JPS63501814A - ねじ付き管状部材およびそれを含む管継手 - 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】 ねじ付き管結合部用シール 本発明は、石油地帯の管状物品のねじ付き管結合部またはこれ等が屡々呼ばれる 様に「ねじ付き管継手」、特に、該結合部の改良さ熱だシール装置に関する。

石油地帯の管状物品のねじ付き管結合部は、それを漏洩しない様に保つために金 属対金属のシールを使用する。また、成る結合部は、弾性シールリングを使用す るが、総ての場合に、主なシールは、金属対金属のシールである。これは、弾性 材料のシールリングが高温で劣化し取扱い中に容易に損傷され高圧下で押出され るためである。弾性シールリングが管継手に一般に使用されない他の理由は、好 ましくはこれ等がピンに装着され、これが溝を必要とすることである。部材にお ける最大応力が溝の様な断面における任意の急激な変化で生じることは、周知で ある。従って、該溝および弾性シールリングが使用されるとき、これ等は、最大 厚さの可能な壁部分を有する一ノまたはボックスの部分に配置される。これの− 例は、１９８４年７月１０日付の「管継手」の名称の米国特許第４，４５８，９ ２５号に示される。これでは、弾性リング用溝は、管の肉厚に近い肉厚を有する ボックスないしカップリングの部分においてボックスのねじ山の下に配置され、 従つて、継手を殆んど弱めない。

しかしながら、本発明によシ、ねじ付き管結合部のねじ山の端部間に配置され組 合わされる金属対金属の勾配面ないし円錐形面は、継手を過度に弱めることなく 該面の１つに溝を収容可能なことが確認された。従って、本発明の目的は、ねじ 山の端部間に配置される円錐形ないし勾配付きの組合わせ面と、該面の１つに配 置される溝とを有し、弾性シール部材が他の面に係合する様に配置され該弾性部 材によって与えられるシールの両側で金属対金属のシールを形成する２つの面と 共にシールを形成する該結合部を提供することである。

本発明の別の目的は、弾性シール部材の各側部の面によって形成される金属対金 属のシールに独立のシールを形成する様に組合わせ面の端部間のほぼ中間の溝に 配置される弾性シール部材を有して結合部が組立てられる際、該面に高い垂直力 を生じる様に比較的小さい角度で傾斜するねじ山の端部間の比較的長い組合わせ シール面を有する該結合部を提供することである。

本発明のこれ等およびその他の目的、利点および特徴は、添付図面および添付請 求の範囲を含む本明細書を考察することによって当該技術の熟達者に明らかであ る。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明を具現する結合部の一部断面で一部立面の図であり、 第２図は、第１図に示される様にねじ山の端部間のほぼ中間に設置されるシール 面の１つに配置される溝を有し内圧および長手方向引張を受けるときにシール面 に隣接する第１図の結合部の部分のボックスおよびピンに生じる応力の電算機プ リン計アウトであシ、第３図は溝なしで生じる応力を示す結合部の同一部分の電 算機プリントアウトである。

第１図に示される結合部は、ボックス１０と、ぎン１２とを含む。ねじ山は、楔 形であシ、ピンの一方向と、ボックスの反対方向とで巾を増大し、従って継手が 組立てられるとき、ねじ山は、−ンおよびボックスを一体に固定すると共に、ね じ山のフランクおよびねじ山の谷底と頂との間にシールを形成する。これは、ハ イトリル社（Ｈｙｄｒｉｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ）の／％イドリルチューブラ　ディ ビジョン（Ｈｙｄｒｉｌ　Ｔｕｂｕｌａｒ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）によって製造販 売されるシリーズ５００楔ねじである。

図示の結合部では、ねじ山は、ぎンおよびボックスの大きいステップ１４．１６ と、ボックスおよびピンの小さいステップ１８．２０とを有するステップ付きで ある。大きいステップのねじ山は、小さいステップのねじ山よシも大きい大径お よび小径を有している。

ボックスの勾配面２２およびピンの勾配面２４は、ねじ山の端部の間のほぼ中間 にステップの間でピンおよびボックスに配置される。該面は、係合して、組合わ される楔形ねじ山によって形成されるシール上の継手に対する付加的なシールを 与える様に金属対金属のシールを形成する。該面は、継手の長手方向軸線に対し て約３°から４°に傾斜し、継手が組合わされるときに大きな垂直力を該面に生 じる。

この継手に電算機発生応力解析を行う際、第３図に示される応力線は、内圧によ る軸方向応力および半径方向応力の双方を受けるとき、第１図に示される型式の １７．７８ｃｍ　（７’）ケーシング継手に生じた。該電算機は、３０．４８ｃ ｍ（フート）当り１．３に９（２９−１１／ド）、７８８．９　ｋｌ、／ｃｍ２ （１１，２２０ｐｓｉ　）の内圧および管の引張シ強さの８０チである３　０２ ．７８０　ｋｌ？　（６６７，５０５ボンド）の軸方向引張り荷重の１７．７８ ｃｍ　（７“）直径のｐ−１１０ケーシングに対してプログラムされた。

゛　結果は、第３図に示され、示される高い応力集中は、比較的小さい領域にわ たシ組合わされる面の両端に隣接して示された。これは、７，７６４　ｋｇ　／ 　ｃｍ２（１１０，０００ｐｓｉ　）である領域（Ａ）によって示される。応力 は、中心に向って傾斜し、ボックスにおいて４０，８２４ｋｇ（９０，０００ボ ンド）である（Ｃ）に低下し、ピンにおいて９，０７２ｋｌ？（２０，０００ｆ ：ンド）である（Ｇ）に低下する。従って、組合わされる円錐形面が比較的長く て該面の勾配が高い垂直力を生じる様に意図されても、高い応力の２つの領域の みが作られ、これ等は、組合わされる面の端部に隣接して配置される。金属対金 属のシールが形成されるのは、これ等の領域である。

組合わされる面の中心部分は、著しくは応力を受けず、ボックスとピンとの間の シールに全く寄与しなかった。

従って、ピンの面２４の中心に溝を配置して応力に何が生じるかを観察すること が定められた。この結果は、第２図に示される。同様な荷重の下で、はぼ同一の 応力は、総ての期待の反対に溝２６のまわシに生じる応力集中を伴わずに、ボッ クスふ；よびぎンに生じた。

従って、第１図に示される様な結合部が設けられ、これでは、弾性シールリング ２８は、シールリングの各側部に形成される金属対金属のシールに組合わされて 、結合部の強さを低減することなく、一方、内圧および外圧の双方を受ける際に 結合部の完全さをかなシ改善する様に結合部のステップ間に配置される６つの独 立のシールを与える如（、シール面２４の端部間のほぼ中間の溝２６に配置され てもよい。

上述によシ、本発明は、装置に固有であって明らかなその他の利点と共に、上述 の目標および目的の総てを達成する様に良好に構成されるものであることが認め られる。

特定の特徴およびサブ組合わせは、有用なものであり、他の特徴およびサブ組合 わせに関係なく使用可能なことが認められる。これは、請求の範囲によって意図 され該範囲内である。

多くの可能な実施例が本発明の範囲から逸脱することなく本発明で形成可能なた め、ここに述べられるかまたは添付図面に示される総ての事柄は、例示的であっ て制限する意味ではない様に解釈されるべきであることが理解されねばならない 。

ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、３ 国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　τＯＴＨＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥ：’ ＯＲＴ　０ＮＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　ＡＰＰＬ４ＣＡＴＩＯＮ　Ｎｏ、　 ＰＣＴ／ＵＳ　８６１０２１３２　（ＳＡ　、　１４８６８）ＵＳ−Ａ−４２５ ３６８７０３１０３／８１　、　Ｎｏｎｅ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．ねじ付き管結合部を形成するのに使用するねじ付き管状部材において，前記 ねじ付き管状部材が、２つの部材間にねじ付き結合部を形成する様に他のねじ付 き部材に結合する如く構成され，該ねじ付き管状部材が、管状体部と，結合され る様に該部材の構成される前記他のねじ付き部材のねじ山に組合わされるねじ山 を形成する該体部の突出す螺旋形リブと，該他のねじ付き部材の円錐形シール面 に係合する該体部の円錐形シール面とを備え，該シール面が、前記ねじ山の端部 間のほぼ中間に配置され，更に、該円錐形シール面内の環状溝と，前記他のねじ 付き部材の円錐形面に係合する様に該溝に配置され、前記２つの円錐形面の係合 の際にシールを与え、該溝の両側に金属対金属のシールを形成する弾性材料の環 状部材とを備えるねじ付き管状部材。
2. ２．請求の範囲第１項に記載のねじ付き管状部材において、前記ねじ山が、勾配 付きであるねじ付き管状部材。
3. ３．請求の範囲第１項に記載のねじ付き管状部材において、前記ねじ山が、楔形 であり、一方向で巾において増大するねじ付き管状部材。
4. ４．請求の範囲第１項に記載のねじ付き管状部材において、前記円錐形シール面 が、前記部材の長手方向軸線に対して２°から４°までの角度で傾斜するねじ付 き管状部材。
5. ５．請求の範囲第１項、第３項または第４項に記載のねじ付き管状部材において 、前記部材のねじ山が、勾配を設けられ、大きいステツプと、該大きいステツプ の大径および小径よりも小さい大径および小径を有する小さいステツプとに区分 され，前記円錐形シール面が、該ステツプの間に配置されるねじ付き管状部材。
6. ６．請求の範囲第１項、第３項または第４項に記載のねじ付き管状部材において 、前記部材のねじ山が、真直であり、大きいステツプと、該大きいステツプの大 径および小径よりも小さい大径および小径を有する小さいステツプとに区分され ，前記円錐形シール面が、該ステツプの間に配置されるねじ付き管状部材。
7. ７．雌ねじ山を有するボツクスと、継手を組立てるために該ボツクスの雌ねじ山 に組合わされる雄ねじ山を有するピンとを備える油井管継手において，前記ねじ 山の端部間の前記ボツクスおよびピンの係合する円錐形シール面を備え，該面の １つが、環状溝を有し，更に、該溝に配置されるシールリングを備え，該シール リングが、前記ボツクスおよびピンの間にシールを与え，前記継手が組立てられ るとき、前記係合する円錐形面が、該シールリングの両側に金属対金属のシール を形成する管継手。
8. ８．請求の範囲第７項に記載の管継手において、前記ねじ山が、楔形であり、一 方向で巾において増大する管継手。
9. ９．請求の範囲第７項に記載の管継手において、前記円錐形シール面が、前記継 手の長手方向軸線に対して２°から４°までの角度で傾斜する管継手。
10. １０．請求の範囲第７項、第８項または第９項に記載の管継手において、前記部 材のねじ山が、勾配を設けられ、大きいステツプと、該大きいステツプの大径お よび小径よりも小さい大径および小径を有する小さいステツプとに区分され，前 記円錐形シール面が、該ステツプの間に配置される管継手。
11. １１．請求の範囲第１０項に記載の管継手において、前記小さいステツプのねじ 山が前記大きいステツプのねじ山に先立つて常に組立てられることを保証するた め、該小さいステツプのねじ山の螺旋角が、該大きいステツプの螺旋角よりも僅 かに進んでいる管継手。
12. １２．請求の範囲第７項、第８項または第９項に記載の管継手において、前記部 材のねじ山が、真直であり、大きいステツプと、該大きいステツプの大径および 小径よりも小さい大径および小径を有する小さいステツプとに区分され，前記円 錐形ツール面が、該ステツプの間に配置される管継手。
13. １３．一方向で巾において増大する楔形雌ねじ山を有する一端のボツクスと、他 の方向で巾において増大する楔形雄ねじ山を有する他端のピンとを備えるねじ付 き管において，前記ボツクスおよびピンの双方の前記ねじ山が、大きいステツプ と、小さいステツプとに区分され，前記管が管ストリングに結合されるとき、該 ボツクスお上びピンが、組合わされるボツクスおよびピンの夫々の同様なシール 面に組合わす様に該ボツクスおよびピンの該大きいステツプと小さいステツプと の間に勾配付きシール面を更に有し，該ボツクスおよびピンの内の１つの該面が 、溝と組合わされるシール面との間に圧縮されて組合わされる面に金属対金属の シールを形成する様に溝の両側の該勾配付きシール面の部分にジールを与える如 く、弾性材料のシールリングを収容するための環状溝を有するねじ付き管。
14. １４．一方向で巾において増大する楔形勾配付き雌ねじ山を有するボツクスと， 継手を組立ててシールするために該ボツクスの雌ねじ山に組合わす様に反対方向 で巾において増大する楔形勾配付き雄ねじ山を有するピンとを備え，各部材の前 記ねじ山が、大きいステツプと、小さいステツプとに区分され，更に、前記継手 を更にシールする該ステツプの間の前記ボツクスおよびピンの組合わされるシー ル面を備える油井管継手において，前記ボツクスのシール面に２つの独立の金属 対金属のシールを形成するのを溝の各側部の面の部分に許容する前記ピンのシー ル面の環状溝と，該ピンと該ボツクスとの間に独立の第３シールを形成するため に該溝と該ボツクスのシール画との間に圧縮される様に該溝に配置される弾性材 料の環状シール部材とを備えることを特徴とする管継手。