荷重によりピン、ゲックス
の接触部が塑性変形する恐れがあることと、引張荷重の
増加に伴ない金属対金属接触をなすシール部の面圧は減
少し、最終的にはこれら気密面間に最小隙間の生ずる恐
れがある。

又引張、圧縮０曲げ荷重等と内圧の複合荷重下での気密
性の優れた特殊継手として特公昭５９−０４４５５２号
公報に示す継手が知られる。

これはピンのネジ無し先端部が階段状に形成された前段
肩部と先端肩部を有し肩部間に円錐面を有する。ボック
スにはネジ無し先端部にピンのネジ無し部分に対応する
２つの肩部と円錐面を有する。締込まれる際に前記円錐
面の雀属対金属接触によシ密封部が形成され、締込み終
段でピンの前記前段肩部とこれに対応するボックスの肩
部が衝接し第２の密封部が形成され締込みの完了時にピ
ンの前記先端ノ一部とこれに対応するボックスの肩部は
実質的に密封部を構成しないことを特徴とした継手であ
る。

いずれＫしろこれらの継手形状は管厚さに対しピン先端
内面にリセスをとシ？ツクスの凸部内径を一定にしボッ
クス形状を統一集約している。しかし上記継手形状では
二ロージ、ンが問題となる井戸環境では継手部と管内径
との差のため乱流を生じエロージョンを起しやすく使用
されない。エロージョン対策としてはビン光端内径とボ
ックス内径および管体内径を同一径にした完全内面フラ
ッシュ継手が使用される。従ってこれらの継手形状では
同一サイズ（外径）で管厚によシ数種類の？ツクスが必
要になシ、製造に際してはサイズ毎に厚さの異なる？ツ
クスの製造とネジ加工においてはネジ櫨増加に伴なうＮ
Ｃ旋盤プログラムの変更、更に多数の計測ｒ−ジが必要
となり製造コス）１上げる。

実井戸での使用に際しては同一サイズ（外径）で幾種類
ものボックスがあるため在庫量も増え、作業が繁雑とな
る。

またランニングの際には間違って内径の異なるボックス
を使う恐れもある。

本発明は従来の金縞対金属接触型気密性継手におけるこ
れら諸問題を解決した気密性と耐エロージヨン性に優れ
た油井管ネジ継手の提供を目的とする。

（問題を解決するための手段） 本発明の継手の構造の概要を説明すると、内面に雌ネジ
を持つボックスと外面に雄ネジを持つピンとを螺合する
管のネジ継手において、ネジ無し先端部に階段状に配置
した２箇所の肩部とその中間が円錐面から構成されるピ
ン側と、ピン側先端形状に対応する１箇所の肩部と円錐
面から構成されるボックス側とからなる。

両者の締込みにより形成される前記円錐面の金属対金属
接触による第１の密封部と締込み終段でピンの雄ネジに
近い肩部がこれに対応するボックスの肩部と衝接して形
成される第２の密封部を備え、且つ締込み完了点でピン
ネジ無し最先端部と反対側から締め込まれたピン最先肩
部とは実質的に密封機能を有しない。

つまシ本発明の継手は耐エロージヨン性を目的としたピ
ン厚さに左右されない一定のボックス形状を有し、ピン
先端あるいはデックス最梁部に気密を目的とした円錐面
と気密および締付位置制御を目的とした肩部を隣合せに
集約させ、完壁な気密性と完全内面フラッシュを具備さ
せたことを特徴とする継手である。

（実施例１作用、及び発明の効果） 本発明を図面に示す実施列に基いて詳細に述べる。

第１図は本発明の実施例継手の嵌合状態を示すものでそ
の主要部分を拡大した断面図である。管本体１の一端に
テーパー雄ネジが加工されその先端部には前述の通９２
箇所の肩部５，６がｆ４１１と直角にそしてその間に気
密円錐面４が加工されているボックス２には前記雄ネジ
３に嵌合する雌ネジ３／が加工され雄ネジ先端形状に対
応するように１箇所の肩部５′および気密円錐面４′が
加工されている。

雄ネジ先端部の２箇所の肩部は設計上の工夫があり、ネ
ジ側に近い５，５′は締付けにより、衝接し密封部を形
成するが、残りの肩部６は相対する反対側から締込まれ
たピン１′の最先端肩部６′と締込み終了時において隙
間Ｃを持つか又は軽度に接触しても実質的に密封機能を
持っていない。また、ピンおよびボックスの円錐面は勾
配をもつ金属接触をなす気密面である。

而して本発明のネジ継手の気密性能は次の通シである。

ネジ締付けによって、最初にピン先端円錐面４とこれに
対応するボックス側円錐面４′とが接触し第１の密封面
を形成する。

締込みが進むにつれ接触面の干渉式すなわち面圧は増大
し密封効果は向上する。

ピン先端ネジなし部が降伏しない程度に出来るだけ高い
気密性を確保するためピン先端部７に周方向圧縮変形を
充分に与えた後に、充分なトルク値と圧縮荷重で降伏し
ないピンおよびボックスの肩部５，５′を衝接させ、つ
づくネジ締付けにょって肩部５，５′は第２の密封面を
形成し締込みを完了する。この時残りの肩部６は相対す
る反対側から締込まれたピン１′の最先端肩部６′と軽
度な接触又は隙間Ｃをもたせているピン厚さに関係なく
内面は完全フラッシュである。

即ち前記ネジ継手機能には次の特徴がある。

（、）　　第１．第２の密封面を形成し、面圧を高める
ことによシ気密性を保持する。

（ｂ）　　締込み位置を規定することにより前記（ａ）
の密封面およびネジ嵌合部に塑性変形またはゴーリング
の生ずることを防止している。締込み完了でピン最先肩
部同志が強度の接触をしないため円錐面４．４′の面圧
は安定する。故にリピートメークアップに際し、気密性
は最初の締込みと何ら変りなく確保される。

（Ｃ）　　ネジ継手に内圧と過大な引張荷重が作用した
場合、引張荷重により第２の密封面の面圧は減少するが
第１の密封面はネ・ゾ締付けによって生ずる周方向の大
きな面圧のため引張荷重による影響は何ら受けず内圧に
対する気密性が確保される。

（ｄｌ　　ビン先端肩部の加工を気密円錐面４をはさみ
、肩部５，６を階段状に配置するよう工夫したのは、ビ
ン側２箇所の密封部、つまシ肩部５、円錐面がくぼみを
形成し、打疵の生じにくい構造としている。

（ｅ）　　ｙｆソックス状を統一するためボックス肩部
５１を１箇所にし、ピン最先端厚さく管厚さ）が変って
もゲックスは同一寸法にしている。

尚エロージョン防止のため完全内面フラッジ。

にしている。

締付は完了時ビン先端ネジなし先端肩部６，６′に小さ
な隙間Ｃを持たせたその隙間はピン先端部が過大圧縮荷
重あるいはビン最先端肩部が打疵などによる変形があっ
てもビン最先端肩部６，６′が縦置に衝接する程度で気
密性には何ら影響を受けない。

本発明は以上の如く極めて優れた継手性能を有するもの
である。以上本発明におけるネジ継手の機能に関し主要
部分について説明してきたが実用例を以下に示す。

第２図はカップリンブタイブ、第３図に示すように内面
に本発明の形状を継手外面にハイトリルのトリプルシー
ルのような円錐面による蓋封面を設ければ継手の外から
中への漏洩を防止出来る。

図中実線の円内が本発明の適用場所でおる。

なお本発明者らの第２図に示すような継手の性能試験に
よるとＡＰＩ　、　５　Ａ　Ｌ８０グレード、外径１７
７．８■肉厚１１．５１■の鋼管ＫＡＰＩ５Ｂパットし
てネジを切ったネジ継手にビン先端ネジなし先端肩部５
．６の肉厚をそれぞれ２．５ｍ、５ｍとしビン先端密封
面４の長さを１０ｍで隙間Ｃがｏ、２５■とした本発明
のネジ継手を適用しリピートメークアラｆ（締付は弛め
）を５回繰返した後継手に管体の降伏圧縮強度の８０係
に相当する圧縮３３８Ｔｏｎをかけた後、管体の降伏内
圧の８０チに相当する窒素ガス圧６３７　ｋｇ／ｍ２お
よび管体の降伏強度の８０チに相当する引張３３８　Ｔ
ｏｎを同時に負荷して更に１６３℃と６７℃での温度内
で熱サイクルを１００回加えたが何ら気密性を損うこと
なく使用上すぐれた気密性を有することが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の継手構造を示す説明図、第２図、第３
図は本発明による高気密性油井管用ネジ継手の実用列を
示す図である。 １：管本体　　　　　２：ボックス ３：雄ネジ　　　　　４：気密円錐面 ５：肩部　　　　　　６：肩部 ７：ピン先端部 ニー− ＋會□−□コ 新　部　興　治：、１ １−一ノ 第１図 第２図 第３図 ４：気ｆｆ１Ｆ１罰１目

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内面に雌ネジを持つボックスと外面に雄ネジを持つピン
   とを螺合する管のネジ継手において、ネジなし先端部に
   階段状に配置した２箇所の肩部とその中間が円錐面から
   構成されるピン側と、該ピン側先端形状に対応する１箇
   所の肩部と円錐面から構成されるボックス側とからなり
   、両者の締込みによって形成される前記円錐面の金属対
   金属接触による第１の密封部と、締込み終段でピンの雄
   ネジに近い肩部がこれに対応するボックスの肩部と衝接
   して形成される第２の密封部を備え、且つ締込み完了点
   でピンネジなし最先端肩部と反対側から締め込まれたピ
   ンネジなし最先端肩部とは実質的に密封部の機能を有し
   ないように構成したことを特徴とする高気密性油井管用
   ネジ継手。