JPS6060392A - 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、地下刃・ら産出される天然ガスや原油を採取
するために、地中深く竪で込まれる油井管のねし継手に
関する。

油井管用管継手（以下、単に管継手という）には、大別
してカップリング式とインテグラル式の二極類があるが
、本発明はどの方式の管継手にも大流可能であり、両刃
式の管継手に実施して全く同様の作用効果を奏するもの
であるので、説明上の繁を避けるため、より多〈実施さ
れているカップリング式のもの全例に挙げて説明するこ
ととする。なお、以下において雌継手端部とは雌ねじが
刻設された部分を＾い、雌継手端部とは雄ねじが刻設さ
れた部分をいうが、それらは、カップリング式であると
インテグラル式であると金問わない。

従来実施されている管継手の基本構造は、第１図に示す
如くである。即ち、外観形状が円筒状のカップリングｌ
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７．７′の雄継手端部８，８′とによって
構成されている０雌継手端部２，２′と雄継手端部８．
８′には、通常音、テーバのＡ、Ｐ。工規格にもとすく
バットレスねじか刻設され、それら相互を螺合締め付け
ることによって管７と管７′とは気密的シール性を保っ
た接続がなされる。管継手にとって最重要事項は、苛酷
な使用条件下で確実なシール性を保持することである。

管継手のシール性については第２図により説明する０第
２図は第１図の破線で囲んだ部分を拡大して示し友もの
である。同図に示す如く、カップリングＩＫおける雌継
手ｉｓＺ内爽の極まるところに軸心に回って突出する環
状の肩部３が形成されている。肩部３の側周壁は滑面仕
上げされた突当サブシール面４となっており、突当サブ
シール面４と雌ねじが切り止められた部分との間にはテ
ーバ状に滑面仕上げされた内周メインシール而５が形成
されている。他方、管７の雌継手端部８の先にはリップ
ｓ９が形成されており、該リップ部９の先端面に前記突
当サブシール向４に対応する先端サブシール面１０とな
っており、リップ部の外周面は！ＴＩ記内周メインシー
ル而５面対応する外周メインシール而１１となっている
。なお、突当サブシール而４と先端サブシール而１０と
は、共に管７の内壁に垂直な線に対する傾斜角θが１０
〜２０°となるように形成されている。このようになさ
れたカップリングｌと管７とが螺合されてパワータイト
により強力に締め付けられると、内周メインシール［１
ｔＩ５と外周メインシール曲１１と＃１大きな血圧をも
って当接し、突当サブシール曲４と先端サブシール［１
ｊｌｌＯともまた大きな血圧をもって当接し、それぞれ
金属面封金属面よりなる気密的シール状態が確保される
こととなる。以下では、当接状態にある内筒メインシー
ル１１Ｄ５と外周メインシール面１１とを同時に表現す
るときＫは両メインクール面５，１１といい、同様に突
当サブシール曲４と先端サブシール面ｌＯとを同時に表
現するとき［ｉ両すブシール面４．ｌＯという。両すブ
シール面４．ｌＯは最終段階のねじ締め付けによって副
次的なシール効果を発揮する外、リップ部９が傾斜角θ
に沿って拡径されることによシ両メインシール凹５，１
１相互間の血圧を増大させ、よって両メインシール面５
，１１でのシール性を一層確実なものとする〇 油井管は地下１！ｉｃｌ　０００　ｍに及ぶ深さに竪て
込まれ比状態で確実なシール性が保持されなけれになら
ないから、管継手の細め付けはややもすると過度に行な
われる傾回にらり、そのため両メインシール曲５，１１
に焼付傷が発生するおそれがあった。焼付場が発生する
と確実なシール性ヲ期待することができず、使用中に大
事故を誘発する危険がある。にも拘らず締め付は時に焼
付傷の発生の有無を知ることは不可能に近い。本発明考
等が両メインシール向５，１１に焼付傷が発生する原因
について調査した結果、次のことを知見した。即ち、管
継手にあっては、両メインシール面５　、１１は共に円
錐面となっているのが一般であるから、カップリング１
と管７との螺合締め付けが進行して両メインシール面５
．１１の一部が一旦当接し合うと、その当接面は締め付
けが完了するまで摩擦抵抗から解放されることはなく、
加えて両メインシール面５．１１間の血圧は次第に増大
する〇従って両メインシール１Ｔｉｊ５　、１１に摩擦
抵抗熱が累積加重されて両メインシール１１［１５、１
１の表向層が凝着現象を起こし、これが焼付−の発生す
る主要因となるというものである。

本発明は、前記管財手の締め付は時の摩擦抵抗熱による
凝着現象を極力抑制せんとするものであって、雌継手端
部の内実に形成され几内同メインシール曲に断面円弧状
の内筒突条を環状に周設し、雄継手端部より先端に形成
された外周メインシール而に断面円弧状の外周突条を環
状に周設し、それら内周突条の内半径と外周突条の外半
径との関係は前者が僅かに小（後者が僅かに大）となる
ように形成し、気密的シール性は内周突条と外周突条と
の環状線接触によって確保し、その線接触位置は締め付
けの進行に従って移動し得る如くしたことを要旨とする
ものである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説
明する。第３図はカップリングｌにおける雌継手端部２
内爽の部分断面図と管７における雄継手端部８先端寄９
の部分断面図である０同図に見られるとおり、カップリ
ングｌにおける雌継手端部２内実の極まると仁ろに肩部
３があり、肩部３の側周壁は突当サブシール面４となっ
ており、突当サブシール面４と雌ねじが切り止められた
部分との間に内周メインシール而５が形成されている◎
また、他方の管７における雄継手端部８の先にはリップ
部９があり、リップ部９の先端面は先端サブシール面ｌ
Ｏとなってお）、リップ部９の外周面は外周メインシー
ル而１１となっている。

そして突当サブシール面４と先端サブシール而１０とに
、いずれも管７の内壁に垂直な線に対する傾斜角θがｌ
Ｏ〜２０°となるように形成されている。

これらの事項に関する限シ、本発明の管継手は従来の管
継手の基本構造と変るところはない。本発明の管継手に
おいて従来のものと大きく変っている点は、内周メイン
シール向５の突当サブシール曲４に近接し次位置に断面
円弧状の円周突条６が環状に周設されている点と、外周
メインシール［ｍ１１の最端位置にＶｒ向内円弧状外周
突条１２が環状に周設されている点である。この場合、
管軸線から内周突条６捷での内半径Ｒｉは管軸線から外
周突条１２まての外半径へよりも小であることを要する
０それらの径差はカップリング１と管７における外径、
肉厚等の寸法や材料の機械的強度にもとすいて決定され
るが、通常は０．３〜１．０簡の範Ｈである。従ってカ
ップリング１と管７とが螺合締め付けされて内周突条６
と外周突条１２とが当接し、これによって気密的シール
が得られるようになっている。それ故、従来と同様に内
周メインシール而及び外周メインシール面の語を使用し
ているとしても、これらは実質的にシール機能を果し得
ないようになっている。内周突条６の内半径へと外周突
条１２の外半径へとの径差が小さ過ぎると、締め付は時
にシールを確保するに充分な当接圧力が得られず、反対
に径差が大き過ぎると内周突条６外周突条１２の部分の
塑性変形が大きくなり、再度締め付は使用する場合のシ
ール性が劣化する。内周突条６及び外周突条１２の円弧
半径ｒ８゜ｒ！バカツブリング１と管７における寸法や
材料の機械的強麓の外、前記内半径へ及び外半径へとの
径差等を勘案して決定されるが、通常は５〜２０關であ
る。カップリングｌと管７とが締め付けられて内周突条
６と外周突条１２が当接すると、相互の当接部の表層が
弾性変形して、実際１僅かな幅をもって線状に接触する
ことになるが、円弧半径ｒｔ　＊　ｒ、が小さ過ぎると
接触幅は小さくなり、相互の尚接圧力が増大する反面、
塑性変形が生じ、再度締め付は使用する場合のシール効
果を減するおそれがある０また円弧半径ｒ、ｒ、が大き
丁ぎると、接触幅は大きくなり、従来の管継手の場合と
同じような焼付−が発生するおそれがある。

次に、カップリング１と管７との螺合締め付けが進行し
て内周突条６と外周突条１２とによる線接触位置の移動
について説明する。第４図（Ａｌはパワータイトの締め
付けが進行し、内周突条６と外周突条１２との当接初期
の状態を示したものである。

この時点では、内周突条６の円弧向上左寄り都と外周突
条１２の円弧向上石寄り都とが、点Ｐｂ位随において互
に当接し、突当サーブシール曲４と先端サブシール曲１
０とはいまだ離隔状態にある。

第４図（Ｂｌはパワータイトの締め付けが終局期に達し
、締め付はトルクが急上昇をはじめる時期の状態を示し
たものである０この時点では、内周突条６の内半径頂部
と外周突条１２の外半径頂部とが、点Ｐｒ位置において
当接し、突当サブシール曲４と先端サブシール１ｉｌｌ
ｌｌＯも互に当接している。第４図（蜀から同図（Ｂ）
に移行する間では、内周突条６と外周突条１２とが当接
する線接触中の一点について見ると、その点は締め付け
の進行と共にスパイラル状に移動し、やがてその点は当
接状態から離間し、新友な点が当接を開始する０このよ
うにして、締め付は中に当接点は常時摺動移動し、遂い
Ｋは必ずＪ９に擦から解放される。従って当接部に摩擦
抵抗熱が累積されることはなく、そのため焼付−が発生
することもない。そして、締め付けの終局時点では、傾
斜θをもって形成された突当サブシール曲４と先端サブ
シール面１００作用によりリップ都９は拡径され、内周
突条６と外周突条１２との当接圧力が増大して確実な気
密シールが確保されることとなる０ 不発Ｆ３Ａ省等は、グレードと寸法の異なる油井管の接
続に本発明の管継手ｆｔス施し、従来の管継手と比較試
験し九ので、その結果について説明する。

第１表は、接続管のグレード、各部の寸法及び接続時の
締め付はトルク等管継手の条件を示し、第２表は試験条
件と試験結果を示すものである〇第２表 第２表に見られる如く、本発明の管継手は規定トルクの
もとに４０回にわたって締め付けと締め戻しとを繰）返
えしても、シールを確保する内周突条と外周突条の円弧
面に焼付優が発生することになかった０従来のものが１
０回そこそこで焼付偽が発生し友のと比較すると、犬に
３〜４倍の耐焼付性を具備しているものということがで
きる。

またシール性については、引張荷重を次第に増加させた
ところ、不発明の管継手は破断に至るまで漏洩すること
はなかった。

本発明の管継手は以上の如くであるため、使用条件の苛
酷な油井管の接続に供して、優れた効果を奏し得るもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１内及び第２図は従来の管継手の基本構造を示すもの
であって、第１図は一部断面で示した全体概略図、第２
図は第１図の破線で囲んだ部分の拡大図、第３図及び第
４図は不発明に係る管継手を説明するものであって、第
３図はカップリングの雌継手端部内実と管の雄継手端部
先＃ｊ部分との部分断面図、第４図（Ａ）はカップリン
グと管との螺合締め付は時における内周突条と外周突条
との当接初期の状態を示す拡大断面図、第４図にカップ
リングと管との螺合締あ付は終期における内周突条と外
周突条との当接状態を示す拡大断面図であるＯ １・・・カップリング　２・・・雄継手端部　３・・・
Ｍ都４・・・突当サブシール曲　５・・・内周メインシ
ール面６・・・内周突条　７・・・管　８・・・雄継手
端部９・・・リップ部　ｌＯ・・・先端サブシール面１
１・・・外周メインシールｉｉＤ　１２・・・外周突条
時計出願人　住友金稿工業株式会社 代理人　弁理士内田敏彦 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ■、油井管のねじ継手において、雌継手端部の内奥に形
   成された内周メインシール曲に断面円弧状の内周突条が
   環状［ｆｉ！ｄ設され、雄継手端部の先端寄りに形成さ
   れた外周メインシール曲に断面円弧状の外周突条が環状
   に周設され、曲記内同突条の内半径がｉｉｌ記外周外周
   突条半径よりも僅かに小であることを特徴とする油井管
   用管継手０