[发明专利]管用螺纹接头

说明书

技术领域

本发明涉及一种管用螺纹接头(threaded)，详细地说，是涉及优选用于包括一般在油井(oil wells)或气井(gas wells)的探测及生产中使用的配管(tubing)以及套管(casing)在内的油井管的连接，即优选用于OCTG(oil country tubular goods)、升流管(riser pipes)以及线管(line pipe)等钢管的连接、且密封性与耐压缩性优异的管用螺纹接头。

背景技术

螺纹接头广泛用于在油井管等产油工业设备中所使用的钢管的连接。对于在油或气的探测及生产中所使用的钢管的连接，以往典型地使用API(美国石油协会(American Petroleum Institute))标准中所规定的标准螺纹接头。然而，由于近年来原油或天然气的井的深井化不断发展，从垂直井向水平井或倾斜井等的转变正在增多，因此挖掘、生产环境变得严峻。并且，由于在海洋或极地等恶劣环境下的井的开发正在增加等原因，因此耐压缩性能、耐弯曲性能、外压密封性能(耐外压性能)等对螺纹接头的要求性能变得多样化。因此，使用被称作优质接头(premium joints)的高性能的特殊螺纹接头的情况正在增加，对其性能的要求也日益增加。

优质接头通常为将形成于管端部的外螺纹部件(以下称作销(pin))和与将该销彼此连结的内螺纹部件(以下称作套筒(box))结合在一起的结合形式的接头，该外螺纹部件和内螺纹部件分别具备圆锥螺纹、密封部(详细地说，是金属接触密封部(metal to metal seal portion))、台肩部(shoulder portion)(详细地说，是扭矩台肩部(torque shoulderportion))。圆锥螺纹重点用于牢固地固定管接头，密封部发挥通过使套筒与销在该部分进行金属接触而确保密封性的作用，台肩部成为在接头的紧固中发挥止挡件的作用的肩面(支承面(bearing face))。

图6A～图6C是现有的油井管用优质接头的示意说明图，这些图是圆管的螺纹接头的纵剖视图。图6A的螺纹接头具备销3以及与该销3对应的套筒1，如图6B、图6C所示，销3在其外表面具有外螺纹部7，在销3的前端侧具有设置成与外螺纹部7相邻的作为无螺纹的长度部分的头部(nose)8(销头(pin nose)8)。该头部8在其外周面具有密封部11，在其端面具有扭矩台肩部12。相对的套筒1在其内表面分别具有作为能够与销3的外螺纹部7、密封部11以及台肩部12螺合或接触的部分的内螺纹部5、密封部13以及台肩部14。

作为与所述优质接头相关的现有技术，列举了专利文献1。

在图6A～图6C的现有例中，密封部位于销头8的尖端部，通过施加恰当的紧固扭矩能够实现期望的密封性能。

由于紧固扭矩受润滑条件、表面性状等影响，因此作为并不十分依赖于此的设计，存在相对地加强密封接触压力的径向成分的径向密封方式。例如，在专利文献1中公开了具有大的销密封倒角形状、且减小了密封锥角的径向密封方式的例子。然而，像这样地减小密封锥角的径向密封方式的问题点在于容易在紧固时产生磨损，特别是当以密封性能的确保以及密封的稳定性为目的增大密封干涉量时，格外易于产生磨损。

[专利文献1]日本实公昭61-44068号公报

在图6C的密封部11、13或上述径向密封方式(以下，也称作径向密封型)的密封部需要负荷足够的接触压力，由此形成不会产生泄漏或磨损的稳固的密封部。

然而，根据发明人讨论的结果，对于径向密封型钢管用螺纹接头，为确保密封性而在销头的刚度这一点上依然存在改善余地。即，为了确保径向密封型的密封性，销头8的刚度很重要，需要充分确保密封点sp(参照图1，当进行螺纹结合时，销3侧的头部外周面和与该头部外周面相对的套筒1侧的内周面(以下称作密封面)最早接触的销3侧的头部外周面上的部位)处的截面积。其理由在于，虽然形成为如下螺纹接头结构：当作用有轴向压缩力时，与密封点sp处的销截面积S₁和未加工部(螺纹加工之前的坯管相当部)处的截面积S₀的比对应的压缩载荷发挥作用，从而在台肩部承受了大部分轴向压缩力，但是若所述截面积比不恰当，则在密封部附近也会产生与轴向压缩力相对应的塑性变形，因该塑性变形而在销头8产生压缩及弯曲变形，从而密封点sp处的销3的外径缩小，在该缩小显著的情况下，密封部20的压力变得不足，从而无法确保密封性。以往并不存在关于这样的课题、进而关于其解决方案的见解。

发明内容