[发明专利]管用螺纹接头

说明书

本发明的目的在于，在将作为扭矩台肩发挥功能的中间台肩面设于二段螺纹的中间的管用螺纹接头中，实现承载有反复复合载荷的状况下的耐压缩性能的提高。通过使紧固前的母扣(3)的中间台肩面(33)与端部台肩面(34)之间的距离(L_B)比紧固前的公扣(2)的中间台肩面(23)与端部台肩面(24)之间的距离(L_P)大，从而在紧固完成时刻，中间台肩面(23、33)相互强力地按压接触以作为扭矩台肩发挥功能，但端部台肩面(24、34)未接触或轻微接触。以如下方式决定轴向距离之差(L_B－L_P)：当在紧固状态的公扣(2)和母扣(3)承载有某一程度的大小的压缩载荷时，公扣(2)和母扣(3)由于压缩载荷而在轴向上稍微压缩，端部台肩面(24、34)相互按压接触以负担压缩载荷的一部分。

技术领域

本公开涉及钢管等的连结所使用的管用螺纹接头。

背景技术

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、管道由多个钢管依次连结而成，该连结使用管用螺纹接头。油井所使用的钢管也被称为油井管。

管用螺纹接头的形式大致被分为整体型和组合型。整体型的管用螺纹接头例如公开于下述的专利文献1、专利文献2的图5-图7，组合型的管用螺纹接头例如公开于专利文献2的图4、专利文献3等。

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。

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，从而借助管接头将油井管彼此连结。即，在组合型中，直接连结的一对管材中的一个管材是油井管，另一个管材是管接头。

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端部的外螺纹部的元素，因此被称为母扣。

在油井管接头的最新的标准例如API 5C5 RP CAL-IV 2017中，与旧标准例如ISO-CAL IV 2002相比，Series A试验中的复合载荷椭圆的拉伸、压缩、内压、外压的各载荷增加。并且，近年，进一步进行高温高压深井的开发，油井管用螺纹接头的使用环境逐渐变得严格，特别是要求针对轴向压缩载荷的性能(在本说明书中也称为“耐压缩性能”。)的提高。

另一方面，在深井中，根据地层压力的深度分布的复杂程度，需要还增加套管的段数等，因此要求接头的最大外径即母扣的外径与油井管的管主体的外径大致相同程度的螺纹接头。母扣外径与油井管的管主体的外径大致相等的螺纹接头也被称为标准直连型(flush-type)螺纹接头。另外，母扣外径小于油井管的管主体的外径的大致108％的螺纹接头也被称为嵌入式直连型(semi-flush-type)螺纹接头。对于上述标准直连型和嵌入式直连型的螺纹接头而言，不仅要求较高的强度和密封性能，而且为了在有限的管壁厚内配置螺纹构造和密封构造，对各部位施加严格的尺寸制约。

如专利文献1所公开的那样，尺寸制约较大的标准直连型和嵌入式直连型的螺纹接头大多采用如下接头设计：在接头部的轴向中间设置中间台肩面，利用在其前后分别配置内侧螺纹部和外侧螺纹部而成的二段螺纹构成外螺纹和内螺纹。根据二段螺纹构造的接头设计，能够确保更大的危险截面的面积。

危险截面(CCS)是指当在紧固状态下承载拉伸载荷时产生最大应力的接头部分的纵截面(与管轴线正交的切断面中的纵截面)。在承载有过大的拉伸载荷的情况下，在危险截面的附近破损的可能性较高。