特許 7445002 部分的にロックせずに係合する自動ロック式ねじ接続部

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-27

(45)【発行日】2024-03-06

(54)【発明の名称】部分的にロックせずに係合する自動ロック式ねじ接続部

(51)【国際特許分類】

   E21B 17/042 20060101AFI20240228BHJP

   F16L 15/06 20060101ALI20240228BHJP

   E21B 1/36 20060101ALI20240228BHJP

【ＦＩ】

E21B17/042

F16L15/06

E21B1/36

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2022545784

(86)(22)【出願日】2021-01-25

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-20

(86)【国際出願番号】 EP2021051552

(87)【国際公開番号】W WO2021151810

(87)【国際公開日】2021-08-05

【審査請求日】2022-09-13

(31)【優先権主張番号】20153787.5

(32)【優先日】2020-01-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】504255249

【氏名又は名称】ヴァルレック オイル アンド ガス フランス

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】オット，ウェスレー

(72)【発明者】

【氏名】グレンジャー，スコット

【審査官】高橋 雅明

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１８－５００５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５３７７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０５２１４０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表平０９－５０７１００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｂ １７／０４２

Ｆ１６Ｌ １５／０６

Ｅ２１Ｂ １／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の管状要素と、第２の管状要素と、を備えるねじ接続部であって、前記第１の管状要素（５）は、パイプ本体と、前記パイプ本体の遠位端に設けられた雄部材（１）と、を有し、前記第２の管状要素（６）は、別のパイプ本体と、前記別のパイプ本体の遠位端に設けられた雌部材（２）と、を有し、前記雄部材（１）は、その外周面において少なくとも１つの雄ねじ領域（３）を有し、雄側末端面（７）を終端とし、前記雌部材（２）は、その内周面において少なくとも１つの雌ねじ領域（４）を有し、雌側末端面（８）を終端とし、
前記雄ねじ領域（３）は、前記雄側末端面から前記第１の管状要素の前記パイプ本体に向かう方向にねじ谷底幅（ＷＲｐ）が減少する第１の部分と、前記第１の部分に隣接し、前記ねじ谷底幅が一定の最小幅（ＷＲｐｍｉｎ）に維持される第２の部分と、を有する雄ねじ山を備え、前記雄側末端面（７）に最も近い歯は、前記雄ねじ山の谷底の最大幅（ＷＲｐｍａｘ）を有し、
前記雌ねじ領域（４）は、前記雌側末端面から前記第２の管状要素の前記パイプ本体に向かう方向に沿ってねじ谷底幅（ＷＲｂ）が減少する第１の部分と、前記第１の部分に隣接し、前記ねじ谷底幅が一定の最小幅（ＷＲｂｍｉｎ）に維持される第２の部分と、を有する雌ねじ山を備え、前記雌側末端面（８）に最も近い歯は、前記雌ねじ山の谷底の最大幅（ＷＲｂｍａｘ）を有し、
前記雄ねじ山および前記雌ねじ山のそれぞれの前記第１の部分は、自動ロック式の配置において部分的に締め付けられて、前記ねじ接続部にロック領域（１０）を提供し、
前記ロック領域の軸方向半分の長さの位置において、中間ロック位置（Ｍ）が画定され、ここで、前記中間ロック位置におけるピッチ線径ＴＤａｖｇは、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づく前記パイプ本体の公称外径をＯＤ、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づく前記パイプの公称幅をＷＴ、およびＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づく前記パイプ本体の最大許容内径をＩＤｍａｘとすると、次式のように定義される、ねじ接続部。

【数1】

【請求項2】

前記ロック領域は、係合した前記雄ねじ山および前記雌ねじ山の締め付け後全長の６０％超を占める、請求項１に記載のねじ接続部。

【請求項3】

前記ロック領域は、２つの非ロック領域（２２，２３）の間に位置し、前記非ロック領域の各々は、前記ロック領域の長手方向側部（２４，２５）にそれぞれ隣接している、請求項１または２に記載のねじ接続部。

【請求項4】

前記雄ねじ領域は、雄側スタブフランクのリード（ＳＦＬ＿ｐ）が前記雄ねじ山上の単一の位置（２４）で変化するように、単一の連続した螺旋から構成された雄型一条ねじを含み、前記雌ねじ領域は、雌側スタブフランクのリード（ＳＦＬ＿ｂ）が前記雌ねじ山上の単一の位置（２５）で変化するように、単一の連続した螺旋から構成された雌型一条ねじを含み、前記雄側スタブフランクおよび前記雌側スタブフランクのリードの変化は、それぞれ異なる位置で生じて、その２つの前記位置の間にロック領域が画定され、前記雄側ロードフランクのリード（ＬＦＬ＿ｐ）および前記雌側ロードフランクのリード（ＬＦＬ＿ｂ）は、前記雄ねじ領域全体および前記雌ねじ領域全体に沿ってそれぞれ一定に維持される、請求項１～３のいずれか１項に記載のねじ接続部。

【請求項5】

前記雄ねじ領域は、雄側ロードフランクのリード（ＬＦＬ＿ｐ）が前記雄ねじ山上の単一の位置で変化するように、単一の連続した螺旋から構成された雄型一条ねじを含み、前記雌ねじ領域は、雌側ロードフランクのリード（ＬＦＬ＿ｂ）が前記雌ねじ山上の単一の位置で変化するように、単一の連続した螺旋から構成された雌型一条ねじを含み、前記雄側ロードフランクおよび前記雌側ロードフランクのリードの変化は、それぞれ異なる位置で生じて、その２つの前記位置の間にロック領域が画定され、前記雄側スタブフランクのリード（ＳＦＬ＿ｐ）および前記雌側スタブフランクのリード（ＳＦＬ＿ｂ）は、前記雄ねじ領域全体および前記雌ねじ領域全体に沿ってそれぞれ一定に維持される、請求項１～３のいずれか１項に記載のねじ接続部。

【請求項6】

ロードフランクのリードとスタブフランクのリードとの差である前記第１の部分によって提供される前記ロック領域におけるくさび比は、０．１５ｍｍ未満に設定される、請求項１～５のいずれか１項に記載のねじ接続部。

【請求項7】

前記雄ねじ領域（３）および前記雌ねじ領域（４）は、母線方向にテーパが付けられており、これは、テーパ角度である角度θを形成し、前記テーパ角度は、前記雄ねじ領域および前記雌ねじ領域の母線と前記接続部の軸（１０）との間の角度であり、前記テーパは、１／６～１／１８の範囲であり、好ましくは１／６～１／１０の範囲から選択され、より好ましくは約１２．５％であり、前記ロック領域における前記雄ねじ山および前記雌ねじ山の山頂および谷底は、前記ねじ領域のテーパの母線と平行になっている、請求項１～６のいずれか１項に記載のねじ接続部。

【請求項8】

前記ロック領域の軸方向半分の長さの位置において、中間ロック位置（Ｍ）が画定され、ここで、前記中間ロック位置から前記ロック領域の長手方向側部までの長さＬｎｌは、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づく前記パイプ本体の公称外径をＯＤ、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づく前記パイプ本体の最大許容内径をＩＤｍａｘ、前記ピッチ線から前記ロック領域における谷底または山頂までの垂直方向距離をＴＨｐｉｔｃｈ、および前記ねじ領域のテーパ角度をθとすると、次式のように定義される、請求項１～７のいずれか１項に記載のねじ接続部。

【数2】

【請求項9】

前記雄ねじ山および／または前記雌ねじ山の谷底の最大幅は、対応する前記雄ねじ山または前記雌ねじ山の谷底の最小幅の２倍を下回るように設定され、ここで、
ＷＲｂｍａｘ≦２＊ＷＲｂｍｉｎ
および／または
ＷＲｐｍａｘ≦２＊ＷＲｐｍｉｎ
である、請求項１～８のいずれか１項に記載のねじ接続部。

【請求項10】

前記第２の管状要素の前記パイプ本体に最も近い前記雌ねじ山の谷底は、前記第１の管状要素の前記パイプ本体に最も近い前記雄ねじ山の谷底と同じ谷底幅を有する（ＷＲｂｍｉｎ＝ＷＲｐｍｉｎ）、請求項１～９のいずれか１項に記載のねじ接続部。

【請求項11】

前記パイプ本体に近い前記雄ねじ山および前記雌ねじ山のそれぞれの歯は、不完全なねじ山の高さを有し、および／または前記歯自体が不完全である、請求項１～１０のいずれか１項に記載のねじ接続部。

【請求項12】

前記雌ねじ山は、前記雌側末端面（８）から開始し、前記雄ねじ山は、前記雄側末端面（７）から開始する、請求項１～１１のいずれか１項に記載のねじ接続部。

【請求項13】

前記雄ねじ領域（３）および前記雌ねじ領域（４）の歯は、蟻継ぎ式プロファイルを有し、αおよびβは、前記接続部の軸に垂直な前記ロードフランクの角度および前記スタブフランクの角度をそれぞれ表し、それぞれ５°未満である、請求項１～１２のいずれか１項に記載のねじ接続部。

【請求項14】

前記雄ねじ山の歯の山頂および前記雌ねじ山の歯の山頂は、前記ロック領域において対応する谷底と干渉し、前記谷底／前記山頂の干渉部における直径干渉は、前記パイプ本体の公称外径の０．００２０倍～０．００３０倍の範囲である、請求項１～１３のいずれか１項に記載のねじ接続部。

【請求項15】

前記ねじ接続部は、遠位当接面から離れており、前記雄部材の自由端は、前記雌部材から離れており、前記雌部材の自由端は、前記雄部材から離れている、請求項１～１４のいずれか１項に記載のねじ接続部。

【請求項16】

前記雄部材および前記雌部材は、前記ロック領域の横に追加のシール面を有さないようになっている、請求項１～１５のいずれか１項に記載のねじ接続部。

【請求項17】

前記ねじ接続部は、半埋込み型のものであり、前記第１の管状要素および前記第２の管状要素は、一体であり、前記第１の管状要素および前記第２の管状要素の各々は、雄部材および雌部材を備える、請求項１～１６のいずれか１項に記載のねじ接続部。

【請求項18】

前記雄ねじ領域および前記雌ねじ領域は、一条ねじである、請求項１～１７のいずれか１項に記載のねじ接続部。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部分的にロックせずに係合する自動ロック式ねじ接続部に関する。

【背景技術】

【0002】

本発明の目的は、シェールガス事業を行う顧客の信頼性とコスト効率を最適化することであり、特に、そのようなシェールガス井の坑井健全性を向上させることである。本発明による接続部は、傾斜坑井および水平坑井などの複雑な構成を有する坑井においても、ケーシングを用いた掘削などのような特殊な用途に必要な高いトルクに耐えることができる。したがって、本発明は、２０１６年に作成されたＡＰＩテクニカルレポート（ＴＲ）５ＳＦ「Guidelines for Evaluation Casing Connection Performance in Multi-Fractured Horizontal Wells」で言及されているような、引張、圧縮、内圧および外圧、ならびに曲げなどの複合負荷の厳しいテストプログラムに耐えることができる、ケーシングおよびチュービングのためのねじ継手を提案する。設置負荷は接続部に疲労をもたらし、刺激負荷は水圧破砕をシミュレートし、生産負荷は接続部における曲げと高温でのミーゼス相当応力をテストする。

【0003】

本発明の設計は、特に中間ケーシング、そして特にフラッキングに使用されるケーシングに適している。

【0004】

通常、ねじ接続部は、第１の管状要素と第２の管状要素とを備え、そのうちの一方の第１のパイプ本体の一端には雄部材が設けられ、他方の第２のパイプ本体の他端には雌部材が設けられ、各部材にはねじ領域が設けられる。

【0005】

従来から、雄ねじ領域と雌ねじ領域とを締め付けることで雄部材と雌部材とを接続して、この組立体を接続部として画定することが知られている。

【0006】

その一方で、一体型の接続タイプの場合、第１のパイプ本体と第２のパイプ本体は両方鋼製パイプであり、カップリングは使用しない。この場合、互いに隣接する鋼製パイプは、カップリングを使用することなく互いに直接接続される。隣接する鋼製パイプは、同じ公称外径と同じ壁厚を有し、両方のパイプ端部にねじ領域を設けるために端部を成形する必要がある。好ましくは、雄部材はカシメ加工され、雌部材はねじ加工される前に拡張される。

【0007】

ねじ接続部の位置における外径の増加および対応する内径の減少は、規定通りのドリフト公差を維持し、そのようなケーシングを具備する坑井の健全性の摂動を回避するように許容範囲の外径公差を維持するために、ＡＰＩ規格に基づいて決定される。

【0008】

したがって、通常、半埋込み型（semi flush）のねじ接続部の場合、従来の主要な寸法では、ねじ接続部の公称外径は、パイプ本体の公称外径の１０６％未満である必要があり、ねじ接続部の内径は、ＡＰＩ規格ＲＰ５Ｃ５で規定されているＡＰＩドリフト要件に準拠するようになっている。

【0009】

このように構成された管状要素のストリングは、坑井のケーシングを用いて掘削を行う際に回転させる場合がある。このため、飛び出すことなくストリングを坑井内に進行させるのに十分な回転トルクを伝達することができように、構成要素を高いトルクで互いに締め付ける必要がある。ストリングに回転運動を加えてパイプ内に進行させる際に、直径が最も大きいパイプ本体から、最も低い位置にあるストリングの、直径がより小さいパイプ本体へ回転運動が漸次的に伝達される。

【0010】

従来製品では、一般に、締め付けられた位置において対応するショルダ面に当接するパイプ本体の自由端に設けられた当接面の締め付けによる協働によって、締め付けトルクを得ることができる。しかしながら、当接面の範囲は管の厚さの数分の１であるため、特に直径が小さいパイプ本体に関する場合、過度に高い締め付けトルクが加えられると、即座に当接面の臨界可塑化閾値に達してしまう。

【0011】

これらの接続部の大きな課題として、坑井内の適切な位置に接続部が配置されたときに、十分なシール性能を提供することが挙げられる。生産工程では、ケーシングの内圧が大きく変化して、接続部が流体にさらされる。そのため、必要とされる液密性を確保しつつ、トルク容量とシール性能を同時に最適化するために一体型の接続部が使用される。

【0012】

米国特許第７６６１７２８号には、十分なトルク容量を実現する一体型のねじ接続部が記載されている。ここで、接続部は、当接面を有しておらず、低いテーパを付けられたねじ山を有する２つのねじ領域に依存している。両方のねじ領域は、自動ロック式の配置にある。両方のねじ領域は、雄側端部（ピン部材とも呼ばれる）のねじ山と雌側端部（ボックス部材とも呼ばれる）のねじ山とを有し、一定のリードを有し、スタブフランクのスタブ側リードがロードフランクのロード側リードと等しくないため、ねじ山の幅が変化されている。このようなタイプのねじ山は、くさび形ねじ山と呼ばれる。上記文献によれば、液体と気体の両方に対して最適なシール性能を得るために、金属対金属のシールを用いたシール性能が提供されている。雄部材および雌部材の各々は、自動ロック式の締め付けに応じてねじ領域が協働したときに締め付け接触（干渉接触とも呼ばれる）で互いに協働することができるシール面を有する。

【0013】

従来、雄側端部のねじ山は、ピン側ねじ山頂と、ピン側ねじ谷底と、ピン側ロードフランクと、ピン側スタブフランクと、を有する。雌側端部のねじ山は、ボックス側ねじ山頂と、ボックス側ねじ谷底と、ボックス側ロードフランクと、ボックス側スタブフランクと、を有する。より詳細には、くさび形ねじでは、雄側端部または雌側端部のねじ山（または歯）の山頂幅は、雄側端部または雌側端部からの軸方向距離が増加するにつれて、漸次的にそれぞれ増加する。

【0014】

くさび形ねじは、ロードフランクのリードＬＦＬとスタブフランクのリードＳＦＬとの間のゼロではない差であるくさび比を有することを特徴とする。ここで、ロードフランクのリードＬＦＬは、スタブフランクのリードＳＦＬよりも厳密に大きいか厳密に小さいかのいずれかであり、その差は、それぞれのリード値で算出される。従来のくさび形ねじにおいて、ピン部材およびボックス部材のそれぞれのリードＬＦＬは互いに等しく、同様に、ピン部材およびボックス部材のそれぞれのリードＳＦＬも互いに等しい。したがって、くさび比は、ピン部材およびボックス部材について同じである。締め付けの際には、雄ねじ山および雌ねじ山（または歯）は、ロック地点に対応する予測可能な位置で互いにロックされ、完成する。

【0015】

より具体的には、雄ねじ山（または歯）のスタブフランクおよびロードフランクの両方が、対応する雌ねじ山（または歯）のスタブフランクおよびロードフランクに対してそれぞれロックするときに、自動ロック式のねじのためのロックが生じる。そのため、締め付けトルクは、これらのフランク間の接触面のすべて、すなわち、先行技術における当接面によって構成されるものよりも実質的に非常に大きい総表面積によって実現される。

【0016】

しかしながら、外径が小さく、壁厚が薄いパイプに適合するようにこのタイプの接続部を小型化した場合、ねじ山の歯の高さがトルク容量を計算するための重要なパラメータであるため、小型化したねじ領域における挙動は予想通りとはならない。したがって、純粋に小型化した場合に要求されているトルク容量とシール性能を得ることができないため、このような開示における接続部の設計を十分に検討する必要がある。また、既知の接続部の寸法を小さくする別の方法として、ねじ領域におけるターン数を減らす方法が挙げられるが、その場合、トルク容量がそれに伴って著しく低下する。

【0017】

国際公開第２０１９／０７６６２２号には、当該技術分野において、液密性のみを有する準特殊接続専用の別のねじ接続部が記載されている。この文献には、ピン側およびボックス側のねじ山プロファイルが、それぞれのねじ領域の両端に規則的な歯を備えるように、ピン部材およびボックス部材の両方のリードプロファイルに２倍の高さを有する歯から構成されたねじ領域を有する接続部が記載されている。これらの規則的な歯は、同じ山頂幅と同じ谷底幅を有する隣接する歯である。ピン側およびボックス側のねじ領域は、これらの規則的な歯の間でくさび形ねじを有する。ピン側およびボックス側のくさび形ねじ山は、テーパを付けられたねじ領域に沿った同じ位置に正確に配置されていないため、部分的にのみ自動ロック式に係合する。

【0018】

ただし、国際公開第２０１９／０７６６２２号による接続部の設計において、公称内径３１４．３３ｍｍ（１２．３８インチ）に対応する外径３４６ｍｍ（１３と５／８インチ）と重量８８．２の接続部で試験を行った結果、１４０ｋｓｉ超の高い降伏強度を有する材料を用いた複合負荷試験に合格することができず、また、１２５ｋｓｉ以上の降伏強度を有する材料を用いた曲げ試験にも合格しなかった。ピン部材およびボックス部材の両方のリードプロファイルが複雑に変化しいるこの接続部は、パイプ本体の全外径が同じ接続プロファイルを有するように設計されているが、外径３４６ｍｍ（１３と５／８インチ）のような大きさで試験を行った結果、接続部の効率はパイプ本体の効率の７３％にしか達することができなかった。しかも、この接続部の設計は、外径３４６ｍｍ（１３と５／８インチ）以下、材料の降伏強度１２５ｋｓｉ以上のパイプには適していないと考えられる。また、ねじ山が小さくなるとねじ山のトルク容量が著しく低下するため、接続部のすべての部分を小型化するのは不可能である。

【0019】

そのため、公称径が３４６ｍｍ（１３と５／８インチ）未満のパイプでも、曲げ加工および高温曲げ加工においてＡＰＩ規格５Ｃ５：２０１７ＣＡＬ－Ｉの液密性を保証しながら、機械加工に対してより広い公差を提供し、取り扱いおよび運用中に損傷を受けにくく、組み付け／分解サイクルの許容可能な回数が多いための耐用年数が長い、費用対効果の高い接続部が必要とされている。また、特に外径が７６．２ｍｍ（３インチ）～１５２．４ｍｍ（６インチ）の範囲の小さいパイプ本体に対して、より高いトルク、より速い組み付け、およびより経済的に製造可能な接続部が必要とされている。これらのニーズは、パイプ本体の効率の８５％を超える接続部の効率に対するニーズと組み合わされる。

【0020】

このため、特に外径が３４６ｍｍ（１３と５／８インチ）未満のパイプ本体について、坑井の側部にケーシングを設置する際のストリングの回転による周期的な疲労、およびその後の水圧破砕工程における高い内圧、曲げおよび高温にさらされるなど、シェール井特有の要件に加えて、上記トルク要件に耐えられる特定の解決策が必要とされている。また、水密性試験および曲げ状態下での試験を含む厳しい試験も行った。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0021】

このため、本発明の目的は、ロックねじが液体に耐えるのに十分なシールを提供し、十分なトルク容量を提供することができるように、自動ロック式のねじを有するシェール用途専用の半埋込み型の準特殊接続部を提供することである。解決するべき上記の要件に加えて、このような接続部は、ピン部材およびボックス部材の両方における機械加工挿入ツールの経路の数という点で、合理的な製造コストであることも必要である。

【課題を解決するための手段】

【0022】

より具体的には、本発明は、第１の管状要素と、第２の管状要素と、を備えるねじ接続部を提供する。第１の管状要素は、パイプ本体と、パイプ本体の遠位端に設けられた雄部材と、を有する。第２の管状要素は、別のパイプ本体と、そのパイプ本体の遠位端に設けられた雌部材と、を有する。雄部材は、その外周面において少なくとも１つの雄ねじ領域を有し、雄側末端面を終端とし、雌部材は、その内周面において少なくとも１つの雌ねじ領域を有し、雌側末端面を終端とする。

【0023】

雄ねじ領域は、雄側末端面から第１の管状要素のパイプ本体に向かう方向にねじ谷底幅（ＷＲｐ）が減少する第１の部分と、第１の部分に隣接して、ねじ谷底幅が一定の最小幅（ＷＲｐｍｉｎ）に維持される第２の部分と、を有する雄ねじ山を備える。雄側末端面に最も近い歯は、雄ねじ山の谷底の最大幅（ＷＲｐｍａｘ）を画定する。

【0024】

雌ねじ領域は、雌側末端面から第２の管状要素のパイプ本体に向かう方向に沿ってねじ谷底幅（ＷＲｂ）が減少する第１の部分と、第１の部分に隣接して、ねじ谷底幅が一定の最小幅（ＷＲｂｍｉｎ）に維持される第２の部分と、を有する雌ねじ山を備える。雌側末端面（８）に最も近い歯は、雌ねじ山の谷底の最大幅（ＷＲｂｍａｘ）を画定する。

【0025】

ここで、雄ねじ山および雌ねじ山の第１の部分は、自動ロック式の配置において部分的に締め付けられて、ねじ接続部にロック領域を提供する。

【0026】

本発明による接続部の技術的利点として、本発明による接続部に関するトルクチャートが基本的な締め付け性質と先行技術による接続部のための平均トルク帯よりも広い公差を許容するので、組み立ての際に従うべき特定の締め付けトルクチャートが必要ないことが挙げられる。この利点は、このタイプの接続部を実現するためのコストを下げるために重要である。

【0027】

本発明の別の利点として、リグのトルク容量を用いて締め付けトルクが実現可能であること、およびスタブフランクとロードフランクの両方が互いに接触しているときに、手で締めた後に接続部を１．５ターン未満で締め付けることができることが挙げられる。より詳細には、本発明による接続部は、挿入から最終締め付け位置まで４ターン未満しか必要としない。

【0028】

また、本発明の別の利点として、曲げなしでも、曲げあり且つ液密性を確保するために曲げ試験プロトコルにおいて高温でも、接続部がＡＰＩ規格ＲＰ５Ｃ５：２０１７ＣＡＬ－ＩシリーズＢに準拠することが挙げられる。また、接続部が４０，０００回以上疲労にさらされた後でも、液密性を実証することができた。本発明の任意選択の補完的または置換可能な特徴を以下に示す。

【0029】

好ましくは、ロック領域は、係合した雄ねじ山と雌ねじ山の締め付け後全長の６０％超を占めていてもよい。

【0030】

特に、ロック領域は、２つの非ロック領域の間に位置していてもよい。非ロック領域の各々は、ロック領域の長手方向側部にそれぞれ隣接している。

【0031】

本発明の第１の実施形態によれば、雄ねじ領域は、雄側スタブフランクのリード（ＳＦＬ＿ｐ）が雄ねじ山上の単一の位置（２４）で変化するように、単一の連続した螺旋から構成された雄型一条ねじを含んでいてもよく、雌ねじ領域は、雌側スタブフランクのリード（ＳＦＬ＿ｂ）が雌ねじ山上の単一の位置（２５）で変化するように、単一の連続した螺旋から構成された雌型一条ねじを含んでいてもよい。雄側スタブフランクおよび雌側スタブフランクのリードの変化は、それぞれ異なる位置で生じて、その２つの位置の間にロック領域が画定される。雄側ロードフランクのリード（ＬＦＬ＿ｐ）および雌側ロードフランクのリード（ＬＦＬ＿ｂ）は、雄ねじ領域全体および雌ねじ領域全体に沿ってそれぞれ一定に維持される。

【0032】

本発明の別の実施形態によれば、雄ねじ領域は、雄側ロードフランクのリード（ＬＦＬ＿ｐ）が雄ねじ山上の単一の位置で変化するように、単一の連続した螺旋から構成された雄型一条ねじを含み、雌ねじ領域は、雌側ロードフランクのリード（ＬＦＬ＿ｂ）が雌ねじ山上の単一の位置で変化するように、単一の連続した螺旋から構成された雌型一条ねじを含む。雄側ロードフランクおよび雌側ロードフランクのリードの変化は、それぞれ異なる位置で生じて、その２つの位置の間にロック領域が画定される。雄側スタブフランクのリード（ＳＦＬ＿ｐ）および雌側スタブフランクのリード（ＳＦＬ＿ｂ）は、雄ねじ領域全体および雌ねじ領域全体に沿ってそれぞれ一定に維持される。

【0033】

例えば、ロック領域におけるくさび比を０．１５ｍｍ未満に設定してもよい。

【0034】

好ましくは、雄ねじ領域および雌ねじ領域は、母線方向にテーパが付けられてもよく、これは、テーパ角度である角度θを形成する。テーパ角度は、雄ねじ領域および雌ねじ領域の母線と接続部の軸との間の角度である。テーパは、１／６～１／１８の範囲であり、好ましくは１／６～１／１０の範囲から選択され、より好ましくは約１２．５％である。ロック領域における雄ねじ山および雌ねじ山の山頂および谷底は、ねじ領域のテーパの母線と平行になっている。

【0035】

ロック領域の軸方向半分の長さの位置において、中間ロック位置（Ｍ）が画定される。ここで、中間ロック位置におけるピッチ線径ＴＤａｖｇは、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づくパイプ本体の公称外径をＯＤ、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づくパイプの公称幅をＷＴ、およびＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づくパイプ本体の最大許容内径をＩＤｍａｘとすると、次式のように定義される。（ＡＰＩ規格５ＣＴは、パイプの大きさについて公称ＯＤおよびＷＴを提供し、両方の寸法について公差も提供する。したがって、ＩＤｍａｘは、パイプ本体の最大許容外径およびパイプの最小許容幅を用いて算出される）。

【0036】

【数1】

【0037】

中間ロック位置におけるピッチ線径ＴＤａｖｇに関する上記定義は、本発明による接続部の定義をすべてのタイプのパイプ本体の大きさに適応させるのに有用である。

【0038】

ロック領域の軸方向半分の長さの位置において、中間ロック位置（Ｍ）が画定される。ここで、中間ロック位置からロック領域の長手方向側部までの長さＬｎｌは、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づくパイプ本体の公称外径をＯＤ、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づくパイプ本体の最大許容内径をＩＤｍａｘ、ピッチ線からロック領域における谷底または山頂までの垂直方向距離をＴＨｐｉｔｃｈ、およびねじ領域のテーパ角度をθとすると、次式のように定義される。

【0039】

【数2】

【0040】

中間ロック位置からロック領域の長手方向側部までの長さＬｎｌに関する上記定義は、本発明による接続部の定義を、ねじ山の高さを考慮してすべてのタイプのパイプ本体の大きさに適応させるのに有用である。

【0041】

好ましくは、雄ねじ山および／または雌ねじ山の谷底の最大幅は、対応する雄ねじ山または雌ねじ山の谷底の最小幅の２倍を下回るように設定されてもよい。これにより、加工コストを低くすることができる。

【0042】

第２の管状要素のパイプ本体に最も近い雌ねじ山の谷底は、第１の管状要素のパイプ本体に最も近い雄ねじ山の谷底と同じ谷底幅を有してもよい。

【0043】

パイプ本体に近い雄ねじ山および雌ねじ山のそれぞれの歯は、不完全なねじ山の高さを有してよく、および／または歯自体が不完全であってもよい。

【0044】

雌ねじ山は、雌側末端面から開始してもよく、雄ねじ山は、雄側末端面から開始してもよい。

【0045】

好ましくは、飛び出しを回避するために、雄ねじ領域および雌ねじ領域の歯は、蟻継ぎ式プロファイルを有してもよく、αおよびβは、接続部の軸に垂直なロードフランクの角度およびスタブフランクの角度をそれぞれ表し、それぞれ５°未満である。

【0046】

雄ねじ山の歯の山頂および雌ねじ山の歯の山頂の両方は、ロック領域において対応する谷底と干渉していてもよく、谷底／山頂の干渉部における直径干渉は、パイプ本体の公称外径の０．００２０倍～０．００３０倍の範囲であってもよい。

【0047】

本発明による接続部は、任意の遠位当接面から離れていてもよく、雄部材の自由端は、雌部材から離れており、同様に、雌部材の自由端は、雄部材から離れている。

【0048】

雄部材および雌部材の両方は、ロック領域の横に追加のシール面を有さないようになっていてもよい。

【0049】

ねじ接続部は、半埋込み型のものであってもよく、第１の管状要素および第２の管状要素は、一体であり、第１の管状要素および第２の管状要素の各々は、雄部材および雌部材を備える。

【0050】

雄ねじ領域および雌ねじ領域は、一条ねじであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0051】

本発明のさらなる特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面を参照してより明確になるであろう。

【図1】締め付けられた状態にある、本発明に係る自動ロック式ねじを備える接続部の片側半分を示す断面図である。

【図2】本発明の第１の実施形態を示すグラフであり、雄部材および雌部材の遠位端面間において、接続部が締め付けられたときの、図１に示す雄部材および雌部材のねじ山に沿った雄部材および雌部材のロードフランクおよびスタブフランクのリードの変化を示している。ｙ軸は、雄側スタブフランクのリード値（ＳＦＬ＿ｐ）、雄側ロードフランクのリード値（ＬＦＬ＿ｐ）、雌側スタブフランクのリード値（ＳＦＬ＿ｂ）、および雌側ロードフランクのリード値（ＬＦＬ＿ｂ）を表し、ｘ軸は、管状要素の長手方向軸に沿ったねじ山の位置を表す。

【図3】本発明に係る接続部の雌部材の片側半分を示す断面図である。

【図4】本発明に係る接続部の雌部材の片側半分を示す断面図である。

【図5】本発明に係る接続部の代替実施形態を示す、図２と同様のグラフである。

【図6】本発明に係る接続部の一実施形態による、雌側端部の雌側歯に締め付けられた雄側端部の雄側歯の詳細断面図である。

【図7】本発明に係る接続部の雄部材の遠位端の片側半分を示す詳細断面図である。

【図8】本発明に係る接続部の雌部材の遠位端の片側半分を示す詳細断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0052】

図１に示す管状ねじ接続部は、雄部材１が設けられた管状要素５と、雌部材２が設けられた第２の管状要素６と、を備える。雄部材１は、第１の管状要素５のパイプ本体から延在する。雌部材２は、第２の管状要素６のパイプ本体から延在する。

【0053】

好ましくは、管状要素５および６の両方は、互いに一体であり、パイプ本体を有する。パイプ本体の一方の第１の遠位端に雄部材があり、パイプ本体の反対側の遠位端に雌部材がある。管状要素の両方は、鋼から作製され、一実施例において、降伏強度が８０ｋｓｉ（５５０ＭＰａ）～１４０ｋｓｉ（９６５ＭＰａ）の範囲であり得る炭素マルテンサイト鋼である。

【0054】

例えば、材料のグレードは、８０ｋｓｉ（５５０ＭＰａ）～１４０ｋｓｉ（９６５ＭＰａ）の範囲である。例えば、グレードは、１００ｋｓｉ（６９０ＭＰａ）超であり、また、例えば、１２５ｋｓｉ（８６０ＭＰａ）に等しい。

【0055】

パイプ本体は、公称外径が３と１／２インチ（８８．９０ｍｍ）～１３と５／８インチ（３４６ｍｍ）の範囲であってもよく、パイプ本体の壁幅が８ｍｍ～２２ｍｍの範囲であってもよく、好ましくは、公称外径が１０インチ（２５４ｍｍ）未満であり、より好ましくは６インチ（１５２．４ｍｍ）未満である。

【0056】

ＡＰＩ規格５ＣＴ第１０版（２０１８年）には、通常のパイプ本体の公称外径が記載されており、各大きさに対応する接続部の許容外径は、以下の通りである。

【0057】

【表1】

【0058】

本発明による接続部の外径は、ＡＰＩ規格５ＣＴに記載されている次の大きさのカップリング接続部の外径と同じであるように選択される。

【0059】

本発明の一実施形態によれば、パイプ本体の外径は５．５インチ（１３９．７ｍｍ）、パイプ本体の壁幅０．３６１インチ（９．１７ｍｍ）に対応してパイプ本体の質量は２０ｌｂ／ｆｔであってもよい。本実施例について、カップリング接続部の外径は、１４７．３２ｍｍ（５．８インチ）となる。接続部の内径は、ＡＰＩ規格５ＣＴのドリフト／クリアランス要件に依存しており、締め付け公差に従って最大締め付けトルクで締め付けられても、ドリフトが生じるようになっている。

【0060】

雄部材は、雄側末端面７を終端とし、雄部材またはピン面の軸方向自由端を形成する。また、雄側末端面７は、第１の管状要素の軸方向自由面でもある。雌部材２は、雌側末端面８を終端とし、雌部材またはボックス面の軸方向自由端を形成する。また、雌側末端面８は、第２の管状要素の軸方向自由面でもある。雄側末端面７および雌側末端面８は、接続部の長手方向軸Ｘに対して半径方向に配向されている。雄側末端面７および雌側末端面８のいずれも、締め付けの終了時には当接していない。

【0061】

雄部材１および雌部材２の両方には、２つの要素の締め付けによる相互接続のために協働する、テーパが付けられたねじ領域３および４が設けられる。ねじ領域は、それぞれ機械加工されている。図１では、ねじ接続部が完全に締め付けられた状態で示されている。

【0062】

本発明によれば、接続部の効率は、パイプ本体の降伏強度の８０％超である。

【0063】

テーパが付けられたねじ領域３および４のテーパ角度θは、テーパが付けられた雄ねじ領域および雌ねじ領域の母線と接続部の長手方向軸Ｘとがなす角度である。このテーパは、１／６～１／１８の範囲であり、好ましくは１／６～１／１０の範囲から選択され、より好ましくは約１２．５％である。好ましくは、テーパ値は、１／８または１／６であってもよく、これは、３．６°および４．８°のテーパ角度θにそれぞれ対応している。

【0064】

本発明の第１の実施形態によれば、雄ねじ領域３および雌ねじ領域４は、一条ねじである。一条ねじとは、ねじ領域３および４の各々が、中断のない固有の単一のねじ切りされた渦巻き状の部分を有し、この渦巻き状部分は、連続した螺旋となっている。

【0065】

図１に示すように、ねじ領域３および４は、雄側末端面７および雌側末端面８からそれぞれ開始する。

【0066】

加工コストを削減するために、まず、雄部材および雌部材は、対象のねじ領域のテーパ角度でブランク加工される。このブランク加工されたテーパ角度は、ねじ山プロファイルの山頂を定義することになる。そのため、ねじ山頂をさらに加工する必要がない。図５に示す実施形態における山頂は、テーパ軸に平行である。

【0067】

図７および図８に示すように、末端面は、長手方向軸Ｘに垂直であり、面取り部７１、７２、８１および８２は、末端面から内面および外面に向けてそれぞれ機械加工されている。例えば、本発明の好ましい実施形態によれば、すべての面取り部が、末端面の平面に対して４５°の面取りとなっている。面取り部７１および８１は、雄部材および雌部材の内面に向けてそれぞれ加工されている。面取り部７２および８２は、雄部材および雌部材の外面に向けてそれぞれ加工されている。ねじ山プロファイルのロードフランクおよびスタブフランクは、連続して加工される。ロードフランクおよびスタブフランクをそれぞれ加工するための加工インサートのためのランイン位置は、雄ねじ山の場合は面取り部７２、雌ねじ山の場合は面取り部８１から開始する。ねじ山の加工は、末端面の高さに影響を与えないので、ピンをボックスに導入するステップで締め付け公差を提供することができる。これにより、第１のスタブ面への損傷を回避することができる。好ましくは、加工は、半径方向において末端面から０．１５ｍｍ未満の位置から開始する。

【0068】

ねじ山プロファイルの谷底は、少なくともロードフランクを加工するために、ロードフランクに隣接する谷底プロファイルの一部を加工することもできる第１の最終ねじ切り経路を連続して使用し、次いで、スタブフランクを加工するために、スタブフランクに隣接する谷底プロファイルの一部を加工することもできる第２の最終ねじ切り経路を使用して得ることができる。ピン部材の場合は谷底プロファイルが最小幅ＷＲｐｍｉｎから谷底の最大幅ＷＲｐｍａｘまで、また、ピン部材の場合は最小幅ＷＲｂｍｉｎから谷底の最大幅ＷＲｂｍａｘまで以下のように変化するため、谷底プロファイルを加工するための第３のインサートは不要である。ここで、
ＷＲｂｍａｘ≦２＊ＷＲｂｍｉｎ、および
ＷＲｐｍａｘ≦２＊ＷＲｐｍｉｎ、
好ましくは
ＷＲｂｍａｘ≦４ｍｍ、および
ＷＲｂｍａｘ≦４ｍｍ、
好ましくは
ＷＲｂｍａｘ≦２＊ＷＲｂｍｉｎ－０．５ｍｍ、および
ＷＲｐｍａｘ≦２＊ＷＲｐｍｉｎ－０．５ｍｍ
である。

【0069】

本発明の一実施例において、ＷＲｐｍｉｎは、約２．２ｍｍであってもよい。

【0070】

図１に示すように、締め付け終了時にＷＲｐｍａｘおよびＷＲｂｍａｘが同一平面上にない代替実施形態も、本発明の範囲に包含される。

【0071】

谷底幅は、雄ねじ領域および雌ねじ領域に沿ってそれぞれ変化する。雄ねじ領域３の雄ねじ山は、雄側末端面７から第１の管状要素５のパイプ本体に向かう方向にねじ谷底幅ＷＲｐが減少する第１の部分１１と、第１の部分１１に隣接し、ねじ谷底幅が一定の最小幅ＷＲｐｍｉｎに維持される第２の部分１５と、を有する。雄側末端面７に最も近い歯は、雄ねじ山の谷底の最大幅ＷＲｐｍａｘを有する。

【0072】

雌ねじ領域４の雌ねじ山は、雌側末端面から第２の管状要素のパイプ本体に向買う方向に沿ってねじ谷底幅ＷＲｂが減少する第１の部分１２と、第１の部分１２に隣接し、ねじ谷底幅が一定の最小幅ＷＲｂｍｉｎに維持される第２の部分１６と、を有する。雌側末端面８に最も近い歯は、雌ねじ山の谷底の最大幅ＷＲｂｍａｘを有する。

【0073】

第１の部分１１および１２内では、ねじ山頂の軸方向幅が漸次的に変化しており、それに対応してねじ谷底の軸方向幅も漸次的に変化している。これにより、接続部の締め付けの際に、最終ロック位置まで漸次的な軸方向の締め付けが生じる。第２の部分１５および１６内では、谷底幅および山頂幅は一定の値に維持される。

【0074】

締め付けられたときに、本発明の接続部は、ロック部１０を備える。ここで、第１の部分１１の歯の一部が第１の部分１２の歯の一部といわゆる「自動ロック」状態となる。

【0075】

雄ねじ山および雌ねじ山のそれぞれの第１の部分１１および１２が自動ロック式の配置で部分的に締め付けられていることは、第１の部分の歯のすべてが自動ロック式の締め付け配置になるわけではないことを意味する。この場合、雄ねじ山の第１の部分１１の歯の一部は、それらのロードフランクおよび／またはスタブフランクを考慮して、雌ねじ山の対応する歯と接触しておらず、雌ねじ山の第１の部分１２の歯の一部は、それらのロードフランクおよび／またはスタブフランクを考慮して、雄ねじ山の対応する歯と接触していない。自動ロック式の配置になっていない第１の部分１１および１２の歯は、それらのロードフランクまたはスタブフランクのうちの少なくとも一方が、他方のねじ山の対応する表面とも接触していない。

【0076】

接続部が締め付けられた状態において、第２の部分１５および１６のねじ山は、締め付けられる第１の部分の対応するねじ山とは自動ロック式の配置で締め付けられていない。第２の部分１５および１６は、ロック領域１０の両側にそれぞれ位置している。第２の部分１５は、第１の部分１１よりも第１の管状要素５のパイプ本体に近い位置にあり、これにより、第２の部分１５は、雌側末端面８に近い雌ねじ領域４の雌側歯と係合する。雄側の第２の部分１５は、雌側の第１の部分１２の歯と係合して、第１の非ロック領域２２が形成される。第２の部分１６は、第１の部分１２よりも第２の管状要素６のパイプ本体に近い位置にあり、これにより、第２の部分１６は、雄側末端面７に近い雄ねじ領域３の雄側歯と係合する。雌側の第２の部分１６は、雄側の第１の部分１１の歯と係合して、第２の非ロック領域２３が形成される。

【0077】

第１の非ロック領域２２は、ロック領域１０の長手方向側部２４に隣接しており、第２のロック領域２３は、そのロック領域１０の反対側の長手方向側部２５に隣接している。

【0078】

図１および図２に示すように、特に、ＡＰＩ規格５ＣＴに準じて第１の管状要素５のパイプ本体の外径が最大許容公差に近く、第２の管状要素６のパイプ本体の壁厚が最小許容公差に近い場合、雌ねじ山の長さは、長手方向軸Ｘに沿って、雄ねじ山の長さよりも長くてもよい。第１の管状要素５および第２の管状要素６がＡＰＩ規格５ＣＴの公称要件に近い外径および壁厚を有する場合、雌ねじ山の長さは、雄ねじ山の長さと感覚的に等しくなる。

【0079】

締め付けられたときに、係合した雄ねじ山および雌ねじ山の締め付け後全長１７は、雌ねじ領域または雄ねじ領域の軸方向最大長さよりも短い。図１および図２に示す実施形態によれば、締め付け後全長１７は、雄ねじ領域３の軸方向長さに対応する。本発明は、外径公差およびパイプ幅公差に従ってＡＰＩ規格５ＣＴに許容されるパイプの全範囲内で作製されるパイプに適している。

【0080】

「自動ロック」状態という用語は、ロック領域１０における歯について以下に詳述する特徴を有することを意味する。雄ねじ山（または歯）３２は、雌ねじ山（または歯）４２と同様に、一定のリードを有し、それぞれの末端面７および８に向けて山頂幅が減少している。締め付けの際には、雄ねじ山３２および雌ねじ山４２（または歯）の一部が所定の位置で互いにロックして、締め付けが終了する。ロック状態１０におけるねじ山は、雄ねじ山（または歯）のすべてのスタブフランクとすべてのロードフランクが対応する雌ねじ山（または歯）のスタブフランクとロードフランクに互いにロックするように構成されている。

【0081】

図６に示すように、締め付け終了時には、ロック領域１０において、ロードフランク３０および４０、ならびにスタブフランク３１および４１の両方の軸方向フランクの間には、軸方向の隙間が存在しない。軸方向フランクは、接続部の軸と比較して本質的に半径方向に画定されている。また、本発明による接続部の設計は、ロック領域１０において、雄ねじ山頂３４と雌ねじ谷底４４との間、また、雄ねじ谷底３５と雌ねじ山頂４５との間に半径方向隙間が存在しないようになっている。したがって、ロック領域は、ドープを捕捉し、高圧に耐えるのに十分な接触を生じさせて、シールが形成される。山頂３４および４５、ならびに谷底４４および３５は、干渉接触しており、軸方向フランクも同様に干渉している。ロック領域において、雄ねじ山および雌ねじ山の山頂および谷底は、ねじ領域のテーパの母線と平行になっている。

【0082】

有利には、図６に示すように、雄ねじ山および雌ねじ山（または歯）は、蟻継ぎ式プロファイルを有する。このプロファイルによって、接続部に大きな曲げ応力または引張応力がかかったときに雄ねじ山および雌ねじ山が分離する飛び出し現象の危険性を回避することができる。より具体的には、蟻継ぎ式ねじ山の形状によって、軸方向の歯幅がねじ山の基部から山頂に向けて減少するいわゆる「台形状」のねじ山と比較して、その組立体の半径方向の剛性を増加させることができる。有利には、ねじ山のロードフランクは、丸み部を介してねじ山頂および隣接するねじ谷底に接続される。これらの丸み部によって、ロードフランクの底部における応力の集中要因が減少し、接続部の疲労挙動を改善することができる。

【0083】

ねじ接続部の長手方向部分に沿って、ロードフランクおよびスタブフランクの両方は、直線的なプロファイルを有する。ロードフランクおよびスタブフランクは、長手方向軸Ｘに垂直な負の角度αおよび負の角度βをそれぞれ形成する。ロードフランクの角度αは、スタブフランクの角度β以下であり、長手方向軸Ｘに対して垂直方向に対向して画定される。例えば、角度αおよびβは、１°～５°の範囲である。このように、隣接する２つの歯の間の間隔の底部における谷底幅は、長手方向軸Ｘに沿った歯幅を考慮すると、常にその歯の最大の寸法となる。

【0084】

本発明によれば、雄ねじ山３２および雌ねじ山４２のそれぞれの特定の数のねじ山のみが、その特定のロック状態にあり、ロック部１０に関連している。ロック部１０は、ねじ領域３および４の最初と最後のねじ山から離れている。雄ねじ山３２および雌ねじ山４２の両方の少なくとも最初と最後のねじ山は、ロック状態にない。ロック領域は、締め付け後全長１７の６０％超、より好ましくは７０％超を占めている。

【0085】

例えば、ロック領域１０は、１０～１６のねじ山ターンを有する。ここで、完全な状態の雌ねじ領域は、少なくとも１６のねじ山ターンを有し、完全な状態の雄ねじ領域は、少なくとも１６のねじ山ターンを有する。

【0086】

図２に示す第１の実施形態によれば、雄ねじ領域３は、第１の部分１１を備える。ここで、雄側スタブフランク３１間のリードＳＦＬ＿ｐは、値ＳＦＬ＿ｐ１で一定であり、雄側ロードフランク３０間のリードＬＦＬ＿ｐも一定であるが、ＬＦＬ＿ｐ１とは異なる値である。図６に示す実施例において、ＬＦＬ＿ｐ１は、ＳＦＬ＿ｐ１よりも厳密に大きい。本発明の第１の実施形態の第１の実施例において、
・ ＬＦＰ＿ｐ１＝８．３３ｍｍ、および
・ ＳＦＰ＿ｐ１＝８．２０ｍｍ
となっている。

【0087】

本発明の第１の実施形態の第２の実施例において、
・ ＬＦＰ＿ｐ１＝１０ｍｍ、および
・ ＳＦＰ＿ｐ１＝９．８７ｍｍ
となっている。

【0088】

そのため、両方の実施例について、ロードフランクのリードとスタブフランクのリードとの差である第１の部分におけるくさび比は、０．１５ｍｍ未満となる。

【0089】

本発明の範囲において、他のスタブフランクのリードおよびロードフランクのリードも許容される。

【0090】

同様に、第１の部分１２における雌ねじ山のロードフランク４１間のリードＬＦＬ＿ｂは、値ＬＦＬ＿ｂ１で一定であり、スタブフランク４０間のリードＳＦＬ＿ｂも一定であるが、ＳＦＬ＿ｂ１とは異なる値であり、ロードフランク４１間のリードが、スタブフランク４０間のリードよりも大きいことを特徴としている。

【0091】

さらに、図２に示すように、雄側スタブフランク３１と雌側スタブフランク４０との間のそれぞれのリードＳＦＬ＿ｐ１およびＳＦＬ＿ｂ１は、雄側ロードフランク３０と雌側ロードフランク４１との間のそれぞれのリードＬＦＰ＿ｐ１およびＬＦＰ＿ｂ１以下である。また、雄側ロードフランク３０と雌側ロードフランク４１との間のそれぞれのリードＬＦＰ＿ｐ１およびＬＦＰ＿ｂ１も互いに等しい。

【0092】

より具体的には、ＬＦＰ＿ｂ１＝ＬＦＰ＿ｐ１、およびＳＦＰ＿ｂ１＝ＳＦＰ＿ｐ１である。

【0093】

図２に示すように、非ロック領域２２において、雄側スタブフランクのリードＳＦＬ＿ｐおよび雄側ロードフランクのリードＬＦＬ＿ｐは互いに等しく、ロック領域１０の長手方向側部２４の位置においてＬＦＬ＿ｐ１とも等しく、雄側スタブフランクのリードは変化する。第２の非ロック領域２３において、雌側スタブフランクのリードＳＦＬ＿ｂおよび雌側ロードフランクのリードＬＦＬ＿ｂは互いに等しく、ロック領域１０の第２の長手方向側部２５の位置においてＬＦＬ＿ｂ１とも等しく、雌側スタブフランクのリードは変化する。

【0094】

位置２４および２５は、それぞれのねじ領域においてスタブフランクのリードが変化する位置として画定される。雄ねじ領域および雌ねじ領域の両方は、スタブフランクのリードが固有に変化するようになっているのに対して、ロードフランクのリードがねじ領域に沿って一定に維持される。変化は急激であり、１ターン未満、好ましくは１８０°未満で生じる。

【0095】

代替的に、図５に示す本発明の第２の実施形態によれば、雄ねじ領域および雌ねじ領域は、スタブフランクのリードが一定であるのに対して、雄ねじ領域および雌ねじ領域のそれぞれについてロードフランクのリードが２つの異なる位置で固有に変化するようになっている。

【0096】

図１に示すように、非ロック領域２２および２３において、雄側スタブフランクと雌側スタブフランクとの間に正のクリアランスがそれぞれ存在する。例えば、このクリアランスは、少なくとも１ｍｍであり、例えば５ｍｍ未満である。

【0097】

好ましくは、ロック領域１０の中間位置Ｍは、ねじ接続部の半径方向中間に位置する。Ｍは、ロック領域１０の軸方向半分の長さの位置において画定され、中間ロック位置Ｍにおけるピッチ線径ＴＤａｖｇは、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づくパイプ本体の公称外径をＯＤ、ＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づくパイプの公称幅をＷＴ、およびＡＰＩ規格５ＣＴの要件に基づくパイプ本体の最大許容内径をＩＤｍａｘとすると、次式のように定義される。

【0098】

【数3】

【0099】

本発明の第１の実施形態の一実施例によれば、
・ ＯＤ＝５．５インチまたは１３９．７ｍｍ、
・ 壁厚ＷＴ＝０．３６１インチまたは９．１６９４ｍｍ、および
・ ＡＰＩ規格に基づくパイプＯＤの最大公差ＯＤｍａｘはパイプ本体の公称外径の１０１％、ＡＰＩ規格に基づく壁厚の最小公差ＷＴｍｉｎは残りのパイプ本体の壁厚の８７．５％
となっており、
ＩＤｍａｘ＝ＯＤｍａｘ－２＊ＷＴｍｉｎ＝１３９．７＊１．０１－２＊９．１６９４＊０．８７５＝１２５．０５０６
となっている。

【0100】

接続部の中間位置Ｍを画定するために、中間ロック位置Ｍにおける許容範囲のピッチ線径ＴＤａｖｇは、
ＴＤａｖｇ＝ａｖｅｒａｇｅ（ＯＤ，ＩＤｍａｘ）＝（１３９．７＋１２５．０５０６）／２＝１３２．３７５ｍｍ
となっている。

【0101】

本発明によって、最悪の場合のＡＰＩ規格に基づくパイプ公差を考慮しても、完全なロックねじがロック領域１０に実現することができる。好ましくは、完全なねじ領域の長さがパイプパラメータと外径公差に依存するため、完全なねじ領域は、必要なロック領域よりも長い長さにわたって完全なねじ山を有するように選択される。

【0102】

不完全なねじ山は、雄ねじ領域および雌ねじ領域の歯の山頂および／または谷底が、ねじ接続部の長手方向軸Ｘと平行であるようになっている。これにより、加工が容易になる。不完全な雄ねじ山は、第２の部分１５に存在する。不完全な雄ねじ山は、第２の部分１６に存在する。第２の部分１５および１６内の不完全なねじ山は、接続部の引張効率を向上させる。

【0103】

谷底の最小幅を有する歯は、パイプ本体に向けてねじ切りされていない部分との移行部に近い不完全なものである。不完全なねじ山は、ロック領域１０において、他のねじ山の通常の高さよりも低い高さを有する。

【0104】

ロック領域の軸方向半分の長さの位置において、中間ロック位置Ｍが画定される。ここで、中間ロック位置からロック領域１０の長手方向側部２４または２５までの長さＬｎｌは、次式のように定義される。

【0105】

【数4】

【0106】

ピッチ線Ｐからロック領域における山頂３４までの垂直方向距離ＴＨｐｉｔｃｈは、０．５ｍｍ～１．０ｍｍの範囲であってもよい。

【0107】

本発明の第１の実施形態の上述した実施例によれば、長さＬｎｌは、５０ｍｍ～６０ｍｍの範囲であってもよい。必要とされる最小締め付けトルクは、３００００ｆｔ．ｌｂｓ（４０６７４Ｎ．ｍ）～５００００ｆｔ．ｌｂｓ（６７７９０Ｎ．ｍ）の範囲であってもよい。

【0108】

締め付けを容易にするために、雌部材のみに表面処理を施し、締め付け前に雄部材の周囲にドープを追加する。代替的に、雄部材および雌部材の両方に表面処理を施してもよい。例えば、リン酸亜鉛処理などの表面処理であってもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】