(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の端部外周面にテーパ雄ねじを形成したピン部と、管又は短管の端部内周面に前記テーパ雄ねじに螺合するテーパ雌ねじを形成したボックス部とのねじ込みによる管継手において、スタブ側のクリアランスＣを０．５〜１．０ｍｍとし、スタブ側のねじ山角度θを１５〜６０°とし、螺合するテーパ雄ねじ及びテーパ雌ねじのねじ山頂面とねじ谷底面が軸心と平行となるようにし、雄ねじスタブ側コーナ部の半径Ｒを１．０〜１．２５ｍｍとしたことを特徴とする管継手。
【請求項２】
ピン部における不完全ねじ部のテーパを完全ねじ部の基準テーパの０．９６〜０．９０倍としたことを特徴とする請求項１記載の管継手。
【請求項３】
前記継手がカップリング方式の継手であることを特徴とする請求項１または２記載の管継手。
【請求項４】
前記継手がインテグラル方式の継手であることを特徴とする請求項１または２記載の管継手。
【請求項５】
前記継手が鉛直方向に１〜２°傾いた状態で管継手の締め付けが行われる請求項１ないし４のいずれかに記載の管継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天然ガスや原油の探査、生産に使用される油井管用の管継手に係り、特にねじ部に関しての焼き付きを低減し、締め付け作業性が良好で、その後に発生することがあるねじの損傷レベルを低減する管継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
天然ガスや原油の探査、生産に使用される油井管を接続する技術として、ねじ継手が広く採用されている。このねじ継手には、管の一端にピン部を、他端にボックス部を形成して管同士を直接結合するインテグラル方式と、両端にボックス部を形成した短管を介して、端部にピン部を形成した二つの管を接続するカップリング方式とがある。以下、カップリング方式の継手を例にとって説明するが、インテグラル方式の継手についても同様である。
【０００３】
多くのガス田、油田の現場では、継手の締め付け作業は、図７に示すようにして行われる。
すなわち、予め工場において端部に短管１が締め付け装着された油井管２を、その短管１を上方に向けて支持し、この短管１に、接続しようとする別の油井管２のピン部２ｂを締め付ける。その場合に、接続しようとする油井管２のピン部２ｂを短管１のボックス部１ａ内に挿入する際に、予め短管１の周囲に設けた嵌め込み時の損傷予防治具である、例えばプラスチック製スタビングガイド（図示せず）を介して油井管２を短管１内に鉛直に落とし込んでいる。
【０００４】
落とし込みが完了した後、スタビングガイドを取り外し、接続しようとする油井管２をストラップレンチ又はオペレータの人力によって２〜３ターン回転させることで、接続しようとする油井管２のピン部２ｂと短管１のボックス部１ａのねじが噛み合った状態にし、その後、パワートング、つまり、トルク付加装置（図示せず）にて所定のトルクを付与して締め込みを実施する。
【０００５】
ところで、オペレータの実施していたハンドタイトは、まさしく人間の力程度の小さなトルク（１９．６〜５７６Ｎ・ｍ程度）で回転するものである。しかし、ピン部とボックス部のねじの噛み合いが不完全な場合は、５７６Ｎ・ｍ程度のトルクでは廻らず、回転させるためにはそれ以上のトルクを要する。これは、ピン部とボックス部のねじの噛み合い状態の不備を意味するので、このような場合、オペレータは接続しようとする油井管を少し吊り上げたり、逆方向に少し廻したりして芯出しをやり直すといった微調整を行っていた。なお、微調整が完了した後は、５７６Ｎ・ｍ以下の僅かなトルクにてねじが噛み合いながら回転可能となるので、接続しようとする油井管を２〜３ターン締め付け方向に回転させる。
【０００６】
しかしながら、最近、オフショア（海上油田）などでは、スタビングガイドを用いた油井管の落とし込みの後、オペレータの介在したハンドタイトによる２〜３ターンの油井管の回転を必要としない締め付けが要望されてきている。つまり、図８に示すように、自動式のパワートング３が接続しようとする油井管２を掴み、このまゝの状態で、これまでのハンドタイト及びパワータイトに相当する締め付けを連続して実施しようとするものである。
【０００７】
このようなハンドフリーのパワートングは油圧による駆動装置（トルク発生装置）を備えており、例えば外径が１７８ｍｍ程度の油井管に対して３３８１０Ｎ・ｍのトルクを簡単に付加することができる。
【０００８】
しかし、これらのパワートングでは５７６Ｎ・ｍレベルの微小なトルクでトングの動きを制御することは難しく、これまでオペレータの実施してきた５７６Ｎ・ｍレベルのきめ細かなハンドタイト作業を行うことは困難であった。つまり、力に任せた締め付け作業になるため、落とし込み時にねじの噛み合いが不完全な場合にはねじの損傷につながる場合が発生する。
【０００９】
ここに、従来技術において、例えば特開平１１−２２３２８４号公報では、接続しようとする油井管のピン部を短管のボックス部に落とし込んだ後に、できるだけ速く、また、少ないターン数にてねじ込むことができる管継手が提案されているが、この管継手では、油井管のピン部がスタビングガイド等によって鉛直方向に確実に短管のボックス部に落とし込まれていることが前提である。
【００１０】
また、上記公報では、油井管のピン部におけるねじのスタビング逃げ角βを３°傾斜させている。しかし、本来このスタビング逃げ角βは、油井管用ＡＰＩ規格のねじにおけるバットレスねじ（１６インチ（406.4mm)以上）のねじ形状の場合、ねじの噛み合いを改善するため、昔から鉛直に平行、すなわち、スタビング逃げ角β＝０°として規定されており、この考え方によれば理論的には油井管のピン部と短管のボックス部におけるねじの噛み合いは保証される。したがって、スタビング逃げ角βに敢えて角度を付けるならば、ねじ高さが小さくなって軸力を受け持つ部分の減少につながる。
【００１１】
さらに、上記公報では、落とし込み時におけるねじの噛み合い性を改善するため、油井管のピン部と短管のボックス部のねじに対して最も噛み合い易い位置をマーキングすることが提案されており、オペレータがそのマークを合わせて締め付けることは不可能ではないものの、夜などの暗いところでは、マークの確認がしづらいので、必ずしも適切な技術的手段とはいえない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最新の技術の導入により、油井管を井戸に降下させてゆく場合、地下の諸データ（温度、圧力、深さなど）を調査する必要があり、そのためにワイヤライン（センサーの接続線）を取り付けることがある。その場合、図９（ａ）に示したように、鉛直方向に井戸掘りを実施する従来方法では、油井管２が中心近傍で揺れるとワイヤライン４を切断する危険性が大きくなる。
【００１３】
そこで、このワイヤライン４を破壊することなく地中に降下させるため、図９（ｂ）に示したように、鉛直に対して１〜 1.5°傾けて井戸掘りを実施する技術が発達しつつある。
【００１４】
しかしながら、このような技術を採用する場合、周辺装置も傾斜させた状態でハンドタイトを行ない、次いでパワータイトを実施することが要求される。全ての装置が鉛直に対して１〜 1.5°傾斜した状態に保持されていればハンドタイトもパワータイトも何ら問題はないが、パワートングは水平に設置される可能性が高いので、ハンドタイト、パワータイト時にあたかも曲げを負荷しながらの締め付け作業となり得ることから、管継手に対しては厳しい締め付け条件が発生することになる。
【００１５】
しかしながら、従来、このような問題についての改善の提案はない。
本発明の課題は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、例えば１〜２°傾けて井戸掘りを実施する場合のように、ボックス部に接続しようとするピン部が確実に落とし込まれていなかったり、落とし込みが不十分な場合であっても、ねじ部に関しての焼き付きを低減し、締め付け作業性を良好ならしめて、その後に発生することがあるねじの損傷のレベルを低減する管継手を提供することである。
【００１６】
さらに本発明の課題は、ボックス部に接続しようとするピン部が確実に落とし込まれていなかったり、落とし込みが不十分な場合であってもパワートングを用いてハンドタイトおよびパワータイトに相当する締め付けを連続して行なってもねじの損傷のレベルを低減する管継手を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
従来にあっては、ボックス部に接続しようとするピン部が確実に落とし込まれていなかったり、落とし込みが不十分な場合に、この落とし込み後にオペレータによる微小な噛み合わせ作業を行っていた。しかしながら、そのようなオペレータによるハンドタイトが行われないという前提では、ねじ部の焼き付きを低減して締め付け作業性を良好とするには、継手そのものの形状を工夫することで、ハンドタイトによる微小な噛み合わせ作業を不要とすることが必要になる。
【００１８】
ところで、ピン部をボックス部に対して鉛直方向に落とし込んだ場合には、ピン部のテーパ雄ねじとボックス部のテーパ雌ねじの噛み合いの組合わせは、例えば図１０（ａ）〜（ｃ）に示したような状態に大別される。このうち図１０（ｃ）の場合には、ピン部２ｂのテーパ雄ねじとボックス部１ａのテーパ雌ねじは完全に噛み合っていることになるので、ハンドタイトを確実とするためには更に１〜２ターン回転させることが必要ではあるものの、両者を噛み合わせるための回転は不要である。
【００１９】
一方、図１０（ａ）および（ｂ）の場合には、それらの噛み合わせ状態から図１０（ｃ）の状態に噛み合わせるためには、１ターン又は０．５ターンの回転が必要になる。
【００２０】
図１０（ｃ）の噛み合わせ状態に落とし込むことは通常は、容易ではないので、図１０（ａ）〜（ｃ）に示したどのような噛み合わせ状態であっても、ハンドタイトレベル（約５７６Ｎ・ｍ程度）の僅かな回転力にて、少ない抵抗でピン部が回転可能になるようにすることが必要となる。
【００２１】
ここに、本発明は、ねじ形状が落とし込み時の締め込み易さ及びねじの損傷程度にどのような影響を及ぼすかについて各種検証を行った結果に基づいてなされたものである。すなわち、本発明によれば、管の端部外周面にテーパ雄ねじを形成したピン部と、管又は短管の端部内周面に前記テーパ雄ねじに螺合するテーパ雌ねじを形成したボックス部とのねじ込みによる管継手において、スタブ側のクリアランスＣを０．５〜１．０mmとし、スタブ側のねじ山角度θを１５〜６０°とし、螺合するテーパ雄ねじ及びテーパ雌ねじのねじ山頂面とねじ谷底面が軸心と平行となるようにし、雄ねじスタブ側コーナの丸みを有する部分（以下、「雄ねじスタブ側コーナ部」とも称する）の曲率半径Ｒを１．０〜１．２５mmとし、そして好ましくはピン部における不完全ねじ部のテーパを完全ねじ部の基準テーパの０．９６〜０．９０倍とする。
【００２２】
かくして、本発明によれば、ボックス部にピン部が確実に落とし込まれていなかったり、落とし込みが不十分な場合であっても、ハンドタイトによる回転を行なってからパワートングによる締付けを行っても、あるいはそのまゝハンドフリーのパワートングによる回転を与えてねじの締付けを行なってもよく、いずれの場合も、ねじ部に関しての焼き付きを低減し、締め付け作業性を良好ならしめて、その後に発生することがあるねじの損傷のレベルを低減することができる。
【００２３】
本発明によれば芯出しを行なう微調整およびそれに続く１〜０．５ターンの回転により行なう噛み合わせ調整は不用である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる管継手について図面を参照しつつ説明する。
スタブ側のクリアランスＣについて：
図１において、ピン部２ｂとボックス部１ａにおけるスタブ側のクリアランスは図示の符号「Ｃ」にて規定できる。すなわち、本発明においてクリアランスＣは、ねじ締め付け完了時点における両スタブ側面の間の軸方向距離と定義される。
【００２５】
このクリアランスＣがゼロ (０) の場合は、丁寧に落とし込みを行ってハンドタイトすれば、ねじの締め込みは可能であるものの、本発明で対象としている傾斜した油井管のねじ継手では、ねじ同士の接触面積が多く、疵が発生し易い。
【００２６】
一方、クリアランスＣを大きくすればするほど、ねじ同士のガタが大きくなり、落とし込み時の自由度は大きくなる。但し、本発明者らの実験によれば、クリアランスＣが1.0 mmを超えると、元来、軸力を受けるねじのねじ幅ｂが小さくなって所要の引張負荷に耐えられなくなり、ねじそのものが変形することになる。
【００２７】
これに対して、クリアランスＣが非常に小さい場合には、ねじの締め付け時の弾性変形により、ピン部のスタブ側面とボックス部のスタブ側面とが接触し、焼き付きをおこすことがある。しかし、本発明者らは、クリアランスＣがそのような値よりも大きな場合であっても、ピン部をボックス部に傾斜させて落とし込むことも含めた落とし込み性能の面からは制約があることを見い出した。
【００２８】
本発明者らの落とし込み試験結果によれば、クリアランスＣが小さくなると、落とし込み性能は悪化し、クリアランスＣがねじ加工時の公差も考慮して0.5mm 未満となると、落とし込み性能は悪化し、焼き付きが発生する場合がある。そこで、クリアランスＣの下限を0.5mm とした。
【００２９】
したがって、スタブ側のクリアランスＣは、ねじ加工時の公差も考慮して0.5 〜1.0mm とした。
【００３０】
スタブ側のねじ山角度θについて：
ピン部２ｂとボックス部１ａにおけるスタブ側のねじ山角度θは図１のθにて規定できる。この角度θが大きくなるほど、ピン部２ｂとボックス部１ａにおけるねじスタブ面での擦り合わせにより芯出し効果が期待でき、落とし込み後にねじ同士が芯を出す方向で締め込まれるので、ねじの損傷程度が少なくなる。但し、この角度が６０°を超えると、ピン部２ｂのねじ山がなくなるほどねじ幅ｂが小さくなってしまう。つまり、実際のネジ形状として、ネジ山の平行部が規定できなく、ＢＴＣタイプのネジ形状とは、認められなくなる。
【００３１】
一方、スタブ側のねじ山角度θは小さいほど軸方向に対する耐力が大きくなるものの、斜めにスタビングした場合は、１５°未満ではスタブ接触部にスジ疵や焼き付きが発生する。
【００３２】
そこで、本発明ではスタブ側のねじ山角度θを１５〜６０°の範囲とした。
序いでながら、通常のＢＴＣの場合はこのねじ山角度は１０度である。
【００３３】
テーパ雄ねじ及びテーパ雌ねじのねじ山頂面とねじ谷底面が軸心となす角度について：
油井管の外径が大きくなるのに従って重量も増加し、各々のねじに付与される荷重も増加して、ハンドタイトに要するトルクも増加するので、総合的には落とし込みやハンドタイトがより困難となる傾向にある。従って、その対策として、ＡＰＩ規格による油井管用のバットレスねじでは、外径が１６インチ(406.4mm) 以上の場合にはねじ山を軸芯に平行と規定することで、落とし込み後のピン部とボックス部のねじ山の接触面を軸芯に平行となし、ハンドタイト時の矯正効果を狙っている。
【００３４】
一方、外径が１３・３／８インチ(339.7mm) 以下の油井管の場合、ＡＰＩ規格では長年１６インチ(406.4mm) 以上の場合の考え方を規格に反映していないので、そのねじ山はテーパ（１／１６）に平行と規定されている。
【００３５】
しかしながら、ボックス部に接続しようとするピン部が確実に落とし込まれていなかったり、落とし込みが不十分な場合に、この落とし込み後にオペレータによる微小な噛み合わせ作業を許されない前提において、ねじ部に関しての焼き付きを低減して締め付け作業性を良好ならしめるためには、１３・３／８インチ(339.7mm) 以下の油井管であっても１６インチ(406.4mm) 以上の場合と同様の考え方を採用することが望ましい。
【００３６】
そこで、本発明では、外径の大小を問わず、テーパ雄ねじ及びテーパ雌ねじのねじ山頂面とねじ谷底面を、図１に示したように、軸芯、つまり軸中心５と基準値にて平行になるように規定した。当然ながら、公差が規定されるわけで、本発明では、テーパとしては０±０．２％と規定する。
【００３７】
雄ねじスタブ側コーナ部の曲率半径Ｒについて：
ＡＰＩ規格による油井管用のバットレスねじでは、ボックス部１ａにおけるスタブ受部のコーナ部１ａａの半径は０．２mmと規定されている。ピン部２ｂのボックス部１ａへの落とし込みが傾斜して行われた場合には、ボックス部１ａにおけるスタブ受部のコーナ部１ａａと、ピン部２ｂにおけるスタブ側のコーナ部２ｂａが最初に接触する。この接触時、本発明者らの実験によればピン部２ｂにおけるスタブ側のコーナ部２ｂａの曲率半径Ｒ（以下「半径Ｒ」ともいう）が１．０mm未満の場合には、局部応力が大きくなり、スジ疵や焼き付きの原因となった。
【００３８】
一方、ピン部２ｂにおけるスタブ側のコーナ部２ｂａの半径Ｒを大きくすれば、ボックス部１ａにおけるスタブ受部とのクリアランスＣａを大きくすることができる。そして、このクリアランスＣａが大きいほど、ピン部２ｂとボックス部１ａの落とし込み時における自由度は高くなる。しかしながら、ピン部２ｂにおけるスタブ側のコーナ部２ｂａの半径Ｒが１．２５mmを超えると、ピン部２ｂにおけるスタブ面の平行部がなくなって、ねじと認められなくなる。そこで、本発明では、ピン部２ｂにおける雄ねじスタブ側コーナ部２ｂａの半径Ｒを１．０〜１．２５mmとした。
【００３９】
ＡＰＩ規格のＢＴＣのネジは、ピンのコーナ部半径Ｒは０．７６mmであるが，本発明者らのテストによれば斜めのスタビング時に、コーナ部に疵が発生した。よって公差を０．２５mm持たせることを踏まえ、１．０mmとした。
【００４０】
なお、ボックス部におけるスタブ受部のコーナ部の半径を大きくすることは、スタブ面積が減少してスタブ面の焼き付きの原因になること、及び、ねじの噛み合いのためのハンドタイトの安定性を低下させることから望ましくない。
【００４１】
次に、本発明におけるより好ましい態様について説明する。
ピン部における不完全ねじ部のテーパについて：
図２は、ピン部に形成したねじ部の説明図である。
【００４２】
図３（ａ）〜（ｃ）は、ピン部の不完全ねじ部とボックス部の完全ねじ部のテーパの違いによってピン部の不完全ねじ部に発生する干渉面圧についての相違を説明する図である。
【００４３】
図２に示すように、ピン部２ｂにおける不完全ねじ部２ｂｂは、継手の締め付け時はボックス部の完全ねじ部と干渉して締め付けられることになる。
この際、図３(a) に示すように、ピン部２ｂにおける不完全ねじ部２ｂｂとボックス部１ａにおける完全ねじ部のテーパが同一であれば、ピン部２ｂのねじ底とボックス部１ａのねじ山に設計通りの干渉が発生して、締め付け時、不完全ねじ部２ｂｂにおけるピン部２ｂのねじ底とボックス部１ａのねじ山の干渉により発生する面圧ｂ0 は、完全ねじ部におけるピン部２ｂのねじ底とボックス部１ａのねじ山の干渉により発生する面圧ａと等しくなる。
【００４４】
また、図３（ｂ）に示すように、ピン部２ｂにおける不完全ねじ部２ｂｂのテーパがボックス部１ａにおける完全ねじ部のテーパより大きい場合には、ピン部２ｂのねじ底とボックス部１ａのねじ山が設計値以上に高い干渉を発生させ、締め付け時、不完全ねじ部２ｂｂにおけるピン部２ｂのねじ底とボックス部１ａのねじ山の干渉により発生する面圧ｂ1 が完全ねじ部における面圧ａよりも大きくなって、不完全ねじ部２ｂｂにおいてピン部２ｂのねじ底とボックス部１ａのねじ山間で焼き付きを発生させる。
【００４５】
これに対して、図３（ｃ）に示すようにピン部２ｂにおける不完全ねじ部２ｂｂのテーパがボックス部１ａにおける完全ねじ部のテーパより小さい場合には、ピン部２ｂのねじ底とボックス部１ａのねじ山が設計値より低い干渉となり、締め付け時、不完全ねじ部２ｂｂにおけるピン部２ｂのねじ底とボックス部１ａのねじ山の干渉により発生する面圧ｂ2 が完全ねじ部における面圧ａよりも小さくなって、締め付け時においても不完全ねじ部２ｂｂにおいてピン部２ｂのねじ底とボックス部１ａのねじ山間で焼き付きを発生させることはない。
【００４６】
一方、１〜２°傾けて井戸掘りを実施する場合には、常に曲げが負荷された状態となることから、ピン部における不完全ねじ部のテーパとボックス部における完全ねじ部のテーパとの関係が上記したどのようなものであっても、ピン部の不完全ねじ部では、曲げの内側部 (圧縮状態) に相当する片面は、上記したねじ干渉面圧が高い反面、曲げの外側部 (引張状態) に相当する１８０°反対側の面は、ねじ干渉面圧が低く負荷されることになる。
【００４７】
鉛直に井戸掘りを実施する場合の締め付け時におけるねじ部での干渉面圧を表したのが図４であり、１〜２°傾けて井戸掘りを実施する場合の締め付け時におけるねじ部での干渉面圧を表したのが図５である。
【００４８】
この図４及び図５中の〇印はピン部における不完全ねじ部のテーパとボックス部における完全ねじ部のテーパとが同じである場合の不完全ねじ部における干渉面圧、△印はピン部における不完全ねじ部のテーパがボックス部における完全ねじ部のテーパより大きい場合における不完全ねじ部の干渉面圧、□印はピン部における不完全ねじ部のテーパがボックス部における完全ねじ部のテーパより小さい場合における不完全ねじ部の干渉面圧であり、それぞれ図３(a) 、図３(b) 、図３(c) に相当する。
【００４９】
図４の結果から以下のことが明らかである。
ピン部における不完全ねじ部のテーパがボックス部における完全ねじ部のテーパより大きい場合 (△印) には、不完全ねじ部の干渉面圧が高いのに対して、ピン部における不完全ねじ部のテーパがボックス部における完全ねじ部のテーパよりも小さい場合 (□印) は、不完全ねじ部の干渉面圧は低くなる。
【００５０】
また、ピン部における不完全ねじ部のテーパがボックス部における完全ねじ部のテーパと等しい場合 (○印) は、不完全ねじ部の干渉面圧は前記の両場合の中間に位置する。
【００５１】
図５(a) および(b) 中のそれぞれ○印、△印および、□印により表される合計９本のグラフのうちで、同種の印にて表される各３本のグラフなかの上方に位置するものは、管継手の曲げの内側部に相当する面における干渉面圧を表し、中間に位置するグラフは、曲げの中立部に相当する面における干渉面圧を表し、そして、下方に位置するグラフは、曲げの外側部に相当する面における干渉面圧を表す。
【００５２】
同図(a) 中の△印にて示されるグラフのとおり、ピン部における不完全ねじ部のテーパがボックス部における完全ねじ部のテーパよりも大きい場合に、傾斜した状態で管継手を締め付けると、管継手の軸に対する左右の面 (曲げの外側部の面および曲げの内側部の面) におけるねじ干渉部の面圧には大きな差異が生じ、しかも干渉面圧の絶対値も高くなる。
【００５３】
これに対して、□印にて示されるグラフのとおり、ピン部における不完全ねじ部のテーパがボックス部における完全ねじ部のテーパよりも小さい場合には、傾斜した状態で管継手を締め付けても、管継手の軸に対する左右の面におけるねじ干渉部の面圧の差異は小さく、また、面圧の絶対値も低くなる。
【００５４】
また、同図(b) 中の○印にて示されるグラフのとおり、ピン部における不完全ねじ部のテーパがボックス部における完全ねじ部のテーパと等しい場合には、不完全ねじ部の干渉面圧は前記の両場合の中間の値となる。
【００５５】
すなわちテーパ雄ねじの不完全ねじ部のテーパを調整することにより、斜めに締付けてもねじの面圧分布を、通常の垂直に締付ける場合と同等にさせることが可能となる。
【００５６】
以上の観点から、本発明では、テーパ雄ねじにおける不完全ねじ部のテーパを完全ねじ部の基準テーパよりも小さくすることが好ましい。本発明者らの実験によれば、１〜２°傾けて井戸掘りを実施する場合において、不完全ねじ部のテーパを完全ねじ部の基準テーパの０．９６〜０．９０倍とした場合には、不完全ねじ部において焼き付きやスジ疵が発生しなかった。そこで、本発明では、ピン部における不完全ねじ部のテーパを完全ねじ部の基準テーパの０．９６〜０．９０倍を好ましい範囲とした。
【００５７】
ＡＰＩ規格のＢＴＣのねじは、ピン部のねじテーパは基準値が６．２５％で、公差が＋０．３５％−０．２５％（「６．２５％＋０．３５％−０．２５％」と記す）であり、またボックス部のねじテーパは６．２５％±０．２５％である。よってピンのねじテーパがボックス部の最小のねじテーパを下回るためには、ピン部は６．０％以下であることが好ましい。つまり、６．０／６．２５を計算して、０．９６倍以下とのテーパ比を算出した。また、ねじのかみ合いを確実にするためピン部のねじテーパを大幅に低減することは出来ず、発明者の引っ張り破断試験の結果から、ボックス部の最大ねじテーパ：６．５％に対して組み合わせられるピン部のねじテーパは５．８％以上であることが好ましいことがわかった。つまり０．９倍以上の比率とすることが好ましい。
【００５８】
０．９倍未満では引張り破断強度の劣化が見られる。
上記の関係を満足させるためにはボックス部のねじテーパに関しては、製造公差の制約が必要であり通常０．３％である。
【００５９】
よって、ボックス部は６．０％〜６．３０％とすることが好ましい。
実施例
以下、本発明の管継手の効果を確認するために行った実験結果について説明する。
【００６０】
本発明者らは、外径が１７７．８mmで肉厚が１１．５１mmの油井管を用いて、ねじの形状の影響が落とし込み後の締め付けやすさ及びねじの損傷にどのように影響するのかを検証した。
【００６１】
使用したねじ形状を表１に、実験結果を表２に示した。表１の各記号は図１に示すそれに同じである。ただし「Ｒ」は雄ねじスタブ側コーナ部２ｂａの曲率半径である。
【００６２】
落とし込み性能の評価として、図６（ａ）に示したように、油井管２を鉛直に嵌め込んだ場合と、図６（ｂ）に示したように、強制的に油井管２を０．４°、０．８°、１．２°、１．６°、及び、２．５°傾けて芯出しができていない状態で落とし込みを実施した場合における、その際のハンドタイトのしやすさとねじの損傷レベルを、各種寸法の油井管用ＡＰＩ規格ねじにおけるバットレスねじ（ピッチ５山／インチ）のねじ形状のものについて各々実験した。
【００６３】
【表１】
0003744385.tif 000002
【００６４】
【表２】
0003744385.tif 000003
【００６５】
初めに、上記表１のNo.1〜No.3について確認した。
表２の結果より、確実な芯出しを実施できれば従来のねじ形状でも何ら問題はないものの、０．４°から０．８°へと少しずつ傾斜してゆくと雄ねじと雌ねじの非定常な接触（部分的に曲げが負荷された状態）によりねじ表面は損傷してゆくことが判明した。そして、傾斜角度が１．２°を超えると落とし込みが不可能であった。
【００６６】
なお、「○」印はハンドタイトが可能で、ねじ部の損傷がないもの、「△」印はハンドタイトは可能であるものの、部分的に手入れが可能なねじクレスト損傷があるもの、「×」印はハンドタイトは可能であるものの、手入れが不可能な多数のねじ損傷があるもの、「−」印は落とし込みが不可能なものを示す。
【００６７】
次に、スタブ側の角度θの影響をNo.4〜6 、12および23について調査し、また、スタブ側のクリアランスＣの影響をNo.7〜9 、15および21について調査した。また、テーパ雄ねじ及びテーパ雌ねじのねじ山頂面とねじ谷底面が軸心となす角度の影響をNo.8、10、20および24について調査し、雄ねじスタブ側コーナ部の半径Ｒの影響をNo.10 、11、12、13、17および22について調査し、ピン部における不完全ねじ部のテーパの影響をNo.12 〜20および25について調査した。
【００６８】
表２の結果より、以下に列挙したことが判明した。
▲１▼スタブ側の角度θは大きいほうが良好な結果が得られており、適正な範囲は１５度〜６０度である。
【００６９】
▲２▼スタブ側のクリアランスＣは大きいほうが良好な結果が得られており，適正な範囲は０.5〜１．０mmである。
▲３▼テーパ雄ねじ及びテーパ雌ねじのねじ山頂面とねじ谷底面は軸心と平行なほうが良好である。
【００７０】
なお, 平行とは軸心に対して、テーパで表せば、0 ±０．２％の範囲を言う。 (No.8、10、20、24の比較）
▲４▼雄ねじスタブ側コーナ部の半径Ｒは大きいほうが良好な結果が得られ、適正な範囲は１．０〜１．２５mmである。
【００７１】
▲５▼ピン部における不完全ねじ部のテーパは完全ねじ部のテーパより小さいほうが良好な結果が得られており、好ましい範囲は０．９０〜０．９６倍である。 (No.12 、13、16、18〜20、25の比較）
表２の結果より、本発明の範囲を全て充足するNo.14 、16〜20、25では、１．５°以上傾けて井戸掘りを実施する場合においても、十分な締め込み性能及びねじの損傷防止が図れることが確認できた。
【００７２】
さらに、ピン部の不完全ねじ部のテーパが好ましい範囲を満たすNo.17 〜20については、一層優れた締め込み性能および損傷防止が図られた。
本明細書ではカップリング方式の管継手について説明したが、本発明の管継手はインテグラル方式の管継手にも適用が可能であることは言うまでもない。また、本発明の管継手はメタルシール部を有するものにも適用可能であることも言うまでもない。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の管継手によれば、ボックス部にピン部が確実に落とし込まれていなかったり、落とし込みが不十分な場合であっても、ねじ部に関しての焼き付きを低減し、締め付け作業性を良好ならしめて、その後に発生しえるねじの損傷レベルを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の管継手のねじ形状の説明図である。
【図２】ピン部に形成したねじ部の説明図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、ピン部の不完全ねじ部とボックス部の完全ねじ部のテーパの違いによってピン部の不完全ねじ部に発生する干渉面圧についての相違を説明する模式図である。
【図４】曲げ負荷がない場合の締め付け時におけるピン部の不完全ねじ部に発生する干渉面圧を示したグラフである。
【図５】曲げ負荷が作用した場合の締め付け時におけるピン部の不完全ねじ部に発生する干渉面圧を示したグラフで、図５(a) は、ピン部における不完全ねじ部のテーパがボックス部における完全ねじ部のテーパよりも大きい場合および小さい場合、図５(b) は、ピン部における不完全ねじ部のテーパがボックス部における完全ねじ部のテーパと等しい場合である。
【図６】落とし込みテストの方法の説明図で、図６（ａ) は鉛直に落とし込む場合、図６（ｂ）は傾斜させて落とし込む場合である。
【図７】カップリング方式の管継手の締め付け作業の説明図である。
【図８】パワートングを使用した場合の締め付け作業の説明図である。
【図９】ワイヤラインを取り付ける場合の説明図で、図９（ａ) は鉛直タイプ、図９（ｂ）は傾斜タイプである。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｃ）は、落とし込み時におけるねじの噛み合い状態をそれぞれ説明した模式図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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