JPS629085A

JPS629085A - 油井管用管継手

Info

Publication number: JPS629085A
Application number: JP14896185A
Authority: JP
Inventors: 河嶋　寿一; 森田　喜保
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1985-07-05
Filing date: 1985-07-05
Publication date: 1987-01-17

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】［産業上の利用分野］本発明は、地下から産出されてくる天然ガスや原油を採
取するために、地中深く竪で込まれる油井管の管継手に
関し、特に気密シール性に優れた管継手に関すものであ
る。

原油を産出する井戸の深さは、数１，０００　ｍに及び
、近年その深さは更に増大して１０．０００−にも達す
る傾向にある。このような井戸に竪で込まれる油井管の
本数は膨大な本数にのぼるが、これらは総て管継手によ
って一連に接続される。断る管継手に対しては、各種の
苛酷な力が作用する。第１に、一連に接続された管や管
継手の本体部分等の自重の集積による軸方向の引張力、
第２に、土庄等による外周面への圧縮力、第３に、内部
の流体による内周面への押圧力その他である。これらの
力は、井戸の深化に伴なって一層苛酷なものとなること
はいうまでもない。斯る苛酷な条件下におかれる管継手
に対して要求される最重要事項は強大な引張荷重によく
耐えること、確実な気密シール性を保持することの２点
である。この要求に応ずべく、管継手に関する多くの提
案が従来なされてきた。

［従来技術と問題点コ従来の油井管用管継手のうち、最も基本的なものは第４
図に示す如くである。

第４図に示す管継手は、外観形状が円筒状のカップリン
グ１と、該カップリング１の両側にある雌継手端部２，
２′に螺合される管１．７′の雄継手端部８，８′とに
よって構成される。カップリング１の内面には、両端か
ら軸線方向の奥に進むに従い、通常１／１６のテーパを
もって内径が減少するＡ、Ｐ、ＩＩ格にもとづくバット
レス型などの雌ねじが刻設され、内奥の中央部周壁には
、軸心に向って突出した環状の肩部３が形成されている
。

他方、管７．７′は、いずれもその端部にカップリング
１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。このような管継手においてシール性を確保するうえ
で最も重要な部分は、肩部３の近傍である。肩部の近傍
を拡大して示せば第５図の如くである。第５図に見られ
る如く、管７の雄ねじが切り止められた部分より先（右
方）には、ねじ山にして１．５〜３山に相当する範囲で
、ねじの無いリップ部９が設けられている。このリップ
部９の外周面には、テーパー状の雄ねじに続く１／１６
テーバーで平滑に仕上げら外周シール面５が形成され、
その先端にはオーバーハング状（管７の軸線に対する角
度が約１００°）の先端シール面４が平滑仕上げ等によ
って形成されている。他方、カップリング１における肩
部３の近傍にも１／１６テーバをもったねじの無い部分
が設けられており、前記リップ部９の外周シール面５に
対応する内周シール面１１と、先端シール面４に対応す
る突当シール面１０が形成されている。そして管１とカ
ップリング１との螺合状態が強力に締付けられた場合に
、外周シール面５と内周シール面１１、前記先端シール
面４と突当シール面１０とは、それぞれ互いに当接して
金属面対金属面になる気密的シール状態が得られるよう
になっている。

ところが、従来の管継手は、これが地下深く竪て込まれ
た際に、前述の如く強大な引張力を受けて管１の雄継手
端部８及びカップリング１の雌継手端部２が軸方向へ伸
ばされるのに伴ない、管１のテーパー状に形成されたリ
ップ部９の外周シール面５とカップリング１の内周シー
ル面１１との接触面圧が急激に低下し、両シール面間で
漏れを発生させる欠点があった。

［発明の目的］本発明は、上記欠点を解決するために、管が破断又はバ
ーストするまで気密的シール状態を維持することが出来
る油井管用管継手の提供を目的とする。

［発明の構成］本発明の要旨は、カップリングの両側継手端部から螺子
によって管を挿入し、挿入された双方の管の先端リップ
に設けられた外周シール面をカップリングの内奥に形成
された内周シール面に当接させると共に、該双方の管の
先端リップに設けられた先端シール面をカップリングの
内奥に形成された突当シール面に当接させてシールを行
なう管継手において、前記カップリングにおける双方の
突当シール面の間に形成された中央部の外周径を、前記
内周シール面の形成領域の外周径に比べ、該中央部の両
端寄りから内方へ行く程漸次縮径させると共に中央寄り
に小径部を形成し、該小径部の引張強度を前記管の本体
部の引張強度と同等又は若干大きくしたことである。

［実施例の説明］以下、本発明に係る油井管用管継手（Ｊ″１．下、「本
継手」という）を第１図及び第２図に示す実施例に基づ
いて説明する。本継手の改良点は、カップリング１３に
おける突当シール面４．４の間に形成した中央部１２の
外周径を、内周シール面１１の形成領域の外周径Ｄ２に
比べ、該中央部１２の両端寄りから内方へ行く程漸次縮
径させると共に中央寄りに外径Ｄ１となった小径部１２
ａを形成し、該小径部１２ａ（７）引張強度Ｔｔ　　（
Ｔｓ　−８ａ　・ａａである。３ａとは小径部１２ａの
内部の横断面積であり、ａａとは小径部１２ａの引張強
さである。）を、管７の本体部７ａの引張強度Ｔ２　（
Ｔ２＝Ｓｐ・σｐである。Ｓｐとは管本体部７ａの南部
の横断面積であり、σｐとは管本体部７ａの引張強さで
ある。）と同等又はこれより若干大きくしたことである
。

該中央部１２の両端寄りにおける縮径始端部は、カップ
リング１３の軸方向でみたとき、突当シール面１０より
８寸法だけ内方へ寄った位置とし、Ｏ≦ａ≦ｈとなるよ
うに決定される。なお、１１は、カップリング１３にお
ける内周シール面１１が形成された部分の肉厚寸法であ
る。Ｏ≦ａ≦ｈとするのは、Ｑ＞ａであれば内面シール
面１１に所定の肉厚が確保できずに縮径始端部で降伏す
るからであり、ａ＞ｈであれば内周シール面１１の形成
部と小径部１２ａとの距離が長くなり、中央部１２を縮
径させたことによる後述の作用効果が発揮されないから
である。前記中央部１２において漸次縮径するテーパ一
部１２ｂ、１２ｂの軸方向の寸法すは、０．５１≦ｂ≦
２、Ｏｈとなるように決定される。ｏ、ｓｈ≦ｂ≦２、
Ｏｈとするのは、０．５ｈ＞ｂであればテーパ一部１２
ｂに応力集中が発生して腐食割れ等を招くからであり、
ｂ　＞　２．Ｏｈであれば内周シール面１１の形成部と
小径部１２ａとの距離が長くなり、中央部１２を縮径さ
せたことによる後述の作用効果が発揮されないからであ
る。前記中央部１２における小径部１２ａの長手寸法Ｃ
は、０．５ｈ≦Ｃ≦３０ｈとなるように決定される。０
．５ｈ≦Ｃ≦３０ｈとするのは、０．５ｈ＞ｃであれば
小径部１２ａに応力集中が発生すると共に縮径させたこ
とによる後述の作用効果が得られないからであり、ｃ＞
３０ｈであればカップリングの重量が増大して取扱上の
不便等を招くからである。

［作　用］次に□、本継手の作用を、カップリング１３で接続され
た管７，７１内に内圧を負荷すると同時に双方の管１．
１′に引張力を負荷させた際の応力及び歪の挙動に基づ
き、カップリング１３の内周シール面１１の肉厚りを本
発明のものと等しくした従来の継手（第２，３図参照）
と対比しつつ説明する。

カップリング１３の中央部１２における引張応力につい
ては、テーパ一部１２ｂの縮径始端部で引張応力σ２が
最小となると共にテーパ一部１２ｂの縮径終端部及び小
径部１２ａで引張応力σ１が最大となり、両者の関係は（念だし、Ｄ、けカップリング内径）となる。

また、カップリング１３の中央部１２における前記引張
応力のみを考慮した横歪（縮径方向への歪）については
、テーパ一部１２ｂの縮径始端部で横歪ε２が最小とな
ると共にテーパ一部１２ｂの縮径終端部及び小径部１２
ａで横歪ε１が最大となり、両者の関係は（ただし、Ｄ、はカップリング内径）となる。

上記０式から明らかな如く、引張力を受けたカップリン
グ１３は、テーパ一部１２ｂの終端部近傍から小径部１
２ａに亘って大きく縮径する。この縮径する力は、内周
シール面１１を形成した南部にも伝達して内周シール面
１１をも縮径させ、内周シール面１１の外周シール面５
に対する緊締力を増大させる。

これに対して、従来の管継手にあっては、中央部（肩部
３）の肉厚が軸方向に亘って一定である。

そのため、中央部に発生する横歪ε３は、前記横歪ε２
と略々同一となり、本継手の横歪ε１に比較して非常に
小さい。その結果、従来の継手では、内周シール面１１
を縮径することができず、内周シール面１１と外周シー
ル面５との間における前述の漏れを防止することができ
ない。

引張力を受けた管継手における内周シール面１１と外周
シール面５との接触面圧は、試験結果をグラフにした第
３図に示す如く、本継手の場合は増大するが、従来の継
手では減少する。

［試験例］本発明者は、本継手に引張力及び内圧が載架されたとき
、漏れにどの様な影響を及ぼすかを調査し、下記の表１
．２の結果を得た。

総ての試験は、管の雌継手部及びカップリングをリンｌ
ｌＭｎ処理すると共に、スレッドコンパウンドをねじ部
およびシール部に塗布して行った。

表２中の試験条件において、イ）は規定引張荷重Ｗを負
荷しながら内圧を増加して行なう試験であり、（０）は
規定内圧Ｐを負荷しながら引張力を増大して行なう試験
である。なお、規定引張荷重とはＷ−７（Ｄｏ’　−Ｄ
ｉ　２　）　　０，８（ＩＶ規規定内圧上はただし、Ｄｏとは管の外径をいい、Ｑｉ　とは管の内径
をいい、σｙとは管の降伏応力をいい、【とは管の肉厚
みをいう。

この試験結果から明らかなように、本継手は、いずれも
管本体部の強度より優れており、業界の管継手に対する
要求に充分応えることができるものである。

（以下余白）［発明の効果］本発明は以上の如く、カップリングにおける双方の突当
シール面の間に形成された中央部の外周径を、内周シー
ル面の形成領域の外周径に比べ、該中央部の両端寄りか
ら内方へ行く程漸次縮径させ、小径部の引張強度を管の
本体部の引張強度と同等又は若干大きくしたことにより
、管継手の軸方向の引張荷重及び内圧が負荷された場合
に生ずるカップリングの内周シール面の緊締力の低下を
防止することは勿論のことその緊締力を増大し、もって
優れた引張強度とシール性を確保できるものであるから
、天然ガスや原油採取産業界の苛酷な使用条件によく耐
え得る管継手を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る油井管用管継手の実施例を示すも
のであって一部を断面視した全体概略図、第２図は第１
図中破線で囲んだ部分を拡大した図、第３図は引張力を
負荷した際のシール面の接触面圧を示す図、第４図は従
来の管継手を示すものであって一部を断面視した全体概
略図、第５図は第４図中破線で囲んだ部分を拡大した図
である。

Claims

【特許請求の範囲】

１、カップリングの両側継手端部から螺子によつて管を
挿入し、挿入された双方の管の先端リップに設けられた
外周シール面をカップリングの内奥に形成された内周シ
ール面に当接させると共に、該双方の管の先端リップに
設けられた先端シール面をカップリングの内奥に形成さ
れた突当シール面に当接させてシールを行なう管継手に
おいて、前記カップリングにおける双方の突当シール面
の間に形成された中央部の外周径を、前記内周シール面
の形成領域の外周径に比べ、該中央部の両端寄りから内
方へ行く程漸次縮径させると共に中央寄りに小径部を形
成し、該小径部の引張強度を前記管の本体部の引張強度
と同等又は若干大きくしたことを特徴とする油井管用管
継手。