JP2011106627A - 油井管用のねじ継手 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インテグラル型のねじ継手は、第1油井管の端部に形成されるボックス3と、第2油井管の端部に形成され、ボックス3に挿入されるピン2とを備える。ボックス3の内面は、複数の雌ねじ31が形成される雌ねじ部と、内面メタルシール部とを含む。ピン2の外面は、複数の雄ねじ21が形成された雄ねじ部と、内面メタルシール部に対応する外面メタルシール部とを含む。ピン2の雄ねじ部及び外面メタルシール部上には、筆めっき法によりめっき層が形成される。
【選択図】図1
Description
図1は、本実施の形態による油井管の側面図である。図1を参照して、油井管1は長手方向に延びる鋼管である。油井管1は中空体であり、長手方向に延びる貫通孔5を有する。
図4は、図1中のボックス3の先端近傍部分の拡大図である。ボックス3の内面32は、ボックス3の後端33から先端に向かって順に、雌ねじ部310、リセス部320、内面メタルシール部330及びショルダ部340を含む。
ねじ山面31Aは、中心軸C1方向に延びる平坦部を有する。ロードフランク面31Cは、スタブフランク面31Bよりも、ボックス3の先端34側に配置される。スタブフランク面31Bと、中心軸C1と垂直に配置される仮想平面P1とがなす角度A1は−5°〜+45°である。一方、ロードフランク面31Cと、仮想平面P1とがなす角度A2は−1°〜−15°である。ピン2がボックス3に挿入されたとき、ピン2の雄ねじはロードフランク面31Cと面接触する。ねじ底面31Dは、中心軸C1方向に延び、実質的に平坦である。
図6は、図1中のピン2の先端23近傍部分の拡大断面図である。図6を参照して、ピン2の外面20は、ピン2の後端24から先端23に向かって順に、雄ねじ部210、リセス部220、外面メタルシール部230及びショルダ部240を含む。雄ねじ部210は環状である。雄ねじ部210には複数の雄ねじ21が形成されている。ショルダ部240は、環状であり、先端23の端面に相当する。ショルダ部240は、締結時に、対応するショルダ部340と面接触し、気密性を向上する。ショルダ部240はほぼ平坦である。リセス部220は環状であり、締結時に、対応するリセス部320と離れて配置され、隙間27を形成する。外面メタルシール部230は環状であり、ショルダ部240とリセス部220との間に配置される。外面メタルシール部230はなめらかな表面を有する。外面メタルシール部230は、締結時、対応する内面メタルシール部330と密着し、インテグラルねじ継手10の気密性を向上する。
図6及び図7に示すとおり、ピン2はさらに、めっき層50を含む。めっき層50は金属からなり、たとえば、銅(Cu)や、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)及びこれらの元素を含有する合金等である。めっき層50は、外面20上に形成され、より具体的には、ねじ部210、リセス部220及び外面メタルシール部230上に形成される。本実施の形態では、ボックス3はめっき層50を含まない。要するに、めっき層50は外面20に形成され、内面32に形成されない。
めっき層50は、図8に示す筆めっき装置100により形成される。図8を参照して、筆めっき装置100は、筆具110と、電源装置120と、供給装置130と、複数の位置決めローラ140とを備える。
上述の筆めっき装置100を用いた筆めっき処理について説明する。初めに、油井管1を2列に並んだ位置決めローラ140上に配置する。このとき、ピン2は、めっき浴131の上方に配置される。
筆めっき法により形成されためっき層50は、不均一な厚さを有する。図7を参照して、めっき層50のうち、ねじ山面21A上に形成されるめっき部50Aは、ねじ底面21D上に形成されるめっき部50Dよりも厚い。また、各フランク面21B及び21C上に形成されるめっき部50B及び50Cは、めっき部50Aよりも薄い。各めっき部50A〜50D内における厚さはほぼ一定である。
したがって、インテグラルねじ継手10は、図9及び図10に示すインテグラルねじ継手と比較して、めっき部50Eを厚く形成しても締結時のトルクが増大しにくい。その結果、インテグラルねじ継手10は、締結時のトルクが増大するのを抑制しつつ、耐焼付き性を向上できる。
上述のとおり、従来のインテグラル継手では通常、ピンの外面及びボックスの内面は、サンドブラスト処理が実施される。サンドブラスト処理により、ピンの外面及びボックスの内面の表面粗さが大きくなり、潤滑剤が保持されやすくなるためである。
また、雄ねじ21及び雌ねじ31の角度A1(図5及び図7参照)は+25度であり、角度A2は−10度であった。雄ねじ21のねじ山面21Aの幅W21Aは1.564mmであり、ねじ底面21Dの幅W21Dは2.065mmであった。雌ねじ31のねじ山面31Aの幅W31Aは1.564mmであり、ねじ底面31Dの幅31Dは2.065mmであった。
表2は以下の方法で求めた。各試験番号4及び5において、任意の10個の雄ねじ21を選択した。選択された各雄ねじ21において、めっき部50A及び50Dの厚さを周方向に90度ピッチで4箇所測定した。測定には電磁膜厚計を用いた。測定された値の平均値を、めっき部50A及び50Dの厚さと定義した。
上述の試験番号1〜5の供試材を用いて、ISO13679に準拠したメイクブレイク試験を実施した。初めに、各供試材のピンの外面及びボックスの内面に潤滑剤(ドープ)を塗布した。潤滑剤には、重金属を含まない、いわゆるグリーンドープを使用した。具体的には、潤滑剤には、Jet Lube社製の商品名SEAL GUARD ECFを使用した。潤滑剤の使用量は、ISO13679で規定される範囲の下限値とした。
調査結果を表1に示す。表1を参照して、試験番号1〜3のインテグラルねじ継手では、メイクアップ及びブレイクアウトを1回行った後、ピンの外面及びボックスの内面に焼付きが観察された。一方、試験番号4及び5のインテグラルねじ継手では、繰り返し回数が3回を超えた。具体的には、試験番号4のインテグラルねじ継手では、繰り返し回数が7回であった。つまり、メイクアップ及びブレイクアウトを6回繰り返しても、焼付きが発生しなかった。また、試験番号5のインテグラルねじ継手では、繰り返し回数が8回であった。試験番号4及び5のインテグラルねじ継手では、ピンの外面にめっき層が形成され、かつ、ボックスの外面が切削ままであったため、優れた耐焼付き性を示したと推定される。
2 ピン
3 ボックス
4 本体
10 ねじ継手
20 外面
21A,31A ねじ山面
21B,21C,31B,31C フランク面
21D ねじ底面
22 内面
30 外面
50 めっき層
100 筆めっき装置
110 筆具
111 電極材
112 絶縁体
113 柄
230 外面メタルシール部
330 内面メタルシール部
Claims (4)
- 油井管用のねじ継手であって、
第1油井管の端部に形成されるボックスと、
第2油井管の端部に形成され、前記ボックスに挿入されるピンとを備え、
前記ボックスは内面を有し、
前記内面は、
複数の雌ねじが形成される雌ねじ部と、
内面メタルシール部とを含み、
前記ピンは外面を有し、
前記外面は、
複数の雄ねじが形成される雄ねじ部と、
前記内面メタルシール部に対応する外面メタルシール部とを含み、
前記ピン及びボックスの少なくとも一方は、筆めっき法により前記外面上又は前記内面上に形成されるめっき層を含む、ねじ継手。 - 請求項1に記載のねじ継手であって、
前記雌ねじ及び雄ねじの各々は、
ねじ底面と、
一対のフランク面と、
前記一対のフランク面の間に配置されるねじ山面とを含み、
前記雌ねじは前記雄ねじよりも高く、
前記めっき層は、前記外面上に形成され、かつ、
前記雄ねじのねじ山面上に形成される第1めっき部と、
前記外面メタルシール部上に形成される第2めっき部と、
前記雄ねじのねじ底面上に形成され、前記第1及び第2めっき部よりも薄い、第3めっき部とを含む、ねじ継手。 - 請求項2に記載のねじ継手であって、
前記外面及び内面は切削により形成され、
前記内面はさらに、切削ままである、ねじ継手。 - 請求項2又は請求項3に記載のねじ継手であって、
前記めっき層は、サンドブラスト処理された前記外面上に形成される、ねじ継手。
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