[发明专利]钢管用螺纹接头

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢管用螺纹接头(threaded joint for steel pipe)，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 shoulder portion))。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4是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。螺纹接头具备销3以及与该销3对应的套筒1，销3在其外表面具有外螺纹部7和与外螺纹部7邻接地设置在销3的前端侧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、亦即内螺纹部5、密封部13以及台肩部14。

作为与上述优质接头相关的现有技术，列举了专利文献1～3。

在图4的例子中，虽然金属接触密封部位于销头8的前端部，但在专利文献1中，提出为了增加耐外压性能而在销头8的螺纹部附近设置金属接触密封部，并将头部从密封部伸长至台肩部的螺纹接头。在该专利文献1所公开的螺纹接头中采用以与密封部形成不连续的形状的方式延长不与套筒接触的销头，以避免销头的厚度变薄的结构，除了上述耐外压性能的提高之外，也实现了耐轴向压缩性能的提高。

并且，在专利文献2中同样记载了如下情况：从密封部到销头前端设置成为附属部分(appendix)、并且也具有不与密封部连续的形状的部位，从而确保半径方向的刚性，降低轴向的刚性，在紧固时使该附属部分变形，在施加拉伸力的载荷时，利用该附属部分的复原来提高耐拉伸性能。

上述专利文献1、2所记载的将密封部位置设置在销的螺纹部位置附近而离开销头的设计对耐外压性能(external pressure resistance)、耐拉伸性能(tension resistance)的提高、以及使螺纹具有稳定的功能是有效的，该情况从FEM模拟(finite element method simulation)等也能够进行确认。并且，与密封部形成不连续的形状的销头在负载有较强的轴向压缩力的情况下，其自身变形，从而也具有使套筒部件的扭矩台肩部的塑性变形(plastic deformation)减轻的效果。但是另一方面，也存螺纹与头部的边界的不连续部发生过度变形的情况，认为这将依赖于紧固扭矩(make up torque)。