JP2001082644A - 油井管用ねじ継手の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特願平10−193119号により提案した発明にか
かる油井管用ねじ継手を現実に製造するために各部の寸
法を設計することは、多大な労力を要する。 【解決手段】 図２に示す油井管用ねじ継手の設計手順
にしたがって、油井管用ねじ継手の各部寸法を設計し、
製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石油、天然ガス、
および蒸気や熱水を探査・生産するための油井、ガス
井、地熱井および産業廃棄物やガス、水等を地中に圧入
する圧入井等を構成するための油井管用のねじ継手の製
造方法に関するものであり、様々な外力に対し管本体と
同等以上の耐力を有するねじ継手の最適な製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】この種の油井管用の継手として、従来よ
りねじ継手が用いられている。現在最も多く用いられて
いるのは、API 規格 (米国石油協会規格) のラウンドね
じ継手やバトレスねじ継手 (以下「API 継手」とい
う。) である。近年、油井、ガス井等の深井戸化や井戸
内圧力、温度さらには腐食環境等の苛酷化が進行するに
伴って、管の自重による破断に対する強度が高く、かつ
気密性が優れた継手が求められてきた。

【０００３】図１(a) は、その１例として、両端に二つ
のボックス部21、21を持つカップリング20と、それぞれ
の端部にピン部11、11を持つ管10、10とを接続するカッ
プリング方式の油井管用ねじ継手25を示す管軸を含む断
面図 (以下、単に「断面図」という。) である。また、
図１(b) はカップリング20のボックス部21の拡大断面図
であり、図１(c) は管10のピン部11の拡大断面図であ
る。

【０００４】図１(a) に示す如く、油井管としての鋼管
10、10はカップリング20によりねじ接続されており、カ
ップリング20の両端にはボックス部21、21が、そして管
10、10の先端にはピン部11、11が設けられている。

【０００５】図１(b) に示すように、ボックス部21の内
周面には雌ねじ22が刻設されている。また、図１(c) に
示すように、ピン部11の外周面には雄ねじ12が刻設され
ている。

【０００６】このように、カップリング方式のねじ継手
25は、管10の端部に設けた雄ねじ12を有するピン部11
と、カップリング20の内部に設けた雌ねじ22を有するボ
ックス部21とを互いにねじ込むことによって、２つの管
10、10を接続する。

【０００７】しかし、上述したように、管10の自重によ
って発生する引張応力に対し強度が高く、かつ気密性が
高いねじ継手25の要求に対しては、例えばAPI 継手のよ
うな、単に雄ねじ12および雌ねじ22から成るねじ要素の
みで構成された継手では、充分ではなかった。このた
め、図１(b) および図１(c) にそれぞれ示すように、ボ
ックス部21およびピン部11それぞれに、メタルシール部
13、23やトルクショルダ部14、24をともに備えるねじ継
手25が用いられるようになってきた。

【０００８】メタルシール部13、23は、管10の径方向の
干渉量つまり、ピン部11のメタルシール部13の外径がボ
ックス部21のメタルシール部23の内径より大であり (こ
の差を「干渉量」という。) 、ピン部11をボックス部21
にねじ込むと、この干渉量によって両メタルシール部1
3、23の接触面に面圧が発生し、この面圧により良好な
気密性の保持が期待される。

【０００９】一方、トルクショルダ部14、24は、ピン部
11およびボックス部21のこの部分を互いに適切に制御し
た圧力で突き当てることにより、過度の塑性変形が生じ
るような高い接触面圧がメタルシール部13、23に発生し
ないようにかつ、十分なねじ込み量を確保してねじ継手
25の締結を確実にするためである。

【００１０】また、メタルシール部13、23のみならずね
じ部12、22においても、テーパネジの場合にはその締結
を確実にして容易に緩まないようにするため、メタルシ
ール部13、23と同様の干渉量を有するものが多くあり、
トルクショルダ部14、24の規制によって、このねじ部1
2、22の干渉量も安全域に制限され、ボックス部21に過
大な応力が発生することが抑制される。

【００１１】このため、図１(a) 〜図１(c) に示すねじ
継手25は、腐食環境に用いるのに適した構造である。な
お、トルクショルダ部14、24の垂直面に対する傾斜角度
θ₁はショルダー角度という。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、井戸
深さはより大きくなり、かつ開発環境や井戸環境も悪化
するとともに、一方では油井やガス井の開発技術も発展
し、近年では下記〜のような過酷な要求が継手に求
められるようになってきた。

【００１３】接続された管の自重による軸方向の引張
力に耐えられること 内部流体による内圧、あるいは外部流体による外圧に
耐えられること 耐食材料など使用管材料も高価なものになる傾向か
ら、何度も繰り返し使用が可能であること 井戸の開発過程あるいは井戸の操業中に、管に負荷さ
れる圧縮力やねじり力に対して充分な耐力を有すること 以上のような負荷を繰り返し受けても、内外圧シール
に耐えること。

【００１４】このような要求に応えるため、従来より、
図１(a) 〜図１(c) に示すねじ継手25の締結状態を改善
する発明が多数なされている。本出願人も、先に特願平
10−193119号を提案した。

【００１５】この提案は、下記４項目（イ）〜（ニ）、
若しくは（イ）〜（ハ）および（ホ）を満足することに
より、ねじ継手に加わると想定される全ての荷重につい
て、管本体と同等以上の耐力および抵抗力を有すること
ができるねじ継手を提供でき、これにより、Vom Mises
の相当応力楕円で表された内圧と軸力の全領域とAPI5C3
の管体コラプスの式で表された外圧と軸力の全領域を満
足すると共に軸力の変動下、特に管体強度の95％という
高い圧縮力の負荷を受けた後でも気密性を保ち、さらに
引張・圧縮の軸力変動下でも緩みにくいという緩みトル
クに対する高い抵抗力を有する油井管用ねじ継手を提供
するものである。

【００１６】(イ) ねじの荷重面フランク角が−20°以上
０°未満、挿入面フランク角が25°を越え45°以下で、
さらに雄ねじと雌ねじのそれぞれのピッチ内直径の差で
定義されるねじ干渉量が正の値を有し、継手の締結途中
および締結完了時に雄ねじと雌ねじの荷重面および挿入
面が相互に共に接触すると共に、ねじの頂面と底面とに
共に隙間を設けること。

【００１７】(ロ) 前記ねじ干渉量として下記(18)または
(19)式を用いてねじ部全長について算出した値のうち、
最も小さい値の２倍をその上限値とし、該上限値の５％
をその下限とすること。

【００１８】

【数１８】

【００１９】ここで、 δ₁,δ₂ ：半径分見掛けねじ干渉量(mm)、σy ：継手材
料の降伏強度(kgf/mm²) Ｅ：継手材料のヤング率(kgf/mm²) 、Ｄ：ボックス外径
(mm) ｄ：ピン内径(mm)、 dp：ねじのピッチ
円直径(mm) La²：(dp²−d²) Lb²： (D²−dp²) 但し、ねじ干渉量はメタルシール部の干渉量より小さ
い。

【００２０】(ハ) ピン部の雄ねじとボックス部の雌ねじ
との完全ねじの噛み合い長さが締結時に管本体肉厚の (a) ３倍以上：管肉厚対管外径比が 0.096以上のとき、 (b) ４倍以上： 〃 0.084以上、0.096 未
満のとき、 (c) ５倍以上：上記(a) 、(b) 以外のとき、 であること。ただし、管肉厚対管外径比0.052 以下のも
のはピン部のシールリップ部内径を可能な範囲で管内径
以下とする。

【００２１】(ニ) トルクショルダ部のショルダ角度を
θ：５〜20°とし、かつシールリップ部のリップ部の根
元厚さ(lt)と管肉厚(Wt)との間の下記式で定義したリッ
プ厚比(X) を0.52以上とする。

【００２２】(lt/DB)／(Wt/OD) ≧0.52 ここで、DB：リップ部の根元の外径 OD：管外径 但し、Wt/OD が小さく且つWtが薄肉の場合、管端スエー
ジ等の前加工により上記で定めたリッブ率が≧0.52を満
足させる。

【００２３】(ホ) ピン部先端のねじ無し部、およびボッ
クス部奥のねじ無し部の形状を決める各因子、リップ長
さ：We(mm): シール長さ：Ｓ(mm)、シールテーパ：Ts、
ショルダ角度：θ( °) 、リップ厚比(X) がそれぞれ下
記の範囲にあり、かつこれ等による一次多項式である関
数ｆがｆ＞1.2 を満足する。

【００２４】 ６mm≦We(mm)≦30mm、 ３mm≦Ｓ(mm)≦10mm 1/16≦Ts≦１、 ０°≦θ (°) ≦20°、 0.25≦Ｘ≦
0.75 ここで ｆ＝−3.26×10^-1＋3.19×10^-2 (1/°) ×θ (°)＋1.4
3×Ｘ−4.67×10^-4(1/mm)×We(mm)＋8.39×10^-2(1/mm)
×Ｓ(mm)−6.22×10^-1×Ts Ｘ＝｛ (ピン側リップ部の根元の肉厚) ／ (リップ部の
根元の外径) ｝／｛ (管本体肉厚) ／ (管本体外径) ｝ 本出願人が特願平10−193119号により提案した発明によ
り、確かに所望の性能を有する油井管用ねじ継手を提供
することができる。しかしながら、この提案にかかる油
井管用ねじ継手を現実に製造するために各部の寸法を設
計することは、極めて多大な労力を要してしまう。

【００２５】ここに、本発明の目的は、油井管用のねじ
継手、具体的には、様々な外力に対し管本体と同等以上
の耐力を有するねじ継手を、当業者が容易に製造するこ
とができる方法を具体的に提供することである。

【００２６】また、本発明の目的は、特願平10−193119
号により提案したねじ継手、具体的には、(i) 引張力や
圧縮力、さらには内圧や外圧といった油井管用ねじ継手
が受けるあらゆる負荷条件 (曲げはその曲率の外側で引
張力が、内側で圧縮力が生じており、断面形状が変形し
ない限りにおいて、一義的に軸力の負荷と同等として処
理できる。) について、内圧領域関しては、Von Mises
相当応力100 ％の楕円の内側全てを含み、外圧領域に関
してはAPI5C3にて規定のAPI コラプス圧 (軸力考慮)100
％内、またはVon Mises 相当応力100 ％の楕円の内側の
うち、小さい方の領域を全てを含む複合荷重条件にて、
耐内・外圧リーク性を保ち、かつ継手強度も保ち得るこ
とができ、かつ(ii)Von Mises 相当応力100 ％の楕円お
よび、API5C3コラプス値楕円の内側にどのように荷重変
動が繰り返し生じてもその耐リーク性および、継手強度
を充分に保持でき、さらには、何度も繰り返して再使用
可能なねじ継手を、当業者が容易に設計して製造する方
法を、提供することである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために、特願平10−193119号により提案したね
じ継手を分析および再構築することにより、このねじ継
手の設計手順を構築して、本発明を完成した。この設計
手順にしたがって各部寸法を決定することにより、当業
者が特願平10−193119号により提案したねじ継手を容易
に設計することができる。

【００２８】ここに、本発明は、後述する図２に示すよ
うに、ねじ形状が概ね台形状のテーパねじから成る雄ね
じを有するピン部と、ねじ形状が概ね台形状のテーパね
じから成り、前記雄ねじ部に噛合する雌ねじを有するボ
ックス部と、前記ピン部に設けられたメタルシール部形
成用のねじ無し部と、前記ボックス部に設けられて前記
メタルシール部形成用のねじ無し部に当接するメタルシ
ール部形成用のねじ無し部とにより構成されたメタルシ
ール部と、前記ピン部の先端に設けられたトルクショル
ダ部形成用のねじ無し部と、前記ボックス部に設けられ
て前記トルクショルダ部形成用のねじ無し部に当接する
トルクショルダ部形成用のねじ無し部とにより構成され
たトルクショルダ部とを備える油井管用ねじ継手を製造
するに際して、前記ピン部を有するパイプの管外径(OD)
および管肉厚(t) を決定し、決定した管外径(OD)および
管肉厚(t) に基づいて、前記ピン部と前記ボックス部と
の完全噛合ねじ長さ(L) の許容範囲を仮決定し、仮決定
した完全噛合ねじ長さ(L) の許容範囲に基づいて前記完
全噛合ねじ長さ(L) を仮決定し、前記ピン部のリップ内
径(D2)を決定し、決定した前記ピン部のリップ内径(D2)
に基づいて前記ボックス部の内径(D1)を決定し、リップ
厚比(X) を仮決定し、仮決定したリップ厚比(X) に基づ
いて、前記ピン部のリップ厚(lt)および前記ボックス部
の外径(DB)を仮決定して、ねじ噛合高さ(h) を仮決定
し、決定した管外径(OD)と、仮決定した前記ボックス部
の外径(DB)および前記完全噛合ねじ長さ(L) とに基づい
て、ねじテーパ(Tt)および前記完全噛合ねじ長さ(L) を
仮決定し、仮決定した前記ピン部のリップ厚(lt)および
前記ボックス部の外径(DB)に基づいて、リップ長さ(l)
、ピン部シール長さ(Sp)、シールテーパ(Ts)、ショル
ダー角度 (θ₁ ) および前記リップ厚比(X) を、関数ｆ
＞1.2 となるように仮決定し、仮決定したリップ長さ
(l) 、ピン部シール長さ(Sp)、シールテーパ(Ts)、ショ
ルダー角度 (θ₁ ) およびリップ厚比(X) に基づいて、
ピンリップ形状を決定して、ピン部ねじ切りはじめベベ
ル部角度 (θ₂ ) およびピン部内面削成角度 (θ₃ ) を
決定するとともに、前記ピン部のリップ厚(lt)および前
記ピン部リップ外径(DB)を決定し、さらに、リップ部先
端径(Papex) 、ピン部シール平行部Ｒ(R₁)およびピン部
シール先端Ｒ(R₂)を決定し、決定した前記ピン部のリッ
プ厚(lt)および前記ピン部リップ根元外径(DB)に基づい
て、ネジテーパ(Tt)および完全噛合ねじ長さ(L) を決定
するとともに、ボックス部ねじ平行部径(DA)を決定し、
ロード面角度 (α) 、スタブ面角度 (β) 、スタビング
面隙間 (δ) およびねじ山頂部隙間 (γ) を決定し、ね
じピッチ(P)を決定し、ねじ形状を決定し、ボックス部
シール長さ(S_B ) を決定し、ピッチ径(Dp)を決定し、ボ
ックス部外径(W) およびピン部ピッチ径位置(LPt) を決
定し、決定したピッチ径(Dp)に基づいてねじ干渉量(It)
を決定し、ボックス部ショルダ深さ(LB)を決定し、決定
した管外径(OD)と管肉厚(t) に基づいてボックス部ショ
ルダ長さ(IRes)を決定し、決定したボックス部ショルダ
長さ(IRes)とショルダ深さ(LB)に基づいてボックス部全
長(NL)を決定し、ボックス部ピッチ径位置(LBt)を決定
するとともに、決定したリップ部先端径(Papex) に基づ
いてボックス部シール先端径(Bapex)を決定し、決定し
たボックス部シール先端径(Bapex) に基づいて、決定し
たピン部シール先端Ｒ(R₂)よりも小さくなるようにボッ
クス部シール先端Ｒ(R₃)を決定することによって、各部
寸法を決定することを特徴とする油井管用ねじ継手の製
造方法である。

【００２９】また、本発明は、別の観点からは、図３に
示すように、ねじ形状が概ね台形状のテーパねじから成
る雄ねじを有するピン部と、ねじ形状が概ね台形状のテ
ーパねじから成り、前記雄ねじ部に噛合する雌ねじを有
するボックス部と、前記ピン部に設けられたメタルシー
ル部形成用のねじ無し部と、前記ボックス部に設けられ
て前記メタルシール部形成用のねじ無し部に当接するメ
タルシール部形成用のねじ無し部とにより構成されたメ
タルシール部と、前記ピン部の先端に設けられたトルク
ショルダ部形成用のねじ無し部と、前記ボックス部に設
けられて前記トルクショルダ部形成用のねじ無し部に当
接するトルクショルダ部形成用のねじ無し部とにより構
成されたトルクショルダ部とを備える油井管用ねじ継手
を製造するに際して、下記第１工程から下記第５工程ま
でを行うことにより、各部寸法を決定することを特徴と
する油井管用ねじ継手の製造方法である。

【００３０】第１工程Ａ：前記ピン部を有するパイプの
管外径(OD)および管肉厚(t) を決定し、決定した管外径
(OD)および管肉厚(t) に基づいて、ねじピッチ(P) を決
定すること。

【００３１】第２工程Ｂ：決定した管外径(OD)および管
肉厚(t) に基づいて、前記ピン部と前記ボックス部との
完全噛合ねじ長さ(L) の許容範囲を仮決定し、仮決定し
た完全噛合ねじ長さ(L) の許容範囲に基づいて前記完全
噛合ねじ長さ(L) を仮決定し、決定した前記管外径(OD)
および前記管肉厚(t) と、仮決定した前記完全噛合ねじ
長さ(L) と、仮決定したピン部リップ外径(DB)とに基づ
いて、ねじテーパ(Tt)および前記完全噛合ねじ長さ(L)
を仮決定すること。

【００３２】第３工程Ｃ：決定した管外径(OD)および管
肉厚(t) に基づいて、前記ピン部のリップ内径(D2)を決
定し、決定した前記ピン部のリップ内径(D2)に基づいて
前記ボックス部の内径(D1)を決定し、決定した管外径(O
D)および管肉厚(t) に基づいて、リップ厚比(X) を仮決
定し、仮決定したリップ厚比(X) に基づいて、前記ピン
部のリップ厚(lt)およびピン部リップ外径(DB)を仮決定
して、仮決定した前記ピン部のリップ厚(lt)およびピン
部リップ外径(DB)に基づいて、ピン部リップ外径(DB)を
仮決定するとともに、リップ長さ(l) 、ピン部シール長
さ(Sp)、シールテーパ(Ts)、ショルダー角度 (θ₁ ) お
よび前記リップ厚比(X) を、関数ｆ＞1.2 となるように
仮決定し、前記関数ｆと前記ピン部のリップ内径(D2)と
に基づいて、リップ長さ(l) 、ピン部シール長さ(Sp)、
シールテーパ(Ts)、ショルダー角度 (θ₁ ) および前記
リップ厚比(X) からなるピンリップ形状を決定し、決定
した該ピンリップ形状に基づいて、(i)ピン部シール先
端Ｒ(R₂)を決定し、該ピン部シール先端Ｒ(R₂)に基づい
てボックス部シール先端Ｒ(R₃)を決定し、(ii) ピン部
シール部Ｒ(R₁)を決定し、(iii)リップ部先端径(Papex)
を決定し、該リップ部先端径(Papex) に基づいてボッ
クス部シール先端径(Bapex) を決定し、(iv) ピン部ね
じ切りはじめベベル部角度 (θ₂ ) およびピン部内面削
成角度 (θ₃ ) を決定し、(iv) 前記ピン部のリップ厚
(lt)およびピン部リップ外径(DB)を決定して、該リップ
厚(lt)およびピン部リップ外径(DB)に基づいて、ボック
ス部ねじ平行部径(DA)を決定するとともに、ねじテーパ
(Tt)および前記完全噛合ねじ長さ(L) を決定し、該ねじ
テーパ(Tt)および前記完全噛合ねじ長さ(L) に基づい
て、ボックス部ピッチ径位置(LBt) を決定し、(v)ボッ
クス部シール長さ(S_B ) を決定すること。

【００３３】第４工程Ｄ：決定した管外径(OD)および管
肉厚(t) に基づいて、ねじ噛合高さ(h) を決定し、該ね
じ噛合高さ(h) に基づいてピッチ径(Dp)を決定し、該ピ
ッチ径(Dp)に基づいて、(i)ボックス部外径(W) および
ピン部ピッチ径位置(LPt) を決定し、(ii) ねじ干渉量
(It)を決定し、(iii)ボックス部ショルダ深さ(LB)およ
びボックス部ショルダ長さ(IRes)を決定し、該ボックス
部ショルダ深さ(LB)およびボックス部ショルダ長さ(IRe
s)に基づいてボックス部全長(NL)を決定すること。

【００３４】第５工程Ｅ：ロード面角度 (α) 、スタブ
面角度 (β) 、スタビング面隙間 (δ) およびねじ山頂
部隙間 (γ) を決定すること。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる油井管用ね
じ継手の製造方法の実施の形態を、添付図面を参照しな
がら詳細に説明する。図２は、本実施形態における油井
管用ねじ継手の設計手順の一例を示すフロー図である。

【００３６】本実施形態における油井管用ねじ継手は、
特願平10−193119号により提案されたねじ継手、すなわ
ち、(i) ねじ形状が概ね台形状のテーパねじから成る雄
ねじを有するピン部と、ねじ形状が概ね台形状のテーパ
ねじから成り、雄ねじ部に噛合する雌ねじを有するボッ
クス部と、(ii)ピン部に設けられたメタルシール部形成
用のねじ無し部と、ボックス部に設けられてメタルシー
ル部形成用のねじ無し部に当接するメタルシール部形成
用のねじ無し部とにより構成されたメタルシール部と、
(iii) ピン部の先端に設けられたトルクショルダ部形成
用のねじ無し部と、ボックス部に設けられてトルクショ
ルダ部形成用のねじ無し部に当接するトルクショルダ部
形成用のねじ無し部とにより構成されたトルクショルダ
部とを備える油井管用ねじ継手である。

【００３７】本実施形態では、このねじ継手を設計する
に際し、以下のステップ (以下、単に「Ｓ」と記す。)
１〜Ｓ29にしたがう。

【００３８】Ｓ１では、ピン部を有するパイプの管外径
(OD)および管肉厚(t) を決定する。管外径(OD)および管
肉厚(t) は、このねじ継手を必要とする管本体の外径と
その肉厚とにより、必要とするピン部外径とそれに対応
する、対象とされる管肉厚により決定される。

【００３９】Ｓ２では、決定した管外径(OD)および管肉
厚(t) に基づいて、ピン部とボックス部との完全噛合ね
じ長さ(L) の許容範囲を仮決定する。ピン部とボックス
部との完全噛合ねじ長さ(L) の許容範囲は、例えば、
｛管肉厚(t)/管外径(OD)｝が0.096 以上の場合には３以
上、｛管肉厚(t)/管外径(OD)｝が0.084 以上の場合には
４以上、｛管肉厚(t)/管外径(OD)｝が0.052 以上の場合
には５以上、｛管肉厚(t)/管外径(OD)｝が0.052 未満の
場合には５以上であって、ピン部のリップ内径(D2)≦管
内径(lD)として設定される。

【００４０】Ｓ３では、Ｓ２において決定した完全噛合
ねじ長さ(L) の許容範囲に基づいて、完全噛合ねじ長さ
(L) を仮決定する。Ｓ４では、ピン部のリップ内径(D2)
を決定する。この決定は、加工者がその加工能力により
判断することにより、行われる。

【００４１】Ｓ５では、Ｓ４において決定したリップ内
径(D2)に基づいて、ボックス部の内径(D1)を、リップ内
径(D2)＋αとして求める。ここで、符号αはシール干渉
量に関係する設定値であって、設計者が独自に決定す
る。

【００４２】Ｓ６では、リップ厚比(X) を仮決定する。
Ｓ７では、Ｓ６において仮決定したリップ厚比(X＝t/O
D) に基づいて、ピン部のリップ厚(lt)およびリップ部
の外径(DB)を仮決定する。具体的には、ピン部のリップ
厚(lt)は、下記(20)式により求められる。

【００４３】

【数２０】

【００４４】また、ピン部のリップ外径(DB)は、下記(2
1)式により求められる。

【００４５】

【数２１】

【００４６】Ｓ８では、ねじ噛合高さ(h) を仮決定す
る。このねじ噛合高さ(h) は、パイプの管外径(OD)、若
しくは、パイプの管外径(OD)および管肉厚(t) に基づい
て、定数として設計者が独自に設定する。例えば、OD≦
４−1/2'' の場合にはｈ＝1.016 、４−1/2'' ＜OD≦７
−3/4'' の場合にはｈ＝1.575 、７−3/4'' ＜OD≦14''
の場合にはｈ＝1.982 と設定する。

【００４７】Ｓ９では、決定した管外径(OD)と、仮決定
した前記ピンリップ根元位置であるピンリップ外径(DB)
および前記完全噛合ねじ長さ(L) とに基づいて、ねじテ
ーパ(Tt)を仮決定する。ねじテーパ(Tt)は、例えば、下
記(22)式により求められる。

【００４８】

【数２２】

【００４９】ただし、符号Ｃは、リップ根元位置におけ
るねじ底とリップ外周との間の許容度を示す定数であ
り、設計者が決定する。また、符号εはリップ根元位置
におけるねじ頂部径と、ネジベベル部頂部との差 (半径
差) である。

【００５０】Ｓ10では、完全噛合ねじ長さ(L) を仮決定
する。具体的には、下記(23)式により求められ、Ｓ２に
おける条件を満足するようにする。

【００５１】

【数２３】

【００５２】Ｓ11およびＳ12では、仮決定したピン部の
リップ厚(lt)およびピンリップ根元外径であるピンリッ
プ外径(DB)に基づいて、リップ長さ(l) 、ピン部シール
長さ(Sp)、シールテーパ(Ts)、ショルダー角度 (θ₁ )
およびリップ厚比(X) を、関数ｆ＞1.2 となるように仮
決定する。具体的には、関数ｆは下記(24)式により求め
られる。

【００５３】

【数２４】

【００５４】ただし、５°≦θ₁ ≦20°、0.52≦Ｘ≦0.
75、６≦ｌ≦30、３≦Sp≦10、１≦Ts≦16である。

【００５５】Ｓ13、Ｓ14およびＳ15では、Ｓ12で仮決定
したリップ長さ(l) 、ピン部シール長さ(Sp)、シールテ
ーパ(Ts)、ショルダー角度 (θ₁ ) およびリップ厚比
(X) に基づいて、ピンリップ形状を決定して、ピン部ね
じ切りはじめベベル部角度 (θ₂ ) およびピン部内面削
成角度 (θ₃ ) を決定する。

【００５６】Ｓ16では、Ｓ12で仮決定したリップ長さ
(l) 、ピン部シール長さ(Sp)、シールテーパ(Ts)、ショ
ルダー角度 (θ₁ ) およびリップ厚比(X) に基づいて、
ピン部のリップ厚さ(lt)およびピン部リップ (根元) 外
径(DB)を決定する。

【００５７】Ｓ17では、Ｓ16において決定したピン部の
リップ厚さ(lt)およびピン部リップ(根元) 外径(DB)に
基づいて、ネジテーパ(Tt)および完全噛合ねじ長さ(L)
を決定する。

【００５８】Ｓ18では、Ｓ16において決定したピン部の
リップ厚さ(lt)およびピン部リップ外径(DB)に基づい
て、ボックス部ねじ平行部径(DA)を決定する。具体的に
は、ボックス部ねじ平行部径DAは、下記(25)式により求
められる。

【００５９】

【数２５】

【００６０】ただし、符号ｄはピン平行部とボックス部
ねじ平行部DAとの差を示す定数であり、設計者により、
例えばｄ＝0.2mm として決定される。Ｓ19では、ロード
面角度 (α) 、スタブ面角度 (β) 、スタビング面隙間
(δ) およびねじ山頂部隙間 (γ) を決定する。具体的
には、スタブ面角度βは下記(26)式により求められる。

【００６１】

【数２６】

【００６２】ただし、０＞α＞−20℃、γ：極力小さい
値、25＜β＜45、δ：コストおよび性能を考慮し、加工
者のできる範囲で極力小さい正の値である。Ｓ20では、
ねじピッチ(P) を決定する。具体的には、ねじピッチ
(P) は、パイプの管外圧(OD)、若しくは、パイプの管外
圧(OD)および管肉厚(t) に基づいて定数として設定され
る。例えば、ODが２''以上２−7/8'' 未満 の場合はＰ
＝８であり、２−7/8'' 以上４−1/2'' 未満の場合はＰ
＝６であり、４−1/2'' 以上８−5/8'' 未満の場合はＰ
＝５であり、８−5/8'' 以上14''以下の場合はＰ＝４で
ある。

【００６３】Ｓ21では、ボックス部シール長さ(S_B ) を
決定する。具体的には、ボックス部シール長さ(S_B )
は、Ｓ_B ＞Ｓ_P の場合には、Ｓ_B ＞Ｓ_P ＋2.0 であっ
て、かつ下記(27)式により求められ、Ｓ_B ≦Ｓ_P の場合
の場合には、下記(28)式により求められる。

【００６４】

【数２７】

【００６５】

【数２８】

【００６６】ただし、符号Isはシール干渉量を示し、符
号T _D はピンリップ部のテーパ (シール部ではない) を
示し、符号θ₅ はボックスシール部入口角度を示す。

【００６７】Ｓ22では、ピッチ径(Dp)を決定する。具体
的には、ピッチ径Dpは、下記(29)式により求められる。

【００６８】

【数２９】

【００６９】ただし、符号εはAPI に準ずる値であり、
例えば、OD≦４−1/2'' の場合には0.009'' であり、OD
≦14''の場合には0.016'' である。Ｓ23では、ボックス
部外径(W) を決定する。ボックス部外径W は、ボックス
危険断面積 (Ａ_BC) がパイプ標準断面積 (Ａ_PC) よりも
大きくなるように設定される。なお、ボックス危険断面
積 (Ａ_BC) の定め方は、どこを危険断面にするかとの考
え方により異なるため、各設計者により決定される。Ｓ
24では、ピン部ピッチ径位置(LPt) を決定する。具体的
には、ピン部ピッチ径位置LPt は、下記(30)式により求
められる。

【００７０】

【数３０】

【００７１】Ｓ25では、ねじ干渉量(It)を決定する。具
体的には、ねじ干渉量Itは、下記(31)式または(32)式に
より求められる。

【００７２】

【数３１】

【００７３】ただし、符号δy は材料降伏強度(kgf/m
m²) を示し、符号Ｅは継手材料のヤング率(kgf/mm²) を
示し、符号Ｄはボックス外径(mm)を示し、符号ｄはピン
内径(mm)を示し、符号dpはねじのピッチ円直径(mm)を示
し、符号La² は(dp²−d²) を示し、さらに符号Lb² は
(D²−dp²)を示す。Ｓ26では、ボックス部ショルダ深さ
(LB)を決定する。具体的には、ボックス部ショルダ深さ
LBは、下記(33)式により求められる。

【００７４】

【数３３】

【００７５】ただし、符号θ₄ は、ボックス部端面内ベ
ベル角度を示す。Ｓ27では、ボックス部ショルダ長さ(I
Res)を決定する。Ｓ28では、決定したボックス部ショル
ダ長さ(IRes)に基づいてボックス部全長(NL)を決定す
る。具体的には、ボックス部全長NLは、下記(34)式によ
り求められる。

【００７６】

【数３４】

【００７７】Ｓ29では、ボックス部ピッチ径位置(LBt)
を決定する。具体的には、ボックス部ピッチ径位置(LB
t) は、下記(35)式により求められる。

【００７８】

【数３５】

【００７９】一方、Ｓ30では、リップ部先端径(Papex)
、ピン部シール平行部Ｒ(R₁)およびピン部シール先端
Ｒ(R₂)を決定する。具体的には、リップ部先端径(Pape
x) は下記(36)式または(36') 式により求められる。

【００８０】

【数３６】

【００８１】ただし、(36)式はピンシールリップ部のシ
ール部以外が平行である場合 (ピンシール平行部を有す
る場合) に適用され、(36') 式はピンシールリップ部の
シール部以外にテーパを有する場合 (ピンシール平行部
の代わりにテーパ部を有する場合、あるいは平行部とテ
ーパ部とをともに有する場合に適用される。

【００８２】また、ピン部シール部Ｒ(R₁)は、下記(37)
式または(37') 式により求められる。

【００８３】

【数３７】

【００８４】さらに、ピン部シール先端Ｒ(R₂)は、設計
者のより独自に設定される。Ｓ31では、決定したリップ
部先端径(Papex) 、ピン部シール平行部Ｒ(R₁)およびピ
ン部シール先端Ｒ(R₂)に基づいてボックス部シール先端
径(Bapex) を決定す具体的には、ボックス部シール先端
径Bapex は、下記(38)式により求められる。

【００８５】

【数３８】

【００８６】ただし、符号Isは、シール干渉量を示す。
Ｓ32では、決定したピン部シール先端Ｒ(R₂)よりも小さ
くなるようにボックス部シール先端Ｒ(R₃)を決定する。
Ｓ33では、必要に応じて、ボックス部シール元Ｒ(R₄)を
決定する。

【００８７】本実施形態では、このようにして、ねじ継
手の各部寸法を決定する。この本実施形態の手順にした
がって、ねじ継手の各部寸法を設定すれば、特願平10−
193119号により提案した油井管用ねじ継手を、当業者が
簡単かつ確実に設計して製造することができる。

【００８８】

【実施例】さらに、本発明を実施例を参照しながら説明
する。上述した実施の形態で説明した図２に示す油井管
用ねじ継手の設計手順にしたがって、油井管用ねじ継手
を設計した。

【００８９】このようにして設計された油井管用ねじ継
手のボックス部と、メタルシール部と、トルクショルダ
部とを、図4に示す。同図において、Ｌ＝５、ａ＝0.3
、ｃ＝0.19、ｈ＝1.475 、θ₁ ＝15°、Ｘ＝0.57、ｌ
＝11.0、Sp＝６、Ts＝４、α＝−３°、γ＝0.1 、β＝
35°、δ＝0.06、Ｐ＝５、ｄ＝0.3 、R₂＝1.0 、l Res
＝50.8、Is＝0.60、R₃＝0.9 、R₄＝4.0であった。

【００９０】この油井管用ねじ継手は、接続された管
の自重による軸方向の引張力に耐えられること、内部
流体による内圧、あるいは外部流体による外圧に耐えら
れること、何度も繰り返し使用が可能であること、
井戸の開発過程あるいは井戸の操業中に、管に負荷され
る圧縮力やねじり力に対して充分な耐力を有すること、
および以上のような負荷を繰り返し受けても、内外圧
シールに耐えることの諸特性を有し、特願平10−193119
号において提示した要件を全て備えていることがわかっ
た。

【００９１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
り、油井管用のねじ継手、具体的には、様々な外力に対
し管本体と同等以上の耐力を有するねじ継手を、当業者
が容易に製造することができる方法を具体的に提供する
ことができた。

【００９２】また、より具体的には、本発明により、特
願平10−193119号により提案したねじ継手、具体的に
は、(i) 引張力や圧縮力、さらには内圧や外圧といった
油井管用ねじ継手が受けるあらゆる負荷条件 (曲げはそ
の曲率の外側で引張力が、内側で圧縮力が生じており、
断面形状が変形しない限りにおいて、一義的に軸力の負
荷と同等として処理できる。) について、内圧領域関し
ては、Von Mises 相当応力100 ％の楕円の内側全てを含
み、外圧領域に関してはAPI5C3にて規定のAPI コラプス
圧 (軸力考慮)100％内、またはVon Mises 相当応力100
％の楕円の内側のうち、小さい方の領域を全てを含む複
合荷重条件にて、耐内・外圧リーク性を保ち、かつ継手
強度も保ち得ることができ、かつ(ii)Von Mises 相当応
力100 ％の楕円および、API5C3コラプス値楕円の内側に
どのように荷重変動が繰り返し生じてもその耐リーク性
および、継手強度を充分に保持でき、さらには、何度も
繰り返して再使用可能なねじ継手を、当業者が容易に設
計して製造する方法を、提供することができた。かかる
効果を有する本発明の意義は、極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(a) は、両端に二つのボックス部を持つカ
ップリングと、それぞれの端部にピン部を持つ管とを接
続するカップリング方式の油井管用ねじ継手を示す管軸
を含む断面図であり、図１(b) はカップリングのボック
ス部の拡大断面図であり、図１(c) は管のピン部の拡大
断面図である。

【図２】実施形態の油井管用ねじ継手の設計手順の一例
を示すフロー図である。

【図３】実施形態における油井管用ねじ継手の設計手順
の他の一例を示すフロー図である。

【図４】実施例の設計結果を示す説明図である。

【符号の説明】

10 鋼管 11 ピン部 12 雄ねじ部 20 カップリング 21 ボックス部 22 雌ねじ部 23 メタルシール部 24 トルクショルダー部 25 ねじ継手

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ねじ形状が概ね台形状のテーパねじから
   成る雄ねじを有するピン部と、ねじ形状が概ね台形状の
   テーパねじから成り、前記雄ねじ部に噛合する雌ねじを
   有するボックス部と、 前記ピン部に設けられたメタルシール部形成用のねじ無
   し部と、前記ボックス部に設けられて前記メタルシール
   部形成用のねじ無し部に当接するメタルシール部形成用
   のねじ無し部とにより構成されたメタルシール部と、 前記ピン部の先端に設けられたトルクショルダ部形成用
   のねじ無し部と、前記ボックス部に設けられて前記トル
   クショルダ部形成用のねじ無し部に当接するトルクショ
   ルダ部形成用のねじ無し部とにより構成されたトルクシ
   ョルダ部とを備える油井管用ねじ継手を製造するに際し
   て、 下記第１工程から下記第５工程までを行うことにより、
   各部寸法を決定することを特徴とする油井管用ねじ継手
   の製造方法。 第１工程：前記ピン部を有するパイプの管外径(OD)およ
   び管肉厚(t) を決定し、決定した管外径(OD)および管肉
   厚(t) に基づいて、ねじピッチ(P) を決定すること。 第２工程：決定した管外径(OD)および管肉厚(t) に基づ
   いて、前記ピン部と前記ボックス部との完全噛合ねじ長
   さ(L) の許容範囲を仮決定し、仮決定した完全噛合ねじ
   長さ(L) の許容範囲に基づいて前記完全噛合ねじ長さ
   (L) を仮決定し、 決定した前記管外径(OD)および前記管肉厚(t) と、仮決
   定した前記完全噛合ねじ長さ(L) と、仮決定したピン部
   リップ外径(DB)とに基づいて、ねじテーパ(Tt)および前
   記完全噛合ねじ長さ(L) を仮決定すること。 第３工程：決定した管外径(OD)および管肉厚(t) に基づ
   いて、前記ピン部のリップ内径(D2)を決定し、決定した
   前記ピン部のリップ内径(D2)に基づいて前記ボックス部
   の内径(D1)を決定し、 決定した管外径(OD)および管肉厚(t) に基づいて、リッ
   プ厚比(X) を仮決定し、仮決定したリップ厚比(X) に基
   づいて、前記ピン部のリップ厚(lt)およびピン部リップ
   外径(DB)を仮決定して、仮決定した前記ピン部のリップ
   厚(lt)およびピン部リップ外径(DB)に基づいて、ピン部
   リップ外径(DB)を仮決定するとともに、リップ長さ(l)
   、ピン部シール長さ(Sp)、シールテーパ(Ts)、ショル
   ダー角度 (θ₁ ) および前記リップ厚比(X) を、関数ｆ
   ＞1.2 となるように仮決定し、前記関数ｆと前記ピン部
   のリップ内径(D2)とに基づいて、リップ長さ(l) 、ピン
   部シール長さ(Sp)、シールテーパ(Ts)、ショルダー角度
   (θ₁ ) および前記リップ厚比(X) からなるピンリップ
   形状を決定し、 決定した該ピンリップ形状に基づいて、(i)ピン部シー
   ル先端Ｒ(R₂)を決定し、該ピン部シール先端Ｒ(R₂)に基
   づいてボックス部シール先端Ｒ(R₃)を決定し、(ii) ピ
   ン部シール部Ｒ(R₁)を決定し、(iii)リップ部先端径(Pa
   pex) を決定し、該リップ部先端径(Papex) に基づいて
   ボックス部シール先端径(Bapex) を決定し、(iv) ピン
   部ねじ切りはじめベベル部角度 (θ₂ ) およびピン部内
   面削成角度 (θ₃ ) を決定し、(iv) 前記ピン部のリッ
   プ厚(lt)およびピン部リップ外径(DB)を決定して、該リ
   ップ厚(lt)およびピン部リップ外径(DB)に基づいて、ボ
   ックス部ねじ平行部径(DA)を決定するとともに、ねじテ
   ーパ(Tt)および前記完全噛合ねじ長さ(L) を決定し、該
   ねじテーパ(Tt)および前記完全噛合ねじ長さ(L) に基づ
   いて、ボックス部ピッチ径位置(LBt) を決定し、(v)ボ
   ックス部シール長さ(S_B ) を決定すること。 第４工程：決定した管外径(OD)および管肉厚(t) に基づ
   いて、ねじ噛合高さ(h) を決定し、該ねじ噛合高さ(h)
   に基づいてピッチ径(Dp)を決定し、該ピッチ径(Dp)に基
   づいて、(i)ボックス部外径(W) およびピン部ピッチ径
   位置(LPt) を決定し、(ii) ねじ干渉量(It)を決定し、
   (iii)ボックス部ショルダ深さ(LB)およびボックス部シ
   ョルダ長さ(IRes)を決定し、該ボックス部ショルダ深さ
   (LB)およびボックス部ショルダ長さ(IRes)に基づいてボ
   ックス部全長(NL)を決定すること。 第５工程：ロード面角度 (α) 、スタブ面角度 (β) 、
   スタビング面隙間 (δ) およびねじ山頂部隙間 (γ) を
   決定すること。
2. 【請求項２】 ねじ形状が概ね台形状のテーパねじから
   成る雄ねじを有するピン部と、ねじ形状が概ね台形状の
   テーパねじから成り、前記雄ねじ部に噛合する雌ねじを
   有するボックス部と、 前記ピン部に設けられたメタルシール部形成用のねじ無
   し部と、前記ボックス部に設けられて前記メタルシール
   部形成用のねじ無し部に当接するメタルシール部形成用
   のねじ無し部とにより構成されたメタルシール部と、 前記ピン部の先端に設けられたトルクショルダ部形成用
   のねじ無し部と、前記ボックス部に設けられて前記トル
   クショルダ部形成用のねじ無し部に当接するトルクショ
   ルダ部形成用のねじ無し部とにより構成されたトルクシ
   ョルダ部とを備える油井管用ねじ継手を製造するに際し
   て、 前記ピン部を有するパイプの管外径(OD)および管肉厚
   (t) を決定し、 決定した管外径(OD)および管肉厚(t) に基づいて、前記
   ピン部と前記ボックス部との完全噛合ねじ長さ(L) の許
   容範囲を仮決定し、仮決定した完全噛合ねじ長さ(L) の
   許容範囲に基づいて前記完全噛合ねじ長さ(L) を仮決定
   し、 決定した前記管外径(OD)および前記管肉厚(t) に基づい
   て前記ピン部のリップ内径(D2)を決定し、決定した前記
   ピン部のリップ内径(D2)に基づいて前記ボックス部の内
   径(D1)を決定し、 リップ厚比(X) を仮決定し、仮決定したリップ厚比(X)
   に基づいて、前記ピン部のリップ厚(lt)およびピン部リ
   ップ外径(DB)を仮決定して、決定した前記管外径(OD)お
   よび前記管肉厚(t) に基づいてねじ噛合高さ(h) を仮決
   定し、 決定した管外径(OD)と、仮決定した前記ピン部の前記リ
   ップ外径(DB)および前記完全噛合ねじ長さ(L) とに基づ
   いて、ねじテーパ(Tt)および前記完全噛合ねじ長さ(L)
   を仮決定し、 仮決定した前記ピン部のリップ厚(lt)および前記ピン部
   の前記リップ外径(DB)に基づいて、リップ長さ(l) 、ピ
   ン部シール長さ(Sp)、シールテーパ(Ts)、ショルダー角
   度 (θ₁ ) および前記リップ厚比(X) を、関数ｆ＞1.2
   となるように仮決定し、 仮決定したリップ長さ(l) 、ピン部シール長さ(Sp)、シ
   ールテーパ(Ts)、ショルダー角度 (θ₁ ) およびリップ
   厚比(X) に基づいて、ピンリップ形状を決定して、ピン
   部ねじ切りはじめベベル部角度 (θ₂ ) およびピン部内
   面削成角度 (θ₃ ) を決定するとともに、前記ピン部の
   リップ厚(lt)および前記ピン部リップ外径(DB)を決定
   し、さらに、リップ部先端径(Papex) 、ピン部シール部
   Ｒ(R₁)およびピン部シール先端Ｒ(R₂)を決定し、 決定した前記ピン部のリップ厚(lt)および前記ピン部リ
   ップ外径(DB)に基づいて、ネジテーパ(Tt)および完全噛
   合ねじ長さ(L) を決定するとともに、ボックス部ねじ平
   行部径(DA)を決定し、また、ロード面角度 (α) 、スタ
   ブ面角度 (β)、スタビング面隙間 (δ) およびねじ山
   頂部隙間 (γ) を決定し、決定した管外径(OD)および管
   肉厚(t) に基づいてねじピッチ(P) を決定し、ピン部シ
   ール長さ(Sp)およびピン部各部寸法に基づいてボックス
   部シール長さ(S_B ) を決定し、決定した管外径(OD)、管
   肉厚(t) およびねじ噛合高さ(h) よりピッチ径(Dp)を決
   定し、ボックス部外径(W) およびピン部ピッチ径位置(L
   Pt) を決定し、決定したピッチ径(Dp)に基づいてねじ干
   渉量(It)を決定し、ボックス部ショルダ深さ(LB)を決定
   し、ボックス部ショルダ長さ(IRes)を決定し、決定した
   ボックス部ショルダ長さ(IRes)とボックス部ショルダ深
   さ(LB)とに基づいてボックス部全長(NL)を決定し、完全
   噛合ねじ長さ(L) およびピン部シールリップ長さ(l) に
   よりボックス部ピッチ径位置(LBt) を決定するととも
   に、 決定したリップ部先端径(Papex) に基づいてボックス部
   シール先端径(Bapex)を決定し、決定したピン部シール
   先端Ｒ(R₂)よりも小さくなるようにボックス部シール先
   端Ｒ(R₃)を決定することにより各部寸法を決定すること
   を特徴とする油井管用ねじ継手の製造方法。
3. 【請求項３】 前記ピン部と前記ボックス部との完全噛
   合ねじ長さ(L) の許容範囲は、｛管肉厚(t)/管外径(O
   D)｝が0.096 以上の場合には３以上、｛管肉厚(t)/管外
   径(OD)｝が0.084 以上の場合には４以上、｛管肉厚(t)/
   管外径(OD)｝が0.052 以上の場合には５以上、｛管肉厚
   (t)/管外径(OD)｝が0.052 未満の場合には５以上であっ
   て、前記ピン部のリップ内径(D2)≦管内径(lD)として設
   定される請求項１または請求項２に記載された油井管用
   ねじ継手の製造方法。
4. 【請求項４】 前記ピン部のリップ厚(lt)は、下記(1)
   式により求められる請求項１から請求項３までのいずれ
   か１項に記載された油井管用ねじ継手の製造方法。 【数１】
5. 【請求項５】 前記ピン部のリップ外径(DB)は、下記
   (2) 式により求められる請求項１から請求項４までのい
   ずれか１項に記載された油井管用ねじ継手の製造方法。 【数２】
6. 【請求項６】 前記ねじ噛合高さ(h) は、パイプの管外
   径(OD)、若しくは、パイプの管外径(OD)および管肉厚
   (t) に基づいて設定される請求項１から請求項５までの
   いずれか１項に記載された油井管用ねじ継手の製造方
   法。
7. 【請求項７】 前記ねじテーパ(Tt)は、下記(3) 式によ
   り求められる請求項１から請求項６までのいずれか１項
   に記載された油井管用ねじ継手の製造方法。 【数３】 ただし、符号Ｃは、リップ根元位置におけるねじ底とリ
   ップ外径との間の許容度を示す定数であり、符号εはリ
   ップ根元位置におけるネジ頂部とネジベベル頂部との半
   径差である。
8. 【請求項８】 前記完全噛合ねじ長さ(L) は、下記(4)
   式により求められる請求項１から請求項７までのいずれ
   か１項に記載された油井管用ねじ継手の製造方法。 【数４】
9. 【請求項９】 前記関数ｆは、下記(5) 式により求めら
   れる請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載さ
   れた油井管用ねじ継手の製造方法。 【数５】 ただし、５°≦θ₁ ≦20°、0.52≦Ｘ≦0.75、６≦ｌ≦
   30、３≦Sp≦10、１≦Ts≦16である。
10. 【請求項１０】 前記Papex は、下記(6) 式により求め
    られる請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載
    された油井管用ねじ継手の製造方法。 【数６】
11. 【請求項１１】 前記ピン部シールＲ(R₁)は、下記(7)
    式または(7')式により求められる請求項１から請求項１
    ０までのいずれか１項に記載された油井管用ねじ継手の
    製造方法。ただし、(7) 式はピンリップ部のシール部以
    外が平行である場合、(7')式はシール部の隣接部分がテ
    ーパ(T_D ) 付きの場合を示す。 【数７】
12. 【請求項１２】 前記スタブ面角度βは、下記(8) 式に
    より求められる請求項１から請求項１１までのいずれか
    １項に記載された油井管用ねじ継手の製造方法。 【数８】 ただし、５＞α＞−20℃、γ：極力小さい値、25°＜β
    ＜45°、δ：コストおよび性能を考慮し、加工者のでき
    る範囲で極力小さい正の値
13. 【請求項１３】 前記ねじピッチ(P) は、パイプの管外
    径(OD)、若しくは、パイプの管外径(OD)および管肉厚
    (t) に基づいて設定される請求項１から請求項１２まで
    のいずれか１項に記載された油井管用ねじ継手の製造方
    法。
14. 【請求項１４】 前記ボックス部シール長さ(S_B ) は、 Ｓ_B ＞Ｓ_P の場合には、Ｓ_B ＞Ｓ_P ＋2.0 であって、か
    つ下記(9) 式により求められ、Ｓ_B ≦Ｓ_P の場合の場合
    には、下記(10)により求められる請求項１から請求項１
    ３までのいずれか１項に記載された油井管用ねじ継手の
    製造方法。 【数９】 【数１０】 ただし、符号Isはシール干渉量を示し、符号 T_D はピン
    リップテーパ部のテーパを示し、符号θ₅ はボックスシ
    ール部入口角度を示す。
15. 【請求項１５】 前記ピッチ径Dpは、下記(11)式により
    求められる請求項１から請求項１４までのいずれか１項
    に記載された油井管用ねじ継手の製造方法。 【数１１】 ただし、符号εはパイプの管外径(OD)に基づいて設定さ
    れる定数である。
16. 【請求項１６】 ボックス部外径W は、ボックス危険断
    面積 (Ａ_BC) がパイプ標準断面積 (Ａ_PC) の所定の割合
    よりも大きくなるように設定される請求項１から請求項
    １５までのいずれか１項に記載された油井管用ねじ継手
    の製造方法。
17. 【請求項１７】 前記ねじ干渉量Itは、下記(12)式また
    は(13)式により求められる請求項１から請求項１６まで
    のいずれか１項に記載された油井管用ねじ継手の製造方
    法。ただし、(12)式または(13)式によりねじ全長にわた
    り計算した値のうち、最小の値をねじ干渉量Itの上限と
    し、その上限の５％をねじ干渉量Itの下限とする。 【数１２】 ただし、符号δy は材料降伏強度(kgf/mm²) を示し、符
    号Ｅは継手材料のヤング率(kgf/mm²) を示し、符号Ｄは
    ボックス外径(mm)を示し、符号ｄはピン内径(mm)を示
    し、符号dpはねじのピッチ円直径(mm)を示し、符号La²
    は(dp²−d²) を示し、さらに符号Lb² は (D²−dp²)を示
    す。
18. 【請求項１８】 前記ボックス部ショルダ深さLBは、下
    記(14)式により求められる請求項１から請求項１７まで
    のいずれか１項に記載された油井管用ねじ継手の製造方
    法。 【数１４】 ただし、符号θ₄ は、ボックス部端面内ベベル角度を示
    す。
19. 【請求項１９】 前記ボックス部ピッチ径位置LBt は、
    下記(15)式により求められる請求項１から請求項１８ま
    でのいずれか１項に記載された油井管用ねじ継手の製造
    方法。 【数１５】
20. 【請求項２０】 前記ボックス部シール先端径Bapex
    は、下記(16)式により求められる請求項１から請求項１
    ９までのいずれか１項に記載された油井管用ねじ継手の
    製造方法。 【数１６】 ただし、符号Isは、シール干渉量を示す。
21. 【請求項２１】 前記ピン部ピッチ径位置LPt は、下記
    (17)式により求められる請求項１から請求項２０までの
    いずれか１項に記載された油井管用ねじ継手の製造方
    法。 【数１７】