钢管用螺纹接头制造技术

本发明专利技术的目的在于，在具有包含中间密封部和中间台肩的二段螺纹的钢管用螺纹接头中，实现密封性能的进一步的提高。公扣(2)包括内侧密封部(22)、内侧外螺纹部(23)、中间台肩(24)、中间密封部(25)以及外侧外螺纹部(26)。母扣(3)包括内侧密封部(32)、内侧内螺纹部(33)、中间台肩(34)、中间密封部(35)以及外侧内螺纹部(36)。公扣(2)包含位于内侧外螺纹部(23)的基端部附近的公扣中间危险截面(PICCS)。母扣(3)包含位于内侧内螺纹部(33)的里侧端部附近的母扣危险截面(BCCS)和位于外侧内螺纹部(36)的里侧端部附近的母扣中间危险截面(BICCS)。公扣(2)和母扣(3)满足以下的关系：PICCSA+BICCSA＞BCCSA 0.70≤PICCSA/BICCSA≤0.95。0.70≤PICCSA/BICCSA≤0.95。0.70≤PICCSA/BICCSA≤0.95。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钢管用螺纹接头


[0001]本公开涉及钢管的连结所使用的螺纹接头。

技术介绍

[0002]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，使用构筑多段井壁的套管、配置于该套管内而生产油、气的管道。上述套管、管道通过多个钢管依次连结而成，该连结使用螺纹接头。油井所使用的钢管也被称为油井管。
[0003]螺纹接头的形式大致被分为整体型和组合型。
[0004]在整体型中，将油井管彼此直接连结。具体而言，在油井管的一端设有内螺纹部，在另一端设有外螺纹部，向一个油井管的内螺纹部拧入另一个油井管的外螺纹部，从而将油井管彼此连结。
[0005]在组合型中，借助管状的管接头将油井管彼此连结。具体而言，在管接头的两端设有内螺纹部，在油井管的两端设有外螺纹部。并且，向管接头的一个内螺纹部拧入一个油井管的一个外螺纹部，并且向管接头的另一个内螺纹部拧入另一个油井管的一个外螺纹部，从而将油井管彼此连结。即，在组合型中，连结对象的一对管材中的一个管材是油井管，另一个管材是管接头。
[0006]通常，形成有外螺纹部的油井管的端部包含向形成于油井管或管接头的内螺纹部插入的元素，因此被称为公扣。形成有内螺纹部的油井管或管接头的端部包含承接形成于油井管的外螺纹部的元素，因此被称为母扣。
[0007]近年，高温高压深井的开发进一步发展。在深井中，通常使用具有较高的耐压性的厚壁的油井管。另外，根据地层压力的深度分布的复杂程度，还需要增加套管的段数等，因此有时使用接头的最大外径和油井管的管主体的外径大致相同程度的细长型的螺纹接头。在上述厚壁接头、细长接头中，不仅要求较高的强度和密封性能，还为了多层地配置油井管而施加严格的外径尺寸的制约。
[0008]在尺寸制约较大的厚壁接头、细长接头中，如日本特许第5908905号公报(专利文献1)、国际公开第2017/104282号公报(专利文献2)以及国际公开第2015/194160号公报(专利文献3)所公开的那样，通过在接头部的轴向中间设置中间台肩面和中间密封部并利用在其前后分别配置螺纹部而成的二段螺纹构成外螺纹部和内螺纹部的设计较多。对于在公扣顶端还具有内侧密封部的构造的螺纹接头而言，中间密封部主要是为了确保针对外压的密封性能而设置的。
[0009]在这样的设计的螺纹接头中，如上述专利文献1所还公开的那样，在接头部的中间存在危险截面(PICCS和BICCS)。
[0010]危险截面(CCS)是指在紧固状态下承受拉伸载荷的面积最小的接头部分的横截面。在承载有过大的拉伸载荷的情况下，在危险截面的位置产生断裂的可能性变高。
[0011]在由一般的一段螺纹构成外螺纹部和内螺纹部的情况下，在紧固状态下的外螺纹部与内螺纹部的啮合端中，外螺纹部的顶端侧的啮合端处的内螺纹部的螺纹槽底位置的母
扣的横截面成为危险截面。将危险截面积CCSA相对于油井管的管主体的横截面积A的比例(CCSA/A)称为接头效率，作为接头部分的拉伸强度相对于油井管主体的拉伸强度的指标而被广泛使用。在组合型的螺纹接头中，大多如下设计：管接头的危险截面积CCSA比油井管的管主体的横截面积A大且比管主体的横截面积A的110％小。
[0012]另一方面，在二段螺纹构造的螺纹接头中，如上所述，在接头部的轴向中央部也存在承受拉伸载荷的面积变小的横截面，该横截面被称为中间危险截面(ICCS)。
[0013]现有技术文献
[0014]专利文献
[0015]专利文献1：日本特许第5908905号公报
[0016]专利文献2：国际公开第2017/104282号
[0017]专利文献3：国际公开第2015/194160号

技术实现思路

[0018]专利技术要解决的问题
[0019]在具有中间台肩面和中间密封部的二段螺纹构造的螺纹接头中，当公扣的中间危险截面(PICCS)的面积(PICCSA：Pin Intermediate Critical Cross Section Area)和母扣的中间危险截面(BICCS)的面积(BICCSA：Box Intermediate Critical Cross Section Area)变化时，作用各种复合载荷的情况的对各危险截面分配的载荷的比例变化，危险截面附近的延伸变形、弯曲变形的运动变化。其结果，对位于公扣和母扣的中间危险截面之间的中间密封部的密封性能产生影响。
[0020]在PICCSA+BICCSA一定的情况下，若PICCSA过大，则BICCSA过小，例如在承载有拉伸载荷的情况下BICCS附近的母扣的延伸变形量变大。其结果，公扣的中间密封部的密封面和母扣的中间密封部的密封面在轴向上错开，因此实质上的密封干涉量变小而密封面间的接触力降低，因此密封性能降低。再者，BICCSA较小表示管接头的比中间台肩靠近管接头端部的部分较薄，即，中间密封部附近的刚度较低，在复合载荷下容易产生管接头的弯曲变形等。
[0021]另一方面，若PICCSA过小，则PICCS附近的公扣的延伸变形量变大。其结果，公扣的中间密封部的密封面和母扣的中间密封部的密封面在轴向上错开，因此实质上的密封干涉量变小而密封面间的接触力降低，因此密封性能降低。
[0022]这样，密封性能不仅根据PICCS和BICCS的面积和而变化，还根据如何对PICCS和BICCS分配面积而变化。
[0023]在上述专利文献1中，公开了一种螺纹接头，在该螺纹接头中，通过即使为了获得更多的抗扭力而使肩部面积最大化也将CCS的面积设为PICCS和BICCS的面积之和的
±
5％以内，从而保持4个危险截面彼此的效率的均衡，由此能够确保连接的效率的最大化和连接的轴向的性能。
[0024]在上述专利文献2中，公开了如下内容：通过适当地设定公扣和母扣的中间台肩面彼此的干涉量来实现确保密封性能和抑制间隙腐蚀的产生。
[0025]在上述专利文献3中，公开了如下内容：通过在公扣顶端的内侧台肩面与内侧密封面之间设置与内侧密封面相连的管口部，能够利用管口部的弹性恢复获得内侧密封面彼此
的接触面压的放大效果，由此主要获得针对内压的较高的密封性能。
[0026]但是，在上述专利文献1～3中，均未公开PICCS和BICCS的面积比率对螺纹接头的密封性能产生的影响。
[0027]本公开的目的在于，在包含中间密封部和中间台肩的二段螺纹构造的钢管用螺纹接头中，确保优异的密封性能。
[0028]用于解决问题的方案
[0029]本公开的钢管用螺纹接头由管状的公扣和管状的母扣构成，是将所述公扣向所述母扣拧入而将所述公扣和所述母扣紧固的钢管用螺纹接头。所述公扣能够自所述公扣的顶端侧依次包括第1外螺纹部、中间密封部以及第2外螺纹部，在所述第1外螺纹部与所述公扣的中间密封部之间设置朝向顶端侧的中间台肩面。所述母扣能够自所述母扣的里侧依次包括在紧固状态下供所述公扣的第1外螺纹部嵌合的第1内螺纹部、在紧固状态下供所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种钢管用螺纹接头，其由管状的公扣和管状的母扣构成，通过将所述公扣向所述母扣拧入而将所述公扣和所述母扣紧固，其中，所述公扣自所述公扣的顶端侧依次包括第1外螺纹部、中间密封部以及第2外螺纹部，在所述第1外螺纹部与所述公扣的中间密封部之间设有朝向顶端侧的中间台肩面，所述母扣自所述母扣的里侧依次包括在紧固状态下供所述公扣的第1外螺纹部嵌合的第1内螺纹部、在紧固状态下供所述公扣的中间密封部嵌合的中间密封部以及在紧固状态下供所述公扣的第2外螺纹部嵌合的第2内螺纹部，在所述第1内螺纹部与所述母扣的中间密封部之间设有中间台肩面，所述母扣的中间台肩面与所述公扣的中间台肩面在轴向上相对，所述公扣还包含位于所述第1外螺纹部的基端侧的端部附近的公扣中间危险截面，所述母扣还包含位于所述第1内螺纹部的里侧的端部附近的母扣危险截面和位于所述第2内螺纹部的里侧的端部附近的母扣中间危险截面，在将所述公扣和所述母扣未紧固时的所述公扣中间危险截面的面积设为PICCSA、将所述公扣和所述母扣未紧固时的所述母扣中间危险截面的面积设为BICCSA并且将所述公扣和所述母扣未紧固时的所述母扣危险截面的面积设为BCCSA时，所述公扣和所述母扣满足以下的关系：PICCSA+BICCSA＞BCCSA0.70≤PICCSA/BICCSA≤0.95。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：井瀬景太，杉野正明，鹈饲信，中野日香理，
申请(专利权)人：瓦卢瑞克石油天然气法国有限公司，
类型：发明
国别省市：