KR101536472B1 - 유정용 파이프라인의 연결구조체 - Google Patents

유정용 파이프라인의 연결구조체 Download PDF

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Abstract

복잡한 형태의 나사산의 형태를 갖지 않더라도 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있는 유정용 파이프라인의 연결구조체가 개시된다.
개시되는 파이프라인의 연결구조체는 내주면에 나사산을 갖는 박스(box) 부재와, 상기 박스 부재에 삽입되어 상기 박스 부재의 나사산과 맞물리도록 외주면에 나사산을 갖는 핀(pin) 부재가 결합되어 유정용 파이프 라인을 형성하는 유정용 파이프라인 연결구조체에 있어서, 상기 핀 부재의 나사산은 상기 핀 부재의 단부에 인접하여 위치하는 핀 선단 나사부와, 상기 핀 부재와 박스 부재가 결합되었을 때 상기 박스 부재의 단부에 인접하여 위치하는 핀 후단 나사부와, 상기 핀 선단 나사부 및 핀 후단 나사부 사이에 위치하는 핀 중앙 나사부로 구분되고, 상기 박스 부재의 나사산은 상기 핀 부재의 상기 핀 선단 나사부, 핀 중앙 나사부 및 핀 후단 나사부에 각각 맞물리도록 박스 후단 나사부, 박스 중앙 나사부 및 박스 후단 나사부로 구분되며, 상기 핀 선단 나사부, 핀 중앙 나사부 및 핀 후단 나사부 중 일부의 영역이 다른 영역의 나사산과 플랭크각과 나사산각 중 적어도 하나가 다른 이종 형태의 나사산이 형성될 수 있다.

Description

유정용 파이프라인의 연결구조체{Connecting Device for Metal Pipe}
본 발명은 원유, 각종 천연가스 등 탄화수소 유체(hydrocarbon fluid)의 시추, 생산, 운송 등에 사용되는 유정용 파이프라인의 연결구조체에 관한 것이다.
육상 또는 해상 유정 시추 심도가 점차 깊어져 이에 적용되는 유정용 파이프 라인은 고온/고압의 환경에 노출되고 있다. 이러한 파이프 라인에 사용되는 파이프는 보통 10m 정도의 길이로 제작되며 수 km 이상이 연결되어야 하므로 다수의 연결부(연결구조체)가 필요하게 되고 여기에 사용되는 연결부(연결구조체)도 고온/고압 환경뿐만 아니라, 방향 시추 등에 의한 다양한 하중을 견뎌야 한다.
이러한 파이프의 연결을 위하여, 파이프의 한쪽 외측면에 나사산을 사전 가공하고 이에 연결되는 다른 파이프 또는 커플러의 내측면에 나사산을 사전 가공하여 현장에서는 이를 회전 체결하여 연결하는 방식이 사용된다.
도 1을 참조하면, 통상적으로 테이퍼진 외주면에 나사산을 갖는 관형의 연결 구조체를 핀(pin) 부재(P)라 하고, 상기 핀 부재(P)의 나사산과 맞물리도록 테이퍼진 내주면에 나사산을 갖는 관형의 연결구조체를 박스(box) 부재(B)라고 한다. 이러한 핀 부재(P)나 박스 부재(B)는 별도로 형성된 후 파이프에 용접되거나 별도의 부재로서 파이프의 연결에 제공되기도 하고, 파이프에 직접 핀 부재(P)나 박스 부재(B)에 해당하는 형상을 가공하여 파이프의 연결에 제공되기도 한다.
이때, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 하나의 박스 부재(B)의 양단에 핀 부재(P)가 각각 삽입되는 경우 이러한 박스 부재(B)를 커플러라고도 한다. 이하, 본 명세서에서는 도 1(a)에 도시된 커플러도 박스 부재(B)에 해당하는 것으로 설명한다.
이와 같이, 유정용 파이프라인의 연결구조체로서 사용되는 핀 부재(P)와 박스 부재(B)는 도 1(a), (b), (d)에 도시된 바와 같이 하나의 테이퍼를 갖도록 구성될 수도 있고, 도 1(c)와 같이 다단의 테이퍼를 갖도록 구성되는 형태를 가질 수도 있다. 또한, 도 1(d)와 같이 나사산 연결부위의 직경이 파이프의 다른 부분보다 큰 직경을 갖도록 구성될 수도 있다.
한편, 적용되는 현장의 시추 심도가 깊어져 고온/고압 환경에 파이프 및 연결부가 노출됨에 따라, 보다 큰 인장력, 비틀림, 피로하중을 받게 되고 모재(파이프)에 비해 구조적으로 취약한 연결부, 즉 연결구조체 부분에서 파괴가 발생할 확률이 높다.
따라서, 핀 부재(P)와 박스 부재(B)로 구성되는 연결구조체에 가해지는 하중을 견딜 수 있도록 하기 위하여, 핀 부재(P)와 박스 부재(B)에 가공하는 나사산의 형태, 간격, 각도 등을 변화시켜 응력 집중을 최소화시키려는 기술들이 계속하여 개발되고 있다.
즉, 연결구조체에 가해지는 외력의 특성이나 연결구조체에 요구되는 성능 등을 고려하여 도 2에 도시된 바와 같이 핀 부재(P)와 박스 부재(B)에 형성되는 나사산에 형태가 결정되고 있다.
예를 들어, 핀 부재(P)와 박스 부재(B)에 형성되는 나사산이 도 2(a)에 도시된 삼각나사(triangular type) 및 도 2(b)에 도시된 둥근나사(round type)로 이루어지는 경우, 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)이 크므로 플랭크(flank)가 부드럽게 연결되어서 응력집중 현상은 적게 나타나는 반면 하중저항 성능은 상대적으로 낮게 된다.
또한, 핀 부재(P)와 박스 부재(B)에 형성되는 나사산이 도 2(c)에 도시된 사각나사(square type), 도 2(d)에 도시된 톱니 나사(buttres type) 및 도 2(e)에 도시된 웨지형 나사(wedge type)로 이루어지는 경우, 플랭크각(β), 특히 로드 플랭크 각도(β1)가 작으므로(0 및 음이 되는 경우를 포함), 하중저항 성능은 높으나 날카로운 각도에 의해 응력집중 현상이 커지게 된다.
이와 같이 각각의 나사산 형태가 갖는 장단점을 보완하기 위해 복잡한 형태의 나사산 형태에 관한 기술이 도출되고 있다.
예를 들어, 도 3a에 도시된 연결 구조체(10)의 경우 체결시의 응력을 분산시키기 위하여 나사 루트부의 형상이 11, 12, 13으로 이어지는 복잡한 형태를 갖도록 제안되었다.
또한, 도 3b에 도시된 연결 구조체(20)의 경우 선단 나사결합 영역의 나사(22)에 홈(23)을 형성하여 중간 나사결합 영역보다 강성을 저감시켜 각종 응력에 대해 내성을 갖도록 제안되었다.
그리고, 도 3c에 도시된 연결 구조체(30)의 경우 핀 부재(31)와 박스 부재(32) 각각의 나사부(33)가 3개의 면을 갖는 멀티면 플랭크를 이루도록 함으로써 응력을 분산시키고 비틀림 저항에 대항하도록 제안되기도 하였다.
그러나, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 복잡한 형태를 갖는 나사산의 경우 높은 제작 정밀도가 요구되므로 제작이 어렵고, 손상시 유지보수가 극히 어렵다는 문제점을 갖고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 복잡한 형태의 나사산의 형태를 갖지 않더라도 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있는 유정용 파이프라인의 연결구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은, 내주면에 나사산을 갖는 박스(box) 부재와, 상기 박스 부재에 삽입되어 상기 박스 부재의 나사산과 맞물리도록 외주면에 나사산을 갖는 핀(pin) 부재가 결합되어 유정용 파이프 라인을 형성하는 유정용 파이프라인 연결구조체에 있어서, 상기 핀 부재의 나사산은 상기 핀 부재의 단부에 인접하여 위치하는 핀 선단 나사부와, 상기 핀 부재와 박스 부재가 결합되었을 때 상기 박스 부재의 단부에 인접하여 위치하는 핀 후단 나사부와, 상기 핀 선단 나사부 및 핀 후단 나사부 사이에 위치하는 핀 중앙 나사부로 구분되고, 상기 박스 부재의 나사산은 상기 핀 부재의 상기 핀 선단 나사부, 핀 중앙 나사부 및 핀 후단 나사부에 각각 맞물리도록 박스 후단 나사부, 박스 중앙 나사부 및 박스 후단 나사부로 구분되며, 상기 핀 선단 나사부, 핀 중앙 나사부 및 핀 후단 나사부 중 일부의 영역이 다른 영역의 나사산과 플랭크각과 나사산각 중 적어도 하나가 다른 이종 형태의 나사산이 형성되는 유정용 파이프라인의 연결구조체를 제공한다.
이때, 상기 박스 부재의 상기 박스 후단 나사부, 박스 중앙 나사부 및 박스 후단 나사부의 나사산은 각각 상기 핀 선단 나사부, 핀 중앙 나사부 및 핀 후단 나사부의 나사산과 맞물리도록 상기 핀 선단 나사부, 핀 중앙 나사부 및 핀 후단 나사부의 나사산과 동일한 형태의 나사산이 형성될 수 있다.
또한, 상기 핀 선단 나사부 및 이와 맞물리는 상기 박스 후단 나사부는 응력집중을 경감시키기 위하여 상기 핀 중앙 나사부보다 플랭크각 또는 나사산각이 더 크게 형성될 수 있다.
이를 위하여, 상기 핀 선단 나사부는 삼각나사(triangular type) 또는 둥근나사(round type)로 형성되고, 상기 핀 중앙 나사부는 사각나사(square type), 톱니 나사(buttres type), 웨지형 나사(wedge type) 중 어느 하나에서 선택될 수 있다. 다른 예로서, 상기 핀 선단 나사부는 나사산각이 25 ~ 60°를 이루며, 상기 핀 중앙 나사부는 로드(load) 플랭크 각도가 피치 라인과 수직인 단면에 대해 -7 ~ 7°를 이루며, 스태브(stab) 플랭크 각도가 피치 라인과 수직인 단면에 대해 -7 ~ 45°를 이루도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 핀 후단 나사부는 상기 핀 선단 나사부와 동일한 형태의 나사산을 가질 수도 있고, 상기 핀 중앙 나사부와 동일한 형태의 나사산을 가질 수 있다.
또한, 상기 핀 선단 나사부 및 박스 선단 나사부는 2 ~ 6개의 나사를 포함하는 영역으로 이루어질 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 핀 부재 및 박스 부재에 구비되는 나사산 중 일부의 영역이 다른 영역의 나사산과 플랭크각과 나사산각 중 적어도 하나가 다른 이종 형태의 나사산이 형성되도록 함으로써 복잡한 형태의 나사산의 형태를 갖지 않더라도 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있게 된다.
특히, 핀 부재의 핀 선단 나사부 및 이에 맞물리는 박스 후단 나사부를 핀 중앙 나사부보다 더 큰 플랭크각 또는 나사산각을 갖도록 함으로써 핀 선단 나사부에 가해지는 응력집중을 방지할 수 있으며, 핀 중앙 나사부의 하중 성능을 크게 할 수 있게 된다. 이에 따라, 핀 부재 및 박스 부재의 전체적인 하중성능 및 응력저항 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 파이프라인의 연결구조체의 형상을 도시한 단면도.
도 2는 파이프라인의 연결구조체에 적용되는 다양한 형태의 나사산 형태를 도시한 단면도.
도 3은 종래기술에 의한 연결구조체에 적용된 나사산 형태를 도시한 단면도.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 의한 파이프라인의 연결구조체를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 파이프라인의 연결구조체를 도시한 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 유정용 파이프라인의 연결구조체는 내주면에 나사산을 갖는 박스(box) 부재(B)와, 상기 박스 부재(B)에 삽입되어 상기 박스 부재(B)의 나사산과 맞물리도록 외주면에 나사산을 갖는 핀(pin) 부재(P)가 결합되어 형성된다. 여기서, 상기 박스 부재(B)는 도 1(a)에 도시된 커플러를 포함하는 것으로 한다.
상기 박스 부재(B)의 내주면과 이에 대응하는 핀 부재(P)의 외주면은 테이퍼를 이루어 핀 부재(P)가 박스 부재(B)의 내주면에 쉽게 결합될 수 있도록 한다. 예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 박스 부재(B)와 핀 부재(P)는 수평면(H)과 피치 라인(PA)이 일정한 테이퍼각(θ)을 가질 수 있다(참고로, 도 4 및 도 5에서는 혼동을 피하기 위하여 피치라인(PA)을 나사산의 외부 영역에 표시하였다).
상기의 핀 부재(P)의 내주면과 박스 부재(B)의 외주면에는 서로 맞물리는 나사산이 형성된다.
구체적으로, 상기 핀 부재(P)의 나사산은 상기 핀 부재(P)의 단부에 인접하여 위치하는 핀 선단 나사부(P1)와, 상기 핀 부재(P)와 박스 부재(B)가 결합되었을 때 상기 박스 부재(B)의 단부에 인접하여 위치하는 핀 후단 나사부(P3)와, 상기 핀 선단 나사부(P1) 및 핀 후단 나사부(P3) 사이에 위치하는 핀 중앙 나사부(P2)로 구분될 수 있다.
또한, 상기 박스 부재(B)의 나사산은 상기 핀 부재(P)의 상기 핀 선단 나사부(P1), 핀 중앙 나사부(P2) 및 핀 후단 나사부(P3)에 각각 맞물리도록 박스 후단 나사부(B3), 박스 중앙 나사부(B2) 및 박스 후단 나사부(B3)로 구분될 수 있다.
그리고, 핀 부재(P)의 선단에는 박스 부재(B)의 숄더(shoulder)부(S)와 맞닿도록 노즈(nose)부(N)가 형성될 수 있다. 이러한 숄더부(S)와 노즈부(N)는 핀 부재(P)와 박스 부재(B)가 체결되는 한계를 설정함과 동시에 핀 부재(P)와 박스 부재(B)가 체결된 상태에서는 압축력에 저항하는 역할을 수행하게 된다. 또한, 상기 숄더부(S)와 노즈부(N) 사이에는 메탈 실링이 형성되어 핀 부재(P)와 박스 부재(B)의 연결부를 실링하는 기능을 수행할 수 있다.
이러한 구조를 갖는 유정용 파이프 라인의 연결구조체에 있어서, 본 발명은 상기 핀 선단 나사부(P1), 핀 중앙 나사부(P2) 및 핀 후단 나사부(P3) 중 적어도 2개의 영역이 서로 다른 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)을 갖는 이종 형태의 나사산이 형성되도록 구성된다. 즉, 일부의 영역이 다른 영역의 나사산과 플랭크각(β)과 나사산각(2β) 중 적어도 하나가 다른 이종 형태의 나사산이 되도록 구성된다.
한편, 특허청구범위를 포함한 본 명세서에서는 도 2(d)의 톱니 나사와 같이 양측의 플랭크각(β)이 서로 다른 경우, 특별히 한정하지 않았다면 플랭크각(β)은 로드 플랭크 각도(β1)를 지칭하는 것으로 하고, 나사산각(2β)은 로드 플랭크 각도(β1)와 스태브 플랭크 각도(β2)를 합한 값을 지칭하는 것으로 한다.
전술한 바와 같이, 도 2(a)의 삼각나사 및 도 2(b)의 둥근나사의 경우에는 통상적으로 도 2(c)의 사각나사, 도 2(d)의 톱니 나사 및 도 2(e)의 웨지형 나사보다 더 큰 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)을 갖게 된다. 또한, 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)이 크므로 플랭크(flank)가 부드럽게 연결되어서 응력집중 현상은 적게 나타나는 반면 하중저항 성능이 상대적으로 낮게 되며, 플랭크각(β), 특히 로드 플랭크 각도(β1)가 작으므로(0 및 음이 되는 경우를 포함), 하중저항 성능은 높으나 플랭크의 각도가 날카로워 응력집중 현상이 커지게 된다.
이러한 점을 감안하여, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 핀 선단 나사부(P1), 핀 중앙 나사부(P2) 및 핀 후단 나사부(P3) 중 적어도 2개의 영역에 형성된 나사산이 서로 다른 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)을 갖도록 하기 위하여, 높은 하중저항 성능이 요구되는 영역에서는 도 2(c)의 사각나사, 도 2(d)의 톱니 나사 및 도 2(e)의 웨지형 나사와 같이 플랭크각(β1) 또는 나사산각이 작은 형태의 나사산을 구비하도록 하고, 응력집중이 발생하는 영역에서는 응력을 분산시키기 위하여 도 2(a)의 삼각나사 및 도 2(b)의 둥근나사와 같이 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)이 큰 형태의 나사산을 구비하도록 할 수 있다.
또한, 상기 박스 부재(B)의 상기 박스 후단 나사부(B3), 박스 중앙 나사부(B2) 및 박스 후단 나사부(B3)의 나사산은 각각 상기 핀 선단 나사부(P1), 핀 중앙 나사부(P2) 및 핀 후단 나사부(P3)의 나사산과 맞물리도록 상기 핀 선단 나사부(P1), 핀 중앙 나사부(P2) 및 핀 후단 나사부(P3)의 나사산과 동일한 형태의 나사산이 형성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 '동일한 형태'의 나사산이라 함은 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)이 서로 동일하여 기본 형상이 동일하다는 것을 의미한다. 따라서, 피로강도 향상을 위하여 나사산의 마루 부분의 일부가 잘려진 형태의 경우(crest-cut-off)에도 나사산의 기본 형상에서 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)이 동일하다면 동일한 형태의 나사산에 해당하는 것으로 한다. 또한, '이종 형태' 또는 '서로 다른 형태'의 나사산은 어느 하나의 나사산의 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)이 다른 나사산의 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)이 다른 것을 의미하는 것으로 한다. 따라서, 삼각나사라 하더라도 플랭크각(β)이나 나사산각(2β)이 다르게 형성된다면 '동일한 형태'가 아닌 '이종 형태' 또는 '서로 다른 형태'의 나사산이 될 수 있다.
한편, 파이프라인의 연결구조체에 있어서, 응력집중은 연결구조체의 LET(last engaged thread)에 집중적으로 발생하게 된다. 이러한 영역은 핀 부재(P)의 핀 선단 나사부(P1) 및 박스 부재(B)의 박스 선단 나사부(B1)에 대응할 수 있다.
또한, 이러한 LET 영역은 파이프라인의 연결구조체에서는 통상적으로 선단으로부터 2 ~ 6개의 나사를 포함하는 영역으로 구성될 수 있다. 이러한 점을 감안하여, 핀 선단 나사부(P1) 및/또는 박스 선단 나사부(B1)는 2 ~ 6개의 나사를 포함할 수 있다.
한편, 나사산의 형태 등에 따라 다르기는 하지만, 통상적으로 응력집중은 핀 부재(P)의 핀 선단 나사부(P1), 즉 핀 부재(P)의 LET 영역에서 발생할 수 있다.
이러한 점을 감안하여, 본 발명은 일 실시예로서, 상기 핀 선단 나사부(P1) 및 이와 맞물리는 상기 박스 후단 나사부(B3)에 가해지는 응력집중을 경감시키기 위하여 상기 핀 선단 나사부(P1) 및 이와 맞물리는 상기 박스 후단 나사부(B3)의 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)을 하중성능이 요구되는 핀 중앙 나사부(P2)보다 크도록 할 수 있다.
또한, 다른 실시예로서, 핀 선단 나사부(P1)의 응력집중을 경감시키기 위하여 핀 선단 나사부(P1)가 삼각나사 또는 둥근나사가 되도록 하고, 상기 핀 중앙 나사부(P2)의 하중성능을 높이기 위하여 핀 중앙 나사부(P2)가 사각나사, 톱니나사, 웨지형 나사 중에서 선택되도록 할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 핀 선단 나사부(P1)의 응력집중을 경감시키기 위하여 핀 선단 나사부(P1)의 나사산각(2β)이 25 ~ 60°를 이루도록 하고, 핀 중앙 나사부(P2)의 하중 성능 확보를 위하여 핀 중앙 나사부(P2)의 플랭크각(β)을 작게 구성할 수 있다.
이때, 핀 중앙 나사부(P2)는 로드 플랭크 각도(β1)가 피치 라인(PA)과 수직인 단면에 대해 -7 ~ 7°를 이루도록 할 수 있다. 즉, 로드 플랭크 각도(β1)를 O°에 가깝게 하거나 음의 값을 갖도록 함으로써 큰 하중에도 효과적으로 대응할 수 있게 된다.
또한, 핀 중앙 나사부(P2)의 스태브 플랭크 각도(β2)는 피치 라인(PA)과 수직인 단면에 대해 -7 ~ 45°를 이룰 수 있다. 예를 들어, 스태브 플랭크 각도(β2)는 웨지형 나사의 경우 음의 값을 가질 수 있으나, 톱니나사의 경우 대략 45°의 값을 가질 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 핀 선단 나사부(P1)와 핀 후단 나사부(P3)가 동일한 형태의 나사산을 가지고, 핀 중앙 나사부(P2)는 이와 다른 형태의 나사산을 가지도록 구성될 수 있다. 즉, 핀 선단 나사부(P1)와 박스 선단 나사부(B1)에 하중이 집중되는 경우에는 핀 선단 나사부(P1), 및 박스 선단 나사부(B1)에 맞물리는 핀 후단 나사부(P3)의 하중 경감을 위하여 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)이 큰 나사산이 구비되도록 할 수 있다. 예를 들어, 핀 선단 나사부(P1), 핀 중앙 나사부(P2), 핀 후단 나사부(P3)의 순서대로, 삼각나사(둥근나사), 톱니나사(사각나사, 웨지형 나사), 삼각나사(둥근나사)가 형성되도록 구성될 수 있다.
반면에, 핀 선단 나사부(P1)에는 큰 응력이 집중되지만, 박스 선단 나사부(B1)에 응력집중이 크지 않은 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이, 박스 선단 나사부(B1)와 맞물리는 핀 후단 나사부(P3)가 핀 중앙 나사부(P2)와 동일한 형태를 가지도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 핀 선단 나사부(P1), 핀 중앙 나사부(P2), 핀 후단 나사부(P3)의 순서대로, 삼각나사(둥근나사), 톱니나사(사각나사, 웨지형 나사), 톱니나사(사각나사, 웨지형 나사)가 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
B... 박스 부재 B1... 박스 선단 나사부
B2... 박스 중앙 나사부 B3... 박스 후단 나사부
P... 핀 부재 P1... 핀 선단 나사부
P2... 핀 중앙 나사부 P3... 핀 후단 나사부
S... 숄더부 N... 노즈부
H... 수평면 PA... 피치 라인
β... 플랭크각 2β... 나사산각
β1... 로드 플랭크 각도 β2... 스태브 플랭크 각도
θ... 테이퍼각

Claims (8)

  1. 내주면에 나사산을 갖는 박스(box) 부재와, 상기 박스 부재에 삽입되어 상기 박스 부재의 나사산과 맞물리도록 외주면에 나사산을 갖는 핀(pin) 부재가 결합되어 유정용 파이프 라인을 형성하는 유정용 파이프라인 연결구조체에 있어서,
    상기 핀 부재의 나사산은 상기 핀 부재의 단부에 인접하여 위치하는 핀 선단 나사부와, 상기 핀 부재와 박스 부재가 결합되었을 때 상기 박스 부재의 단부에 인접하여 위치하는 핀 후단 나사부와, 상기 핀 선단 나사부 및 핀 후단 나사부 사이에 위치하는 핀 중앙 나사부로 구분되고,
    상기 박스 부재의 나사산은 상기 핀 부재의 상기 핀 선단 나사부, 핀 중앙 나사부 및 핀 후단 나사부에 각각 맞물리도록 박스 후단 나사부, 박스 중앙 나사부 및 박스 후단 나사부로 구분되며,
    상기 핀 선단 나사부, 핀 중앙 나사부 및 핀 후단 나사부 중 일부의 영역이 다른 영역의 나사산과 플랭크각과 나사산각 중 적어도 하나가 다른 이종 형태의 나사산이 형성되는 유정용 파이프라인의 연결구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 박스 부재의 상기 박스 후단 나사부, 박스 중앙 나사부 및 박스 후단 나사부의 나사산은 각각 상기 핀 선단 나사부, 핀 중앙 나사부 및 핀 후단 나사부의 나사산과 맞물리도록 상기 핀 선단 나사부, 핀 중앙 나사부 및 핀 후단 나사부의 나사산과 동일한 형태의 나사산이 형성되는 유정용 파이프라인의 연결구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 핀 선단 나사부 및 이와 맞물리는 상기 박스 후단 나사부는 응력집중을 경감시키기 위하여 상기 핀 중앙 나사부보다 플랭크각 또는 나사산각이 더 크게 형성된 유정용 파이프라인의 연결구조체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 핀 선단 나사부는 삼각나사(triangular type) 또는 둥근나사(round type)로 형성되고,
    상기 핀 중앙 나사부는 사각나사(square type), 톱니 나사(buttres type), 웨지형 나사(wedge type) 중 어느 하나에서 선택되는 유정용 파이프라인 연결구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 핀 선단 나사부는 나사산각이 25 ~ 60°를 이루며,
    상기 핀 중앙 나사부는 로드(load) 플랭크 각도가 피치 라인과 수직인 단면에 대해 -7 ~ 7°를 이루는 유정용 파이프라인의 연결구조체.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 핀 후단 나사부는 상기 핀 선단 나사부와 동일한 형태의 나사산을 갖는 유정용 파이프라인의 연결구조체.
  7. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 핀 후단 나사부는 상기 핀 중앙 나사부와 동일한 형태의 나사산을 갖는 유정용 파이프라인의 연결구조체.
  8. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 핀 선단 나사부 및 박스 선단 나사부는 2 ~ 6개의 나사를 포함하는 영역으로 이루어지는 유정용 파이프라인의 연결구조체.
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