[發明專利]管的螺紋接頭

有效

• 申請號: 201310279309.4
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103527870A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 長濱拓也;高橋一成;近常博;吉川正樹;高野順;川井孝將;植田正輝
• 申請（專利權）人: 杰富意鋼鐵株式會社
• 主分類號: F16L15/00
• 分類號: F16L15/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李洋;尹文會

技術領域

本發明涉及管的螺紋接頭，詳細而言涉及適用于包含通常在油井、氣井的勘探、生產中使用的管道以及殼體的油井管、即OCTG（oil?country?tubular?goods石油專用管材）、立管、以及管線管等鋼管的連接的、密封性和耐壓縮性優越的管的螺紋接頭。

背景技術

螺紋接頭廣泛應用于油井管等產油工業設施所使用的管的連接。以往，為了進行油、氣的勘探、生產所使用的管的連接而使用API（美國石油協會）標準所規定的標準的螺紋接頭。但是，近年來，原油、天然氣井的深井化取得進展，在直井的基礎上增加了水平井、定向井，因此挖掘、生產環境變苛刻。另外，由于在海洋、極地等惡劣環境下的井的開發增加，所以要求螺紋接頭實現耐壓縮性能、耐彎曲性能、外壓密封性能（耐外壓性能）等多樣化性能。因此，使用被稱為高級接頭的高性能的特殊螺紋接頭的情況增加。

高級接頭是將通常分別具備錐形螺紋、密封部（詳細而言為金屬接觸密封部）、臺肩部（詳細而言為扭矩臺肩部）的栓桿部件與箱部件結合的接頭。為了牢固地固定管接頭，錐形螺紋尤為重要，密封部擔負供箱部件與栓桿部件在該部分金屬接觸從而確保密封性的作用，臺肩部為在接頭的緊固中擔負限位器的作用的臺肩面。

圖2～圖4是油井管用高級接頭的示意性說明圖，上述圖2～圖4是圓管的螺紋接頭的縱向剖視圖。螺紋接頭具備栓桿部件3和與此對應的箱部件1，栓桿部件3（栓桿3）在其外表面具有外螺紋7和在栓桿3的前端側與外螺紋7鄰接地設置的被稱為頭部8（栓桿頭8）的無螺紋部。頭部8在其外周面具有密封部11，在其端面具有臺肩部12。相對的箱部件1在其內表面分別具有能夠與栓桿3的外螺紋7、密封部11、以及臺肩部12螺合或者接觸的部分、即內螺紋5、密封部13、以及臺肩部14。

近年來，反映出油井管的使用環境變得苛刻，從而對螺紋接頭的性能也要求在較高的軸向力、內壓、外壓下不產生泄露。

其中，作為提供特別耐壓縮載荷的螺紋接頭的方式，公知有例如專利文獻1所記載的方式，即：一種管螺紋接頭，其具有設置于第一管狀部件的端部的外螺紋要素、即栓桿；和設置于第二管狀部件的端部的內螺紋要素、即箱，其中，栓桿與箱分別具備螺紋部和至少一個扭矩臺肩面，栓桿的螺紋部的外螺紋牙與箱的螺紋部的內螺紋牙嵌合，栓桿的至少一個扭矩臺肩面與箱的至少一個扭矩臺肩面在管接頭的軸向抵接，該抵接的扭矩臺肩面的一方是構成該部件的橫截面方向端面的端面臺肩面，外螺紋部以及內螺紋部的螺紋牙是分別具備頂面、負載面以及插入面并且通過谷部而分離的近似梯形形狀的螺紋牙，該管螺紋接頭中，具有該端面臺肩面的部件中的端面臺肩面與最接近端面臺肩面的嵌合螺紋牙的負載面之間的軸向距離亦即唇緣長度，是栓桿以及箱的嵌合螺紋部中的、在外螺紋牙的負載面與內螺紋牙的負載面抵接時外螺紋牙的插入面與內螺紋牙的插入面之間的軸向間隙距離亦即插入面間隙的140倍以上。

據此，通過防止栓桿頭部8在施加壓縮載荷時的塑性變形，能夠確保氣密性。

專利文獻1：日本特表2009-531603號公報

在上述專利文獻1中，端面臺肩面構成栓桿部件或者箱部件的橫截面方向端面，因此意味著構成與部件的管軸正交的臺肩面。然而，按如作為現有例的圖3所示，通常臺肩部12、14的相互抵接面并非形成與管軸正交的面，而是形成以通過栓桿前端并與管軸正交的垂直面60為圓錐底、且在從該圓錐底觀察時在緊固時的螺紋接頭長度方向的非中央側具有頂點的直圓錐的錐面。即，臺肩部12、14的相互抵接面與上述垂直面60所成的角度θ亦即臺肩角度θ通常為0°以上（優選大于0°而在15°以下），與此相對，在專利文獻1中僅將θ=0°的情況作為對象，除去了θ＞0°的情況。因此，不明確專利文獻1的發明特定條件即唇緣長度與插入面間隙之間的特定關系（唇緣長度≥140×插入面間隙），在θ＞0°的情況下是否也能夠成為通過防止栓桿頭部8在施加壓縮載荷時的塑性變形來確保氣密性的臨界條件。

即，在現有的技術中存在如下課題，即：尚未確立在臺肩角度θ為0°以上的情況下通過防止栓桿頭部在施加壓縮載荷時的局部塑性變形來實現確保氣密性的機構。

發明內容