鋼管用螺紋接頭制造技術

提供能夠發揮較高的扭矩性能、較高的拉伸性能以及較高的密封性能的鋼管用螺紋接頭。螺紋接頭(1)包括管狀的公扣(10)和管狀的母扣(20)，該公扣(10)包含公扣臺肩(12)、外螺紋(11)以及公扣密封部(13)，該母扣(20)包含母扣臺肩(22)、內螺紋(21)以及母扣密封部(23)。外螺紋(11)和內螺紋(21)由楔形螺紋構成。公扣密封部(13)設于公扣臺肩(12)與外螺紋(11)之間。母扣密封部(23)對應于公扣密封部(13)而設于母扣(20)的內周面。在緊固狀態下，公扣臺肩(12)與母扣臺肩(22)分開。螺紋接頭(1)滿足以下的式(1)。式(1)中，LP為外螺紋(11)的載荷面(111)間的節距，SP為外螺紋(11)的插入面(112)間的節距。3％≤(LP－SP)/LP≤7％(1)。3％≤(LP－SP)/LP≤7％(1)。3％≤(LP－SP)/LP≤7％(1)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】鋼管用螺紋接頭


[0001]本公開涉及鋼管用螺紋接頭。

技術介紹

[0002]例如，在油井、天然氣井等(以下也統稱為“油井”)的勘探或生產、油砂、頁巖氣等非常規型資源的開發、二氧化碳的回收、儲存(CCS(Carbon dioxide Capture and Storage))、地熱發電、或者溫泉等中，使用被稱為油井管的鋼管。鋼管彼此的連結使用螺紋接頭。
[0003]這種鋼管用螺紋接頭的形式大致被分為組合型和整體型。在組合型的情況下，作為連結對象的一對管材中的一個管材是鋼管，另一個管材是管接頭。在該情況下，在鋼管的兩端部的外周形成有外螺紋，在管接頭的兩端部的內周形成有內螺紋。并且，鋼管的外螺紋擰入管接頭的內螺紋，由此兩者緊固并連結。在整體型的情況下，作為連結對象的一對管材均是鋼管，不使用額外的管接頭。在該情況下，在鋼管的一端部的外周形成有外螺紋，在另一端部的內周形成有內螺紋。并且，一個鋼管的外螺紋擰入另一個鋼管的內螺紋，由此兩者緊固并連結。
[0004]通常，形成有外螺紋的管端部的接頭部分包含插入內螺紋的要素，因此被稱為“公扣”。另一方面，形成有內螺紋的管端部的接頭部分包含承接外螺紋的要素，因此被稱為“母扣”。上述的公扣和母扣是管材的端部，因此均呈管狀。
[0005]例如對于大深度的油井所使用的螺紋接頭，在較淺的部分施加由油井管的自重產生的較大的拉伸載荷，在較深的部分施加由熱膨脹產生的較大的壓縮載荷。
[0006]另外，對于螺紋接頭而言，針對來自內部的流體壓力(以下也稱為“內壓”)和來自外部的流體壓力(以下也稱為“外壓”)而需要密封性能，深度越深則要求的密封性能也越高。因此，對于螺紋接頭而言，設有金屬彼此接觸的金屬密封部。金屬密封部由設于公扣的外周面的公扣密封部和設于母扣的內周面的母扣密封部構成。公扣密封部的直徑比母扣密封部的直徑稍大。將公扣密封部和母扣密封部的直徑之差稱為干涉量。當緊固螺紋接頭而密封部彼此密合時，由于干涉量而導致公扣密封部縮徑且母扣密封部擴徑。通過各個密封部要恢復到原來的直徑的彈性恢復力，在密封部產生接觸壓力而密封部整周密合，發揮密封性能。
[0007]美國再發行專利技術專利第30647號說明書(專利文獻1)、美國專利技術專利第6158785號說明書(專利文獻2)以及國際公開WO2015/194193號(專利文獻3)公開使用楔形螺紋的螺紋接頭。楔形螺紋的螺紋牙寬度沿著螺旋方向逐漸變化。楔形螺紋也被稱為燕尾形，能夠得到較高的扭矩性能。但是，在專利文獻1～3中均完全未記載楔形螺紋的螺紋牙寬度的變化率。
[0008]日本特表2012
?
512347號公報(專利文獻4)也公開使用楔形螺紋的螺紋接頭。在外螺紋區域的兩端附近，外插入牙側面間的導程和外載荷牙側面間的導程均恒定。同樣，在內螺紋區域的兩端附近也是，內插入牙側面間的導程和內載荷牙側面間的導程均恒定。因而，在螺紋區域的兩端附近，螺紋牙寬度恒定。雖然可以確認在載荷牙側面間的導程與插入牙
側面間的導程之間存在差，但該差的具體的數值完全未被記載。
[0009]本說明書引用以下的現有技術文獻。
[0010]專利文獻1：美國再發行專利技術專利第30647號說明書
[0011]專利文獻2：美國專利技術專利第6158785號說明書
[0012]專利文獻3：國際公開WO2015/194193號
[0013]專利文獻4：日本特表2012
?
512347號公報

技術實現思路

[0014]楔形螺紋的載荷面和插入面具有負的牙型半角，因此楔形螺紋在緊固時通過相互鎖定來發揮較高的扭矩性能。另外，對于楔形螺紋而言，為了容易緊固，有時螺紋牙寬度隨著靠近公扣或母扣的頂端而變窄。換言之，在載荷面節距與插入面節距之間存在差。該節距差被稱為“變化導程”。變化導程決定公扣和母扣的頂端附近的螺紋牙寬度。
[0015]考慮到由螺紋節距的絕對值產生的影響，有時也使用“楔率(Wedge Ratio)”來代替變化導程。楔率是用變化導程除以載荷面節距而得到的，作為變化導程相對于載荷面節距的比率而以百分比表示。
[0016]楔率較大表示螺紋牙寬度的減少率也較大。若楔率較大，則螺紋牙寬度在公扣和母扣的頂端附近變窄。若螺紋牙寬度較窄，則在施加有較大的拉伸載荷時，存在楔形螺紋無法承受而螺紋牙本身被破壞的可能性。因此，需要注意楔率的設定。以下，將楔形螺紋能夠承受拉伸載荷的性能稱為“拉伸性能”。
[0017]上述專利文獻4(日本特表2012
?
512347號公報)公開楔率的適當化。但是，不存在除了評價了楔率對拉伸性能的影響以外還評價了楔率對扭矩性能和密封性能的影響的文獻。
[0018]本公開的目的在于，提供一種能夠發揮較高的扭矩性能、較高的拉伸性能以及較高的密封性能的鋼管用螺紋接頭。
[0019]本專利技術人對使扭矩性能和拉伸性能一并提高的適當的楔率反復進行了深入研究，結果發現，通過使楔率變化，能夠發揮較高的扭矩性能、較高的拉伸性能以及較高的密封性能。
[0020]本公開的鋼管用螺紋接頭包括管狀的公扣和管狀的母扣。管狀的公扣形成于鋼管的一個頂端部。管狀的母扣供公扣插入而與公扣緊固。公扣包含公扣臺肩、外螺紋以及公扣密封部。公扣臺肩設于公扣的頂端部，具有環狀面。外螺紋設于公扣的外周面。外螺紋由楔形螺紋構成。公扣密封部設于公扣臺肩與外螺紋之間，設于公扣的外周面。母扣包含母扣臺肩、內螺紋以及母扣密封部。母扣臺肩對應于公扣臺肩而設于母扣的里端部，具有環狀面。內螺紋對應于外螺紋而設于母扣的內周面。內螺紋由楔形螺紋構成。母扣密封部對應于公扣密封部而設于母扣的內周。在將公扣和母扣緊固時，公扣臺肩與母扣臺肩分開。螺紋接頭滿足以下的式(1)。
[0021]3％≤(LP－SP)/LP≤7％
???
(1)
[0022]式(1)中，LP為外螺紋的載荷面間的節距。SP為外螺紋的插入面間的節距。
附圖說明
[0023]圖1是實施方式的鋼管用螺紋接頭的沿著管軸線方向的縱剖視圖。
[0024]圖2是放大圖1中的外螺紋和內螺紋而得到的縱剖視圖。
[0025]圖3是放大圖1中的金屬密封部而得到的縱剖視圖。
[0026]圖4是表示供密封性能的評價所使用的載荷條件的路徑的圖。
[0027]圖5是表示載荷面節距為7.2mm的情況下的楔率與屈服扭矩的關系的圖表。
[0028]圖6是表示載荷面節距為8.64mm的情況下的楔率與屈服扭矩的關系的圖表。
[0029]圖7是表示載荷面節距為10.8mm的情況下的楔率與屈服扭矩的關系的圖表。
[0030]圖8是表示載荷面節距為7.2mm的情況下的楔率與等效塑性應變的關系的圖表。
[0031]圖9是表示載荷面節距為8.64mm的情況下的楔率與等效塑性應變的關系的圖表。
[0032]圖10是表示載荷面節距為10.8mm的情況下的楔率與等效塑性應變的關系本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種鋼管用螺紋接頭，其中，該鋼管用螺紋接頭包括：管狀的公扣，其形成于鋼管的一個頂端部；以及管狀的母扣，其供所述公扣插入而與所述公扣緊固，所述公扣包含：公扣臺肩，其設于所述公扣的頂端部，具有環狀面；外螺紋，其設于所述公扣的外周面，由楔形螺紋構成；以及公扣密封部，其設于所述公扣臺肩與所述外螺紋之間，設于所述公扣的外周面，所述母扣包含：母扣臺肩，其對應于所述公扣臺肩而設于所述母扣的里端部，具有環狀面；內螺紋，其對應于所述外螺紋而設于所述母扣的內周面，由楔形螺紋構成；以及母扣密封部，其對應于所述公扣密封部而設于所述母扣的內周面，在將所述公扣和所述母扣緊固時，所述公扣臺肩與所述母扣臺肩分開，該鋼管用螺紋接頭滿足以下的式(1)，3％≤(LP－SP)/LP≤7％ (1)式(1)中，LP為所述外...

【專利技術屬性】
技術研發人員：奧洋介，堂內貞男，
申請(專利權)人：瓦盧瑞克石油天然氣法國有限公司，
類型：發明
國別省市：