JP6891855B2 - Threaded joints for oil country tubular goods - Google Patents

Description

本発明は、天然ガス田や油田等の探査・生産などに使用される油井管を接続するための油井管用ねじ継手（以下、単にねじ継手とも呼ぶ）に関する。 The present invention relates to a threaded joint for an oil well pipe (hereinafter, also simply referred to as a threaded joint) for connecting an oil well pipe used for exploration and production of a natural gas field, an oil field, or the like.

油井管の接続には、管同士を直接接続するインテグラル方式と、カップリングを介して２つの管を接続するカップリング方式の２種類がある。インテグラル方式では、一方の油井管の端部に雄ねじを設けてピンとし、他方の油井管の端部に雌ねじを設けてボックスとし、ボックスの雌ねじとピンの雄ねじを螺合することで管同士を接続する。カップリング方式では、油井管の端部に雄ねじを設けてピンとし、カップリングの両端部にそれぞれ雌ねじを設けてボックスとし、ボックスの一端側の雌ねじと一の油井管の端部で構成されるピンの雄ねじを螺合し、同ボックスの他端側の雌ねじと他の油井管のピンの雄ねじを螺合することで、カップリングを介して２つの管を接続する。 There are two types of oil country tubular goods connection: an integral method in which the pipes are directly connected to each other, and a coupling method in which two pipes are connected via a coupling. In the integral method, a male screw is provided at the end of one well pipe to form a pin, a female screw is provided at the end of the other well pipe to form a box, and the female screw of the box and the male screw of the pin are screwed together to form a box. To connect. In the coupling method, a male screw is provided at the end of the well pipe to form a pin, and a female screw is provided at both ends of the coupling to form a box, which is composed of a female screw on one end side of the box and one end of the oil well pipe. The two pipes are connected via a coupling by screwing the male screw of the pin and screwing the female screw on the other end side of the box and the male screw of the pin of another oil well pipe.

ピンは、雄ねじが形成された雄ねじ部及び雄ねじ部よりも管端側に形成されたピン側シール部を有する。ボックスは、雌ねじが形成された雌ねじ部及びボックス側シール部を有する。
油井管用ねじ継手は、ボックスとピンとの管継手であって、一般に、ボックスの雌ねじとピンの雄ねじが螺合すると共に、シール部同士の当接によるメタルシールによって構成される。そして、ねじを締付けると、例えば、ピンとボックスのショルダ部同士が当接して締付け量が規制されると共に、ピンとボックスのノーズ部同士が局所的に金属接触（メタル‐メタル接触）し該接触した箇所がシールの役割を担う。 The pin has a male threaded portion on which a male thread is formed and a pin-side sealing portion formed on the tube end side of the male threaded portion. The box has a female screw portion on which a female screw is formed and a box-side seal portion.
The threaded joint for oil country tubular goods is a pipe joint between a box and a pin, and is generally composed of a metal seal in which a female screw of the box and a male screw of the pin are screwed together and the seal portions are brought into contact with each other. Then, when the screw is tightened, for example, the pin and the shoulder portion of the box come into contact with each other to regulate the amount of tightening, and the nose portion of the pin and the box come into local metal contact (metal-metal contact). Plays the role of a seal.

ねじ継手に設けるねじ山の管軸方向断面形状は、ＡＰＩ（米国石油協会）規格に規定された、ロードフランク角３°かつスタビングフランク角１０°の台形が一般的である。ロードフランク角とは、管軸直交線に対するねじ荷重面の傾斜角である。ロードフランク角は、ねじ荷重面の基端からみてその先端がねじ軸の先端側にある場合を正（＋）、その逆側にある場合を負（−）とする。スタビングフランク角とは、管軸直交線に対するねじ挿入面の傾斜角である。スタビングフランク角は、ねじ挿入面の基端からみてその先端がねじ部の先端側にある場合を負、その逆側にある場合を正とする。 The cross-sectional shape of the thread provided in the threaded joint in the pipe axial direction is generally a trapezoid with a load flank angle of 3 ° and a stubing flank angle of 10 ° specified in the API (American Petroleum Institute) standard. The load flank angle is the inclination angle of the screw load surface with respect to the pipe axis orthogonal line. The load flank angle is positive (+) when the tip is on the tip side of the screw shaft when viewed from the base end of the screw load surface, and negative (-) when it is on the opposite side. The stubing flank angle is the inclination angle of the screw insertion surface with respect to the pipe axis orthogonal line. The stubing flank angle is negative when the tip is on the tip side of the screw portion when viewed from the base end of the screw insertion surface, and positive when it is on the opposite side.

ここで、上記ねじ形状では、油井管の軸方向に圧縮力が掛かったとき、ねじ山が浮いてシールが不完全となる場合がある。この課題に対し、ロードフランク角を負にする解決策が知られている（特許文献１、２）。
又、ロードフランク角を負にすると、油井管の接続作業時に雄ねじと雌ねじの荷重面が強接触し、過度の応力集中によって、ねじの角部が損傷してシールが不完全となる場合がある。この課題に対しては、ねじの荷重面を雄ねじの高さ方向で上下に二分し、上側のロードフランク角を下側のロードフランク角よりも小さくする解決策が知られている（特許文献３）。 Here, in the above-mentioned screw shape, when a compressive force is applied in the axial direction of the oil well pipe, the screw thread may float and the seal may be incomplete. A solution to this problem in which the load flank angle is negative is known (Patent Documents 1 and 2).
In addition, if the load flank angle is negative, the load surfaces of the male and female threads may come into strong contact during the connection work of the oil country tubular goods, and excessive stress concentration may damage the corners of the threads and make the seal incomplete. .. To solve this problem, a solution is known in which the load surface of the screw is divided into upper and lower parts in the height direction of the male screw and the upper load flank angle is made smaller than the lower load flank angle (Patent Document 3). ).

特開平６−２８１０５９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-281509 特開平６−２８１０６１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-281061 再公表特許ＷＯ００／０６９３７Republished patent WO00 / 06937

ねじ設計の上で、耐ゴーリング性とともに気密性の確保が重要である。
ねじを締め付けていくと、ねじ部では、幾何学的に干渉するシール部分とねじ部分それぞれで雄ねじと雌ねじが接触する。したがって、ねじ継手では、シール干渉量を適正に設計し製作することによって気密性が確保される。
ここで、シール干渉量とは、ピンとボックスの相対するシール部のメタルシール位置（シールポイント）における直径差（＝ピン側の直径（外径）−ボックス側の直径（内径））である。又、締付け状態を保持する為に適宜設定されるねじ干渉量とは、ピンとボックスの相対する管軸方向の各位置におけるねじ部直径差（＝ピンねじ谷部直径（外径）−ボックスねじ山部直径（内径））である。ねじ干渉量は、一般的に、正（＋）とされる。 In screw design, it is important to ensure airtightness as well as galling resistance.
As the screw is tightened, the male screw and the female screw come into contact with each other at the seal portion and the screw portion, which geometrically interfere with each other. Therefore, in the threaded joint, airtightness is ensured by properly designing and manufacturing the seal interference amount.
Here, the seal interference amount is the diameter difference (= diameter on the pin side (outer diameter) -diameter on the box side (inner diameter)) at the metal seal position (seal point) of the seal portion facing the pin and the box. Further, the screw interference amount appropriately set to maintain the tightened state is the difference in the diameter of the screw portion at each position in the direction of the pipe axis where the pin and the box face each other (= pin screw valley diameter (outer diameter) -box thread. Part diameter (inner diameter). The amount of screw interference is generally positive (+).

すなわち、一般のねじ継手は、シール干渉量が正（ピンシール径＞ボックスシール径）、およびねじ干渉量が正（ピンねじ谷径＞ボックスねじ山径）となっている。
気密性を高めるためにシール干渉量を大きくことがある。しかし、シール干渉量を大きくした場合、気密性能は高まるが、シール干渉量が大きいほど焼付き（ゴーリング）が発生しやすい。また、シール干渉量を大きくするにつれて、ピンは、シール部に近い位置ほど内側への変形が大きくなり、ピンとボックスのねじが径方向に離れてしまうという問題がある。 That is, in a general screw joint, the seal interference amount is positive (pin seal diameter> box seal diameter), and the screw interference amount is positive (pin screw valley diameter> box thread diameter).
The amount of seal interference may be large to improve airtightness. However, when the amount of seal interference is increased, the airtightness is improved, but the larger the amount of seal interference, the more likely it is that seizure (goring) will occur. Further, as the amount of seal interference increases, the pin is deformed more inward as it is closer to the seal portion, and there is a problem that the pin and the screw of the box are separated in the radial direction.

すなわち、気密性を高めるためにシール干渉量を高くするほど、シール干渉によりシール部に近いピン側のねじ部が内側へ変形して、該ねじ部がボックスから離れてしまう。そして、このピン側のねじ部の変形によって、ねじ干渉量及びシール干渉量の実際値が設計上の値より小さくなって、ねじ面の接触圧が低下すると共にロードフランクの接触圧も低下してしまうという課題がある。
このような問題を、特許文献１〜３に記載の技術では十分に解決することはできない。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、シール干渉によるピン側ねじ部の変形をより有効に抑制することを目的としている。 That is, as the amount of seal interference is increased in order to improve the airtightness, the threaded portion on the pin side near the seal portion is deformed inward due to the seal interference, and the threaded portion is separated from the box. Then, due to the deformation of the threaded portion on the pin side, the actual values of the screw interference amount and the seal interference amount become smaller than the design values, and the contact pressure of the screw surface decreases and the contact pressure of the load flank also decreases. There is a problem of closing it.
Such a problem cannot be sufficiently solved by the techniques described in Patent Documents 1 to 3.
The present invention has been made by paying attention to the above points, and an object of the present invention is to more effectively suppress deformation of the pin-side threaded portion due to seal interference.

課題を解決するために、本発明の一態様は、雄ねじが形成された雄ねじ部及び雄ねじ部よりも軸端側に形成されたピン側シール部を有するピンと、上記雄ねじに螺合する雌ねじが形成された雌ねじ部と上記ピン側シール部に接触するボックス側シール部とを有するボックスと、を備える油井管用ねじ継手であって、雄ねじの一部のスタビング面に対し第１の引っ掛け部が設けられると共に、雌ねじの一部のスタビング面に第２の引っ掛け部を形成し、雄ねじと雌ねじが相対的に径方向に離れる方向へ変位しようとすると、雄ねじの第１の引っ掛け部の対向面と、雌ねじの第２の引っ掛け部の対向面とが当接することを要旨とする。 In order to solve the problem, in one aspect of the present invention, a pin having a male screw portion on which a male screw is formed and a pin-side sealing portion formed on the shaft end side of the male screw portion, and a female screw screwed to the male screw are formed. A threaded joint for an oil well pipe including a box having a female threaded portion and a box-side sealed portion in contact with the pin-side sealed portion, and a first hooking portion is provided on a part of the stubing surface of the male screw. At the same time, when a second hook portion is formed on a stubing surface of a part of the female screw and the male screw and the female screw try to be displaced in a direction in which they are relatively separated in the radial direction, the facing surface of the first hook portion of the male screw and the female screw The gist is that the facing surface of the second hooking portion of the above is in contact with the surface.

本発明の態様によれば、スタビング側での雄ねじと雌ねじの径方向への離間が、第１の引っ掛け部と第２の引っ掛け部とで防止されることで、シール干渉により発生するピン側のねじの変形を抑制することが可能となる。
この結果、本発明の態様によれば、気密性能を向上することが可能となる。また、シール干渉によるピンねじの変形を小さくすることができるため、気密性を下げることなく、設計上のシール干渉量を小さくすることも可能となる。 According to the aspect of the present invention, the male screw and the female screw on the stubing side are prevented from being separated in the radial direction by the first hook portion and the second hook portion, so that the pin side generated by the seal interference is prevented. It is possible to suppress the deformation of the screw.
As a result, according to the aspect of the present invention, the airtightness can be improved. Further, since the deformation of the pin screw due to the seal interference can be reduced, the design seal interference amount can be reduced without lowering the airtightness.

本発明に基づく実施形態に係る油井管用ねじ継手を説明する管軸方向の断面図である。It is sectional drawing in the pipe axial direction explaining the thread joint for an oil well pipe which concerns on embodiment based on this invention. 第１の引っ掛け部と第２の引っ掛け部との関係を示す管軸直方向の断面図である。It is sectional drawing in the direction perpendicular to the pipe axis which shows the relationship between the 1st hook part and the 2nd hook part. ねじ締付けによる変形を説明する管軸直方向の断面図である。It is sectional drawing in the direction perpendicular to the pipe axis explaining the deformation by screw tightening. ピンねじ部の変形を説明する管軸直方向の断面図である。It is sectional drawing in the direction perpendicular to the pipe axis explaining the deformation of a pin screw part. 第１の引っ掛け部及び第２の引っ掛け部の作用を説明する管軸直方向の断面図である。It is sectional drawing in the direction perpendicular to the pipe axis explaining the operation of the 1st hook part and the 2nd hook part. 第１の引っ掛け部と第２の引っ掛け部の他の例を説明する図である。It is a figure explaining another example of the 1st hook part and the 2nd hook part. 第１の引っ掛け部と第２の引っ掛け部の他の例を説明する図である。It is a figure explaining another example of the 1st hook part and the 2nd hook part.

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
ここで、図面は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係、各部の厚さの比率等は現実のものとは異なる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造等が下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
以下の例では、カップリング方式を適用したねじ継手を例に挙げて説明する。本発明は、インテグラル方式でも適用可能である。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Here, the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the plane dimensions, the ratio of the thickness of each part, and the like are different from the actual ones. Further, the embodiments shown below exemplify a configuration for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention has the following shapes, structures, etc. of components. Not specific. The technical idea of the present invention may be modified in various ways within the technical scope specified by the claims stated in the claims.
In the following example, a threaded joint to which a coupling method is applied will be described as an example. The present invention is also applicable to the integral method.

（構成）
本実施形態の油井管用ねじ継手は、図１に示すように、ピン１とボックス２から構成される。ピン１は、雄ねじ部１Ａと、雄ねじ部１Ａよりも管端側に延在するノーズ部１Ｂ（ねじ無し部）と、ノーズ部１Ｂの先端部に設けられたショルダ部１Ｃとを有する。雄ねじ部１Ａは、複数の雄ねじ１０が形成されたテーパねじからなる。ノーズ部１Ｂは、具体的には、ピン１の最先端部から雄ねじ部１Ａの１番目のねじ山にかけての部分である。
ボックス２は、雌ねじ部２Ａと、ピン１側のノーズ部１Ｂと径方向で対向するボックス２側のノーズ部２Ｂと、ボックス２の最奥端部（ピン１の最先端部を当接させる部分）からなるボックス２側のショルダ部２Ｃを有する。雌ねじ部２Ａは、雄ねじ部１Ａの雄ねじ１０と螺合する雌ねじ２０が形成されテーパねじからなる。 (Constitution)
As shown in FIG. 1, the threaded joint for an oil well pipe of this embodiment is composed of a pin 1 and a box 2. The pin 1 has a male threaded portion 1A, a nose portion 1B (unthreaded portion) extending closer to the pipe end side than the male threaded portion 1A, and a shoulder portion 1C provided at the tip end portion of the nose portion 1B. The male thread portion 1A is composed of a tapered thread in which a plurality of male threads 10 are formed. Specifically, the nose portion 1B is a portion from the most advanced portion of the pin 1 to the first thread of the male screw portion 1A.
The box 2 has a female screw portion 2A, a nose portion 2B on the box 2 side that faces the nose portion 1B on the pin 1 side in the radial direction, and the innermost end portion of the box 2 (a portion that abuts the most advanced portion of the pin 1). ), It has a shoulder portion 2C on the side of the box 2. The female screw portion 2A is formed of a tapered screw on which a female screw 20 screwed with the male screw 10 of the male screw portion 1A is formed.

本実施形態では、ノーズ部１Ｂ、２Ｂにシール部が形成され、ショルダ部１Ｃ、２Ｃに近い位置が互いにメタルタッチするシール面を構成する場合で説明する。ショルダ部１Ｃ、２Ｃをシール部としても良いが、ノーズ部１Ｂ、２Ｂにシール部を形成した方が気密性を高く設計できる。
本実施形態では、更に気密性を高くすると共に耐ゴーリング性を高めるという観点から、シール位置において、ピン１側のノーズ部１Ｂの外周面１Ｂａを外径方向に凸の凸曲面とし、ボックス２側のノーズ部２Ｂの内周面２Ｂａをテーパ面（ショルダ側が小径のテーパ面）とした。図１中、符号ＳＰは、メタル接触の管軸方向中心点であるシールポイントを示す。 In the present embodiment, a case will be described in which seal portions are formed on the nose portions 1B and 2B, and positions close to the shoulder portions 1C and 2C form a seal surface in which metal touches each other. The shoulder portions 1C and 2C may be used as the seal portions, but the airtightness can be designed higher by forming the seal portions on the nose portions 1B and 2B.
In the present embodiment, from the viewpoint of further improving the airtightness and the galling resistance, the outer peripheral surface 1Ba of the nose portion 1B on the pin 1 side is formed into a convex curved surface convex in the outer diameter direction at the seal position, and the box 2 side. The inner peripheral surface 2Ba of the nose portion 2B of the above was used as a tapered surface (a tapered surface having a small diameter on the shoulder side). In FIG. 1, reference numeral SP indicates a seal point which is a center point in the tube axial direction of metal contact.

雄ねじ部１Ａに設けた雄ねじ１０及び雌ねじ部２Ａに設けた雌ねじ２０の管軸方向断面形状、つまりねじ山形状は、台形となっている。ねじ山の基本形状は、公知の形状を適宜採用すればよい。
ただし、本実施形態では、ノーズ部１Ｂ側の雄ねじ１０の少なくとも１部のスタビング面１０Ａに対し、１条又は２条以上の第１の引っ掛け部１１を設ける。また、ノーズ部１Ｂ側の雌ねじ２０のスタビング面２０Ａに対し、第１の引っ掛け部１１と係合可能な第２の引っ掛け部２１を設ける。ここで、本実施形態における係合とは、一方が形成した空間に対し他方が入り込んでいる状態を指し、その両者が接触している必要はない。 The cross-sectional shape of the male screw 10 provided in the male screw portion 1A and the female screw 20 provided in the female screw portion 2A in the pipe axis direction, that is, the thread shape is trapezoidal. As the basic shape of the screw thread, a known shape may be appropriately adopted.
However, in the present embodiment, the first hook portion 11 having one or two or more rows is provided on the stubing surface 10A of at least one portion of the male screw 10 on the nose portion 1B side. Further, a second hooking portion 21 that can be engaged with the first hooking portion 11 is provided on the stubging surface 20A of the female screw 20 on the nose portion 1B side. Here, the engagement in the present embodiment means a state in which the other is intruding into the space formed by one, and it is not necessary that the two are in contact with each other.

第１の引っ掛け部１１は、管軸直方向から見て、断面凹形状及び断面凸形状の少なくとも一方の断面形状で構成される。第１の引っ掛け部１１と第２の引っ掛け部２１とは、ピン１の軸直方向（径方向）で互いに対向する対向面１１ａ、２１ａを有し、第１の引っ掛け部１１側の対向面１１ａが内径側を向くと共に上記第２の引っ掛け部２１側の対向面２１ａが外径側を向き、対を成す対向面１１ａ、２１ａが管の軸直方向での重なりを有する。 The first hook portion 11 is formed of at least one of a concave cross-sectional shape and a convex cross-sectional shape when viewed from the direction perpendicular to the pipe axis. The first hooking portion 11 and the second hooking portion 21 have facing surfaces 11a and 21a facing each other in the axial direction (diameter direction) of the pin 1, and the facing surfaces 11a on the first hooking portion 11 side. 21a faces the inner diameter side and the facing surface 21a on the second hooking portion 21 side faces the outer diameter side, and the pairing facing surfaces 11a and 21a have an overlap in the axial direction of the pipe.

本実施形態では、図２に示すように、第１の引っ掛け部１１は、断面凹形状である。第２の引っ掛け部２１は、第１の引っ掛け部１１が形成する凹状の空間内に差し込まれる断面凸形状となっている。
なお、図２中、角度βはロードフランク角を表し、角度γは、スタビングフランク角を表す。上述のようにロードフランク角は、ねじ荷重面の基端からみて、その先端がねじ軸の先端側にある場合を正（＋）、その逆側にある場合を負（−）とする。そして、図２に示されるロードフランク角βは、負（−）の場合である。 In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the first hook portion 11 has a concave cross section. The second hook portion 21 has a convex cross section that is inserted into the concave space formed by the first hook portion 11.
In FIG. 2, the angle β represents the load flank angle, and the angle γ represents the stubing flank angle. As described above, the load flank angle is positive (+) when the tip is on the tip side of the screw shaft and negative (-) when it is on the opposite side when viewed from the base end of the screw load surface. The load flank angle β shown in FIG. 2 is a negative (−) case.

本実施形態では、第１の引っ掛け部１１は、例えば、ノーズ部１Ｂ側の雄ねじ１０のスタビング面１０Ａの螺旋状の延在方向に沿って延びる１条の溝から形成される。すなわち、第１の引っ掛け部１１及び第２の引っ掛け部２１は、スタビング面に沿って延びる溝状やレール状の形状となっている。スタビング面に沿って延びる溝状やレール状の形状は、シール部側の最初のねじ位置から形成すればよいが、第１の引っ掛け部１１及び第２の引っ掛け部２１が構成する対向面は、延在方向途中位置から形成されていても良い。
第１の引っ掛け部１１は、管軸方向からみて、少なくとも３６０度分の長さを有することが好ましい。第２の引っ掛け部２１を設けるねじの範囲は、第１の引っ掛け部１１を設ける範囲と同じ範囲とすればよい。なお、断面凸側となる方を若干短くしても良い。 In the present embodiment, the first hook portion 11 is formed from, for example, a single groove extending along the spiral extending direction of the stubing surface 10A of the male screw 10 on the nose portion 1B side. That is, the first hook portion 11 and the second hook portion 21 have a groove-like shape or a rail-like shape extending along the stubing surface. The groove-like or rail-like shape extending along the stubing surface may be formed from the first screw position on the seal portion side, but the facing surface formed by the first hook portion 11 and the second hook portion 21 may be formed. It may be formed from an intermediate position in the extending direction.
The first hook portion 11 preferably has a length of at least 360 degrees when viewed from the pipe axis direction. The range of the screw on which the second hook portion 21 is provided may be the same as the range in which the first hook portion 11 is provided. The one on the convex side of the cross section may be slightly shorter.

この第１の引っ掛け部１１を設けるねじの好ましい範囲は、ピン１側シール部とボックス２側シール部とで構成するシール位置であるシールポイントＳＰからねじ部側の管軸方向の長さをＬ［ｍｍ］とした場合（図１参照）、長さＬが下記式で表される範囲である。この長さＬ内に存在する雄ねじ１０に第１の引っ掛け部１１を設けると良い。
ただし、
Ｌ≧Ｓ／（２×ｔａｎα）
Ｓ［ｍｍ］：シール干渉量
α［度］：テーパねじの傾き角
である。 The preferred range of the screw provided with the first hook portion 11 is the length in the pipe axis direction from the seal point SP, which is the seal position composed of the pin 1 side seal portion and the box 2 side seal portion, to the screw portion side. When [mm] is set (see FIG. 1), the length L is the range represented by the following formula. It is preferable to provide the first hook portion 11 on the male screw 10 existing in the length L.
However,
L ≧ S / (2 × tanα)
S [mm]: Seal interference amount α [degree]: Tilt angle of the taper screw.

ここで、シール干渉量Ｓによって、ピン側のねじ部がボックス側から離れようとする主な範囲が、シール位置ポイントＳＰから長さＬ（＝Ｓ／（２×ｔａｎα））までの距離であるため、Ｌ≧Ｓ／（２×ｔａｎα）と規定している。
ここで、シール干渉量Ｓは、シール部のメタルシール位置（シールポイントＳＰ）における、直径差（＝ピン１側の直径（外径）−ボックス２側の直径（内径））である。
第１の引っ掛け部１１は、雄ねじ１０の全てのスタビング面に設けても良い。 Here, the main range in which the threaded portion on the pin side tends to separate from the box side due to the seal interference amount S is the distance from the seal position point SP to the length L (= S / (2 × tanα)). Therefore, it is defined as L ≧ S / (2 × tanα).
Here, the seal interference amount S is the diameter difference (= diameter on the pin 1 side (outer diameter) -diameter on the box 2 side (inner diameter)) at the metal seal position (seal point SP) of the seal portion.
The first hook portion 11 may be provided on all stubing surfaces of the male screw 10.

なお、図２では、第１の引っ掛け部１１をねじ山の付け根側（ねじ面側）に形成した例を示しているが、第１の引っ掛け部１１の形成位置は、この位置に限定されない。第１の引っ掛け部１１を、例えばスタビング面１０Ａの高さ方向中央部側に形成してもよい。
また、雄ねじ部１Ａ側の対向面１１ａと雌ねじ部２Ａ側の対向面２１ａの、軸直方向（径方向）での重なりの管軸方向の長さｎは、ねじピッチＰの０．０５倍以上０．２５倍以下であることが好ましい。より好ましくは、ねじピッチＰの０．１０倍以上０．２０倍以下である。 Although FIG. 2 shows an example in which the first hook portion 11 is formed on the base side (screw surface side) of the screw thread, the formation position of the first hook portion 11 is not limited to this position. The first hook portion 11 may be formed, for example, on the central portion side in the height direction of the stubing surface 10A.
Further, the length n of the overlapping surface 11a on the male screw portion 1A side and the facing surface 21a on the female screw portion 2A side in the axial direction (diameter direction) in the pipe axial direction is 0.05 times or more the screw pitch P. It is preferably 0.25 times or less. More preferably, it is 0.10 times or more and 0.20 times or less of the screw pitch P.

ここで、重複の長さｎが短すぎると、シール干渉によりピンが変形した際に対向面同士が重ならない状態となりやすく、長さｎが長すぎると、第１の引っ掛け部１１及び第２の引っ掛け部２１によるスタビング面側の強度不足が発生することを考慮すると、上述のように、長さｎは、ねじピッチＰの０．０５倍以上０．２５倍以下であることが好ましい。
対向面１１ａ、２１ａの有効高ｍは、雄ねじ１０の高さをｈとした場合、０．０５ｈ倍以上０．９５ｈ倍以下が好ましく、より好ましくは０．２５ｈ倍以上０．６０倍以下である。 Here, if the overlapping length n is too short, the facing surfaces tend not to overlap each other when the pins are deformed due to seal interference, and if the length n is too long, the first hook portion 11 and the second hook portion 11 and the second hook portion n Considering that the hooking portion 21 causes insufficient strength on the stubing surface side, the length n is preferably 0.05 times or more and 0.25 times or less the screw pitch P as described above.
The effective height m of the facing surfaces 11a and 21a is preferably 0.05 h times or more and 0.95 h times or less, and more preferably 0.25 h times or more and 0.60 times or less, when the height of the male screw 10 is h. ..

ここで、第１の引っ掛け部１１及び第２の引っ掛け部２１を形成する高さが低すぎるとフックの効果が少なく、上記の高さが高すぎるとねじの初期噛み合わせ(スタビング)性が低下することを考慮して、上述のように、有効高ｍは、雄ねじ１０の高さをｈとした場合、０．０５ｈ倍以上０．９５ｈ倍以下が好ましい。
対向面１１ａ、２１ａの管軸方向に対する角度θは、例えば３０度以上８５度以下、好ましくは４５度以上７０度以下とする。角度θは小さい方がより確実に対向面１１ａ、２１ａ同士を当接可能となるが、角度θを小さくするほど加工が難しくなる。 Here, if the height at which the first hook portion 11 and the second hook portion 21 are formed is too low, the effect of the hook is small, and if the height is too high, the initial meshing (stabbing) property of the screw is lowered. As described above, the effective height m is preferably 0.05 h times or more and 0.95 h times or less, where h is the height of the male screw 10.
The angles θ of the facing surfaces 11a and 21a with respect to the pipe axis direction are, for example, 30 degrees or more and 85 degrees or less, preferably 45 degrees or more and 70 degrees or less. The smaller the angle θ, the more reliably the facing surfaces 11a and 21a can come into contact with each other, but the smaller the angle θ, the more difficult the processing becomes.

雄ねじ部１Ａ側の対向面１１ａと雌ねじ部２Ａ側の対向面２１ａとの間の最小隙間ｄは、雄ねじ１０のスタビング面１０Ａと雌ねじ２０のスタビング面２０Ａとの間の隙間よりも小さくなるように設計すればよい。対向面１１ａ、２１ａ間の隙間は均一である必要は無い
雄ねじ部１Ａ側の対向面１１ａと雌ねじ部２Ａ側の対向面２１ａとの間の最小隙間ｄは、例えば、下記式を満足するように設定する。
０ ＜ ｄ ≦ （Ｓ／（２×ｔａｎθ））
ここで、ｄが大きすぎると、シール干渉によりピン側が変形した際にフック部同士が接触せず、フックの効果が得られないことを考慮して、上述のように「０ ＜ ｄ ≦ （Ｓ／（２×ｔａｎθ））」と規定した。 The minimum gap d between the facing surface 11a on the male screw portion 1A side and the facing surface 21a on the female screw portion 2A side is smaller than the gap between the stubing surface 10A of the male screw 10 and the stubizing surface 20A of the female screw 20. You can design it. The gap between the facing surfaces 11a and 21a does not have to be uniform. The minimum gap d between the facing surface 11a on the male threaded portion 1A side and the facing surface 21a on the female threaded portion 2A side satisfies, for example, the following equation. Set.
0 <d ≤ (S / (2 × tan θ))
Here, if d is too large, the hook portions do not come into contact with each other when the pin side is deformed due to seal interference, and the effect of the hook cannot be obtained. / (2 × tan θ)) ”.

（作用その他）
「第１の引っ掛け部１１及び第２の引っ掛け部２１を設けない場合」
ボックス２よりもピン１の方が剛性が低い。このため、ねじを締め付けていくと、シール干渉によって図３中矢印Ｙ１で示す方向にピン１のノーズ部１Ｂ、２Ｂが変形し、図４に示すように、シール部に近い雄ねじ部１Ａも、図４中矢印Ｙ２の方向（内径側）に変形して雄ねじ１０が雌ねじ２０から離れる方向に変位する。この結果、ねじ面の接触圧が低下すると共にロードフランクの接触圧も低下する。そして、ねじ干渉量及びシール干渉量の各実際値が、設計上の値より小さくなってしまうので、設計値を大きめに設定する必要がある。 (Action and others)
"When the first hook portion 11 and the second hook portion 21 are not provided"
Pin 1 has lower rigidity than box 2. Therefore, as the screw is tightened, the nose portions 1B and 2B of the pin 1 are deformed in the direction indicated by the arrow Y1 in FIG. 3 due to the seal interference, and as shown in FIG. 4, the male screw portion 1A close to the seal portion is also deformed. In FIG. 4, the male screw 10 is deformed in the direction of the arrow Y2 (inner diameter side) and is displaced in the direction away from the female screw 20. As a result, the contact pressure of the threaded surface is reduced and the contact pressure of the load flank is also reduced. Then, since each actual value of the screw interference amount and the seal interference amount becomes smaller than the design value, it is necessary to set the design value larger.

「第１の引っ掛け部１１及び第２の引っ掛け部２１を設けた場合」
これに対し、本実施形態では、第１の引っ掛け部１１及び第２の引っ掛け部２１を設けることで、図５に示すように、図４中矢印Ｙ２の方向（内径側）に変形して雄ねじ１０が雌ねじ２０から離れる方向に変位しようとすると、第２の引っ掛け部２１の対向面２１ａに第１の引っ掛け部１１の対向面１１ａが当接して、雄ねじ部１Ａの内径側への変形を抑制する。
このように、本実施形態では、シール干渉によるシール部側の雄ねじ部１Ａの変形が抑制される結果、ねじ干渉量及びシール干渉量を設計上の値に近い値に維持することが可能となる。このことは、気密性能を向上することが可能となる。 "When the first hooking portion 11 and the second hooking portion 21 are provided"
On the other hand, in the present embodiment, by providing the first hook portion 11 and the second hook portion 21, the male screw is deformed in the direction of the arrow Y2 in FIG. 4 (inner diameter side) as shown in FIG. When 10 tries to displace in the direction away from the female screw 20, the facing surface 11a of the first hooking portion 11 comes into contact with the facing surface 21a of the second hooking portion 21, and the deformation of the male screw portion 1A toward the inner diameter side is suppressed. To do.
As described above, in the present embodiment, as a result of suppressing the deformation of the male screw portion 1A on the seal portion side due to the seal interference, the screw interference amount and the seal interference amount can be maintained at values close to the design values. .. This makes it possible to improve the airtightness performance.

また、従来に比べ、同じ気密性能を下げることなく、場合によっては気密性を高めつつ、シール干渉量の設計値を小さくすることが可能となる。
ここで、油井は、油を吸いだすストローに相当するチュービングと、外殻（地圧）を支えるケーシングに分類される。チュービングは、ある程度使用すると取り外し再度締め直す必要があり、ＩＳＯ１３６７９では、９回＋最終１回の締め付けに耐えられなければならない。ケーシングは、チュービングほど頻度は高くないものの、同規定で２＋１回の締め付け性能が必要である。本実施形態のようにシール干渉量の設計値を小さくできることは、同じ気密性能であって、締め直し回数を増加できることに繋がる。 Further, as compared with the conventional case, it is possible to reduce the design value of the seal interference amount while improving the airtightness in some cases without lowering the same airtightness performance.
Here, oil wells are classified into tubing, which corresponds to a straw that sucks out oil, and a casing that supports the outer shell (earth pressure). After some use, the tubing needs to be removed and retightened, and ISO 13679 must be able to withstand 9 times + 1 final tightening. Although the casing is not as frequent as tubing, it requires a tightening performance of 2 + 1 times according to the same regulations. The fact that the design value of the seal interference amount can be reduced as in the present embodiment leads to the same airtightness and the ability to increase the number of retightenings.

（変形例）
ここで、第１の引っ掛け部１１の対向面１１ａ及び第２の引っ掛け部２１の対向面２１ａの断面形状は、共に直線形状である必要はない。図６（ａ）（ｂ）にしめす例示のように、一方の対向面１１ａ、２１ａの断面形状を曲線状としても良い。両方の対向面１１ａ、２１ａの断面形状をともに曲線形状として良い。第１の引っ掛け部１１の対向面１１ａと第２の引っ掛け部２１の対向面２１ａとの当接は、線状であっても点状であっても良い。 (Modification example)
Here, the cross-sectional shapes of the facing surface 11a of the first hooking portion 11 and the facing surface 21a of the second hooking portion 21 need not both be linear. As shown in FIGS. 6A and 6B, the cross-sectional shape of one of the facing surfaces 11a and 21a may be curved. The cross-sectional shapes of both facing surfaces 11a and 21a may be curved. The contact between the facing surface 11a of the first hooking portion 11 and the facing surface 21a of the second hooking portion 21 may be linear or point-shaped.

また、上記実施形態では、第１の引っ掛け部１１が１条の場合を例示したが、図６（ｃ）のように、雄ねじ１０のスタビング面１０Ａに対し上下に並ぶように２条以上設けても良い。
また上記実施形態では、第１の引っ掛け部１１の断面形状が凹形状の場合を例示しているが、図７に示すように第１の引っ掛け部１１の断面形状を凸形状とし、第２の引っ掛け部２１の断面形状を凹形状としても良い。雄ねじ１０と雌ねじ２０が径方向に離れる方向へ変位しようとすると、雄ねじ１０の第１の引っ掛け部１１の対向面１１ａと、雌ねじ２０の第２の引っ掛け部２１の対向面２１ａとが当接することが可能な形状になっていれば、断面形状に限定は無い。 Further, in the above embodiment, the case where the first hook portion 11 has one row is illustrated, but as shown in FIG. 6 (c), two or more rows are provided so as to be arranged vertically with respect to the stubging surface 10A of the male screw 10. Is also good.
Further, in the above embodiment, the case where the cross-sectional shape of the first hooking portion 11 is concave is illustrated, but as shown in FIG. 7, the cross-sectional shape of the first hooking portion 11 is made convex, and the second hooking portion 11 has a convex shape. The cross-sectional shape of the hook portion 21 may be concave. When the male screw 10 and the female screw 20 try to be displaced in the radial direction, the facing surface 11a of the first hooking portion 11 of the male screw 10 and the facing surface 21a of the second hooking portion 21 of the female screw 20 come into contact with each other. There is no limitation on the cross-sectional shape as long as it has a shape that allows.

本発明の効果を、ＦＥＭ（有限要素法）にて検証した。
油井管の条件は、ＡＰＩ５ＣＴ Ｌ８０ ７”ｘ２９．０＃（管外径１７７．８０ｍｍ ｘ 管厚１０．３６ｍｍ）とした。
評価条件は、ねじの気密性試験であるＩＳＯ１３６７９ ＣＡＬ ＩＶ １００％圧縮とした。効果の指標は、一般に漏れが発生しやすい、ＬＰ２（引張と内圧付与）でのシール部接触圧力を用いた。表１における、検証例２の圧力に対する比率にて評価した。
指標の値が大きければ気密性は高く、指標の値が小さければ気密性は低いと考えられる。 The effect of the present invention was verified by FEM (finite element method).
The conditions for the well pipe were API5CT L807 "x 29.0 # (pipe outer diameter 177.80 mm x pipe thickness 10.36 mm).
The evaluation condition was ISO 13679 CAL IV 100% compression, which is a screw airtightness test. As an index of the effect, the contact pressure of the seal portion at LP2 (tension and internal pressure application), which is generally prone to leakage, was used. The evaluation was made based on the ratio to the pressure of Verification Example 2 in Table 1.
If the value of the index is large, the airtightness is high, and if the value of the index is small, the airtightness is low.

試験結果を表１に示す。
表中、フック角θは、第１の引っ掛け部１１の対向面１１ａ、２１ａの傾きθである。スタビング側間隔ｄは、対向面１１ａ、２１ａ間の距離ｄである。 The test results are shown in Table 1.
In the table, the hook angle θ is the inclination θ of the facing surfaces 11a and 21a of the first hooking portion 11. The stubbing side spacing d is the distance d between the facing surfaces 11a and 21a.

また、ねじの気密性試験を、ＩＳＯ１３６７９：２００２ １ｓｔＥｄｉｔｉｏｎ ＣＡＬ ＩＶ １００％圧縮で実施した後、さらに気密試験を実施した。
すなわち、気密試験を、シール干渉量Ｓを２通り、スタビング側ねじ間隔ｄを数通り設定し、気密試験を実施した。
その結果を表２に示す。 Further, the airtightness test of the screw was carried out with ISO 13679: 2002 1st Edition CAL IV 100% compression, and then the airtightness test was further carried out.
That is, in the airtightness test, the seal interference amount S was set in two ways and the stubing side screw spacing d was set in several ways, and the airtightness test was carried out.
The results are shown in Table 2.

表２から分かるように、間隔ｄを小さくしたものは、気密試験に合格し、ｄが大きいものは不合格となった。また、シール干渉によるピン１ねじの変形を小さくすることができるため、設計上のシール干渉量を小さくすることが可能である。
第１の引っ掛け部１１及び第２の引っ掛け部２１を設けない場合の従来例を記載していないが、間隔ｄを大きくした場合が従来例に近い状態となる。
したがって、表２から、第１の引っ掛け部１１及び第２の引っ掛け部２１を設けない場合に比べて、第１の引っ掛け部１１及び第２の引っ掛け部２１を設けた場合の方が、締付け後のシール干渉量が設計値に近い値に出来ることが分かる。 As can be seen from Table 2, those having a small interval d passed the airtightness test, and those with a large d were rejected. Further, since the deformation of the pin 1 screw due to the seal interference can be reduced, the design seal interference amount can be reduced.
Although the conventional example in the case where the first hook portion 11 and the second hook portion 21 are not provided is not described, the case where the interval d is increased is close to the conventional example.
Therefore, from Table 2, compared with the case where the first hook portion 11 and the second hook portion 21 are not provided, the case where the first hook portion 11 and the second hook portion 21 are provided is after tightening. It can be seen that the seal interference amount can be made close to the design value.

なお、ここでいう試験の合格ラインは、通常の油井管用ねじ継手に要求される気密性レベルよりも高く設定している。したがって、この試験での不合格のねじ継手が通常の試験で不合格になるという意味ではない。 The pass line of the test referred to here is set higher than the airtightness level required for a normal threaded joint for oil country tubular goods. Therefore, it does not mean that a threaded joint that fails this test will fail the normal test.

１ ピン
１Ａ 雄ねじ部
１Ｂ ノーズ部
１Ｃ ショルダ部
２ ボックス
２Ａ 雌ねじ部
２Ｂ ノーズ部
２Ｃ ショルダ部
１１ 第１の引っ掛け部
１１ａ 対向面
２１ 第２の引っ掛け部
２１ａ 対向面
Ｌ 第１の引っ掛け部を設ける範囲
Ｐ ピッチ
Ｓ シール干渉量
ＳＰ シールポイント
ｄ 最小隙間（間隔）
θ 対向面の傾き
α テーパねじの角度 1 Pin 1A Male threaded part 1B Nose part 1C Colder part 2 Box 2A Female threaded part 2B Nose part 2C Shoulder part 11 First hooking part 11a Facing surface 21 Second hooking part 21a Facing surface L Range where the first hooking part is provided P Pitch S Seal interference amount SP Seal point d Minimum gap (interval)
θ Inclination of facing surface α Angle of taper screw

Claims (4)

雄ねじが形成された雄ねじ部及び雄ねじ部よりも管端側に形成されたピン側シール部を有するピンと、上記雄ねじに螺合する雌ねじが形成された雌ねじ部及び上記ピン側シール部に接触するボックス側シール部を有するボックスと、を備える油井管用ねじ継手であって、
上記雄ねじの少なくとも一部のスタビング面に設けられた１条又は２条以上の第１の引っ掛け部と、
上記第１の引っ掛け部を有する雄ねじのスタビング面に対向可能な上記雌ねじのスタビング面に形成され、上記第１の引っ掛け部に係合可能な第２の引っ掛け部とを備え、
上記第１の引っ掛け部と第２の引っ掛け部とは、上記ピンの軸直方向で互いに対向する対向面を有し、上記第１の引っ掛け部側の対向面が内径側を向くと共に上記第２の引っ掛け部側の対向面が外径側を向き、上記対向面同士がピンの軸直方向での重なりを有し、
対向する上記雄ねじのスタビング面と上記雌ねじのスタビング面との間に隙間を有し、
上記第１の引っ掛け部は、雄ねじのねじ山の付け根側にのみ形成されている、
ことを特徴とする油井管用ねじ継手。 A box that contacts a pin having a male screw portion on which a male screw is formed and a pin-side seal portion formed on the tube end side of the male screw portion, a female screw portion on which a female screw to be screwed into the male screw is formed, and a pin-side seal portion. An oil country tubular goods threaded joint comprising a box with a side seal.
A first hooking portion having one or two or more strips provided on the stubing surface of at least a part of the male screw, and
It is provided with a second hook portion formed on the stub surface of the female screw that can face the stubing surface of the male screw having the first hook portion and that can be engaged with the first hook portion.
The first hooking portion and the second hooking portion have facing surfaces facing each other in the axial direction of the pin, and the facing surfaces on the first hooking portion side face the inner diameter side and the second hooking portion. facing surface of the hook portion side faces the outer side of the opposing faces is perforated overlap in the axial direction perpendicular to the pin,
There is a gap between the stabbing surface of the male screw and the stubing surface of the female screw that face each other.
The first hook portion is formed only on the base side of the thread of the male screw.
A threaded joint for oil country tubular goods. 上記第１の引っ掛け部は、上記ピン側シール部と上記ボックス側シール部とで構成するシール位置から、管軸方向にＬ［ｍｍ］の範囲に存在するスタビング面に設けられ、上記Ｌは、シール干渉量Ｓに応じて、下記（１）式で表されると共に、 The first hooking portion is provided on a stubing surface existing in a range of L [mm] in the pipe axis direction from the sealing position formed by the pin-side sealing portion and the box-side sealing portion. It is expressed by the following equation (1) according to the seal interference amount S, and
上記第１の引っ掛け部と上記第２の引っ掛け部との隙間ｄが、シール干渉量Ｓに応じて、下記（２）式で表される、 The gap d between the first hooking portion and the second hooking portion is represented by the following equation (2) according to the seal interference amount S.
ことを特徴とする請求項１に記載した油井管用ねじ継手。 The threaded joint for an oil well pipe according to claim 1.
ただし、 However,
Ｌ≧Ｓ／（２×ｔａｎα） ・・・（１） L ≧ S / (2 × tanα) ・ ・ ・ (1)
０ ＜ ｄ ≦Ｓ／（２×ｔａｎθ） ・・・（２） 0 <d ≤ S / (2 × tan θ) ・ ・ ・ (2)
Ｓ［ｍｍ］：シール干渉量 S [mm]: Seal interference amount
α［度］：テーパねじの傾き角 α [degree]: Tilt angle of taper screw
である。 Is. 上記第１の引っ掛け部は、断面凹形状又は断面凸形状の一方であり、
上記第２の引っ掛け部は、断面凹形状又は断面凸形状の他方であり
断面凹形状側の引っ掛け部内に断面凸形状側の引っ掛け部が差し込まれていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した油井管用ねじ継手。 The first hook portion has either a concave cross section or a convex cross section.
The first or claim is characterized in that the second hooking portion is the other of the concave cross-section or the convex cross-section, and the hooking portion on the convex cross-section side is inserted into the hooking portion on the concave cross-section side. Threaded joint for oil well pipe described in 2. 上記対向面同士の管軸直方向で重なっている管軸方向の長さは、ねじピッチの０．０５倍以上０．２５倍以下であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した油井管用ねじ継手。
Any of claims 1 to 3, wherein the length in the pipe axis direction in which the facing surfaces overlap each other in the pipe axis direction is 0.05 times or more and 0.25 times or less the screw pitch. The threaded joint for oil well pipes described in item 1.

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