CN113227626B - 钢管用螺纹接头 - Google Patents

钢管用螺纹接头 Download PDF

Info

Publication number
CN113227626B
CN113227626B CN201980085638.0A CN201980085638A CN113227626B CN 113227626 B CN113227626 B CN 113227626B CN 201980085638 A CN201980085638 A CN 201980085638A CN 113227626 B CN113227626 B CN 113227626B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pin
thread
male
box
threaded joint
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201980085638.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113227626A (zh
Inventor
井瀬景太
中野日香理
杉野正明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vallourec Oil and Gas France SAS
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Vallourec Oil and Gas France SAS
Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vallourec Oil and Gas France SAS, Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp filed Critical Vallourec Oil and Gas France SAS
Publication of CN113227626A publication Critical patent/CN113227626A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113227626B publication Critical patent/CN113227626B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F16L15/001—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads
    • F16L15/002—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads with more then one threaded section
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/042—Threaded
    • E21B17/0423—Threaded with plural threaded sections, e.g. with two-step threads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F16L15/04—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with additional sealings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

提供不易在内侧螺纹和外侧螺纹这两者产生粘扣的钢管用螺纹接头。钢管用螺纹接头(1)包括公扣(10)和母扣(20)。公扣(10)包含管口(12)、锥状的内侧外螺纹(14)、锥状的外侧外螺纹(17)、公扣内侧密封面(13)、公扣中间台肩面(18)以及公扣中间密封面(16)。母扣(20)包含锥状的内侧内螺纹(24)、锥状的外侧内螺纹(27)、母扣内侧密封面(23)、母扣中间台肩面(28)以及母扣中间密封面(26)。内侧外螺纹(14)、外侧外螺纹(17)、内侧内螺纹(24)以及外侧内螺纹(27)分别包含完全螺纹部(141、171、241、271)。完全螺纹部分别包含位于公扣(10)的顶端侧的内端和位于与公扣(10)的顶端相反的那一侧的外端。钢管用螺纹接头(1)满足以下的式(1)和式(2)。x1+L1＜X2(1)u1+L2＜U2(2)。

Description

钢管用螺纹接头
技术领域
本公开涉及钢管的连结所使用的螺纹接头。
背景技术
在油井、天然气井等(以下也统称为“油井”)中，为了开采地下资源而使用套管、管道等油井管。油井管由钢管依次连结而成，其连结使用螺纹接头。
这种钢管用螺纹接头的形式大致被分为组合型和整体型。在组合型的情况下，作为连结对象的一对管材中的一个管材是钢管，另一个管材是管接头。在该情况下，在钢管的两端部的外周设有外螺纹部，在管接头的两端部的内周设有内螺纹部。并且，钢管的外螺纹部拧入管接头的内螺纹部，由此两者紧固并连结。在整体型的情况下，作为连结对象的一对管材均是钢管，不使用额外的管接头。在该情况下，在钢管的一端部的外周设有外螺纹部，在另一端部的内周设有内螺纹部。并且，一个钢管的外螺纹部拧入另一个钢管的内螺纹部，由此两者紧固并连结。
通常，形成有外螺纹部的管端部的接头部分包含***内螺纹部的元素，因此被称为公扣。另一方面，形成有内螺纹部的管端部的接头部分包含承接外螺纹部的元素，因此被称为母扣。上述的公扣和母扣是管材的端部，因此均为管状。
近年，成为高温、高压的严酷的环境的大深度井的开发正在增加，对于在这些井中使用的油井管用螺纹接头要求进一步的密封性能的提高。特别是在深井中拉伸/压缩载荷和外压变高，因此需要提高针对拉伸/压缩载荷下的外压的密封性能。
油井管用螺纹接头利用密封部发挥较高的密封性能。通常，公扣的密封部的直径比母扣的密封部的直径大。因此，在紧固状态下两密封部相互嵌合紧贴而成为过盈配合的状态，形成基于金属接触的密封部。公扣的密封部的直径与母扣的密封部的直径之间的差被称为“密封干涉量”。密封干涉量越大，密封接触力越高，能够得到越良好的密封性能。
为了提高针对外压的密封性能，增大外压所作用的公扣的密封部的壁厚是有效的。由此，外压施加于螺纹接头时的公扣的密封部的缩径阻力升高，因此实质上的密封干涉量的降低变小，密封接触力的降低变小。此外，为了在较高的拉伸/压缩载荷下也发挥稳定的密封性能，还需要一定的螺纹部的长度、台肩面的面积。
国际公开第2015/194160号(专利文献1)公开了一种提高针对内压和外压的密封性能的钢管用螺纹接头(参照段落0020)。该螺纹接头从公扣的顶端(油井管主体的管端)侧起依次包括台肩面、第1密封面、第1外/内螺纹部、辅助台肩面、环状部、第2密封面以及第2外/内螺纹部(参照段落0063和图6)。
以下，将第1外螺纹部称为“内侧外螺纹”，将第1内螺纹部称为“内侧内螺纹”，将第2外螺纹部称为“外侧外螺纹”，将第2内螺纹部称为“外侧内螺纹”，将内侧外螺纹和内侧内螺纹统称为“内侧螺纹”，将外侧外螺纹和外侧内螺纹统称为“外侧螺纹”，将具备内侧螺纹和外侧螺纹的螺纹接头称为“两段螺纹接头”。
日本特开平10-89554号公报(专利文献2)公开了一种仅扭矩台肩部为高强度且耐压缩性能和耐腐蚀性能优异的细长型的油井管用螺纹接头(参照段落0016)。该螺纹接头是整体式的油井管用螺纹接头，其包括用于将公扣部和母扣部螺合紧固的螺纹部、用于针对油井管的内压或外压或这两者确保密封性能的密封部以及用于管理紧固扭矩的扭矩台肩部，其中，扭矩台肩部的强度比接头的其他部位和油井管主体的强度高(参照段落0018和图1)。上述螺纹接头也是“两段螺纹接头”。
国际公开第2017/104282号(专利文献3)公开了一种能够确保优异的密封性能且能够抑制间隙腐蚀的发生的钢管用螺纹接头(参照段落0017)。在该螺纹接头中，以使内侧台肩及中间台肩同时接触的方式规定中间台肩彼此的干涉量δshld(参照段落0050～0057和图3)。上述螺纹接头也是“两段螺纹接头”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2015/194160号
专利文献2：日本特开平10-89554号公报
专利文献3：国际公开第2017/104282号
专利文献4：PCT/JP2018/039964
发明内容
发明要解决的问题
本发明人新发现，在开始紧固两段螺纹接头时，容易在内侧螺纹和外侧螺纹中的一者产生粘扣。
本公开的目的在于，提供不易在内侧螺纹和外侧螺纹这两者产生粘扣的钢管用螺纹接头。
用于解决问题的方案
本发明人分析了在开始紧固两段螺纹接头时容易在内侧螺纹和外侧螺纹中的一者产生粘扣的原因，结果新得到了以下的见解。在紧固两段螺纹接头时，存在在内侧螺纹接触之后外侧螺纹接触的情况和在外侧螺纹接触之后内侧螺纹接触的情况。在紧固开始时，螺纹未完全啮合，因此在公扣和母扣的轴心未完全一致的所谓的未对合的状态下进行紧固。因此，在内侧螺纹先接触的情况下，对内侧螺纹施加过大的载荷，在外侧螺纹先接触的情况下，对外侧螺纹施加过大的载荷。在施加过大的载荷的内侧螺纹或外侧螺纹处，表面压力局部变高，因此容易产生粘扣。
本公开的钢管用螺纹接头包含管状的公扣和供公扣拧入而与公扣紧固的管状的母扣。公扣包含锥状的内侧外螺纹、锥状的外侧外螺纹以及公扣中间台肩面。内侧外螺纹位于公扣的顶端侧，形成于公扣的外周面。外侧外螺纹位于与公扣的顶端相反的那一侧，形成于公扣的外周面。公扣中间台肩面形成于内侧外螺纹与外侧外螺纹之间。母扣包含锥状的内侧内螺纹、锥状的外侧内螺纹以及母扣中间台肩面。内侧内螺纹对应于内侧外螺纹，形成于母扣的内周面。外侧内螺纹对应于外侧外螺纹，形成于母扣的内周面。母扣中间台肩面与公扣中间台肩面相对，在公扣和母扣紧固时与公扣中间台肩面接触。
内侧外螺纹、外侧外螺纹、内侧内螺纹以及外侧内螺纹分别包含完全螺纹部。完全螺纹部分别包含位于公扣的顶端侧的内端和位于与公扣的顶端相反的那一侧的外端。相互紧固的公扣和母扣具有包含钢管的轴线的纵截面。被导入到纵截面上的正交坐标系具有沿钢管的轴线设定的x轴、沿钢管的半径设定的y轴以及设定于包含公扣中间台肩面和母扣中间台肩面的平面与钢管的轴线的交点的原点(0，0)。
上述钢管用螺纹接头满足以下的式(1)和式(2)。
x1+L1＜X2 (1)
u1+L2＜U2 (2)
式(1)和式(2)中的变量如以下这样定义。
[数1]
Figure BDA0003128722250000051
Figure BDA0003128722250000052
Figure BDA0003128722250000053
Figure BDA0003128722250000054
Figure BDA0003128722250000055
Figure BDA0003128722250000056
Figure BDA0003128722250000057
Figure BDA0003128722250000058
(x1，y1)是内侧外螺纹的完全螺纹部的内端的坐标。(x2，y2)是内侧外螺纹的完全螺纹部的外端的坐标。(u1，v1)是外侧外螺纹的完全螺纹部的内端的坐标。(u2,v2)是外侧外螺纹的完全螺纹部的外端的坐标。(X1，Y1)是内侧内螺纹的完全螺纹部的内端的坐标。(X2，Y2)是内侧内螺纹的完全螺纹部的外端的坐标。(U1，V1)是外侧内螺纹的完全螺纹部的内端的坐标。(U2，V2)是外侧内螺纹的完全螺纹部的外端的坐标。
发明的效果
根据上述钢管用螺纹接头，内侧螺纹和外侧螺纹几乎同时接触，因此不易在内侧螺纹和外侧螺纹产生粘扣。
附图说明
图1是表示实施方式的钢管用螺纹接头的纵剖视图。
图2是将图1所示的螺纹接头分离成公扣和母扣并用正交坐标系表示的纵剖视图。
图3是表示图2中的III部的一例的放大图。
图4是表示图2中的III部的另一例的放大图。
图5是图4中的V部的放大图。
图6是表示图1和图2中的内侧螺纹的从紧固开始到紧固完成的动作的纵剖视图。
具体实施方式
[结构1]
本实施方式的钢管用螺纹接头包括管状的公扣和供公扣拧入而与公扣紧固的管状的母扣。公扣包含锥状的内侧外螺纹、锥状的外侧外螺纹以及公扣中间台肩面。内侧外螺纹位于公扣的顶端侧，形成于公扣的外周面。外侧外螺纹位于与公扣的顶端相反的那一侧，形成于公扣的外周面。公扣中间台肩面形成于内侧外螺纹与外侧外螺纹之间。母扣包含锥状的内侧内螺纹、锥状的外侧内螺纹以及母扣中间台肩面。内侧内螺纹对应于内侧外螺纹，形成于母扣的内周面。外侧内螺纹对应于外侧外螺纹，形成于母扣的内周面。母扣中间台肩面与公扣中间台肩面相对，在公扣和母扣紧固时与公扣中间台肩面接触。
内侧外螺纹、外侧外螺纹、内侧内螺纹以及外侧内螺纹分别包含完全螺纹部。完全螺纹部分别包含位于公扣的顶端侧的内端和位于与公扣的顶端相反的那一侧的外端。相互紧固的公扣和母扣具有包含钢管的轴线的纵截面。被导入到纵截面上的正交坐标系具有沿钢管的轴线设定的x轴、沿钢管的半径设定的y轴以及设定于包含公扣中间台肩面和母扣中间台肩面的平面与钢管的轴线的交点的原点(0，0)。
上述钢管用螺纹接头满足以下的式(1)和式(2)。
x1+L1＜X2 (1)
u1+L2＜U2 (2)
式(1)和式(2)中的变量如以下这样定义。
[数2]
Figure BDA0003128722250000071
Figure BDA0003128722250000072
Figure BDA0003128722250000073
Figure BDA0003128722250000074
Figure BDA0003128722250000075
Figure BDA0003128722250000076
Figure BDA0003128722250000077
Figure BDA0003128722250000078
(x1，y1)是内侧外螺纹的完全螺纹部的内端的坐标。(x2，y2)是内侧外螺纹的完全螺纹部的外端的坐标。(u1，v1)是外侧外螺纹的完全螺纹部的内端的坐标。(u2，v2)是外侧外螺纹的完全螺纹部的外端的坐标。(X1，Y1)是内侧内螺纹的完全螺纹部的内端的坐标。(X2，Y2)是内侧内螺纹的完全螺纹部的外端的坐标。(U1，V1)是外侧内螺纹的完全螺纹部的内端的坐标。(U2，V2)是外侧内螺纹的完全螺纹部的外端的坐标。
根据结构1，内侧螺纹和外侧螺纹几乎同时接触，因此不易在内侧螺纹和外侧螺纹产生粘扣。
[结构2]
在结构1所记载的钢管用螺纹接头中，也可以是，公扣还包含：管口，其形成于公扣的顶端部；公扣内侧密封面，其形成于管口与内侧外螺纹之间；以及公扣中间密封面，其形成于外侧外螺纹与公扣中间台肩面之间。也可以是，母扣还包含：母扣内侧密封面，其与公扣内侧密封面相对，在公扣和母扣紧固时与公扣内侧密封面接触；以及母扣中间密封面，其与公扣中间密封面相对，在公扣和母扣紧固时与公扣中间密封面接触。
[结构3]
在结构1或2所记载的钢管用螺纹接头中，也可以是，公扣中间密封面具有比外侧内螺纹的顶面的包络线小的直径。
根据结构3，能够避免外侧内螺纹与公扣中间密封面的接触。
[结构4]
在结构1～3中任一结构所记载的钢管用螺纹接头中，也可以是，还满足以下的式(3)和式(4)。
X2－(x1+L1)≥5mm (3)
U2－(u1+L2)≥5mm (4)
根据结构4，内侧螺纹和外侧螺纹能够接触5mm以上。
以下，参照附图，详细地说明本实施方式。对图中相同或相当的部分标注相同的附图标记，不重复相同的说明。
[钢管用螺纹接头的结构]
参照图1，本实施方式的钢管用螺纹接头1是组合型的螺纹接头，其包括管状的公扣10和供公扣10拧入而与公扣10紧固的管状的母扣20。
公扣10包含管口12、锥状的内侧外螺纹14、锥状的外侧外螺纹17、公扣内侧密封面13、公扣中间台肩面18、公扣中间密封面16以及公扣环状部15a。
管口12形成于公扣10的顶端部。内侧外螺纹14位于公扣10的顶端侧，形成于公扣10的外周面。外侧外螺纹17位于与公扣10的顶端相反的那一侧，形成于公扣10的外周面。公扣内侧密封面13形成于管口12与内侧外螺纹14之间。公扣中间台肩面18形成于内侧外螺纹14与外侧外螺纹17之间。公扣中间密封面16形成于外侧外螺纹17与公扣中间台肩面18之间。公扣环状部15a形成于公扣中间台肩面18与公扣中间密封面16之间。
母扣20包含凹部22、锥状的内侧内螺纹24、锥状的外侧内螺纹27、母扣内侧密封面23、母扣中间台肩面28、母扣中间密封面26以及母扣环状部25a。
凹部22对应于管口12。内侧内螺纹24对应于内侧外螺纹14，形成于母扣20的内周面。外侧内螺纹27对应于外侧外螺纹17，形成于母扣20的内周面。母扣内侧密封面23与公扣内侧密封面13相对，在公扣10和母扣20紧固时与公扣内侧密封面13接触。母扣中间台肩面28与公扣中间台肩面18相对，在公扣10和母扣20紧固时与公扣中间台肩面18接触。母扣中间密封面26与公扣中间密封面16相对，在公扣10和母扣20紧固时与公扣中间密封面16接触。母扣环状部25a与公扣环状部15a相对，在公扣10和母扣20紧固时与公扣环状部15a分开。
以下，有时将内侧外螺纹14和内侧内螺纹24统称为“内侧螺纹14、24”。有时将外侧外螺纹17和外侧内螺纹27统称为“外侧螺纹17、27”。该螺纹接头1是具备内侧螺纹14、24和外侧螺纹17、27的两段螺纹接头。
公扣内侧密封面13和公扣中间密封面16分别形成为由与越靠近顶端侧则直径越缩小的圆台的周面相当的面形成的形状或将该圆台的周面和与使圆弧等曲线绕钢管的轴线(以下有时简称为“管轴线”。)CL旋转而得到的旋转体的周面相当的面组合而成的形状。
管口12为筒状，其在管轴线CL方向上与公扣内侧密封面13相邻。不过，管口12的外周面也可以是斜率与公扣内侧密封面13的锥形的斜率相同，或斜率比公扣内侧密封面13的锥形的斜率小(缓)，或斜率比公扣内侧密封面13的锥形的斜率大(陡)的锥面。在管口12的外周面为锥面的情况下，严格来说，该外周面形成为由与越靠近顶端侧则直径越缩小的圆台的周面相当的面形成的形状或将该圆台的周面和与使圆弧等曲线绕管轴线CL旋转而得到的旋转体的周面相当的面组合而成的形状。
公扣10还包含形成于公扣10的顶端的公扣辅助台肩面11。母扣20还包含与公扣辅助台肩面11相对的母扣辅助台肩面21。公扣辅助台肩面11在公扣10和母扣20紧固时既可以与母扣辅助台肩面21接触，也可以不与母扣辅助台肩面21接触。
公扣辅助台肩面11是与管轴线CL大致垂直的环状面。严格来说，辅助台肩面11的外周侧随着朝向公扣10的顶端侧而稍微倾斜。
中间台肩面18配置于内侧外螺纹14与公扣环状部15a之间。中间台肩面18与公扣环状部15a相邻。在本实施方式中，中间台肩面18是与管轴线CL垂直的环状面。不过，中间台肩面18也可以与辅助台肩面11同样，其外周侧随着朝向公扣10的顶端侧而稍微倾斜。
公扣环状部15a在管轴线CL方向上与公扣中间密封面16的前方相邻。内侧外螺纹14与公扣环状部15a相邻。公扣环状部15b在管轴线CL方向上与公扣中间密封面16的后方相邻。外侧外螺纹17与公扣环状部15b相邻。对于公扣环状部15a的外周面而言，只要是能够确保其刚度的形状即可，例如既可以是筒面、锥度比内侧外螺纹14的螺纹锥度小(缓)的锥面，也可以是弯曲面。公扣环状部15b的外周面也是同样的。
母扣内侧密封面23朝向公扣内侧密封面13突出。不过，母扣内侧密封面23也可以不突出。在该情况下，公扣内侧密封面13朝向母扣内侧密封面23突出。
内侧外螺纹14和内侧内螺纹24是相互啮合的锥螺纹且是梯形螺纹。外侧外螺纹17和外侧内螺纹27也是相互啮合的锥螺纹且是梯形螺纹。
内侧螺纹14、24的锥面比外侧螺纹17、27的锥面靠近管轴线CL。其原因在于，在内侧螺纹14、24与外侧螺纹17、27之间设置有中间台肩面18、28。因此，在公扣10中，内侧外螺纹14和公扣内侧密封面13的部分的外径变小，该部分的壁厚变薄。另一方面，在公扣10中，公扣中间密封面16和外侧外螺纹17的部分的外径变大，该部分的壁厚变厚。
内侧外螺纹14和内侧内螺纹24设为能够相互拧入，在紧固状态下相互嵌合紧贴，成为过盈配合的状态。外侧外螺纹17和外侧内螺纹27也同样地成为过盈配合的状态。
内侧密封面13、23和中间密封面16、26分别随着公扣10的拧入而相互接触，在紧固状态下嵌合紧贴，成为过盈配合的状态。由此，内侧密封面13、23和中间密封面16、26分别形成基于金属接触的内侧密封部和中间密封部。
在紧固状态下，在公扣10的管口12与母扣20的凹部22之间形成有间隙。在公扣环状部15a与母扣环状部25a之间也形成有间隙。在公扣环状部15b与母扣环状部25b之间也形成有间隙。
中间台肩面18、28在紧固状态下相互接触。在中间台肩面18、28按压接触的情况下，主要对外侧外螺纹17的载荷面施加紧固轴向力。
另外，若在公扣10的顶端设置公扣辅助台肩面11，则能够减轻由压缩载荷引起的损伤，因此能够期待进一步的性能的提高。
参照图2，内侧外螺纹14包含完全螺纹部(以下称为“公扣内侧完全螺纹部”。)141。外侧外螺纹17包含完全螺纹部(以下称为“公扣外侧完全螺纹部”。)171。内侧内螺纹24包含完全螺纹部(以下称为“母扣内侧完全螺纹部”。)241。外侧内螺纹27包含完全螺纹部(以下称为“母扣外侧完全螺纹部”。)271。
公扣内侧完全螺纹部141包含位于公扣10的顶端侧的内端141i和位于与公扣10的顶端相反的那一侧的外端141o。公扣外侧完全螺纹部171包含位于公扣10的顶端侧的内端171i和位于与公扣10的顶端相反的那一侧的外端171o。母扣内侧完全螺纹部241包含位于公扣10的顶端侧(与母扣20的顶端相反的那一侧)的内端241i和位于与公扣10的顶端相反的那一侧(母扣20的顶端侧)的外端241o。母扣外侧完全螺纹部271包含位于公扣10的顶端侧(与母扣20的顶端相反的那一侧)的内端271i和位于与公扣10的顶端相反的那一侧(母扣20的顶端侧)的外端271o。
内侧外螺纹14还包含斜面部(以下称为“公扣内侧斜面部”。)142。外侧外螺纹17还包含不完全螺纹部(以下称为“公扣外侧不完全螺纹部”。)172和斜面部(以下称为“公扣外侧斜面部”。)173。内侧内螺纹24还包含斜面部(以下称为“母扣内侧斜面部”。)242、243。外侧内螺纹27包含不完全螺纹部(以下称为“母扣外侧不完全螺纹部”。)272。
完全螺纹部的螺纹的顶面(螺纹牙)和底面(螺纹槽)这两者具有完全的预定形状。不完全螺纹部的螺纹的顶面(螺纹牙)或底面(螺纹槽)具有不完全的形状。斜面部也被称为“倒角部”，是不完全螺纹部的一种。
表1表示完全螺纹部和不完全螺纹部的嵌合组合。
[表1]
Figure BDA0003128722250000121
如表1所示，在本实施方式中，外螺纹14、17的顶面144、176与内螺纹24、27的底面247、276始终不接触。不过，仅限于母扣20的完全螺纹部241、271，外螺纹14、17的底面与内螺纹24、27的顶面244、274接触。
公扣内侧完全螺纹部141的内端141i位于公扣内侧完全螺纹部141的顶面144的包络线141e与公扣内侧斜面部142的顶面145的包络线142e的交点。公扣内侧完全螺纹部141的外端141o位于公扣内侧完全螺纹部141的顶面的包络线141e与公扣10的外周面143的延长线143e的交点。公扣外侧完全螺纹部171的内端171i位于公扣外侧完全螺纹部171的顶面174的包络线171e与公扣外侧斜面部173的顶面175的包络线173e的交点。公扣外侧完全螺纹部171的外端171o位于公扣外侧完全螺纹部171的顶面174的包络线171e与公扣外侧不完全螺纹部172的顶面176的包络线(或与顶面176相同的公扣10的外周面177的延长线)172e的交点。
母扣内侧完全螺纹部241的内端241i位于母扣内侧完全螺纹部241的顶面244的包络线241e与母扣内侧斜面部242的顶面245的包络线242e的交点。母扣内侧完全螺纹部241的外端241o位于母扣内侧完全螺纹部241的顶面244的包络线241e与母扣内侧斜面部243的顶面246的延长线243e的交点。母扣外侧完全螺纹部271的内端271i位于母扣外侧完全螺纹部271的顶面274的包络线271e与母扣外侧不完全螺纹部272的顶面275的包络线272e的交点。母扣外侧完全螺纹部271的外端271o位于母扣外侧完全螺纹部271的顶面274的包络线271e与母扣20的端面273的延长线273e的交点。
上述包络线和延长线在剖视图上是“线”，但由于公扣10和母扣20为管状，因此实际上是“面”。因而，内端和外端在剖视图上是“点”，但实际上是“线”。
更具体而言，上述顶面144、174、244、274的包络线141e、171e、241e、271e如以下这样定义。例如，公扣外侧完全螺纹部171的顶面174存在如图3所示那样成为锥状的情况和如图4所示那样成为阶梯状的情况。
如图3所示，在顶面174成为锥状的情况下，底面178也成为锥状。顶面174和底面178的锥角和外侧外螺纹17的锥角相同。在剖视图上，各顶面174存在于同一直线上。在该直线上定义顶面174的包络线171e。如上所述，公扣外侧完全螺纹部171的外端171o位于公扣外侧完全螺纹部171的顶面174的包络线171e与公扣外侧不完全螺纹部172的顶面176的包络线172e即公扣10的外周面177的延长线172e的交点。
另一方面，如图4所示，在顶面174成为阶梯状的情况下，底面178也成为阶梯状。顶面174和底面178与管轴线CL平行。在剖视图上，各顶面174不存在于同一直线上。因此，在该情况下，如图5所示，包络线171e被定义为通过顶面174的延长线174e与***面179的延长线179e的交点CP的直线。***面179是外侧外螺纹17的两牙侧面中的公扣10的顶端侧的牙侧面。如图4所示，在该情况下也同样，公扣外侧完全螺纹部171的外端171o位于公扣外侧完全螺纹部171的顶面174的包络线171e与公扣外侧不完全螺纹部172的顶面176的包络线172e即公扣10的外周面177的延长线172e的交点。
如图1所示，相互紧固的公扣10和母扣20具有包含管轴线CL的纵截面。如图2所示，被导入到纵截面上的正交坐标系具有沿管轴线CL设定的x轴、沿钢管的半径设定的y轴以及设定于包含公扣中间台肩面18和母扣中间台肩面28的平面SP与管轴线CL的交点CP处的原点(0，0)。
该两段螺纹接头1满足以下的式(1)和式(2)。
x1+L1＜X2 (1)
u1+L2＜U2 (2)
式(1)和式(2)中的变量如以下这样定义。
[数3]
Figure BDA0003128722250000141
Figure BDA0003128722250000142
Figure BDA0003128722250000143
Figure BDA0003128722250000144
Figure BDA0003128722250000145
Figure BDA0003128722250000146
Figure BDA0003128722250000147
Figure BDA0003128722250000148
图2中的坐标如以下这样定义。
(x1，y1)：公扣内侧完全螺纹部141的内端141i的坐标
(x2，y2)：公扣内侧完全螺纹部141的外端141o的坐标
(u1，v1)：公扣外侧完全螺纹部171的内端171i的坐标
(u2，v2)：公扣外侧完全螺纹部171的外端171o的坐标
(X1，Y1)：母扣内侧完全螺纹部241的内端241i的坐标
(X2，Y2)：母扣内侧完全螺纹部241的外端241o的坐标
(U1，V1)：母扣外侧完全螺纹部271的内端271i的坐标
(U2，V2)：母扣外侧完全螺纹部271的外端271o的坐标
上述式中，L1是：在紧固内侧螺纹14、24时，在从紧固开始时(公扣内侧完全螺纹部141的顶面144的包络线141e到达母扣内侧完全螺纹部241的顶面244的包络线241e上时；以下称为“内侧螺纹紧固开始时”。)起至紧固完成时(公扣中间台肩面18到达母扣中间台肩面28时)为止，公扣10相对于母扣20在管轴线CL方向上行进的距离。
L2是：在紧固外侧螺纹17、27时，在从紧固开始时(公扣外侧完全螺纹部171的顶面174的包络线171e到达母扣外侧完全螺纹部271的顶面274的包络线271e上时；以下称为“外侧螺纹紧固开始时”。)起至紧固完成时(公扣中间台肩面18到达母扣中间台肩面28时)为止，公扣10相对于母扣20在管轴线CL方向上行进的距离。
αpi表示包络线141e相对于x轴的斜率(梯度)。αpo表示包络线171e相对于x轴的斜率。βpi表示包络线141e的y轴上的截距。βpo表示包络线171e的y轴上的截距。βbi表示包络线241e的y轴上的截距。βbo表示包络线271e的y轴上的截距。
[钢管用螺纹接头的作用、效果]
根据具有上述结构的两段螺纹接头1，内侧螺纹14、24和外侧螺纹17、27同时接触，因此不易在内侧螺纹14、24和外侧螺纹17、27产生粘扣。以下，详细地说明其理由。
公扣内侧完全螺纹部141的顶面144的包络线141e以以下的式(5)表示。
[数4]
Figure BDA0003128722250000161
公扣外侧完全螺纹部171的顶面174的包络线171e以以下的式(6)表示。
[数5]
Figure BDA0003128722250000162
母扣内侧完全螺纹部241的顶面244的包络线241e以以下的式(7)表示。式(7)中，αbi表示包络线241e相对于x轴的斜率。
[数6]
Figure BDA0003128722250000163
母扣外侧完全螺纹部271的顶面274的包络线271e以以下的式(8)表示。式(8)中，αbo表示包络线271e相对于x轴的斜率。
[数7]
Figure BDA0003128722250000164
参照图6，在紧固内侧螺纹14、24时，在从内侧螺纹紧固开始时起至内侧螺纹紧固完成时为止，公扣10相对于母扣20在管轴线CL方向上行进距离L1。距离L1以以下的式(9)或式(10)表示。
[数8]
Figure BDA0003128722250000165
Figure BDA0003128722250000166
同样，在紧固外侧螺纹17、27时，在从外侧螺纹紧固开始时起至外侧螺纹紧固完成时为止，公扣10相对于母扣20在管轴线CL方向上行进距离L2。距离L2以以下的式(11)或式(12)表示。
[数9]
Figure BDA0003128722250000171
Figure BDA0003128722250000172
在此，公扣10和母扣20的锥角实质上相同，因此αpi≒αbi且αpo≒αbo成立。
为了使内侧螺纹14、24和外侧螺纹17、27同时开始接触，只要在内侧螺纹紧固开始时公扣内侧完全螺纹部141的内端141i的x坐标(x1)比母扣内侧完全螺纹部241的外端241o的x坐标(X2)小且在外侧螺纹紧固开始时公扣外侧完全螺纹部171的内端171i的x坐标(u1)比母扣外侧完全螺纹部271的外端271o的x坐标(U2)小即可，因此满足以下的式(1)和式(2)即可。
x1+L1＜X2(1)
u1+L2＜U2(2)
在上述两段螺纹接头1中，公扣中间密封面16也可以具有比外侧内螺纹27的顶面274的包络线271e小的直径。在该情况下，能够避免外侧内螺纹27与公扣中间密封面18的接触。
上述两段螺纹接头1也可以还满足以下的式(3)和式(4)。在该情况下，内侧螺纹14、24和外侧螺纹17、27能够接触5mm以上。
X2－(x1+L1)≥5mm (3)
U2－(u1+L2)≥5mm (4)
上述实施方式的螺纹接头不仅能够应用于组合型，也能够应用于整体型。
在上述两段螺纹接头1中，也可以不设置管口12、公扣内侧密封面13、公扣中间密封面16、母扣内侧密封面23以及母扣中间密封面26。
此外，本公开不限于上述的实施方式，能够在不脱离本公开的主旨的范围内进行各种变更。
实施例
为了确认本实施方式的钢管用螺纹接头的效果，实施了基于实际样品的耐粘扣性能评价试验。
＜试验条件＞
对尺寸不同的多个试样实施了由ISO13679标准规定的反复紧固/拆解试验，确认了粘扣的有无。各试样是具有图1所示的基本构造的组合型的螺纹接头。以下示出共通的试验条件。
(1)钢管的尺寸
7－5/8[inch]×1.06[inch](外径193.7[mm]、壁厚27.0[mm])
10－1/8[inch]×0.8[inch](外径257.2[mm]、壁厚20.3[mm])
(2)钢管的等级
API标准的P110(公称屈服应力为110[ksi]的碳钢)
＜评价方法＞
表2汇总了各试样的试验条件和评价。
[表2]
Figure BDA0003128722250000181
＜试验结果＞
在试样1的情况下，在紧固开始时，仅外侧螺纹接触，内侧螺纹未接触，因此接触变得不稳定。因此，随着紧固进行而对外侧螺纹施加过大的载荷，在第1次紧固/拆解试验中在外侧螺纹产生了粘扣。
在样品2～4的情况下，内侧螺纹和外侧螺纹几乎同时开始接触，因此从紧固开始时起至紧固完成时为止接触稳定。因此，对内侧螺纹和外侧螺纹这两者施加均匀的载荷，没有产生粘扣，成功进行了3次紧固/拆解试验。
附图标记说明
10、公扣；12、管口；13、公扣内侧密封面；14、内侧外螺纹；16、公扣中间密封面；17、外侧外螺纹；18、公扣中间台肩面；20、母扣；22、凹部；23、母扣内侧密封面；24、内侧内螺纹；26、母扣中间密封面；27、外侧内螺纹；28、母扣中间台肩面；141、公扣内侧完全螺纹部；171、公扣外侧完全螺纹部；241、母扣内侧完全螺纹部；271、母扣外侧完全螺纹部；141i、171i、241i、271i、内端；141o、171o、241o、271o、外端。

Claims (5)

1.一种钢管用螺纹接头，其中，
该钢管用螺纹接头包括：
管状的公扣；以及
管状的母扣，其供所述公扣拧入而与所述公扣紧固，
所述公扣包含：
锥状的内侧外螺纹，其位于所述公扣的顶端侧，形成于所述公扣的外周面；
锥状的外侧外螺纹，其位于与所述公扣的顶端相反的那一侧，形成于所述公扣的外周面；以及
公扣中间台肩面，其形成于所述内侧外螺纹与所述外侧外螺纹之间，
所述母扣包含：
锥状的内侧内螺纹，其对应于所述内侧外螺纹，形成于所述母扣的内周面；
锥状的外侧内螺纹，其对应于所述外侧外螺纹，形成于所述母扣的内周面；以及
母扣中间台肩面，其与所述公扣中间台肩面相对，在所述公扣和所述母扣紧固时与所述公扣中间台肩面接触，
所述内侧外螺纹、所述外侧外螺纹、所述内侧内螺纹以及所述外侧内螺纹分别包含完全螺纹部，所述完全螺纹部分别包含位于所述公扣的顶端侧的内端和位于与所述公扣的顶端相反的那一侧的外端，
相互紧固的所述公扣和所述母扣具有包含所述钢管的轴线的纵截面，被导入到所述纵截面上的正交坐标系具有沿所述钢管的轴线设定的x轴、沿所述钢管的半径设定的y轴以及设定于包含所述公扣中间台肩面和所述母扣中间台肩面的平面与所述钢管的轴线的交点的原点(0，0)，
该钢管用螺纹接头满足以下的式(1)和式(2)，
x1+L1＜X2 (1)
u1+L2＜U2 (2)
式(1)和式(2)中，
[数1]
Figure FDA0003872392480000021
Figure FDA0003872392480000022
Figure FDA0003872392480000023
Figure FDA0003872392480000024
Figure FDA0003872392480000025
Figure FDA0003872392480000026
Figure FDA0003872392480000027
Figure FDA0003872392480000028
(x1，y1)是所述内侧外螺纹的完全螺纹部的内端的坐标，
(x2，y2)是所述内侧外螺纹的完全螺纹部的外端的坐标，
(u1，v1)是所述外侧外螺纹的完全螺纹部的内端的坐标，
(u2，v2)是所述外侧外螺纹的完全螺纹部的外端的坐标，
(X1，Y1)是所述内侧内螺纹的完全螺纹部的内端的坐标，
(X2，Y2)是所述内侧内螺纹的完全螺纹部的外端的坐标，
(U1，V1)是所述外侧内螺纹的完全螺纹部的内端的坐标，
(U2，V2)是所述外侧内螺纹的完全螺纹部的外端的坐标。
2.根据权利要求1所述的钢管用螺纹接头，其中，
所述公扣还包含：
管口，其形成于所述公扣的顶端部；
公扣内侧密封面，其形成于所述管口与所述内侧外螺纹之间；以及
公扣中间密封面，其形成于所述外侧外螺纹与所述公扣中间台肩面之间，
所述母扣还包含：
母扣内侧密封面，其与所述公扣内侧密封面相对，在所述公扣和所述母扣紧固时与所述公扣内侧密封面接触；以及
母扣中间密封面，其与所述公扣中间密封面相对，在所述公扣和所述母扣紧固时与所述公扣中间密封面接触。
3.根据权利要求1或2所述的钢管用螺纹接头，其中，
所述公扣中间密封面具有比外侧内螺纹的顶面的包络线小的直径。
4.根据权利要求1或2所述的钢管用螺纹接头，其中，
该钢管用螺纹接头还满足以下的式(3)和式(4)：
X2－(x1+L1)≥5mm (3)
U2－(u1+L2)≥5mm (4)。
5.根据权利要求3所述的钢管用螺纹接头，其中，
该钢管用螺纹接头还满足以下的式(3)和式(4)：
X2－(x1+L1)≥5mm (3)
U2－(u1+L2)≥5mm (4)。
CN201980085638.0A 2018-12-25 2019-12-20 钢管用螺纹接头 Active CN113227626B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018240644 2018-12-25
JP2018-240644 2018-12-25
PCT/JP2019/050190 WO2020137917A1 (ja) 2018-12-25 2019-12-20 鋼管用ねじ継手

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113227626A CN113227626A (zh) 2021-08-06
CN113227626B true CN113227626B (zh) 2022-11-29

Family

ID=71127711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980085638.0A Active CN113227626B (zh) 2018-12-25 2019-12-20 钢管用螺纹接头

Country Status (10)

Country Link
US (1) US11892106B2 (zh)
EP (1) EP3904745B1 (zh)
JP (1) JP7150878B2 (zh)
CN (1) CN113227626B (zh)
AR (1) AR117733A1 (zh)
BR (1) BR112021007350B1 (zh)
CA (1) CA3120752C (zh)
MX (1) MX2021006782A (zh)
RU (1) RU2768626C1 (zh)
WO (1) WO2020137917A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6888687B2 (ja) * 2018-10-10 2021-06-16 Ｊｆｅスチール株式会社 ねじ継手
EP3798409B1 (en) * 2019-09-24 2023-07-12 Vallourec Oil And Gas France Threaded connection including an intermediate shoulder
CN114320175B (zh) * 2020-09-29 2024-05-14 宝山钢铁股份有限公司 一种抗粘扣的快速上扣螺纹接头

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4795200A (en) * 1986-12-04 1989-01-03 Hydril Company Lengthened tubular pin member nose for improving sealing integrity and bearing forces
WO1996010710A1 (fr) * 1994-10-04 1996-04-11 Nippon Steel Corporation Union de tuyaux d'acier presentant une resistance elevee au grippage et traitement de surface destine a cet effet
JPH1089554A (ja) * 1996-09-17 1998-04-10 Sumitomo Metal Ind Ltd 異強度部を有するスリム型油井管用ねじ継手およびその製造方法
IT1309704B1 (it) 1999-02-19 2002-01-30 Eni Spa Giunzione integrale di due tubazioni
US7690696B2 (en) 1999-04-19 2010-04-06 Hydril Company Wedge thread with torque shoulder
EP1175577B1 (en) * 1999-04-30 2012-07-18 Grant Prideco, Inc Threaded connection with high compressive rating
UA82694C2 (uk) 2003-06-06 2008-05-12 Sumitomo Metal Ind Нарізне з'єднання для сталевих труб
US7780202B2 (en) * 2007-09-05 2010-08-24 Grant Prideco, Lp Oilfield tubular connection with increased compression capacity
US10215314B2 (en) 2010-08-23 2019-02-26 Vallourec Oil And Gas France Tubular threaded connection
US20120074693A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 Hydril Company Step-to-step wedge thread connections and related methods
JP5923911B2 (ja) * 2011-03-22 2016-05-25 Ｊｆｅスチール株式会社 鋼管用ねじ継手
PL3159591T3 (pl) 2014-06-20 2019-11-29 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Złącze gwintowe do rur stalowych
EP3128119A1 (en) * 2015-08-05 2017-02-08 Hydril Company Threaded tubular connection
UA119127C2 (uk) 2015-12-15 2019-04-25 Ніппон Стіл Енд Сумітомо Метал Корпорейшн Нарізне з'єднання для сталевої труби
MX2018008993A (es) 2016-01-25 2018-11-19 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Junta roscada para tubo de acero.
JP6187724B1 (ja) * 2016-02-19 2017-08-30 Ｊｆｅスチール株式会社 油井管用ねじ継手
MY196098A (en) * 2016-09-30 2023-03-14 Jfe Steel Corp Threaded Joint For Oil Well Steel Pipe
PL3708892T3 (pl) * 2017-11-09 2022-03-28 Nippon Steel Corporation Połączenie gwintowe do rur stalowych
PL3572612T3 (pl) * 2018-05-25 2021-04-19 Vallourec Oil And Gas France Gwintowane połączenie rurowe

Also Published As

Publication number Publication date
CA3120752C (en) 2023-06-27
CA3120752A1 (en) 2020-07-02
JP7150878B2 (ja) 2022-10-11
BR112021007350A2 (pt) 2021-07-20
EP3904745A4 (en) 2022-02-16
EP3904745B1 (en) 2023-09-06
WO2020137917A1 (ja) 2020-07-02
CN113227626A (zh) 2021-08-06
EP3904745C0 (en) 2023-09-06
RU2768626C1 (ru) 2022-03-24
US20220010894A1 (en) 2022-01-13
JPWO2020137917A1 (ja) 2021-09-09
MX2021006782A (es) 2021-07-15
BR112021007350B1 (pt) 2023-12-05
AR117733A1 (es) 2021-08-25
EP3904745A1 (en) 2021-11-03
US11892106B2 (en) 2024-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113227626B (zh) 钢管用螺纹接头
CN111133242B (zh) 钢管用螺纹接头
CN107780852B (zh) 油井管用螺纹接头
CN108138994B (zh) 钢管用螺纹接头
CN107883082B (zh) 油井钢管用螺纹接头
AU2012223950A1 (en) Threaded joint for pipes
WO2021029370A1 (ja) 鋼管用ねじ継手
EP2871396B1 (en) Threaded pipe joint
JPH06281061A (ja) 油井管用ねじ継手
CN113279704B (zh) 油套管接头及油套管组件
CN212377489U (zh) 螺纹接头
EP2937612B1 (en) Threaded joint for pipe
JP2013029174A (ja) 鋼管用ねじ継手
US11774014B2 (en) Threaded connection for steel pipes
JPH06281059A (ja) 油井管用ねじ継手
CN114761722B (zh) 管用螺纹接头
CN111868429A (zh) 油井管用螺纹接头
EA043019B1 (ru) Резьбовое соединение
EA042332B1 (ru) Резьбовое соединение для стальных труб
JP5915608B2 (ja) 耐焼付き性に優れた油井管用ねじ継手
JPH0227557B2 (ja) Yuseikanyokantsugite

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant